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Glas und der Treibhauseffekt

Frage von:
Datum: 5.12.2003

Der Treibhauseffekt ... im Maßstab eines Gewächshauses. Warum kann die Energie der Sonne durch das Glas in das Gewächshaus gelangen aber nicht wieder hinaus? Warum kann sich die Energie im Innern des Gewächshauses stauen, obwohl Glas ein Wärmeleiter ist?


Antwort von:
Datum: 18.12.2003

Glas ist für manche Wellenlängen durchlässig, für andere dagegen nicht. Insbesondere lässt Glas keine Infrarotstrahlung durch. Das Sonnenlicht erstreckt sich über einen großen Wellenlängenbereich mit einem Emissionsmaximum im Gelben. Ein Großteil dieser Strahlung der Sonne gelangt also in das Innere des Gewächshauses (die Infrarotstrahlung natürlich nicht). Diese Strahlung wird durch die Gegenstände im Gewächshaus absorbiert, was zu einer Erhöhung der Temperatur führt. Die Gegenstände im Gewächshaus werfen das Licht zurück, aber wegen der niedrigen Temperaturen handelt es sich um infrarotes Licht. Diese Infrarotstrahlung ist also im Gewächshaus gefangen. Ja, das Glas ist (wie jeder Körper) ein Wärmeleiter – allerdings ein schlechter Wärmeleiter. Durch direkten Kontakt zwischen Glas und umgebender Luft wird Wärme übertragen. Dieser Mechanismus ist jedoch nicht so wirksam wie der Strahlungsmechanismus. Es gibt ihn aber, und er sorgt auch dafür, dass die Temperatur nicht beliebig steigt.


Antwort von:
Datum: 8.12.2003

Glas ist (auch für uns) durchsichtig, das heißt, dass Glas (für unsere Netzhaut) sichtbares Licht durchlässt. Es gibt aber auch ultraviolettes und infrarotes Licht, das unsere Netzhaut nicht sieht. UV- und IR-Licht werden – wie auch sichtbares Licht – durch ihre Wellenlänge charakterisiert: Violett an dem einen Ende und Rot am anderen Ende des Spektrums. Verschiedene Materialien können für manche Wellenlängen durchsichtig sein, für andere nicht. So lassen zum Beispiel Muskeln und Fett Röntgenlicht durch, Knochen dagegen nicht, so dass man Knochen mit Röntgenstrahlen fotografieren kann (Röntgenaufnahme).

Glas lässt also sichtbares Licht durch, infrarotes Licht jedoch nicht. Genauso verhält es sich mit Kohlendioxid: Für sichtbares Licht ist es durchsichtig, für infrarotes Licht nicht.

Die Energie der Sonne erreicht uns als Sonnenstrahlen. Wegen der sehr hohen Temperatur der Sonne ist die Strahlung der Sonne sehr kurzwellig (sichtbares Licht und UV-Licht). Diese Energie gelangt in das gläserne Gewächshaus und erwärmt das, was sich im Inneren befindet. Diese Energie wird von den erwärmten Gegenständen wieder abgegeben, aber als Strahlung, die einer viel niedrigeren Temperatur entspricht als derjenigen der Sonne. Die Wellenlänge dieser Strahlung liegt im Infrarotbereich. Da das Glas jedoch für Infrarotstrahlung undurchlässig ist, gelangt diese Energie nicht nach draußen: Das ist der Treibhauseffekt.


Antwort von:
Datum: 8.12.2003

Wenn ich einen Spiegel auf den Boden des Gewächshauses lege, wird die Energie, die durch das Glas ins Innere kommt, am Spiegel reflektiert und gelangt genauso wieder durch das Glas nach draußen (bei der Reflexion am Spiegel ändert sich die Wellenlänge des Lichts nicht). Wenn man dagegen den Spiegel durch ein Stück schwarzen Stoff ersetzt, wird es im Gewächshaus wärmer. Das liegt daran, dass die Energie, die der schwarze Stoff aussendet, sich von der Energie, die von der Sonne durch das Glas auf den Stoff trifft, unterscheidet: Die Wellenlänge der Infrarotstrahlung, die der schwarze Stoff aussendet, ist viel länger als die Wellenlänge der Strahlung, die von der Sonne kommend, durch das Glas auf das Stück Stoff trifft. Das Glas lässt die Infrarotstrahlung nicht durch. Das führt dazu, dass das Glas diese Strahlung absorbiert (aufnimmt), sich dadurch erwärmt und wiederum die Luft im Gewächshaus erwärmt. Das ist der Treibhauseffekt. Glas ist zum Glück auch kein guter Wärmeleiter, sonst würden unsere Fenster auch nicht viel nützen. Die Wärme bleibt sowohl im Gewächshaus als auch in unserem Haus im Winter drinnen.

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