Als Astronom sollte ich eigentlich kein Freund der Wolken sein. Immerhin erschweren sie uns den Blick auf die Sterne des Nachthimmels. Aber so schön ein wolkenloser Himmel sein kann: Wir sind auf den Regen angewiesen, den sie regelmäßig bringen. Und das Ausmaß der Wolkenbedeckung beeinflusst auch das irdische Klima. Denn sie können einen Teil der einfallenden Sonnenstrahlung direkt zurück ins All reflektieren und damit kühlend wirken.

Umgekehrt können Wolken aber auch einen Teil der von der Erde abgegebenen Wärme zur Oberfläche zurückstrahlen (das ist auch der Grund, warum klare Nächte im Allgemeinen kälter sind). Die Details sind komplex und hängen davon ab, welche Wolken sich in welcher Höhe bilden. Wenn wir wissen wollen, wie sich das Klima entwickelt, müssen wir auch die Wolkenbildung verstehen. Und dabei spielt diese Formel eine Rolle:

Es handelt sich um eine vereinfachte Darstellung der Köhler-Gleichung, die beschreibt, wie aus mikroskopischen Aerosolen die Wassertröpfchen entstehen, die sich am Ende zu Wolken zusammenfinden. Der Parameter SS(r) (vom Englischen: supersaturation, also Übersättigung) gibt an, ob ein Tröpfchen mit dem Radius r weiter wachsen kann oder verdunstet. S ist dabei das Verhältnis des tatsächlichen Wasserdampfdrucks zum Sättigungsdampfdruck. Je größer (S-1), desto leichter kann ein Tropfen anwachsen. Mit ^a/_r wird der Einfluss der Krümmung der Tropfenoberfläche beschrieben. Je kleiner der Tropfen, desto gekrümmter die Oberfläche und desto schlechter kann das Wasser gehalten werden (Kelvin-Effekt).

^b/r³ berücksichtigt die gelösten Stoffe im Aerosol: Wenn dort etwa Salz vorhanden ist, sinkt der Dampfdruck, die Verdunstung des Wassers wird gehemmt und die Kondensation einfacher. Für jedes Aerosol gibt es eine kritische Übersättigung, die erreicht werden muss, damit das Tropfenwachstum beginnen kann.

Das All beeinflusst die Wolkenbildung

Und hier kommt die Astronomie ins Spiel. Als Ausgangspunkt für die Kondensation können Blütenpollen dienen, oder Ascheteilchen, Salzkristalle, und so weiter. Aber auch die kosmische Strahlung: So nennt man hochenergetische, ionisierte Partikel, die von der Sonne ins All geschleudert werden. Neben dieser solaren Komponente der kosmischen Strahlung gibt es aber auch noch eine galaktische, die von anderen Sternen und diversen anderen astronomischen Phänomenen wie Supernovae erzeugt wird.

Trifft die kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre, kann sie die Luft ionisieren und damit die Bildung von Aerosolen erleichtern. Vereinfacht gesagt: Je mehr kosmische Strahlung, desto mehr Wolken. Wie viel davon uns erreicht, hängt aber auch von der Sonne ab. Der Sonnenwind kann wie eine Barriere wirken, die uns vor der galaktischen kosmischen Strahlung abschirmt. Die Stärke des Sonnenwindes verändert sich mit dem Ausmaß der Sonnenaktivität und das hat schon in den 1970er-Jahren zu Spekulationen darüber geführt, ob die Aktivität der Sonne unser Klima beeinflussen kann.

1998 wurde die Diskussion durch den schwedischen Physiker Henrik Svensmark angeheizt, der die Variation der kosmischen Strahlung als Ursache für die globale Erwärmung gesehen hat. Der physikalische Mechanismus dahinter ist zwar real, die Auswirkungen auf das Klima aber verschwindend gering. Am CERN hat man die Hypothese sogar mit einem eigenen Experiment (CLOUD) erforscht und gezeigt, dass es keinen nennenswerten Einfluss der kosmischen Strahlung auf die Entwicklung des irdischen Klimas gibt. Die Strahlung aus dem All kann zwar Wolken entstehen lassen, aber als Ausrede für die Klimakrise können wir sie nicht verwenden.