von Wolfgang Thüne
In den Wetterberichten spielen die Temperaturangaben eine zentrale Rolle. Das Interesse liegt wohl daran, dass der Mensch von Natur ein „Warmblüter“ ist und einer konstanten inneren Betriebstemperatur von etwa 37 °Celsius bedarf. Seine Haut ist übersät mit Wärmesensoren und jede Abweichung von der optimalen Betriebstemperatur setzt Abwehrreaktionen in Gang. Verstand ist für solch instinktive Reaktionen, die vom Organismus ohne bewusste Entscheidung des Gehirns getroffen werden, nicht erforderlich. Friert der Mensch, dann sträuben sich die Haare, setzen Zitterbewegungen in den Muskeln ein, denn Reibung erzeugt Wärme. Schwitzt er, dann sondern Drüsen Schweiß aus, der auf der Haut verdunstet, diese kühlt und so dem Körper überschüssige Wärme entzieht. Der Mensch brauchte die überwiegende Zeit seines Daseins die „Temperatur“ nicht, um sich vor Wärme und Kälte zu schützen, und selbst heute wissen die wenigsten Menschen, was Temperatur ist.
Das Temperament führte die Ärzte zur Temperatur
Auch die Ärzte des Altertums wussten dies nicht, aber sie waren wohl die ersten, die bemerkten, dass die Gesundheit des Menschen irgendwie mit der Körperwärme zusammenhing. Den Arzneien wurde je nach Befund eine kühlende oder wärmende Wirkung zugeschrieben. Die Stärke dieser Wirkung wurde mit Graden bestimmt. Grad leitet sich vom lateinischen Wort ‚gradus‘ gleich Stufe ab. Ein großer Arzt des Altertums, Galenos von Pergamon (121-199), er war auch Sportarzt bei den Olympischen Spielen, teilte die Wirkung der Arzneien mit einer Achtgradskala ein, je vier Grade für Wärme und für Kälte. Das Menschentemperament käme durch eine Vermischung von vier Flüssigkeiten zustande. Deren Vermischung in einem ganz bestimmten Verhältnis wird im Lateinischen „Temperatur“ genannt. Erst im 17. Jahrhundert begann man, das Wort Temperatur auf die uns heute geläufige Weise zu benutzen, nachdem man gelernt hatte, die Erwärmung eines Körpers ihrer Stärke nach zu messen.
Doch selbst noch Galileo Galilei (1564-1641), der 1597 das erste Thermometer konstruierte, wusste nicht, was er eigentlich maß. Immer, wenn er die Kugel mit der Hand berührte, stieg das Wasserniveau in der Glasröhre. Es hob und senkte sich aber auch ohne Berührung. Erst seinem Schüler Evangelista Torricelli (1608-1647) gelang es, den Zusammenhang zwischen der Höhe der Quecksilbersäule und dem Luftdruck zu erkennen. Zur Zeit Galileis schien selbst die Idee, dass die Luft auf die Erde drücken konnte, unannehmbar. Sein Instrument bestätigte, dass sich Körper bei Erwärmung ausdehnen und bei Abkühlung zusammenziehen. Es bestätigte auch, dass Wärme immer von einem heißen Körper zu einem kalten übergeht. Ein heißer Teekessel kühlt sich im Zimmer von selbst ab, aber er kann sich nicht von selbst erwärmen. Es ist möglich, ein Zimmer mit einem Ofen zu heizen, aber es ist absolut unmöglich, nur auf Kosten einer Zimmerkühlung einen Ofen zu erwärmen.
Galileo Galilei war der „Vater der Experimentalphysik“. Von ihm stammt der weise Spruch: „Die Natur ist unerbittlich und unveränderlich, und es ist ihr gleichgültig, ob die verborgenen Gründe und Arten ihres Handelns dem Menschen verständlich sind oder nicht.“ Wer weiß das besser als ein in der Wetteranalyse und Wettervorhersage tätiger Meteorologe?
Die Vertreibung aus dem Paradies – ein doppelter Verlust an „Wärme“!
Im Paradies hatten Adam und Eva offensichtlich keine Probleme mit dem Wetter, auch keinen Mangel an Wärme, obgleich sie nackt waren. Das lässt den Schluss zu, dass der „Garten Eden“ sich in den feuchtwarmen Tropen mit Temperaturen kaum unter 28 °C befand. Selbst nach dem Sündenfall störte sie die Nacktheit nicht. Aber als Gott sie aus dem Paradies vertrieb, wäre die Nacktheit ein ernstes Überlebensproblem geworden. Gott wusste dies und daher heißt es in der Schöpfungsgeschichte (Gen 3,21), dass Gott Adam und Eva beim Rausschmiss aus dem Paradies „Röcke aus Fellen“ machte und sie damit bekleidete. Er garantierte damit ihr Überleben, denn ohne Kleidung hätten sie nackt kaum die starken Temperaturschwankungen mit glühender Hitze am Tage und empfindlicher Abkühlung in der Nacht, besonders bei klarem Himmel, überleben können.
Adam und Eva hatten zwar verbotenerweise vom „Baum der Erkenntnis“ gegessen, aber ihnen fehlte mangels Erfahrung jegliches Gefühl dafür, welche physiologischen Wirkungen Nacktheit auf sie haben könnte. Sie kannten zwar die Felle der Tiere und das Federkleid der Vögel, aber es war ihnen nicht bewusst, welche lebensnotwendige Funktion diese natürliche „Bekleidung“ hat. Das Geheimnis besteht darin, dass unter dem Federkleid und im Fell Luft ruhig gestellt wird. Trockene Luft hat in der Natur die geringste Wärmeleitfähigkeit. Sie beträgt 0,0262 W/m• K. Luft hat von allen Stoffen die höchste Isolierfähigkeit, doch nur unter der Bedingung, dass sie absolut ruhig gestellt und jedwede Konvektion unterbunden wird. Zudem dürfen die Daunen unter dem Federkleid nicht nass werden. Wasser hat mit 0,56 W/m• K eine 21 Mal höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft. Daher sind Enten ständig beschäftigt, ihr Federkleid einzufetten, damit kein Wasser durch das Gefieder dringt und die Daunen durchnässt.
Da ein Stillstellen von Luft unter freiem Himmel völlig unmöglich ist, nutzen Tiere ihr Feder- oder Fellkleid, um sich vor lebensgefährlicher Ab- und Unterkühlung zu schützen. Dasselbe macht der Mensch mit seiner Kleidung, die er stets den Außentemperaturen anpasst. Je größer die Differenz von Körper- und Umgebungstemperatur ist, desto dichter muss die Kleidung sein. Sie schützt uns vor Hitze und Kälte, vor Regen, Sonne und Wind. Die Herstellung von Kleidung war der erste eigenständige Kulturakt des Menschen. Die Natur war dabei Lehrmeisterin. Man muss sie nur genauestens beobachten. Eine Beobachtung war, dass beim Rupfen der Gänse unter dem Gefieder flauschige Daunen zum Vorschein kamen. Enten- und Gänsedaunen nutzt der Mensch zur Herstellung von Kopfkissen und Bettdecken. Zwischen den winzigen Daunen ist Luft eingeschlossen und kann sich nicht bewegen. Begibt sich der Mensch zur Nachtruhe ins kalte Bett, dann wärmt er mit seiner Körperwärme die Bettdecke auf und erzeugt ein dem Schlaf bekömmliches Bettklima. Die Bettdecke wärmt nicht, ebenso wenig wie ein Mantel.
Das Bekleiden von Adam und Eva mit „Fellen“ war ein lebensnotwendiger Gnadenakt, der es dem Menschen ermöglichte, die ganze Welt zu besiedeln und sich dem jeweiligen Temperatur-Milieu anzupassen. Besonders in den polaren Klimazonen waren „Felle“ unverzichtbar. Pelze, vor allem die aus Winterfellen, sind wegen des hohen Wärmeschutzes beliebt. Die Inuit aus Grönland nutzen Robben- und Seehundfelle, in Lappland sind es Rentierfelle, in Sibirien Felle von Polarfuchs, Schneehase. Sibirische Tiger sind vor Kälte bis -45 °C geschützt. Eisiger Kälte angepasst haben sich auch die Hanuman-Languren, eine in Nepal lebende Affenspezies.
Der Mensch ist ein Kraftwerk, eine Verbrennungsmaschine
Der Mensch ist wie alle Säugetiere vergleichbar mit einem „Ofen“, der allerdings immer beheizt werden muss, allein um die Betriebstemperatur zu wahren und den ständigen Wärmeverlust durch Strahlung, Leitung wie Konvektion auszugleichen. Hört mit dem Tode die Verbrennung auf, dann kühlt der Körper ab, bis auf die jeweilige Umgebungstemperatur. Wird in einem Raum ein toter gefunden, dann berechnet man den Todeszeitpunkt mit Hilfe des Newton’schen Abkühlungsgesetzes.
Beheizt wird der „Ofen“ mit Sonnenenergie, die über die grünen Pflanzen bei der Fotosynthese in die Nahrungskette eingespeist wird. Die Pflanzen liefern auch gleichzeitig den Sauerstoff, ohne den wir die Nahrung nicht im Körper verbrennen könnten. Eine Energieeinsparung ist unmöglich, weil jeder Körper in Abhängigkeit von seiner Temperatur Wärme abstrahlt. Dies betrifft ausnahmslos alle festen und flüssigen Körper auf der Erde. Jeder Stein, jede Pflanze, alles sendet Wärmestrahlung aus und kühlt sich ab. Die Körper werden nicht abgekühlt durch das Weltall, nein sie selbst sind die Objekte, welche in die Umgebung Wärme ausstrahlen. Die Erde dreht sich vor der Sonne, damit „Licht“ immer wieder die Abkühlung unterbrechen, der Erde frische Energie zuführen und sie dadurch erwärmen kann. Ein davon unabhängiger Vorgang ist die Abkühlung oder Erwärmung über den Wind, durch die Advektion kalter oder warmer Luftmassen. Insbesondere die Schwankungen der Tagestemperaturen gehen auf Änderungen der Windrichtung zurück, wobei heute Tropikluft und morgen Polarluft herantransportiert werden kann.
Die von den Körpern je nach deren Temperatur ausgehende Wärmestrahlung ist in der Regel unsichtbar. Sichtbar werden Wärmestrahlen erst, wenn die Herdplatte beginnt rot zu glühen. Strahlen größerer Wellenlänge sind für das menschliche Auge unsichtbar; sie liegen jenseits des roten Lichts. Deswegen spricht man auch von infraroter Strahlung. Hat man entsprechende Infrarot-Kameras, so kann man diese unsichtbare Wärmestrahlung erfassen und somit selbst bei tiefster Finsternis jeden Körper fotografieren und sichtbar machen. Dies kann ein Mensch, ein Wild, ein Baum, ein Haus oder ein getarnter Panzer sein. Die Wärmestrahlung verrät alles! Die Wärmestrahlung erniedrigt die Temperatur des strahlenden Objektes und erhöht die Temperatur des empfangenden Objektes, wenn dieses mehr Wärme empfängt als es selbst ausstrahlt.
Die Erdoberfläche empfängt extrem unterschiedliche Wärmemengen von der Sonne, weil sie eine rotierende „Kugel“ ist und keine senkrecht zur Sonne stehende „Scheibe“. Da die Erdachse nicht senkrecht auf der Sonnenumlaufbahn steht, sondern um 23,5 Grad geneigt ist, haben wie die vier Jahreszeiten Frühling, Sommer, Herbst und Winter. Hat die Sonne bei 23,5 °S den südlichen Wendekreis am 21. Dezember erreicht, dann beginnt der Winter. Dann haben wir in 50 °N die längste Nacht (16 h) und den kürzesten Tag (8 h), bei einer Sonnenhöhe von 16,5 Grad über dem Horizont. Wir sehen es an der Länge unserer Schatten. Die Beleuchtungsstärke der Sonnenstrahlen und ihre Wärmewirkung auf der Haut sind spürbar geringer als am 21. Juni zur Sommersonnenwende am 21. Juni. An diesem Tag steht die Sonne 63,5 Grad über dem Horizont, sind die Tage 16 Stunden lang und die Nächte 8 Stunden kurz. Die höheren Temperaturen im Sommer sind einzig Folge der höheren Beleuchtungsstärke und der längeren Beleuchtungszeiten, der Sonnenscheindauer.
Seit Nikolaus Kopernikus (1473-1543) das heliozentrische Weltbild schuf und Johannes Keppler (1571-1630) die Planetengesetze formuliert hatte, gibt es eine völlig natürliche Begründung sowohl für den Tagesgang der Temperaturen wie deren Jahresgang. Dieser natürlichen Rhythmik hat sich alles Leben auf der Erde angepasst. Es ist einzig und allein die Kraft der Sonne, die das Leben in seiner Vielfalt bestimmt. Die Sonne versorgt im Frühjahr die Natur mit der notwendigen Lebensenergie und entzieht ihr diese Energie im Herbst wieder. Dies zeigt sich an der Vegetationsperiode, vom zarten Grün der Bäume im Frühling bis zum Laubabwurf im Herbst. Bei aller wetterbedingten Veränderlichkeit der täglichen Temperaturen, die jährliche Temperaturkurve folgt eindeutig dem Stand der Sonne wie der Länge von Tag und Nacht. Das Spurengas CO2 mit einem Luftanteil von 0,04 Prozent hat keinen messbaren Einfluss auf die Körpertemperaturen wie die Lufttemperaturen. CO2 dient den Pflanzen als Nahrung zum Aufbau von Nahrung für Mensch und Tier.
Was nun ist Temperatur?
Wärme ist immer an stoffliche Masse gebunden. Je mehr Masse man hat, desto mehr Wärme kann man speichern. Mit 5000 Litern heißem Wasser kann man mehr heizen als mit fünf Litern gleicher Temperatur. Es war ein sehr langwieriger Prozess, die Begriffe „Temperatur“ und „Wärme“, zumal man Wärme und Kälte für verschiedene Substanzen und die Luft für eine unsichtbare Flüssigkeit hielt. Der Begriff Kalorie weist noch auf die Vorstellung von Wärme als „Kalorikum“ hin. Bei der Wettervorhersage werden immer die Luftströmungen mit Hilfe von hydrodynamischen Bewegungsgleichungen berechnet.
Im 17. Jahrhundert begannen Naturforscher wie Robert Boyle (1627-1691), Robert Hooke (1635-1703) und Isaac Newton (1642-1726) die Meinung zu vertreten, dass Wärme mit mechanischen Bewegungen zusammenhänge. Vor ihnen hatten schon Philosophen wie Francis Bacon (1561-1626), Thomas Hobbes (1588-1679) und John Locke (1623-1704) diese Ansicht vertreten. Erste quantitative Formulierungen gehen auf Leonhard Euler (1707-1783) und Daniel Bernoulli (1700-1782) zurück. Euler schätzte die Geschwindigkeit der Gasteilchen auf 477 m/s. Bei O °C liegt die mittlere Geschwindigkeit der Luftmoleküle bei 400 m/s (1440 km/h), bei 20 °C sind es 500 m/s (1800 km/h). Die Schallgeschwindigkeit bei 15 °C beträgt nur 340 m/s (1224 km/h). Also lange vor James Maxwell (1831-1879) wurde der Grundstein für die kinetische Gastheorie gelegt. Als Geburtsjahr für die Theorie der „Bewegung durch Wärme“ gilt 1824, in dem Sadi Carnot (1796-1832) seine „Gedanken über die bewegende Kraft des Feuers und über Maschinen, die diese Kraft ausnutzen können“ vorlegte. Er begründete damit zwar einen neuen Zweig der Physik, die Thermodynamik, fand aber Zeit Lebens keinen Widerhall. 1834 arbeitete Benoit Clapeyron (1799-1864) die Arbeit von Carnot um und verschaffte der Thermodynamik zum Durchbruch. Robert Julius Mayer (1814-1878) bestimmte den Wert des mechanischen Wärmeäquivalents. Er wies auch nach, dass sich Bewegungsenergie vollständig in Wärme umwandeln lässt und verkündete 1845 den Energieerhaltungssatz. Aber Mayer wurde die Anerkennung verweigert, er sah sich gehässigen Angriffen ausgesetzt und verbrachte zehn Jahre im Irrenhaus. Er wurde auch verlacht ob der Erklärung seiner Beobachtung, dass sich bei einem Sturm das Wasser erwärmt.
Es war damals schwierig zu verstehen, dass Energie nicht verschwinden kann. Das Paradoxon wurde erst aufgelöst, als man verstand, dass Wärme mit der ungeordneten Bewegung von Molekülen verbunden ist und dass sich die „verschwundene Energie“ in der Energie dieser Molekülbewegungen wiederfindet. Es war auch sehr schwierig zu verstehen, dass man aus dem Endzustand eines Systems auf keine Weise schließen kann, woher das System seine Energie bekam: auf Kosten von Wärme oder von Arbeit. Arbeit und Wärme sind Prozessgrößen, keine Zustandsgrößen wie Druck, Temperatur, Volumen, innere Energie. Es wuchs auch die Erkenntnis, dass, wenn zwei Körper die gleiche Temperatur hatten, nicht daraus folgte, dass sie dieselbe Energie besaßen. Wärme ist nicht gleich Temperatur, auch wenn gesagt wird, dass es 20 Grad warm ist!
Es war dann William Thomson (1824-1907) oder „Lord Kelvin“, der die thermodynamische Temperaturskala entdeckte. Wurden früher zwei Punkte – der Schmelzpunkt des Eises und der Siedepunkt des Wassers – gewählt, und deren Abstand wie bei der Celsius-Skala in 100 Teile geteilt, so geht man heute vom Tripelpunkt des Wassers aus, wo die drei Phasen Dampf, Wasser und Eis miteinander koexistieren. Seine Temperatur in Kelvin beträgt exakt 273,16 K oder exakt 0,01 °C. Der Übergang zur neuen Skala mit dem Tripelpunkt des Wassers als einzigem Fixpunkt geschah fast unbemerkt. Diese Übereinkunft wurde im Jahre 1954 getroffen. Dass beide Temperaturskalen, ob in Celsius-Grad oder Kelvin, exakt übereinstimmen wurde 1990 international festgelegt.
Über die Beantwortung der Frage, wie die Molekülgeschwindigkeiten den Gasdruck und wie die Molekülenergien die Temperatur bestimmen und die Gleichung m/2 v2 = 3/2 kT ergibt sich, dass die Temperatur ein Maß für die kinetische Energie der Moleküle ist. Falls man irgendein Molekül lange genug verfolgen könnte, würde man sehen, dass es mal schneller, mal langsamer fliegt, wobei aber das Quadrat der Geschwindigkeit im Mittel gleichbleibt. Wenn sich ein Teekessel in einem Zimmer abkühlt und die Luft erwärmt, kann man später nicht feststellen, warum sich die Luft erwärmt hat. In Gasen herrscht hat „Chaos“. Anders ist es mit elektromagnetischen Feldern. Licht transportiert Informationen von der Fläche! Einen Teekessel oder ein Haus kann man als Foto mit Hilfe einer Infrarotkamera „sehen“. Die Infrarotstrahlung besteht aus gerichteten elektromagnetischen Wellen, die sich nicht im „thermischen Gleichgewicht mit der Luft“ befinden. Sie werden von den Atomen nicht gestreut, „behalten“ darum die Gestalt des Teekessels und können sie übertragen. Die chaotische Molekularbewegung kann keine „Bilder“ übertragen und abbilden!
Der Prozess des Temperaturausgleichs ist irreversibel, unumkehrbar. Er ist immer mit einer Zunahme von Entropie verbunden. Die Entropie wurde von Rudolf Clausius (1822-1888) theoretisch entdeckt. Sie ist eine zur Temperatur zusammenhängende Größe, deren Zunahme, multipliziert mit der Temperatur, die von einem Körper reversibel aufgenommene Wärme-energie bestimmt. Die Gasentropie lässt sich in Tabellen finden, aber es gibt kein Gerät, ähnlich einem Barometer oder Thermometer, das den Entropiewert anzeigt. Konsequenz ist: Es gibt keinen Prozess, dessen einziges Ergebnis die Kühlung eines Körpers und das Verrichten von mechanischer Arbeit wäre. Diffusion, Reibung, Wärmeleitung, Zähigkeit, joulsche Wärme, das sind einige der Hauptmechanismen, die die Entropie erhöhen. Das Prinzip des Entropiezuwachses ist eine Eigenschaft unserer Welt, in der alle makroskopischen Systeme aus unvorstellbar vielen Teilchen (1023 = 100 Trilliarden) bestehen. Die Entropiezunahme definiert die Zeitrichtung, bestimmt den „Zeitpfeil“.
Die Temperatur ist noch viel, sehr viel komplizierter!
Die Wärmelehre entwickelte sich zu einem Teilgebiet der Physik, als klar war, dass die Wärme eine Form von Energie und die Temperatur ein Maß für die Energie der Wärmebewegung ist. Es ist die von Ludwig Boltzmann (1844-1906) entwickelte Boltzmann-Konstante k, die den tiefen Zusammenhang zwischen Mechanik und Wärmelehre als „Energie-Temperatur-Äquivalent“ widerspiegelt. Hat ein Körper die Temperatur T, dann ist kT ein Maß für die mittlere Energie jedes seiner mikroskopischen Freiheitsgrade.
Der ungefähre Wert des Energie-Temperatur-Umrechnungsfaktors ist k ≈ 1,4 • 10-23 J/K. Damit ist bei 1 J ≈ 6,2 • 10^18 eV äquivalent k ≈ 8,5 • 10^-5 eV/K. 1 J entspricht also etwa 0,72 • 10^23 K und 1 eV entspricht etwa 1,2 • 10^4 K. Kurz als Merkregel: 1 eV entspricht etwa 10.000 K! Das bedeutet, dass man die Angabe der Temperatur eines gesunden Menschen als 36,6 °C auch ausdrücken kann mit 309,8 K oder 4,28 • 10^-21 J oder 27 meV. Diese Angaben sind zwar äquivalent und korrekt, aber unüblich und zu abstrakt. Ich denke, wir werden noch lange an den Celsius-Graden festhalten oder in den USA den Fahrenheit-Graden. 36,6 °C entsprechen 97,9 °F!
Eine Temperatur ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Luftmoleküle, aber was ist eine Mitteltemperatur? Die Temperatur ist eine Qualitätsgröße wohingegen die Wärme eine Quantitätsgröße ist. Je mehr Masse vorhanden ist, desto mehr Wärme kann man speichern. Flüssige Massen kann man vermischen und aus heißem und kaltem Wasser wohl temperiertes Badewasser herstellen. Dies geht auch mit kalter und warmer Luft. Dabei entstehen Tiefdruck-gebiete, in denen dann durch Vermischung ein Temperaturausgleich erzeugt wird.
Aber was passiert, wenn man Temperaturen mittelt? Nichts! Dies ist ein ganz einfacher Rechenvorgang, der nichts bewirkt. Wenn man Temperaturen von London, Berlin, Madrid und Athen mittelt, dann erhält man eine „Mitteltemperatur“, die ein „Spielwert“ darstellt und im Grunde nichts aussagt. Noch viel schlimmer verhält es sich mit der „Weltmitteltemperatur“, gerne „Globaltemperatur“ genannt. Das ist eine fiktive Temperatur ebenso wie das davon abgeleitete „Globalklima“! Mit Mitteltemperaturen kann man nichts anfangen. Dies beginnt bereits bei der Berechnung der Tagesmitteltemperatur, die nicht einmal einheitlich nach den „Mannheimer Stunden“ erfolgt. Die Tagesmitteltemperatur ist eine einfache Rechengröße, kein physikalischer Wert. Wir spüren und fühlen keine Mitteltemperatur, sondern nur den Gang der realen Temperatur.
Deswegen werden in allen Wetterberichten und bei allen Wettervorhersagen immer zwei Temperaturen angegeben, das morgendliche Minimum wie das mittägliche Maximum. Beide Angaben geben ein Gefühl für den Verlauf des Tagesganges der Temperatur. Die „Natur“ richtet sich, wie auch der Mensch bei der Wahl der Bekleidung, immer nach den wirklichen Temperaturen!
Wenn Sie sich und ihren Freunden etwas Gutes tun wollen, dann gehört auf den Gabentisch das Buch „Propheten im Kampf um den Klimathron – Wie mit Ängsten um Geld und Macht gekämpft wird“. In diesem Sinne Ihnen allen ein fröhliches und gesegnetes Weihnachtsfest und alles Gute im kommenden Jahr!
Dipl.-Met. Dr. phil. Wolfgang Thüne
Lieber HerrLandvoigt, 45
Sie haben Ihr Experiment praezisiert und nun gesagt, dass Heizplatte und Luft nicht im thermischen Gleichgewicht sind. Diesen Fall habe ich in #43 geloest, wobei natuerlich auch der in #42 betrachtete Gleichgewichtsfall fuer Sie hilfreich ist, zu verstehen.
Insbesondere haben Sie ja noch nicht verstanden, dass auch im Thermischen Gleichgewicht zwischen Heizplatte und Luft gegenseitige Abstrahlung und Absorption erfolgt, wie es thermodynamisch erforderlich ist. Wie ich Ihnen ebenfalls schon zig mal erklaert habe, strahlt dIe Heizplatte
ja nicht deswegen ab, weil die Umgebung kaelter ist. Kapiert?
#42: NicoBaecker
Sehr geehrter Herr Baecker
Zuerst einmal vielen Dank, dass sie geantwortet heben. Ich mache oft die Erfahrung, dass Gerade jene, die den Anspruch an viel Wissen behaupten, auf konkrete Rückfragen nicht antworten. Man kann sich dann nur denken, was jene dazu bewiegt.
——- #42: NicoBaecker
Da die IR Photonen vom CO2 in der Luft gut absorbiert werden, dauert es für die meisten Photonen noch kürzer. Denn alle rund 10 cm halbiert sich die Menge der Photonen, die noch da sind. Nach 1 m ist nur noch 1 Promille da. D.h. 99,9% nach jedem Zeitpunkt (innerhalb der 0,1 Std.) sind schon nach 1 m und damit 3,3 ns nach dem Abstrahlen aus der Heizplatte absorbiert.
Für die thermisch emittierten Photonen aus der Luft gilt natürlich dasselbe wie die aus der Heizplatte.
——–
Danke, dass wir dies nicht weiter diskutieren müssen. So weit haben wir auch keinen Dissens.
——– #42: NicoBaecker
„2. Wie lange dauert es, bis die 10 KW wieder abgestrahlt sind? (Unter der Annahme, das kein Wind, Konvektion, Evaporation oder andere Effekte hier wirksam sind)“
Nun, die Luft und die Heizplatte strahlen ja im thermischen Gleichgewicht thermisch ab und sich gegenseitig zu.
——–
Der Versuchsaufbau sagte klar, dass wir kein thermisches Gleichgewicht hatten. Denn die Platte war anfangs nicht eingeschaltet und wurde nach 6 Minuten wieder abgeschaltet. Wir haben also relativ starke Wärmestrom-Änderungen. Wir wissen, dass es jeweils zeit braucht, um ein stationäres Gleichgewicht herzustellen.
——– #42: NicoBaecker
Daher gibt die Heizplatte Netto keine Leistung ab. Wenn die Heizplatte brutto 100 kW abgibt, dann gibt die Luft natürlich stets eine Brutto-Leistung von 100 kW über die Säulenoberfläche nach Außen ab (einen anderen „Ausweg“ nach Außen lässt Ihr Experiment ja nicht zu), ihr Netto-Verlust ist per Voraussetzung (thermisches Gleichgewicht) ja auch Null.
———
Das ist nicht ihr ernst! Jeder weiß, dass eine heiße Platte Wärme abstrahlt und auskühlt, wenn eine Energiezufuhr unterbrochen wird, Das können sie in jedem Experiment sofort überprüfen. Würde sie ebensoviel aus der Luft zurück bekommen, würde sie nicht auskühlen. Das aber geht auch konzeptionell nicht. Denn wenn Luftsäule ihre Energie wieder abgibt – 2.HS – könnte sie dies wegen des Versuchsaufbaus nur nach unten oder oben tun. Da es aber unten (wahrscheinlich) eine Höhere Temperatur hat, kann sie hier keinen saldierten Energiefluss nach unten geben – 2.HS – folglich müssen die 10 KW nach oben abfließen.
Die kritische Frage war: Wie lange dauert das? Die haben sie nicht beantwortet.
Wir wissen, dass die Auskühlung eines wärmeren Körpers oder Gases nich sofort erfolgt, sondern messbare Zeit benötigt. Diese ist von der Temperaturdifferenz und der Wärmeleitfähigkeit (Materialkonstanten, Dichte), ggf. von der absoluten Temperatur abhängig. Ggf. finden weitere Transportmechanismen ihren Einsatz … es ist also nur bei Kenntnis sehr viel mehr Parameter das Temperaturverhalten in der Luftsäule zu berechnen, und das ist auch keineswegs trivial.
Überschlägig können wir aber von mehreren Minuten ausgehen.
——– #42: NicoBaecker
Da diese Abstrahlung mit der Absorption in keinem kausalen Zusammenhang steht, gibt es zwischen den beiden Prozessen aber keine zeitliche Relation.
——–
Hätten sie gesagt, die Prozesse sind nicht eng gekoppelt, hätte ich ihnen zugestimmt. So aber ist es falsch.
Denn die Einstrahlung bewirkt absorbtion = Temperaturerhöhung. Die erhöhte Temperatur führt zu einer erhöhten Abstrahlung. Einen kausalen Bezug zu bestreiten wäre nur dann möglich, wenn sie wie Dr. Paul davon ausgehen, dass eine Temperaturerhöhung nicht zu einer erhöhten Abstrahlung innerhalb des Gasvolumens führt. Das aber würde mich doch sehr wundern.
Im Versuch ist die begrenzte Impulsdauer ja offensichtlich gewollt, um Geschwindigkeiten der Anpassungsprozesse zu ermitteln. Aber auch im wirklichen Leben haben wir stets Zustandsänderungen im System. Statische Gleichgewichte können wir in der Natur sehr selten beobachten.
Klassische Wärmeleitung ist ebenso wie Emissionsverhalten jedoch relativ Langsam, im Vergleich zum Absorptionsverhalten.
——– #42: NicoBaecker
Denn Abstrahlung und Absorption gehen zeitlich parallel und nicht nacheinander.
——–
Das kann nicht im Falle eines Wärme impulses, bzw. sich kontinuierlicher Zustandsänderung passieren. Erst wenn die Temperatur erhöht wurde, kann auch eine verstärkte Abstarhlung erfolgen. Wir haben also eine klare Reihenfolge:
Energie, die sie noch nicht haben, können sie auch nicht abstrahlen.
——– #42: NicoBaecker
Die pro Zeiteinheit durch Absorption und nachfolgender Thermalisierung gewonnene thermische Energie der Luft geht natürlich in gleichen Teilen durch Emission aus dem Wärmereservoir verloren. Aber das hatte ich Ihnen alles schon zig mal erklärt.
——–
Wenn sie da schon die korrekten Schlüsse gezogen hätten, wäre dies vieleicht zu vermeiden gewesen.
Was aber meinen sie mit gleichen Teilen? Sie wollen doch nicht behaupten, dass wir eine instantane Abkühlung hätten, wenn die Energiezufuhr gestoppt wäre? Dann müsste es mit dem Sonnenuntergang schlagaertig kalt werden, und bis zum nächsten Sonnenstrahl relativ konstant kalt bleiben.
Wenn sie der allgemeinen Erfahrung nicht trauen, messen sie es ruhig nach. Aber das meinen sie ja ohnehin nicht denn sie schreiben:
——– #42: NicoBaecker
Damals hatte ich Ihnen auch gesagt, dass ein interessantes Zeitmaß der Quotient aus der Wärmekapazität im Wärmereservoir Q und der Leitung P ist. Dies kennzeichnet die „Relaxationszeit“ der Luft, wenn das Fließgleichgewicht (hier: thermisches Gleichgewicht) gestört wird. Wollen Sie darauf hinaus? Wenn ja, so hatte Sie bereits damals die Chance dazu? Wieso haben Sie die nicht genutzt?
———
Natürlich ist das genau der Punkt. Abstrahlung und Wärmeleitung sind eben löangsamer. Darum können sie auch nicht einfach Werte gemäß SB annehmen, sondern müssen die Wärmetransportgleichung beachten.
——– #42: NicoBaecker
War das nun einfach genug für Sie? Halten Sie sich mit Ihre Selbstüberschätzung mal etwas zurück. Sie sind nicht in der Position, sich so etwas leisten zu können.
——–
Es ist imer schwierig, einen Inhalt zuu vermitteln, wenn der Gesprächspartner sich vor den Konsequenzen sträubt. Manchmal ist es schwieriger, einen komplexen Zusammenhang so einfach darzustellen, dass es auch der Unwillige Partner nicht verweigern kann.
Hier wichtig: Ein saldierter Temperaturfluss vom erwärmten Gas in die wäremere Oberfläche ist wegen des 2. HS nicht möglich. Wir haben also den langsamen Abfluss in die obere Atmosphäre zu erwarten. Gerade diese Geschwindigkeit bestimmt maßgeblich die Temperaturgradienten und Lufttemperaturen. Unter Gleichgewichtsbedingungen können sie diese nicht direkt messen.
#32: Holger Burowski sagt am Samstag, 04.01.2014, 14:20:
„Die einfallenden Sonnenstrahlung auf einen Himmelskörper ohne Atmosphäre wird entweder absorbiert oder reflektiert.“
Mit solchen Beschreibungen, die für die Erde mit mehr als 70 Ozean-Fläche nicht zutrifft, fängt der CO2 Betrug der hier anonym operierenden Clique bereits immer wieder an.
Die Transparenz, die hier unterschlagen wird, bedingt im Fall der Ozeane eine große Zeitverschiebung = Temperaturerhöhung = wirklicher Treibhauseffekt zwischen Einstrahlung von Sonnenenergie und Ausstrahlung von Wärmestrahlung ins Weltall. In viel geringerem Umfang als der Ozean macht das auch der Luft-Ozean als Ganzes.
Das zeigt auch den totalen Schwachsinn der SB – Berechnung der –18°C.
Das EIKE solche anonymen Leute hier immer und immer zulässt, ist mir völlig unverständlich.
Dr. Gerhard Stehlik (CO2 kühlt!, Google findet mich!)
Lieber Herr Landvoigt,41
PS: Ihr altes Problem mit Leistung vs. Energie ist immer noch da. Ihre Frage ist naemlich falsch gestellt. Sie muessen nicht nach der Zeitdauer zur Auf- bzw Abgabe der Leistung fragen, sondern der Energie von 10 kWh.
Fuer den Fall, dass die Heizplatte und die Luft nicht im thermischen Gleichgewicht sind, so passiert bei zusaetzlicher Netto-Einstrahlung von 100 kW ueber 0,1 Std folgendes mit der Luft: Die fortwaehrend erfolgende Absorption fuerht zu einer Erwaermung der Luft. Da aufgrund der Extinktion die absorbierte Energierate mit der Hohe exponentiell abnimmt, erwaermen sich die bodennahen Schichten staerker als die oberen. Der durch diese Strahlungsdivergenz sich einstellende vertikale Temperaturgradient kann sich ggf so weit verstaerken, dass Konvektion aufgeloest wird (Schwarzschild Kriterium). Solange in der Schichtung nicht zur Konvektion ausgeloest wird, wird die thermische Energie vertikal alleine durch die unterschiedliche thermische Strahlung durch vertikal unterschiedliche Temperatur transportiert. Und zwar natuerlich von warm unten nach kalt oben. Dadurch breitet sich die Warme nach oben aus und es entsteht ein Strahlungsgleichgewicht, der sich durch einen charakteristischen Temperaturverlauf gekennzeichnet ist. Wird darin hingegen der kritische Temperaturgradient ueberschritten, so wird zusaetzlich Konvektion ausgeloest und zusaetzlich wird Waerme noch per Luftstroemung transportiert. Unabhaengig davon, ob nun reiner Strahlungstransport oder konvektiv-radiativer Transport stattfindet, wird sich mit der Zeit ein stationaerer Zustand ausbilden, der dafuer sorgt, dass die zusaetzliche Waerme der Heizplatte verlustfrei nach oben ans Ende der Saeule transportiert wird und dort per Strahlung ins Leere abgegeben wird. Die Frage ist nun, ob dieser Zustand ueberhaupt in 0,1 Std erreicht werden kann. Sicher nicht.
Wenn nach 6 min die zusaetzliche Leistung von 100 kW wieder abgeschaltet wird, so wird sder Aufbau wieder durch Abgabe per Strahlung ins Weltall wieder in den urspruenglichen Zustand relaxieren. Die Dauer ist im wesentlichen durch das schon besagte Verheaeltnis Q/P bestimmt. Durch die in diesem Gedankenexperiment angesetzte zusaetzliche thermische Energie Q in die Luft von 10 kWh erhoeht sich die Temperatur der Luft um ca. 30 K, wenn sie gut durchmischt waere. Da Sie jedoch nicht angegeben haben, welche Ausgangstempertur herrschte, ist nicht definiert, mit welcher Strahlungsleistung P die in den 6 min zugefuehrte thermische Energie Q abgestrahlt wird, denn diese ist ja durch Emissionsgrad eps mal SB mal T hoch vier gegeben. Der Zeitverlauf der Lufttemperatur (bei homogener Durchmischung) ist schliesslich durch die Ihnen von mir schon angegebene DGL gegeben: C*dT/dt = – eps*SB*T^4. Sie sehen, da fehlt die Ausgangstemperatur r Loesung. Je waermer die Luft anfaenglich schon ist, desto schneller kuehlt sie durch Abstrahlung in die Leere oberhalb der Saeule nach dem 6 minuetigen Energiepuls wieder auf diesen Ausgangswert ab.
Lieber Herr Landvoigt, #41
„Gegeben sei eine 1 m2 große Heizplatte. Die Luftsäule darüber sei beliebig, z.B. 1000 m, im thermischen Gleichgewicht. Nun stellen wir uns vor, dass die Heizplatte für 0,1 Stunden genau 100 KW IR im absorbtionsfähgen Bereich abstrahlt. Also 10 KWh.
Um Fragen des Winkels der Abstrahlung und räumliche Verteilungen zu eliminieren, stellen wir uns in Nachbarschaft zu dem 1 m2 beliebig viele Heizplatten vor, die sich exakt gleich verhalten.
Fragen:
1. Wie lange dauert es, bis die 10 KW absorbiert sind?“
Das dauert natürlich nicht länger lang als ein IR Photon zum Durchlaufen der 1000 m hohen Säule benötigt, also weniger als 3,3 Mikrosekunden. Da die IR Photonen vom CO2 in der Luft gut absorbiert werden, dauert es für die meisten Photonen noch kürzer. Denn alle rund 10 cm halbiert sich die Menge der Photonen, die noch da sind. Nach 1 m ist nur noch 1 Promille da. D.h. 99,9% nach jedem Zeitpunkt (innerhalb der 0,1 Std.) sind schon nach 1 m und damit 3,3 ns nach dem Abstrahlen aus der Heizplatte absorbiert.
Für die thermisch emittierten Photonen aus der Luft gilt natürlich dasselbe wie die aus der Heizplatte.
„2. Wie lange dauert es, bis die 10 KW wieder abgestrahlt sind? (Unter der Annahme, das kein Wind, Konvektion, Evaporation oder andere Effekte hier wirksam sind)“
Nun, die Luft und die Heizplatte strahlen ja im thermischen Gleichgewicht thermisch ab und sich gegenseitig zu. Daher gibt die Heizplatte Netto keine Leistung ab. Wenn die Heizplatte brutto 100 kW abgibt, dann gibt die Luft natürlich stets eine Brutto-Leistung von 100 kW über die Säulenoberfläche nach Außen ab (einen anderen „Ausweg“ nach Außen lässt Ihr Experiment ja nicht zu), ihr Netto-Verlust ist per Voraussetzung (thermisches Gleichgewicht) ja auch Null.
Da diese Abstrahlung mit der Absorption in keinem kausalen Zusammenhang steht, gibt es zwischen den beiden Prozessen aber keine zeitliche Relation. Denn Abstrahlung und Absorption gehen zeitlich parallel und nicht nacheinander. Die pro Zeiteinheit durch Absorption und nachfolgender Thermalisierung gewonnene thermische Energie der Luft geht natürlich in gleichen Teilen durch Emission aus dem Wärmereservoir verloren. Aber das hatte ich Ihnen alles schon zig mal erklärt. Damals hatte ich Ihnen auch gesagt, dass ein interessantes Zeitmaß der Quotient aus der Wärmekapazität im Wärmereservoir Q und der Leitung P ist. Dies kennzeichnet die „Relaxationszeit“ der Luft, wenn das Fließgleichgewicht (hier: thermisches Gleichgewicht) gestört wird. Wollen Sie darauf hinaus? Wenn ja, so hatte Sie bereits damals die Chance dazu? Wieso haben Sie die nicht genutzt?
War das nun einfach genug für Sie? Halten Sie sich mit Ihre Selbstüberschätzung mal etwas zurück. Sie sind nicht in der Position, sich so etwas leisten zu können.
#40: NicoBaecker sagt:
#39: Martin Landvoigt
Sie haben also immer noch nicht verstanden, wie Emission und Absorption mikrophysikalisch vonstatten geht. Schade.
————————
In der Tat: ich weiß, das ich nicht weiß. Und damit fühle ich mich so manchem überlegen, dem sein Nichtwissen offensichtlich nicht bewusst ist.
———– #40: NicoBaecker sagt:
Ihre Interpretation der Emission mit „Pufferwirkung“ ist völliger Unsinn. Wie isch Ihnen schon unzähltige Male erklärt habe, erfolgt die Emission von der Absorption unabhängig.
———–
Zumindest meine ich, die deutsche Sprache hinreichend zu verstehen. Sie scheinen mir das erklären zu wollen, auf das ich zuvor Dr. Kuhnle hinwies. Nur merkten sie das anscheinend nicht. Würde es ihnen helfen, wenn ich künftig einfachere Sätze formuliere, dass auch Sie das nicht mehr durcheinander bringen?
Vieleicht ein Tipp: Physik beschränkt sich nicht in gebetsmühlenartiger Reiteration von bekanntem Wissen, sondern in der praktischen Umsetzung. Es hat zwar etwas Rührendes zu beobachten, wenn ein Schüler erste Zusammenhänge versteht. Wenn aber jener Schüler sich vehement weigert, über das erste ‚Aha‘ hinaus zu denken, langweilt es nur noch.
Zur Sache: Wenn sie die Pufferwirkung von Absorbtions- und Emissionsvorgängen für unzutreffend halten, dann sagen Sie doch bitte, an welcher Stelle ihre Kritik ansetzt.
Damit Sie sich es einfacher vorstellen können – Ein Gedankenexperiment.
Gegeben sei eine 1 m2 große Heizplatte. Die Luftsäule darüber sei beliebig, z.B. 1000 m, im thermischen Gleichgewicht
Nun stellen wir uns vor, dass die Heizplatte für 0,1 Stunden genau 100 KW IR im absorbtionsfähgen Bereich abstrahlt. Also 10 KWh.
Um Fragen des Winkels der Abstrahlung und räumliche Verteilungen zu eliminieren, stellen wir uns in Nachbarschaft zu dem 1 m2 beliebig viele Heizplatten vor, die sich exakt gleich verhalten.
Fragen:
1. Wie lange dauert es, bis die 10 KW absorbiert sind?
2. Wie lange dauert es, bis die 10 KW wieder abgestrahlt sind? (Unter der Annahme, das kein Wind, Konvektion, Evaporation oder andere Effekte hier wirksam sind)
Sie könne sich beliebige Temperaturen und Luftfeuchte dazu ausdenken. Der Grundzusammenhang änder sich nicht. Es hilft Ihnen zum Verständnis, wenn sie ein grobe Zeitschätzung vornehmen bis die Temperaturdifferenz zum Ausgangszustand weniger als 0,01 K sind.
Wenn sie sich schwer mit den Antworten tun, kann ich Ihnen gerne weitere Hilfestellungen geben.
———– #40: NicoBaecker sagt:
Nehmen Sie sich dazu ein Physikbuch vor, wenn Sie meine Erklärungen nicht verstehen. Aber hören Sie bitte mit diesem Unsinn auf; in der Physikprüfung würden Sie eiskalt durchrasseln.
———–
Es ist einfach nur peinlich, wenn jemand einer breiten Öffentlichkeit die eigene Unfähigkeit präsentieren will, einen einfachen Text zu verstehen, den sie inhaltlich nun wirklich kennen sollten. Zudem wirkt es wenig rühmlich, sich selbst als Besserwisser zu gerieren, wenn man in der Sache offensichtliche Defizite demonstriert. Aber es ist ist ihre Entscheidung. Es steht jedem frei, sich so zu äußern, wie er es für angemessen hält.
#39: Martin Landvoigt
Sie haben also immer noch nicht verstanden, wie Emission und Absorption mikrophysikalisch vonstatten geht. Schade.
Ihre Interpretation der Emission mit „Pufferwirkung“ ist völliger Unsinn. Wie isch Ihnen schon unzähltige Male erklärt habe, erfolgt die Emission von der Absorption unabhängig.
Also. Bekomme Sie die Physik so weit auf dei Reihe, dass Sie sich die Emission unabhängig von der Absorption gleicheartiger Strahlung vorstellen können? Nehmen Sie sich dazu ein Physikbuch vor, wenn Sie meine Erklärungen nicht verstehen. Aber hören Sie bitte mit diesem Unsinn auf; in der Physikprüfung würden Sie eiskalt durchrasseln.
#36: Dr. Kuhnle sagt:
Zwar kann das CO2 IR-Strahlungsenergie aufnehmen, aber es kann die gleiche Energie auch wieder Richtung Weltraum abstrahlen. Diesen Punkt darf man nicht außer Acht lassen. CO2 ist auch ein Kühlmittel. Bei erhöhtem CO2-Gehalt vermindert sich demnach auch das Volumen, aus dem Energie abgestrahlt wird, d.h. sowohl Erwärmung als auch Abkühlung nehmen zu.
———-
Eben!
Wenn wir aber weitgehend bei einer Effektsättigung sind, spielen Konzentrationsänderung eine eher geringe Rolle. Denn wenn 100 % eines Spektralbereiches innerhalb weniger Meter absorbiert wird, ändert sich nicht viel daran, wenn die Konzentration steigt.
Zu beachten sind jedoch zwei Aspekte:
1. Absorbtion geschieht instantan: D.h. nahezu die gesamte eingestrahlte Energie wird sofort in Wärme gewandelt. Dies führt aber nicht zu einer sofortigen ABstrahlung, sondern zu einer Abstrahlung, die durch Emissionskoeffizienten und Temperatur bestimmt sind. In der Regel ist die Abstrahlung der Absorbierten Energie sehr viel langsamer. Das führt zu Puffern, bzw. Hysteres-Funktionen.
2. Die Absorbtion ist sehr stark von dem eingehenden Frequenzsband abhängig. Diese muss den entsprechenden Wärmefluss darstellen. Die Emission geschieht zwar meist im selbsen frequenzband, aber die Amplitude, also die Energiemenge, ist nicht von der Frequenzabhängig, sondern nur von Teperatur und Material.
Langzeitbetrachtungen, die ein Gleichgewicht darstellen, geben dieses Verhalten nur unzureichend wieder. Außerdem muss keineswegs die einfallende Strahlngsenergie eines Frequenzbandes mit der emitierten Strahlungsenergie in einem rechenbaren Verhältnis stehen, denn auch andere Energiequellen und Abfüsse verhindern eine enge Kopplung dieser Parameter.
#32: Holger Burowski sagt:
Hätte der Mond eine Atmospähre, käme als zusätzlich Möglichkeit der Energieabgabe der Wärmetausch zwischen Mondoberfläche und Atmosphäre hinzu. Die Mondoberfläche würde also kälter werden – auf der Tagseite, da ein Teil der absorbierten Energie in der Atmosphäre mittels Wäremtausch abgegeben wird. Auf der Nachtseite hingene wird es wärmer, exakter, es kühlt sich nicht so weit ab, wie ohne Atmosphäre. Die Atmosphäre hat, aufgrund ihres Wäremspeichervermögens eine ausgleichende Wirkung auf die Temperaturverteilung zwischen Tag- und Nachtseitewirkung.
——————–
Das ist klar und sollte unstrittig sein.
Die Frage ist nun: Wie hoch wäre die Temperatur der Atmosphäre ohne IR-Aktive Gase? Zur Betrachtung gehen wir von vergleichbaren Druckverhältnissen aus.
Die Wärmezufuhr geht ausschließich über Kontaktübertragung durch Wärmeleitung. Die so erwärmte bodennahe Schicht durchmischt sich – hauptschlich wegen der Konvektion mit der Gesamtatmosphäre. Die bodennahe Luftschicht wird durch nachströmede kühlere Luft abgekühlt, bis ein thermisches Gleichgewicht erreicht wir. Wie hoch ist dieses aber?
Entscheident ist hierbei: Würde eine Atmosphäre ohne IR-Gase ihre Wärmeenergie in den Weltraum abgeben? Wenn ja, um welchen Betrag?
Wenn dies nicht oder nur marginal geschieht Würde die Themperatur wie in einer Thermosflasche sehr hoch bleiben, denn der Input wird ja nicht wesentlich wieder abgeführt.
Es wäre dann von einer relativ hohen Atmosphärentemperatur auszugehen. Obwohl der Boden in der Nacht schneller als auf Erden auskühlt.
——– #32: Holger Burowski sagt:
Die mittlere Absorbtionslänge in der Erdatmosphäre für die CO2-sensitiven Wellenlängen betragen etwa 150 Meter.
—————–
Ich wäre an einer Quell für diese Aussage interesseiert. Bezüglich CO2 sind mit bei 400 ppm eine Absorbtionslänge von 15 cm gemäß Aussage Nico Baecker bekannt. Auch der Aufsatz von Herr Hug weist keine Stahlung nach 10 m im 15 µm nach.
Natürlich kann das Absorbtionsverhalten des Wassers stark unterschiedlich sein, Im besondern ist dies von der Wasserdampfsättigung abhängig. Überraschender weise finde ich bei Google-Recherchen imme viel, wie die Absorptionslänge desfiniert ist, aber nicht, wie hoch diese bei eine bodennahen Atmosphäre mit einer Luftfeuchte-Staffel ist.
Das ist in der Tat ein äußerst seltsames Ergebnis der sogenannten Treibhaus, Theorie:
– Viele Grundlagen-Daten, wie z.B. Absorptionslängen von H2O, CO2, CH4 etc. sind offensichtlich schwer zu finden.
– Wie kann man überhaupt aussagen machen, wenn da extrem abweichende Angaben von irgend welchen angeblichen Durchschnitten kursieren?
– Wie kann man mit Durchschnitten argumentieren, wenn die einzelnen Funktionen jeweils völlig unterschiedliche Verteilfunktionen haben? Und die jeweiligen Wirkungen von lokalen Regelkreisen abhängig sind?
Ich habe große Zweifel, ob man unter diesen Befunden überhaupt noch von seriöser Wissenschaft sprechen kann.
#30: Gunnar Innerhofer sagt:
…. dass ich hier nicht die paar dm Luftschicht über dem Boden meine, welche durch Kondensationswärme mikroklimatisch beeinflusst werden.
————–
Hinsichtlich des Absorptionsverhaltens gehen wir – zumindes bei CO2 von kurzen Absorbtionslängen aus. Genannt wurden von Herrn Baecker 15 cm. Also spielen hier auch nur die unteren Meter wirklich eine Rolle
————– #30: Gunnar Innerhofer sagt:
Es geht um zumindest die ganze „Grenzschicht“, also ca. 1000-1500m Lufsäule und diese kühlt bei trockenen Bedingungen definitiv deutlich stärker aus, als…was ua. mit den ganzen Radiosondenaufstiegen quasi täglich gemessen wird. Schaun sie sich das doch einfach einige male an.
————-
Ich zweifele nicht grundsätzlich an der Gegenstrahlung, lediglich die landläufigen Angaben der Höhe sind wenig plausibel. Ihr Argument dient allerdings nicht ihren Anliegen.
Denn die höhere Temperaturstabilität von Luft mit hohem Wasserdampfanteil hat eine höhere Wärmekapazität. Wenn sie dies nur langsam abgibt, dürften sich die Schwankungsbreiten auch entsprechend niedriger sein. Soweit wird also noch nicht Absorbtions- und Abstrahlverhalten berücksichtigt.
Betrachten wir dieses, so spielt für das Absorbtionsverhalten der Luft der Wasserdampf eine überragende Rolle. Große Teile des einfallenden IR-Spektrums werden absorbiert und damit in Wärme gewandelt. Dies würde ihrem Argument stabileren Wärme auch entsprechen.
Nun erwähnen sie aber ausdrücklich die Rückstrahlung, also die Emission aus dem Gasvolumen. Findet aber eine Emission stat, wird die Wärem wieder aus dem System abtransportiert. Und zwar nach unten und nach oben. Hätten wir eine so hohe Abstrahlung durch IR-Gase wie behauptet (333 Wm2 allein nach unten), so müsste sich das Gas sehr schnell abkühlen. Denn der Wärmestrom kann nicht ohne folgen bleiben.
Daraus folgt:
1. Die höhere Wärmekapazität feuchter Luft erklärt die genannte Beobachtung.
2. Das Abstrahlverhalten feuchter luft kann nicht dramatisch höher sein, obwohl durch H2O etwa 90 % des angeblichen Treibhauseffektes ausgeübt werden. Denn in trockene Luft kann dieses nicht in gleicher Weise wirken.
3. Alternative Erklärung: Angenommener Sättigungseffekt: Wenn bereits bei geringer Luftfeuchte – z.B. 5 % – die behauptete Wirkung der Absobtion und Emission bereits nahezu gesättigt wirksam wäre, würde sich bei feuchter Luft kein stark verändertes Strahlungsverhalten zeigen. Lediglich die größere Wärmekapazität wäre dann entscheident. Dann aber hilft ihr Verweis auf Gegenstrahlung nichts zur Erklärung der Beobachtung.
@#32
Sehr geehrter Herr Burowski,
Vielleicht klären Sie mich einmal auf, denn nach meinem bisherigen Verständnis funktioniert Ihr einfaches Prinzip nicht. Zwar kann das CO2 IR-Strahlungsenergie aufnehmen, aber es kann die gleiche Energie auch wieder Richtung Weltraum abstrahlen. Diesen Punkt darf man nicht außer Acht lassen. CO2 ist auch ein Kühlmittel. Bei erhöhtem CO2-Gehalt vermindert sich demnach auch das Volumen, aus dem Energie abgestrahlt wird, d.h. sowohl Erwärmung als auch Abkühlung nehmen zu.
Gruß,
Dr. Kuhnle
#32: Holger Burowski sagt:
am Samstag, 04.01.2014, 14:20
Antwort:
Wenn Sie etwas über Planetenmodelle in Punkto Oberflächentemperatur lernen möchten, sei Ihnen folgender Link empfohlen:
http://goo.gl/xkLczS
Da die Temperaturbedingungen innerhalb einer Atmosphäre so gut wie ausschließlich durch die thermodynamischen Gegebenheiten (Massen- und Druckverhältnisse, thermodynamische Eigenschaften der Hauptbestandteile) innerhalb derselben bestimmt sind, dürfte es mit dem Verständnis der vorstehend skizzierten Zusammenhängen schwerfallen, künftig noch von einer Erwärmungswirkung im Lebensraum der Menschheit durch höhere Spurengasanteile in der Atmosphäre zu sprechen.
Minimale Anteile sogenannter „Treibhausgase“, CO2 (hauptsächlich) und daneben noch O3, N2O, CH4 in der Atmosphäre, haben allenfalls unbedeutende Wirkungen auf die Temperaturen am Boden dieser Atmosphäre, demgemäß haben Schwankungen der Anteile der vorgenannten Gase in der Atmosphäre noch geringere, d. h. praktisch keine, Wirkungen.
#30: Gunnar Innerhofer Atmosphärenphysik 5-6 (mangelhaft bis ungenügend!)
Was Sie beschreiben, ist im wesentlichen der Unterschied zwischen „feucht-adiabatischem“ und „trocken-adiabatischem“ Gradient.
Grottenfalsch ist deshalb Ihre private „Zusatzbedingung“, es dürfe dabei keine Kondensation geben.
Dann gäbe es nur keinen „feucht-adiabatischen“ Gradient.
Das ist aber nun wirklich erstes Semester, GI !
mfG
#32: Holger Burowski vielen Dank für den Konsens einer nicht existierenden „Gegenstrahlung“.
Der Rest lässt sich sicher auch korrekt erklären:
Sie sagen völlig richtig:
1) „Die Atmosphäre hat, aufgrund ihres Wäremspeichervermögens eine ausgleichende Wirkung auf die Temperaturverteilung zwischen Tag- und Nachtseitewirkung.?“
Zusätzlich, eben wegen dieser Wärmespeicherung, die NICHT in den Weltraum abgestrahlt werden kann,
STEIGT die Durchschnittstemperatur nicht unwesentlich.
2) aber jetzt kommt ein ganz falscher Satz:
„Was passiert nun, wenn mehr CO2 in der Atmsophäre ist? Richtig, die mittlerer Absorptionslänge verkürzt sich und somit das Volumen, in dem die Energieunmwandlung stattfindet – ergo, es wird wärmer.??“
Denn es handelt sich praktisch um die gleiche Wärmemenge und die Luft bleibt ja bekanntlich nicht ruhig stehen, auf keinem aller bisher beobachteten Planeten.
Und diese Treibhausgase strahlen nun mal in den Weltraum (=Kühlung) und das kann durchaus mehr sein, als sie von der Oberfläche erhalten haben, denken Sie einfach mal scharf nach.
Deshalb tausche ich mal die Plätze zwischen 2 und 3.
mfG
#27:Dr.Paul:
„Mit der „Gegenstrahlung“, die bekanntlich nicht existiert,
hat das nichts zu tun.
Dann müsste es in diesen Wüstengebieten ja noch heißer als auf dem Mond sein,
isses aber nicht, sondern ca. 60 °C kälter.
Das sollten Sie eigentlich jetzt allmälich gelernt haben.
Es ist sehr unhöflich, das einfach zu ignorieren, so grottenschlecht kann Ihr wertes Gedächtnis doch nicht sein!“
Ich hatte ja die kleine Hoffung, dass Sie 2014 endlich von ihrer Mond-Erde-Temperatur-Theorie wegkommen, leider, leider nicht.
Nun passen Sie mal schön auf, ich erkläre ihnen das mal ganz populärwissenschaftlich.
Die einfallenden Sonnenstrahlung auf einen Himmelskörper ohne Atmosphäre wird entweder absorbiert oder reflektiert. Beim Mond sind 10% Refektion und 90% Absorption. Die absorbierte Energie wird jetzt entweder über Wärmeleitung im Mondgestein verteilt oder über IR-Strahlung wieder abgegeben. Mehr ist da nicht!
Hätte der Mond eine Atmospähre, käme als zusätzlich Möglichkeit der Energieabgabe der Wärmetausch zwischen Mondoberfläche und Atmosphäre hinzu. Die Mondoberfläche würde also kälter werden – auf der Tagseite, da ein Teil der absorbierten Energie in der Atmosphäre mittels Wäremtausch abgegeben wird. Auf der Nachtseite hingene wird es wärmer, exakter, es kühlt sich nicht so weit ab, wie ohne Atmosphäre. Die Atmosphäre hat, aufgrund ihres Wäremspeichervermögens eine ausgleichende Wirkung auf die Temperaturverteilung zwischen Tag- und Nachtseitewirkung.
Befinden sich in der Atmosphäre zusätzlich noch IR-aktive Gase, wandeln die einen Teil der IR-Strahlung in Wärme um. Die mittlere Absorbtionslänge in der Erdatmosphäre für die CO2-sensitiven Wellenlängen betragen etwa 150 Meter. In diesem Bereich werden 78% der IR-Strahlung der entsprechenden Wellenlängen absorbiert und thermalisiert. Was passiert nun, wenn mehr CO2 in der Atmsophäre ist? Richtig, die mittlerer Absorptionslänge verkürzt sich und somit das Volumen, in dem die Energieunmwandlung stattfindet – ergo, es wird wärmer.
Zusammenfassend:
Drei feste, völlig identische Himmelskörper mit identischen Bahnparametern, bezogen auf die Sonne, würden thermisch folgendes Verhalten zeigen.
Himmelskörper 1 – ohne Atmosphäre
Tagseite am wärmesten, Nachtseite am kältesten.
Himmelskörper 2 – mit Atmosphäre, aber ohne IR-aktive Gase
Tagseite kälter als Himmelskörper 1, Nachseite wärmer als Himmelskörper 1
Himmelskörper 3 – wie 2, aber mit IR-aktiven Gasen in der Atmosphäre
Tagseite wärmer als Himmelskörper 2 aber kälter als Himmelskörper 1, Nachseite wärmer als Himmelskörper 2
Herr Innerhofer, Sie bestätigen immer wieder,
„Beleidigungen sind die Argumente derer, die Unrecht haben“
mfG
@ #27,28
Herr Stehlik, sie wissen ganz genau (bzw. sie sollten es wissen), dass ich hier nicht die paar dm Luftschicht über dem Boden meine, welche durch Kondensationswärme mikroklimatisch beeinflusst werden. Es geht um zumindest die ganze „Grenzschicht“, also ca. 1000-1500m Lufsäule und diese kühlt bei trockenen Bedingungen definitiv deutlich stärker aus, als…was ua. mit den ganzen Radiosondenaufstiegen quasi täglich gemessen wird. Schaun sie sich das doch einfach einige male an.
Hr. Paul, jeder weitere Kommentar sinnlos, sie sind absolut lernresistet. Auch eine interessante Eigenschaft, fragt sich nur, was sie selbst davon haben?
#17: Gunnar Innerhofer sagt am Montag, 30.12.2013, 13:26:
„bei relativ feuchter Troposphäre (ohne Kondensation)
Das schrieben Sie.
Und bei relativ feuchtem Wetter gibt es in der Nacht vor Sonnenaufgang bei Tmin im jährlichen Mittel immer Kondensation.
Was Sie da postulieren mag es meteorologisch durchaus einmal vorkommen. Dann spielt eben kalter trockener Wind eine entsprechende Rolle. Für das Jahresmittel ist das irrelevant.
Gegenstrahlung gibt es nicht. Es gibt nur Strahlung entlang eines entsprechend intensiven Gefälles der Temperatur. Ein Blick auf meine Homepage zeigt den Betrug der Klimaforschung. Man sieht das sofort, wenn man die globalen jährlichen Energieflüsse von NASA und IPCC vergleicht. Und das sind, wie gesagt, keine Grafiken von mir, sondern ich zitiere sie nur!
#25: Gunnar Innerhofer Sie haben wirklich nicht genug Ahnung in der Meteorologie um andere Forenmitglieder hier zu beleidigen, oder gar „frech“ zu nennen.
Ein gewisser naturliebender Herr Jean-Jacques Rousseau sagte dazu:
„Beleidigungen sind die Argumente derer, die Unrecht haben“
das trifft für Sie zu.
Wenn es über den Ozeanen sehr warm ist, wird die Luft darüber feuchter,
nicht umgekehrt.
Und durch die adiabatische Abkühlung mit der Höhe kommt es IMMER zur Kondensation (Wolkenbildung).
Die heißesten Punkte der Erde befinden sich allerdings auf dem Festland und zeichnen sich durch extreme Trockenheit aus.
Mit der „Gegenstrahlung“, die bekanntlich nicht existiert,
hat das nichts zu tun.
Dann müsste es in diesen Wüstengebieten ja noch heißer als auf dem Mond sein,
isses aber nicht, sondern ca. 60 °C kälter.
Das sollten Sie eigentlich jetzt allmälich gelernt haben.
Es ist sehr unhöflich, das einfach zu ignorieren, so grottenschlecht kann Ihr wertes Gedächtnis doch nicht sein!
mfG
p.s.
jetzt schreiben Sie bitte zum Mond nicht wieder wie früher so einen intelligenten Satz:
„Warum es auf der Erde auch in der Wüste trotz Treibhausgas CO2 nicht heißer sonder kälter ist,
weiß doch wirklich jeder“
Na klar, weil es keine „Gegenstrahlung“ gibt
und dann reden Sie wieder über Gegenstrahlung.
Herr Bernd:
Warum ist es im Universum so kalt und dunkel?“
Lesen sie ua bei Hawking nach, der erklärt das ganz verständlich. (Universum in der Nusschale)
„Dunkel“ wohl deshalb, weil das Universum doch endlich sein soll, denn ansonsten wäre auch der Nachthimmel gleisend hell, da ja überall ein Stern, also eine Sonne das Sichtfeld füllen würde.
Herr Stehlik #21:
Können sie nicht lesen?
„In der Nacht früh am Morgen bei Tmin kommt es bei feuchtem Wetter zur Freisetzung von Kondensationswärme durch Tau oder Reif. Das habe ich Ihnen schon so oft erklärt. Den Rest denken Sie sich bitte selbst.“
Was schreiben sie für Zeugs? Ich schrieb klipp und klar ohne Kondensation, also werden sie nicht frech und lesen gefälligst korrekt, ok?
Sie haben einfach die Gegenstrahlung nicht kapiert und schaffen es nicht mal, die Strahlungsflüsse korrekt zu addieren und so was nennt sich Akademiker und ist auch noch stolz drauf, dass google ihn findet. Peinlich ist das, sonst gar nichts!
#23: Wolfgang Thüne sagt am Donnerstag, 02.01.2014, 11:36:
„Das ist destruktiv, nicht konstruktiv und erfreut die Herzen der Klimapolitiker!“
Lieber Wolfgang, deine Sätze und meine Sätze, selbst aus dem Zusammenhang gerissen, erfreuen die Herzen der Klimapolitiker nicht und auch nicht die Herzen der Klimafolgenforscher und der Klimaberater der Kanzlerin.
Aber die verkaufen auch ihr Herz ohne weiteres für Wählerstimmen oder für Geld!
Gerhard
Ich staune über die Unterschiedlichkeit des menschlichen Wahrnehmungsvermögens. Jeder selektiert einen Satz, reißt ihn aus dem Sinnzusammenhang, verdreht und missinterpretiert ihn und schwingt sich zum Richter auf. Das ist destruktiv, nicht konstruktiv und erfreut die Herzen der Klimapolitiker!
#19: S.Bernd sagt am Montag, 30.12.2013, 16:54:
„Warum ist es im Universum so kalt und dunkel?“
Diese Frage kann ich nicht beantworten und ich weiß auch nicht, ab sie jemals beantwortet wurde.
Wesentlich ist nur, dass es so ist und dass die Kapazität des Weltalls zur Strahlungskühlung wirklich unendlich zu sein scheint, während die Kapazität der Sonne nach E=mc^2 zu erwärmen auf 10 – 15 Mrd. Jahre begrenz ist.
Dass alle Abkühlung durch das Weltall erfolgt, ist damit viel eindeutiger, als dass alle Erwärmung durch die Sonne erfolgt.
#17: Gunnar Innerhofer sagt am Montag, 30.12.2013, 13:26:
„Die Tmax ändert sich bekanntlich kaum, die Tmin aber deutlich, gilt das ganze Jahr und überall auf der Welt usw.“
Im globalen Mittel ist die Verdunstung der wichtigste kühlende Energiefluss von der Erdoberfläche nach oben (NASA: Verdunstung 23%, Strahlung indirekt 15%, Strahlung direkt 6% und Thermodynamik 7% bezogen auf 100% Sonnenstrahlung zur Erde von 51% an der Erdoberfläche). Im Gegensatz zur Strahlung die irreversibel von der Sonne kommt und ins Weltall geht, verlaufen Verdunstung und Thermodynamik reversibel, so das hier nur die Nettos temperaturrelevant sind.
In der Nacht früh am Morgen bei Tmin kommt es bei feuchtem Wetter zur Freisetzung von Kondensationswärme durch Tau oder Reif. Das habe ich Ihnen schon so oft erklärt. Den Rest denken Sie sich bitte selbst.
Sie Anonymus sind der beste Beweiß dafür, dass EIKE die Regel „Klarnamen angeben“ nicht einhält!
Dr. Gerhard Stehlik (CO2 kühlt“! Google findet mich!)
#18: Hofmann,M sagt am Montag, 30.12.2013, 13:27:
„Die CO2-Erwärmung wird durch die CO2-Abkühlungs Ideologie ersetzt…“
Es geht nicht um Ideologie, sondern um die Molekülphysik des CO2.
Wenn die +33°C vom „natürlichen Treibhauseffekt“ erkennbar nicht zu einer Erwärmungskatastrophe führen, kann die maximal errechenbare –4°C Strahlungskühlung von H2O und CO2 auch nicht zu einer neune Abkühlungskatastrophenideologie führen.
„ein heißer Teekessel kühlt sich im Zimmer von selbst ab“ (nicht nur im Zimmer!)
Ist ein Satz wie, die Sonne geht unter. Den Beobachtungen nach stimmt er, aber nur vom Posten des Beobachtenden aus. Astrophysiker werden was anderes sagen. womit sie auch vom wissenschaftlichen Standpunkt aus, Recht haben.
Vielleicht hätte Dr. Thüne schreiben sollen: Ein Material, das vom Zustand der Wärme, wegen ausbleibender Energiezufuhr und dem dadurch einsetzenden allmählichen abfallen der Bewegungsgeschwindigkeit der Moleküle, in einen der Kälte übergegangen ist, kann sich nicht von selbst wieder in einen Zustand der Wärme bringen, denn dazu bedarf es erneuter Energiezufuhr.
Licht wärmt nicht, zumindest ist es nicht seine primäre Aufgabe, das sehen wir an einer Energiesparlampe die, im Gegensatz zu einer Glühlampe, keine oder kaum Wärme abstrahlt. Im Schatten ist es kühl, weil da die Sonne mit ihren wärmenden Strahlen nicht hinkommt. Nachts ist es kalt, weil dann die Sonne nicht scheint, der Mond dann zwar Licht abgibt, aber nicht wärmt, weil analog zu oben gesagtem, Licht Helligkeit, aber nicht Wärme bringt.
Bei Wärme wird die Bewegung der Moleküle anders umgesetzt als bei m Licht. Wegen dieses Satzes mag man mich, bestenfalls Befriedigend im Fach Physik gewesen, ruhig korrigieren und belehren!
Das Wärme an stoffliche Masse gebunden ist, ergibt sich aus der Beantwortung der Frage: warum ist es im Universum so kalt und dunkel, obwohl doch die Sonnenstrahlen, auf ihrem Weg zu uns, ein Gewisses Gebiet abdecken, es müßten doch einige 100-1000 Grad für den Bereich abfallen? Weil da ein Luftleerer Raum ist!
CO2 hat einen nachlaufenden Effekt statt vorhergehender Auslöser zu sein, das kann gelten für die Wärme und die Kälte-Theorie. In beiden Fällen hängt sich der CO2 Gehalt an die Verursacher statt zu verursachen. Wegen dieses Satzes …………….. s. w. O.
Herr Innerhofer, daß, was gemessen oder errechnet wird , das wird Gegenstrahlung geheißen, ob es aber den Namen zu Recht hat; oder ist der Wunsch , einen Treibhauseffekt nachzuweisen , hier der Vater der Gedanken? Ich gehe, als Laie, mit einer gewissen beweislosen Voreingenommenheit an das Thema heran. Um als Beweis für die Treibhaustheorie zu punkten ist der Begriff Gegen meiner Ansicht nach irreführend, denn er impliziert, daß der Strahlung von irgendwoher eine von entgegengesetzter Seite entgegenläuft. Wäre da Ablenkstrahlung oder reflektierte Strahlung nicht passender? Sie wissen : wegen dieses ………
M f G
@Dr. Gerhard Stehlik #16
Ab welcher Konzentrationgröße fängt CO2 zum abkühlen bzw. isolieren an? 1%, 0,041% oder 5%….
Hilft ihre Aussage „CO2 kühlt“ wirklich weiter oder stößt diese Aussage nicht wieder ein neue Ideologietor auf…Die CO2-Erwärmung wird durch die CO2-Abkühlungs Ideologie ersetzt…
Dr. Stehlik, sie widersprechen sich selbst:
…
„In diesem einfachen Grundlagen-Buch steht der lapidare Satz:
Es gibt keinerlei Beweise für einen natürlichen Treibhauseffekt.“
soso, aber für einen anthropogenen schon?
„Wolfgang und ich sind auch gemeinsam völlig sicher, dass es keine „Gegenstrahlung“, sondern nur Strahlung entlang des Temperaturgradienten gibt.“
Ach nö und das schließt die langwellige Gegenstrahlung aus?
„Leider lehnt mein Freund Wolfgang es immer noch ab, das gemeinsame Papier unserer Gruppe mit zu unterschreiben, dessen verkürzte zentrale Aussage lautet „CO2 kühlt“.“
Das leht nun wirklich jeder ab, der über das 1. Semester Meteorologie hinaus gekommen ist.
„Der tiefere Grund dafür ist, dass Wolfgang tatsächlich an den Unsinn „glaubt“, den er hier geschrieben hat:
Ein heißer Teekessel kühlt sich im Zimmer von selbst ab.“
Was haben sie nur mit ihren seltsamen Vergleichen. Die Atmosphäre ist numal kein Teekessel und auch kein „Woodsches Labor“
„Und in der Tat glauben ja hier sehr viele an diesen Unsinn, ohne zu verstehen, warum das Unsinn ist.“
Jaja, nur kapiert selbst meine Oma, dass sie die heisse Teetasse besser etwas rum stehen lässt, bevor sie den ersten Schluck macht und der Tee kühlt tatsächlich ohne Mithilfe der Oma aus. Wo ist ihr Problem, Herr Stehlik. Was wollen sie denn mit dem Teekessel sagen, hmm? Wohl nichts, was über trivialste Wärmelehre hinaus geht und dafür hätten sie wirklich nicht ein neues Buch mitschreiben müssen, dass ist alles seit „Ewigkeiten“ bestens bekannt. Ok, scheinbar nicht für alle…:-)
Wolfgang und sie sind also der ungemein überheblichen Meinung, dass alle Forscher, welche an etlichen Berg und Talstationen laufend Aufzeichnungen der Gegenstrahlung auswerten völlige Idioten sind und nach Dekaden an Schrottmessungen immer noch daran glauben, es gäbe eine Gegenstrahlung. All diese Leute haben ihr Meisterwerk wohl noch nicht gelesen, denken sie das? Oder denken sie, die sind alle einfach zu blöde? Ich gebe ihnen einen gratis Tip: die sind nicht blöde und können über ihre Ideen bestenfalls mitleidig schmunzeln.
Abschließend noch eine ganz einfache Frage an sie:
Warum liegt die Tagesmitteltemperatur bei relativ feuchter Troposphäre (ohne Kondensation) deutlich über jener bei relativ trockener-?
(Die Tmax ändert sich bekanntlich kaum, die Tmin aber deutlich, gilt das ganze Jahr und überall auf der Welt usw.)
„Ein heißer Teekessel kühlt sich im Zimmer von selbst ab.“
Mein Freund Dr. Wolfgang Thüne ist wie ich Mitverfasser des Buches:
Fortschritts-Berichte VDI, Reihe 15, Nr. 256, Hopp, V., Stehlik, G., Thüne, W. u. Wagner, E., Atmosphäre, Wasser, Sonne, Kohlenstoffdioxid, Wetter, Klima, Leben – Einige Grundbegriffe. ISBN: 978-3-18-325615-0.
In diesem einfachen Grundlagen-Buch steht der lapidare Satz:
„Es gibt keinerlei Beweise für einen natürlichen Treibhauseffekt.“
Wolfgang und ich sind auch gemeinsam völlig sicher, dass es keine „Gegenstrahlung“, sondern nur Strahlung entlang des Temperaturgradienten gibt.
Leider lehnt mein Freund Wolfgang es immer noch ab, das gemeinsame Papier unserer Gruppe mit zu unterschreiben, dessen verkürzte zentrale Aussage lautet „CO2 kühlt“.
Der tiefere Grund dafür ist, dass Wolfgang tatsächlich an den Unsinn „glaubt“, den er hier geschrieben hat:
„Ein heißer Teekessel kühlt sich im Zimmer von selbst ab.“
Und in der Tat glauben ja hier sehr viele an diesen Unsinn, ohne zu verstehen, warum das Unsinn ist.
Wer sich dafür interessiert, muss sich selbst kundig machen und die elementaren Grundlagen verstehen:
Zustand, Zustandsgrößen, Prozesse, reversible und irreversible Prozesse, Kapazität von Prozessen, Sonne als Energiequelle, Weltall als unendliche Energiesenke, Erster Hauptsatz der Thermodynamik und die Grenzen seiner Gültigkeit.
Dr. Gerhard Stehlik (CO2 kühlt! Google findet mich.)
@ Peter Jakubowski #14
Das es nur eine „Energie“ gibt, davon gehe ich auch aus. Diese einzige Energie befindet sich in den Sternen des Universums. Die Energie der Sterne hält nicht nur die Materie im Universum in Bewegung, sondern bringt auch das Leben und das Nichtleben für die übrige Materie (Masse) im Universum. Erst die Sonnenenergie erweckt einen tiefgekühlten Gesteinsbrocken (Asteroid) zum Leben/Sterben, wenn er einen Stern (Energiequelle) zu nahe kommt. Aus dem Asteroid wir somit langsam ein Komet. Auch die Erde hat in ihrem Erdinneren die Antriebskraft eines Sternes. Und meiner Meinung nach ist die Erde ein Teilstück der Sonne gewesen, Durch eine Masse Eruption der Sonne, wurde heiße flüssige Materie von der Sonne abgestoßen. Diese hieße Materie hat sich auf einer abkühlenden Sonnenumlaufbahn zu dem Planeten (Erde) geformt. Seit der Eruption dieser Sonnenmasse bewegt sich der Materieplanet Erde immer mehr von der Sonne weg. Die Sonnemasse (Erde) kühlte somit über Jahr Millionen von Jahren immer mehr ab. Im Kern der Erde befindet sich aber immer noch weiterhin das „Sonnenfeuer“. Diese Energie der Sonne und die Energie im inneren der Erde (Sonnenfeuer) ermöglicht uns erst das Leben, das wir heute als Menschen bewusst wahrnehmen. Die Sternenenergie (Kernfusion und Kernspaltung) hält die Massen (Planeten und Asteroid) in Bewegung. Und meiner Meinung nach ist in den Sternen der Baustein des Lebens schon enthalten. Für mich ist nicht das „Leben“ an sich das eigentliche Wunder, sondern die Evolution (fortlaufende Veränderung/Anpassung an den jeweilig vorherrschenden chemischen und physikalischen Rahmenbedingungen).
Sehr geehrter Herr Junkers,
ich bitte Sie, verunsichern Sie die Leser dieser Seite nicht zusätzlich. Was wollen Sie mit Ihrer “Belehrung” bezwecken? Habe ich Sie oder jemanden anderen mit meiner Aussage beleidigt? Wenn nicht, dann lassen Sie bitte Ihre Absicht mir Physik beibringen zu wollen. Da haben Sie aber ein Eigentor geschossen. Ihr „Schulversuch“ soll eben nie in der Schule meiner Enkelkinder präsentiert werden. Wir schreiben heute das 21. Jahrhundert und nicht das 19. Die Quantenstruktur der Materie zu berücksichtigen ist heute ein muss für die Erklärung aller (!) Schulversuche.
Wenn ich in Hamburg Ihre „ thermische Energie“ erhöhe, steigt die Temperatur in Berlin auch nicht unbedingt, oder. Wenn Sie eine Eis-Wasser Mischung „erwärmen“, dann versuchen Sie zuerst nur das Wasser zu erwärmen, und nicht „die Mischung“. Es dauert länger oder kürzer, je nach der Energiemenge, die Sie dazu verwenden. Erst wenn diese Mischung zu einem einzigen Zustand der Materie wird (das Eis geschmolzen ist), können Sie wieder von der einfachen Definition (die Sie in Verruf bringen wollen) Gebrauch machen.
Mit (noch) freundlichem Gruß
Peter Jakubowski
P.S. In diesem Jahrhundert wird sich langsam herumsprechen müssen, dass es nur eine Energie gibt, und keine „thermische“ dazu benötigt wird.
Werter Herr Peter Jakubowski
#12: Peter Jakubowski sagt:
„Die Temperatur eines Objektes (klein oder groß) ist nur mal eine physikalische Hilfsgröße, die zu der Energiedichte dieses Objektes proportional ist.“
Energiedichte ~ Temperatur?
Ein ganz einfacher Schulversuch: Ein Gefäß/Körper mit einer Eis-Wasser-Mischung. Wenn man dem Gefäß/Körper thermische Energie zuführt, dann erhöht sich dadurch
die Energiedichte, aber die Temperatur dieser Mischung bleibt konstant. Damit ist die Energiedichte nicht proportional zur Temperatur.
Mit freundlichem Gruß
Otto Junkers
Sehr geehrter Herr Moß,
es ist wunderbar, dass es immer noch Menschen gibt die ihre Mitmenschen zum Nachdenken provozieren. Nichtsdestotrotz, bei dieser guten Absicht und dem gesteuerten Krach um den “Klimaunsinn”, soll man jedoch die Grundregeln jeder zwischenmenschlichen (nicht nur wissenschaftlichen) Diskussion behalten. Und eine der ersten lautet: sprechen und sprechen lassen, also ab und zu, bei dem ganzen Ehrgeiz provozieren zu wollen, auch mal die andere Aussage wahr zu nehmen.
In den letzten drei, vier Jahren bin nur selten ein Gast der EIKE-Webseite geworden, weil ich eben den Eindruck habe ins „Leere“ zu rufen. Ich weiß es nicht, wie viele der Autoren und Kommentatoren sich noch dazu bekennen ein Physiker zu sein. Die „Nicht-Physiker“ möchte ich mit meinen Kommentaren nicht verletzen, auch sie haben das gute Recht über ihre eigene Wahrnehmung der Natur zu berichten.
Sie haben aber Recht, Herr Moß, dass über eigene Wahrnehmung berichten zu wollen, gibt es dem Verfasser des oberen Artikels nicht das Recht öffentlich eine schädigende Wissenschaft zu präsentieren. Und dieser Artikel ist leider ein Beispiel dafür. Ein Schulkind, oder auch ein Physikstudent, der seine Information über den doch wichtigen Begriff der „Temperatur“ daraus lernen möchte, ist für sein ganzes Leben „beschädigt“. Die Temperatur eines Objektes (klein oder groß) ist nur mal eine physikalische Hilfsgröße, die zu der Energiedichte dieses Objektes proportional ist. Das ist alles. Mehr über die Definition der Temperatur braucht kein „Nicht-Physiker“ zu wissen.
Sie aber, Herr Moß, lernen auch nicht besonders gerne ein „neues Zeug“, oder? Sie empfehlen:
„Die „Nichtwissenschaftler“ sollten aber nicht den 2. Schritt vor den 1. tun, sie sollten tatsächlich erst einmal die ganz schlichte Schulphysik lernen und sich erst dann an die spezielle Atmosphärenphysik wagen. Dann haben sie nämlich das nötige Basiswissen, um für oder gegen eine Sache auf die Barrikaden zu gehen.“
Was ich mit meinem vorherigen Kommentar bewirken wollte, war zum Beispiel, dass Menschen, wie Sie, die zum Nachdenken bereit sind, mich mal ernst zuhören werden, und daraus lernen, dass es keinen Sinn mehr macht „erst einmal die ganz schlichte (heutige) Schulphysik lernen“, und dann hoffen auf dieser Basis eine „spezielle Atmosphärenphysik“ betreiben zu wollen. Kurz gesagt, die ganze traditionelle Physik, die scheinbar auch Sie, geehrter Herr Moß, immer noch im Kopf (oder auch „in den Knochen“, weil es eine „Knochenarbeit“ ist diese verstehen zu wollen) haben, müssten Sie vergessen und eine bessere erlernen. Diese gibt es bereits und sie ist viel einfacher zu verstehen. Man muss nur den ersten Schritt machen wollen, oder auch wagen, je nach dem wie frei man (beruflich) über sich selbst entscheiden kann.
MfG
P.S. Anstatt Werbung nur der Name: „Open Science Academy“.
An #9: Peter Jakubowski
Sie haben vollkommen richtig erkannt, dass es beschämend wirkt, wenn man Diskussionspartnern ein Schulbuch empfiehlt. Aber Sie haben auch etwas sehr Richtiges mit Ihrer Aussage erkannt: „Wir gehen auf die Barrikaden für oder dagegen den Unsinn “Klimaschutz”, aber wir sind nicht mal in der Lage die Grundbegriffe der bekämpften Theorien zu definieren.“ Und genau das ist der Grund meiner Provokation. Wenn man so manchen Aussagen von Wissenschaftlern lauscht, hat man den Verdacht, dass sie entweder selbst keine Ahnung von Physik haben, oder sie verlassen sich darauf, dass die meisten Menschen nichts von Physik verstehen und deshalb den Unsinn glauben. Physik ist in der Schule ein unbedeutendes Nebenfach. Politiker und andere Entscheidungsträger müssen keine Ahnung von Physik haben, glauben deshalb blind den Wissenschaftlern und dürfen trotzdem Gesetze ändern oder neu erlassen. Deshalb provoziere ich. Auch, weil ich weiß, dass viele „Nichtwissenschaftler“ die Seite on EIKE sehr aufmerksam lesen. Die „Nichtwissenschaftler“ sollten aber nicht den 2. Schritt vor den 1. tun, sie sollten tatsächlich erst einmal die ganz schlichte Schulphysik lernen und sich erst dann an die spezielle Atmosphärenphysik wagen. Dann haben sie nämlich das nötige Basiswissen, um für oder gegen eine Sache auf die Barrikaden zu gehen.
Wolfgang Thüne schreibt:
„Aber was passiert, wenn man Temperaturen mittelt? Nichts! Dies ist ein ganz einfacher Rechenvorgang, der nichts bewirkt. Wenn man Temperaturen von London, Berlin, Madrid und Athen mittelt, dann erhält man eine „Mitteltemperatur“, die ein „Spielwert“ darstellt und im Grunde nichts aussagt. Noch viel schlimmer verhält es sich mit der „Weltmitteltemperatur“, gerne „Globaltemperatur“ genannt. Das ist eine fiktive Temperatur ebenso wie das davon abgeleitete „Globalklima“! Mit Mitteltemperaturen kann man nichts anfangen.“
Will man der Frage nachgehen, ob es auf der Welt wärmer wird oder nicht, dann kann man:
a) versuchen, sich zu erinnern wie es früher war, oder den alten Nachbarn fragen. Recht ungenau, nehme ich an.
b) Ein Thermometer in den Garten zu stellen und jeden Tag zur gleichen Zeit die Temperatur aufschreiben. Nur ist es auf der Welt unterschiedlich warm, und man kann von einer lokal gemessenen Temperaturreihe nicht unbedingt auf eine wärmer oder kälter werdende Erde schließen.
c) oder man nimmt alle seit vielen Jahren auf der Erde notierten Temperaturreihen und errechnet daraus einen Mittelwert. Durch die Messung über den ganzen Globus bekomme ich ein etwas genaueres Bld davon, ob es wärmer wird oder nicht, oder ob das nur in meinem Garten passiert ist.
Aber:
1. Eine Mitteltemperatur ist nichts Heiliges oder Absolutes. Besser gesagt ist es ein Durchschnittswert aller gemessenen Temperaturen zu einem bestimmten Zeitpunkt oder -abschnitt.
2. An vielen Stellen der Welt stehen Temperaturmessstellen sehr eng zusammen und überrepräsentieren daher eine bestimmte Region. Woanders gibt es extrem wenige davon. Diese Regionen sind unterrepräsentiert. Hierdurch kann eine Verfälschung der Durchschnittstemperatur entstehen. Die Mehrzahl der Temperaturmessstellen steht auf der Nordhalbkugel.
3. Gegenüber früher gibt es jetzt viel mehr Messstellen. Diese neuen können, je nachdem sie an einer wärmeren oder kälteren Stelle als der Durchschnitt stehen, den errechneten Durchschnittswert verändern.
4. Zivilisatorische Einflüsse wie wachsende Städte können Messwerte von bestimmten Stationen durch erhöhte Temperaturen beeinflussen. Die Mehrzahl der Temperaturmessstellen steht auf der Nordhalbkugel und dort in (inzwischen dicht) besiedelten Gebieten.
Aus den vorhergenannten Punkten lässt sich schließen, dass die Durchschittstemperaturwerte durch die Nordhalbkugel beeinflusst werden und durch die wärmeren Messreihen in den Städten.
5. Das Wissen, ob es jetzt wärmer oder kälter ist, sagt noch nichts darüber aus, ob das gut oder schlecht für die Menschen ist.
6. Aus den vorhandenen Messreihen lässt sich nur bedingt schließen, wie warm es in der Zukunft sein wird.
Meine sehr geehrte Herren,
Sie sehen selber zu welch einer bedauerlichen Lage die traditionelle Physik uns gebracht hat. Wir gehen auf die Barrikaden für oder dagegen den Unsinn “Klimaschutz”, aber wir sind nicht mal in der Lage die Grundbegriffe der bekämpften Theorien zu definieren. Ich bekenne mich als Physiker der alten Generation schuldig dafür und bitte Sie keinem Diskussionspartner, und vor allem keinem Schulkind, ein Physikbuch der heutigen Ausgabe zu empfehlen. Irgendwann muss man doch auf einen neuen Zug umsteigen, wenn man in einem Kopfbahnhof gelandet ist. Der “alte” Zug führt heute nach Nirgendwo.
MfG
P.S. Der neue Fahrplan ist bereits im Internet verfügbar.
@Werner Moß,
„Lesen Sie den Artikel noch mal genau durch, versuchen Sie sich an die Rechenaufgaben, die ich in #3 gestellt habe, dann wird Ihnen die Sache klarer.“
Sehr geehrter Herr Moß,
mir ist die Sache durchaus klar: Herr Thüne hat in der Art eines Pennälers aus zahlreichen Quellen durchaus zutreffende Aussagen abgeschrieben, aber da er die Sache im Grunde genommen nicht verstanden hat, kommen unhaltbare Behauptungen heraus, sobald er sich von den Quellen löst und sich zu eigenen Aussagen hinreißen lässt.
Sein Satz:
„Das bedeutet, dass man die Angabe der Temperatur eines gesunden Menschen als 36,6 °C auch ausdrücken kann mit 309,8 K oder 4,28 • 10^-21 J oder 27 meV.“
ist physikalisch nicht tragbar, denn er verwechselt Temperatur mit Energie. Temperatur, gemessen in Celsius, Kelvin oder meinetwegen auch Fahrenheit ist eben kein Maß für den Wärmeinhalt eines Körpers.
Das Beispiel mit der Luft und dem Wasser zeigt doch genau das. Wollen Sie einen Liter Wasser um
ein Grad Celsius erwärmen, benötigen Sie rund 4000 Mal so viel Energie wie für einen Liter Luft, konkret ca. 4000 Joule für Wasser und nur 1 Joule für Luft.
Die Luft in Ihrem Beispiel müsste also etwas rund 2000° C heiß sein, um das Wasser entsprechend zu erwärmen, bzw. bräuchten Sie rund 2000 Liter Luft im 2. Beispiel.
Sie sehen also, dass es einen Energie-Temperatur-Umrechnungsfaktor, wie Herr Thüne ihn postuliert, gar nicht geben kann.
Leider nicht der einzige fundamentale Fehler, der Herrn Thüne in seinen Schriften unterläuft.
MfG und den besten Wünschen für ein besinnliches Weihnachtsfest
J. Bäumer
#4: Dieter Krause
Sehr geehrter Herr Krause,
was meinen Sie mit:“Ein heißer Teekessel kühlt sich im Zimmer von selbst ab, aber er kann sich nicht von selbst erwärmen“…was bezwecken Sie denn mit derlei, wissenschaftlich mangelhaften Analogien? wollen Sie allen Ernstes den Einfluss von Materie, im strittigen Fall von den fälschlicherweise als „Treibhausgase“ bezeichneten Medien bestreiten? Das erscheint doch nur unglaubwürdig…sorry! Derlei Aussagen empfinde ich als kontraproduktiv!“
Dem letzte Teil Ihres Blogs schließe ich mich an:“..empfinde ich als kontraproduktiv!“
Sie probieren hier mit pseudo-wissenschaftlichen Aussagen zu glänzen.
Nehmen Sie Sonnencremes im Mondschein?
++++++++++++
Allen ein geruhsames Weihnachtsfest und im Neuen Jahr – nicht täuschen lassen.
Beste Grüße
An #4: Dieter Krause
Sie schreiben: „wollen Sie allen Ernstes den Einfluss von Materie, im strittigen Fall von den fälschlicherweise als „Treibhausgase“ bezeichneten Medien bestreiten?“ Ich verstehe ihre Kritik nicht. Wo hat Herr Thüne denn behauptet, dass Materie/Treibhausgase keinen Einfluss haben? Herr Thüne hat sehr einfach und auch für Laien verständlich die Begriffe Temperatur und Wärme beschrieben. Sein Satz: „Wärme ist immer an stoffliche Masse gebunden.“ ist zum Verständnis entscheidend. Auch Ihren Begriffen „Materie und Treibhausgase“ können Sie „stoffliche Masse“ zuordnen, die Wärmeenergie enthält.
An #5: Jochen Bäumer
Sie schreiben: „Fast alle Menschen haben die gleiche Temperatur, aber der Energiegehalt, z. B. bezogen auf die Körperwärme hängt sehr stark vom Körpergewicht, also der Masse ab.“ Herr Thüne hat die Masse berücksichtigt, denn er hat die Einheit Joule gewählt, die die Masse bekanntlich beinhaltet. Schauen Sie noch mal nach, was Joule bedeutet.
Lesen Sie den Artikel noch mal genau durch, versuchen Sie sich an die Rechenaufgaben, die ich in #3 gestellt habe, dann wird Ihnen die Sache klarer.
„Das bedeutet, dass man die Angabe der Temperatur eines gesunden Menschen als 36,6 °C auch ausdrücken kann mit 309,8 K oder 4,28 • 10^-21 J oder 27 meV.“
Selbstverständlich kann man die Körpertemperatur eines Menschen NICHT als Energiebetrag (also in Joule oder Elektronenvolt ausdrücken).
Fast alle Menschen haben die gleiche Temperatur, aber der Energiegehalt, z. B. bezogen auf die Körperwärme hängt sehr stark vom Körpergewicht, also der Masse ab.
Hoffentlich sind dem Autor bei der Abfassung seines Buches nicht noch andere, grundlegende Fehler unterlaufen.
In diesem Sinne: Schöne Feiertage!
Herr Thüne,
„Ein heißer Teekessel kühlt sich im Zimmer von selbst ab, aber er kann sich nicht von selbst erwärmen“…was bezwecken Sie denn mit derlei, wissenschaftlich mangelhaften Analogien? wollen Sie allen Ernstes den Einfluss von Materie, im strittigen Fall von den fälschlicherweise als „Treibhausgase“ bezeichneten Medien bestreiten? Das erscheint doch nur unglaubwürdig…sorry! Derlei Aussagen empfinde ich als kontraproduktiv!
Zu den beiden Aussagen so mancher Klima-“Wissenschaftler“: 1. Die (anthropogen) erwärmte Lufttemperatur hat zu einer Erhöhung der Temperaturen im Meer geführt. 2. Die Lufttemperaturen sind in den letzten 15 Jahren nur deshalb nicht weiter angestiegen, weil die Wärmeenergie der Luft in die Weltmeere geflossen ist und diese sich erwärmt haben.
Hier eine kleine Rechenaufgabe:
Wir betrachten 1 Liter Luft auf der Oberfläche von einem Liter Wasser.
Wie warm muss die Luft (1 Bar) sein, um das Wasser von 15°C auf 15,5°C zu erwärmen?
oder
Wie viel Liter Luft mit einer Temperatur von 16°C brauche ich, um einen Liter Wasser von 15°C auf 15,5°C zu erwärmen.
Bei Problemen: Physikbuch der 7./8. Klasse noch mal raussuchen!
„..Im Paradies hatten Adam und Eva offensichtlich keine Probleme mit dem Wetter, auch keinen Mangel an Wärme, obgleich sie nackt waren. Das lässt den Schluss zu, dass der „Garten Eden“ sich in den feuchtwarmen Tropen mit Temperaturen kaum unter 28 °C befand..“
Hier möchte ich noch ergänzen, dass fast alle großen Kulturen der Antike in Regionen entstanden die deutlich wärmer waren als unser Breitengrad heute:
Etrusker, Griechen, Römer, Assyrer, Perser, Ägypter, Mesopotamier, Khmer, etc..
Völker aus dem Norden hatten häufig einen starken Drang nach Süden (Völkerwanderung).
Und die Wiege der Menschheit liegt im ostafrikanischen Grabenbruch (ohne Gletscher!).
Überall gab es nur ein Problem: Wassermangel – für die alten Ägypter z.B. war der Nil eine Gottheit; ich kenne aber keine antike Kultur die einen Temperarturgott hatte.
Guter zusammenfassender Artikel!
Wärme, Energie, Temperatur….Um das zu verstehen, sollte man sich die Astronomie (Sonnensystem/Universum) hernehmen. Und zwar am Beispiel eines Asteroid der bei seiner Reise durch unser Sonnensystem/Universum, auf den Weg zur Sonne, sich zu einen Kometen wandelt.
Wir haben den luftleeren (Raum) des Universum, wir haben Gesteisbrocken/Kleinplanten (Masse) und wir haben die Geschwindigkeit (Zeit).
Die Energiequelle Sonne (Kernfusionsreaktor) gibt ihren „Druck“ in Form von Strahlung in den luftleeren Raum ab. Diese Energie-Strahlung wartet nur darauf auf eine Masse (Planeten,Asteriod) zu treffen um ihre Energie-Strahlung in Wärme umzuwandeln. Mit der Zeit wird so von der Energiequelle Stern (Sonne) Masse geschafffen und Masse vernichtet. Leben geschaffen oder Leben verhindert. Und dies funktioniert jedoch nur in einen luftleeren Raumvakuum (Universum). Ohne die Energiequellen der Sterne wäre dieser Raum einfach nur „Saukalt“! Erst mit der Masse (Planeten) und einer Energiequelle (Sterne) wird dieser lebensfeindliche luftleere eiskalte Raum mit, dem uns bekannten Leben, erfüllt.
Es braucht eigentlich nicht viel, um sich vorstellen zu können, wie wichtig „Strahlungsenergie-Masse-Wärme“ für unser temperiertes Leben auf Erden ist. Und das Wort „Klima“ ist ja nichts anders als die Beschreibung des jeweiligen Zustandes einer Masse in den weiten des Universum.