66 4Die Sonne strahlt auf die Erde Wie viel Energie strahlt die Sonne auf die Erde? Es ist ein sonniger Tag im Juli, keine Wolke ist am Himmel. Nathan ist heiß. „Die Sonne strahlt heute viel zu stark! Wann ist endlich wieder Winter? Da hat die Sonne nicht so viel Kraft!“ (Abb. 66.1). Weshalb ist Nathans Überlegung nicht naturwissenschaftlich? Beachte dabei auch die Entstehung der Jahreszeiten (Abb. 66.2) und die Erwärmung von Oberflächen durch Strahlung ( Seite 41, Abb. 41.5). Beides hast du schon gelernt. Formuliere eine Erklärung für Nathan. Überlege, welches Vorwissen er hat und welche Fachwörter du ihm erklären musst. Die Sonne ist unser nächster Stern. Sie sendet ständig eine enorme Menge an Strahlungsenergie mit einer Leistung von etwa 386 Quadrillionen Watt aus. Wie die Sonne (Sender) aufgebaut ist, erfährst du auf den Seiten 90 und 91. Am äußeren Rand der Atmosphäre der Erde kommt die Strahlungsenergie der Sonne mit einer Leistung von durchschnittlich 1 361 Watt pro Quadratmeter an. Die Atmosphäre (Empfänger) absorbiert, reflektiert und streut einen Teil der Strahlungsenergie. An einem trüben Wintertag beträgt die Bestrahlungsstärke an der Erdoberfläche nur etwa 50W/m2, an einem sonnigen Sommertag etwa 1 000 W/m2 (Abb. 66.3). In Mitteleuropa beträgt die einfallende Strahlungsenergie der Sonne durchschnittlich 1 000 kWh/m² in jedem Jahr. Wir spüren die Strahlungsenergie der Sonne (Abb. 66.4) Stelle dich an einem sonnigen Tag so ins Sonnenlicht, dass nur eine deiner Wangen direkt bestrahlt wird. Eine zweite Person bestrahlt gleichzeitig deine andere Wange mit einer Wärmelampe. Verändere den Abstand zur Lampe so lange, bis sich die Wärme auf beiden Wangen gleich anfühlt. Miss diesen Abstand und vergleiche ihn mit der Intensität der Sonnenstrahlung (ca. 1 000 W/m2). Notiere deine Beobachtungen. Der erwärmte Sandkübel (Abb. 66.5) Arbeitet in Gruppen. Befüllt einen kleinen Kübel aus Kunststoff mit Sand. Bestrahlt ihn von oben im Abstand von 10 cm mit einer 100-Watt-Wärmelampe. Messt die Temperaturerhöhung nahe der Sandoberfläche und in einer Tiefe von 5 cm in 5-Minuten-Abständen. Tragt die Messwerte in ein Tabellenkalkulationsprogramm ein. Erstellt daraus ein Temperatur-Zeit-Diagramm. Überlegt in der Gruppe: Die Strahlungsenergie der Sonne wird zB von Pflanzen genutzt, um Photosynthese zu betreiben (Abb. 66.6). Nennt weitere Beispiele, wo die Sonnenstrahlung genutzt wird. 66.1 Strahlt die Sonne im Sommer stärker? 66.2 Durch die Neigung der Erdachse ist die Einstrahlung auf die Erde unterschiedlich. Nacht Tag Winter Sommer Sonnenlicht Sonneneinstrahlung am 1. Juli S N A1 Infobox: Streuung: Strahlung wird in alle Richtungen weiter gesendet Reflexion: Strahlung wird in eine bevorzugte Richtung weiter gesendet Absorption: Strahlung wird von Materie aufgenommen 66.3 An einem sonnigen Sommertag trifft etwa 1 000 W/m² Sonnenenergie auf die Erdoberfläche. Streuung indirekte Strahlung direkte Strahlung Reflexion Erde Atmosphäre Bestrahlungsstärke etwa 1361W/m2 Bestrahlungsstärke etwa 1000W/m2 V1 V2 A2 A3 66.4 Wir spüren die Strahlungsenergie der Sonne. Wärmestrahler 100 W Sonne 66.5 Der erwärmte Sandkübel Wärmestrahler 100 W 2 cm 5 cm 66.6 Pflanzen nutzen einen Teil der Sonnenstrahlung zur Photosynthese. Arbeitsheftseiten 26–27 Zusatzmaterial vg44jn Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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