17 Aus der Erfahrung wissen wir, dass die wärmende Wirkung der Sonnenstrahlung auch dann zu spüren ist, wenn die uns umgebende Luft sehr kalt ist. Unsere Wärmeempfindung ändert sich jedoch sofort, wenn wir in den Schatten von Häusern treten oder wenn Wolken vor die Sonne ziehen. Genauso spüren wir die Wärmeenergie, die vom glühenden Draht eines Heizgerätes oder von der Glut eines Feuers ausgestrahlt wird. Besonders nehmen wir diese im Gesicht und mit den Händen wahr, während offenbar unsere Kleider den übrigen Teil unseres Körpers vor der Strahlung schützen. Die Hitzeempfindung hört auch sofort auf, wenn wir z. B. ein Stück Pappe vor unser Gesicht halten. Die Wärmestrahlung der Sonne breitet sich nach allen Richtungen im Weltraum aus. Da der Weltraum ein luftleerer Raum ist, kann es sich weder um Wärmeleitung noch um Wärmeströmung handeln. Breitet sich die Wärmeenergie ohne Beteiligung von Teilchen im Raum aus, so bezeichnen wir dies als Wärmestrahlung (thermal radiation). Die Wärmestrahlung gelangt durch den luftleeren Raum und durch die Atmosphäre auch zur Erde und erwärmt den Erdboden. Die Luft in der Atmosphäre nimmt zwar einen Teil der Strahlung auf, wird aber in erster Linie vom Erdboden aus erwärmt. Die Erwärmung der Erde hängt von der Dauer der Sonneneinstrahlung und vom Winkel ab, unter dem die Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche auftrifft (Abb. 8.2). Dieser ändert sich nicht nur im Laufe eines Tages, sondern auch eines Jahres. Der Grund dafür ist die Neigung der Erdachse gegen die Ebene der Umlaufbahn der Erde um die Sonne (Abb. 22.3, Seite 38). Insgesamt verursacht dies die Ausbildung der verschiedenen Jahreszeiten. Aber nicht bloß glühende Körper strahlen Wärmeenergie aus, sondern auch nicht leuchtende Körper, wie z. B. ein warmer Kachelofen oder ein heißes Bügeleisen. Auch der menschliche Körper strahlt Wärmeenergie ab (Abb. 8.3). Jeder Körper gibt eine seiner Temperatur entsprechende Strahlung ab. Messungen haben gezeigt: Körper mit dunkler und matter Oberfläche strahlen mehr Wärmeenergie ab als solche mit derselben Oberflächentemperatur, aber mit heller und glänzender Oberfläche. Umgekehrt wird ein Körper durch Wärmestrahlung umso stärker erwärmt, je mehr er davon aufnimmt oder absorbiert1. Dies zeigt auch der folgende Versuch: Versuch: Fülle je eine weiß lackierte, eine schwarz lackierte und eine mit Alufolie umwickelte Getränkeflasche mit Wasser, stelle sie in die Sonne und miss nach einiger Zeit die Wassertemperatur in jeder Flasche. Gib eine Erklärung für das Ergebnis. Körper mit dunkler und matter Oberfläche absorbieren mehr Wärmestrahlung als solche mit heller und glänzender Oberfläche. Von hellen und glänzenden Flächen wird die Strahlung größtenteils reflektiert2. Warum können wir die Sonnenenergie auf der Erde spüren? 1 absorbere (lat.) … aufsaugen 2 reflectere (lat.) … zurückspiegeln 8.1 Ein Gletschertisch entsteht, wenn ein Stein die Sonnenstrahlung abschirmt und unterhalb dieses Steines weniger Eis schmilzt als in der Umgebung. 8.2 Abhängigkeit der Erwärmung einer Fläche vom Winkel, unter dem die Strahlung auftrifft. Obwohl die Flächeninhalte von A und B gleich groß sind, ist die auf A eingestrahlte Energie kleiner als die auf B (Darstellung von der Seite). Flächen A und B sind gleich groß. A B Auf der Fläche A ist die Sonneneinstrahlung geringer als auf Fläche B. 8.3 Wärmebild eines Menschen 8 Wärmestrahlung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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