Der physikalische Unterschied zwischen Energie und Leistung in der politischen Klimawissenschaft

geschrieben von Admin | 18. September 2023

Uli Weber

Es wäre wirklich zu begrüßen, wenn sich die Klimarealisten in Deutschland auf das übergeordnete Ziel konzentrieren könnten, dem religiösen Klimawahn entgegenzutreten; denn dieser Klimawahn schreitet mit sehr schnellen Schritten voran, Siehe: https://report24.news/auch-wien-ueber-1-000-staedte-wollen-bis-2030-fleisch-milch-und-privatautos-verbieten/

Mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell mit +15°C ohne THE ist nicht überall gut angekommen; sogar vorgebliche Klimarealisten fühlen sich dadurch heftig provoziert, wie die nachfolgende Abbildung beweist:

Abbildung 1: Das Faktor4-Tag=Nacht-Modell aus einer Dietze-Email vom 30.08.2023 08:38

Rechnen wir also mal das geozentrische Faktor4-Tag=Nacht-Weltbild nach:

Die Solarkonstante (So) beträgt 1.367 W/m².

Abzüglich Albedo bleiben ca. 940 W/m² temperaturwirksam.

Aufgeteilt auf 2 Sonnen ergibt das jeweils 470 W/m².

Die Projektion des ebenen solaren Strahlungsquerschnitts, auf die jeweilige Halbkugel der Erde projiziert, ergibt einen Flächenverhältnis von 1:2. Damit sind auf jeder der beiden solar beschienenen Halbkugeln durchschnittlich 235 W/m² für die Temperaturgenese verfügbar.

Nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz entsprechen 235 W/m² einer Temperatur von -19°C. Damit wurde der sogenannte „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ auch im herkömmlichen Faktor4-Modell durch einen grafischen Widerspruchsbeweis widerlegt, weil für dessen Existenz zwei Sonnen mit der jeweils halben Solarkonstante erforderlich wären.

Die Glaubensbekenntnisse der Klimareligion sind voll von antiphysikalischen „Wunderwaffen“, die auf MINT-fernem Wunschdenken fußen und mit dauerhaften Subventionen gestützt werden müssen. Denn die Krux in der politischen Klimawissenschaft ist die Physik, namentlich der Unterschied zwischen Energie und Leistung sowie deren Zusammenhang über die Zeit:

Definition von „Energie“ (Wikipedia): „Energie ist eine physikalische Größe, die in allen Teilgebieten der Physik sowie in der Technik, Chemie, Biologie und der Wirtschaft eine zentrale Rolle spielt. Ihre SI-Einheit ist das Joule. Die praktische Bedeutung der Energie liegt oft darin, dass ein physikalisches System in dem Maß Wärme abgeben, Arbeit leisten oder Strahlung aussenden kann, in dem seine Energie sich verringert. In einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen System ändert sich die Gesamtenergie nicht (Energieerhaltungssatz). Die Bedeutung der Energie in der theoretischen Physik liegt unter anderem darin, dass der Energieerhaltungssatz, ursprünglich eine Erfahrungstatsache, schon daraus gefolgert werden kann, dass die grundlegenden physikalischen Naturgesetze zeitlich unveränderlich sind.“

ENERGIE ist also gespeicherte physikalische Arbeit in Form von potentieller, kinetischer, elektrischer, chemischer und thermischer Energie, die Einheit ist Joule [J].

BEISPIEL: Der Wind besitzt kinetische Bewegungsenergie, und solange er auf kein Hindernis trifft, behält er sie auch.

Definition von „Leistung“ (Wikipedia): „Die Leistung als physikalische Größe bezeichnet die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie dividiert durch diese Zeitspanne. Ihr Formelzeichen ist meist P (von englisch power), ihre SI-Einheit das Watt mit dem Einheitenzeichen W. Im physikalisch-technischen Zusammenhang wird der Begriff Leistung in verschiedenen Bedeutungen verwendet:

als installierte oder maximal mögliche Leistung (Kennzeichen eines Gerätes oder einer Anlage; auch Nennleistung genannt)

als tatsächliche Leistung in einer Anwendung

die zugeführte Leistung

die im Sinne der Aufgabenstellung abgegebene Leistung.

Die Leistungsaufnahme und die für eine bestimmte Anwendung nutzbringende Leistungsabgabe können je nach Wirkungsgrad bzw. Abwärme erheblich voneinander abweichen.“

LEISTUNG ist also die prinzipielle Fähigkeit, eine Energieform in eine andere Energieform umzuwandeln, die Einheit ist Watt [W].

BEISPIEL: Die WKAs auf dem Titelbild sind ein Hindernis für den Wind; sie wandeln dessen kinetische Energie in elektrische Energie um. Dabei hat eine WKA eine feste technische Nennleistung, während die tatsächlich geleistete Arbeit mit der 3. Potenz der Windgeschwindigkeit schwankt.

Der große Fehler der Klimawissenschaften liegt darin, Energie und Leistung als äquivalent zu betrachten, und beide über die Zeit beliebig ineinander überführen zu wollen. Nun kann man zwar aus einer Leistung und deren Wirkzeit eindeutig eine Energiemenge ermitteln, aber die umgekehte Rückrechnung einer Leistung aus einer Energiemenge bedarf der Kenntnis über die Wirkzeit und den tatsächlichen Leistungsverlauf, sonst ist das Ergebnis nicht eindeutig.

Beispiel: Sie bestellen auf der Kirmes eine Erbsensuppe; die Menge beträgt 0,5 Liter und dieTemperatur 80°C. Frage an die THE-Anhänger unter Ihnen: Mit welcher Leistung und über welche Zeit wurde diese Suppe von 15°C auf 80°C erhitzt?

Diese Frage ist nämlich gar nicht eindeutig lösbar. Trotzdem versucht das THE-Establishment, aus einem globalen Faktor4-Tag=Nacht-Mittel eine theoretische Globaltemperatur abzuleiten. In einer E-Mail* vom 26.08.2023 06:17 übermittelte mir ein Dr. Gerhard Kramm die nachfolgende Grafik* in Abbildung 2:

Abbildung 2: Tägliche mittlere solare Einstrahlung von 0°N-90°N geografischer Breite in W/m² für alle Tage des Jahres 2010 – Quelle: (Kramm 2023)*

Und ein Herr Eugen Ordowski hatte dazu passend am 18. August 2023 um 15:50 hier auf EIKE eine Aussage von Wilhelm von Bezold aus dem Jahr 1906 zitiert:

„Dabei fällt das Maximum der Einstrahlung, wie längst bekannt, auf den Pol der Sommerhalbkugel und zwar das absolute Maximum auf den Südpol.“

Aber was meinte Wilhelm von Bezold nun mit dem „Maximum der Einstrahlung“?

Es gibt dafür zwei Möglichkeiten, von denen nur eine richtig sein kann: Meinte von Bezold das tägliche Maximum der EINSTRAHLUNGSLEISTUNG, aus dem ich mein hemisphärisches S-B-Temperaturmodell herleite, oder meinte er das Maximum der täglichen 24h-EINSTRAHLUNGSMENGE (=ENERGIE), mit dem Kramm et al. (2017) eine terrestrische Anwendung seines lunaren Slab-Temperaturmodells berechnet hatten?

Schaunmermal: In Abbildung 3 sind die breitenabhängige maximale spezifische solare Strahlungsleistung und die aus der 24h-Einstrahlungsmenge hergeleitete breitenabhängige Durchschnittsleistung nach Kramm (2023) gemeinsam dargestellt:

Max. Leistung [W/m²]

Abbildung 3: Die maximale spezifische solare Strahlungsleistung (Skala 0-900 W/m²) von 0°N bis 80°N geografischer Breite vom 1. Januar bis zum 31. Dezember (Weber)

Overlay: Maßstäblich angepasste Abbildung 2 für die tägliche mittlere solare Einstrahlung von 0°N-90°N geografischer Breite in W/m² (Skala 0-600) für alle Tage des Jahres 2010 (Kramm 2023)*

In beiden Abbildungen ist die Ordinate mit [W/m²] bezeichnet, bei mir als das tägliche Maximum, bei Kramm als täglicher 24h-Durchschnittswert. Auffällig ist, dass diese Kurven bei ähnlichem Verlauf nahezu um den Faktor2 auseinanderliegen; lediglich im Bereich des Polartages bestehen Übereinstimmungen.

Mein tägliches Maximum ist physikalisch eindeutig definiert: Die temperaturwirksame spezifische solare Strahlungsleistung von 940 W/m² multipliziert mit dem Cosinus des örtlichen solaren Zenitwinkels bei höchstem Sonnenstand.

Was bedeutet nun der Tagesdurchschnitt bei Kramm (2023)? LEISTUNG hat die physikalische Einheit Watt und ENERGIE die physikalische Einheit Joule. Der Tag hat 24 Stunden oder 86.400 Sekunden. Eine solare Gesamteinstrahlung über den 24h-Tag würde also zunächst einmal in [Joule=Ws] ausgedrückt werden. Aus [Joule] wird dann durch eine Division mit der Tagesdauer in Sekunden [s] eine Durchschnittsleistung in [Watt] berechnet. Und da [m²] in der Abbildung im Nenner steht, handelt es sich damit um eine spezifische Leistung.

Kommen wir wieder zurück auf das von Bezold Zitat und dessen Formulierung „Maximum der Einstrahlung“. Da Wilhelm von Bezold ein hervorragender Physiker war, ist ihm sicherlich bekannt gewesen, dass die maximale temperaturwirksame spezifische solare Strahlungsleistung von 940 W/m² ausschließlich zwischen den beiden Wendekreisen auftritt. Also kann es sich bei seinem Zitat nur um die tägliche 24h-Gesamtmenge der eingestrahlten solaren Energie handeln, und nicht um eine maximale Leistung.

Die Bewertung des Tagesdurchschnitts ist daher ganz einfach:

Bis zur Berechnung einer solaren Gesamteinstrahlung über den 24h-Tag in Joule ist diese Berechnung physikalisch richtig. Die mathematische Durchschnittsbildung über 86.400 Sekunden und die geographischen Breiten entfernt sich dann aber von der physikalischen Aussage von Wilhelm von Bezold, der gar nichts von einem spezifischen Leistungsdurchschnitt gesagt sondern vielmehr absolute Angaben zur Energie gemacht hatte. Während im Polartag noch eine sinnstiftende physikalische Durchschnittsbildung möglich ist, fließen zu absteigenden geografischen Breiten hin dann zunehmend Nachtzeiten in diese Grafik ein und führen zu physikalisch unsinnigen Ergebnissen, wie Abbildung 3 anschaulich beweist. Dort ist deutlich zu erkennen, dass die maximale spezifische solare Strahlungsleistung aus Abb.2 mit zunehmender Nachtlänge vom Pol zu den Tropen entgegen dem tatsächlich beobachteten Verlauf sinkt, anstatt wie in Realitas und meinem hemisphärischen S-B-Modell anzusteigen. Es sei an dieser Stelle noch einmal an die eingangs zitierte Definition von „Leistung“ erinnert (mit Hervorhebungen):

„Die Leistung als physikalische Größe bezeichnet die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie dividiert durch diese Zeitspanne.“

Ein 24h-Durchschnitt über Nachtzeiten widerspricht also der Definition von physikalischer Leistung.

Schaunmernochmalweiter: Kramm et al. (2017) hatten aufgrund der polaren Tageslänge eine breitenabhängige Temperaturverteilung mit den Maxima am Pol der jeweiligen Sommerhemisphäre hergeleitet. In seiner E-Mail vom 29.01.2021 um 09:58 Uhr** an mich und den üblichen Skeptiker-Email-Verteiler hatte Dr. Gerhard Kramm ein PDF-Dokument „kramm_bemerkungen_weber_v3.pdf“ (in der Folge „Kramm (2021)“) mit einem direkten Temperaturvergleich zwischen meinem hemisphärischen S-B-Modell und seiner „Erde ohne Atmosphaere“ verschickt. Wie erwartet spiegeln die Beleuchtungsklimazonen (Definition) unserer Erde den Verlauf der maximalen örtlichen solaren Strahlungsleistung und zeigen keinerlei Hotspot am Pol der Sommerhemisphäre. Diese Beleuchtungsklimazonen sind in der nachfolgenden Abbildung (hier finden Sie die Originaldarstellung) als Overlay über die beiden genannten Modelle projiziert worden:

Abbildung 4: Grafiken a** und b** aus Kramm (2021): Der Modellvergleich aus dem PDF-Dokument von Kramm (2021)** mit jeweils einem Overlay der Beleuchtungsklimazonen
(Quelle: Wikipedia, Autor: Fährtenleser, Lizenz: GNU Free Documentation License)

(a** [links]) Maxima nach Weber, beginnend mit dem 1. Januar 2000, 12:00 Uhr (JD = 2451545)

(b** [rechts]) Tägliche Mittelwerte nach Kramm et al. (2017), beginnend mit 1.Januar 2010, 00:00 Uhr (JD =2455197,5)“

Anmerkung: Die Overlays der Beleuchtungsklimazonen sind gegenüber den Modellen a** und b** nicht flächentreu

Bekanntermaßen ist die temperaturbestimmende spezifische solare Strahlungsleistung in den Tropen nun einmal am höchsten (Abbildung 4a**) und fällt dann zu den Polarregionen kontinuierlich ab, wie es auch die Overlays der Beleuchtungsklimazonen in den Abbildungen 4a** und 4b** prinzipiell zeigen. Es ist demnach unschwer zu erkennen, welche Grafik ein physikalisches Temperatur-Modell unserer realen Erde darstellt (mein hemisphärisches S-B-Modell) und welche Grafik mit einem Wärmepol auf der Sommerhemisphäre nicht auf unsere reale Erde zutrifft.

Halten wir also nochmal fest, dass am jeweiligen Sommerpol die tägliche solare ENERGIE (=Leistung*Zeit) am größten ist, während die tägliche solare MAXIMAL-LEISTUNG (die das S-B-Temperaturäquivalent bestimmt) auf den Bereich zwischen Äquator und dem sommerlichen Wendekreis beschränkt bleibt.

In der nachfolgenden Abbildung wird der Unterschied zwischen LEISTUNG und ENERGIE noch einmal grafisch dargestellt:

Abbildung 5: Links: Jahresverlauf der maximalen solaren Strahlungsleistung mit den Beleuchtungsklimazonen Rechts: Die maximale spezifische solare (Strahlungs-) LEISTUNG (~S-B-Temperaturäquivalent) und die maximale solare ARBEIT (Arbeit=Leistung x Zeit über die örtliche Tageslänge) im jeweiligen Sommerhalbjahr auf der Nord- und Südhalbkugel

Quelle: Niemand hat die Absicht, eine Ökodiktatur zu errichten

Anmerkungen zu den Overlays in der linken Abbildung: Die maximale temperaturwirksame spezifische Strahlungsleistung der Sonne MAX S_i (rot=940W/m², schwarz=0W/m²) in Abhängigkeit von der geographischen Breite und der Jahreszeit. Für den Nordwinter (linke Seite) und den Nordsommer (rechte Seite) wurden darüber jeweils die Beleuchtungsklimazonen der Erde projiziert (von oben/unten zur Mitte: Polarzonen, Mittelbreiten, Tropenzone – Quelle: Wikipedia, Autor: Fährtenleser, Lizenz: GNU Free Documentation License)

Die maximale temperaturwirksame spezifische Strahlungsleistung der Sonne von 940W/m² erhält immer derjenige Breitenkreis zwischen den Wendekreisen, auf dem die Sonne mittags lotrecht steht. Dieses Maximum ist nicht zu verwechseln mit dem Maximum der 24h-Strahlungsenergie, das aufgrund der Länge des Polartages um die jeweilige Sommersonnenwende auf den Sommerpol fällt. Es lässt sich aus einem entsprechenden 24h-Durchschnitt (=Leistung x 24h/24h) allerdings kein entsprechendes S-B-Temperaturäquivalent ableiten, obwohl es immer wieder versucht wird. Halten wir also fest, dass am jeweiligen Sommerpol die tägliche solare ENERGIE (=LeistungxZeit) am größten ist, während die tägliche solare MAXIMAL-LEISTUNG (die das S-B-Temperaturäquivalent bestimmt) auf den Bereich zwischen Äquator und dem sommerlichen Wendekreis beschränkt bleibt. Die Erklärung der (mechanischen) Leistung von studyflix.de/ingenieurwissenschaften lässt sich auch hier anwenden, Zitat:

„Die Definition der Arbeit in der Physik als „Kraft mal Weg“ beinhaltet nicht, in welchen Zeitintervall diese Arbeit verrichtet worden ist. Zwei Personen (A und B) können daher dieselbe Arbeit verrichten, aber Person A braucht dazu weniger Zeit als Person B. Umgangssprachlich würde man in dieser Situation sagen, dass Person A eine größere Leistung als Person B erbracht hat.

Genau das ist die Kernidee hinter der Definition für die Leistung

$P = \frac{W}{t}$ .

Hier ist die Arbeit in Joule ( $\mathsf{J}$ ), die im Zeitintervall in Sekunden ( $\mathsf{s}$ ) erbracht wurde. Die Einheit der Leistung ist demnach $\mathsf{\frac{J}{s}}$ , häufiger aber in $\mathsf{W}$ für Watt angegeben. Die Leistung erlaubt es also in einer konkreten Zahl zu fassen, wie schnell eine gewisse Menge an Arbeit verrichtet wurde.“

Eine Durchschnittsbildung der solaren Einstrahlungsenergie über Nachtzeiten ist physikalisch also ebenso sinnvoll, wie beispielsweise eine Verbrauchsanalyse für ein Kraftfahrzeug inklusive dessen Stillstandzeiten. Aber es könnte auch viel schlimmer kommen, wenn man daraus dann noch eine Durchschnittsgeschwindigkeit, in diesem Vergleich also eine Temperatur, ableiten würde.

Damit kommen wir zur ZEIT „t“ als das große Menetekel der sogenannten „Energiewende“, denn ohne Zeit kann man die Energie nun mal nicht wenden. Man kann über fossile Energieträger verfügen, man kann über Strom-Generatoren verfügen, aber man nun mal nicht frei über die Zeit verfügen. Insbesondere kann man nicht über die Zeit verfügen in der die Sonne scheint und der Wind weht. Zwecks Stromerzeugung kann man lediglich Stromerzeuger bereitstellen, also Solarpanele oder Windmühlen, die Zeitpläne für Sonne und Wind werden aber von Petrus im Voraus nicht veröffentlicht; lediglich ist bekannt oder sollte vielmehr bekannt sein, dass die Sonne nachts nicht scheint, und der Wind weht, wann und wo er will:

Abbildung 6: DWD-Karten für die solare Einstrahlung und die Windgeschwindigkeit in Deutschland

Links: Auf SOLARWATT findet man eine solare Einstrahlungskarte des DWD

Beschreibung: „Um die Sonneneinstrahlung für eine Region abschätzen zu können, gibt es vom Deutschen Wetterdienst (DWD) eine Einstrahlungskarte. Betreiber von Solaranlagen können die genaue Sonneneinstrahlung für ganz Deutschland ablesen.“

Rechts: DWD Windkarte für Deutschland (Bezugszeitraum 1981-2000)
Beschreibung: „In Windkarten steckt umfangreiches Know-how. An 218 Stationen wurde jahrzehntelang die Windgeschwindigkeit registriert. Aus diesen Messwerten wurden mit dem Statistischen Windfeldmodell (SWM) des Deutschen Wetterdienstes Winddaten flächendeckend für ganz Deutschland im Abstand von 200 m berechnet. Dabei wurde die Höhe über dem Meeresspiegel ebenso berücksichtigt, wie die geographische Lage, die Geländeform und die Art der Landnutzung.“

Beide DWD-Karten, für Sonne und Wind, geben Jahresdurchschnitte an. Als kluger, aber MINT-ferner Geschwätzwissenschaftler oder Politiker könnte man deshalb auf die „geniale“ Idee kommen, man müsse nur den durchschnittlichen erzeugten Jahresbetrag (in kWh) pro installierte Leistung (in kW) kennen, um aus dem jährlichen Strombedarf eine grundlastfähige Versorgung unseres Landes über die Anzahl von WKAs und die Größe von Solarparks sicherzustellen. Ein solches Vorhaben scheitert diesmal aber bereits an der Mathematik, denn bei Dunkelflaute is‘ nunmal nix mit „Alternativer Energie“:

Installierte Leistung (Wind) x 0 Wind + installierte Leistung (Solar) x 0 Sonne = 0 kWh

Mit der sogenannten „Energiewende“ geht in unserem Lande also auch eine „MINT-marginalisierende Intelligenzwende“ einher, die uns mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit auf das technisch-naturwissenschaftliche Niveau der Schildbürger führen wird, die der Sage nach ihr fensterloses Rathaus mit Säcken voller Sonnenstrahlen zu beleuchten versucht hatten.

*) Erklärung: Diese Abbildung stammt aus einer E-Mail von Dr. Gerhard Kramm mit Datum 26. August 2023 um 06:17 Uhr. Kramms Vertraulichkeitshinweis lautet, Zitat:

“CONFIDENTIALITY WARNING: The information transmitted is intended only for the person or entity to which it is addressed and may contain confidential and/or privileged material. Any review, retransmission, dissemination or other use of, or taking any action in reliance upon, this information by persons or entities other than the intended recipient is prohibited. If you receive this in error, please contact the sender and delete the material from any computer.”

Der unbarmherzige GOOGLE Übersetzer , mit Hervorhebungen:

VERTRAULICHKEITSWARNUNG: Die übermittelten Informationen sind nur für die Person oder Organisation bestimmt, an die sie gerichtet sind, und können vertrauliches und/oder privilegiertes Material enthalten. Jegliche Überprüfung, Weiterübertragung, Verbreitung oder sonstige Nutzung dieser Informationen oder das Ergreifen von Maßnahmen im Vertrauen auf diese Informationen durch andere Personen oder Organisationen als den vorgesehenen Empfänger ist untersagt. Sollten Sie diese fälschlicherweise erhalten, wenden Sie sich bitte an den Absender und löschen Sie das Material von Ihrem Computer.

Und auf dem entsprechenden Mail-Verteiler bin ich der 3. An-Empfänger und damit ausdrücklich zur Nutzung dieser Grafik berechtigt.

**) Erklärung: Um jedweden Beschwerden vorzubeugen, bestätige ich hiermit, ein direkter „An“-Adressat der o. g. E-Mail vom 29. Januar 2021 um 09:58 Uhr mit Kramms PDF-Dokument „kramm_bemerkungen_weber_v3.pdf“ und den dort enthaltenen Abbildungen 15 a und b (hier Abbildungen a* und b* aus Kramm (2021)) zu sein, ebenso, wie u. a. auch die Herren Lüdecke, Limburg und Kirstein. Ich beweise nachfolgend mit der „Confidentiality Warning“ des Dr. Gerhard Kramm die rechtmäßige Nutzung dieser Graphiken, Zitat:

Der unbestechliche Google-Übersetzer bestätigt mir ausdrücklich, die Inhalte der besagten E-Mail Kramm vom 29. Januar 2021 um 09:58 Uhr rechtmäßig zitiert zu haben:

„VERTRAULICHKEITSWARNUNG: Die übermittelten Informationen sind nur für die Person oder Organisation bestimmt, an die sie gerichtet sind, und können vertrauliches und / oder privilegiertes Material enthalten. Jegliche Überprüfung, Weiterverbreitung, Verbreitung oder sonstige Verwendung oder Ergreifung dieser Informationen durch andere Personen oder Organisationen als den beabsichtigten Empfänger ist untersagt. Wenn Sie dies irrtümlich erhalten, wenden Sie sich bitte an den Absender und löschen Sie das Material von einem beliebigen Computer.“

ERGO: Es verbleiben für eine erlaubte „Überprüfung, Weiterverbreitung, Verbreitung oder sonstige Verwendung oder Ergreifung dieser Informationen“ ausschließlich die von Dr. Kramm „beabsichtigten Empfänger“, und ich bin definitiv der ERSTE „AN“-EMPFÄNGER dieser E-Mail.

PS: Ich erlaube mir nachfolgend, Ihnen mein neues Buch vorzustellen.
Aus der Einleitung: Mein hemisphärischer Stefan-Boltzmann-Ansatz geht auf eine Veröffentlichung von 2016 in den „Roten Blättern“ der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft zurück und beschreibt die Temperaturgenese auf unserer realen Erde. Ein populärwissenschaftlicher Artikel darüber erschien Anfang 2017 auf Tichys Einblick und wurde dann von EIKE übernommen. Seitdem konnte ich mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell auf EIKE in mehr als 40 Artikeln unter ganz unterschiedlichen Aspekten mit Phänomenen der realen Erde abgleichen und präsentieren. Dafür bedanke ich mich bei der EIKE-Redaktion, insbesondere bei Herrn Dipl.-Ing. Michael Limburg, ganz herzlich.

Verbrannte Erde – Uli Weber

Herstellung und Verlag: BoD

ISBN: 978-3-75785-943-5

Taschenbuch 36 Seiten – 7,99€

E-Book – 4,99€

Ein Blick ins Buch

Beschreibung: Wir alle stehen aufgrund der fehlerhaften Anwendung eines physikalischen Gesetzes vor einer panischen Dekarbonisierung unseres fossil befeuerten Paradieses. Dieses Buch ist ein Versuch, mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell für den interessierten und mündigen Staatsbürger in verständlicher Form darzustellen. Mein Modell beweist, dass es auf unserer Erde gar keinen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ geben kann, und eine globale Dekarbonisierung mit dem Ziel einer „Klimarettung“ deshalb völliger Unfug ist. Denn die Berechnung, auf der dieser ominöse Treibhauseffekt beruht, ist reine Mathematik und verletzt die Regeln und Bedingungen der zugrunde liegenden Physik.

Beweis: Versuchen Sie einmal, einen Fußball mit einer Taschenlampe so zu beleuchten, dass auch seine Rückseite einen Teil der Lichtmenge erhält; Sie werden grandios scheitern. Genau so berechnet nun aber die Klimawissenschaft ihre „theoretische Globaltemperatur von -18°C“ für unsere Erde und benötigt deshalb einen ominösen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt von 33°C“, um dieses fehlerhafte Klimamodell gegenüber der mit 15°C gemessenen Realität zu stützen.

Es wird höchste Zeit, unsere Welt vom menschengemachten Klimawahn zu befreien, damit auch unsere Kinder und Enkel später noch frei über Nahrung und Energie verfügen können.

Energiewende: Sofort alle Klimamodelle von (Faktor4*+CO2) auf rein Solar umstellen!

geschrieben von Admin | 18. September 2023

von Uli Weber

*) Exemplarisch wird von der sogenannten Klimawissenschaft wie folgt vorgegangen: Man viertelt einfach die die temperaturwirksame spezifische Strahlungsleistung der Sonne (Solarkonstante * (1-ALBEDO)/4) und berechnet damit ohne Rücksicht auf Tag & Nacht und die geographische Breite eine Stefan-Boltzmann-Inversion. Daraus ergibt sich dann ein „rechnerisches“ S-B-Temperaturäquivalent von -18°C für unsere Erde, das durch einen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ von 33°C zwangsweise an die vorgeblich „gemessene“ Realität von ca. 15°C angepasst werden muss.

Heute muss man schon lange suchen, um echte physikalische Fakten über die vorgebliche Wirkweise des „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffektes“ (THE) zu finden. Eher schon sind konstruierte THE-Biografien greifbar, die bis zu Fourier (1824) zurückreichen. Für die Diskrepanz zwischen der „berechneten“ und der „gemessenen“ globalen Durchschnittstemperatur gibt es eigentlich nur zwei Erklärungen, entweder ist die physikalische Berechnung falsch oder es sind die zugrunde liegenden Messwerte. Herr Dipl.-Ing. Limburg hatte gezeigt, dass die genaue Berechnung einer „gemessenen“ Globaltemperatur aus Einzelmessungen eher Glückssache ist; ein Fehler von 33°C liegt aber weit jenseits aller Fehlergrenzen. Und mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell beweist, dass die konventionelle theoretische Faktor4-Berechnung der Globaltemperatur grundlegend falsch ist. In der Klimawissenschaft hatte man sich allerdings für eine dritte Möglichkeit entschieden und die Lücke von 33°C mit einem bis heute unbewiesen gebliebenen THE ausgefüllt. Wenn man nun ein „gesichertes“ wissenschaftliches Paradigma wie den THE angreift, dann braucht es schon ein paar Jahre, um das neue Modell mit der „gemessenen“ Realität abzugleichen. Das ist für mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell hier auf EIKE in mehr als 40 Artikeln geschehen und dafür bedanke ich mich bei der EIKE-Redaktion, insbesondere bei Herrn Dipl.-Ing M. Limburg, ganz herzlich. Mein hemisphärischer Stefan-Boltzmann-Ansatz geht auf eine Veröffentlichung von 2016 in den „Roten Blättern“ der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft zurück und beschreibt die Temperaturgenese auf unserer realen Erde. Ein populärwissenschaftlicher Artikel darüber erschien Anfang 2017 auf Tichys Einblick und wurde dann von EIKE übernommen. Im gleichen Jahr hatte ich dann auf EIKE mein S-B-Modell mit gemessenen Temperaturen vom Mond abgeglichen und bereits 2019 eine hemisphärische S-B-Berechnung für die Durchschnittstemperatur der Tagseite vorgelegt. Mit den Temperaturen der Nachtseite unserer Erde hatte ich mich dann 2020 beschäftigt.

Und bei letzterem EIKE-Artikel hatte ich bereits die Temperatur der Nachtseite unserer Erde mit der Stefan-Boltzmann-Umgebungsgleichung über die ozeanischen Wärmespeicher erklärt. Denn alle mir bekannten Stefan-Boltzmann-Inversionen, insbesondere das Faktor4-THE-Paradigma, setzen bei 0 Kelvin auf und ignorieren damit die Temperatur der Wärmespeicher unserer Erde. Lediglich die auf unserer Erde solar maximal erzielbare Ortstemperatur kann mit einer korrekten Stefan-Boltzmann-Inversion bestimmt werden. Jenseits des 70. Breitenkreises (jahreszeitlich +/- 23° 26′ 05″) wird die Ortstemperatur dann durch Zuströmung von Wärme gestützt, während dort das S-B-Temperaturäquivalent im jeweiligen Winterhalbjahr zwischen den Äquinoktien unter 0°C geht und zu den Polen hin dann auf -273°C abfällt (Abbildung 2).

Also fangen wir noch mal ganz von vorne an: Der Mond ist das nahezu exakte Modell für eine Erde ohne Atmosphäre, freies Wasser und Vegetation. Die solare Einstrahlung auf der Tagseite des Mondes erreicht in guter Näherung das rechnerische Stefan-Boltzmann-Temperauräquivalent:

Abbildung 1: Temperaturvergleich für die Tagseite des Mondes. Gemessene Oberflächentemperatur auf dem Mond am Landeplatz von Apollo 15 (blau) aus einem Artikel auf EIKE, Primärquelle WUWT. Rot: Hemisphärisch berechnetes S-B-Temperaturäquivalent @ Landestelle Apollo 15
Anmerkung: Ein weiterer Vergleich mit Temperaturdaten vom Mond ist hier zu finden

Williams et al. (2017) stützen ausdrücklich meinen hemisphärischen S-B-Ansatz für die Tagseite des Mondes, Zitat mit Hervorhebungen:

„The lunar regolith is highly insulating due to its low density and thermal conductivity (Linsky, 1966, Cremers and Birkebak, 1971, Keihm and Langseth, 1973) and therefore heat flow into the subsurface during the day is small compared to the incident solar flux (Vasavada et al., 1999, 2012). Daytime temperatures can therefore be approximated from the balance of incoming solar flux and outgoing thermal emission:”

Der Google-Übersetzer: „Der Mondregolith ist aufgrund seiner geringen Dichte und Wärmeleitfähigkeit hochisolierend (Linsky, 1966, Cremers und Birkebak, 1971, Keihm und Langseth, 1973) und daher ist der Wärmefluss in den Untergrund während des Tages im Vergleich zum einfallenden Sonnenfluss gering (Vasavada et al., 1999, 2012). Die Tagestemperaturen können daher aus dem Gleichgewicht des einfallenden Sonnenflusses und der ausgehenden Wärmeabgabe angenähert werden:“

Der Unterschied zwischen Mond und Erde besteht im Wesentlichen aus der Atmosphäre, dem Wasser in Ozeanen, Seen und Flüssen sowie der Vegetation; den glaubensgerechten Einfluss der Fauna lassen wir hier mal beiseite. Weil auf unserer Erde bei gleicher Solarkonstante der Temperaturverlauf völlig anders ist als auf dem Mond, muss das also an Atmosphäre, Wasser und Flora liegen. In den Artikeln zu meinem hemisphärischen Stefan-Boltzmann-Modell habe ich die aus der solaren Einstrahlung berechnete Temperatur nicht ohne Grund meistens als (1) Stefan-Boltzmann-Temperaturäquivalent bezeichnet:

Abbildung 2: Das breitenabhängige S-B-Temperaturäquivalent im Äquinoktium

Links: Das vom Zenitwinkel der Sonne abhängige maximale S-B Temperaturäquivalent für 1°-Segmente zwischen 0° und 90° nördlicher und südlicher Breite in [°C]

Rechts: Die maximale breitenabhängige temperaturwirksame solare Strahlungsleistung (linke Skala) und das resultierende S-B-Temperaturäquivalent (rechte Skala) über einen 24-Stunden-Tag im Äquinoktium
Mit unterlegter Mollweide-Projektion (Copyright L. Rohwedder – Lizenz CC BY-SA 3.0)

Ich habe also nicht etwa das tagesdurchschnittliche S-B-Temperaturäquivalent verwendet, sondern ausdrücklich das (2) MAXIMALE S-B-Temperaturäquivalent beim Höchststand der Sonne. Warum? – Erstens (1) handelt es sich um keine echte Temperatur, sondern vielmehr um die S-B-Inversion aus einer spezifischen Strahlungsleistung, die eine solche Temperatur erzeugen könnte, wie beispielsweise für den Mond nachgewiesen wurde. Zweitens (2) muss man sich bei einem Temperaturvergleich über die gesamte Erde und ein ganzes Jahr auf einen einzigen Parameter beschränken, sonst wird’s unübersichtlich. Und da wäre ein Durchschnittswert nicht so gut, denn durch einen solchen Durchschnitt wird die Temperatur-Strahlungs-Beziehung aus dem S-B-Gesetz unwiederbringlich aufgehoben und man wäre am Ende der Analyse. Die obige Abbildung zeigt also an, welche maximale Temperatur eine Ortslage auf dem jeweiligen Breitenkreis im Äquinoktium bei einer S-B-Inversion erreichen könnte.

Wärme (Energie) kann durch unterschiedliche physikalische Prozesse transportiert werden, also schaunmermal:

Strahlungstransport: „Wenn sich elektromagnetische Strahlung in einem Medium ausbreitet (ganz gleich ob in der Photonen-Betrachtung oder Feldbetrachtung), wird sie von dem Medium (insbesondere von dessen Atomen und Ionen) absorbiert, gestreut oder kann das Medium verlassen. Diese Prozesse bzw. die Beschreibung dieser Prozesse nennt man Strahlungstransport.“

Wärmeleitung: „Wärmeleitung – auch Wärmediffusion oder Konduktion genannt – ist ein Mechanismus zum Transport von thermischer Energie. Wärme fließt dabei – gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik – immer nur in Richtung geringerer Temperatur. Dabei geht keine Wärmeenergie verloren; es gilt der Energieerhaltungssatz.“

Konvektion: „Konvektion oder Strömungstransport ist der Transport physikalischer Zustandsgrößen in strömenden Gasen oder Flüssigkeiten. Physikalische Zustandsgrößen sind dabei beispielsweise mitgeführte Wärme, Materie oder Impuls. Der konvektive Transport thermischer Energie ist ein Mechanismus des Wärmetransports und wird auch Wärmemitführung genannt.“

Verdunstung: „Bei einer Verdunstung geht ein Stoff vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über, ohne dabei die Siedetemperatur zu erreichen.[1] Zur Verdunstung kommt es, wenn die Gasphase über der Flüssigkeit noch nicht mit Dampf gesättigt ist. […..] Zur Verdampfung ist Wärmeenergie nötig, die aus der flüssigen Phase oder der darüberstreichenden Gasphase stammt. Beim Verdunstungsprozess kühlt sich eine der beiden Phasen ab, dies führt zur sogenannten Verdunstungskühlung.“

Warum sind nun die Temperaturen von Mond und Erde so unterschiedlich?

Auf dem Mond gibt es lediglich Strahlungstransport und Wärmeleitung. Unter Vernachlässigung der Wärmeleitung wird fast die gesamte Strahlungsleistung der Sonne in Wärme umgesetzt, was in der Abbildung mit dem Temperaturvergleich zwischen Messung und S-B-Berechnung nachgewiesen wurde. Auf der Erde kommen alle vier Arten des Wärmetransports vor. Und das ist auch der Grund, weshalb auf unserer Erde das maximale S-B-Temperaturäquivalent eben nicht erreicht wird. Dazu hatte ich zuletzt hier unter (H) geschrieben, Zitat:

„Es ist offensichtlich, dass auf der Erdoberfläche die rein rechnerische Temperatur nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz aus der solaren Einstrahlung nirgendwo erreicht wird. Andererseits wissen wir aber aus dem Energieerhaltungssatz der Wärmelehre, dass Energie nicht einfach so verschwinden kann. Vielmehr vermindert der ständige Abfluss von Wärme durch Konvektion und Verdunstung den durch die Sonneneinstrahlung bedingten örtlichen Temperaturanstieg. Dabei spielt der Energietransport durch Atmosphäre und Ozeane aus Tropen und Subtropen in die Polarzonen hinein eine ganz wesentliche Rolle für unser Klima.“

Offenbar funktioniert der Strahlungstransport auf der Erde. Die Sonne strahlt auf der Tagseite der Erde an jedem Ort mit einer temperaturwirksamen HF-Strahlungsleistung von

S_lokal = (1-Albedo) x Solarkonstante (=S₀) x COS Zenitwinkel (N-S) x SIN Azimut (E-W)

Anmerkung: In meinem hemisphärischen S-B-Modell betrachte ich nur den mittäglichen maximalen Azimut @ 90° mit (SIN (90°) = 1).

Allerdings wird nirgendwo auf der Erde dieses maximale S-B-Temperaturäquivalent erreicht. Wir müssen also schauen, woran das liegt. Dazu stehen uns noch Wärmeleitung, Konvektion und Verdunstung zur Verfügung, die Wärme vom Ort ihres Entstehens abtransportieren können. Die Wärmeleitung lassen wir hier aber mal außen vor, weil sie auf dem Mond im Abgleich von Tag und Nacht lediglich etwa 2 [Wm²] ausmacht. Die Konvektion treibt dagegen auf der Erde die globalen Strömungen in Ozeanen und Atmosphäre an.

Ein kurzer und verständnisfördernder Einschub: Lieber Leser, fällt Ihnen an den Flugrouten der Weißstörche in der folgenden Abbildung vielleicht irgendetwas auf?

Abbildung 3: Verbreitung und Migration des Weißstorchs basierend auf mehreren Quellen

Autor Shyamal, Lizenz CC0 1.0

Richtig, die Störche überfliegen die offene See nicht, sondern halten sich vielmehr an Meerengen. Das liegt daran, dass auf offener See das Potential für atmosphärische Konvektion nicht sehr groß ist, weil die Konvektion von der Temperaturdifferenz (Oberfläche vs. Atmosphäre) angetrieben wird. Auf dem Meer herrschen vielmehr Advektion (horizontale Verfrachtung) und Verdunstung (latente Energie) vor. Auf den Landmassen und Inseln dagegen kommt es durch die solare Erwärmung des Erdbodens zu einer Erwärmung der darüber liegenden Luft, die, dadurch spezifisch leichter geworden, einen konvektiven atmosphärischen Kreislauf als „Luftkühlung“ für den Erdboden in Gang setzt; hier überwiegt also die Konvektion. Und dabei kommt es natürlich auch, je nach Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, zur Verdunstung von Wasser. Wenn der Erdboden allerdings mit Vegetation bewachsen ist, sieht es etwas anders aus. Pflanzen benötigen Licht, Wasser und CO₂ für die Photosynthese. Wenn also die Sonne auf eine pflanzenbewachsene Erdoberfläche scheint, dann beginnt dort sofort die Photosynthese. Die Blattspalte (Stromata) der Pflanzen öffnen sich und setzen durch Verdunstung den „Kreislauf“ der Pflanze in Gang; hier hat also die Verdunstung einen großen Anteil, wie sie bei einem Waldspaziergang an einem heißen Tag jederzeit feststellen können.

Halten wir fest: Energie geht nicht verloren (1. HS der Thermodynamik), sondern wird nur in eine andere Form überführt.

Aus der tagseitigen Sonneneinstrahlung wird also nicht nur die Oberflächentemperatur generiert, sondern auch die atmosphärische Konvektion, die ozeanische Advektion sowie die Verdunstung und die Photosynthese der Pflanzen. Kein Wunder also, dass lokal das rechnerische S-B-Temperaturäquivalent in den Tropen und Subtropen unserer Erde nirgendwo erreicht wird, denn diese Gegenden sind der Klimamotor unseres Planeten.

Und nun kommt die Ergänzung zur oben erwähnten S-B-Umgebungsgleichung für die Nachtseite der Erde: Weder die Tagseite der realen Erde noch ihre zwischenzeitlich abgekühlte Nachtseite muss von der Sonne tagtäglich von 0 Kelvin auf ihre jeweilige Orts- respektive „Durchschnittstemperatur“ erwärmt werden.

Vielmehr sprechen wir hier von der realen Erde, wir leben also in einem „eingeschwungenen“ System, in dem die Energiespeicher unserer Erde (im Wesentlichen die Ozeane) bereits voll aufgeladen sind, und zwar von Anbeginn der Erde an. Die Ozeane sind in der Frühzeit der Erde entstanden, als die Erde sich langsam abkühlte und eine feste Oberfläche gebildet hatte. Die Meere waren also zuerst heiß und sind dann bis zu einem Gleichgewicht zwischen Abkühlung und zugeführter Sonnenenergie abgekühlt. Seither haben die Ozeane mit einem Zeitverzug von Jahrhunderten jede Klimaänderung „mitgemacht“ und die jeweiligen individuellen Ortstemperaturen oder meinetwegen auch eine sogenannte „globale Durchschnittstemperatur“ auf der Nachthemisphäre jederzeit nach unten abgesichert:

Abbildung 4: Die Beziehung zwischen Temperatur und spezifischer Strahlungsleistung im Stefan-Boltzmann-Gesetz am Beispiel der Tropen. Diese Grafik gilt mit geänderter maximaler solarer Einstrahlung und Ortstemperatur ebenfalls für andere geografische Breiten

Sowohl die Temperatur auf der Tagseite der Erde als auch die Temperatur auf deren Nachseite setzen auf der Temperatur der globalen Wärmespeicher auf, die deutlich größer ist als 0 Kelvin. Diese Temperatur wird im Wesentlichen von der Durchschnittstemperatur der Ozeane (ca. 20°C) bestimmt und muss nicht erst durch die solare Einstrahlung erzeugt werden, denn sie ist in diesem „eingeschwungenen“ System ja bereits vorhanden. Der Wärmeinhalt der Ozeane beträgt mehr als 4,59*10^26 Joule oder 50.000 Tage Sonneneinstrahlung, und der nächtliche Wärmeverlust wird auf der Tagseite ständig neu „aufgefüllt“, wie die solaren Residuen für Land und Meer in Abbildung 4 deutlich zeigen. Die nachfolgende Berechnung vom 9. Juli 2023 um 8:27 zum nächtlichen Temperaturverlust der Ozeane ist einem Herrn Thomas Heinemann zu danken, Zitat mit Hervorhebungen:

„Zur Abkühlungsrate dT/dt = -10^17 W/C wenn sich die Energienentnahme aus dem Ozean zunächst aus den oberen 10 m anfängt (an der Oberfläche startet es), so ist C der obenen 10 m = 4,33e+7 J/K/m2 * 2,55e+14 m2 = 1,1e+22 J/K, macht

Die Temperatur an der Erdoberfläche nimmt also mit

dT/dt = -1e+17 W/1,1e+22 Ws/K = – 9,1e-6 K/s = – 0,4 K/Nacht ab.

Die Wärmekapazität des Ozeans ist C = 4200 J/kg/K * O * 1030 kg/m3 * h = 2,2e+21 J/K/m * h, wobei O der Teil der Erdoberfläche ist.“

Ich hab‘ das jetzt zwar nicht nachgeprüft, aber man sagt, der Herr H. bezeichne sich als Ozeanograf. Jedenfalls ist ein nächtlicher Temperaturverlust von 0,4 Kelvin durch die tagesseitige solare Einstrahlung leicht zu kompensieren, wie die maximale spezifische Strahlungsleistung der Sonne in Abbildung 5 beweist:

Abbildung 5: Die Beziehung zwischen Temperatur und spezifischer Strahlungsleistung im Stefan-Boltzmann-Gesetz am Beispiel des Leistungsbedarfs einer Oberflächentemperatur von 15°C +/-10°C

Meine tagseitige Berechnung von ca. 15°C hatte auf der Absoluten Temperatur von 0 Kelvin aufgesetzt und den Wärmeinhalt der globalen Zirkulationen nicht weiter betrachtet. Bei Umgebungstemperatur ist da also noch viel Potential nach oben, denn die Genese der tagseitigen Ortstemperatur zählt ja erst von der minimalen Umgebungstemperatur an. Der Bereich (A) der solaren Einstrahlung liegt unter dem S-B-Strahlungsäquivalent der Minimumtemperatur und trägt daher nicht zur Temperatur bei, sondern erhöht lediglich den Energieinhalt. Der Bereich (B) erhöht dann die Temperatur vom Minimum aufs Maximum, während gleichzeitig der Bereich (C) durch Verdunstung sowie Konvektion/Advektion aus der Einstrahlung „abgeschöpft“ wird. Es wird hieraus also unmittelbar deutlich, dass die Energie in den globalen Zirkulationen von Atmosphäre und Ozeanen auf der Tagseite der Erde zusammen mit der Temperaturgenese „wiederaufgeladen“ wird. In meinem EIKE-Artikel, „Machen wir mal ein Gedankenexperiment: Es gibt gar keine Erde!“, vom 10. August 2017 hatte ich unter Punkt 6. ERKENNTNIS vermerkt, Zitat:

„Wenn die bodennahe örtliche Nachttemperatur nach der Umgebungsgleichung des S-B Gesetzes durch einen Wärmezufluss aus den atmosphärischen und ozeanischen Zirkulationen gestützt wird, dann sind alle weiteren Spekulationen über einen „natürlichen“ atmosphärischen Treibhauseffekt hinfällig.

Sinkt also nachts die örtliche bodennahe Temperatur unter die Temperatur des ortsnahen Ozeans, dann erfolgt sofort ein Wärmefluss aus diesem Wärmespeicher. Anstelle einer weiteren Abkühlung der betrachteten Senke erfolgt dann also ein zusätzlicher Wärmefluss in diese Senke hinein. Im Umkehrschluss wird diese Senke also umso tiefer werden, je weiter entfernt vom Ozean sie sich befindet.“

Die solare HF-Einstrahlung muss also auf der jeweiligen Tagseite den örtlichen IR-Strahlungsverlust der Erdoberfläche ausgleichen und erzeugt die tatsächlich erreichte Ortstemperatur. Die überschüssige Leistungsspitze treibt dann die globalen Zirkulationen in Ozeanen oder Atmosphäre an. Und selbst dann, wenn man die Sonne einen Mond-Tag lang (knapp ein Monat) „dimmen“ oder gar „ausknipsen“ würde, fällt die „Globaltemperatur“ wegen der riesigen terrestrischen Wärmespeicher nicht auf die morgendliche Mond-Temperatur von ca. -200°C ab. Der Beweis dafür ist das „Jahr ohne Sommer“ im 19. Jahrhundert, das man in den Diagrammen der jährlichen Durchschnittstemperaturen kaum identifizieren kann.

Der temperaturbestimmende Teil der solaren Einstrahlung ist wiederum lediglich von der terrestrischen Albedo abhängig. Somit setzt die von mir mittels meines hemisphärischen S-B-Modells aus dem Maximum des örtlichen S-B-Strahlungsäquivalentes berechnete „globale Durchschnittstemperatur“ von ca. 15°C nicht etwa, wie ursprünglich angenommen, auf einer Temperatur von 0 Kelvin auf, sondern auf der morgendlichen Temperatur der Ozeane. Das auf diese Weise ermittelte maximale S-B-Temperaturäquivalent stellt damit lediglich die physikalisch maximal erreichbare Orts- bzw. Durchschnittstemperatur durch die Sonneneinstrahlung auf unserer Erde dar, und zwar bei der augenblicklichen Albedo unserer Erde. Und bei dieser aktuellen Albedo halten sich wiederum solare HF-Einstrahlung und terrestrische IR-Abstrahlung gerade die Waage. Der Mond ist also das nahezu perfekte Modell für eine Erde ohne Atmosphäre, freies Wasser und Vegetation – sowie Wärmespeicherung.

Um es noch einmal ganz deutlich und physikalisch unkorrekt (weil ohne Sinus und Cosinus) zu sagen: Aufbauend auf der Temperatur der voll „aufgeladenen“ globalen Wärmespeicher erhält die Erde auf der Tagseite durchschnittlich 470 [W/m²] solare HF-Einstrahlung und verliert über ihre gesamte Oberfläche durchschnittlich 235 [W/m²] IR-Abstrahlung. Und damit hält sie dann dauerhaft ihre sogenannte „globale Durchschnittstemperatur“. So einfach isses nun mal, und der „natürliche atmosphärische Treibhauseffekt“ gehört folglich in die Welt der Paraphysik!

Was die sogenannte „Klimaforschung“ angeht so verwundert es schon, dass sie seit Alexander von Humboldt aus sich heraus nicht mehr geleistet hat, als den wesentlichen Klimaantrieb auf unserer Erde mit einer veritablen Physikwende einem mystischen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ (THE) zuzuschreiben und darauf ihre sogenannten Klimamodelle aufzubauen. Dieser THE ist rein fiktiv, und zwar deshalb, weil die Sonneneinstrahlung von der Tagseite der Erde trotz einer eindeutigen T^4-Beziehung aus dem S-B-Gesetz mit einem ominösen „Flächenfaktor4“ über die Gesamtfläche der Erde inklusive ihrer Nachtseite verteilt wird. Die milliardenschweren computergestützten „Klimawendemodelle“ für einen „Glaskugelblick in die Klimazukunft“ sind dabei lediglich geistlose „Rechenknechte“ ihrer klimareligiösen Schöpfer, die den globalisierten THE-Aberglauben an einen monokausalen CO₂-Klimaantrieb binden. Und mit solch hundsmiserablen (Faktor4+CO₂)-gesteuerten Klimamodellen sind MINT-freie Schmalhirne aus aller Welt nun gerade dabei, unsere fossil befeuerte technische Zivilisation zu zerstören.

Man muss solchen Leuten daher ganz klar vor Augen führen, dass es gar keinen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ gibt, und sie endlich damit aufhören sollen, in ihrem klimareligiösen CO₂-Wahn unser fossil befeuertes industrielles Paradies zerstören zu wollen!

Wie es die Physik befiehlt: Der experimentelle Nachweis für mein hemisphärisches S-B-Modell:

Herr Albert (Aulus) Agerius hatte auf Grundlage meines hemisphärischen Einstrahlungsmodells ein alternatives Klimamodell erstellt und mit dem Standardmodell KT97 verglichen. Das IPCC-Modell KT97 gilt als Grundlage für alle computergestützten Klimamodelle. In seinem Buch „Kritische Analyse zur globalen Klimatheorie: Widerlegung der Basisstudie KT97 des IPCC mit den Messwerten des ERBS Satelliten an einem neuen Modell“ (1. Auflage vergriffen*) deckt er erhebliche Widersprüche in der IPCC-Basisstudie KT97 auf:

Tabelle 1: Satellitenmesswerte des ERBS Satelliten in einem Modellvergleich (Quelle: A. Agerius)

Dem IPCC-Modell KT97 gelingt es also lediglich, 5 von 11 Messreihen abzubilden. Diesem IPCC-Modell KT97 stellt Agerius nun sein „Modell 5“ entgegen, das alle 11 Messreihen ohne einen atmosphärischen Treibhauseffekt abbildet und damit mein hemisphärisches S-B-Modell durch diese Satelliten-Messreihen voll betätigt.

Zum besseren Verständnis können Sie einmal die Perspektive eines Satelliten einnehmen: Die Erde stanzt mit ihrer Tagseite eine Kreisfläche aus der planparallelen solaren Einstrahlung heraus und verursacht damit auf der Nachtseite den zylinderförmigen Erdschatten. Die jeweiligen Messwerte der Satelliten sind folglich entweder in der vollen Sonneneinstrahlung oder im Erdschatten. Die Satellitenmesswerte für die Solarkonstante können die Erdkrümmung also gar nicht abbilden.

*) 2. Auflage: A. Agerius Kritische Analyse zur globalen Klimatheorie ISBN: 978-3-347-24749-9

Abschließend noch eine wissenschaftshistorische Betrachtung: Ein schönes Beispiel für die Durchsetzung eines neuen Paradigmas in der Wissenschaft ist die Kontinentalverschiebungstheorie (1915) von Alfred Wegener. Seine Kritiker sprachen damals von „Gedankenspielerei“, „Phantasiegebilden“ oder gar von „Fieberfantasien der von Krustendrehkrankheit und Polschubseuche schwer Befallenen“. Wegener soll darauf gekontert haben, Zitat:

„Die Leute, die so recht darauf pochen, auf dem Boden der Tatsachen zu stehen und mit Hypothesen durchaus nichts zu tun haben wollen, sitzen doch allemal selbst mit einer falschen Hypothese drin […]. Hätten sie die Verschiebungstheorie schon auf der Schule gelernt, so würden sie sie mit demselben Unverstand in allen, auch den unrichtigen Einzelheiten, ihr ganzes Leben hindurch vertreten, wie jetzt das Absinken von Kontinenten.“

Wegener selbst hat den wissenschaftlichen Durchbruch seiner Theorie nach dem WK2 nicht mehr erlebt. Und noch in den 1970-er Jahren wurde seine Theorie von Teilen des akademischen Wissenschaftsbetriebs strikt abgelehnt, was die Aussage meines damaligen Geophysikprofessors bestätigt, die Anhänger eines überkommenen Paradigmas würden lieber aussterben als sich überzeugen zu lassen.

Der gemeine Küchenherd als Beispiel für die Anwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes – Teil 2

geschrieben von Admin | 18. September 2023

von Uli Weber

In Teil 1 (hier) hatte ich zunächst in Kapitel (A) meine Motivation für diesen Artikel erläutert. In Kapitel (B) wurden dann die verständnisfördernden physikalischen Einheiten und deren Zusammenhang beschrieben. Darauf folgte in Kapitel (C) das sagenumwobene Stefan-Boltzmann-Gesetz und in Kapitel (D) die zeitlichen und geometrischen Bedingungen, unter denen dieses physikalische Gesetz anzuwenden ist. Und schließlich wurde in Kapitel (E) der sogenannte „natürliche atmosphärische Treibhauseffekt“ vorgestellt.

Hier in Teil 2 beginnen wir nun mit der Fortsetzung von Kapitel (E) aus Teil 1:

Schau‘n wir mit dem, was wir bisher gelernt haben, also einmal auf diese eigenartige Stefan-Boltzmann-Berechnung der Klimawissenschaft, an deren Ende ein „natürlicher atmosphärischer Treibhauseffekt“ stehen soll:

Die Sonne scheint nur auf der Tagseite der Erde und die andere Hälfte der Erde ist dunkel, aber man mittelt die Sonneneinstrahlung einfach über Tag und Nacht.
Aus dem Beispiel mit der Glühbirne haben wir gelernt, dass wir über Dunkelzeiten keinen Durchschnitt bilden dürfen, weil das zu physikalisch falschen Ergebnissen führt.
Und aus dem Beispiel mit dem Herd haben wir gelernt, dass eine Pizza nicht aufgebacken wird, wenn der Herd nicht angeschaltet ist. Folglich kann also auch die Sonne keine Temperatur auf der Erde erzeugen, wenn sie nachts gar nicht scheint.
Die Klimawissenschaft rechnet also einfach über 24 Stunden, weil man weiß, dass der Tag nun mal so lang ist, und nicht über 12 Stunden, obwohl nur da die Sonne scheint. Vielmehr weist man dann der dunklen Nachtseite der Erde dieselbe Temperatur zu wie der sonnenbeschienenen Tagseite. Und nun wundert man sich, dass diese „theoretische Temperatur“ nicht mit der „gemessenen“ globalen Durchschnittstemperatur übereinstimmt, sondern sich eine Differenz von 33°C zugunsten der „gemessenen“ Temperatur ergibt.
Als Erklärung für diese Temperaturdifferenz von 33°C konstruiert die Klimawissenschaft dann ihren „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“, der durch eine sogenannte „atmosphärische Gegenstrahlung“ der IR-aktiven „Klimagase“ erzeugt werden soll.

(F) Gegenprobe mit der physikalischen Wärmelehre und Richtungsvektoren: Wir müssen jetzt noch etwas in die physikalische Wärmelehre einsteigen. Die Hauptsätze der Thermodynamik beschäftigen sich mit der Umwandlung und Änderung von Energie innerhalb eines oder mehrerer Systeme. Das klingt zunächst einmal sehr abstrakt, ist aber ganz einfach zu verstehen:

Energieerhaltungssatz: Energie kann weder erschaffen noch vernichtet, sondern nur umgewandelt werden.

Beispiel: Wenn Sie mit Holzkohle grillen, dann entziehen Sie damit der Holzkohle die dort gespeicherte Energie, und diese Energie heizt wiederum den Grill, die Wurst und die umgebende Luft – und wenn Sie zu nah ‘rangehen, verbrennen Sie Sich die Finger…

Richtung von Prozessen: Es gibt keine Zustandsänderung, deren einziges Ergebnis die Übertragung von Wärme von einem Körper niederer auf einen Körper höherer Temperatur ist.

Beispiel: Es kann kein Perpetuum Mobile geben. Ein Perpetuum Mobile wäre ein Prozess, der ohne Zufuhr von Energie selbständig Energie erzeugen kann. Stellen Sie sich dazu einfach mal ein Auto vor, mit dem Sie ohne zu tanken beliebig herumfahren könnten, weil es die erforderliche Energie selber erzeugt – schön wär’s…

Und mit diesem Wissen schauen wir uns jetzt noch einmal den sogenannten „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ an. Mit dem „Energieerhaltungssatz“ müssen wir fordern, dass die Erde im Mittel genauso viel Energie abstrahlt, wie sie im Mittel von der Sonne erhält. Denn würde sie mehr abstrahlen, dann würde die Erde kontinuierlich kälter; würde sie dagegen weniger abstrahlen, würde sie kontinuierlich wärmer. Mit der „Richtung von Prozessen“ müssen wir in erster Näherung schließen, dass der „natürliche atmosphärische Treibhauseffekt“ eine zusätzliche eigene Energiequelle besitzt, nämlich die sogenannte „atmosphärische Gegenstrahlung“ der IR-aktiven „Klimagase“. Der vorgebliche Weg ist folgender:

Solare Einstrahlung (primär): Die hochfrequente (HF) solare Einstrahlung heizt die Erdoberfläche auf.

Terrestrische Abstrahlung (sekundär): Die erhitzte Erdoberfläche strahlt infrarote (IR) Strahlung ab.

(?) Atmosphärische „Gegenstrahlung“ (tertiär): Die sogenannten „Klimagase“ nehmen angeblich die IR-Strahlung der Erde auf und strahlen sie vorgeblich je zur Hälfte ins Weltall und zur Erde zurück, und zwar als sogenannte „Gegenstrahlung“. Durch diesen „Treibhauseffekt“ soll die Erde sich um 33°C erwärmen.

Wir stellen also fest:

(1.) Mit einem Gleichstand zwischen der primären Einstrahlung und der sekundären Abstrahlung wäre der Energieerhaltungssatz erfüllt.

(2.) Die „Wiederverwendung“ der sekundären Abstrahlung als zusätzliche Heizquelle für die Erdoberfläche wäre dagegen ein Perpetuum Mobile, denn die Erdoberfläche würde sich dann durch ihre eigene Abstrahlung zusätzlich weiter erwärmen. Dieser „Münchhauseneffekt“ ist aber physikalisch unmöglich.

Beweis durch Widerspruch: Gäbe es eine wie immer geartete IR-Heizung, durch deren IR-Bestrahlung von „Klimagasen“ eine „Gegenstrahlung“ erzeugt werden könnte, die einen Temperaturanstieg von 33°C gegenüber der ursprünglichen Quelle erzeugen würde, dann hätten wir alle jetzt und in alle Zukunft keinerlei Heizungsprobleme mehr.

Ergebnis: Gibt es eine solche Gegenstrahlungsheizung?

Nein: Es ist also schon sehr eigenartig, was die sogenannte „Klimawissenschaft“ auf Basis „glaubensgerechter Physik“ so daherzurechnen beliebt!

Richtungsvektoren: Es gibt noch einen weiteren physikalischen Nachweis für die Unsinnigkeit einer platten Faktor4-Mittelung der solaren Sonneneinstrahlung zur Ermittlung einer „natürlichen“ Temperatur unserer Erde. Dazu müssen wir wissen, was ein „Vektor“ und was ein „Skalar“ ist, Zitat von ingenieurkurse.de:

„Ein Vektor ist eine physikalische Größe, die durch Angabe eines Zahlenwertes, ihrer Einheit und zusätzlich durch eine Richtung charakterisiert ist. Beispiele für Vektoren sind: Die Geschwindigkeit ist ein Vektor. Bei der Geschwindigkeit wird zusätzlich zur Angabe eines Zahlenwertes plus Einheit eine Richtung angegeben.

Ein Skalar ist eine physikalische Größe, die durch die Angabe eines Zahlenwertes und ihrer Einheit charakterisiert ist. “

Also: Ein Vektor ist eine gerichtete physikalische Größe, die eine Maßzahl, eine eindeutige Richtung und eine physikalische Einheit besitzt. Stellen Sie Sich einfach einen Pfeil vor, dessen Spitze die Richtung anzeigt und die Länge des Schaftes den Betrag angibt. Ein Skalar ist dagegen eine ungerichtete Größe, die nur eine Maßzahl (Betrag) und eine physikalische Einheit besitzt, ein Richtungsbezug fehlt hier völlig. Und jetzt schauen wir uns noch einmal die Situation bei der Sonnenbestrahlung der Erde genauer an:

Abbildung: Die solare Bestrahlung der Erde und die terrestrische Abstrahlung
Quelle: Prof. Dr. Dr. h. c. Gerhard G. Paulus: Erderwärmung zum Nachrechnen

Die gelbe solare HF-Einstrahlung in dieser Abbildung ist mit parallelen (alle Strahlen sind gerader Richtung nebeneinander auf die Erde gerichtet) Strahlenvektoren auf die Erde gerichtet, während die rote IR-Abstrahlung radial (senkrecht zur Erdoberfläche) von der Erdoberfläche wegführt. Die Stärke der terrestrischen IR-Abstrahlung ergibt sich bei der klimaalarmistischen THE-Berechnung jetzt aus der Viertelung der solaren HF-Einstrahlung minus Albedo. Dabei kommt es aber zu einer Kollision der gerichteten Vektoren von HF-Ein- und IR-Abstrahlung, denn ein Vektor ändert nicht ohne Grund seine Richtung. Man hat bei dieser konventionellen Berechnung der Klimawissenschaft also ganz offensichtlich die unterschiedlichen vektoriellen Richtungen ignoriert und die Strahlungswerte lediglich als ungerichtete Skalare behandelt.

Frage: Auf welche Weise kann nun der Vektor der parallel einfallenden HF-Sonneneinstrahlung auf die radiale Richtung der IR-Abstrahlung der Erde „umgebogen“ werden?

Antwort: Gar nicht – eine Änderung des Richtungsvektors kann nur erfolgen, wenn zwischen HF-Einstrahlung und IR-Abstrahlung ein eigenständiger physikalischer Prozess stattfindet. Dieser Prozess ist die Erwärmung der Erdoberfläche durch die solare HF-Einstrahlung. Dann, und nur dann, strahlt die Erdoberfläche ihre IR-Wärmestrahlung radial ab. Und nur dann strahlt die Erdoberfläche auf der Nachtseite ebenfalls radial ab, weil durch die Drehung der Erde die erwärmte Oberfläche einfach auf die Nachtseite „mitgenommen“ wird.

(G) Und nun kommt endlich mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell: Versuchen wir einfach mal eine Temperaturberechnung allein für die Tagseite der Erde. Dazu nehmen wir an, die Sonne stünde genau über dem Äquator, also auf dem Frühlings- oder Herbstpunkt (Tag-und-Nacht-Gleiche). Dann teilen wir die gekrümmte Tagseite der Erde (Halbkugelfläche) in konzentrische Ringe um diesen Fußpunkt der Sonne auf, wobei auf jeder Ringfläche die spezifische Strahlungsleistung der Sonne konstant ist:

Abbildung: Die Tagseite der Erde, aufgeteilt in konzentrische Ringe von jeweils 1 Grad um den Fußpunkt der Sonne auf dem Äquator, also 0°-1°, 1°-2°, 2°-3°,….., 89°-90°.

Wegen der Erdkrümmung erhält nämlich jeder dieser konzentrischen Ringe einen ganz individuellen Anteil der Sonneneinstrahlung. Im Zentrum, am Fußpunkt der Sonne auf dem Äquator (=0°), treffen die Sonnenstrahlen senkrecht auf die Erdoberfläche. Der Boden dort erhält also die gesamten 940 /m² (=1.367 W/m² – 30%) von der Sonne. Zur Mitte und zum Rand hin vermindert sich dieser Wert aufgrund der immer schräger werdenden Auftreffwinkel der Sonnenstrahlen kontinuierlich, bis schließlich die Sonneneinstrahlung ganz am Rand (=90°) auf 0 W/m² zurückgeht. Der Richtungsabhängigkeit der solaren HF-Einstrahlung ist somit also Genüge getan. Wenn wir nun für jeden Ring aus der jeweiligen Sonneneinstrahlung eine Temperatur mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz ableiten und dann über alle Ringe eine Mittelung durchführen, dann erhalten wir +14,03°C. Und wenn wir die Ringe noch schmaler machen, dann werden es sogar +15,15°C, also ziemlich genau die sogenannte „global gemessene Durchschnittstemperatur“. Und die IR-Strahlung der erwärmten Erdoberfläche strahlt nun überall auf der Erde radial von der Erdoberfläche ab, wie es das Stefan-Boltzmann-Gesetz befiehlt.

Wir sehen also, wenn wir mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz physikalisch richtig rechnen, bleibt gar kein Platz mehr für einen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ und damit auch keine Notwendigkeit, unsere technische Zivilisation aus Angst vor einer globalen Klimakatastrophe zu zerstören. Denn gegenüber der vorstehend berechneten Durchschnittstemperatur von ca. 15°C für die Tagseite der Erde müsste die „theoretische“ Nachttemperatur nun um 66°C absinken, um im gemeinsamen Mittel eine globale „theoretische“ Durchschnittstemperatur von -18°C zu ergeben. Aber haben Sie einen solchen nächtlichen Temperatursturz von mehr als 60°C schon jemals erlebt? – Nein? – Und auch der sogenannte „natürliche atmosphärische Treibhauseffekt“ von 33°C hilft hier wenig, denn dann würden immer noch 33°C fehlen.

ERGEBNIS: Es gibt auf unserer Erde gar keinen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“!

Und auf der immer als „leuchtendes“ THE-Beispiel herangezogenen Venus übrigens auch nicht!

(H) Noch ein paar abschließende Bemerkungen zum globalen Wärmetransport und zur Wärmespeicherung auf der Erde: Es ist offensichtlich, dass auf der Erdoberfläche die rein rechnerische Temperatur nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz aus der solaren Einstrahlung nirgendwo erreicht wird. Andererseits wissen wir aber aus dem Energieerhaltungssatz der Wärmelehre, dass Energie nicht einfach so verschwinden kann. Vielmehr vermindert der ständige Abfluss von Wärme durch Konvektion und Verdunstung den durch die Sonneneinstrahlung bedingten örtlichen Temperaturanstieg. Dabei spielt der Energietransport durch Atmosphäre und Ozeane aus Tropen und Subtropen in die Polarzonen hinein eine ganz wesentliche Rolle für unser Klima. Die nachfolgende Abbildung hatte ich schon in vielen Artikeln als Beweisführung für meinen hemisphärischen S-B-Ansatz herangezogen, und zwar zuletzt in dem Artikel, „Die dunkle Seite unserer Erde und der meridionale Energietransport“ (2022):

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)

Hinweis: Die X-Achse (90° Nord bis 90° Süd) ist als „Draufsicht“ auf die Erde eingeteilt, d.h. die Abstände zwischen 0° und 90° werden jenseits von 30° sichtbar kürzer.

In dieser Abbildung bedeutet die „0 [W/m²]“-Linie die „durchschnittliche“ Ortstemperatur, die sich im Gleichgewicht von solarer Einstrahlung und örtlichem Energie-zu-/ab-fluss einstellt. Die (unterschiedlich schraffierten) Linien oberhalb der „0“-Linie stellen einen Energieüberschuss dar, die Linien unterhalb der „0“-Linie einen Energieverlust. Nehmen wir zum Beispiel einmal das Maximum links von 0° (=Äquator). Aus der Strahlungsbilanz und der latenten Energie (die Energie, die durch Verdunstung im Wasserdampf gebunden ist) sind jeweils ca. 45 [W/m²] vorhanden und ergeben zusammen 90 [W/m²] Überschuss. Gleichzeitig tritt durch Advektion (Verfrachtung) ein Wärmeverlust von ca. 60 [W/m²] durch Luftströmungen und ca. 30 [W/m²] durch Wasserströmungen ein, also insgesamt ebenfalls 90 [W/m²]. Für jeden Punkt auf der X-Achse von 90° Nord bis 90° Süd halten sich bei einer individuellen örtlichen Durchschnittstemperatur Energieüberschuss und Energieverlust also genau die Waage.

Dieser polwärts gerichtete Energietransport auf unserer Erde bewirkt, dass die Ortstemperatur in den Tropen und Subtropen bis in die sommerlichen mittleren Breiten hinein niedriger ausfällt als mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz berechnet. In höheren geografischen Breiten sowie winterlichen mittleren Breiten dagegen wird die Ortstemperatur durch den Zufluss von Energie gestützt:

Abbildung: Maximale theoretische Stefan-Boltzmann-Ortstemperatur im Äquinoktium (= Tag- und Nacht-Gleiche) vom Äquator (=0°) bis zu den Polen (90° Nord/Süd)

Die maximale Stefan-Boltzmann-Ortstemperatur sinkt vom Äquator (940 [W/m²] entsprechend ca. 86 [°C] oder 359 [Kelvin]) zu den Polen auf (0 [W/m²] entsprechend ca. -273 [°C] oder 0 [Kelvin]) ab. Bei etwa 70° nördlicher und südlicher Breite unterschreitet diese maximale Stefan-Boltzmann-Ortstemperatur die 0°C-Linie, und zwar ausdrücklich zur Tag- und Nacht-Gleiche. Dort befinden sich in etwa das Nordkapp (71° 1′ N, 25° 7′ O) und die Polarkreise (Nord und Süd) auf 66° 34′ N / S. Der Sonnenstand schwankt im Jahresverlauf zwischen den beiden Wendekreisen auf 23° 26‘ Nord (Nordsommer=Südwinter) und 23° 26‘ Süd (Südsommer=Nordwinter) um den Äquator. Insbesondere auf der jeweiligen Winterhalbkugel ist die Ortstemperatur in mittleren und höheren Breiten daher von der Energie-Verfrachtung aus niederen geografischen Breiten abhängig, denn sonst würde am Pol der Winterhemisphäre die Temperatur in die Nähe des absoluten Nullpunktes absinken. Dieser globale Wärmetransport in Atmosphäre und Ozeanen kostet natürlich Zeit. Bei den großen ozeanischen Strömungen spricht man von 100 Jahren und mehr.

Wenn also Energie in diesen Strömungen gespeichert wird und für ein Jahrhundert „unter Wasser verschwindet“, warum wird es dann auf der Erde nicht kälter? – Nun, die Antwort ist eigentlich ganz einfach: Unsere Erde ist ein „eingeschwungenes“ System.

Die 100 Jahre, die ein Umlauf in den großen ozeanischen Strömungen dauert, sind bereits bei deren Entstehung abgelaufen. Das bedeutet, gleichzeitig mit dem „Verschwinden“ von Energie in diesen ozeanischen Strömungen taucht im Mittel eine gleich große, vor 100 Jahren gespeicherte Energiemenge aus diesen Strömungen an anderer Stelle wieder auf. Und gleichzeitig mit der Verdunstung von Wasser kondensiert der vorher bereits entstandene Wasserdampf unter Abgabe von Energie an ganz anderer Stelle und regnet wieder ab.

Wir leben also in einer globalen energetischen „Durchschnittsbetrachtung“, wo all das vorstehend Beschriebene gleichzeitig passiert, wenn auch an ganz unterschiedlichen Orten.

Weiterführende Links zu meinem hemisphärischen Stefan-Boltzmann-Modell:

Eine noch einfachere Beschreibung: https://eike-klima-energie.eu/2017/01/23/ueber-einen-vergeblichen-versuch-unsere-welt-vor-der-dekarbonisierung-zu-retten/

Ein Modellvergleich mit der Temperatur auf dem Mond: https://eike-klima-energie.eu/2017/07/02/beweist-die-temperatur-des-mondes-den-hemisphaerischen-stefan-boltzmann-ansatz/

Zur Energiespeicherung in Atmosphäre und Ozeanen: https://eike-klima-energie.eu/2019/07/29/safety-first-zum-besseren-verstaendnis-meiner-hemisphaerischen-energiebilanz/

Die genaue S-B-Berechnung für die Tagseite der Erde: https://www.eike-klima-energie.eu/2019/09/11/anmerkungen-zur-hemisphaerischen-mittelwertbildung-mit-dem-stefan-boltzmann-gesetz/

Vergleich der Treibhaustheorien, Teil 1 Gegenüberstellung: https://www.eike-klima-energie.eu/2019/12/02/eine-analyse-der-thesen-antithesen-fuer-einen-natuerlichen-atmosphaerischen-treibhauseffekt-teil-1-gegenueberstellung-der-thesen-antithesen/

Vergleich der Treibhaustheorien, Teil 2 Diskussion: https://www.eike-klima-energie.eu/2019/12/03/eine-analyse-der-thesen-antithesen-fuer-einen-natuerlichen-atmosphaerischen-treibhauseffekt-teil-2-diskussion-der-thesen-antithesen/

Vergleich der Treibhaustheorien, Teil 3 Erkenntnisse: https://www.eike-klima-energie.eu/2019/12/04/eine-analyse-der-thesen-antithesen-fuer-einen-natuerlichen-atmosphaerischen-treibhauseffekt-teil-3-erkenntnisse-zu-den-thesen-antithesen-und-das-ergebn/

Bücher

Allgemeine Kritik am Klimawahn: Klimahysterie gefährdet die Freiheit – ISBN-13: 9783744835602

Zusammenstellung von Artikeln gegen den Klimawahn: Klima-Mord – Der atmosphärische Treibhauseffekt hat ein Alibi – ISBN-13: 9783744837279

Mein hemisphärisches S-B-Modell: Die hemisphärische Stefan-Boltzmann Temperatur unserer Erde – ISBN-13: 9783752870343

Wissenschaftliche Veröffentlichungen: Mehr geht nicht – Ein klimawissenschaftliches Vermächtnis – ISBN-13: 9783744818513

Hier der Link für den gesamten Beitrag als pdf.

https://eike-klima-energie.eu/wp-content/uploads/2023/06/2023-06-28-TEIL12-Der-Kuechenherd-und-die-Anwendung-von-S-B-uw.pdf

Der gemeine Küchenherd als Beispiel für die Anwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes – Teil 1

geschrieben von Admin | 18. September 2023

von Uli Weber

(A) Vorbemerkung: Ich hatte in der fernen Vergangenheit oft die populärwissenschaftlichen Aussagen von US-amerikanischen Wissenschaftlern bewundert, deren stark vereinfachende Erklärungen allgemeinverständlich waren, ohne grob fehlerhaft zu sein. Von einem aktuellen Fortbestand dieser hohen Kunst ist mir in den Zeiten spontaner Empörung und hochmoralischem Mobbing leider nichts bekannt. Denn dazu gehört nunmal auch auf Seiten von selbsternannten „Fachleuten“ und sogenannten „Faktencheckern“ eine Kultur des Zulassens solcher allgemeinverständlichen Beschreibungen ohne spontan-cholerische Besserwisseranfälle, die solche Bemühungen konterkarieren. Schon die Mathematik scheint in der gegenwärtigen Kommunikation an frühe Verständnisgrenzen zu stoßen, und die Physik bedient sich der Mathematik lediglich als Formalsprache. Im aktuellen EIKE-Artikel von Dr. Hans Hofmann-Reinecke heißt es dazu, Zitat mit Hervorhebungen:

„Unsere grassierende Inkompetenz in Sachen Mathematik ist kein rein akademisches Problem, sie hat dramatische Konsequenzen, auch für die deutsche Politik. Dabei geht es nicht etwa um Fehler bei den letzten Stellen hinterm Komma, es geht um das Verkennen von Größenordnungen. Diese kognitive Behinderung führt zu katastrophalen Entscheidungen durch unsere „Politiker-innen“. Da aber die Mehrheit der Bevölkerung auch nicht besser rechnen kann, ist sie nicht in der Lage, das Versagen der Verantwortlichen zu erkennen und sie dafür zur Rechenschaft zu ziehen.“

Das vorstehend Gesagte gilt umso mehr für komplizierte physikalische Vorgänge, wenn dem geneigten Leser in unserer MINT-fernen Gesellschaft zusätzlich auch noch grundlegende physikalische Begriffe unbekannt sind, selbst wenn er denn eigenständig rechnen könnte. Was nun mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell betrifft, mit dem ich den sogenannten „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ widerlegt hatte, so sind mir in der Vergangenheit drei Sorten von „Total-Quatsch“-Kritikern untergekommen. Die Hälfte dieser Kritiker besteht aus Professoren mit unterschiedlichen Schwerpunkten in Physik oder Chemie, die altersgemäß-intellektuell ihren ganz persönlich interpretierten „atmosphärischen Treibhauseffekt“ nicht mehr loslassen wollen oder können, ein weiteres Viertel davon sind Dunning-Krüger-Schmalspurphysiker, die nur ihre eigene vorgefasste Meinung (aner)kennen, und das letzte Viertel besteht aus sophistisch vorgebildeten Trollen der Klimakirche. Unter diesen Voraussetzungen ist es ziemlich ungünstig, sich mit stark vereinfachenden Beispielen zusätzlich angreifbar zu machen. Daher werde ich das jetzt mal versuchen und setze dabei einfach die Grundrechenarten ganz frech voraus.

(B) Fangen wir also mal mit den physikalischen Einheiten an: Physikalische Berechnungen bestehen nicht nur aus Zahlen und Symbolen, bestimmend sind vielmehr die jeweilig korrekten [physikalischen Einheiten]. Nehmen wir einmal an, Ihr Auto hätte eine Leistung von 100 [kW], das sind [k=kilo=1.000] mal 100 [Watt], also so viel wie 1.000 von den inzwischen verfemten 100 [Watt] Glühbirnen. Diese Leistung hat Ihr Auto immer, auch wenn es in der Garage steht. Und wenn Sie sich jetzt wundern, dass Ihr Auto dann gar nicht leuchtet, das tut die Glühbirne auch nicht, solange kein Strom fließt. Man nennt die Fähigkeit eines Körpers, Arbeit zu verrichten, physikalisch „Leistung“ (Einheit Watt [W]), und zwar auch dann, wenn dieser Körper momentan gar nichts leistet, sondern sich in der Garage oder im Supermarkt-Regal ausruht. Wenn Sie aber den Lichtschalter umlegen, dann läuft die Zeit, die Glühbirne verbraucht diese 100 [Watt] an elektrischem Strom und liefert Ihnen dafür Licht. Und wenn Sie diese Glühbirne jetzt 12 Stunden brennen lassen, dann stellt Ihnen Ihr Stromversorger dafür 12 Stunden mal 100 Watt in Rechnung, also 1,2 Kilowattstunden. Diese 1,2 Kilowattstunden bestehen also aus 100 Watt [W] mal 12 Stunden [h] gleich 1.200 Wattstunden [Wh] und nennen sich physikalisch „Arbeit“. Arbeit ist also Leistung [Watt] mal Zeit [Zeiteinheit], oder

Arbeit: 1 [Wh] = 1 [W] x 60 [min = 60sek] = 3.600 [Watt x Sekunden] [= Joule = Ws]

Zum Durchschnitt von physikalischer Arbeit: Nehmen wir jetzt einmal an, Sie haben für diese Glühbirne einen eigenen Stromzähler und lassen sie an 182,5 Tagen im Jahr brennen. Nach genau einem Jahr stellen Sie fest, dass Ihre Glühbirne 100 Watt x 182,5 Tage [=d] Strom verbraucht hat, also

100 [W] x 182,5[d] x 24[h] = 438.000 [Wh] x 3.600[s] = 1.576.800.000 [Ws oder Joule]

Nun sind Sie aber vielleicht schon etwas älter und ein bisschen vergesslich. Daher wissen Sie nicht mehr so genau, wie lange Sie die Glühbirne haben brennen lassen. Dummerweise ist auch die Leistungsangabe auf der Glühbirne nicht mehr lesbar, sodass Sie weder die tatsächliche Brenndauer noch die Leistung der Glühbirne aus dem Stromverbrauch physikalisch korrekt rückrechnen können, wie es sonst eigentlich möglich wäre:

Brenndauer der Glühbirne = 438.000 [Wh] / 100 [W] = 4.380 [Stunden =h]

Leistung der Glühbirne = 438.000 [Wh] / 4.380 [Stunden =h]= 100 [Watt]

Anmerkung: Wie Sie sicher bereits gemerkt haben, stehen physikalische Einheiten oft in eckigen Klammern. Diese physikalischen Einheiten müssen sich auf beiden Seiten des Gleichheitszeichens entsprechen und unterliegen ebenso den Regeln der Mathematik wie die davor stehenden Zahlen, also beispielsweise: 100 [Ws] / 10 [s] = 10 [W]

Ihnen bleibt jetzt also nur noch eine rein mathematische Rückrechnung, wobei Sie entweder die Leistung der Glühbirne oder deren Brenndauer als bekannt voraussetzen müssen, im einfachsten Fall also beispielsweise das gesamte Abrechnungsjahr, weil Ihre Stromrechnung darauf lautet:

Der Gesamtverbrauch war 438.000 [Wh] / [a] – und das Jahr [a] hat 8.760 Stunden [h]

Daraus folgt: Leistung der Glühbirne = 438.000 [Wh] / 8.760 Stunden [h] = 50 [Watt =W]

In dem Moment, wo Sie aus einer vorhandenen „Leistung“ [W] durch Einbeziehung der „Zeit“ [s] eine „Arbeit“ [Joule=Ws] abfordern, geht Ihnen der physikalisch eindeutige Bezug zwischen „Leistung“ und „Zeit“ verloren. Sie müssen also mindestens eine der beiden tatsächlichen Eingangsgrößen kennen, um den originären physikalischen Bezug wieder herzustellen. Das Ergebnis von „Arbeit“ [Ws] ist also mathematisch richtig, kann aber rückblickend den tatsächlichen physikalischen Sachstand nicht mehr eindeutig aus sich heraus abbilden. Denn Sie hatten ja gar keine 50 W Glühbirne übers ganze Jahr brennen lassen, sondern eine 100 W Glühbirne für ein halbes Jahr.

(C) Das geheimnisvolle Stefan-Boltzmann-Gesetz: Nachdem wir nun die nötigen physikalischen Einheiten geklärt haben, wenden wir uns einmal dem geheimnisvollen Stefan-Boltzmann-Gesetz zu. Dieses physikalische Gesetz verknüpft die Temperatur eines Körpers mit seiner Abstrahlungsleistung:

P / A = C x T x T x T x T = C x T^⁴ mit

P = Strahlungsleistung in [W]

A = Fläche des Körpers in Quadratmetern [m x m = m^²]

C = Konstante (S-B-Konstante) [W/(m^² x K^⁴)]

T = Temperatur des Körpers bezogen auf den absoluten Nullpunkt

[0 Kelvin = 0 K]

Anmerkung: 0 Kelvin entspricht einer Temperatur von -273,15°C

Wir können diese Gleichung vereinfachen, indem wir eine spezifische Strahlungsleistung „S“ (= P / A) in [W/m^²] einführen und erhalten dann:

S [W/m^²] = C [W/(m^² x K^⁴)] x T^⁴ [K^⁴] Stefan-Boltzmann-Gesetz

Jeder Körper mit einer Temperatur größer 0 Kelvin, also größer als -273,15°C, strahlt mit einer spezifischen Strahlungsleistung, die sich direkt aus dem Stefan-Boltzmann-Gesetz ergibt. Wie Sie unschwer erkennen, kommt die Zeit [t] im Stefan-Boltzmann-Gesetz gar nicht vor. Dieses physikalische Gesetz gilt nämlich ausschließlich „just in Time“, also, ein Körper strahlt dann und nur dann die durch das Stefan-Boltzmann-Gesetzes vorgegebene spezifische Leistung ab, wenn er in diesem Augenblick auch ganz genau die dort vorgegebene Temperatur hat.

Temperatur [Kelvin]

Abbildung: Die Abhängigkeit der spezifischen Strahlungsleistung [W/m^²] von der Temperatur [K] im Stefan-Boltzmann-Gesetz (mit freundlicher Genehmigung von M. Limburg)

Der in der vorstehenden Abbildung gezeigte Verlauf der Stefan-Boltzmann-Funktion ist durch eindeutige Wertepaare von Temperatur und spezifischer Strahlungsleistung gekennzeichnet. Eine mathematische Anwendung dieser Funktion auf Mittelwerte ist physikalisch nicht erlaubt. In einer räumlichen Umgebung, die gegenüber einem betrachteten Körper sehr groß und massereich ist, tendiert dieser Körper dazu, die Temperatur seiner Umgebung anzunehmen. Wenn Sie also ein Eis aus dem Kühlschrank nehmen und sich eine Tasse Kaffee aufbrühen, dann ist das Eis kälter als die Umgebung und der Kaffee heißer. Wenn Sie dann gestört werden und Eis und Kaffee vergessen, werden Sie später feststellen, dass beides die Temperatur der Küche angenommen hat; das ist sowohl schlecht für das ehemals kalte Eis wie auch für den ehemals heißen Kaffee, und für Sie bleibt auch nichts Gescheites mehr übrig. Im Ergebnis hatte also das Eis so lange Strahlung aufgenommen, bis es die Temperatur der Umgebung angenommen hat, und der Kaffee hatte so lange Strahlung abgegeben, bis er ebenfalls diese Temperatur angenommen hatte. Nehmen Sie zum Beispiel eine Tiefkühlpizza und schieben Sie diese in den Ofen. Solange der Ofen nicht angeschaltet ist, schmilzt diese Tiefkühlpizza lediglich still vor sich hin und nimmt schließlich die Umgebungstemperatur des kalten Ofens an. Sie müssen also den Ofen anschalten und die vorgegebene Temperatur einstellen, damit Sie Ihre Tiefkühlpizza aufbacken können. Physikalische Gleichzeitigkeit bedeutet also, dass der Ofen genau dann Wärme erzeugen muss, wenn die Pizza im Ofen aufgebacken werden soll.

Sie finden das selbstverständlich? Naja, Tag und Nacht sind auch selbstverständlich, das weiß schon jedes Kindergartenkind. Nur in der Klimawissenschaft ist das immer noch nicht bekannt.

(D) Das glauben Sie nicht? – Dann schaunmermal der Klimawissenschaft genau auf die Finger:

Die strenge physikalische Gleichzeitigkeit im Stefan-Boltzmann-Gesetz gilt nicht nur für Ihre Pizza und den heißen Ofen, sie ist ebenfalls eine zwingende Voraussetzung für eine Stefan-Boltzmann-Inversion*. Inversion heißt in diesem Fall, dass, in Umkehrung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes, eine spezifische Strahlungsleistung auf einen Körper einwirkt und dort eine Temperatur erzeugt. Und diese Temperatur folgt dann wiederum dem Stefan-Boltzmann-Gesetz. Soweit die Theorie, in der Praxis ist das gar nicht so einfach, wenn man die Temperatur der sonnenbeschienenen Erde berechnen will, denn es gibt auf unserer Erde nun mal Tag und Nacht:

Abbildung: Die geometrischen Verhältnisse beim Einfall der Sonneneinstrahlung auf die Erde

Und das sind die bestimmenden Parameter:

Spezifische Strahlungsleistung der Sonne: 1.367 W/m² (= Solarkonstante)

Fläche des Lichtkegels, der auf die Erde fällt: Kreisfläche mit dem Erdradius R

Von der Sonne beschienene Fläche: Halbkugel mit dem Erdradius R

Gesamtoberfläche der Erde: Kugel mit dem Erdradius R

Kreisfläche, Halbkugelfläche und Kugelfläche verhalten sich zueinander wie 1 : 2 : 4

Und mit diesem Flächenverhältnis haben wir bereits den wesentlichen Knackpunkt für eine Stefan-Boltzmann-Inversion auf unserer Erde zu fassen. Beim S-B-Gesetz (Temperatur erzeugt Strahlung) hat der betreffende Körper nämlich eine einheitliche Temperatur und strahlt in alle Richtungen gleichmäßig ab. Bei der S-B-Inversion (Strahlung erzeugt Temperatur) ist das nicht so. Versuchen Sie einfach mal, einen Fußball komplett mit einer Taschenlampe zu beleuchten (danke für das schöne Beispiel, Herr W. Schulz), dann erkennen Sie das Problem sofort. Denn egal was Sie auch machen, die Rückseite des Fußballs bekommen Sie mit dem Lichtstrahl nie zu fassen. Nun könnte man mit der sogenannten „Klimawissenschaft“ argumentieren, dass sich die Erde unter dem Lichtkegel der Sonne ja einmal in 24 Stunden um sich selber dreht und einfach über diese 24 Stunden mitteln. Wir haben aber bereits gesehen, dass eine mathematische Mittelung über Dunkelzeiten physikalisch nicht so richtig funktioniert. Denn schließlich wäre die dunkle Nachtseite der Erde in einer solchen 24h-Mittelung ja immer mit enthalten. Nehmen wir jetzt also noch einmal unsere Tiefkühlpizza und stellen über einen gemeinsamen Stromzähler nebeneinander 2 Herde auf, die Tag- und Nachtseite der Erde repräsentieren sollen und jeweils 12 Stunden des 24h-Tages angeschaltet sind. Jeder dieser beiden Herde wird also für 12 Stunden mit 2 [kW] betrieben und danach kommt der andere Herd dran. Wenn Sie Ihre Pizza aufbacken wollen, dann müssen Sie daher je nach Tageszeit den jeweils eingeschalteten Herd auswählen. Über einen 24h-Tag liegt der Verbrauch beider Herde zusammen dann bei 48 [kWh]. Bezogen auf einen einzelnen Herd ergibt das jeweils einen Verbrauch von 24 [kWh] in 24 Stunden oder 1 [kW] pro Stunde. Wenn wir jetzt einmal vereinfachend eine lineare Beziehung zwischen Stromverbrauch und Temperatur unterstellen, dann würden echte 2 [kW] beispielsweise 200°C entsprechen, 1 [kW] Durchschnitt dagegen nur 100°C. Die 200°C reichen zum Aufbacken der Pizza in der vorgegebenen Zeit völlig aus; bei 100°C sehe das Ergebnis dagegen sehr viel langwieriger und trockener aus…

Wir sehen also, dass die Ableitung von Temperatur allein aus einer Energiemenge zu völlig unterschiedlichen Ergebnissen führen kann, je nachdem, ob die tatsächliche physikalische Situation in die Berechnung eingeht oder nicht. Man muss also in einer Stefan-Boltzmann-Inversion immer die tatsächliche „Just-in-Time“ Augenblicksleistung als physikalische Grundlage für die Berechnung der tatsächlichen Augenblickstemperatur verwenden.

Weiterhin gilt das Stefan-Boltzmann-Gesetz nur für einen sogenannten „schwarzen“ Körper. Das ist ein idealisierter Körper, der sämtliche Strahlung aufnimmt, die auf ihn trifft. Und hier kommt ein weiterer wichtiger Fachbegriff ins Spiel, und zwar die sogenannte „Weiße“ (Albedo) eines natürlichen Körpers. Diese „Weiße“ gibt an, wie viel der Einstrahlung ein solcher Körper zurückreflektiert. Während also ein „schwarzer“ Körper eine Albedo von „0“ hat, reflektiert eine Diskokugel die gesamte Strahlung und hat eine Albedo von „1“. Und die natürlichen Körper liegen als sogenannte „graue Körper“ irgendwo dazwischen, beispielsweise auch unsere Erde:

Abbildung: Earthrise, Farbbild, von Bill Anders – gemeinfrei (Wikipedia)

Alles, was Sie hier in dieser Abbildung von der Erde sehen ist das reflektierte Sonnenlicht, und das sind etwa 30% (oder 0,30 vom Ganzen=1) der Sonneneinstrahlung. Diese 30 Prozent müssen wir also schon einmal von der Solarkonstanten (1.367 W/m²) abziehen, wenn wir das Stefan-Boltzmann-Gesetz auf die Erde anwenden wollen. Es bleiben somit etwa 940 W/m² für die Erzeugung der Temperatur auf unserer Erde übrig. Wir können auf der obigen Abbildung die Tagseite und die Nachtseite unserer Erde deutlich unterscheiden. Weiterhin ändern sich über die Breitenkreise der Zenitwinkel der Sonne, also wie hoch die Sonne am Himmel steht. Deshalb fahren Sie im Urlaub beispielsweise gerne in den Süden, weil es dort bei höherem Sonnenstand wärmer ist als hier bei uns. Und über das Jahr ändert sich dann auch noch das Verhältnis zwischen Tageslicht und Nacht, was man bei uns Sommer und Winter nennt.

(E) Der sogenannte „natürliche atmosphärische Treibhauseffekt“: Die Klimawissenschaft macht sich die Berechnung der „theoretischen“ Temperatur unserer Erde nun denkbar einfach. Sie nimmt nämlich einfach die einfallende Sonnenstrahlung auf der Kreisfläche mit dem Erdradius, zieht den reflektierten Anteil von 30% (Albedo) davon ab und teilt diesen Betrag dann durch 4, weil die Kugelfläche der Erde viermal größer ist als die Kreisfläche der einfallenden Sonnenstrahlung. Im Ergebnis ergibt sich somit ein Wert von:

(Solarkonstante – 30% = 940 W/m²) / 4 = 235 W/m² für jeden Quadratmeter unserer Erde.

Mit dieser spezifischen Strahlungsleistung geht man nun in das Stefan-Boltzmann-Gesetz hinein und erhält -18°C für die „theoretische Temperatur“ unserer Erde. Die „tatsächlich gemessene globale Durchschnittstemperatur“ beträgt dagegen etwa +15°C**. Die Differenz von 33°C zwischen diesen beiden Temperaturen schreibt man nun einem „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ zu, der durch sogenannte IR-aktive „Klimagase“, das sind mit absteigender Wichtigkeit Wasserdampf, CO₂, Methan und andere IR-aktive Gase, erzeugt werden soll. Wenn Sie nun einmal das Internet durchsuchen, dann werden Sie feststellen, dass der Wasserdampf nur noch sehr selten unter den „Klimagasen“ auftaucht. Das war vor etwa einem Jahrzehnt noch ganz anders; damals hatte der Wasserdampf bei weitem den größten Anteil am sogenannten „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“: $C:\Users\Uli\Documents\Ablage & Archiv\Texte\Klimahysterie\Text 12 x 19\Charts\Charts skaliert\Chart 7.jpg$

Abbildung: Die gemittelten Anteile am sogenannten „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“

Quelle: Klimahysterie gefährdet die Freiheit Seite 57 (damals hat der Autor den THE noch „geglaubt“)

Das Problem von Klimawissenschaft und globaler Transformationspolitik war sicherlich der geringe Anteil von CO₂ am sogenannten „Treibhauseffekt“, denn der „menschengemachte“ CO₂-Anteil ist wiederum nur ein Bruchteil des natürlichen atmosphärischen CO₂. Die Argumentation für den Wegfall des Wasserdampfs ist daher ganz einfach. Mit der Temperatur steigt der Anteil von Wasserdampf in der Atmosphäre. Also werden die übrigen „Klimagase“ zu „primären Temperaturanheizern“ befördert, während Wasserdampf mit einem Beitrag von etwa 65% am sogenannten „Treibhauseffekt“ nur ein „Mitläufer“ ist, der lediglich auf einen solchen Temperaturanstieg reagiert – und damit ist er ‘raus aus der Betrachtung. Vielmehr wird sein Einfluss auf die „globale Durchschnittstemperatur“ den „primären Klimagasen“ einfach proportional, also je nach deren eigenem Anteil an diesem Temperaturanstieg, zugerechnet. Mit diesem Zaubertrick hat man dann auch gleich noch die natürlichen Klimaschwankungen von ca. 50% (IPCC) für den „menschengemachten Treibhauseffekt“ vereinnahmt. Was die platten Zahlen angeht, so ist der aktuelle Stand bei den atmosphärischen Anteilen von CO₂ und Wasserdampf:

Atmosphärisches CO₂: um 420 ppm – Wasserdampf im Mittel 0,4 %

Ich hoffe, diese Zahlen haben einen allgemeinen Aufschrei unter meinen Lesern bewirkt, denn die Äpfel und Birnen stimmen in diesem Vergleich nicht überein. Wenn schon ppm, dann muss man in einem direkten Vergleich beide Anteile in ppm angeben, und bei Prozent ist das ebenso, also:

Atmosphärisches CO₂: 420 ppm oder 0,042% – Wasserdampf 4.000 ppm oder 0,4 %

Mit der oben zitierten Argumentation kann man sich nun voll auf das lebensspendende CO₂ als „klimatisches Giftgas“ stürzen, wie die nachfolgende Abbildung vom Umweltbundesamt beweist:

Abbildung: Beitrag zum Treibhauseffekt durch Kohlendioxid und langlebige Treibhausgase 2021
Quelle: UBA mit Angabe: National Centers for Environmental Information (NOAA)

Im dazu gehörigen Text ist nirgendwo beschrieben, dass es sich bei dieser Kreisgrafik um lediglich etwa 30% des sogenannten „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffektes“ handelt beziehungsweise der „Klimaeffekt“ von Wasserdampf bei den dargestellten „Klimagasen“ bereits mit eingerechnet ist. Das große Problem der sogenannten Klimakatastrophe soll nun vielmehr der stetig wachsende menschengemachte Anteil am atmosphärischen CO₂ durch die Verbrennung fossiler Energieträger sein, durch den dieser „Treibhauseffekt“ sich immer weiter verstärken und schließlich zu einer „Selbstverbrennung“ unserer Erde führen soll:

Abbildung: Der atmosphärische Treibhauseffekt (Wikipedia, Autor „A loose necktie“, Lizenz Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International

Die Erklärung dazu lautet, Zitat: „Sonnenlicht (weiße Pfeile) wird auf der Erdoberfläche in Wärmestrahlung umgewandelt. Diese wird zurückgestrahlt (orange Pfeile). Ein Teil davon wird von Molekülen der Treibhausgase aufgenommen (Wasserdampf, Kohlendioxid und Methan) und in eine zufällige Richtung wieder emittiert, teilweise auch zurück zur Erde“.

Nix Genaueres über diesen sogenannten „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ finden Sie übrigens auch beim Umwelt Bundesamt, das sich hinter historischen Fehlinterpretationen und schwammigen Vermutungen versteckt, ohne konkrete zahlenbasierte physikalische Mechanismen darzustellen. Wer’s etwas theoretischer mag, möge hier nachschauen…

Die Fortsetzung dieses Artikels erfolgt im 2. Teil: In Teil 2 wird zunächst das Kapitel (E) beendet, indem die Kenntnisse aus den Kapiteln (B) bis (D) auf die Berechnung der Klimawissenschaft für ihren „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ angewendet und daraus Fragen abgeleitet werden. In Kapitel (F) erfolgt dann ein Abgleich dieser Fragestellungen mit den Gesetzen der physikalischen Wärmelehre. Als Gegenentwurf wird in Kapitel (G) dann mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell vorgestellt. Und am Ende folgen in Kapitel (H) noch ein paar Nachweise, warum die mit meinem S-B-Modell berechnete und die gemessene Temperatur nicht übereinstimmen können.

Erklärungen

*) Stefan-Boltzmann-Inversion: Sowohl die klimawissenschaftliche Ableitung des Treibhauseffektes (THE) als auch mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell stellen Inversionen des Stefan-Boltzmann-Gesetzes dar. In beiden Fällen wird aus der spezifischen Strahlungsleistung der Sonne eine Temperatur berechnet. Anstelle von (Temperatur erzeugt Strahlung) wird bei der Inversion also das S-B-Gesetz umgekehrt (Strahlung erzeugt Temperatur). Die Erwärmung eines Körpers durch Sonnenstrahlung kann jeder selber beobachten und überprüfen. Für eine genaue Berechnung müssen zusätzlich alle Randbedingungen des S-B-Gesetzes eingehalten werden, beispielsweise die zwingende Gleichzeitigkeit von Temperatur und Strahlung sowie die exakten geometrischen Verhältnisse bei der Einstrahlung. Das ist bei der klimawissenschaftlichen Faktor4-Berechnung des THE aber nicht der Fall.

**) Die „tatsächlich gemessene globale Durchschnittstemperatur“ von etwa +15°C: Diese „gemessene globale Durchschnittstemperatur“ ist eine Schimäre, denn dafür gibt es kein exaktes und nachvollziehbares „Kochrezept“ und keine zuverlässige Datengrundlage. Der interessierte Leser findet dazu die detaillierten Analysen und Ausführungen von Herrn Dipl.-Ing. Limburg hier und hier auf EIKE. Die Differenz dieser aktuell „gemessenen“ Globaltemperatur zu einer „vorindustriellen Temperatur“ stellt nun aber die Grundlage für die Sage von der „menschengemachten Klimakatastrophe“ dar. Der Menschen soll nämlich durch die Nutzung von fossilen Energieträgern und dem damit verbundenen Ausstoß von CO₂ einen Temperaturanstieg verursachen, der schließlich das Ende der Menschheit herbeiführen soll. Aber selbstverständlich gibt es für die ominöse „vorindustrielle Globaltemperatur“ auch kein Kochrezept und keine nachvollziehbare Datengrundlage. Inzwischen werden sogar fast nur noch Differenzen zwischen dieser „vorindustriellen Temperatur und der angeblich „gemessenen globalen Durchschnittstemperatur“ veröffentlicht. Das wiederum ist ganz natürlich, denn es gab und gibt gar keine globalen vorindustriellen Daten, wie die nachstehende Abbildung beweist:

Abbildung: NOAA Global Historical Climatology Network: Gebiete mit mehr als 10 Jahren kontinuierlicher Temperaturaufzeichnung im Zeitraum 1861-1890 (rechts, grau unterlegt)

Anmerkung: Der angegebene Link aus 2020 funktioniert aktuell nicht mehr.

Die Industrialisierung begann in der 1. Hälfte des 19. Jahrhunderts. Es gibt aber selbst aus der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts keine weltumspannenden Temperaturdaten, lediglich aus Teilen der USA, Europa, Ceylon und Australien liegen solche Daten vor. Das reicht für eine Globaltemperatur schon mal nicht aus. Vielleicht wird jetzt auch klar, warum die „gemessene globale Durchschnittstemperatur“ nur noch als Differenz zu einem ungenannten Fixwert angegeben wird – und gleichzeitig das oben abgebildete Beweismittel verschwunden ist…

Gefunden: Der „Missing Link“ für mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell

geschrieben von Admin | 18. September 2023

Uli Weber

Vorwort: Um meine Argumentation klar herauszuarbeiten, werde ich in meinem nachfolgenden Artikel mit Durchschnittswerten argumentieren, obgleich das im Stefan-Boltzmann-Gesetz unzulässig ist. Der kritische Leser sei auf meine physikalisch korrekten Berechnungen verwiesen.

Seit 2017 habe ich hier auf dem EIKE-Blog mein hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell beschrieben, weiterentwickelt und mit realen Phänomenen abgeglichen. Die wesentlichen physikalischen Vorgänge in diesem Modell sind:

Die hemisphärische Sonneneinstrahlung erfolgt auf der Tagseite der Erde, wodurch sich die terrestrische Temperaturgenese ohne den sogenannten „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ (THE) erklären lässt: https://www.eike-klima-energie.eu/2019/09/11/anmerkungen-zur-hemisphaerischen-mittelwertbildung-mit-dem-stefan-boltzmann-gesetz/
Die Einbeziehung der globalen Wärmespeicher in Atmosphäre und Ozeanen in das „eingeschwungene“ System Erde, die der konventionellen Null-Kelvin-Annahme für die Nachtseite grundlegend widerspricht: https://eike-klima-energie.eu/2021/05/08/die-sogenannte-gemessene-globale-durchschnittstemperatur-wird-von-den-ozeanen-bestimmt/
Die Anwendung der Stefan-Boltzmann-Umgebungsgleichung, die den Wärmeaustausch einer Ortslage mit den globalen Wärmespeichern (generell und insbesondere auf der Nachtseite) und damit die sogenannte „globale Durchschnittstemperatur“ ohne einen sogenannten THE zu erklären vermag: https://eike-klima-energie.eu/2019/12/15/kelvin-allein-zu-haus-der-unterschied-zwischen-zwei-watt-ist-deren-umgebungstemperatur/

Nur bei der Quantifizierung der terrestrischen Abstrahlung musste ich bisher auf den konventionellen THE-Ansatz mit seiner „Abstrahlungshöhe“ von 5.000 Metern zurückgreifen, damit sich die durchschnittliche solare Einstrahlung und die terrestrische Abstrahlung von netto 235 [W/m²] entsprechen. Dabei ergibt sich diese Abstrahlungshöhe aber lediglich aus der sogenannten „gemessenen globalen Durchschnittstemperatur“ von ca. 15°C und einer Differenz von (-33°C) zur (physikalisch falsch berechneten) S-B-„Abstrahlungstemperatur der Erde“ von (-18°C) über die barometrische Höhenformel mit einem Gradienten von (6,5°C/1.000m) zu physikalisch nichtssagenden 5.000 Metern. Am 20. April 2023 erschien nun hier auf EIKE der Artikel „Eine neue Sichtweise auf den Treibhauseffekt“ von Thomas E. Shula in deutscher Übersetzung von Christian Freuer (Original auf WUWT), der Funktion und Messergebnisse eines Pirani-Messgeräts zum Thema hat. Nach dem dort zunächst erläuterten NASA-Modell für das Energiebudget der Erde sollte die langwellige Abstrahlung der Erde von 398,2 W/m² etwa 95,5 % des Wärmetransports entsprechen, während Konduktion und Konvektion nur etwa 4,5 % des Wärmetransports ausmacht. Dagegen zeigt die Messkurve des Pirani-Messgeräts bei einem atmosphärischen Druck von 760 Torr, dass der Wärmetransport durch die Gasfüllung 99,6 % beträgt, während nur 0,4 % auf Strahlungs- und Endverluste zurückzuführen sind:

Abbildung 1: Die Ansprechkurve für ein typisches Pirani-Messgerät aus „A Novel Perspective on the Greenhouse Effect” von Thomas E. Shula. Diese Abbildung wurde im WUWT-Original mit Genehmigung von MKS Instruments, Inc. (Andover, MA) veröffentlicht.

Erklärung der Grafik aus dem entsprechenden EIKE-Artikel (leicht überarbeitet); wer’s schon kennt kann den kursiv gesetzten Absatz überspringen:

Der Faden im Pirani-Messgerät entspricht der Oberfläche der Erde. Die Gasmoleküle stoßen mit der Oberfläche zusammen und absorbieren Energie, wodurch sich ihre effektive Temperatur erhöht (Wärmeleitung). Eine „Blase“ dieses wärmeren Gases steigt dann im Verhältnis zu dem kühleren Gas um sie herum auf, während das kühlere Gas zur Oberfläche sinkt und den Zyklus ständig wiederholt (Konvektion). Dies kühlt die Oberfläche ab und wird durch die Reaktion des Pirani-Messgeräts perfekt veranschaulicht. Das Ansprechverhalten des Pirani-Messgeräts ist unabhängig von dem Gehäuse, in dem es sich befindet, oder dem Fehlen eines solchen.

Die rote Linie im Diagramm stellt die (konstanten) Gesamtstrahlungs- und Endverluste des Pirani-Messgeräts von etwa 0,4 mW dar.

Die blaue Linie stellt den Leistungsverlust nur durch das Gas dar, und

die grüne Kurve, die an den beiden Enden abflacht, stellt den Gesamtverlust dar, d. h. die gesamte Energiezufuhr, die erforderlich ist, um die Temperatur des Glühfadens in Abhängigkeit vom Druck aufrechtzuerhalten.

Würde man ein „nacktes“ Pirani-Messgerät in eine Höhe bringen, in der der Atmosphärendruck 10 Torr beträgt, wäre das Ansprechverhalten dasselbe, als wäre es an ein Vakuumsystem mit einem Druck von 10 Torr angeschlossen.

Bei atmosphärischem Druck, 760 Torr, beträgt die zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Glühfadens erforderliche Leistung 100 mW. Da die Strahlungs- und Endverluste 0,4 mW betragen, bedeutet dies, dass der Wärmetransport durch das Gas 99,6 % beträgt, wobei nur 0,4 % auf Strahlungs- und Endverluste zurückzuführen sind. Dies sollte nicht überraschen, denn alle Gasmoleküle können Wärme durch Leitung und Konvektion transportieren, nicht nur der winzige Teil, der die so genannten „Treibhausgase“ ausmacht.
Wir können auch den Fall eines Vakuumdrucks von 10 Torr betrachten, was einer Höhe von etwa 33.000 m über dem Meeresspiegel entspricht. In diesem Fall sind etwa 60 mW Leistung erforderlich, um die Temperatur des Glühfadens aufrechtzuerhalten, so dass das Gas immer noch für etwa 99,3 % des Wärmetransports verantwortlich ist, während Strahlungs- und Endverluste nur 0,7 % ausmachen.
Mit zunehmender Höhe ist ein größerer Anteil des Wärmetransports auf die Strahlung zurückzuführen, und so kehrt die gesamte Wärme in der obersten Atmosphäre schließlich in den Weltraum zurück. Der Übergangspunkt, an dem die Gasverluste gleich den Strahlungs- und Endverlusten sind, liegt bei etwa ~~200~~ [20] milliTorr (0,02 Torr), was einer Höhe über 76.000 m entspricht.

Anzumerken bleibt, dass der Wärmetransport nicht nur vom Druck abhängig ist, sondern auch von der molaren Masse und der Molekülstruktur. Daher liefert die Druckmessung bei verschieden schweren Gasen unterschiedliche Ergebnisse (Wikipedia). Eine allgemeine Regel besagt: Je größer die Atom- bzw. Molekülmasse des vorhandenen Gases, desto kleiner ist die Wärmeleitung.

Halten wir also zunächst einmal fest: Bei normalem Atmosphärendruck von 760 Torr (entsprechend 760 mm Quecksilbersäule bei 0°C = 10.132,5 hPa) beträgt der Wärmetransport im Gas durch Konduktion und Konvektion 99,6%. Bei einem Vakuumdruck von 10 Torr in 33 km Höhe sind es immer noch 99,3%. Und erst bei 20 mTorr, entsprechend 76 km Höhe, wäre ein Gleichgewicht zwischen dem Wärmetransport durch Gas und dem Strahlungstransport erreicht.

Zum Pirani-Artikel kommentierte Michael Schnell am 22. April 2023 um 10:08 Uhr, Zitat:

„Eine Übertragung der Pirani-Messung auf die Erde ist unzulässig, wie bereits Dr. Ullrich angemerkt hat, da als Wärmequelle absichtlich ein dünner Heizdraht mit einer sehr kleinen Oberfläche verwendet wird.

Herrn Shula‘s Schlussfolgerung „Die IR-Strahlung sei für den Aufwärtswärmetransport in der unteren Atmosphäre unbedeutend“ ist völliger Unsinn, was leicht zu widerlegen ist, wenn man sich die nächtliche Strahlungsinversion ansieht. Nach Sonnenuntergang kühlt sich der Boden durch IR-Strahlung schneller ab als die bodennahe Luftschicht, was Konvektion als mächtigen, alternativen Wärmetransport ausschaltet. Jetzt gibt es nur noch Strahlungskühlung (Abkühlung des Bodens) und Wärmeleitung (Übertragung der Boden-Temperatur auf die Luft), wodurch eine Temperatur-Inversion (eine stabile Temperaturschichtung) von einigen hundert Metern entsteht. Diese geringe Distanz markiert den Wirkungsbereich der Wärmeleitung in der Atmosphäre. Bodeninversion tritt insbesondere bei winterlichen Hochdruckwetterlagen und niedrigen Temperaturen auf und wenn eine fehlende Wolkendecke (mit ihrer „ominösen“ Gegenstrahlung) die IR-Ausstrahlung des Bodens begünstigt.“

Zunächst einmal würde ich den Herstellern von Pirani-Vakuummetern keine Absicht unterstellen; sie folgen wohl eher technischen Notwendigkeiten. Das Pirani-Vakuummeter VersaTorr BVT100 überdeckt beispielsweise einen Vakuumbereich von 2 mbar bis 1.333 mbar. Und über die meteorologische Inversion sagt der DWD, Zitat mit Hervorhebungen:

„Unter Inversion versteht man in der Meteorologie die Umkehr des normalerweise mit der Höhe abnehmenden Temperaturverlaufs in einer mehr oder weniger dicken Schicht. Inversionen können durch großräumige Advektion von Warmluft oder durch Absinkvorgänge in der entsprechenden Höhe sowie durch Abkühlung der unteren Luftschichten entstehen.

Vom Erdboden aufsteigende Warmluftblasen können eine solche Inversionsschicht nicht durchdringen. Somit stellt eine Inversion eine Sperrschicht dar, die einen Austausch zwischen tief liegenden und höher liegenden Luftschichten verhindert. Eine Inversion wirkt in der Atmosphäre stabilisierend.

Inversionen begünstigen die Bildung von Smog. Inversionswetterlagen sind insbesondere in industriell ausgerichteten Ballungsräumen gefürchtet, da sich die Luftschichten nicht durchmischen und sich somit innerhalb der Inversionsschicht die Luft mit Schadstoffen anreichern kann.

Von einer Bodeninversion spricht man, wenn sich in langen, klaren Winternächten, meist unter Hochdruckeinfluss, der Boden durch Ausstrahlung stark abkühlt und damit auch die darüber liegende bodennahe Luftschicht. Diese bodennahe Schicht ist somit kälter als die darüber liegende Luftschicht. Die obere Begrenzung dieser Bodeninversionsschicht liegt dabei in der Höhe über Grund, in der sich die Abkühlung des Erdbodens nicht mehr auswirkt.“

Der DWD beschreibt bei der Bodeninversion also zwei getrennte Phänomene:

Eine starke Abkühlung des Erdbodens durch Abstrahlung
Die Lage der Inversionsschicht in einer Höhe, in der sich die Abkühlung des Bodens nicht mehr auswirkt

Analyse zu (1): Die Abstrahlung der Erdoberfläche hat keinen Einfluss auf die Höhe der Inversionsschicht.

Analyse zu (2): Die Wärmeleitung der Luft reicht vom Erdboden bis zur Inversionsschicht.

Aus diesen beiden Analysen folgt THESE 1: Der umschlossene Raum im Pirani-Vakuummeter ist zu klein, um beide Phänomene abzubilden und/oder die Leistung des Heizdrahtes ist dafür zu gering.

Wenn wir uns jetzt einmal in der folgenden Abbildung 2 den Verlauf von Temperatur und mittlerer molarer Masse der Luft ansehen, so stellen wir fest, dass sich beides bis in 100 km Höhe kaum verändert:

Abbildung 2: Temperatur und mittlere molare Masse der Luft in Abhängigkeit von der Höhe
Lizenz: GNU Free Documentation n 0 = 101 325 P a 1,380 649 ⋅ 10 − 23 J / K ⋅ 273 , 15 K = 1,013 25 1,380 649 ⋅ 2,731 5 ⋅ 10 26 P a J = 1,013 25 1,380 649 ⋅ 2,731 5 ⋅ 10 26 N / m 2 N ⋅ m = 2,686 780 111 … ⋅ 10 25 m − 3

Die Abbildung 2 zeigt für die ersten 100 Kilometer der Atmosphäre eine Temperaturschwankung von etwa +20 bis -50 Grad Celsius. Dabei verändert sich die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre nicht. Die nachfolgende Abbildung 3 zeigt den durchschnittlichen Luftdruck und die Luftdicht in Abhängigkeit von der Höhe:

Abbildung 3: Durchschnittlicher Luftdruck und Luftdichte in Abhängigkeit von der Höhe
Lizenz: GNU Free Documentation n 0 = 101 325 P a 1,380 649 ⋅ 10 − 23 J / K ⋅ 273 , 15 K = 1,013 25 1,380 649 ⋅ 2,731 5 ⋅ 10 26 P a J = 1,013 25 1,380 649 ⋅ 2,731 5 ⋅ 10 26 N / m 2 N ⋅ m = 2,686 780 111 … ⋅ 10 25 m − 3

In dieser Abbildung ist zu erkennen, dass Luftdruck und Luftdichte in der Atmosphäre bis ca. 100 Kilometer Höhe nahezu parallel verlaufen. Damit wird das Ergebnis von Abbildung 2 bestätigt, die Zusammensetzung der Atmosphäre ist bis dorthin nahezu einheitlich. In Abbildung 4 werden jetzt die Temperatur aus Abbildung 2 und der Druck aus Abbildung 3 für die Höhe 0-90 Kilometer dargestellt:

Abbildung 4: Standardatmosphäre 1976 bis 90 km Höhe – Lizenz: GNU Free Documentation n 0 = 101 325 P a 1,380 649 ⋅ 10 − 23 J / K ⋅ 273 , 15 K = 1,013 25 1,380 649 ⋅ 2,731 5 ⋅ 10 26 P a J = 1,013 25 1,380 649 ⋅ 2,731 5 ⋅ 10 26 N / m 2 N ⋅ m = 2,686 780 111 … ⋅ 10 25 m − 3

Von 15°C auf Meeresniveau fallen die Temperaturen auf etwa -58°C bei ca. 10 Kilometern ab, um dann bis 20 km Konstant zu bleiben. Zur Stratopause steigen die Temperaturen dann wieder bis auf etwa 0°C an und fallen zur Mesopause erneut auf ca. -85°C ab. Dieser Verlauf wird augenscheinlich nicht durch einen Dichtesprung bewirkt. Der nahezu lineare Temperaturabfall zwischen NN und 10 km Höhe entlarvt nun die sogenannte „Abstrahlhöhe“ als Zweckprodukt einer fehlerhaften globalen Stefan-Boltzmann-Inversion. Deren physikalisch beliebiges Ergebnis von -18°C würde nämlich mit gleichlautender Argumentation auf jede andere Temperatur zwischen +15°C und ca. -57°C mit einer entsprechenden „Abstrahlungshöhe“ zwischen 0 und 10 km zutreffen.

Phänomen (3): Abbildung 4 zeigt eine Höheninversion der Temperatur, die nicht durch einen Dichtesprung verursacht wird.

Analyse (3): Bis in etwa 10 Kilometer Höhe folgt die Temperatur der Atmosphäre der barometrischen Höhenformel und bleibt dann bis etwa 20 Kilometer Höhe konstant. Darüber, in der Stratosphäre wird die solare UV-Strahlung in der Atmosphäre absorbiert. Dies geschieht in der Ozonschicht. Deshalb steigt die Temperatur in der Ozonschicht bis nahe 0 °C. „Die Ozonschicht ist ein Bereich erhöhter Konzentration des Spurengases Ozon in der Erdatmosphäre, hauptsächlich in der unteren Stratosphäre. Etwa 90 % des atmosphärischen Ozons befinden sich in 15 bis 30 km Höhe. In etwa 40 km Höhe hat es seine höchste Volumenkonzentration von etwa 8 ppm“ (Wikipedia). Dabei wird die energiereiche UV-Strahlung der Sonne absorbiert und in Wärme umgewandelt.

THESE 2: In der Ozonschicht „kollidieren“ die solare Einstrahlung (UV) und die terrestrische Abstrahlung (IR). Der Temperaturverlauf oberhalb von 10 bis 20 Kilometern kann daher keiner der beiden Strahlungen allein zugerechnet werden. Die Temperaturkurve in Abbildung 4 weist aber eindeutig nach, dass die barometrische Höhenformel oberhalb von etwa 10 Kilometer Höhe nicht mehr gültig ist. Bis dorthin ist also von Wärmeleitung in der Atmosphäre auszugehen.

Die wirkliche Abstrahlhöhe unserer Erde dürfte mit den Überlegungen aus den Thesen 1 und 2 also oberhalb von 10 bis 20 Kilometern liegen.

Abbildung: Aufbau der Erdatmosphäre (Europa, Sommer)
Autor Niko Lang, Lizenz Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Germany

DISKUSSION: Die Troposphäre als Wetterküche unserer Erde hat mit der Abstrahlung von IR-aktiven Gasen also überhaupt nichts zu tun. Nach den Ergebnissen aus Abbildung 1 mit der Ansprechkurve für ein typisches Pirani-Messgerät würde die sogenannte Abstrahlhöhe zwischen etwa 50-100 Kilometern liegen. Im Ergebnis dieser Analyse erfolgt die tatsächliche Gas-Abstrahlung unserer Erde dagegen bereits in der Stratosphäre ab 10-20 Kilometern. Da aber in diesem Höhenbereich die solare Einstrahlung (UV) und die terrestrische Abstrahlung (IR) „kollidieren“ ist auf dieser Betrachtungsebene keine genauere Lokalisierung möglich.

ERGEBNIS: Die Gasstrahlung aus dem Bereich zwischen Stratosphäre und Mesosphäre ist damit neben der direkten Abstrahlung im atmosphärischen Fenster das „Missing Link“ für die mittlere spezifische Gesamtabstrahlungsleistung unserer Erde von 235 [W/m²].

Die wesentlichen physikalischen Vorgänge in meinem hemisphärischen Stefan-Boltzmann- Modell lauten jetzt also:

[PiR_E² => 2PiR_E²]: Die hemisphärische Sonneneinstrahlung [PiR_E²] erfolgt auf der Tagseite der Erde [2PiR_E²], wodurch sich die terrestrische Temperaturgenese ohne den sogenannten „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ (THE) erklären lässt.
[Q_Ozean> 4,59*10^26 Joule]: Die Betrachtung von Wärmespeicherung in Atmosphäre und Ozeanen im „eingeschwungenen“ System Erde, die der konventionellen Null-Kelvin-Annahme für die Nachtseite grundlegend widerspricht.
[ΔS = σ (T_Ortslage⁴ – T_{Ozean&Atmosphäre}⁴)]: Die Anwendung der Stefan-Boltzmann-Umgebungsgleichung, die den Wärmeaustausch einer Ortslage mit den globalen Wärmespeichern in Ozeanen und Atmosphäre (generell und insbesondere auf der Nachtseite) und damit die sogenannte „globale Durchschnittstemperatur“ ohne einen sogenannten THE zu erklären vermag.
[IN_Sonne = OUT_Erde]: Die Abstrahlung von Gasen aus dem Bereich zwischen Stratosphäre und Mesosphäre ergänzt die IR-Abstrahlung der Erde im atmosphärischen Fenster und komplettiert damit die mittlere Gesamtabstrahlungsleistung unserer Erde auf die globale gemittelte temperaturwirksame solare Netto-Strahlungsleistung von durchschnittlich 235 [W/m²].

Schlussbemerkung: Die Gasstrahlung aus dem Bereich zwischen Stratosphäre und Mesosphäre und die direkte Abstrahlung der Erde im atmosphärischen Fenster ergänzen sich also zu einem gemeinsamen Abstrahlungsmodell unserer Erde. Im Zweifel erfahren Sie hier den Zusammenhang zwischen Stoffmenge, Masse, Volumen und Teilchenzahl. Die Dunning-Krüger-Erbsenzähler von der Inquisition des suizidalen Klimawahns mögen gerne mit der Dokumentation meiner ketzerischen Klimabeiträge fortfahren, sich aber gefälligst enthalten, mich mit ihrem unsäglichen THE-Katechismus belästigen zu wollen.

Ich bedanke mich bei Herrn Dipl.-Ing. Michael Limburg für konstruktive Vorschläge und Kommentare.