Das Wachstumund seine Grenzen - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 88

Nicht erstaunlich ist dagegen, dass die Industrie der größte Verursacher von Treibhaus-
gasemissionen ist. Denn dieser Sektor enthält auch die Energieversorger mit einem Anteil
von 13 %.

4.5.1 P-Ebene: Zur Physik des Erdklimas

In den beiden folgenden Abschnitten werden wir auf der P-Ebene die Physik der Sonne
und ihren Einfluss auf die Erde diskutieren, und wir werden ein einfaches Klimamodell
entwickeln, das es uns gestattet, die wichtigen Prozesse für unser Klima zu erkennen.

Die Sonne und die Erde als „schwarze Körper“
Aus der spektralen Verteilung d W /d λ des auf die Erde einfallenden Sonnenlichts lassen
sich die folgenden wichtigen Schlüsse über die Eigenschaten der Sonne ziehen (mit λ ist
die Wellenlänge des Lichts gekennzeichnet):

1. Die Sonne verhält sich wie ein schwarzerKörper , für ihre Emission von elektromagne-
tischerStrahlungsenergiegeltendaherdieGesetzmäßigkeiteneinesschwarzenKörpers.
2. Aufgrund des Planck'schen Strahlungsgesetzes lässtsich aus der spektralen Verteilung
folgern, dass die Sonne auf ihrer Oberfläche eine Temperatur von etwa 5800 K besitzt.

Die Temperatur bestimmt bei einem schwarzen Körper dessen Strahlungsintensität .Mit
der Strahlungsintensität I SK bezeichnen wir die Energie, die ein schwarzer Körper pro Zeit
und Oberfläche abstrahlt, sie ist also identisch mit seiner Leistungsflächendichte 7 .Fürdie
Intensität oder die Leistungsflächendichte gilt das Gesetz von Stefan-Boltzmann :

I SK = κT . (4.29)

Die Stefan-Boltzmann-Konstante κ hat einen Wert κ = , ⋅ W ⋅ m − ⋅ K − .Fürdas

Weitere sind folgende geometrischen Größen von Bedeutung:

• Die Sonne besitzt einen Radius r ⊙ = ⋅ m.
• Die Erde besitzt einen Radius r ⊕ = ,⋅ m.
• Der Abstand zwischen Erde und Sonne beträgt im Jahresmittel d = ,⋅ m.

Aus der Kenntnis des Sonnenradius ergibt sich die Oberfläche der Sonne zu A ⊙ = πr

⊙ =
,⋅ m , und damit beträgt die Strahlungsleistung der Sonnenach ( 4.29 ) mit I ⊙ = I SK :

P ⊙ = I ⊙ A ⊙ = ⋅ W.

(4.30)

Diese Leistungsabgabe ist extrem hoch, aber sie erfolgt in alle Richtungen des Weltraums.
Daher erreicht die Erde nur ein geringer Bruchteil, nämlich

πr
⊕

πd P ⊙ = ,⋅ W.

P ⊕ = (4.31)

7 Siehe Fußnote 2 in Kap. 3 .