Strahlung ; Absorption ; Streuung ; Reflexion ;

Jeder Körper gibt Strahlung ab, und zwar elektromagnetische Strahlung. Je heißer der Körper ist, desto intensiver ist die Strahlung und desto kürzer die Wellenlängen der Strahlung. Die Sonne mit ihrer intensiven und kurzwelligen Strahlung ist der Motor allen Lebens auf der Erde. In 15 Minuten trifft an der Außengrenze der Atmosphäre soviel Energie auf, wie die Erde in einem Jahr verbraucht.

Die sogenannte Solarkonstante bezeichnet die Menge der Energie die an den Außengrenzen auftrifft, sie ist bestimmt durch die Entfernung zur Sonne. Der Mittelwert liegt bei 1,94 cal/ qcm/ min (Kalorien pro Quadratzentimeter und Minute).

	Abbildung 1: Zum Pol hin treffen die Sonnenstrahlen immer flacher auf die Erdoberfläche deshalb ist zum Beispiel im Sommer der Weg der Sonnenstrahlen zu uns nach Deutschland etwa 12% länger (innerhalb der Atmosphäre), als wenn man sich am Äquator befinden würde. Hier treffen die Sonnenstrahlen senkrecht auf und haben natürlich einen kürzeren Weg. Im Winter ist der Weg 3x so lang.
	Abbildung 2: Nicht nur der Weg durch die Atmosphäre beeinflußt die Unterschiede der Energiemenge in den einzelnen Breiten. Die Menge, welchen den längeren Weg zurücklegen muß, versorgt zudem noch eine viel größere Oberfläche mit Sonnenstrahlung.
	Abbildung 3: Die Folge dieser unterschiedlichen Wege und damit verbunden unterschiedlichen  Strahlungsintensität ist Ausbildung unterschiedlicher Klimazonen.

Nicht nur die Winkel der eintreffenden Strahlen und die zurückgelegte Strecke durch die Lufthülle nehmen Einfluß auf die Intensität der Strahlung. Die Lufthülle selbst hält etwa 50% der Strahlung der Sonne von der Erdoberfläche ab. Drei Vorgänge spielen dabei die wesentliche Rolle:

Absorption, die Streuung und die Reflexion.

Bei der Absorption (das teilweise oder völlige Verschlucken einer elektromagnet. Wellen- oder Teilchenstrahlung beim Durchgang durch Materie. Die Energie der absorbierten Strahlung wird dabei in Wärme (Absorptionswärme) umgewandelt.) sind 3 Gase wichtig: Ozon, Wasserdampf und Kohlendioxid. Ozon absorbiert die gefährliche kurzwellige Strahlungsenergie und wandelt sie in Wärme um (siehe Temperaturverlauf der Lufthülle).
Wasserdampf und Kohlendioxid erwärmen durch Absorption die Lufthülle, allerdings wird nur indirekt die Strahlungsenergie der Sonne absorbiert. Vielmehr geschieht ein anderer Prozeß: das sichtbare Licht der Sonne erwärmt die Erdoberfläche und diese sendet ihrerseits langwellige Strahlung in den Weltraum zurück. Wasserdampf und Kohlendioxid absorbiert diese langwellige Strahlung wandelt sie in Wärme um, dies erwärmt die Lufthülle.

Abbildung 4: Wasserdampf und Kohlendioxyd lassen die von der Sonne kommende kurzwellige Strahlung unbehelligt passieren. Durch die Reflexion auf der Erdoberfläche werden aus den kurzwelligen Strahlen langwellige Strahlen , die wiederum von Wasserdampf und Kohlendioxyd absorbiert werden. Dabei wird Wärme freigesetzt die zur Erwärmung der Atmosphäre führt.

 
Bei der Reflexion wird die Strahlung der Sonne reflektiert und zwar auf der Erdoberfläche mit einem Betrag zwischen 5 und 90%. Dieser sog. Albedo (Rückstrahlungsvermögen von nicht selbst leuchtenden, diffus reflektierenden Oberflächen.) differiert je nach Beschaffenheit der Erdoberfläche.

Abbildung 5: Das Rückstrahlungs- vermögen differiert mit der Oberflächen- beschaffenheit.

Nicht alle Strahlen dringen bis zur Erdoberfläche vor. Durch Streuung wird Strahlung in verschiedene Richtungen abgelenkt. Verschiedene Moleküle streuen aber nur verschiedene Farben des Lichts (sie selektieren) und so entsteht zum Beispiel der blau scheinende Himmel.

Abbildung 5: Der Lichtstrahl kann den Glasbehälter mit klarem Wasser fast unverändert passieren. Ganz anders sieht es bei dem trüben Wasser, welchem einfach etwas Milch beigegeben wurde, aus. Die Moleküle streuen das Licht und dabei insbesondere die Blauwerte. Der in ähnlicher Art angestrahlte und selektiv streuende Himmel wirkt deshalb blau.