Wikipedia: Earthrise, Farbbild, von Bill Anders – gemeinfrei
von Uli Weber
Erst ein sogenannter „natürlicher atmosphärischer Treibhauseffekt“ (THE) von konstant 33°C als Differenz zwischen einer physikalisch fehlerhaft mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz berechneten globalen „Gleichgewichtstemperatur“ von -18°C und einer gemessenen Durchschnittstemperatur von 15°C soll unsere Erde bewohnbar machen. Dabei wird unterstellt, dass die Erde durch eine antiphysikalische atmosphärische Gegenstrahlung ihrer eigenen IR-Abstrahlung von kalt zu warm noch weiter erwärmt werden soll.
Wir haben für den vorgeblichen THE also angeblich die folgende Wirkungskette:
- Primär: Solare HF-Einstrahlung
- Sekundär: Terrestrische IR-Abstrahlung
- Tertiär: Atmosphärische IR-Gegenstrahlung (THE) der terrestrischen IR-Abstrahlung
Je weiter man sich aber zur Sonnenwende dem Winterpol der Erde nähert, umso länger werden die Nächte; zum Sommerpol hin werden die Nächte dagegen immer kürzer. Offenbar hat beides keinen Einfluss auf den vorgeblich konstanten THE von 155 W/m², obwohl die tageszyklische Menge primärer Energie, das Sonnenlicht, vom Sommerpol zum Winterpol hin stark abfällt. Dieser Umstand hat aber sicherlich erhebliche Auswirkungen auf die terrestrische Abstrahlung und müsste damit wiederum zwingend Rückwirkungen auf den sogenannten THE haben. Denn wenn die sogenannte atmosphärische Gegenstrahlung von der terrestrischen Abstrahlung gespeist wird, dann spielen die spezifische Strahlungsleistung der Sonne und der Zeitraum der nächtlichen Dunkelheit eine elementare Rolle für die Größe des sogenannten THE haben. Überall dort, wo kein Sonnenlicht einfällt (Winterpol), müsste sich ein solcher THE dann immer weiter bis auf null reduzieren.
Die Temperaturverteilung auf unserer Erde stellt ein eingeschwungenes System dar. Die „Wärmespeicher“ unserer Erde, Atmosphäre und Ozeane, sind im Einklang mit der aktuellen terrestrischen Albedo gefüllt und die solare Einstrahlung muss bei gleichbleibender globaler „Durchschnittstemperatur“ lediglich den täglichen Abstrahlungsverlust ersetzen. Im herkömmlichen THE-Paradigma wird der Nachtseite der Erde aber eine Temperatur von 0 Kelvin zugerechnet, um die THE-Argumentation zu stützen. Doch nicht einmal am winterlichen antarktischen Kältepol werden 0 Kelvin erreicht, die tiefste dort jemals gemessene Temperatur beträgt vielmehr knapp (-100°C).
Abbildung: Globale Durchschnittstemperaturen 2000 – 2020
Quelle: Willis Eschenbach mit Daten der NASA
Die Erde entstand vor 4,6 Milliarden Jahren als heißer Glutball aus dem Sonnennebel. Nach Differenzierung unterschiedlich dichter Materialien und Abkühlung entwickelte sich eine feste Oberfläche, auf der später die Ozeane entstanden. Unsere Erde ist also so lange abgekühlt, bis sich Einstrahlung und Abstrahlung bei einer bestimmten Albedo und einer damit vorgegebenen Temperaturverteilung gerade ausgeglichen haben. Diese Temperaturverteilung ist nicht konstant, sondern schwankte mit der Albedo über Warm- und Kaltzeiten; einen möglichen Wirkmechanismus hatte ich hier skizziert. Temperaturschwankungen des Klimas können demnach nur durch eine Veränderung der solaren Einstrahlung oder der Albedo unserer Erde verursacht werden. Das S-B-Temperaturäquivalent der solaren Einstrahlung schwankt auf unserer Erde zwischen maximal ca. 394 Kelvin (ca. 121 °C ohne Albedo) bei vertikalem Sonnenstand und 0 Kelvin auf der Nachtseite. Das heißt nun aber nicht, dass auf der Nachtseite 0 Kelvin herrschen würden, wie es das THE-Paradigma voraussetzt. Die sogenannte „gemessene globale Durchschnittstemperatur“ (NST) von etwa 15°C wird vielmehr über die gemessenen Temperaturen aller Breitenkreise auf der Tag- und Nachtseite sowie Frühling, Herbst und Winter ermittelt. Etwa die Hälfte der gemessenen Datenpunkte stammt also immer von der Nachtseite. Die NST ist also die „gemessene Durchschnittstemperatur“ der gesamten Erde. Irgendeine Nachttemperatur von 0 Kelvin hat es auf unserer Erde niemals gegeben. Wir leben vielmehr in einem „eingeschwungenen“ Temperatursystem, in dem sich Ein- und Ausstrahlung die Waage halten. Die Temperaturen der Tagseite, insbesondere die der Wärme speichernden Ozeane, werden im 24h-Tagesverlauf auf die Nachtseite mitgenommen und fungieren hier als Wärmespeicher mit mäßiger Abkühlung, deren Energie durch die atmosphärischen Strömungen auf die Landmassen übertragen wird.
Für jeden originären örtlichen Temperatur-Datenpunkt, der dieser Abbildung zugrunde liegt, sind also die dort tatsächlich gemessenen Temperaturen von Tag und Nacht sowie Frühling, Sommer, Herbst und Winter als einzelner Mittelwert über mehr als zwanzig Jahre eingegangen. Dabei spielt der meridionale Energietransport aus Tropen und Subtropen in die Polarzonen hinein eine ganz wesentliche Rolle. Die nachfolgende Abbildung hatte ich schon in vielen Artikeln zur Beweisführung für meinen hemisphärischen S-B-Ansatz herangezogen, und zwar zuerst in dem Artikel, „Machen wir mal ein Gedankenexperiment: Es gibt gar keine Erde!“ (2017):
Abbildung: „Jahresmittel des Energiehaushaltes der Atmosphäre und seiner Komponenten in Abhängigkeit von der geographischen Breite“ nach HÄCKEL, H. (1990): Meteorologie. – 8. Aufl. 2016; Stuttgart (Verlag Eugen Ulmer), ISBN 978-3-8252-4603-7)
Dieser meridionale Energietransport auf unserer Erde wird ausführlich von Javier Vinós & Andy May im Teil 3 ihrer Wintergate-Hypothese beschrieben. Dort wird in Abbildung 3.5 dessen Funktionsweise dargestellt:
Javier Vinós & Andy May – Abbildung 3.5 mit Text: „Meridionaler Transport von Energie (links) und Drehimpuls (rechts), der sich aus dem beobachteten Zustand der Atmosphäre ergibt. 
“
Erklärung, Zitat Vinós & May: „Im Energiehaushalt gibt es einen Netto-Strahlungsgewinn in den Tropen und einen Netto-Verlust in hohen Breitengraden. Um den Energiehaushalt in jedem Breitengrad auszugleichen, ist ein polwärts gerichteter Energiefluss erforderlich, wie in Abb. 3.5 dargestellt. Im Drehimpulshaushalt gewinnt die Atmosphäre in niedrigen Breiten durch östliche Oberflächenwinde Drehimpuls und verliert ihn in den mittleren Breiten durch westliche Oberflächenwinde. Ein polwärts gerichteter atmosphärischer Drehimpulsfluss ist impliziert. Es ist bekannt, dass der meridionale Energie- und Impulstransport durch ENSO, die quasi-bienniale Oszillation und die Sonnenaktivität moduliert wird. Abb. 3.5 ist nach Marshall & Plumb 2008“
Bei diesem meridionalen Transport kommt es zu einem Paradoxon:
In den polaren Zonen unserer Erde trifft der Energietransport aus niederen Breiten auf tiefgründigen Permafrost.
Die nachstehende Abbildung zeigt den Permafrost auf der Nordhalbkugel:
Abbildung: Ausdehnung von Permafrost auf der Nordhalbkugel: terrestrischer und submariner Permafrost. Blauabstufungen: zusammenhängender Permafrost, unzusammenhängendes Vorkommen, sporadisches Vorkommen, isolierte Flecken, submariner Permafrost
Quelle: European Environment Agency (2017): The Arctic environment. European perspectives on a changing Arctic Lizenz: © European Environment Agency, 2017, “Reproduction is authorised provided the source is acknowledged.”
Nachfolgend eine Erklärung zum Vorkommen von Permafrost aus Wikipedia mit Hervorhebungen:
„Permafrost bildet sich zumeist dort, wo die Jahresdurchschnittstemperatur −1 °C und der Jahresniederschlag 1000 Millimeter nicht übersteigen. Die großen Permafrostareale der Erde liegen daher in den Polargebieten mit den arktischen und antarktischen Tundren, in Teilen der borealen Nadelwaldgebiete, aber auch in anderen Gebieten, welche die Voraussetzungen für Permafrost erfüllen, so die meisten Hochgebirge der Erde. Als Permafrostzone bezeichnet man das zirkumpolare Gebiet ewiger Gefrornis, das die Tundra der Nordkontinente, die großen Waldgebiete sowie offshore Zonen des Meeresbodens umfasst. Grönland liegt zu 99 %, Alaska zu 80 %, Russland zu 65 %, Kanada zu 40 bis 50 % und China bis zu 20 % in der Permafrost-Zone.[21] Nach Süden reichen einige Permafrostgebiete bis in die Mongolei. Dabei bedeutet eine Lage innerhalb der Permafrost-Zone nicht automatisch eine Unterlagerung mit Permafrost für jeden individuellen Standort, sondern man unterscheidet Zonen kontinuierlichen (>90 Flächenprozent), diskontinuierlichen (>50–90 Flächenprozent), sporadischen (>10–50 Flächenprozent) und isolierten (<10 Flächenprozent) Permafrosts.
Auch dringt der Permafrost unterschiedlich tief in den Untergrund ein: In Sibirien werden Tiefen bis zu 1500 Metern erreicht, in den zentralen Teilen Skandinaviens oft nur etwa 20 Meter. Gründe dafür liegen in der großen Kontinentalvergletscherung der letzten Eiszeit (Weichsel-Kaltzeit): Sibirien hingegen war nicht in größerem Maße vergletschert, daher war der Untergrund der Kaltluft ausgesetzt, so dass er bis in sehr tiefe Lagen gefrieren konnte. Hingegen war der Kernbereich Skandinaviens durch einen mächtigen Eisschild isoliert, wodurch der Permafrost nicht so tief eindringen konnte.“
Der Permafrost kann also bis zu 1.500 Meter tief in die Erdkruste hineinreichen. Wie kann das sein? Offensichtlich reicht die Isolierung durch die Atmosphäre nicht aus, damit der Wärmefluss aus dem heißen Erdinneren den Erdkörper bei fehlender/geringer Sonneneinstrahlung bis an die Oberfläche über den Gefrierpunkt von Wasser erwärmen kann. Der Unterschied zwischen den Polarregionen und der übrigen Erdoberfläche besteht im Wesentlichen in der Sonnenscheindauer und deren Intensität. Wenn unsere Erde also nicht von der Sonne beheizt werden würde, dann hätten wir tatsächlich überall eine „Snowball-Earth“ mit einem sehr tief reichenden Permafrost. Erstaunlich ist, dass das Thema Permafrostbildung bis heute keinerlei Eingang in die Kritik an einem vorgeblich konstanten „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ gefunden hat. Auch die Protagonisten der Wintergate-Hypothese haben sich an den Treibhauseffekt nicht herangetraut. In dem Artikel „Die Winterpförtner-Hypothese VII: Eine Zusammenfassung und ein paar Fragen“ äußern sich Vinós & May schließlich auch zu Fragen aus der Kommentarfunktion von WUWT. Gleich Frage 2 bezieht sich auf den sogenannten „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“, Zitat aus der deutschen Übersetzung auf EIKE:
„F: Ist der Treibhauseffekt für die Winter-Gatekeeper-Hypothese erforderlich?
A: Ja. In einem Gedankenexperiment wurde dem Leser vorgeschlagen, sich vorzustellen, dass die Polarregionen ein anderer Planet (B) sind, der mit einem Planeten A verbunden ist, der aus den Tropen und den mittleren Breiten besteht. Die Verbindung ermöglicht die Übertragung von Wärme. Der Treibhauseffekt auf Planet B ist schwächer, da seine Atmosphäre einen geringen Wasserdampfgehalt aufweist. Während 6 Monaten im Jahr liegt Planet B im Dunkeln. Lässt man mehr Energie zu diesem Planeten durch, wird sie effizienter in den Weltraum abgestrahlt und die Durchschnittstemperatur des Binärsystems sinkt, obwohl sich Planet B erwärmt. Das Gegenteil ist der Fall, wenn weniger Energie durchgelassen wird.“
Diese Antwort hinkt gewaltig auf allen Beinen, denn nach herkömmlicher Ansicht ist der THE konstant. Jedenfalls ist dem Autor keine Grafik bekannt, die eine variable THE-Verteilung auf unserer Erde darstellt, und auch Vinós & May liefern keinen entsprechenden Nachweis. Der meridionale Energietransport ist vielmehr, ganz ohne THE, zwingend über die herrschenden Temperaturunterschiede zwischen Tropen und Polarregionen verknüpft. Stellen Sie einfach einmal einen großen Topf mit Wasser auf eine zu kleine Kochplatte. Das Erhitzen des Wassers findet nur im Zentrum des Topfes statt, wobei an seiner Außenwand auch noch die größte Abkühlung stattfindet. Es entsteht dadurch eine radiale Zirkulation des Wassers. Die Aussage der Autoren ist daher wohl eher dem Umstand geschuldet, dass jeder, der den vorgeblichen THE bezweifelt, von 97 Prozent der Menschen als Spinner abgetan wird. Und daher waren die Autoren wohl auch gezwungen, den klimapolitischen THE-Geßlerhut zu grüßen, um ihr Modell nicht zu beschädigen.
Schleierhaft bleibt allerdings, warum die Autoren in den F/A eine Abhängigkeit ihrer Wintergate-Hypothese von den Schwankungen der solaren Einstrahlung ausdrücklich bestreiten, Zitat aus Antwort 3:
„F: Warum gibt es keine Korrelation zwischen Oberflächentemperatur und Sonnenaktivität, wenn die Hypothese wahr ist?
A: Weil es keine Korrelation geben sollte. Auf der multidekadischen Skala reagiert der meridionale Transport hauptsächlich auf die multidekadische Ozean-Atmosphären-Oszillation. Auf der zwischenjährlichen Skala haben die Quasi-Biennial-Oszillation und die El Niño/Southern Oscillation einen starken Einfluss. Die Sonne ist auf diesen Zeitskalen nicht dominant. Die Rolle der Sonne nimmt mit zunehmender Länge der Zeitskala aufgrund ihrer längerfristigen säkularen Zyklen und ihrer längerfristigen kumulativen Wirkung zu.“
Diese Aussage wird dadurch auch nicht besser, dass es im Text der Zusammenfassung in Kapitel 7.3 heißt, es gäbe eine negative Korrelation der arktischen Temperatur mit der Sonnenaktivität, Zitat:
„Die plausibelste Erklärung für die negative Korrelation der arktischen Temperatur mit der Sonnenaktivität ist, dass Veränderungen der Sonne den meridionalen Transport regulieren. Eine Zunahme der Sonnenaktivität verringert den Transport und kühlt die Arktis ab, und eine Abnahme der Sonnenaktivität erhöht den Transport und erwärmt die Arktis. Der Effekt auf die Temperatur in den mittleren Breiten ist das Gegenteil.“
Es ist schwer, diese beiden divergierenden Aussagen sinnstiftend zusammenzubringen. Insbesondere auch deshalb, weil es in der Erklärung zur oben eingefügten Abbildung 3.5 von Vinós & May heißt, Zitat mit Hervorhebungen, „Es ist bekannt, dass der meridionale Energie- und Impulstransport durch ENSO, die quasi-bienniale Oszillation und die Sonnenaktivität moduliert wird.“ Ein solcher meridionaler Energietransport durch sonnenerwärmte Materie ist zwangsläufig mit einer Erwärmung in den Tropen und einem Wärmetransport zu den Polen verbunden. Denn, wie wir gesehen haben, hat die Sonneneinstrahlung auf den Polkalotten keine ausreichende „Tiefenwirkung“.
Usoskin et al. hatten jedenfalls in ihrer Veröffentlichung “SOLAR ACTIVITY OVER THE LAST 1150 YEARS: DOES IT CORRELATE WITH CLIMATE?” nachgewiesen, dass die Temperatur in der Nordhemisphäre der Sonnenaktivität mit einer Zeitdifferenz von etwa 10 Jahren folgt:
Abbildung: Usoskin et al. (2005) Figure 3. Correlation coefficient between northern hemisphere temperatures (MJ03) and the reconstructed sunspot number as a function of time lag between the two data series. Positive lags correspond to sunspot numbers leading the temperature.
Übersetzung: Korrelationskoeffizient zwischen den Temperaturen auf der Nordhalbkugel (MJ03) und der rekonstruierten Sonnenfleckenzahl als Funktion der Zeitverzögerung zwischen den beiden Datenreihen. Positive Lags entsprechen den Sonnenfleckenzahlen, die die Temperatur anführen.
Trotzdem wird in der medialen Öffentlichkeit inzwischen der sogenannte THE über seinen monokausal durch CO2 definierten „menschengemachten“ Anteil für jede noch so selbstverständliche Wetterkapriole verantwortlich gemacht, die sich zufällig irgendwo auf dieser Welt ereignen mag. Gleiches gilt auch für klimahysterische Nachrichtenmeldungen, die mit schöner Regelmäßigkeit über jährlich wiederkehrende natürliche Klimaereignisse bis hin zur sommerlichen Gletscherschmelze oder zum regenreichen jahreszeitlichen Monsun berichten. Zu solchen, in klimareligiösem Eifer herbeigeredeten Monokausalitäten, fällt mir abschließend nur noch ein uralter Witz ein:
WARNHINWEIS: Dieser Witz könnte Ihr religiöses Empfinden verletzen!
Klein Fritzchen ist mit seinen Eltern von der Großstadt aufs Land gezogen und dort in einer konfessionellen Grundschule eingeschult worden. Eines Tages fragt die Lehrerin: „Ich habe heute Morgen ein totes Tier auf der Straße gesehen, von dem nur noch ein buschiger roter Schwanz zu erkennen war. Fritz, was war das wohl?“ Klein Fritzchen antwortet: „Ich persönlich tippe auf ein Eichhörnchen, aber wie ich den Laden hier kenne, wird es wohl wieder das Jesuskind gewesen sein.“
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Daß es im Grenzbereich der Bosonen und der Quantenphysik Zustände und Vorgänge gibt, denen man irgendwelche Bezeichnungen wie z. B. Photonengas gab, sind Bereiche, die für Klimaüberlegungen absolut keine Rolle spielen. Und auch Einsteins e=mc² ist für irdische Klimafragen irrelevant. Solche Themen in die Diskussion zu ziehen, ist daher absolut entbehrlich, sie bringen keine Zusatzerkenntnisse und zerreden nur jede sachbezogene Diskussion.
stefan strasser am 20. Oktober 2022 um 0:36
Nix, da, das können Sie sich nicht aussuchen. Klassische Physik ist eine Näherung an Effekte, die man bis zum 19 Jahrhundert kannte. Das ist Vergangenheit.
Das Stefan-Boltzmann-Gesetz folgt aus dem Quantenverhalten der Photonen. Historisch entwickelte sich die Erkenntnis des Quantenverhaltens der Natur sogar aus den im Rahmen der klassischen Physik unerklärbaren Eigenschaften von thermischer Strahlung. Die Kapitulation der klassischen Physik bei der Wärmestrahlung hat Max Planck zur Quantentheorie gebracht.
zu Strasser und Heinemann am 18. und 19. 10. Photonengas
Heinemann schreibt: ‚Ja, aber die kinetische Energie ist nicht mehr wie in der Newtonschen Physik durch die nichtrelativistische Näherung Ekin= 1/2 m v2 der exakten Formel gegeben, sondern durch die exakte Ekin = mc2 (1-1/wurzel(1-(v/c)2)).‘
Nur zur Vervollständigung: Diese Beziehung gilt nicht für Photonen (lautet da Null / Null), denn Photonen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und haben eine Ruhmasse Null, und der Nenner ist für v = c auch Null. Insofern gilt bei Photonen nicht E= m c^2, sondern die Energie ist durch die Frequenz gegeben.
Sonst hat aber Heinemann recht und Strasser liegt physikalisch voll daneben. Natürlich können Photonen bei Wechselwirkungen Masse erzeugen, siehe Paarerzeugung, vielfach experimentell bestätigt. Die 3K-Strahlung hat eine Planck-Verteilung aufgrund ihrer Thermalisierung im heißen Frühkosmos. Das ist sogar ein genaueres Planck-Spektrum als im Labor erzeugbar. Und der Kosmos ist auch nirgends leer.
Erich Müller am 19. Oktober 2022 um 20:47
Wer’s gemerkt hat: in der Formel muss das Vorzeichen gedreht werden.
Das ist richtig, für Photonen (bzw. alle Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen) ist die Ruhmasse Null, für sie gilt die bereits angegebene Formel.
„Sonst hat aber Heinemann recht und Strasser liegt physikalisch voll daneben.“
Aha, und welche konkreten Fehler werfen Sie mir vor?
Mein ursprünglicher Kommentar war, daß Temperatur an Materie gebunden ist und das Weltall als materieloser Raum daher keine Temperatur hat. Was daran soll falsch sein? Stefan-Boltzmann berechnet Strahlungsleistung/Quadratmeter aufgrund von Materietemperatur. Glauben Sie etwa, man kann Stefan-Boltzmann auf Photonen oder elektromagnetische Wellen anwenden?
Also, wollen Sie dem All eine konkrete Temperatur zuordnen oder nicht? Und wenn, welche?
Initialstatement von mir: siehe stefan strasser am 17. Oktober 2022 um 18:13
stefan strasser am 19. Oktober 2022 um 23:52
Aber Sie wissen inzwischen doch schon, dass dies falsch ist. Es ist seit über 100 Jahren bekannt, dass Photonen, also Strahlung, auch materiell sind. Im Weltall ist Strahlung und damit Energie und Masse. Zudem können Photonen eine Energieverteilung annehmen (thermische Strahlung), der eine Temperatur entspricht.
Im übrigen haben Sie den Unterschied zwischen der Energie E eines Photons und der Inneren Energie U des gesamten Photonengases nicht verstanden.
Machen Sie sich mal Gedanken, wie deren Zusammenhang sein müsste und teilen das hier mit.
Was kauderwelschen Sie hier „irrlichternd“ herum?
Wenn Sie dem All eine Temperatur bescheinigen, dann sagen Sie doch bitte, wie diese Temperatur ist und wie sie sich verteilt. Und zwar konkret, in absoluten K und auch, wie man sie messen kann?
Weiters berichten Sie dann bitte auch über Ihren Test, mit 500 W in einer Box mit 1 m Kantenlänge unter Isolationsbedingungen eine Temperatur nahe Unendlich zu erzeugen, wie Sie es in
https://eike-klima-energie.eu/2022/09/28/co2-erwaermt-das-klima-wohl-weniger-stark-als-lange-angenommen-sagt-neue-studie-die-klimaschau
behaupten.
stefan strasser am 20. Oktober 2022 um 22:40
Werden Sie nicht unverschämt, wenn Sie belehrt werden. Sie müssen sich mit der Gegenwart auseinandersetzen und nicht auf dem Wissenstand des 18. Jahrhunderts verharren bleiben.
Die kosmische Hintergrundstrahlung füllt das gesamte gegenwärtige Weltall aus und bildet ein Photonengas von 3 K. Es kühlt seit dem Ende der Strahlungsära vor 13,7 Mrd. Jahren von 3000 K auf heute 3 K ab und wurde 1965 aufgrund seiner thermischen Strahlung im GHz Bereich nachgewiesen. Heute messen Satelliten das Spektrum (Cobe etc).
Im Gedankenexperiment von B3 ist das das logische Resultat. Wenn Sie auf etwas anderes kommen, setze ich Sie noch ein Jahrhundert zurück, bevor man nämlich den Energiebegriff und die Energieerhaltungssatz kannte. Aber Sie bekommen noch eine Chance: In dem besprochenen Fall B3, wenn man also 500 W Leistung zuführt und die Box isoliert ist, verstehen Sie dann zumindest, dass die Energie in der Box gegen Unendlich geht?
Heinemann
So lange die Wissenschaft keine Erklärung für das Wesen von Gravitation hat, so lange ist eine Diskussion über Effekte, die sich daraus ergeben, eine rein theoretische. Das selbe gilt für Licht- und Wärmestrahlung.
Daß Lichtstrahlen an großen Massen gebeugt werden, erscheint als Gravitationseffekt und man ordnet dem Licht daher Masseeigenschaft zu. All das ist aber lediglich eine Modellvorstellung, mehr nicht. Die vielschichtige Unvereinbarkeit der Wellen- und Korpuskeltheorie legt eigentlich nahe, daß beide Theorien unvollständig bis hin zu falsch sind und durch eine dritte zu ersetzen wären, die alle bekannten Effekte innerhalb einer konsistenten Theorie abbilden kann.
Ein Problem bei Ihrer Photonenmaterie und damit -masse ist doch, daß diese Photonen mit Lichtgeschwindigkeit „unterwegs“ sind, ein massebehafteter Körper diese Geschwindigkeit aber gem. Theorie nie erreichen kann. Die Wissenschaft hat also noch viel zu tun.
Die spezielle Relativitätstheorie spricht auch nur von einer Äquivalenz von Masse und Energie, das heißt, man kann umrechnen, aber nicht davon, daß Energie gleich Masse ist, weil dazwischen noch der Faktor c² zwecks Anpassung der phys. Einheiten als eine Art „Lichtgeschwindigkeitsbeschleunigung“ steht, c² ist nämlich ein dimensionsbehafteter Faktor und nicht nur eine Zahl!
Daß es eine Hintergrundstrahlung gibt, die einer Abstrahltemperatur von 3K entspricht, habe ich nie bestritten. Nur verursacht so eine Strahlung keine Erwärmung, weil nur Materie unter 3K damit erwärmbar wäre. Und die gibt es gem. Theorie nicht. Die Leistung dieser Strahlung wäre 0,0000001701 W/m². Strahlung ist auch nicht Temperatur, das belegen jedenfalls die phys. Einheiten!
stefan strasser am 21. Oktober 2022 um 18:19
Sie sind informiert und tun mir leid.
Sie machen Witze! Das Stefan-Boltzmann Gesetz bezieht sich genau auf Photonen resp. elektromagnetische Wellen!!!
Es wird Zeit für Sie, sich zu informieren!!
Herr strasser, haben Sie die Berechnung des Stefan-Boltzmannen Gesetzes aus der Quantentheorie gefunden? Steht in jedem Uni-Physik-Skript über Thermodynamik und findet man dutzendweise nach 2 min google Recherche.
Langweilen Sie mich bitte nicht mit Banalitäten!
stefan strasser am 22. Oktober 2022 um 19:41
An diesen Banalitäten scheitern Sie aber ständig. Es wird Zeit, sich der Gegenwart zu stellen. Sie sehen doch selber, dass Sie mit Ihren vorindustriellem Wissensstand die Natur nicht erklären können. Lernen Sie das, was man inzwischen dazugelernt hat.
==> Dabei wird unterstellt, dass die Erde durch eine antiphysikalische atmosphärische Gegenstrahlung ihrer eigenen IR-Abstrahlung von kalt zu warm noch weiter erwärmt werden soll.
Dass Strahlung keine Temperatur hat, sondern ein Energiefluss (W/m²) ist, scheint Uli Weber nicht zu wissen. Natürlich bewirkt die Absorption und Re-Emission (gemessener!) zusätzlicher Gegenstrahlung im Gleichgewicht eine Bodenerwärmung. Schliesslich gilt S+deltaS=Sigma•(T+deltaT)^4.
Wenn man die Kommentare liest, wird klar, dass Uli Weber, der Falschanwender von S-B, zum 36. Mal (!!) bei EIKE sein Ziel verfehlt hat, uns mit neuen verwirrenden Argumenten glaubhaft zu machen dass die Sonne allein (d.h. ohne Gegenstrahlung) eine mittlere Globaltemperatur von +15 statt -18 Grad schafft. Über alle Breitenkreise mit Albedo und Speicherung über Tag/Nacht genau gerechnet, ist der globale solare Mittelwert sogar nur -21 Grad.
Am Äquator, dem wärmsten Breitenkreis, bringt es die Sonne mit Albedo und Speicherung über Tag/Nacht mit mittlerer Einstrahlung von 303,9 W/m² nur auf -2,6 Grad. Also können die globalen +15 Grad seines Hemisphärenmodells (welches übrigens je eine Sonne für die Tag- und Nachtseite benötigt) nur grottenfalsch sein. Wir dürfen gespannt sein, mit welchen neuen Ideen Uli Weber im 37. Beitrag kommt.
„Dass Strahlung keine Temperatur hat, …“ ist eine Annahme, der weiter unten Hrn. Heinemann energisch widerspricht.
Er meint, ganz allgemein gilt 1/T = ds/dU, wobei s offenbar die Entropie und U die innere Energie des Photons ist. Damit will er dessen Temperatur T berechnen. Daraus folgt auch, je kürzer die Wellenlänge der Strahlung, desto höher die Photonenmasse (weil alle gleich schnell mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind) und damit der inneren Energie, weil Masse eben auch Energie bedeutet, und damit auch höhere Photonentemperatur! „Langwellige“ Photonenströme sind daher kühler als „kurzwellige“.
Um welche Temperaturen es sich konkret handelt, hat er leider nicht berechnet.
Sie geben mich falsch wieder. Nur Strahlung, deren Photonen ein Photonengas bilden, haben eine Temperatur. Dies trifft für Planckstrahlung oder sonstige thermische Strahlung zu (deswegen thermisch). Allgemein gilt dies nicht, Beispiel: Laserstrahlung, sonst. monochromatisches Licht,. ..
In diesem Fall hat Herr Dietze natürlich Unrecht.
Das meine ich nicht, das steht im Lehrbuch. Wenn Sie schon die Symbole erkennen, so wissen Sie auch, dass es so korrekt ist.
OJe, also doch nicht kapiert, merke: es ist sinnlos, einzelnen Teilchen eine Temperatur zuzuordnen. Das langsamste Atom wie auch das schnellste Atom im Gas gehören zum selben Gas mit einer definierten Temperatur, wenn die Wahrscheinlichkeit ihrer Geschwindigkeit der zur Gastemperatur zugehörigen Maxwellverteilung gehört.
Analog ergibt sich die Häufigkeit der Photonen einer bestimmten Wellenlänge aus der Temperatur des Photonengases. Die Planckverteilung ergibt sich daraus. Ein Photonengas hat immer ein Planckspektrum, genauso wie ein Gas mit Temperatur immer eine Geschwindigkeitsverteilung das Gasatome hat!
Wovon denn? Suchen Sie was?
Ich sagte, dass Strahlung keine Temperatur hat, sondern ein Energiefluss (W/m²) ist. Es ist also falsch, sich diese z.B. als Wasserstrahl vorzustellen, der ja, wenn seine Quelle kälter ist, nicht einen wärmeren Körper erwärmen kann. Strahlung ist eher vergleichbar mit elektrischem Strom (W), der ja auch keine Temperatur hat, aber jeden Körper mit einem Widerstand erwärmen kann.
Herr Dietze, ich habe dies unmissverständlich erklärt. Thermische Strahlung, also z.B. die eines Planckstrahlers, hat eine Temperatur, denn das Photonengas steht mit dem Emitter derselben ja per Definition im thermischen Gleichgewicht.
Herr Heinemann, Sie bestehen also darauf dass absorbierte Gegenstrahlung aus der kälteren Atmosphäre den solar beheizten Erdboden nicht wärmer machen kann, also „kältere“ Strahlungsenergie im Nirwana verschwindet oder vom Schwarzkörper reflektiert wird? In welchem Physikbuch steht solch ein Unsinn? Bis jetzt haben sich Strahlungsintensitäten am Absorber stets addiert (sonst würde ja Almeria nicht funktionieren). Wenn S=Sigma•T^4 gilt, dann gilt auch S+deltaS=Sigma•(T+deltaT)^4.
Peter Dietze am 22. Oktober 2022 um 9:43
Ich habe Sie lediglich korrigiert. Nämlich darin, dass (ich wiederhole) Ihre vorherige Behauptung, dass einem Ensemble Photonen allgemein keine Temperatur zugeordnet werden kann, falsch ist. Insbesondere trifft dies für die beim THG relevanten thermischen Strahlungen zu (Sonnenstrahlung mit ca. 6000 K, terrestrische Strahlung von ca. 230 K bis 320 K).
Ihre Unterstellung, ich würde auf Ihre zitierte Beschreibung oben bestehen, steht damit ganz offensichtlich in keinem Zusammenhang. Bleiben Sie einfach bei den Fakten.
„Natürlich bewirkt die Absorption und Re-Emission (gemessener!)…“
Zum hundertsten Mal:
Da ist nichts „gemessen“, da wird gerechnet!
ceterum censeo: «Temperatur» ist eine so genannt «intensive», auf einen Raum/Zeit -Punkt bezogene Grösse, die über eine längere Zeit-Dauer und/oder über einen ausgedehnten Raum durch eine empirische statistische Verteilung zu beschreiben wäre. Aus einer solchen Verteilung kann man den «Durchschnitts-Wert» oder noch schlauere statistische Parameter berechnen und sollte dabei sehr vorsichtig sein, aus solchen Grössen irgendwelche Schlüsse zu ziehen. Das elementare massgebende Kriterium im Sinne der mathematischen Statistik wären signifikante Unterschiede, im Gegensatz zu scheinbaren Unterschieden. 1.5° C Unterschied der aus empirischen Werten gerechneten «Welt-Durchschnitts-Temperatur» wäre z.B. absolut nicht signifikant, sondern Zufall.
Sind hier auf der EIKE-Seite jetzt auch solche Sensibelchen unterwegs, dass man einen harmlosen Witz mit einer Triggerwarnung versehen muss? Es gibt Pfarrer, die Witze dieses Kalibers selber zum besten geben.
Was ich übrigens auch beim leidenschaftlichsten THE-Verfechter noch nie gefunden habe ist, dass er der Nachtseite der Erde Null Kelvin zurechnet. Wieso auch, und jedes Thermometer würde dem widersprechen.
Diese Behauptung ist ja auch frei erfunden. Die einfachste THE-Erklärung setzt eine einheitliche Temperatur der gesamten Erde an und betrachtet den Tag-Nacht-Zyklus nicht. Klimamodelle berechnen den täglichen Temperaturgang. Ein Klimamodell, welches die Nacht auf 0 K setzt, wäre unsinnig vergröbert.
0K wäre eine einheitliche Temperatur. Können die Modelle die Erwärmung auf 15Grad C durchschnittlich nicht wiedergeben?
Keine Antwort, heisst das, das die Modelle das nicht koennen?
Oder koennen sie nicht darlegen, wie die Modelle, von dem es erst so aussah, als wenn sie sie kennen, eigentlich arbeiten?
In einem robusten Model schwingt sich der Zustand auch von 0 Kelvin ordentlich ein.
Das hat eine leichte Erklärung: sie sprechen über Wirklichkeit, Wissenschaftler über Theorie. Und die leidenschaftlichste THE-verfechter auf der Strasse haben keine Ahnung, nicht nur von dere Theorie, sonden auch von der Wirklichkeit.
Was ja in unserem Fall dasselbe ist.
Was die Wirklichkeit ist Theorie?
Für den Teil der Wirklichkeit, der wissenschaftlich verstanden ist, der sich also durch eine Theorie erklären lässt.
Was fuer eine interessante Theorie!
@Weber
Der Wärmefluss aus dem Erdinneren zur Erdoberfläche beträgt in etwa 50-100 mW/m2. Milliwatt pro Quadratmeter. Sie sind der Meinung Treibhausgase müssten an der Erdoberfläche auf diesen eine erhebliche Auswirkung haben?
Das Erdinnere hat eine ziemlich hohe Temperatur, sind sie der Meinung daß sich das nicht an der Oberfläche auswirken würde?
Sie haben also die Wärmeleitungsgleichung immer noch nicht begriffen.
Mit welcher Begruendung wollen sie das darlegen?
@Werner
Sie können im Winter dann ja mit Eerdwärme heizen. Ganz ohne buddeln.
Ganz ohne buddeln? Warum?
Wuerde buddeln helfen? Warum?
Wie kommt es, das die Erde bei einem so kleinem Waeremstrom trotzdem so warm ist, das ich mein Haus mit nur ein bisschen buddeln heizen koennte?
Wie wäre es denn einmal damit, vollständig auf Temperaturen zu verzichten und sich auf Energien und Energiehaushalte zu konzentrieren. Letztere können einschwingen, Temperaturen nicht, sie kennen sich nicht und summieren sich nicht zu höheren oder niedrigeren Werten.
Gut, Temperaturen kann man bequem messen, und falsch gemessene Temperaturen und Mittelwerte von diesen bequem aber falsch mit dem S-B-Gesetz weiter verfälschen. Und das soll Wissenschaft sein? – Da fragen wir doch lieber gleich Greta und bitten mit CO2-Zertifikaten um die Vergebung unserer Schuld!
Peter Puschner, Prof. Dr.-Ing. schrieb am 17/10/2022, 17:13:58 in 303159
Was würde sich damit Ihrer Meinung nach ändern? Das Kiel/Trenberth-Diagramm ist eines, das sich auf die Energieflüsse konzentriert und das ist hier eines der umstrittensten Diagramme…
Im Artikel steht:
Das sind über längere Zeiträume und über die Erdoberfläche/TOA gemittelte Werte, genauso wie das im Artikel verwendete Diagram „Jahresmittel des Energiehaushaltes der Atmosphäre und seiner Komponenten in Abhängigkeit von der geographischen Breite“ eine Mittelung über Zeit und Fläche darstellt.
Wenn man sich die konkreten Werte zu einer bestimmten Zeit an einem bestimmten Ort ansehen will, muss man halt auf die passenden Werte schauen.
Ceres stellt einige schöne Animationen bereit, die zeigen, wie sich Ein- und Abstrahlung im Laufe des Jahres ändern und es gibt Arbeiten, die zeigen, dass sich der Treibhauseffekt am Südpol sogar umkehrt. Bei Ihrer „Stefan-Boltzmann-Umgebungsgleichung“ dürfte das ähnlich sein, da die Temperatur der „Umgebung“ ja auch von den Breitengraden, der Jahreszeit und dem Wetter abhängt …
Man hört seit geraumer Zeit nichts mehr von der Stefan-Boltzmann-Umgebungsgleichung. Haben Sie die verworfen?
@Weber
Gemäß S-B strahlt der am Tag von der Sonne erwärmte Ozean dann die Wärme mit rund 400 W/m2 wieder direkt ins All ab. Wenn in der Atmosphäre Wolken und Treibhausgase das nicht verhindern würden…
@Weber
Also haben Wasserdampf, Wolken, Vegetation, Verdunstung, Kondensation, Konvektion, Luftdruck, Wetter und Wind und IR-Absorption keinen Einfluss auf die Temperatur? Sehr interessante Theorie…
Und 0 Grad Kelvin gibt es nirgendwo. Im All hat man selbst 3 K durch die Hintergrundstrahlung.
„Im All hat man selbst 3 K durch die Hintergrundstrahlung.“
Schwachsinn! Im All gibt es keine Temparatur, wenn man das All als materielosen Raum sieht. Temperatur ist an Materie gebunden.
Strahlung verursacht nur Temperatur, wenn sie auf absorbierende Materie trifft, die kühler ist, als diese Strahlung bewirkt. Wenn also Hintergrundstrahlung mit 3 K auf die kalte Seite des Mondes trifft, wird der Mond dadurch nicht wärmer, weil er selbst zumindest 95 K hat!
Und wenn „Gegenstrahlung“ durch CO2 mit z. B. 20 W/m^2 auf eine Oberfläche trifft, die z. B. 270 W/^2 abstrahlt, wird diese Oberfläche dadurch auch nicht wärmer! Die Treibhaustheorie behauptet solche Absurditäten allerdings …
stefan strasser am 17. Oktober 2022 um 18:13
Die 3K Hintergrundstrahlung besteht wie jede elektromagnetische Strahlung aus Photonen, die sind auch Materie. Dieses Photonengas hat eine Temperatur von 3K und kühlte durch die Expansion des Weltalls seit 13,7 Mrd. Jahren auf diesen Wert ab.
Wenn ein Photon aus Materie bestünde, müßte es eine Masse haben. Diese Masse könnte man mit E=mc² berechnen. Welche Masse hat daher Ihr Photon?
Ist Ihr „Photonengas“ so etwas wie der „Lichtäther“ im Weltall, den man früher vermutete?
Nur weil es Effekte gibt, die mit einer Korpuskeltheorie leichter modellhaft zu beschreiben sind als mit Wellentheorie, bedeutet das nicht, daß es solche Korpuskel aus Materie auch tatsächlich gibt.
Herr Strasser,
bei Ihren Physikkenntnissen scheint mir noch Luft nach oben zu sein!
Ein Photon hat die Energie E = hf, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum ist und f die Frequenz. Daraus läßt sich die äquivalente Masse berechnen nach m = E/c². Und damit wirkt es sogar gravitativ. Mit dem Lichtäther hat das Photonengas nichts zu tun.
stefan strasser am 18. Oktober 2022 um 12:56
OJe, haben Sie keine Formelsammlung? Die Masse m eines Photons ergibt sich aus seiner Energie E = h×f, f Frequnz, zu m = h×f/c²
Toll, wie Sie das alles wissen.
Und wie kommt nun die Temperatur des Photons zustande? Das war ja die Ausgangsfrage. Jedes ist doch offensichtlich identisch mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs. Das hieße dann, je höher die Frequenz desto höher die Photonenmasse? Und die Masse der bestrahlten Objekte muß dann wohl kontinuierlich zunehmen, oder?
Und wenn Photonen Temperatur hätten, müßte es im All doch mit zunehmendem Abstand von der Sonne auch ohne Absorption an anderer Materie von sehr heiß bis immer kälter werden. Welche Indizien gibt es dazu? Und wie übersteht die klassische Modellvorstellung von Temperatur als „Reibungseffekt“ aufgrund von atomarer Schwingungsamplituden dieses Photonenmodell?
Und zuletzt, was genau soll ein Photonengas eigentlich sein? Mir ist nicht bekannt, daß es bereits jemals einen Experiment gab, bei dem reale Masse aus Energie entstanden ist. Welches chemische Element würde dabei dann eigentlich entstehen?
Ich finde es jedenfalls interessant, Dinge, die nur als energetische Modellvorstellung existieren, als Fakten zu verstehen. Nur weil mit einer Modellvorstellung gerechnet werden kann, heißt das nicht, daß man sich diese Modellvorstellung, die wie alle Quantenvorstellungen eigentlich unbegreiflich sind, vorstellen kann wie eine Gruppe von Glühwürmchen.
Nichts für ungut!
stefan strasser am 18. Oktober 2022 um 22:59
Danke, hab eben mein Studium abgeschlossen.
Wie bei jedem Gas: die Temperatur T ist gegeben durch 1/T = ds/dU
Ja, aber die kinetische Energie ist nicht mehr wie in der Newtonschen Physik durch die nichtrelativistische Näherung Ekin= 1/2 m v2 der exakten Formel gegeben, sondern durch die exakte Ekin = mc2 (1-1/wurzel(1-(v/c)2))
Korrekt.
Bei Absorption der Strahlungsenergie ja, denn Masse ist ja Energie.
Nein, die Photonendichte nimmt mit der Entfernung ab, aber die Energieverteilung und damit die Photonentemperatur bleibt. Das Sonnenlicht hat ja unabhängig von der Entfernung von der Sonne eine Temperatur von fast 6000 K.
Keine, da Ihre Vorstellung falsch ist.
Nicht nötig, da die klassische Physik nunmal klassisch ist.
Besuchen Sie einen Teilchenbeschleuniger, die gibt es genau zu diesem Zweck.
Komplette Atome zu erzeugen ist zu aufwendig. Aber Protonen und Elektronen erzeugt man massenweise in großen Beschleunigern.
E=m*c2 und E=h*f lernt man in Physik-LK auf der Oberstufe. Das Photonengas wird spätestens im Grundstudium behandelt.
https://www.leifiphysik.de/quantenphysik/quantenobjekt-photon/versuche/photonen-im-gravitationsfeld
@strasser
Eine Gegenstrahlung bewirkt aber die ungehinterte Wärmeabstrahlung ins All. Und was ist die Folge davon?
Herr Strasser,
um Ihr Beispiel mit der Abstrahlung 270 W/m² und Gegenstrahlung 20 W/m² aufzugreifen: wir müssen in solchen Fällen ja immer Gleichgewichtssituationen betrachten. Wenn wir voraussetzen, daß die Oberfläche schwarz ist, also die Gegenstrahlung komplett absorbiert, und jetzt annehmen, dass die Gegenstrahlung von 20 W/m² plötzlich nicht mehr auftrifft, dann stellt sich ein neues Gleichgewicht ein, bei dem die Oberfläche nur noch 250 W/m² abzustrahlen hat. Dazu muss ihre Temperatur logischerweise kleiner werden. In diesem Sinn ist es zu verstehen, wenn es heißt, daß die Gegenstrahlung die Oberfläche erwärmt.
Es heißt in diesem Zusammenhang ja auch immer gern, ein kalter Körper könnte einem wärmeren keine Energie zustrahlen wg. 2. Hauptsatz. Auch falsch, selbstverständlich kann er das. Nur strahlt ihm der wärmere Körper eben mehr zurück als er vom kälteren bekommt. Der Netto-Strahlungsfluß geht also tatsächlich vom wärmeren zum kälteren Körper, und deshalb ist auch der 2. HS nicht verletzt.
MfG,
M. Mechtel.
„… wir müssen in solchen Fällen ja immer Gleichgewichtssituationen betrachten.“
Wie kommen Sie auf diesen xxxxxx? Jede feste oder flüssige Masse über 0 K emittiert elektromagnetische Strahlung. Nur einige zweiatomige Gase tun das nicht. Ein Gleichgewichtszustand stellt sich aber erst nach einer gewisssen Zeit ein. Erst wenn alle ausgleichenden Energien geflossen sind und ein statischer Zusatand mit identiaschen Temperaturen über alles eingetreten ist, gibt es keine Wärmeflüsse mehr.
Obwohl also ein Eisblock neben einem warmen Heizkörper diesen natürlich thermisch anstrahlt, wird der Heizkörper dadurch nicht wärmer, weil seine eigene Strahlung wesentlich stärker ist und somit der resultierende Wärmefluß hin zum Eisblock gerichtet ist. Die Strahlung des Heizkörpers hängt auch nur von seiner eigenen Temperatur ab, und der ist vollkommen egal, ob man einen Eisblock daneben legt. Der Heizkörper könnte nur dann wärmer werden als er ist, wenn ihn eine Strahlung trifft, die stärker als seine eigene Abstrahlung ist!
Das ist das Wesen des 2. HS.
Spielt keine Rolle. Herr Mechtel hat recht, Sie müssen den stationären Gleichgewichtszustand vergleichen. Alles anderes ist Ihr „xxxxxx“ (was immer da stand).
Irrtum, in diesem Fall strahlt die Oberfläche 270 W/^2 wegen der Gegenstrahlung ab, sonst wäre es weniger.
Wenn es so waere, warum sehen wir nicht staendig Temperaturen ueber 60 Grad C?
Warum ist die durchschnittliche Temperatur der Erde nicht 390 W/m2 plus 324 W/m2 = 714 W/m2 (62 °C )
Sind die 324 W/m2 schon in den 390 W/m2 enthalten?
Heisst das, das die Temperatur der Erde 390 W/m2 – 324 W/m2 waere? Sind das nicht nur 66 W/m2? Also in Kelvin 185? Sprich -88 °C ? Sind dann nicht alle Angaben von -18 °C falsch?
WErner Schulz am 18. Oktober 2022 um 23:21
Wie oft brauchen Sie die immergleiche Erklärung noch? Nehmen Sie einen kugelförmigen homogenen Hohlraum von 15°C, der strahlt im Innern 390 W/m2 ab. Wenn Sie es brauchen, so sagen Sie von mir aus, die eine Seite strahle 390 W/m2 ab, weil diese Leistung schon ihre Gegenseite „enthalte“. Jedenfalls strahlt jedes Flächenelement der Hohlkugel aus Symmetriegründen und aufgrund derselben Temperatur dieselbe Leistung ins Innere. Das Aufaddieren von hin- und her wäre ein Witz und würde eine unendlich große Leistung konstatieren, ist also offensichtlich falsch.
Dto gilt für die Erde, denn nur weil die Atmosphäre kälter als die Erde ist und nicht gleich wie die gehenüberstehenden Kugelflächen, ändert sich am Prinzip nichts.
Also dann heisst das, das die Temperatur der Erde 390 W/m2 – 324 W/m2 waere? Sind das nicht nur 66 W/m2? Also in Kelvin 185? Sprich -88 °C ? Sind dann nicht alle Angaben von -18 °C falsch?
Das ist schon seit langem die falsche Betrachtung. Strahlung ist nun mal nicht die einzige Wärme“Ausgabe“ der Erde an der Oberfläche. Das sehen sie daran, das feuchte Böden kühler bleiben als trockene, das Täler ohne Konvektion heißer sind.
Sie sprechen von einer theoretischen Erwärmung in einem zu einfachen Model mit dem Logikproblem, das wenn die Atmosphärische Temperatur von der Oberfläche abhängt, dann kann die Oberfläche nicht von der Atmosphäre oder deren Strahlung abhängen.
Konvektion und Latente Wärme und wie schnell die Wärme durch diese abfließt, bestimmt die Temperaturen zusammen mit der Wärmezufuhr vom Boden und Sonne
Falls sie vereinfachte Modelle mögen, rechnen sie aus wie hoch die Erwärmung wäre wenn die Wärme nur durch Wärmeleitung transportiert wird.
@Michael Mechtel
Zitat: Wenn wir voraussetzen, daß die Oberfläche schwarz ist, also die Gegenstrahlung komplett absorbiert, und jetzt annehmen, dass die Gegenstrahlung von 20 W/m² plötzlich nicht mehr auftrifft, dann stellt sich ein neues Gleichgewicht ein, bei dem die Oberfläche nur noch 250 W/m² abzustrahlen hat.
Strahlung kennt wahrscheinlich bei Ihnen nur eine Richtung, weshalb auch plötzlich Energie ins Nirwana verschwindet?
Die Oberfläche des Systems hat eine Temperatur, und mit dieser Temperatur strahlt auch die Oberfläche (270 w/m²) vom System, völlig unabhängig von der „Gegenstrahlung“. Die „Gegenstrahlung“ ist ein Bruttowert (-20 W/m²) der Gasschicht (Energieübertragungselement mit zwei energetischen Grenzflächen), der sich aus der Energiebilanz ergibt, also eine Konsequenz der Strahlung der Oberfläche im System ist. Zudem wird immer vergessen, dass die Gasschicht (Energieübertragungselement mit zwei energetischen Grenzflächen) vom System eine „Hinstrahlung“ (+20 W/m²) in Richtung Umgebung hat. Es wird also immer 270 W/m² vom System an die Umgebung abgegeben.
Außerdem gibt es kein einziges Messverfahren, das einen Bruttowert ermittelt. Man kann metrologisch nur einen Nettowert ermittelt. Ein Herr kommt zum Beispiel immer mit dem Hamburger Wettermast, der zeigt eine „langwellige Einstrahlung“. Dieser Wert müsste nach der Energiebilanz auch nach oben als „Hinstrahlung“ in Richtung Umgebung wirksam sein. Deshalb sind diese Energiehaushalts-Diagramme à la Kiel/Trenberth auch die reinste Pseudo-Physik.
Der so genannte „atmosphärische Treibhauseffekt“ würde einem „energetischen Selbstmord“ vom System gleichkommen.
Mfg
Werner Holtz
<<Die Oberfläche des Systems hat eine Temperatur, und mit dieser Temperatur strahlt auch die Oberfläche (270 w/m²) vom System, völlig unabhängig von der „Gegenstrahlung“.>>
Natürlich wird die thermische Abstrahlung allein von der Oberflächentemperatur T bestimmt. Aber T wird ja nicht vom lieben Gott festgesetzt. Der Ausgangspunkt der Überlegung muss doch der Energiesatz sein, d.h.: In einem zeitlich stabilen Zustand muss die Abstrahlung genau so groß sein wie die Zustrahlung (wenn nicht noch andere Energieflüsse vorhanden sind). Und danach stellt sich die Temperatur ein.
Meine Überlegung war jetzt einfach das Gedankenexperiment, dass eine Quelle der Zustrahlung auf die Erdoberfläche in Höhe von 20 W/m² wegfällt (egal, aus welchem Grund oder aus welcher Quelle). Dann muss auch die Abstrahlung dieser Oberfläche um 20 W/m² sinken, wenn ein neues Gleichgewicht erreicht werden soll. Und da die Abstrahlung, wie sie schon richtig sagen, an T gekoppelt ist, muss T sinken.
Is doch nicht so schwer zu verstehen!
Werner Holtz am 19. Oktober 2022 um 15:36
Das tut sie doch auch. Wenn Sie das Messgerät umdrehen und in die Höhe gehen, sehen Sie doch die nach oben gehende Abstrahlung. Siehe z.B. folgendes Diagramm aus „Solar and Thermal Radiation Errors on Upper-Air Radiosonde Temperature Measurements“
Solar and thermal radiation flux profiles from the surface to 32-km altitude. (a) LUR and LDR for day and night, and SUR and SDR as well as direct solar radiation. (b) Thermal fluxes during the night and LRB on the temperature sensor. (c) Thermal fluxes and solar fluxes during daytime (adapted from Philipona et al. 2012).
Man sieht, dass die Strahlung in beide Richtungen geht – nach oben (LUR) mehr als nach unten (LDR), da es ein Mix aus Strahlung vom Boden und Strahlung aus der Atmosphäre ist.
@Michael Mechtel
Zitat: Meine Überlegung war jetzt einfach das Gedankenexperiment, dass eine Quelle der Zustrahlung auf die Erdoberfläche in Höhe von 20 W/m² wegfällt.
Also bestimmt die Energiequelle (Energiezufuhr) die Temperatur der Oberfläche und somit auch die Strahlung, mit der „Gegenstrahlung“ hat das somit nichts zu tun.
Mfg
Werner Holtz
@Marvin Müller
Habe Sie sich das wirklich einmal durchdacht mit der LDR (Longwave Downward) und LUR (Longwave Upward) in den Diagrammen?
Ich brauche mir nur die LUR (Longwave Upward) Daten anzuschauen, wenn von der Oberfläche rund 400 W/m² abgestrahlt werden, dann können nicht 320 W/m² als LDR (Longwave Downward) im Strahlungsaustausch zur Oberfläche aus der Atmosphäre emittiert werden, das widerspricht jedem Verständnis.
Hier ist wieder genau das gleiche Problem mit der Interpretation der Messung, es werden Nettowerte gemessen, Bruttowerte müssen errechnet/abgeleitet werden. Wenn 400 W/m² von der Oberfläche abgegeben werden und die Transmission aufgrund der atmosphärischen Fenster bei 0,18 liegt, dann erhält man 400*(1-0,18) = 328 W/m², den Nettowert der Energiestromdichte der untersuchten Atmosphärenschicht (Phasenraumvolumen). Der Bruttowert (Gegenstrahlung) wäre im Strahlungsaustausch-Gleichgewicht für den Halbraum 328 W/m²/2 = 164 W/m². Das ist eine Zwang-Bedingung, die durch die Erhaltung von Phasenraumvolumen gegeben ist.
Zudem hat man bei der LUR (Longwave Upward) den Teil der transmittierenden Strahlung durch die atmosphärischen Fenster mit gemessen, was zur Verfälschung und Fehlinterpretation der Energiebilanz der Atmosphäre führt.
Diese Messungen und die Auswertung kann man als grobe Näherung betrachten, weil die Annahme Emissionsgrad = 1 und Absorption = Emission für die Atmosphäre (Gasschicht) nicht zutrifft.
Mfg
Werner Holtz
<<Also bestimmt die Energiequelle (Energiezufuhr) die Temperatur der Oberfläche und somit auch die Strahlung, mit der „Gegenstrahlung“ hat das somit nichts zu tun.>>
Ich verstehe Ihre Logik nicht. Gegenstrahlung ist doch auch Strahlung.
Mal angenommen, über der Erdoberfläche wäre keine Atmosphäre, die IR-Abstrahlung betrage x W/m². Jetzt bringt man darüber einen für IR halbdurchlässigen Spiegel an (für Sonnenstrahlung durchlässig), dann würde nur noch die halbe Strahlungsleistung x/2 ins Weltall gelangen. Die andere Hälfte würde zur Erde hin reflektiert werden (auch eine Art Gegenstrahlung). Bei gleichbleibender Sonneneinstrahlung kann die Temperatur der Erdoberfläche unmöglich gleichbleiben. Sie muss steigen, bis wieder x W/m² ins Weltall abgeht.
Werner Holtz schrieb am 20/10/2022, 21:41:46 in 303561
Ja. Daher schrieb ich ja z.B. auch, dass die nach oben gehende Strahlung ein Mix aus Strahlung vom Boden und aus der Atmosphäre ist.
Ich habe das mal korrigiert.
Wie kommen Sie auf diese Bedingung? Die Atmosphäre strahlt in Abhängigkeit von ihrer Temperatur und den Banden der Gase in alle Richtungen, nicht zur Hälfte nach oben und nach unten. Und die Temperatur der Schicht, aus der die Strahlung kommt, stellt sich als Folge aller dort hineinströmenden Energieflüsse ein, also der Summe der absorbierten Strahlung von unten und von oben und evtl. noch durch Konvektion und latenter Wärme eingetragene Energie[1]. Sie können also nicht einfach nur die von unten kommende Strahlung betrachten. Das ginge vielleicht in einem vereinfachten 1-Schichten-Modell, aber hier haben wir eine Messung in der realen Atmosphäre …
In dem Diagram geht es um die Strahlung, die auf ein Messgerät wirkt und nicht darum, wieviel davon von der Atmosphäre absorbiert wird. Man will die Fehler abschätzen, die bei Temperaturmessungen auftreten …
[1] Werner darf auch gerne noch die durch Wärmeleitung eingetrage Energie mitbetrachten.
Eventuell?
Gibt es keine Konvektion?
Warum begruenden sie die Temperatur mit Strahlung? Der Temperaturgradient ergibt sich aus der Gravitation und der Specifischen Waermekapazitaet. Die Temperatur laesst sich damit leicht aus der Hoehe bestimmen.
Sind ihnen die Bedingungen der Standardatmosphaere nicht bekannt?
Wasserdampf, Wolken, Vegetation, Verdunstung, Kondensation, Konvektion, Luftdruck, Wetter und Wind sind Instrumente der Sonne. Mich interresiert nicht die KORRELATION, sondern KAUSALITÄT und die sagt mir: während des Tages erhitzt die Sonne die Tagesseite der Erde und Nachts gibt die Erde diese eingespeiste Energie wieder ab. Genauso wie eine Termoflasche. Ist es so kompliziert, es zu begreifen?! Nein, es ist nicht komliziert, deshalb brauchen „Wissenschaftler“ komplizierten Theorien für die Begründung eigener Existenz und Wichtigkeit…
Genauso die gleiche „wissenschaftliche Fragen“ des Mittelaters: wie viel Fliegen isst ein Teufel am Tag oder wieviel Ängeln passt auf eine Nadelspitze…
IR-Absorption erzeugt auch die Sonne? Herr Weber hat ja auch von Erdwärme gesprochen.