Die Strahlung: Antrieb für unser Wettergeschehen

Zu aller erst muss der Begriff der elektromagnetischen Strahlung genauer definiert werden. Sie besteht aus Wellen, gekoppelter elektrischer und magnetischer Felder. Diese Wellen können unterschiedlich lang sein, und so kann die beobachtete Strahlung in Klassen verschiedener Wellenlänge unterteilt werden. Obwohl dies kein alltägliches Thema ist, sind die Namen dieser Kategorien jedermann bekannt. Hier einige Beispiele:

• Röntgenstrahlung: Wellenlänge zwischen 5 Pikometern und 10 Nanometern
• Ultraviolettstrahlung: Wellenlänge zwischen 10 und 400 Nanometern
• Sichtbares Licht: Wellenlänge zwischen 400 und 750 Nanometern
• Infrarotstrahlung: Wellenlänge zwischen 750 Nanometern und 1 mm
• Mikrowellen: Wellenlänge zwischen 1 mm und 1 m
• Radiowellen: Wellenlänge zwischen 1 m und 1 km

Jede dieser Kategorien ist noch feiner Unterteil, wobei die Ultraviolettstrahlung wieder ein Beispiel aus dem Alltag liefert: Die Begriffe UVA, UVB und UVC finden sich auf jeder Sonnencremetube, und gehen ausschließlich auf unterschiedliche Wellenlängen zurück. Umso kürzer diese ist, umso gefährlicher ist die jeweilige Strahlung für den menschlichen Körper. Auch beim sichtbaren Licht ist eine weitere Unterteilung naheliegend: Unterschiedliche Wellenlängen bedeuten unterschiedliche Farben.

Es ist an diesem Punkt wichtig zu erwähnen, dass jeder Körper, egal ob Lebewesen oder lebloses Objekt, elektromagnetische Strahlung aussendet. Die Wellenlänge dieser ist von der Temperatur des Körpers abhängig. Die mathematische Beziehung zwischen der Temperatur eines Objekts und der Wellenlänge der ausgesandten Strahlung liefert das sogenannte Wien’sche Verschiebungsgesetz. Es steht allerdings nicht in Zusammenhang mit der Stadt Wien, sondern mit dem deutschen Physiker Wilhelm Wien (1864 – 1928). In Worte gefasst bedeutet dieses Gesetz, dass ein heißerer Körper mit kürzerer Wellenlänge ausstrahlt.

So wird jene Strahlung genannt, die von der Sonne emittiert (ausgesandt) wird. Die Sonnenoberfläche hat ungefähr 5500 K (entspricht ca. 5200 °C). Bei dieser Temperatur wird typischerweise Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts emittiert. Es ist jedoch kein Zufall, dass die Sonne in dem Bereich strahlt, in dem das menschliche Auge arbeitet. Viel eher ist die Evolution verantwortlich, die Lebewesen an ihre Umgebung angepasst hat und uns bei der von der Sonne ausgesandten Wellenlänge sehen lässt.

Von der Sonne wird mittels der elektromagnetischen Strahlung eine enorme Energiemenge zu unserem Planeten transportiert. Um hier einen genauen Wert zu nennen: Treffen die Sonnenstrahlen senkrecht auf die Erdoberfläche, so erreichen uns am Oberrand der Atmosphäre 1368 Watt pro Quadratmeter. Diese Kenngröße heißt in der meteorologischen Fachsprache Solarkonstante. Auf der Erdoberfläche ist allerdings ein geringerer Wert zu messen, da die Intensität der Strahlung durch Einfallswinkel und Atmosphäre (z.B. Wolken) beeinflusst wird.

Die Energie der Sonne bewirkt eine Heizung der Erdoberfläche. Wodurch es zu Druckunterschieden in der Atmosphäre und schlussendlich zum Ausgleich dieser kommt und es entsteht ein weiteres, uns sehr geläufiges Phänomen: Das Wetter.

Neben der von der Sonne kommenden (solaren) Strahlung, ist die von der Erde ausgesandte (terrestrische) Strahlung ebenfalls von großer Bedeutung. Durch die im Vergleich niedrigere Oberflächentemperatur, von im Mittel 15 °C, emittiert unser blauer Planet Strahlung mit wesentlich größerer Wellenlänge. Ihr Maximum liegt im Bereich der Infrarotstrahlung. Ein anschauliches und spürbares Beispiel zur terrestrischen Strahlung liefert ein Kachelofen. Auch wenn er einige Meter entfernt ist, spürt man die von ihm ausgehende Infrarotstrahlung trotzdem deutlich.

Die terrestrische Strahlung transportiert sozusagen Energie von der Erde weg. Sie fungiert in gewisser Hinsicht als Gegenspieler zur solaren Strahlung und sorgt somit unter anderem für eine nächtliche Abkühlung.

Zusammenfassend lässt sich also folgende Schlussfolgerung über Strahlung und ihre Rolle auf das Wettergeschehen machen: Sie ist der einzige Weg um Energie im Vakuum zu transportieren. So kommt von der Sonne Energie zu uns und stellt den Motor für die Wetterküche dar.