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Die in­ne­ren Pla­ne­ten im Ein­fluss der Sonne

Vor­be­rei­tung (Stun­de 6 von 14)

Ko­pie­ren des Ar­beits­blatts: 02_eu­w_a­b_o­ber­flae­chen­tem­pe­ra­tu­ren.docx

Un­ter­richts­ab­lauf (Stun­de 6 von 14)

An­hand des Ar­beits­blat­tes wer­den die Daten der „erd­ähn­li­chen“ Pla­ne­ten ver­gli­chen und auf­ge­zeigt, dass die Be­din­gun­gen auf der Erde zur Zeit noch ideal sind:

Ob­wohl die Venus oft als „Schwes­ter­pla­net“ der Erde be­zeich­net wird, ist außer ihrer Größe nichts le­bens­freund­li­ches an ihr. Bei nä­he­rer Be­trach­tung schei­den auch Mer­kur und Mars mit Bra­vour aus:

Mer­kur dreht sich sehr lang­sam und hat prak­tisch keine At­mo­sphä­re. Sie ent­steht in ers­ter Linie da­durch, dass der Pla­net auf der (fast einen Monat) son­nen­zu­ge­wand­ten Seite bei Tem­pe­ra­tu­ren von über 400 °C aus­gast. Er ist aber auf­grund sei­ner ge­rin­gen Masse nicht in der Lage, diese Gase an sich zu bin­den. Unter an­de­rem auf­grund der feh­len­den At­mo­sphä­re kühlt die Nacht­sei­te sehr schnell auf -173 °C ab. Die Wär­me­strah­lung geht di­rekt ins Welt­all. Mer­kur ist der Pla­net mit den größ­ten Tem­pe­ra­tur­un­ter­schie­den in un­se­rem Son­nen­sys­tem.

Venus ro­tiert noch lang­sa­mer als Mer­kur, sie braucht hier­für ein ¾ Erd­jahr, bzw. sogar 18 Tage mehr als für einen Um­lauf um die Sonne. (Anm.: Ihre Ro­ta­ti­ons­rich­tung ist ent­ge­gen­ge­setzt zu dem Um­lauf- und Ro­ta­ti­ons­sinn der meis­ten Pla­ne­ten (re­tro­grad).

Ihre At­mo­sphä­re ist sehr dicht und be­steht zu 96,5 % aus CO2. Hier kann man deut­lich sehen, wel­che Folge eine zu hohe Kon­zen­tra­ti­on die­ses Treib­haus­ga­ses hat: Die Venus kühlt selbst auf ihrer Nacht­sei­te prak­tisch nicht mehr ab. Sie ist in einem ther­mi­schen Gleich­ge­wicht. Sie hat sich ma­xi­mal auf­ge­heizt (Ø: 464 °C) und gibt ge­nau­so viel Wärme ins Welt­all ab, wie sie auf­nimmt. Die dich­te CO2 - At­mo­sphä­re sorgt für eine ma­xi­ma­le Ab­sorp­ti­on der Wär­me­strah­lung. So­wohl der, di­rekt von der Sonne kom­men­den, als auch der Strah­lung, die die Ve­nus­ober­flä­che er­reicht und in Wär­me­strah­lung um­ge­wan­delt wird. Diese sorgt zu­sätz­lich für den enor­men Druck von 92 bar in der At­mo­sphä­re, der hier auf der Erde etwa dem Druck in 900 m Mee­res­tie­fe ent­spricht. Ob­wohl die Venus dop­pelt so weit von der Sonne ent­fernt ist wie Mer­kur, ist sie der hei­ßes­te Pla­net im Son­nen­sys­tem.

Mars ist 1,5 - mal so weit von der Sonne ent­fernt wie die Erde, deut­lich klei­ner als sie (etwa hal­ber Ra­di­us) und hat be­züg­lich der Fä­hig­keit Gase an sich zu bin­den, auf­grund sei­ner ge­rin­gen Masse ähn­li­che Pro­ble­me wie Mer­kur. Der At­mo­sphä­ren­druck an der Ober­flä­che be­trägt 6/1000 des Dru­ckes der Erd­at­mo­sphä­re. Die At­mo­sphä­re hat zwar pro­zen­tu­al den glei­chen An­teil an CO 2 wie die Venus, aber auf­grund ihrer ge­rin­gen Dich­te, wer­den die At­mo­sphä­re und der Pla­net hier­durch nicht warm.

Auf der Erde ist der CO2 - An­teil der At­mo­sphä­re mit 0,04 % sehr ge­ring! Auf­grund der ins­ge­samt ge­rin­gen CO 2 - Kon­zen­tra­ti­on sorgt be­reits ein ge­rin­ger An­stieg die­ser Kon­zen­tra­ti­on für eine glo­ba­le Er­wär­mung, die zwar bei wei­tem nicht mit der der Venus ver­gleich­bar ist, aber be­reits we­ni­ge Grade ober­halb un­se­res Durch­schnitts­wer­tes von 15 °C sor­gen für mas­si­ve kli­ma­ti­sche Ver­än­de­run­gen. Die ge­sam­te Erd­at­mo­sphä­re hat eine Masse von 5,15 · 1018 kg und damit etwa ein Mil­li­ons­tel der Erd­mas­se.

Wie ein­gangs er­wähnt, be­trug der welt­wei­te CO2-Aus­stoß im Jahr 2017 3,2 · 1013 kg, das ist zwar „nur“ ein ein­hun­dert­sech­zig­tau­sends­tel der ge­sam­ten At­mo­sphä­ren­mas­se, aber be­reits 1/6 Pro­mil­le der Ge­samt­kon­zen­tra­ti­on von CO2 - zu­sätz­lich - in einem Jahr!

 

Un­ter­richts­gang: Her­un­ter­la­den [docx][4 MB]

Un­ter­richts­gang: Her­un­ter­la­den [pdf][2 MB]

 

Wei­ter zu Die Strah­lungs­leis­tung der Sonne