Treibhauseffekt ganz ohne Menschen

Lebensspuren auf der Venus: Mit den Modellen der Planetenforschung wären solche Überlegungen jedenfalls kompatibel. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Venus der Erde vor zwei bis drei Milliarden Jahren recht ähnlich war, mit Wasser, gemäßigten Temperaturen und durchaus lebensfreundlichen Verhältnissen. Zum Kochtopf wurde die Venus-Atmosphäre erst später – durch einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt. Und das ganz ohne anthropogene Einflüsse ..

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die besten Kommentare

  1. Ausgezeichneter Kommentatorelfenzauberin
    3x Ausgezeichneter Kommentar
    15. September 2020 22:35

    Nein, nein und nochmals nein!

    Die Venus ist nicht wegen des Treibhauseffektes so heiß, sondern aus ganz simplen physikalischen Gründen.
    Bevor ich mit Erklärungen beginne: ja, es gibt den Treibhauseffekt, doch der ist nur so klein, dass er die hohen Temperaturen auf der Venusoberfläche nicht erklären kann.

    Die Klimatologen haben eine Kennzahl für den Treibhauseffekt gefunden, nämlich die Klimasensitivität. Wie der Name schon sagt, gibt die Klimasensitivität an, wie sensitiv die Atmosophäre auf ein Treibhausgase reagiert. Dabei gibt die Klimasensitivität jene Temperaturerhöhung an, die nach einer Verdoppelung des CO2 in der Atmsophäre auftritt. Indem man die atmosphärische C02-Konzentratrion nicht einfach versuchshalber verdoppeln kann, um diese Klimasensitivität genau zu bestimmen, ist man auf Modelle und Messungen angewiesen, weswegen die Klimasensitivität nur in weiten Grenzen bekannt ist. Sie beträgt - wenn ich mich recht an die IPCC-Berichte erinnere - zwischen 2 und 4.5 Grad Celsisus bei Verdoppelung des CO2, wobei es Wissenschaftler gibt, die die untere Grenze etwa bei 0.5 Grad C ansiedeln - aber das nur so nebenbei.

    Die Erdatmosphäre hat etwa 400 ppm CO2. Um CO2-Werte wie auf der Venus zu erreichen, müsste man die irdische atmosphärische CO2-Konzentration ca. 40 mal verdoppeln. Nach 40 Verdoppelungen steigt nach dem oben Gesagten die Temperatur gerade einmal um 20 Grad bis maximal 180 Grad Celsius. Addiert man diese Werte zur irdischen Mitteltemperatur von knapp 15 Grad Celsius, erreicht man noch lange nicht die 480 Grad C Oberflächentemperatur, die auf der Venus gemessen wurde, was nur den Schluss zulässt, dass die Treibhausgase nicht für die Temperaturerhöhung verantwortlich sind, zumindest nicht in großem Umfang.

    Wenn es nicht der Treibhauseffekt ist, warum ist es dann auf der Venus so heiß?

    Um diese Frage zu beantworten, ist es notwendig, die Physik des Treibhauseffektes zu verstehen.
    Ab jetzt ist der Text nur noch für an Physik Interessierte gerichtet:

    Wir ein Planet von einer Sonne bestrahlt, so empfängt dieser Planet ein gewisses Maß an Energie, deren Höhe davon abhängt, wie weit das Zentralgestirn vom Planeten entfernt ist und wie heiß die Strahlungsquelle tatsächlich ist. Mit einfachen Formeln (die sogar unser Bundesmaturant in der Schule gelernt haben sollte), kann man sich ausrechnen, wieviel Energie auf diesen Planeten trifft. Der Satz der Energieerhaltung fordert aber unerbittlich, dass der Planet genausoviel Energie abstrahlen muss wie er erhält - wäre es anders, dann würde sich der Planet entweder bis zum absoluten Nullpunkt abkühlen oder er würde sich unendlich erhitzen.

    Das bedeutet, dass die Erde (und natürlich auch die Venus) Energie abstrahlt. Nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz kann man dieser abgestrahlten Energie eine Temperatur zuordnen. Für die Erde liegt diese Temperatur (es ist die Schwarzkörpertemperatur der Erde) bei ca. -20 Grad Celsius.

    Würde ein außerirdischer Astronm die Erde anpeilen und sie mit seinen Spektroskopen untersuchen, dann käme er zu dem Schluss, dass die Erde mit genau diesen -18 Grad C strahlt. Der Alien-Astronom "sieht" mit seinem Spektroskop die Schwarzkörpertemperatur, aber eben nicht die Oberflächentemperatur. Das hat damit zu tun, dass die Erde ihre Energie nicht von der Erdoberfläche abstrahlt, sondern von den höher gelegenen Schichten der Atmosphäre. Auf der Erde liegt diese Abstrahlungsebene etwa im 5 Kilometer Höhe - und in 5 Kilometer Höhe hat es ziemlich genau -20 Grad Celsius. Das ist es, was unser Alien-Astronom misst.

    Jeder weiß, dass es auf den Bergen kühler ist als in den Tälern (wenn wir nicht gerade eine Inversionswetterlage haben). Steigt man 1000 m in die Höhe, dann sinkt die Temperatur um etwa 6 Grad Celsius, steigt man hinunter, dann erhöht sich die Temperatur dementsprechend. Diese Temperaturänderung pro 1000 m Höhenunterschied ist eine Kennzahl der Atmosphäre, sie wird als Lapse-Rate bezeichnet.

    Wenn jetzt die Abstrahlungsebene der Erde auf 5000 Meter liegt und wir dann 5 Kilometer bis zur Erdoberfläche herabsteigen, dann haben wir eine Temperaturerhöhung von 5 x der Lapserate, also von 35 Grad Celsius. Addiert man diese Temperaturerhöhung zu den - 20 Grad Celsius (der Schwarzkörpertemperatur der Erde), kommt man 15 Grad Celsisus, also praktisch derselbe Wert, den wir auf der Erdoberfläche im Mittel haben.

    Genau auf diesem Weg kommt die Temperaturerhöhung zustande. Wendet man das auf die Venus an, so muss man nur die Schwarzkörpertemperatur der Venus, die Abstrahlungsebene und die Lapserate kennen.

    Die Schwarzkörpertemperatur der Venus ist paradoxerweise niedriger als die der Erde, was damit zu tun hat, dass die Venusatmosphäre viel mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektiert und sich deswegen weniger erwärmt. Tatsächlich liegt die Schwarzkörpertemperatur der Venus bei -46 Grad Celsius. Doch die Abstrahlungsebene liegt eben auf 50 Kilometer, die LapseRate der Venus ist der der Erde sehr ähnlich, sie liegt bei 8.2 Grad Celsius pro 1000 m Höhenunterschied.

    Berechnen wir jetzt die Oberflächentemperatur der Venus:

    - 46 Grad (Schwarzkörpertemperatur) + 8.2 (lapse rate) x 50 (Höhe der Abstrahlungsebene in Kilometer = Oberflächentemperatur der Venus

    Setzt man diese Zahlen ein, so erhält man eine Oberflächentemperatur von 364 Grad Celsius, was sehr nahe an den gemessenen Werten liegt.

    Man kann sich genau diesen Sachverhalt anders vergegenwärtigen. Gräbt man in Gedanken ein tiefes Loch in die Erde - sagen wir, es möge 50 km tief sein - so hat es dort unten wegen der LapseRate eine Temperatur von 365 Grad Celsius (5 x LapseRate + mittlere Oberflächentemperatur der Erde).

    Die Temperaturerhöhung kommt dadurch zustande, dass weiter unten eben viel mehr Luftschichten auf die darunter liegenden lasten, was zu einer Temperaturerhöhung führt. Mit dem Treibhauseffekt hat das nur bedingt und indirekt zu tun. Die hohe Temperatur auf der Venus ist jedenfalls eine Folge der außerordentlichen Dicke ihrer Atmosphäre, nicht des Treibhauseffektes.


alle Kommentare

  1. elfenzauberin
    15. September 2020 22:35

    Nein, nein und nochmals nein!

    Die Venus ist nicht wegen des Treibhauseffektes so heiß, sondern aus ganz simplen physikalischen Gründen.
    Bevor ich mit Erklärungen beginne: ja, es gibt den Treibhauseffekt, doch der ist nur so klein, dass er die hohen Temperaturen auf der Venusoberfläche nicht erklären kann.

    Die Klimatologen haben eine Kennzahl für den Treibhauseffekt gefunden, nämlich die Klimasensitivität. Wie der Name schon sagt, gibt die Klimasensitivität an, wie sensitiv die Atmosophäre auf ein Treibhausgase reagiert. Dabei gibt die Klimasensitivität jene Temperaturerhöhung an, die nach einer Verdoppelung des CO2 in der Atmsophäre auftritt. Indem man die atmosphärische C02-Konzentratrion nicht einfach versuchshalber verdoppeln kann, um diese Klimasensitivität genau zu bestimmen, ist man auf Modelle und Messungen angewiesen, weswegen die Klimasensitivität nur in weiten Grenzen bekannt ist. Sie beträgt - wenn ich mich recht an die IPCC-Berichte erinnere - zwischen 2 und 4.5 Grad Celsisus bei Verdoppelung des CO2, wobei es Wissenschaftler gibt, die die untere Grenze etwa bei 0.5 Grad C ansiedeln - aber das nur so nebenbei.

    Die Erdatmosphäre hat etwa 400 ppm CO2. Um CO2-Werte wie auf der Venus zu erreichen, müsste man die irdische atmosphärische CO2-Konzentration ca. 40 mal verdoppeln. Nach 40 Verdoppelungen steigt nach dem oben Gesagten die Temperatur gerade einmal um 20 Grad bis maximal 180 Grad Celsius. Addiert man diese Werte zur irdischen Mitteltemperatur von knapp 15 Grad Celsius, erreicht man noch lange nicht die 480 Grad C Oberflächentemperatur, die auf der Venus gemessen wurde, was nur den Schluss zulässt, dass die Treibhausgase nicht für die Temperaturerhöhung verantwortlich sind, zumindest nicht in großem Umfang.

    Wenn es nicht der Treibhauseffekt ist, warum ist es dann auf der Venus so heiß?

    Um diese Frage zu beantworten, ist es notwendig, die Physik des Treibhauseffektes zu verstehen.
    Ab jetzt ist der Text nur noch für an Physik Interessierte gerichtet:

    Wir ein Planet von einer Sonne bestrahlt, so empfängt dieser Planet ein gewisses Maß an Energie, deren Höhe davon abhängt, wie weit das Zentralgestirn vom Planeten entfernt ist und wie heiß die Strahlungsquelle tatsächlich ist. Mit einfachen Formeln (die sogar unser Bundesmaturant in der Schule gelernt haben sollte), kann man sich ausrechnen, wieviel Energie auf diesen Planeten trifft. Der Satz der Energieerhaltung fordert aber unerbittlich, dass der Planet genausoviel Energie abstrahlen muss wie er erhält - wäre es anders, dann würde sich der Planet entweder bis zum absoluten Nullpunkt abkühlen oder er würde sich unendlich erhitzen.

    Das bedeutet, dass die Erde (und natürlich auch die Venus) Energie abstrahlt. Nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz kann man dieser abgestrahlten Energie eine Temperatur zuordnen. Für die Erde liegt diese Temperatur (es ist die Schwarzkörpertemperatur der Erde) bei ca. -20 Grad Celsius.

    Würde ein außerirdischer Astronm die Erde anpeilen und sie mit seinen Spektroskopen untersuchen, dann käme er zu dem Schluss, dass die Erde mit genau diesen -18 Grad C strahlt. Der Alien-Astronom "sieht" mit seinem Spektroskop die Schwarzkörpertemperatur, aber eben nicht die Oberflächentemperatur. Das hat damit zu tun, dass die Erde ihre Energie nicht von der Erdoberfläche abstrahlt, sondern von den höher gelegenen Schichten der Atmosphäre. Auf der Erde liegt diese Abstrahlungsebene etwa im 5 Kilometer Höhe - und in 5 Kilometer Höhe hat es ziemlich genau -20 Grad Celsius. Das ist es, was unser Alien-Astronom misst.

    Jeder weiß, dass es auf den Bergen kühler ist als in den Tälern (wenn wir nicht gerade eine Inversionswetterlage haben). Steigt man 1000 m in die Höhe, dann sinkt die Temperatur um etwa 6 Grad Celsius, steigt man hinunter, dann erhöht sich die Temperatur dementsprechend. Diese Temperaturänderung pro 1000 m Höhenunterschied ist eine Kennzahl der Atmosphäre, sie wird als Lapse-Rate bezeichnet.

    Wenn jetzt die Abstrahlungsebene der Erde auf 5000 Meter liegt und wir dann 5 Kilometer bis zur Erdoberfläche herabsteigen, dann haben wir eine Temperaturerhöhung von 5 x der Lapserate, also von 35 Grad Celsius. Addiert man diese Temperaturerhöhung zu den - 20 Grad Celsius (der Schwarzkörpertemperatur der Erde), kommt man 15 Grad Celsisus, also praktisch derselbe Wert, den wir auf der Erdoberfläche im Mittel haben.

    Genau auf diesem Weg kommt die Temperaturerhöhung zustande. Wendet man das auf die Venus an, so muss man nur die Schwarzkörpertemperatur der Venus, die Abstrahlungsebene und die Lapserate kennen.

    Die Schwarzkörpertemperatur der Venus ist paradoxerweise niedriger als die der Erde, was damit zu tun hat, dass die Venusatmosphäre viel mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektiert und sich deswegen weniger erwärmt. Tatsächlich liegt die Schwarzkörpertemperatur der Venus bei -46 Grad Celsius. Doch die Abstrahlungsebene liegt eben auf 50 Kilometer, die LapseRate der Venus ist der der Erde sehr ähnlich, sie liegt bei 8.2 Grad Celsius pro 1000 m Höhenunterschied.

    Berechnen wir jetzt die Oberflächentemperatur der Venus:

    - 46 Grad (Schwarzkörpertemperatur) + 8.2 (lapse rate) x 50 (Höhe der Abstrahlungsebene in Kilometer = Oberflächentemperatur der Venus

    Setzt man diese Zahlen ein, so erhält man eine Oberflächentemperatur von 364 Grad Celsius, was sehr nahe an den gemessenen Werten liegt.

    Man kann sich genau diesen Sachverhalt anders vergegenwärtigen. Gräbt man in Gedanken ein tiefes Loch in die Erde - sagen wir, es möge 50 km tief sein - so hat es dort unten wegen der LapseRate eine Temperatur von 365 Grad Celsius (5 x LapseRate + mittlere Oberflächentemperatur der Erde).

    Die Temperaturerhöhung kommt dadurch zustande, dass weiter unten eben viel mehr Luftschichten auf die darunter liegenden lasten, was zu einer Temperaturerhöhung führt. Mit dem Treibhauseffekt hat das nur bedingt und indirekt zu tun. Die hohe Temperatur auf der Venus ist jedenfalls eine Folge der außerordentlichen Dicke ihrer Atmosphäre, nicht des Treibhauseffektes.

    • Kritiker
      16. September 2020 07:15

      Danke für die ausführliche Erklärung!

    • logiker2
      16. September 2020 19:25

      Vielen Dank für den aufschlussreichen Physikunterricht, wird jedoch bis zur Politik nicht durchdringen, wenn doch, werden sie es nicht kapieren.

    • Marand Josef (kein Partner)
      17. September 2020 20:42

      Sehr richtige Zusammenfassung der Atmosphären Physik.
      Es kommt allein auf die Höhe der Wärmeabstrahlungsebene an (bei ca. -18°C, in Polnähe tiefer, am Äquator höher), wobei die Wolken die Wärme wie feste Körper viel besser abstrahlen als die Luft.
      Beweis: Unterschied Gegenstrahlung nachts bei bewölktem u. klarem Himmel
      Und da wären wir schon beim Thema Kondensstreifen.
      Durch die Verschleierung des Himmels mit Kondensstreifen wird die wirksame Abstrahlungsebene auf ca. 10.000m angehoben, was wie bei der Venus zu einer schwächeren Abkühlung und damit zu einer Erwärmung der Luft führen dürfte.
      Beweis: Die Temperaturen gehen mit dem Lock down zurück und steigen jetzt wieder auf urspr. Ni





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