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Albedo

Die Albedo verschiedener Stoffe

Trifft Licht auf einen Körper, so wird das Licht von seiner Oberfläche entweder reflektiert oder "verschluckt". Einige Stoffe lassen Licht auch (teilweise) hindurch, Glas oder Wasser sind hierfür Beispiele.

Die Albedo ist ein Messwert, der beschreibt, wie groß der Anteil des zurück gestrahlten Lichtes ist. Eine perfekte, weiße Oberfläche reflektiert das gesamte einstrahlende Licht. Die Albedo dieser Oberfläche ist daher 100%.
Eine vollständig schwarze Oberfläche absorbiert (Absorption = Aufsaugen oder in sich Aufnehmen) hingegen das komplette einfallende Licht. Die Albedo einer perfekt schwarzen Oberfläche ist daher 0%.
Das ist der Grund dafür, dass helle Kleidung im Sommer kühlend wirkt, dunkle Kleidung wirkt im Sommer dem entsprechend wärmend.

Die meisten Oberflächen haben eine Albedo die irgendwo zwischen 0% und 100% liegt, sie absorbieren also immer einen Teil des einfallenden Lichtes. Je größer der Anteil der Absorption ist (d.h. je kleiner die Albedo ist), desto stärker erwärmt sich der Körper. In der Grafik sind einige Oberflächen mit der entsprechenden Albedo eingetragen.

Große (tiefe) Gewässer verteilen die aufgenommene Wärmeenergie sehr gut. Das führt dazu, dass sie sich trotz einer geringen Albedo nur recht langsam erwärmen. Dafür speichert das Wasser die Wärme über einen längeren Zeitraum und kann diese Wärme entsprechend lange abstrahlen.

Sandflächen, Wiesen und Äcker haben eine höhere Albedo. Da sie die aufgenommene Wärme aber nicht so gut verteilen können, erwärmen sie sich vor Allem oberflächlich und kühlen auch entsprechend schnell wieder ab.


CC-BY-SA-icon-80x15.pngQuelle: zum.de Infotext (https://wiki.zum.de/wiki/Europa_im_Blick/Seewind/Infotext)

Dichte der Luft

Die Atmosphäre ist die gasförmige Hülle um die Erde. Sie ist in verschiedenen Schichten aufgebaut. Die unterste Schicht der Atmosphäre ist die Troposphäre.
In der Troposphäre befinden sich ca. 90% der Luft. Hier finden alle Vorgänge des Wetters statt. Die Troposphäre hat eine Höhe von ca. 6km an den Polen bis ca. 18km am Äquator.

Luft ist ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff besteht. Außerdem sind Argon, Kohlendioxid und Spuren anderer Gase enthalten.
Unter Normalbedingungen (Temperatur = 0°C; Druck = 1013,25hPa) hat Luft eine Dichte von 1,293{\frac{kg}{m^3}}

der schematische Aufbau der Erdatmosphäre

Die Dichte der Luft (also die Masse pro Volumen) ist u.a. abhängig von der Temperatur. Wird Luft erwärmt, dehnt sie sich aus. Die Moleküle die vorher den Kubikmeter ausgefüllt haben beanspruchen jetzt mehr Raum. In dem Kubikmeter sind dann weniger Moleküle und damit auch weniger Masse enthalten. Erwärmt sich die Luft, so nimmt Ihre Dichte ab. Die warme Luft mit geringer Dichte steigt auf, da sie von kälteren Luftmassen mit höherer Dichte angehoben wird. Dieser Prozess wird als Auftrieb bezeichnet.
Die warme Luft kann so maximal bis an den Rand der Troposphäre aufsteigen.

Steigt man in der Troposphäre vom Erdboden in die Höhe, so sinkt der Luftdruck. Gleichzeitig sinkt auch die Temperatur. Pro 100m Höhenzunahme nimmt die Temperatur um 1°C ab.

Die Strahlung der Sonne wärmt zwar den Boden, die Luft selbst wird aber nicht von der Sonnenstrahlung sondern von der Erde erwärmt. Die Erde Strahlt die von ihr absorbierte Wärmeenergie ab und wärmt so die unteren Luftschichten. Daher ist die Luft in Bodennähe in der Regel wärmer.


CC-BY-SA-icon-80x15.pngQuelle: zum.de Infotext (https://wiki.zum.de/wiki/Europa_im_Blick/Seewind/Infotext)

Luftfeuchtigkeit & Verdunstung

Lufttemperatur maximale,
absolute Luftfeuchte
0°C 4,84843{\frac{g}{m^3}}
10°C 9,39658{\frac{g}{m^3}}
20°C 17,2848{\frac{g}{m^3}}
40°C 51,0726{\frac{g}{m^3}}
60°C 129,642{\frac{g}{m^3}}
80°C 290,669{\frac{g}{m^3}}
100°C 588,359{\frac{g}{m^3}}
einige Werte der maximalen, absoluten Luftfeuchte

Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Luft ist Wasserdampf. Die Menge des Wasserdampfs in Luft kann in verschiedenen Einheiten angegeben werden. So gibt die absolute Luftfeuchte an, wie viel Gramm Wasserdampf in einem Kubikmeter Luft enthalten ist.

Die maximale Masse des Wasserdampfs, der in Luft verdampft werden kann ist stark von der Lufttemperatur abhängig.

Die zweite (und gängigere) Möglichkeit, die Luftfeuchtigkeit anzugeben ist die relative Luftfeuchtigkeit. Sie wird angegeben in %, wobei 100% immer die für die jeweilige Temperatur maximal mögliche, absolute Luftfeuchte ist.

Ein Luftpaket von 1m_3 kann bei 20°C ca. 17,3g Wasserdampf enthalten. Die relative Luftfeuchtigkeit liegt dann bei 100%.
Wird die Luft nun allerdings auf 40°C erwärmt, kann die Luft noch mehr Feuchtigkeit aufnehmen, die relative Luftfeuchtigkeit ist durch die Erwärmung gesunken.

Verdunstung

Wenn Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von weniger als 100% über einer Wasseroberfläche steht, dann verdunsten Wassermoleküle aus dem Wasser und erhöhen damit die relative Luftfeuchtigkeit, bis diese 100% erreicht hat. Der Vorgang kommt ebenfalls zum Erliegen, sobald dem Wasser nicht mehr genug Wärmeenergie für die Verdunstung zur Verfügung steht.

Auch aus Pflanzen und dem Atem von Tieren verdunstet Wasser in die Luft. Sogar Eis kann Wasserdampf an die Luft abgeben. Wir sprechen dann von Sublimation.


CC-BY-SA-icon-80x15.pngQuelle: zum.de Infotext (https://wiki.zum.de/wiki/Europa_im_Blick/Seewind/Infotext)

Luftfeuchtigkeit & Kondensation

Lufttemperatur maximale,
absolute Luftfeuchte
0°C 4,84843{\frac{g}{m^3}}
10°C 9,39658{\frac{g}{m^3}}
20°C 17,2848{\frac{g}{m^3}}
40°C 51,0726{\frac{g}{m^3}}
60°C 129,642{\frac{g}{m^3}}
80°C 290,669{\frac{g}{m^3}}
100°C 588,359{\frac{g}{m^3}}
einige Werte der maximalen, absoluten Luftfeuchte

Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Luft ist Wasserdampf. Die Menge des Wasserdampfs in Luft kann in verschiedenen Einheiten angegeben werden. So gibt die absolute Luftfeuchte an, wie viel Gramm Wasserdampf in einem Kubikmeter Luft enthalten ist.

Die maximale Masse des Wasserdampfs, der in Luft verdampft werden kann ist stark von der Lufttemperatur abhängig.

Die zweite (und gängigere) Möglichkeit, die Luftfeuchtigkeit anzugeben ist die relative Luftfeuchtigkeit. Sie wird angegeben in %, wobei 100% immer die für die jeweilige Temperatur maximal mögliche, absolute Luftfeuchte ist.

Ein Luftpaket von 1m_3 kann bei 20°C ca. 17,3g Wasserdampf enthalten. Die relative Luftfeuchtigkeit liegt dann bei 100%.
Wird die Luft nun allerdings auf 40°C erwärmt, kann die Luft noch mehr Feuchtigkeit aufnehmen, die relative Luftfeuchtigkeit ist durch die Erwärmung gesunken.

Kondensation

Wenn die relative Luftfeuchtigkeit 100% erreicht hat, dann kondensiert der Wasserdampf in der Luft an allen möglichen Oberflächen. In der Regel enthält die Luft so viele Staubpartikel, dass eine Oberfläche praktisch immer gegeben ist. Fällt die Temperatur der mit Wasserdampf gesättigten Luft, dann enthält sie mehr Wasserdampf als sie bei dieser Temperatur aufnehmen kann. Man spricht davon, dass die Luft mit Wasserdampf übersättigt ist.

An der Fensterscheibe des Badezimmers kondensiert der Wasserdampf weil das kalte Fenster ebenfalls die Luft direkt am Fenster abkühlt. Der Wasserdampf kondensiert zu kleinen Tröpfchen, die sich an der Scheibe bilden. Aus übersättigter Luft kann Wasserdampf besonders gut kondensieren.

Liegt die Temperatur unter 0°C, gefriert das kondensierte Wasser sofort zu Eis. An dem Eiskristall kann sofort weiterer Wasserdampf kondensieren.


CC-BY-SA-icon-80x15.pngQuelle: zum.de Infotext (https://wiki.zum.de/wiki/Europa_im_Blick/Seewind/Infotext)