Was ist der Treibhauseffekt?

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Was ist der Treibhauseffekt?

Das Licht als Quelle und Anfang allen Seins gehört zu den Urerfahrungen der Menschheit. Dass es auf der Erde überhaupt ein Klima gibt, in dem Menschen, Tiere und Pflanzen leben können, hängt mit den Eigenschaften des Sonnenlichts und der Lufthülle, die die Erde umgibt, der Erdatmosphäre, zusammen.

Licht ist physikalisch betrachtet elektromagnetische Strahlung mit sehr kurzer Wellenlänge, die sich z.B. an der Grenze zwischen Luft und Wasser oder Luft und Glas bricht, d.h. ihre Ausbreitungsrichtung ändert. Ein Teil des Lichts ist sichtbar, aber das UV-Licht und das längerwellige wärmestrahlende Infrarotlicht an den Rändern des Spektrums sind unsichtbar. Wenn Licht auf undurchsichtige Körper trifft, wird es absorbiert oder reflektiert. Die kurzwellige sichtbare Strahlung des Lichts wird beim Auftreffen auf undurchsichtige Materie in längerwellige Wärmestrahlung verwandelt.

Das Licht als Quelle und Anfang allen Seins gehört zu den Urerfahrungen der Menschheit. Dass es auf der Erde überhaupt ein Klima gibt, in dem Menschen, Tiere und Pflanzen leben können, hängt mit den Eigenschaften des Sonnenlichts und der Lufthülle, die die Erde umgibt, der Erdatmosphäre, zusammen.

Auf seinem Weg von der Sonne zur Erde durchdringt das kurzwellige Sonnenlicht die Lufthülle, die die Erde umgibt: die Erdatmosphäre. In Lichtgeschwindigkeit, also unvorstellbar schnell, bahnt es sich seinen Weg durch die verschiedenen Schichten der Atmosphäre: erst durch die Exosphäre, den Übergang zwischen Atmosphäre und Weltraum in einer Höhe zwischen 1000 und 400 Kilometern, dann durch Thermo-, Iono- und Mesosphäre, durch die wenig bewegte Stratosphäre, in deren Mitte sich zwischen 30 und 20 Kilometer Höhe die Ozonschicht befindet, und schließlich durch die erdnächste Atmosphärenschicht, die Troposphäre. Hier spielt sich bis zu einer Höhe von 16 Kilometern alles Wettergeschehen ab.

Die kurzwellige Strahlung des ankommenden Sonnenlichts wird teilweise von Atmosphäre und Erdoberfläche reflektiert, der Rest durchläuft die Atmosphäre, erwärmt die Erdoberfläche und wird als infrarote Wärmestrahlung zurückgestrahlt. Ein Teil der rückgestrahlten Wärmestrahlung durchläuft die Atmosphäre und verliert sich im Weltall, der andere Teil der Wärmestrahlung kann die Schicht aus Wasserdampf, Kohlendioxid und von Spuren anderer Gase in der Atmosphäre nicht durchdringen und wird in der Atmosphäre zurückgehalten.

Ohne die schützende Atmosphäre aus Gemischen verschiedener Gase wäre auf der Erde kein Leben möglich, denn sie speichert einen Teil der auftreffenden Strahlung als Wärmeenergie und verhindert so bitterkalte Temperaturen auf der Erde. Wissenschaftler haben errechnet, dass ohne den natürlichen Treibhauseffekt auf der Erde eine durchschnittliche Temperatur von minus 18 Grad Celsius herrschen würde. Die sogenannten Treibhausgase in der Atmosphäre sind dafür verantwortlich, dass die durchschnittliche Oberflächentemperatur plus 15 Grad Celsius beträgt. Die Atmosphäre besteht größtenteils aus Stickstoff, Sauerstoff und Argon. Diese Gase sind ziemlich durchlässig sowohl für sichtbares Licht wie für die Wärmestrahlung, die die Erde in den Weltraum zurückstrahlt. Allerdings sind in der Atmosphäre auch Wasserdampf, Kohlendioxid und Spuren anderer Gase vorhanden, die zwar durchlässig für sichtbares Licht, jedoch weit weniger für Infrarotlicht sind. Diese Gase in der Atmosphäre wirken wie ein Schutzschild für die Erde. Man nennt sie Treibhausgase. Je höher ihre Konzentration, desto höher die Temperatur auf der Erde.

Ein Glashaus in der Sonne wird zum Treibhaus

Normales Fensterglas hat eine ähnliche Wirkung . Es ist durchlässig für alle Arten von Licht, allerdings weitaus mehr für das Licht, das wir sehen können, als für UV-Licht oder Infrarot-Licht. Stellen Sie sich ein Glashaus vor, das in der prallen Sonne steht. Objekte im Glashaus, die vom Sonnenlicht beschienen werden, nehmen die Strahlung des Lichts auf und erwärmen sich. Einen Teil dieser Wärme geben sie als Infrarotstrahlung wieder ab. Nach einiger Zeit geben sie die gleiche Energiemenge an Infrarotstrahlung ab wie sie an Sonnenlicht aufnehmen, so dass ihre Temperatur nicht mehr steigt. Die abgegebene Wärmestrahlung wird nun vom Glas reflektiert, kann kaum wieder nach außen abgegeben werden und erwärmt den Raum. Die Temperatur im Inneren des Glashauses steigt so lange an, bis sich wieder ein Gleichgewicht herstellt zwischen der eintreffenden Strahlung des Sonnenlichts und der durch das Glas hindurch abgegebenen Wärmestrahlung.

Werden Objekte außerhalb des Glashauses von der Sonne beschienen, erwärmen sie sich auch, aber sie können ihre Infrarotstrahlung ungehindert nach außen abgeben. Ihre neue Temperatur im Sonnenschein pendelt sich dadurch auf einem niedrigeren Niveau ein als die der Objekte im Glashaus. Ein Tomatenstrauch im Gewächshaus kann weniger Wärme abgeben als der Tomatenstrauch auf dem Feld. Diesen Effekt machen sich die Bauern mit der Produktion von Obst und Gemüse in Gewächshäusern schon lange zunutze. Ohne Glasdach, das die Sonnenwärme einschließt, würden die Tomatenpflanzen bei Kälteeinbrüchen im Frühling erfrieren.

Der natürliche Treibhauseffekt ermöglicht alles Leben auf der Erde

Der Treibhauseffekt ist also nichts Neues, sondern ein uraltes Phänomen, das die Entstehung von Leben auf unserem Planeten ermöglicht hat. Wissenschaftler haben errechnet, dass ohne den natürlichen Treibhauseffekt auf der Erde eine durchschnittliche Temperatur von minus 18 Grad Celsius herrschen würde. Die Treibhausgase in der Atmosphäre sind dafür verantwortlich, dass die durchschnittliche Oberflächentemperatur plus 15 Grad Celsius beträgt. Somit beträgt der natürliche Treibhauseffekt +33 Grad Celsius. Leben, so wie wir es kennen, gäbe es ohne den Treibhauseffekt nicht.

Menschliche Aktivitäten verstärken den natürlichen Treibhauseffekt

Ein neues Phänomen kommt jetzt allerdings hinzu: Seit etwa 250 Jahren verstärken Einflüsse des Menschen den natürlichen Treibhauseffekt in erheblichem Maße. Der sogenannte "anthropogene Treibhauseffekt" überlagert die natürlichen Einflüsse und bringt unser Klimasystem in Gefahr. Die derzeitige Konzentration an Treibhausgasen in der Atmosphäre ist höher als in den vergangenen 650.000 Jahren.