Mario Sedlak
Wissenschaft
Hauptthemen
Foto
Foto

Treibhäuser lassen die Wärme von der Sonne herein, hindern sie aber am Entweichen.

Treibhauseffekt im Treibhaus

Dass es in einem Treibhaus warm wird, wenn die Sonne scheint, ist leicht zu bestätigen. Jeder kennt das Phänomen von einem Auto, das in der Sonne geparkt wurde.

Warum es in einem Treibhaus warm wird, ist weniger offensichtlich. Das durchsichtige Dach lässt die Strahlung der Sonne hinein, aber die Wärmestrahlung von innen nicht wieder hinaus. Baut man jedoch ein einfaches Mini-Treibhaus einmal mit Glas und einmal mit einem Kristall aus Steinsalz, der auch für die Wärmestrahlung weitgehend transparent ist, dann stellt man fest, dass sich das Steinsalzhaus in der Sonne sogar etwas stärker erwärmt als das Glashaus (Experiment von Wood).

Wenn die irdische Wärmestrahlung blockiert wird, dann wird auch ein kleiner Teil der Sonnenstrahlung, der in diesen Wellenlängenbereich fällt, blockiert. Dadurch wird ein vollkommen transparentes Haus etwas wärmer, denn es lässt mehr Sonnenstrahlung hinein.

Dass Glas für irdische Wärmestrahlung undurchlässig ist, bringt in der Energiebilanz wenig, denn es sendet auch selbst Wärmestrahlung aus. Das liegt am Kirchhoffschen Strahlungsgesetz, wonach jeder Absorber die absorbierte Strahlung auch aussendet, wenn er heiß genug ist. Wenn er so warm wie seine Umgebung ist, dann strahlt er genauso stark, wie er absorbiert. Insgesamt verbleibt daher nur ein kleiner Gewinn, weil die Außenseite des Treibhausdaches kühler als der Innenbereich ist und daher weniger stark strahlt.

Idealerweise würde das Glas 100% der irdischen Wärmestrahlung reflektieren. Dann würde es nichts absorbieren und folglich laut Kirchhoff auch nichts aussenden. So stellt man sich den Treibhauseffekt im Treibhaus fälschlicherweise vor. Tatsächlich reflektiert Glas aber nur 25[1]50% der irdischen Wärmestrahlung.

Foto
Foto
Foto

Treibhäuser aus Kunststoff

Aufgrund des atmosphärischen Treibhauseffekts ist der Energieverlust eines Treibhauses durch Strahlung in jedem Fall relativ gering. Wenn keine Wärmestrahlung das Treibhaus verlassen kann, dann kann auch keine Wärmestrahlung von der Atmosphäre in das Treibhaus eindringen. Die kleine Differenz der beiden Strahlungen ist nicht der Grund, wieso es in einem Treibhaus dermaßen warm wird.

Richtige Erklärung

Treibhäuser werden hauptsächlich deswegen warm, weil sie die von der Sonne gewonnene Wärme festhalten. Das Haus verhindert den Abtransport der Wärme durch Wind und Verdunstungskühlung, so wie es im Freien der Fall wäre.[2] Die verringerten Strahlungsverluste machen nur 1/5–1/4 des Gesamteffekts aus.[3]

Mein Fazit

Die Vorgänge im Treibhaus und in der Atmosphäre haben außer dem Namen nur gemein, dass es in beiden Fällen zu einer Erwärmung kommt.

Bezeichnungen

Zwei so verschiedene Effekte mit dem gleichen Namen zu bezeichnen, ist nicht glücklich. Die Wikipedia bezeichnet den Effekt im Treibhaus als Glashauseffekt, aber das ist ebenfalls nicht sehr passend, denn Treibhäuser können auch aus Kunststoff sein.

Weiter

Maßeinheiten

Quellen

[1] Einführung in Theorie und Praxis der Infrarot-Thermografie (PDF, 2 MB), S. 10 (im PDF S. 12), Abb. 7
[2]
  • Helmut Kraus: Die Atmosphäre der Erde. Eine Einführung in die Meteorologie. Berlin: Springer, 3. Aufl. 2004, S. 113
  • Bergmann, Schaefer: Lehrbuch der Experimentalphysik. Band 7: Erde und Planeten. de Gruyter, 2. Aufl., S. 347f.
[3] Robert G. Fleagle, Joost A. Businger: An Introduction to Atmospheric Physics (PDF, 18 MB), Academic Press, 2. Aufl. 1980, S. 233