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Lexikon der Geographie: Sonnenstrahlung

Sonnenstrahlung, Solarstrahlung, solare Strahlung, ist die von der Photosphäre der Sonne emittierte elektromagnetische Strahlung, die nach dem Planck'schen Strahlungsgesetz der Strahlung eines Schwarzen Köpers der Temperatur 6000 K entspricht. Der mittlere Energiefluss der Sonnenstrahlung an der Obergrenze der Atmosphäre (extraterrestrische Sonnenstrahlung) wird als Solarkonstante bezeichnet. Das Maximum der spektralen Energieverteilung tritt im sichtbaren Bereich nach dem Wien'schen Verschiebungsgesetz bei 0,5 μm auf ( Abb. 1 ). Das solare Strahlungsspektrum wird in drei Bereiche eingeteilt ( Abb. 2 ). 99% der Energieabstrahlung erfolgt im Wellenlängenbereich 0,23-5 μm. An der Obergrenze der Atmosphäre sind davon 9% UV-Strahlung, 45% sichtbares Licht und 46% Infrarotstrahlung. Beim Durchgang durch die Atmosphäre wird die Sonnenstrahlung insgesamt abgeschwächt (Extinktion), in einigen Wellenlängenbereichen erfolgt sogar eine fast gänzliche Auslöschung der Strahlung durch die atmosphärischen Gase und Spurenstoffe. Dies gilt u.a. für Wellenlängen < 0,29 μm, die in der zwischen 20-50 km auftretenden Ozonschicht weitestgehend absorbiert werden ( Abb. 1 ). Dadurch wird das Leben auf der Erde vor der gefährlichen UV-Strahlung geschützt (UV-Index). Weitere Schwächungen erfolgen durch die Streuung an Stickstoff- und Sauerstoffmolekülen sowie den Dunstpartikeln. Besonders im Infrarotbereich wird die Sonnenstrahlung von Wasserdampf- und Kohlendioxidmolekülen absorbiert, während das gesamte Spektrum durch die Dunstabsorption erheblich abgeschwächt wird ( Abb. 1 ). Strahlungsbilanz.

DKl


Sonnenstrahlung 1: Sonnenstrahlung 1: Spektrale Flussdichte der direkten Sonnenstrahlung in Abhängigkeit zur Wellenlänge senkrecht zur Strahlungsrichtung. 1: Spektrum eines Schwarzkörpers bei einer Temperatur von 6000 K, 2: tatsächliches extraterrestrisches Solarspektrum, 3: Solarspektrum nach Ozon-Absorption, 4: Solarspektrum nach Streuung an Stickstoff- und Sauerstoffmolekülen, 5: Solarspektrum nach Streuung an Dunstpartikeln, 6: Solarspektrum nach Absorption im Bereich der Wasserdampfbanden, 7: Solarspektrum nach Dunstabsorption.

Sonnenstrahlung 2: Sonnenstrahlung 2: Differenzierung der Sonnenstrahlung nach Wellenlängenintervallen.

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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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