Das Wachstumund seine Grenzen - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 89

Bezieht man diese Leistung auf die bestrahlte Fläche (das ist nicht die Oberfläche der Erde),
so erhält man die Solarkonstante

πr
⊕

P ⊕ = ,kW⋅m − . I = (4.32)

Die Solarkonstante ergibt daher die Sonnenintensität, welche die Erde bei senkrechtem
Einfall des Sonnenlichts erhält. Aber die Erde ist keine Scheibe sondern eine Kugel, und
außerdem dreht sie sich um eine Achse durch ihren Mittelpunkt, die leicht geneigt auf
der Kreisbahnebene um die Sonne steht. Daraus folgt, dass die Sonnenleistung, welche die
Erdoberfläche tatsächlich erreicht, von der geografischen Breite und der Tageszeit abhängt.
In geometrischen und zeitlichen Mittel verringert sich daher die Sonnenleistung pro Erd-
oberfläche, verglichen mit ( 4.32 ) , um genau den Faktor 1/4. Und weiterhin werden 34%
der Sonnenleistung sofort wieder in den Weltraum zurückreflektiert, also nicht von der
Erde absorbiert. Fassen wir die in der Atmosphäre und auf der Oberfläche absorbierten
Leistungen zusammen, so beträgt die von der Erde absorbierte Sonnenintensität

,

I = W⋅m − . I ⊕ = (4.33)

Diese absorbierte Leistung würde bereits nach relativ kurzer Zeit die thermische Energie
auf der Erde und damit die Erdtemperatur derart erhöhen,dassein Leben unmöglich wäre.
Die Erde wird erst dadurch geeignet für das organische Leben, dass die gesamte absor-
bierte Leistung I ⊕ auch wieder in den Weltraum zurückgestrahlt wird. Man kann davon
ausgehen, dass auch die Rückstrahlung den Gesetzen des schwarzenKörpers gehorcht, al-
so insbesonderedem Gesetz von Stefan-Boltzmann.Mit dessen Hilfe lässtsich die mittlere
Erdtemperatur berechnen:

/

I κ )

= K =− ○ C.

T =( (4.34)

Diese Temperatur ist allerdings viel geringer als die tatsächliche mittlere Erdtemperatur
von T ⊕ ≈ ○ C, sie würde ein Leben auf der Erde unmöglich machen. Der Grund für

die lebenserhaltende Abweichung liegt in der Erdatmosphäre , die für einen gewissen Teil
der terrestrischen Strahlung praktisch undurchlässig ist und damit die Abstrahlung in den
Weltraum so stark verringert, dass sich die höhere Temperatur T ⊕ einstellt. Man nennt
diesen Effekt den „ Treibhauseffekt “, mit seinen physikalischen Grundlagen befassen wir
uns im nächsten Abschnitt.

Ein einfaches Klimamodell
Bei der Einstellung der Erdtemperatur spielt die Erdatmosphäre eine wichtige Rolle. Die
Dichte der Erdatmosphäre nimmt etwa exponentiell mit der Höhe h über dem Erdboden
ab, das entsprechende Abnahmegesetz bezeichnet man als die barometrische Höhenfor-
mel . Für unser einfaches Klimamodell genügt es aber anzunehmen, dass die Dichte der