83 Energieabstrahlung der Sonne 16 16.3 Strahlungsgesetze Außer durch die Spektren lassen sich Informationen aus dem Sonnenlicht über die sogenannten Strahlungsgesetze erhalten, die jetzt vorgestellt werden sollen. Jeder Körper, dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (das sind ϑ = –273 °C bzw. T = 0 K) liegt, sendet Strahlung in Form elektromagnetischer Wellen aus. Zur Unterscheidung von Strahlung, die auf andere Weise erzeugt wird, z. B. durch die Beschleunigung von Ladungen in elektrischen oder magnetischen Feldern, nennt man sie Temperaturstrahlung. Bekannt ist, dass verschiedene Oberlächen die einfallende Sonnenstrahlung verschieden gut absorbieren. Z. B. nehmen glatte, helle Oberlächen wenig von der einfallenden Strahlung auf (Kühlwagen), während raue, dunkle Oberlächen sich schnell erwärmen (Asphaltstraße). Der Absorptionsgrad α wird dabei durch das Verhältnis von absorbierter zu eingestrahlter Leistung beschrieben. Andererseits ist wohl weniger bekannt, dass eine dunkle Oberläche auch besser strahlt als eine helle. Beide Verhalten können durch Versuche mit einem Leslie-Würfel demonstriert werden (Abb. 16.5). Jeweils eine Seitenläche dieses metallischen Hohlwürfels ist silbern und verspiegelt (sv), silbern und rau (sr), weiß (w) oder schwarz (sch). Abb. 16.5 E Versuchsaufbau zur Bestimmung des Absorptionsgrads von Oberlächen LeslieWürfel LeslieWürfel V Heizplatte b) a) Abb. 16.4 E Einfacher Versuch zur groben Bestimmung der Sonnenleistung Sonnenstrahlung Glühbirne 3 Berechnen Sie die gesamte Leistung, welche die Sonne auf die Erde (ohne die Berücksichtigung der Erdatmosphäre) einstrahlt. (1,7 · 1017 W) 4 Schnell und kurzweilig lässt sich ein grober Wert für die Leuchtkraft der Sonne mit dem „Sonnenbolometer“ (Abb. 16.4) ermitteln. Man hält dabei eine Wange in die Sonne und nähert der anderen Wange eine geeignet gefasste Glühlampe bekannter Leistung so lange, bis beide Wangen das gleiche Wärmeempfinden haben. Überlegen Sie, wie man damit die (ungefähre) Leistung der Sonne ermittelt. 5 Wie für die Erde lassen sich entsprechend auch Solarkonstanten für die weiteren Planeten definieren. Berechnen Sie die Solarkonstante für den Merkur. (8,9 kW · m–2) 6 Der Energiebedarf der deutschen Bevölkerung beträgt zurzeit etwa vier Millionen GWh pro Jahr. Wie groß muss die Fläche eines Sonnenkraftwerks bei senkrechtem Einfall des Sonnenlichts sein, wenn … a) dieses ungehindert einfällt? (3,4 · 108 m2) b) nur 50 % des Sonnenlichts die Erdoberfläche erreichen und die Solarzelle einen Wirkungsgrad von 10 % hat?N u r zu P rü fz w e c k e n E ig e n tu m d s C .C . B u c h n e r V rl a g s