Beitrag zur Klimadiskussion:
Treibhauseffekt im Widerspruch zur Thermodynamik und zu Emissionseigenschaften von Gasen
von Dipl.-Ing. Heinz Thieme
English version: Greenhouse Gas Hypothesis Violettes Fundamentals of Physics
Die Wirkungszusammenhänge, durch welche die sogenannten „Treibhausgase“ zur Temperatur in unserem Lebensbereich beitragen, sind immer noch nicht ausdiskutiert. Als Ergebnis der bisher unter anscheinender Nichtteilnahme unserer Klimatologen stattgefundenen Diskussion über grundlegende energetische Wirkungsmechanismen innerhalb von Atmosphären ist jedoch festzuhalten, daß seitens der Klimatologie offenbar das Eingeständnis des Total-Irrtums bezüglich der behaupteten Klimawirkungen vorbereitet wird.
Es geht bei den Aktivitäten der Klimatologen darum, die angenommenen Wirkungen des behaupteten „Treibhauseffektes“ durch Beschränkung der CO2-Emissionen einzugrenzen. Dabei wird mittlerweile eingeräumt, daß der „Treibhauseffekt”, d.h. die Wirksamkeit der sogenannten „Treibhausgase” bezüglich der Temperatur im Bodenbereich der Atmosphäre „...noch nicht unzweifelhaft nachgewiesen werden konnte” (Graßl u.a., www.dmg-ev.de/wp-content/uploads/2015/12/treibhauseffekt.pdf ), was im Klartext heißt: Es existiert kein belastbarer Nachweis des behaupteten „Treibhauseffektes“, ein solcher Beweis ist trotz umfangreichster Bemühungen bislang nicht gelungen.
Daß dieser „Treibhauseffekt” bisher nicht nachgewiesen werden konnte und auch in der Zukunft nicht nachweisbar sein wird, ist eine Zwangsläufigkeit; es gibt diesen nämlich überhaupt nicht, es kann ihn nicht geben. Die Behauptung, daß sogenannte „Treibhausgase" wie z. B. CO2 zur Erwärmung am Boden der Erdatmosphäre beitragen, steht im krassen Widerspruch zu sämtlichen bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten für Gase und Dämpfe sowie der Wärmelehre insgesamt.
Der Behauptung eines „Treibhauseffektes” liegt notwendigerweise die Vorstellung zugrunde, daß die von der Erdoberfläche in Richtung All abgehende Wärmestrahlung durch Gasanteile von CO2 (hauptsächlich) und daneben noch O3, N2O, CH4 irgendwie innerhalb der Atmosphäre wieder zur Erdoberfläche zurückgelenkt wird. Im untersten Bereich der Atmosphäre, also dort wo wir leben, soll es dadurch zur Erwärmung kommen. Um den „Treibhauseffekt” glaubhaft zu machen, wurden schließlich Temperaturmeßreihen für die letzten 200 Jahre unterlegt, die einen gewissen Anstieg zeigen. Meßreihen zum CO2-Gehalt der Luft in den zurückliegenden 70 Jahren zeigen einen im Groben ungefähr ähnlichen Anstieg (Anmerkung). Und wegen dieser gewissen Ähnlichkeit wird seitens der Klimatologie die Verknüpfung von CO2-Gehalt der Luft als Ursache und Temperatur als Folge behauptet. (Daß eine umgekehrte Verknüpfung, Temperatur als Ursache und CO2-Gehalt der Luft als Folge der Temperatur, einer gewissen Logik nicht entbehrt, darauf sei hier nur am Rande hingewiesen.)
Dabei hat die Verbindung des CO2-Gehaltes der Luft mit der Wärme bzw. Temperatur in der Atmosphäre noch eine besonders mißverstandene Ursache: Auf dem Planeten Venus, dessen Atmosphäre zu 95% aus CO2 besteht, beträgt die Temperatur am Boden dieser Atmosphäre ungefähr 460°C. Daß der Druck dort 90 bar beträgt, und dieser Druck die entscheidenden Temperaturwirkungen ausübt, ist seitens der Klimatologen offenbar übersehen oder aber bisher nicht verstanden worden.
Unter strikter Anwendung der Physik ist keine Möglichkeit zu erkennen, wie denn Gasbestandteile, wie z.B. die des CO2, zur Rückübertragung der von der Erde abgehenden Wärmestrahlung und damit zur Erwärmung der untersten Atmosphäre und der Erdoberfläche beitragen könnten:
1. In der Lufthülle der Erde sinkt auf Grund des mit der Höhe abnehmenden Druckes die Temperatur kontinuierlich, bei trockener Luft um 1°C je 100 m Höhe, unter üblichen atmosphärischen Bedingungen (feuchte Luft) um etwa 0,7°C je 100 m Höhe. Oben ist es also kälter als unten, und dies ist tags wie nachts so.
2. Eine Rückstrahlung der von der Erdoberfläche abgehenden Wärmeabstrahlung (zur Gewichtung der Wärmeabstrahlung innerhalb aller Wege des Wärmeabtransportes von der Erdoberfäche: siehe Anhang) wäre ausschließlich durch Reflexion möglich, ähnlich der Wirkung der Alu-Folie unter der Wärmeisolierung in unseren Dächern. Reflexion gibt es jedoch durch die gleichmäßig verteilten CO2-Moleküle in der Lufthülle nicht. Innerhalb von gleichförmigen Gasen und Gasgemischen treten keine Reflexionen auf. Reflexion, wie Brechung, dies ist aus der Strahlenoptik bekannt, gibt es nur an Grenzschichten von Stoffen unterschiedlicher optischer Dichte oder an Phasengrenzen eines Stoffes oder Stoffgemisches (fest-flüssig, flüssig-gasförmig, fest-gasförmig), so z.B. an Wassertropfen oder Eiskristallen in/an der feuchten Luft, an der Grenze Luft-Wasser, nicht aber innerhalb von homogenen Stoffen, wie z. B. Luft, Wasser, Glas.
3. Wenn innerhalb der Atmosphäre Wärmeabstrahlung der Erde absorbiert wird, erwärmt sich die absorbierende Materie. In diesem Fall erwärmen sich die absorbierenden Luftanteile. Der für einen Ruhezustand der Luftschichten notwendige und ggf. zuvor bestandene vertikale Verlauf von Temperatur, Dichte und Druck wird gestört. Bekanntlich dehnt sich Luft bei Erwärmung aus, wird bezogen auf die Volumeneinheit leichter als die umgebende, auch darüberliegende, kühlere Luft, und steigt deshalb auf. Die absorbierte Wärme wird durch Luftmassenaustausch abgeführt. Ebenso wie jene Wärme, die der Luft am Boden der Atmosphäre (Erdoberfläche, Bewuchs, Bebauung) durch Konvektion zugeführt wird. Aus demselben Grund werden z.B. beim Heizen im Winter die Fenster geschlossen gehalten, ansonsten entweicht die erwärmte Luft.
Dieser Sachverhalt wird offenbar langsam auch von den Klimatologen verstanden. So äußern Graßl u. a. (s.o.), daß (nur) dann „...eine Erwärmung der Troposphäre (durch Spurengase) eintreten muß, wenn vorausgesetzt wird, daß dadurch keine anderweitigen Änderungen bei physikalischen (insbesondere dynamischen) ... Prozessen im System Erde/Atmosphäre verursacht werden. Unter diesen idealisierten Bedingungen ist der ... Treibhauseffekt unvermeidlich.“
Zu diesen „idealisierten Bedingungen“ gehört offenbar die Annahme, daß die Luft unbeweglich ist. Der Vorgang des Aufsteigens von erwärmter Luft ist der bisher seitens der Klimatologie nicht zur Kenntnis genommene bzw. für absurd gehaltene „dynamische Prozeß“. Es kommt bei örtlicher Erwärmung der Luft zur Abfuhr der aufgenommenen Wärme durch Aufsteigen der erwärmten Luftmenge. Weshalb dies so ist, lesen Sie hier. Bei diesem Aufsteigen sinkt gleichzeitig durch Ausdehnung der Luft infolge Druckabnahme deren Temperatur, so daß sich keine bleibende Erwärmung einstellt, wenngleich die aufsteigende Luft stets zu warm für die jeweilige Umgebung ist und theoretisch bis in Höhen aufsteigt, aus denen sie die Wärme mittels Strahlung in Richtung All abgibt. Die aufgenommene Wärme wird deshalb in Richtung obere Begrenzung der Lufthülle abgeführt, der „Treibhauseffekt“ tritt nicht ein.
Gleiches gilt auch, wenn nur einzelne CO2-Moleküle innerhalb der Lufthülle die von der Erdoberfläche oder tieferliegenden Luftschichten abgehenden Wärmestrahlung absorbieren. Diese einzelnen Moleküle bleiben auf einem einheitlichen Temperaturniveau mit der jeweiligen Umgebung. Auf Grund der hohen Teilchendichte in der Lufthülle findet über Konvektion ein unverzüglicher Austausch der gegebenenfalls absorbierten Strahlungsenergie mit den umgebenden anderen Teilchen der Luft statt. Die CO2-Moleküle in der Luft sind nicht isoliert und können deshalb keine andere Temperatur als die ihrer Umgebung annehmen. Gegebenenfalls werden dann kleinräumige Luftmengen erwärmt, wodurch die Luft dann in aufsteigende Bewegung kommt.
4. Voraussetzung für jede Art der Wärmeübertragung ist stets, daß der Absender wärmer ist und somit eine höhere Temperatur ausweist als der Empfänger. Dies ist die für die hier vorliegende Situation passend formulierte Aussage des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik. Die durch Strahlung übertragbare Wärme ist zudem proportional der Differenz der jeweils vierten Potenzen der Temperaturen des aussendenden und des empfangenden Körpers. Wegen der einheitlichen Temperatur innerhalb kleinster Gasvolumina in der Luft und der mit der Höhe rückläufigen Temperatur ist es ausgeschlossen, daß es z. B. durch CO2-Anteile in der Luft zu einer Rückübertragung der von der Erde oder erdnäher liegenden Schichten abgehenden Wärmeabstrahlung kommt. Ebenso, wie es unmöglich ist, mit einem kalten Heizungsradiator zur Erwärmung eines wärmeren Raumes beizutragen.
5. Der Energieaustrag aus der Atmosphärenluft findet erst an deren oberer Grenzschicht, am Übergang vom Gas-Zustand zum vakuum-ähnlichen Zustand, statt. Das ist der Bereich, wo Gase anfangen, auch geringe Energiemengen über Strahlung abzugeben. Es sind dort die anderen, weitaus leistungsstärkeren Wege der Energieübertragung, die Wärmeleitung und die Konvektion, nicht mehr nutzbar. Hier unten, bis hinauf in ungefähr 10 bis 16 km Höhe, geben Gase geringe Energiemengen, wie gegebenenfalls durch Strahlungsabsorption zugeführt werden, über Leitung und Konvektion, nicht jedoch über Strahlung ab. (Bezüglich der Abgabe der sehr erheblichen Energiemengen der Kondensations- und Erstarrungswärme beim Kondensieren des Wasserdampfes in der Luft bzw. beim anschließenden Gefrieren der Wassertropfen sind die Verhältnisse anders. In der hier behandelten Thematik geht es um die Un-Wirksamkeit der CO2-Anteile in der Luft.)
Die Klimatologen haben ihre Erkenntnisse über den „Treibhauseffekt“ auf Grund von Strahlungsgleichgewichtsüberlegungen über den gesamten Gas-Bereich der Atmosphäre, bis hinunter zum Erdboden, gewonnen. Korrekterweise kann man Überlegungen zum Strahlungsgleichgewicht, der notwendigerweise energetisch gleichen Wertigkeit von Energieein- und -abstrahlung, erst ab dem Grenzbereich zum vakuum-ähnlichen Zustand der Atmosphäre anstellen. In tieferen Bereichen der Atmosphäre wird der Wärmehaushalt im wesentlichen durch die thermodynamische Gesetzmäßigkeiten, die thermodynamischen Eigenschaften der Atmosphärenbestandteile sowie deren Zustandsänderungen bestimmt.
6. Beim Eindringen von oben in die Atmosphäre steigt mit der Erdnähe der Luftdruck kontinuierlich an. Ursächlich hierfür ist der Druck, den die jeweils oberhalb befindlichen Luftmassen ausüben. Und mit diesem Druckanstieg geht ein Temperaturanstieg einher. Diesen verursachen wiederum die thermodynamischen Eigenschaften der Gase. Jeder weiß, daß bei der Kompression von Gasen diese warm werden, sogar beim Aufpumpen der Fahrradreifen ist dieser Effekt spürbar. Anders ist es auch nicht in einer Atmosphäre.
Die rechenbaren Zusammenhänge zwischen Temperatur, Druck und Volumen im Gas-Bereich einer Atmosphäre geben im wesentlichen die folgenden Gleichungen wieder:
Allgemeine Gasgleichung p x v = R x T
Adiabate Zustandsänderung p x v k = const.
bzw. T x v k -1 = const.
Besonders bemerkenswert bei der Treibhaus-Hypothese und dem Blick auf die Venus ist, daß es auf der Venus mit der dortigen CO2-Atmosphäre noch vergleichsweise kühl ist. Bestünde die Atmosphäre der Venus bei gleichem Druck am Boden sowie gleicher planetarischer Rückstrahlung anstelle von CO2 aus Luft, dann wäre es dort noch um ca. 200°C wärmer. Ursache hierfür sind die etwas unterschiedlichen Stoffgrößen für 2- bzw. 3-atomige Gase. Dementsprechend wäre es auf der Erde etwas kälter, wenn unsere Atmosphäre aus CO2 und nicht aus Luft bestünde.
Eine Besonderheit stellt in unserer Atmosphäre jedoch der Wassergehalt dar. Wasser tritt in drei Aggregatzuständen auf. Die feste und die flüssige Form (Wolken) zeigen gravierend andere Strahlungseigenschaften als Gase: sie reflektieren. Damit hat ausschließlich Wasser Qualitäten, die eine einem Treibhausdach (reflektierende, allerdings örtlich fixierte und einigermaßen gasdichte Glasscheibe oder Folie) ähnliche Reflexionswirkung zeigt. Den vertikalen Luftaustausch verhindern Wolken natürlich nicht. Darüber hinaus werden bei Kondensation und Erstarrung des Wasseranteils der Luft erhebliche Wärmemengen abgegeben, die im wesentlichen Maße das Temperaturgeschehen in der unteren Atmosphäre bestimmen. Dagegen sind die Wärmetransport- und -speichermöglichkeiten der Spurengase völlig unbedeutend.
Obwohl das menschliche Leben und alle dazugehörigen Aktivitäten (Intensivierung und Extensivierung der Landwirtschaft, Staudämme und -seen, Bewässerungsprojekte (so ist nach Angaben in der FAO-Statistik in der Zeit von 1960 bis 2002 die weltweite Fläche der Bewässerungslandwirtschaft auf rd. 2.800.000 km² verdoppelt worden. Damit ist die weltweite mit künstlicher Bewässerung genutzte Landwirtschaftsfläche mittlerweile etwa so groß wie 90% der Fläche von Indien bzw. knapp 8 mal so groß wie Deutschland)
, Entstehung von H2O bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern, industrielle Prozesse, anderweitige Wassernutzung, menschliche und tierische Atmung) zur Befeuchtung der Atmosphäre beitragen und deshalb davon auszugehen ist, daß die Atmosphäre in den zurückliegenden 100 Jahren feuchter geworden ist, wird gerade der Einfuß des Wassergehaltes der Atmosphäre auf mögliche Temperaturänderungen seitens der Klimatologie negiert. Dabei würde eine Zunahme der nächtlichen Bewölkung zweifellos zu nennenswert höheren nächtlichen Temperaturen im Lebensraum der Menschen führen und genau die Temperaturveränderungen bewirken, welche die Klimatologie irrigerweise dem erhöhten CO2-Gehalt der Luft zuordnen. (Zu möglichen Wirkungen einer vermehrten Befeuchtung der oberen Troposohäre durch den Jet-Flugverkehr, besonders, falls dieser auf Wasserstoff als Treibstoff umgestellt werden sollte, siehe https://realplanet.eu/wasserstoffjet.html ).Unter Würdigung der Grundlagen der Physik ist die behauptete Klimarelevanz von sogenannten Treibhausgasen - wie z. B.CO2 - völlig abwegig. Durch höhere Anteile von CO2 in der Atmosphäre, solange diese nicht die Größenordnung von 2% erreichen (das wäre ungefähr das 60-fache des aktuellen Niveaus) und damit gesundheitsschädlich werden, ist weder das Klima noch die Menschheit zu gefährden. Insofern ist der Denkansatz völlig unverständlich und ungerechtfertigt, daß man das Klima schützen müsse oder könne.
Anhang:
Über den Energieeintrag durch Strahlung in die irdische Atmosphäre bis hinunter zur Erd-/Wasseroberfläche und zum Austrag derselben Energie, letztendlich wieder als Strahlung, findet man im wesentlichen folgende Angaben (siehe auch Schaubild in https://real-planet.eu/gegenstrahlung.html ):
Von 100 % Sonneneinstrahlung auf die Erde werden bereits ungefähr 50% durch Reflexion oder Absorption an den/in den Wolken abgelenkt bzw. gebunden, die verbleibenden 50% gelangen bis zur Erd-/Wasseroberfläche, ungefähr 4% werden direkt von der Erd-/Wasseroberfläche wieder durch Reflexion abgeführt und über den Verbleib der restlichen rd. 45% besteht Unklarheit.
Diese an der Erd-/Wasseroberfläche verfügbaren 45% haben - geht man von stabilen Temperaturverhältnissen aus - vier Möglichkeiten, wieder abgeführt zu werden:
1. Verdunstung (von Wasser, hierfür werden mehr als 50% der an der Erd-/Wasseroberfläche noch ankommenden
Einstrahlung benötigt),
2. Abstrahlung (Wärmestrahlung auf Basis der Temperatur der Oberfläche),
3. Konvektion (Erwärmung der Luft und Abtransport über aufsteigende Luftmassen, Nebenwirkung: Wind),
4. Bindung durch biologische, endotherme Prozesse (Pflanzenwachstum).
Der fünften Möglichkeit, Leitung der Wärme durch theoretisch fixierte Luftmassen, ist keine Bedeutung beizumessen, weil Luftmassen bei unterschiedlicher Erwärmung aufgrund der eintretenden Dichteunterschiede stets in Bewegung geraten (siehe unten: Erklärung). Außerdem ist Luft ein schlechter Wärmeleiter.
Detailliertere Ausführungen zum Wärmeeintrag in die Atmosphäre, der Wärmespeicherung darin und zum Wärmeaustrag, mit abschließender Würdigung des "Treibhauseffektes" (mit der Erklärung, daß in der irdischen Atmosphäre gerade die sogenannten Treibhausgase dafür sorgen, daß es auf unserem Planeten nicht lebensfeindlich heiß ist. Im Fall einer Atmosphäre ohne strahlungsaktive Substanzen wäre es auf der Erde jedoch wegen der fehlenden Wärmeabgabemöglichkeit aus der Atmosphäre unerträglich heiß) enthält: Die Erdatmosphäre - ein Wärmespeicher http://real-planet.eu/wspeicher.htm
Eine Erklärung des thermodynamischen Atmosphäreneffektes ist unter https://real-planet.eu/atmoseff.html zu finden.
Ausführungen zum "Phänomen der atmosphärischen Gegenstrahlung": http://real-planet.eu/gegenstrahlung.htm
Ausführungen zur Frage: Beeinflußt der Mensch wirklich Wetter und Klima? Sind die Zusammenhänge wirklich verstanden? enthält https://real-planet.eu/Einfluss.htm
Bilder von Hochwassermarken, die belegen, daß es in fernerer Vergangenheit bereits Hochwasserereignisse gegeben hat, die jenen der jüngsten Vergangenheit zumindest gleichkamen, wenn nicht diese sogar übertroffen haben, und Links zu anderen Seiten mit ähnlichem Inhalt enthält: http://real-planet.eu/hochwasser.htm
Kontakt: heinz.thieme@gmx.net
Der Autor ist Mitverfasser und gehört zu den Erstunterzeichnern des Heiligenrother Klima-Manifestes http://www.klimamanifest-von-heiligenroth.de/ (auch Sie, verehrte Leserinnen/Leser können diese Erklärung mit unterzeichnen), er war Mitbegründer von EIKE.
Anmerkung CO2: Zweifel an der Schätzung, der vorindustrielle CO2-Gehalt der Luft hätte bei 0,028% gelegen, gegenwärtig liegt dieser bei 0,038%, sind allerdings aufgekommen, siehe u.a.: http://www.realCO2.de , selbst in historischen Nachschlagewerken finden sich Daten von 0,04 bis 0,07 Vol-%: http://www.retrobibliothek.de/retrobib/seite.html?id=101252
Die These des vom Anstieg des CO2 in der Atmosphäre induzierten Temperaturanstieges basiert ausschließlich und allein auf einer ungefähren Korrelation zwischen dem CO2-Gehalt der Luft und Temperatur in den Jahren von 1977 bis 1998. Für die Zeit vor 1957, dem Beginn der Messungen am Mouna Loa, werden fehlerhafte und ungenaue Angaben über den CO2-Gehalt aus Eisbohrkernen zugrunde gelegt. Zahlreiche Messungen des CO2-Gehaltes der Luft vor 1945 bis etwa 1820 zurück, die keinen einheitlichen „vorindustriellen Wert“, sondern erheblich Schwankungen bis über das heutige Niveau hinaus beweisen, werden ignoriert, statt dessen spricht man von einem „vorindustriellen“ Niveau von etwa 280 ppm. In der Zeit von 1957 (eigentlich seit 1945) bis 1976 wurde weltweit eine Abkühlungsperiode beobachtet, bei gleichzeitig ansteigendem CO2-Gehalt, danach, von 1977 bis 1998 wurde es weltweit wärmer, bei weiter ansteigendem CO2-Gehalt, seit 1999 stagniert die Temperatur wieder bzw. ist leicht rückläufig, bei weiter steigendem CO2-Gehalt der Luft. Von einer ungefähren Korrelation zwischen Temperaturentwicklung und CO2-Gehalt der Luft kann man deshalb für den nunmehr einundfünfzigjährigen mit dem Mouna Loa-Messungen belegten Zeitraum seit 1957 nur für 21 Jahre (1977 bis 1998), also in 41% der betrachteten Zeit, sprechen. Also in nicht einmal der Hälfte des Betrachtungszeitraumes trifft die von der herrschenden Meinung behauptete Korrelation zu, weshalb das Urteil nur lauten kann: Es ist keine Korrelation zwischen CO2-Gehalt der Luft (als Ursache) und Temperaturen der Luft (als Folge) nachgewiesen bzw. nachweisbar.
Und für erdgeschichtliche Zeiten werden vielfach Ergebnisse aus Eisbohrkernmessungen angeführt, ohne dabei zur Kenntnis zu geben, daß aus den Eisbohrkernen wegen der im Eis nicht unterbundenen Diffusion und der auch im Eis nicht zu vermeidenden chemischen Reaktionen, die überdies auch noch bei der Probenentnahme ablaufen, keinerlei belastbare Daten über historische CO2-Gehalte der Luft und deren Variationen gewonnen werden können.
Eine Frage an die Leser (aus
http://real-planet.eu/wspeicher.htm
übernommen)
Die
Wirkung der "Treibhausgase" hinsichtlich der Wärme in der Lufthülle
der Erde ist hier erläutert: https://www.real-planet.eu/treibhausgas.html
Lesens- und hörenswert zum Thema Klima/Klimagefährdung durch CO2:
Vortrag Dr. Tscheuschner, "CO2: Pseudowissenschaft - Ideologie - Politik", https://www.youtube.com/watch?v=6uKHGzpHO8w ,
"Das Skeptiker-Handbuch" http://www.eike-klima-energie.eu/uploads/media/Das_Skeptiker_Handbuch_3_0_kurz_96dpi_1047-1.pdf ,
zur Logik der Erwärmungswirkung des CO2: http://www.schmanck.de/co2logik.htm ,
zum Thema Klima/Klimawandel: http://www.klimanotizen.de
und zur "Übereinstimmung der Mehrheit der Wissenschaftler" bezüglich der Klimathesen des IPCC:
http://www.oism.org/pproject/ ,
und als Abbild der Auseinandersetzung zum gesamten Thema: Dr. Gerhard Engel (Braunschweig), „Menschengemachter Klimawandel“? Ein Symposion http://www.gkpn.de/Engel_Klimawandel.pdf , eine vorzügliche Erfassung und Darstellung der Auffassungen und der Akteure; man braucht aber Zeit, um diese längere Arbeit aufnehmen zu können.
Die Erde hat eine Atmosphäre, die aus Luft besteht. Und Gase, also auch Luft, sind so das Beweglichste und die mit geringstem Widerstand sich bewegende Materie, die wir kennen. Um Luft dazu zu veranlassen, sich durch Aufsteigen in Bewegung zu setzen, dies hat etwas mit Auftrieb zu tun, muß man einen Dichteunterschied hervorrufen, der dann die Auftriebskraft erzeugt.
Wie das für Luft aussieht, kann wie folgt berechnet werden: Bei 1 bar Druck und 10°C nimmt 1 kg trockene Luft das Volumen von 812,88 l ein; bei 20°C, 1 bar Druck hingegen 841,68 l. Der Unterschied sind 28,8 l. Der Energieinhalt des jeweiligen kg Luft beträgt 283,46 kJ (10°C) bzw. 293,53 kJ (20°C), die um 10°C wärmere Luft enthält also 10,07 kJ bzw 10.070 Wattsekunden (Ws) mehr als die kühlere. Wenn man unterstellt, daß Luft nicht noch leichter beweglich ist als Wasser, letzteres setzt sich bei einer Antriebskraft von 0,02 Promille des eigenen Gewichtes von selbst in Bewegung, dann müßte sich das das Volumen der zuvor 10 Grad warmen Luft um 0,02 Promille, also 0,00002 mal 812,88 l, also um 0,0163 l (= 16,3 cm³) ausdehnen, um sich von selbst durch Aufsteigen zu entfernen. 10 Grad Temperaturanstieg (von 10°C auf 20°C) verursachen eine Vergrößerung des Volumens um 35,4 Promille, also weit mehr als die notwendigen 0,02 Promille. Zur Ausdehnung des Volumens der Luft um 0,02 Promille reicht somit ein Temperaturanstieg um (0,02/35,4)* 10°C = 0,0056°C aus. Die hierfür notwendige Energiezufuhr beträgt (0,02/35,4)* 10.070 Ws = 5,7 Ws.
Daß auf Grund der höheren Beweglichkeit der Luft (im Vergleich zu Wasser) das selbsttätige In-Bewegung-Setzen bereits bei noch kleineren Temperaturdifferenzen eintritt, dürfte sehr wahrscheinlich sein. Mit anderen Worten: Der zum In-Bewegung-Setzen der Luft erforderliche Temperaturanstieg ist dermaßen minimal, daß dieser außerhalb des Empfindlichkeitsbereiches selbst von Präzisions-Temperatur-Meßgeräten liegt. Und die notwendige Energiezufuhr, um die Ausdehnung der Luft infolge von Temperaturanstieg zu erzeugen, ist ebenfalls verschwindend gering. Zur Temperaturerhöhung des 1kg trockene Luft von 10,0000°C auf 10,0056°C muß diesem kg Luft die Energiemenge von 5,7 Ws zugeführt werden. Dies sind lediglich 3,9% der während einer Sekunde (im globalen Mittel) an der Erdoberfläche je Quadratmeter über Sonneneinstrahlung eintreffenden Energie. Für feuchte Luft liegen die Verhältnisse sehr ähnlich.
Seien wir glücklich, daß es so ist, denn dadurch können wir überhaupt in dieser Atmosphäre leben, unsere Körper werden ventiliert, die Heizung (Konvektion) funktioniert, wir ersticken nicht in der von uns ausgeatmeten Luft (weil diese wegen der Dichteunterschiede sofort wegzieht) usw. usw.
Doch wie sehen Klima-Modellierer diesen Sachverhalt? Völlig anders, zumindest wenn man das Buch von von Storch et al. „Das Klimasystem und seine Modellierung“, Springer, 1999, liest und nicht für einen Aprilscherz hält. Darin sieht man das so: "Wird beispielsweise eine Luftschicht an einem strahlungsreichen Sommertag vom Boden her erwärmt und damit leichter, so passiert erst einmal fast nichts: die darüberliegenden Schichten verhindern ein Aufsteigen der erwärmten Luft. Erst wenn die untere Schicht sehr viel leichter ist, kommt Bewegung ins Spiel. ...“.
Ja, so unterschiedlich sind die Physikkenntnisse von Ingenieuren und Klimamodellierern.
Diese Seite erschien am 30.07.2000, Umzug auf real-planet.eu 28.02.2010,
Links aktualisiert und ergänzt: 16.02.2020