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2.1.2 Die Sonne als Strahlungsquelle
Die Sonne ist ein Himmelskörper, der aus extrem heißem Plasma be-
steht. Sie erzeugt durch Fusionsprozesse in ihrem Inneren Energie, die
durch unterschiedliche Transportmechanismen an die Oberfläche weiter-
gereicht und dort in Form von Strahlung in das Weltall abgegeben wird.
90% der Energieerzeugung findet dabei im Kern statt, der ein Viertel des
Sonnendurchmessers einnimmt. Dort herrschen Temperaturen von 13 bis
15 Mio. K (Kelvin). Der Energietransport vom Kern nach außen erfolgt
zunächst durch energiereiche Strahlung, insbesondere im Röntgen- und
Gammastrahlungsbereich des Spektrums. Die äußerste Sonnenschicht,
die Photosphäre, ist nur einige hundert Kilometer dick. In ihr fällt die
Temperatur relativ steil auf eine durchschnittliche Oberflächentempera-
tur von etwa ca. 5500
ı
C ab. Von hier aus erfolgt die Abstrahlung in
den Weltraum. Die Strahlungsintensität, d. h. die auf die Fläche bezoge-
ne Strahlungsleistung, verringert sich mit dem Quadrat der Entfernung
von der Sonne.
Abbildung
2.3
zeigt die Verteilung der von der Sonne emittierten Pho-
tonen in Abhängigkeit von ihrer Wellenlänge (und damit ihres Energie-
gehaltes): Beim Durchgang durch die Erdatmosphäre werden bestimmte
Wellenlängenbereiche v. a. von CO
2
und H
2
O bevorzugt, die energierei-
che UV-Strahlung wird von Ozon nahezu vollständig absorbiert. In der
Erdatmosphäre finden zudem Reflexions- und Streuprozesse statt, die
aus der gerichteten Einstrahlung ungerichtete Strahlung entstehen lassen.
Der ungerichtete Anteil wird als
Diffusstrahlung
, der gerichtete Anteil
als
Direktstrahlung
bezeichnet. Die Summe dieser beiden Anteile ergibt
die auf der Erdoberfläche messbare
Globalstrahlung
.
Bei der Streuung von Sonnenstrahlung in der Atmosphäre unterschei-
det man zwei Streumechanismen: Rayleigh-Streuung an Molekülen und
Mie-Streuung an Aerosolen wie Wasserdampf und Staub. Aufgrund der
Wellenlängenabhängigkeit werden die Spektralanteile kurzer Wellenlän-
ge deutlich stärker gestreut als die langer Wellenlänge, damit ist das
„himmelblau“ zu erklären. Aus dem gleichen Grund erscheint uns die
Sonne beim Auf- oder Untergang rot: Beim langen Weg durch die Atmo-
sphäre wurde ein Großteil der kurzwelligen Photonen „herausgestreut“,
