Le rayonnement solaire, une fois qu’il s’approche de l’atmosphère terrestre ou qu’il y pénètre, peut-être soit absorbé par les gaz composant l’atmosphère, soit diffusé (réfléchis), soit transmis.
Le rayonnement solaire, que l’on nomme albédo, réchauffe la terre lorsqu’il est absorbé, ce qui influence le climat et contribue à l’augmentation des températures. Il est possible de comprendre l’albédo par l’expérience et en quoi ce phénomène joue sur la vie sur terre.
Inhaltsverzeichnis
Experiment 1 zur Albedo: reflektierte Strahlen und Temperatur
Das Ziel dieses Experiments ist es, die Auswirkungen des Phänomens der Streuung von Sonnenstrahlen (Albedo) auf die Temperatur auf der Erde. Um dies ins Spiel zu bringen, wird das Experiment Folgendes beinhalten vergleiche den Temperaturanstieg einer weißen und einer schwarzen Oberfläche, wenn sie durch Licht erwärmt werden.
Um das Experiment bestmöglich durchzuführen, werden folgende Materialien benötigt:
- 2 flache Metalloberflächen in den Farben Schwarz und Weiß,
- Styropor
- Zwei identische Glühbirnen
- Zwei Thermometer
- Und ein Telefon, um die Zeit zu messen
Der Ablauf des Experiments ist einfach:
- Beginne damit, die beiden Metallflächen auf das Styropor zu kleben oder zu legen.
- Messen Sie dann die Temperatur der beiden Oberflächen.
- Tragen Sie anschließend die Temperatur beider Oberflächen als Temperatur zum Zeitpunkt 0 ein.
- Schalten Sie nun beide Lampen ein und richten Sie sie jeweils auf eine der Oberflächen.
- Sie sollen nun jede Minute die Temperatur jeder Oberfläche fünf Minuten lang messen. Erstelle eine kleine Tabelle, um die Daten mit der Temperatur der schwarzen und der weißen Fläche sowie der Messzeit gut zu organisieren.
Jetzt müssen Sie nur noch Ihre Daten analysieren :
- Was ist passiert? Wie haben sich die Temperaturen entwickelt?
- Haben sich die Temperaturen zwischen den beiden Oberflächen gleich entwickelt?
- Wenn ja, oder wenn nein, wie können Sie das erklären?
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Entdecken Sie unsere AuswahlExperiment 2 zur Albedo: Reflektierte Strahlen und Licht
In Experiment 1 wurde deutlich, dass sich nicht alle Oberflächen bei einer Lampe mit gleicher Leistung gleich stark erwärmen. Hier geht es um verstehen, warum, indem sie den Einfluss von Farbe und Struktur einer Oberfläche auf ihre Fähigkeit, Licht zu reflektieren, bestimmen.
Diese Erfahrung erfordert :
- Kartonpapier in verschiedenen Farben und Texturen (gewellt oder flach)
- Eine Lampe
- Ein Luxmeter zur Berechnung der Beleuchtungsstärke (einige Telefon-Apps haben diese Option)
- Ein Taschenrechner
Um dieses Experiment durchzuführen, benötigen Sie :
- Legen Sie ein Papier auf einen Tisch und beleuchten Sie es.
- Positionieren Sie vor diesem Papier den Luxmeter, um die vom Papier reflektierten Strahlen einzufangen.
- Wiederholen Sie diesen Vorgang für jeden Karton und messen Sie jedes Mal den Anteil der reflektierten Strahlen mit dem Luxmeter.
- Messen Sie schließlich mit dem Luxmeter die Beleuchtungsstärke der Lampe (beleuchten Sie das Luxmeter direkt mit der Lampe). So können Sie den Prozentsatz der reflektierten Strahlen im Verhältnis zu den gesamten von der Lampe eingebrachten Strahlen berechnen.
Um die Ergebnisse zu analysieren, stellen Sie sich folgende Fragen:
- Welche Texturen und Farben reflektieren am meisten? Am wenigsten?
- Welchen Einfluss hat die Farbe auf den Anteil der reflektierten Strahlung?
- Welchen Einfluss hat die Textur auf den Anteil der reflektierten Strahlung?
Reflektierte Strahlung oder Albedo
Die Albedo ist ein Wert, mit dem die Fähigkeit eines Elements oder Systems charakterisiert werden kann, Strahlung zu reflektieren oder nicht. Die Albedo beeinflusst also die Tendenz eines Elements oder Systems, sich zu erwärmen, denn je mehr es reflektiert, desto weniger erwärmt es sich, da es weniger Strahlen einfängt. Die Albedo wird wie folgt berechnet: A = (reflektierte Strahlung/einfallende oder empfangene Strahlung) *100.
Eine Albedo von 100 % wird daher das gesamte einfallende Licht reflektieren. Eine Albedo von 0 % wird das gesamte einfallende Licht absorbieren. Jedes Element auf der Erde hat eine andere Albedo, die von seiner Farbe und Beschaffenheit abhängt. Es ist die durchschnittliche Albedo von all dem, die die Albedo des Systems Erde-Atmosphäre ergeben wird und somit Aufschluss darüber gibt, welcher Teil der Strahlung reflektiert wird. Im Durchschnitt die Erde hat eine Albedo von 30 % vor allem dank der Atmosphäre.
Zu sagen, dass die Farbe die Albedo beeinflusst, ist sowohl wahr als auch falsch. In Wirklichkeit ist dies der Fall, aber die Reflexion ist umgekehrt. Es ist nicht die Farbe, die direkt auf die Strahlung wirkt, sondern gerade weil das Element einen Teil absorbiert und einen anderen reflektiert, sieht man es in dieser Farbe. Zum einen sieht man von allen Strahlungen nur das sichtbare Licht (daher der Name) in einem Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis 800 nm. Ein Element wird einen bestimmten Wellenlängenbereich absorbieren und reflektieren (oder streuen). In diesem Sinne ist es zum Beispiel so, dass ein Objekt rot gesehen wird, weil es nur rot reflektiert und alles andere absorbiert. Ein perfekter schwarzer Körper absorbiert alles und ein perfekter weißer Körper reflektiert alles. Je nachdem, welche Bereiche der Wellenlängen absorbiert und reflektiert werden, hat ein Körper also eine stärkere oder schwächere Albedo und eine stärkere oder schwächere Erwärmung.
Deshalb wird in Experiment 1 die Lichtstrahlung zum Teil von den Platten in Form von Wärmeenergie absorbiert. Der Temperaturanstieg ist bei der schwarzen Platte schneller und stärker als bei der weißen Platte, da die weiße Oberfläche mehr Licht reflektiert, während die schwarze einen größeren Teil davon absorbiert.
Abschließend findest du hier einige Albedowerte, um deine Ergebnisse aus Experiment 2 zu vergleichen:
- Schwarze Farbe: 0 % ;
- Wald: 5 bis 10 % ;
- Beton: 17 bis 27 % ;
- Eis: 30 bis 50 % ;
- Neuschnee: 80 bis 90 % ;
- Perfekter Spiegel: 100 %.