Physik Forum

[Laila]

Hallo Physikfreunde!

Wir haben heute im Chemieunterricht (Jgst. 13) (Physik haben alle abgewählt..) einen kleinen Exkurs in die Farblehre gemacht und irgendwie kamen wir dann auf das Thema (Sonnen-)Strahlen und Wärme. Ein paar Fragen konnten wir uns nicht beantworten, zum Beispiel:

Haben Sonnenstrahlen Wärme oder wird die Energie erst in Wärme umgewandelt, wenn die Strahlen gebrochen werden?
Warum ist es in der Wüste so heiß? (Sonne steht im Zenith, ist das alles?)
Oder hat das auch etwas mit den Strahlen zu tun bzw. mit dem Sand?
Wenn dunkle Stoffe mehr Strahlen absorbieren, ist dann dunkelhäutigen Menschen auch wärmer als hellhäutigen?

Vielleicht kann uns hier jemand weiterhelfen.. Wäre toll! Aber nicht zu hochwissenschaftlich, das verstehen wir sonst nicht!
Danke sehr!

[Andie]

Hi,
Wärme ist ja das Schwingen von Molekülen. Nur Infrarot Licht kann dies bewirken, da die Wällenlänge lang genug ist. Infrarotlicht kann man aber nicht sehen, aber manche Digitalkameras können es aufnehmen, wenn der Infrarotsperrfilter ausgebaut ist. Das mit der Wellenlänge kannst du dir so vorstellen: Wenn jemand dich in Stößen anschubbst, deine Füße aber auf einer Stelle bleiben, dann neigt sich dein Körper zunächst nach hinten, pendelt dann aber wieder vor, du schwingst. Wärst du ein Molekül, würde deine Umwelt deinen Zustand jetzt als warm bis heiß wahrnehmen. Um so größer die Frequenz mit der du geschubbst wirst, umso wärmer würdest du werden. Schubbst man dich aber so oft, wie es sichtbares Licht mit kleinerer Wellenlänge macht (bildlich kann man sich, wenn auch nicht korrekt, vlt. vorstellen, dass ein Wellenberg einem Stoß entspricht), dann ist dein Körper zu träge, um nach jedem Stoß wieder in die Ausgangslage zurückzukehren, und du fällst um.
Nun zur Sonne: Ein Großteil des nichtsichtbaren Lichtes der Sonne besteht eben aus dieser Infrarotstrahlung. Diese Strahlung wird aber zu großen Teilen von der Erdatmosphäre reflektiert. Der Teil der durchkommt, reicht aber, um die Wärme auf der Haut zu spüren. Der Großteil der Lufttemperatur wird aber in der Tat über den Boden erzeugt. Dieser wandelt z.B. sehr Energiereiche UV Strahlung in Infrarotstrahlung um, die dann die Luft erwärmt.
Mit der Wüste weiß ich nicht genau, wie das ist, ich hab aber noch eine Theorie: Die Infrarotstrahlung wird von der Atmosphäre am meisten beeinflusst, da die Sonnenstrahlen in Äquatornähe einen kürzeren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen müssen, als in unseren Breiten (wenn du senkrecht über eine Straße gehst, bist du schneller an der anderen Seite, als wenn du schräg gehst), werden die Infrarotstrahlen auch weniger reflektiert.
Sand erwärmt sich sehr schnell, da er Wasser, welches sich nur langsam erwärmt sehr schlecht an der Oberfläche speichert, und eine relativ geringe spezifische Wärmekapazität hat. Somit strahlt er viel Wärme ab, da er selbst ja sehr warm ist, was die Hitze in Wüsten verstärkt. Weil Sand so wenig Wärme speichern kann, und sie sofort wieder abstrahlt wird es in Wüsten übrigens so schnell kalt in der Nacht.
Ich glaube nicht, dass die Hautfarbe etwas mit der Wärmeempfindung zu tun hat. Ihre Ursache liegt jedenfalls nicht an der Wärmeempfindung, sondern am Melanin.

[Laila]

Danke! Ich druck mir deine Antwort aus und schaue mal, ob der Kurs das morgen versteht.
Vielen Dank für die ausführliche Beantwortung!

[Spark]

Die höhere Temperatur am Äquator kann man IMHO mit folgender Zeichnung erklären:

Energie von diesen zwei «Strahlen» ist gleich, nur die Fläche ist am Äquator viel kleiner.
Die Entfernung spielt dabei keine große Rolle, denn ob das jetzt 149.600.000km, oder 149.603.000km sind, ist fast egal^^