How Do Greenhouse Gases Actually Work?

Summary

Die Erde und der Mond sind nahezu gleich weit von der Sonne entfernt, aber ihre Temperaturen könnten nicht unterschiedlicher sein. Der Mond erreicht extreme Temperaturen von -170°C bis 100°C, während die Erde durch ihre Atmosphäre vor diesen extremen Bedingungen geschützt ist. Diese Atmosphäre absorbiert und speichert Infrarotstrahlung, wodurch die Erde auch nachts nicht zu stark auskühlt. Besonders Gase wie Wasser, Ozon, Kohlendioxid und Methan tragen zur Wärmespeicherung bei. Kleine Änderungen in der Kohlenstoffdioxid-Konzentration können die Temperatur auf der Erde erheblich beeinflussen, was die Bedeutung des Treibhauseffekts unterstreicht.

Takeaways

• 😀 Die Erde und der Mond sind fast gleich weit von der Sonne entfernt, aber die Temperaturen auf dem Mond sind extrem lebensfeindlich.
• 😀 Auf dem Mond reichen die Temperaturen von -170°C in der Nacht bis zu 100°C am Mittag, was die extremsten Temperaturen auf der Erde übertrifft.
• 😀 Der Schutz vor extremen Temperaturen auf der Erde kommt von unserer Atmosphäre, die wie ein Schild wirkt.
• 😀 Die Atmosphäre blockiert die schädlichsten Sonnenstrahlen und absorbiert etwa ein Drittel des weniger intensiven sichtbaren Lichts.
• 😀 Die Atmosphäre speichert Infrarotstrahlung und hält die Erde nachts warm, indem sie die von der Erde abgegebene Wärme zurückhält.
• 😀 Für die Absorption von Strahlung braucht die Atmosphäre elektrisch geladene Teilchen, die mit den elektromagnetischen Wellen interagieren können.
• 😀 Einige Gasmoleküle, wie Wasser, Ozon und Stickstoffoxide, haben eine ungleiche Verteilung der Elektronen und können Infrarotstrahlung absorbieren.
• 😀 Kohlenstoffdioxid und Methan sind auf den ersten Blick symmetrisch, aber auch sie können durch ihre Bewegung Infrarotstrahlung absorbieren.
• 😀 Die Mehrheit der Atmosphäre besteht aus Stickstoff und Sauerstoff, die keine Infrarotstrahlung absorbieren, da sie keine ungleiche Elektronenverteilung haben.
• 😀 Gase wie Kohlenstoffdioxid und Methan sind jedoch so effektiv bei der Absorption von Infrarotstrahlung, dass sie etwa 90 % der Wärme der Erde einfangen.
• 😀 Kleine natürliche Veränderungen der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre haben große Auswirkungen auf die Temperaturen, wie Eisbohrkerne aus den letzten 800.000 Jahren zeigen.

Q & A

Warum ist die Temperatur auf dem Mond im Vergleich zur Erde so extrem unterschiedlich?

Die Temperatur auf dem Mond schwankt extrem, weil der Mond keine Atmosphäre hat, die Wärme speichert oder vor der Sonne schützt. Ohne Atmosphäre reichen die Temperaturunterschiede von -170°C in der Mondnacht bis zu 100°C am Mondmittag.

Wie schützt die Erdatmosphäre vor extremen Temperaturen?

Die Erdatmosphäre schützt uns, indem sie als Schild fungiert und schädliche Sonnenstrahlen blockiert. Gleichzeitig fängt sie Infrarotstrahlung ein, die von der Erdoberfläche abgestrahlt wird, um uns nachts vor extremen Kälte zu bewahren.

Warum hat der Mond keine ähnliche Atmosphäre wie die Erde?

Der Mond hat keine signifikante Atmosphäre, da er über zu wenig Schwerkraft verfügt, um Gase zu halten. Diese geringe Schwerkraft kann keine Gasmoleküle festhalten, weshalb der Mond extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist.

Welche Gase in der Erdatmosphäre sind für die Absorption von Infrarotstrahlung verantwortlich?

Gase wie Wasser, Ozon, Stickoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan sind verantwortlich für die Absorption von Infrarotstrahlung. Diese Gase haben eine lopsided elektrische Ladung, die es ihnen ermöglicht, Infrarotstrahlung zu absorbieren.

Warum können Gase wie Kohlenstoffdioxid und Methan Infrarotstrahlung absorbieren, obwohl sie nicht lopsided erscheinen?

Kohlenstoffdioxid und Methan können Infrarotstrahlung absorbieren, weil sie bei hohen Geschwindigkeiten miteinander kollidieren und dabei Vibrationen und Rotationen erzeugen, die die Infrarotstrahlung in lopsided Bewegungen umwandeln, obwohl sie auf der Molekülebene symmetrisch erscheinen.

Welche Rolle spielen Stickstoff und Sauerstoff in der Atmosphäre bezüglich Infrarotstrahlung?

Stickstoff und Sauerstoff können keine Infrarotstrahlung absorbieren, da sie symmetrisch sind und keine lopsided Elektronenverteilung haben. Daher tragen sie nicht wesentlich zur Absorption von Wärme bei.

Wie viel Prozent der Erde strahlende Wärme wird durch die Infrarotabsorber in der Atmosphäre zurückgehalten?

Etwa 90% der von der Erde abgestrahlten Wärme wird von den Infrarotstrahlungsabsorbern in der Atmosphäre abgefangen und zurückgehalten, bevor sie ins Weltall entweichen kann.

Warum ist der Effekt der Treibhausgase heute viel stärker als in den letzten 800.000 Jahren?

Der Effekt der Treibhausgase ist heute viel stärker, weil der menschliche Einfluss auf die Atmosphäre, insbesondere durch den Anstieg von CO2 und Methan, die Fähigkeit dieser Gase, Wärme zu speichern, deutlich verstärkt hat, was zu einer beschleunigten globalen Erwärmung führt.

Warum ist der Mond nicht in der Lage, das gleiche Wärmeschutzsystem wie die Erde zu entwickeln?

Der Mond fehlt die Atmosphäre und Schwerkraft, um Treibhausgase wie die Erde zu halten. Ohne diese Gase, die Wärme absorbieren und zurückhalten, sind die Temperaturen auf dem Mond extrem und variieren stark.

Was passiert mit den Infrarotstrahlen, die von der Erde abgestrahlt werden?

Die meisten Infrarotstrahlen, die von der Erdoberfläche abgestrahlt werden, prallen von den Infrarotabsorbern in der Atmosphäre ab und gelangen schließlich wieder zur Oberfläche, bevor sie ins All entweichen können.