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Sonnenstrahlung

 
     
  Solarstrahlung, die von der Sonne emittierte elektromagnetische Strahlung. Sie entspricht etwa der Strahlung eines 5800 K heissen Schwarzen Körpers (Plancksches Strahlungsgesetz). Die ausserhalb der Erdatmosphäre ankommende Sonnenstrahlung wird als extraterrestrische Strahlung bezeichnet, ihr mittlerer Strahlungsfluss als Solarkonstante. Der energetisch bedeutsame Spektralbereich der Sonnenstrahlung reicht von 0,3 μm bis etwa 3,5 μm mit einem Maximum der Strahlungsenergie bei ca. 0,48 μm. Die Sonnenstrahlung kann in drei Spektralbereiche eingeteilt werden: ultravioletter Bereich 0,1-0,4 μm, sichtbarer Bereich 0,4-0,75 μm, nahes und mittleres Infrarot 0,75-30 μm. Beim Durchgang durch die Atmosphäre wird die Sonnenstrahlung gestreut und absorbiert, wobei diese selektive Schwächung im Infraroten stark von der Wellenlänge abhängt. Die Sonnenstrahlung wird unterhalb 0,29 μm in der Atmosphäre vollständig durch Stickstoff, Sauerstoff und stratosphärisches Ozon absorbiert. Die mittlere Atmosphäre (Schichten oberhalb der Tropopause) ist aus diesem Grund ein Schutzschild für die Biosphäre. In Gebieten mit relativ dünner Ozonschicht (Ozonloch) gelangt deutlich mehr für das Leben gefährliche Ultraviolette Strahlung zum Boden. Im sichtbaren Spektralbereich erfolgt eine Schwächung der Sonnenstrahlung insbesondere durch Streuprozesse und durch schwache Absorptionsbanden (Ozon). Ein grösserer Anteil der Sonnenstrahlung in diesem Spektralbereich erreicht deshalb in wolkenlosen Gebieten die Erdoberfläche. Im infraroten Spektralbereich treten deutlich die Absorptionsbanden der verschiedenen atmosphärischen Gase zutage (insbesondere H2O, CO2 und O3). Im Bereich dieser Absorptionsbanden wird die Sonnenstrahlung teilweise vollständig in der Atmosphäre absorbiert (Strahlungsabsorption) (Abb. ). Durch die Schwächung der Sonnenstrahlung beim Durchgang durch die Atmosphäre verschiebt sich das Maximum der Bestrahlungsstärke zu einer Wellenlänge knapp oberhalb 0,5 μm. Die Globalstrahlung setzt sich aus der kurzwelligen Himmelsstrahlung und der direkten Sonnenstrahlung zusammen.

SonnenstrahlungSonnenstrahlung: Darstellung der extraterrestrischen Sonnenstrahlung (Kurve 1); Kurve 2 stellt den spektralen Strahlungsfluss von der Sonne im Vergleich zur Emission eines Schwarzen Körpers mit einer Temperatur von 5900 K dar; nach Durchgang durch die Erdatmosphäre ist die Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche durch Streu- und Absorptionsprozesse deutlich geschwächt (Kurve 3); die Absorptionsbanden, insbesondere durch Wasserdampf und Kohlendioxid verursacht, sind deutlich zu erkennen.
 
 

 

 

 
 
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