INSTITUT FÜR MATHEMATISCHE PHYSIK

DER TECHNISCHEN UNIVERSITÄT CAROLO-WILHELMINA

- Prof. Dr. G. Gerlich -

 

Mendelssohnstraße 3

38106 Braunschweig

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27. Mai 1998

 

 

Vortrag auf dem Herbstkongress der Europäischen Akademie für Umweltfragen,

Präsident Dr. Dr. h. c. H. Metzner, Derendinger Str. 41-45, 72072 Tübingen:

Die Treibhaus-Kontroverse, Leipzig, 9./10. Nov. 1995.

Zusammenfassung:

Die physikalischen Grundlagen des Treibhauseffektes und fiktiver Treibhauseffekte

In den guten Standardlehrbüchern der Experimentalphysik und theoretischen Physik sucht man vergeblich die Stichworte Treibhaus- oder Glashauseffekt und auch deren physikalische Behandlung. Andererseits gehört die Beschreibung des Phänomens, daß im Glashaus oder im Auto bei Sonnenschein die Luft und der Boden normalerweise heißer sind als in der Umgebung, durchaus zu den Vorgängen, bei denen die Physikstudenten vor dem Vordiplom zeigen können, daß sie etwas von der Beschreibung der Strahlung gelernt haben und mit den betreffenden Formeln umgehen können.

Offenbar seit der Arbeit von Svante Arrhenius aus dem Jahr 1896 hat sich in vielen meteorologischen und klimatologischen Texten ein ganz anderer Glashauseffekt eingebürgert, nämlich daß eine Schicht von Gasen, die Teile des ultraroten Lichtes absorbiert, während sie das sichtbare durchläßt, wie ein Perpetuum mobile zweiter Art arbeiten soll: Der äußere kältere Bereich soll kälter werden, während die innere wärmere Bereich wärmer werden soll, ohne daß äußere Arbeit aufgewandt werden muß. Für diese Mechanismen wird untersucht, welche physikalisch begründbar sind, welche nicht. Zu den letzteren gehört das sogenannte "Strahlungsbudget" für Mittelwerte, für die es keine physikalisch begründeten Gleichungen gibt. Rechnungen für dieses "Strahlungsbudget" gelten aber andererseits als wesentliche moderne Begründung für den fiktiven CO2-Treibhauseffekt der Atmosphäre.

Prof. Dr. Gerhard Gerlich

Institut für Mathematische Physik der Technischen Universität Braunschweig, Mendelssohnstr. 3

38106 Braunschweig

Die physikalischen Grundlagen des Treibhauseffektes und fiktiver Treibhauseffekte

(Manuskript)

1) Einleitung

Wenn man die Begriffe "Glashauseffekt" bzw. "Treibhauseffekt" in einem der klassischen guten Lehrbücher der Experimentalphysik oder theoretischen Physik nachlesen möchte, stellt man - möglicherweise mit Überraschung und Enttäuschung - fest, daß man diesen Effekt nicht behandelt findet. Andererseits war in meiner Studienzeit die Erklärung des Treibhauseffektes eine Übungsklausur vor dem Vordiplom im physikalischen Praktikum, in dem Optik, Atomphysik und auch die Strahlungstheorie behandelt wurden. In diesem Studienabschnitt kannte man weder die mathematische Formulierung der Hauptsätze der Thermodynamik, noch die partiellen Differentialgleichungen der Hydrodynamik oder irreversiblen Thermodynamik; der Effekt mußte also in diesem Studienabschnitt mit relativ elementaren Mitteln behandelt werden.

Der physikalische Treibhauseffekt Gerade nach dem heißen trockenen Sommer dieses Jahres kennt jeder Autofahrer den Glashaus- oder Treibhauseffekt: Wenn er sein normal temperiertes Auto am Morgen abgestellt hat, am Vormittag die Sonne scheint und er mittags in sein Auto steigt, verbrennt er sich fast die Finger am Lenkrad, wenn der Bereich des Armaturenbretts der direkten Sonnenstrahlung ausgesetzt war. Außerdem ist im Autoinnenraum die Luft unerträglich heiß, auch wenn man es außerhalb des Autos noch ganz gut aushalten kann. Man öffnet das Fenster und Schiebedach, trotzdem kommt einem beim Fahren eventuell noch von der Armaturenverkleidung unangenehm heiße Luft entgegen. Im Winter kann man einen ähnlichen Effekt beobachten, nur ist man dann meist froh, daß das Autoinnere wärmer ist als die Umgebung. Bei Treibhäusern und Gewächshäusern (greenhouse, glashouse) nutzt man diesen Effekt: Man heizt mit der sehr umweltverträglichen Solarenergie, für die es vermutlich auch in fernerer Zukunft keine Energiesteuer geben wird. Trotzdem haben sich aber Glashäuser als Wohnhäuser selbst in unseren gemäßigten Breiten nicht so stark durchsetzen können, nicht nur, weil die meisten Leute lieber die Energiesteuern bezahlen, im Winter heizen und im Sommer am Tage eine weniger warme Wohnung bevorzugen, sondern weil Glashäuser auch noch andere Nachteile haben.

Man braucht nicht viel physikalischen Sachverstand, um sofort zu erklären, warum das Auto innen heiß ist: Es ist die Sonne, die das Auto innen so aufgeheizt hat.

Hier endet die umfangreiche Arbeit vorerst, da bei mir nur begrenzter Speicherplatz zur Verfügung steht. Den Rest bekommen Sie beim Verfasser Prof. Dr. Gerhard Gerlich in der TU-Braunschweig / Mathematische Physik als Download - PDF-Datei (Acrobat Reader)






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