sonne:globalstrahlung
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====== Globalstrahlung ====== | ====== Globalstrahlung ====== | ||
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* im Infraroten führen Rotations- und Vibrationsübergänge in **Wasserdampf** (H< | * im Infraroten führen Rotations- und Vibrationsübergänge in **Wasserdampf** (H< | ||
- | In der Summe wird bei senkrechtem Sonnenstand 17,7% der Strahlung in der Atmosphäre absorbiert (0,3% Sauerstoff, 1,8% Ozon, 4,1% Aerosol, 4,7% Rayleighstreuung, | + | In der Summe wird bei senkrechtem Sonnenstand 17,7% der Strahlung in der Atmosphäre absorbiert (0,3% Sauerstoff, 1,8% Ozon, 4,1% Aerosol, 4,7% Rayleighstreuung, |
[{{ : | [{{ : | ||
- | Ein typisches Sonnenspektrum wie das Referenzsonnenspektrum der ASTM (Luftmasse 1.5) hat auf der Erdoberfläche eine Gesamtbestrahlungsstärke von 100' | + | Ein typisches Sonnenspektrum wie das [[https:// |
^ ^ Bestrahlungsstärke | ^ ^ Bestrahlungsstärke | ||
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Was wir als Tageslicht bezeichnen, ist eine gemittelte Strahlung, die sowohl direktes Sonnenlicht als auch gestreutes Himmelslicht enthält. | Was wir als Tageslicht bezeichnen, ist eine gemittelte Strahlung, die sowohl direktes Sonnenlicht als auch gestreutes Himmelslicht enthält. | ||
- | {{spectrum> | + | [{{:sonne:spectrum_81.png? |
- | Die Beleuchtungsstärke an der Erdoberfläche hängt vom Wetter (Absorption durch Bewölkung) und vom Sonnenstand (Tages- und Jahreszeit) ab. Bei völlig klarem Himmel ergibt sich die Beleuchtungsstärke aus der Sonnenhöhe $\alpha$: $E = 128\mathrm{klx}\mathrm{e}^{-0.5/ | ||
- | Nur ein Teil des Lichts erreicht den Erdboden daher auf direktem Weg von der Sonne, ein gewisser Anteil wird in der Atmosphäre gestreut, es kommt als Himmelsstrahlung auf den Erdboden. | + | Die Beleuchtungsstärke an der Erdoberfläche hängt vom Wetter |
- | {{spectrum>f:O1/s:m|Prozentualer Anteil der direkten Sonnenstrahlung an der Globalstrahlung bei 10° Sonnenstand|69}}{{spectrum> | + | Nur ein Teil des Lichts erreicht den Erdboden daher auf direktem Weg von der Sonne, ein gewisser Anteil wird in der Atmosphäre gestreut, es kommt als Himmelsstrahlung auf den Erdboden. Die Wassermoleküle, |
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+ | [{{:sonne:otherspectrum_1.png? | ||
Das direkte Sonnenlicht ist im Gegenzug, da der blaue Anteil entfernt wurde, je nach Stärke der Streuung (was der Dicke der durchquerten Atmosphäre, | Das direkte Sonnenlicht ist im Gegenzug, da der blaue Anteil entfernt wurde, je nach Stärke der Streuung (was der Dicke der durchquerten Atmosphäre, | ||
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- | Während der Dämmerung nimmt die absolute Intensität rapide ab, ab einem bestimmten Sonnenstand bildet sich ein Spektrum aus, dass ein Minimum im Bereich von 550 nm bis 600 nm hat {{wikindx>66}}. | + | [{{: |
- | {{spectrum>f:S73/s:m|Dämmerung|70}}{{clear}} | + | Während der Dämmerung nimmt die absolute Intensität rapide ab, ab einem bestimmten Sonnenstand bildet sich ein Spektrum aus, dass ein Minimum im Bereich von 550 nm bis 600 nm hat {{wkx>66}}. |
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Typische Werte für die Farbtemperatur im Tagesverlauf sind | Typische Werte für die Farbtemperatur im Tagesverlauf sind | ||
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Die Ozonschicht der Erde filtert aus der UV-Strahlung der Sonne UV-C komplett heraus. Die Intensität der UVB Strahlung wird stark abgeschwächt (ca 90%!). Nur die UVA-Strahlung kann die Ozonschicht nahezu ungehindert passieren. | Die Ozonschicht der Erde filtert aus der UV-Strahlung der Sonne UV-C komplett heraus. Die Intensität der UVB Strahlung wird stark abgeschwächt (ca 90%!). Nur die UVA-Strahlung kann die Ozonschicht nahezu ungehindert passieren. | ||
- | UV-Strahlung wird aufgrund der kurzen Wellenlänge stark von den Molekülen in der Atmosphäre gestreut. Die Intensität der sogenannten Rayleigh-Streuung (eine Näherung für Streuung an kleinen Teilchen) verläuft mit der vierten Potenz der Frequenz. Das ist die Ursache für den blauen Himmel. Da UV-Strahlung noch kurzwelliger als blaues Licht ist, ist leicht einzusehen, dass die UV-Strahlung die uns indirekt vom Himmel aus erreicht im Vergleich zur direkten UV-Strahlung aus Richtung der Sonne einen großen Anteil einnehmen muss. Tatsächlich ist die UV-Strahlung des blauen Himmels oft 10 bis 20 mal stärker als die UV-Strahlung aus Sonnenrichtung {{wikindx>69}}. | + | UV-Strahlung wird aufgrund der kurzen Wellenlänge stark von den Molekülen in der Atmosphäre gestreut. Die Intensität der sogenannten Rayleigh-Streuung (eine Näherung für Streuung an kleinen Teilchen) verläuft mit der vierten Potenz der Frequenz. Das ist die Ursache für den blauen Himmel. Da UV-Strahlung noch kurzwelliger als blaues Licht ist, ist leicht einzusehen, dass die UV-Strahlung die uns indirekt vom Himmel aus erreicht im Vergleich zur direkten UV-Strahlung aus Richtung der Sonne einen großen Anteil einnehmen muss. Tatsächlich ist die UV-Strahlung des blauen Himmels oft 10 bis 20 mal stärker als die UV-Strahlung aus Sonnenrichtung {{wkx>69}}. |
Die Grafik zeigt wie stark die UV-Werte im Tagesverlauf schwanken. Die Form der Kurve ist für UVA und UVB etwa gleich. Die Intensität der UVB-Strahlung ist jedoch wesentlich geringer als die der UVA-Strahlung. Die UVA Strahlung erreicht mittags bei unbewölktem Himmel Maximalwerte von etwa 6.000 µW/cm², die UVB-Strahlung 500µW/ | Die Grafik zeigt wie stark die UV-Werte im Tagesverlauf schwanken. Die Form der Kurve ist für UVA und UVB etwa gleich. Die Intensität der UVB-Strahlung ist jedoch wesentlich geringer als die der UVA-Strahlung. Die UVA Strahlung erreicht mittags bei unbewölktem Himmel Maximalwerte von etwa 6.000 µW/cm², die UVB-Strahlung 500µW/ | ||
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Die starke Schwankung der UV-Werte, insbesondere des relativen Anteils an UVB, erklärt sich aus der unterschiedlichen Zusammensetzung des Sonnenspektrums für verschiedene Sonnenstandswinkel: | Die starke Schwankung der UV-Werte, insbesondere des relativen Anteils an UVB, erklärt sich aus der unterschiedlichen Zusammensetzung des Sonnenspektrums für verschiedene Sonnenstandswinkel: | ||
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- | Bei niedrigem Sonnenstand ist kaum Strahlung unterhalb von 310 nm erkennbar. Der Bereich zwischen 300 nm und 310 nm füllt sich erst bei höherem Sonnenstand, | + | Bei niedrigem Sonnenstand ist kaum Strahlung unterhalb von 310 nm erkennbar. Der Bereich zwischen 300 nm und 310 nm füllt sich erst bei höherem Sonnenstand, |
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+ | Die unterschiedliche spektrale Zusammensetzung zeigt sich beispielsweise am Verhältnis zwischen erythem-wirksamer (Sonnenbrand) und Vitamin-D-wirksamer Dosis zu verschiedenen Tageszeiten. Während Vormittag und Nachmittag beide Effekte etwa gleich stark sind, ist bei hohem Sonnenstand zur Mittagszeit die Vitamin D Wirkung etwa doppelt so groß wie die Erythemwirkung {{wkx> | ||
- | Die unterschiedliche spektrale Zusammensetzung zeigt sich beispielsweise am Verhältnis | + | Sonnenspektren |
===== IR-Strahlung ===== | ===== IR-Strahlung ===== | ||
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====== Literatur ====== | ====== Literatur ====== | ||
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