Die Atmosphäre stellt mit ihren 5 x 1015 Tonnen gerade mal 1 Millionstel der Gesamtmasse des Systems Erde. Dennoch ist sie einer der wichtigsten Faktoren, wenn nicht sogar der Wichtigste, für das Leben auf dem Planeten Erde. Ohne die Atmosphäre, ihre vielen Bestandteile und deren Aufteilung, wäre dieses auf der Erdoberfläche nicht möglich. In dieser Arbeit möchte ich auf die Auswirkungen der Atmosphäre auf die Sonnen- und Globalstrahlung eingehen und einige durch sie auftretende Phänomene erklären. Zu beachten gilt allerdings, dass für alle Ausführungen die Homogenitätsannahme der Atmosphäre gilt. (WEISCHET, 2008, 46)
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Sonnen- und Globalstrahlung
2.1. Die Solarstrahlung
2.2. Die Globalstrahlung
2.2.1. Einflussfaktoren auf die Globalstrahlung
3. Die Atmosphäre
3.1. Die Zusammensetzung der Atmosphäre
3.2. Der Aufbau der Atmosphäre
4. Extinktion
4.1. Die diffuse Reflexion
4.1.1. Das Gesetz von Rayleigh und seine Effekte
4.1.2. Himmel, Alpenglühen sowie Morgen- und Abendrot
4.2. Die MIE – Streuung
4.3. Die selektive Absorption
4.3.1. Auswirkungen der selektiven Absorption
4.4. Zusammenfassung
5. Die Ozonschicht
5.1. Ozonbildung
5.2. Natürlicher Ozonabbau
5.3. Anthropogener Ozonabbau
5.4. Das Ozonloch
6. Schluss
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht den essenziellen Einfluss der Atmosphäre auf die auf die Erde einwirkende Sonnen- und Globalstrahlung, um die physikalischen Grundlagen und die daraus resultierenden Phänomene sowie die Bedeutung der Ozonschicht für das Leben auf der Erde zu erläutern.
- Grundlagen der Sonnen- und Globalstrahlung
- Physikalischer Aufbau und Zusammensetzung der Erdatmosphäre
- Prozesse der Extinktion durch Streuung und Absorption
- Die Rolle der Ozonschicht und die Auswirkungen anthropogener Störungen
- Analyse atmosphärischer Strahlungsphänomene
Auszug aus dem Buch
4.1.2. Himmel, Alpenglühen sowie Morgen- und Abendrot
Basierend auf dem Gesetz von Rayleigh erklärt sich, warum die wolkenlose Atmosphäre, sprich der Himmel, dem Betrachter untertags blau erscheint. Dies gilt allerdings nur, solange der Weg der Sonnenstrahlen nicht zu weit ist. Wenn die Sonnenscheibe nämlich nahe dem Horizont steht, ist die zurückzulegende Strecke so lange, dass fast alle kurzwelligen Blauanteile durch die Atmosphäre herausgefiltert sind und nur noch die langwelligen Rotanteile unser Auge treffen. Daraus entsteht der Eindruck, dass die Sonnenscheibe morgens und abends intensiv rot ist. Trifft das so gefilterte Licht nun auf Wolken oder Nebelbänken, wird es daran Reflektiert und verleiht ihnen einen rötlichen Schein. Das Phänomen des Morgen- oder Abendrotes, zu sehen auf den Abbildungen 7 und 8, entsteht.
Derselbe Effekt kann beim so genannten Alpenglühen gesehen werden, wobei hier natürlich die Berggipfel als Reflektoren dienen. Die Rotfärbung der Sonne kann in Ausnahmefällen auch untertags auftreten, wenn sehr viele, sehr kleine Aerosolpartikel in der Luft sind, wie es zum Beispiel nach Bränden oder Vulkanausbrüchen der Fall sein kann.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung führt in die Bedeutung der Atmosphäre als lebenswichtiger Faktor für die Erde ein und benennt das Ziel der Arbeit unter Berücksichtigung der Homogenitätsannahme.
2. Sonnen- und Globalstrahlung: Dieses Kapitel definiert die grundlegenden Begriffe der Solar- und Globalstrahlung und analysiert deren Zusammensetzung sowie Einflussfaktoren.
3. Die Atmosphäre: Hier wird die physikalische Zusammensetzung und die vertikale Gliederung der Lufthülle der Erde dargestellt.
4. Extinktion: Dieser Abschnitt beschreibt die physikalischen Prozesse der Strahlungsabschwächung durch diffuse Reflexion, MIE-Streuung und selektive Absorption.
5. Die Ozonschicht: Dieses Kapitel behandelt die Bildung, den natürlichen sowie den anthropogenen Abbau von Ozon und die Problematik des Ozonlochs.
6. Schluss: Der Schluss fasst zusammen, dass die schützende Funktion der Atmosphäre unverzichtbar ist und das empfindliche atmosphärische Gleichgewicht geschützt werden muss.
Schlüsselwörter
Atmosphäre, Sonnenstrahlung, Globalstrahlung, Extinktion, Rayleigh-Streuung, MIE-Streuung, Absorption, Ozonschicht, Ozonbildung, Ozonabbau, Ozonloch, FCKW, Strahlungsbilanz, Aerosole, Spektrum.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der physikalischen Rolle der Erdatmosphäre als Filter und Schutzhülle für die auf die Erde treffende Sonnenstrahlung.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die Strahlungsphysik, die Zusammensetzung der Atmosphäre, die Prozesse der Extinktion sowie die biochemischen Abläufe in der Ozonschicht.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, zu erklären, wie die Atmosphäre die einfallende Strahlung beeinflusst, welche natürlichen optischen Phänomene dabei entstehen und wie menschliche Eingriffe diese Prozesse verändern.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine theoretische Arbeit, die auf Basis geographischer und klimatologischer Fachliteratur die physikalischen Zusammenhänge der Strahlungsübertragung erläutert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Bereiche der Strahlungsdefinitionen, der atmosphärischen Gliederung, der Mechanismen der Strahlungsabschwächung und der Ozon-Problematik.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Strahlungsbilanz, atmosphärische Streuung, selektive Absorption und anthropogener Ozonabbau.
Warum erscheint der Himmel tagsüber blau und bei Sonnenuntergang rot?
Aufgrund des Rayleigh-Gesetzes werden kurze blaue Wellenlängen bei kurzem Strahlungsweg stärker gestreut; bei tiefem Sonnenstand ist der Weg länger, wodurch das Blau herausgefiltert wird und nur das langwellige rote Licht durchdringt.
Was unterscheidet die Rayleigh-Streuung von der MIE-Streuung?
Die Rayleigh-Streuung findet an sehr kleinen Teilchen (Molekülen) statt und ist stark wellenlängenabhängig, während die MIE-Streuung an größeren Aerosolen erfolgt und weniger selektiv bezüglich der Wellenlänge wirkt.
Warum ist das Ozonloch kein „echtes“ Loch?
Es handelt sich nicht um eine vollständige Abwesenheit von Gas, sondern um eine drastische Ausdünnung der Ozonkonzentration, gemessen in Dobson Units.
Welche Rolle spielen FCKW beim Ozonabbau?
FCKW emittieren Chloratome, die im polaren Winter durch chemische Reaktionen aktiviert werden und als Katalysatoren fungieren, die in der Lage sind, tausende Ozonmoleküle zu zerstören.
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- Martin Steger (Author), 2008, Der Einfluss der Atmosphäre auf die Sonnen- und Globalstrahlung, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/201146
