1909 | Anmerkungen zur Theorie des Treibhauses
Es scheint eine weit verbreitete Annahme zu sein, dass die vergleichsweise hohe Temperatur, die in einem geschlossenen, mit Glas bedeckten Raum erzeugt und der Sonnenstrahlung ausgesetzt wird, aus einer Umwandlung der Wellenlänge resultiert, das heißt den Wärmewellen der Sonne, die in der Lage sind, das Glas zu durchdringen, auf die Wände des Gehäuses zu fallen und seine Temperatur zu erhöhen: Die Wärmeenergie wird von den Wänden in Form von viel längeren Wellen abgegeben, die das Glas nicht durchdringen können, wobei das Gewächshaus als Strahlungsfalle fungiert.
Ich hatte immer Zweifel, ob diese Aktion eine sehr große Rolle bei der Temperaturerhöhung spielte. Viel wahrscheinlicher schien es, dass die Rolle des Glases darin bestand, das Entweichen der vom Boden erwärmten warmen Luft innerhalb des Gehäuses zu verhindern. Wenn wir an einem kalten und windigen Tag die Türen eines Gewächshauses öffnen, scheint das Einfangen von Strahlung einen großen Teil seiner Wirksamkeit zu verlieren. Tatsächlich bin ich der Meinung, dass ein Gewächshaus aus Glas, das für Wellen jeder möglichen Länge durchlässig ist, eine Temperatur aufweist, die fast, wenn nicht sogar so hoch ist wie die, die in einem Gewächshaus beobachtet wird. Der transparente Schirm ermöglicht es der Sonnenstrahlung, den Boden zu erwärmen, und der Boden erwärmt wiederum die Luft, jedoch nur die begrenzte Menge innerhalb des Gehäuses. Im "Freien" wird der Boden ständig durch Konvektionsströme mit kalter Luft in Kontakt gebracht.
Um die Sache zu testen, konstruierte ich zwei Gehäuse aus totem schwarzem Karton, von denen eines mit einer Glasplatte und das andere mit einer Steinsalzplatte gleicher Dicke bedeckt war. Die Birne eines Thermometers wurde in jedes Gehäuse eingesetzt und das Ganze mit Ausnahme der transparenten Platten, die freigelegt wurden, in Baumwolle verpackt. Bei Sonneneinstrahlung stieg die Temperatur allmählich auf 65º C an, wobei die mit der Salzplatte bedeckte Umhüllung etwas vor der anderen blieb, da sie die längeren Wellen der Sonne übertrug, die durch das Glas gestoppt wurden. Um diese Wirkung auszuschalten, wurde das Sonnenlicht zunächst durch eine Glasplatte geleitet.
Es gab jetzt kaum einen Unterschied von einem Grad zwischen den Temperaturen der beiden Gehäuse. Die maximal erreichte Temperatur betrug ca. 55º C. Aus dem, was wir über die Verteilung der Energie im Strahlungsspektrum eines Körpers bei 55º wissen, ist klar, dass die Steinsalzplatte praktisch alles durchlassen kann, während die Glasplatte sie vollständig stoppt.
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Dies zeigt uns, dass der Temperaturverlust des Bodens durch Strahlung im Vergleich zum Verlust durch Konvektion sehr gering ist, mit anderen Worten, dass wir durch den Umstand, dass die Strahlung gefangen ist, sehr wenig gewinnen.
Ist es daher notwendig, die eingeschlossene Strahlung zu berücksichtigen, um die Temperatur eines Planeten zu bestimmen, die von seiner Atmosphäre beeinflusst wird? Die Sonnenstrahlen dringen in die Atmosphäre ein, erwärmen den Boden und erwärmen die Atmosphäre durch Kontakt und Konvektionsströme. Die aufgenommene Wärme wird somit in der Atmosphäre gespeichert und verbleibt dort aufgrund der sehr geringen Strahlungsleistung eines Gases. Es erscheint mir sehr zweifelhaft, ob sich die Atmosphäre durch Absorption der vom Boden ausgehenden Strahlung auch unter den günstigsten Bedingungen stark erwärmt.
Ich gebe nicht vor, sehr tief in die Angelegenheit eingedrungen zu sein, und veröffentliche diese Notiz nur, um die Aufmerksamkeit auf die Tatsache zu lenken, dass gefangene Strahlung in den tatsächlichen Fällen, mit denen wir vertraut sind, nur eine sehr geringe Rolle zu spielen scheint.
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Fundstellen:
Archive.org
Quelle: The London, Edinburgh and Dublin philosophical magazine and journal of science, Serie 6 (1909), Seite 319 - 320
https://archive.org/details/londonedinburg6171909lond/page/318