Die Sonnenstrahlung erreicht die Erdatmosphäre mit einer Leistung von 1.367 W pro Quadratmeter. Die Atmosphäre um die Erde ist jedoch wie eine Schutzhülle. Durch sie wird die Sonnenstrahlung abgeschwächt. Nur ein Teil der Sonnenstrahlen erreicht die Erdoberfläche.

Unterwegs zur Erdoberfläche stehen den Sonnenstrahlen Wolken, Staub, Wassertropfen und andere Bestandteile der Erdatmosphäre im Weg. An diesen Bestandteilen wird ein Teil der Sonnenstrahlung

  • reflektiert (Sonnenstrahlen werden zurückgeworfen, z.B. durch Wolken),
  • gestreut (Sonnenstrahlen breiten sich in verschiedene Richtungen aus, z.B. durch Dunst) oder
  • absorbiert (Sonnenstrahlen werden aufgenommen und bereits in der Erdatmosphäre in Wärme umgewandelt). (>> mehr)

 

2 - Sonnenstrahlung - Erdatmosphaere Weg der Strahlung

Direkte Sonnenstrahlung

Die Sonnenstrahlen, die nicht reflektiert, gestreut oder absorbiert wurden, erreichen die Erdoberfläche auf direktem Weg. Die Sonnenstrahlen verlaufen geradlinig durch die Erdatmosphäre hindurch bis hin zur Erdoberfläche. Man bezeichnet diesen Teil der Sonnenstrahlung als direkte Sonnenstrahlung. 

Diffuse Sonnenstrahlung

Manche Sonnenstrahlen werden auf ihrem Weg durch die Erdatmosphäre beispielsweise an Dunst oder Luftmolekülen gestreut oder reflektiert. Dadurch werden sie von ihrem ursprünglichen Weg abgelenktSie breiten sich danach, in unterschiedliche Richtungen verteilt, weiter aus. Ein Teil der gestreuten oder reflektierten Sonnenstrahlung erreicht aber dennoch die Erdoberfläche. Nur eben an einer anderen Stelle, als wenn keine Ablenkung auf dem Weg zur Erde stattgefunden hätte. Diese auf die Erdoberfläche treffende indirekte Sonnenstrahlung wird auch als diffuse Sonnenstrahlung bezeichnet. Im Gegensatz zur direkten Sonnenstrahlung wirft diffuse Sonnenstrahlung keinen Schatten. (>> mehr)

Direkte Sonnenstrahlung + Diffuse Sonnenstrahlung = Globalstrahlung 

 

Globalstrahlung

Die direkte Sonnenstrahlung zusammen mit der diffusen Sonnenstrahlung, die an einem bestimmten Ort auf die Erdoberfläche trifft, nennt man Globalstrahlung. Die Globalstrahlung, die zum Moment der Messung auf einem Quadratmeter Erdoberfläche ankommt, wird meist in Watt pro Quadratmeter (W/m²) angegeben. Die Jahressumme der Globalstrahlung wird in Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh/m² pro Jahr) angegeben. Die Monatssumme der Globalstrahlung mit Kilowattstunden pro Quadratmeter und Monat. Die Tagessumme der Globalstrahlung mit Kilowattstunden pro Quadratmeter und Tag. (>> mehr)

Wie stark die Globalstrahlung ist und wie sie sich zusammensetzt hängt ab von

  • dem Wetter (z.B. Wolken, Luftfeuchtigkeit): Wenn der Himmel bewölkt ist, ist der Anteil der diffusen Sonnenstrahlung relativ groß. Wenn der Himmel klar ist, ist der Anteil der direkten Sonnenstrahlung relativ groß. Über das ganze Jahr betrachtet sind beide Anteile an der Globalstrahlung in Deutschland etwa gleich groß.
  • dem Sonnenstand, bzw. der Länge des Weges, den die Sonnenstrahlen durch die Erdatmosphäre nehmen müssen: Den kürzesten Weg durch die Erdatmosphäre haben die Sonnenstrahlen, wenn die Sonne senkrecht am Himmel steht. Einen längeren Weg haben sie, wenn die Sonne nicht senkrecht steht. Durch diesen längeren Weg durch die Erdatmosphäre wird mehr Sonnenstrahlung reflektiert, gestreut und absorbiert (aufgenommen). Aus diesem Grund nimmt die Stärke der Sonnenstrahlung ab. Die Länge des Weges, den die Sonnenstrahlen durch die Erdatmosphäre nehmen müssen, ändert sich je nach Uhrzeit, Jahreszeit und Standort auf der Erde (Breitengrad). (>> mehr)

 

Durch die Erdatmosphäre werden manche Sonnenstrahlen reflektiert, gestreut oder absorbiert. Die gesamte Sonnenstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft, bezeichnet man als Globalstrahlung. Die Globalstrahlung setzt sich zusammen aus direkter Strahlung und diffuser Strahlung. Viele Solarzellen können auch den diffusen Anteil nutzbar machen. 

 

Quellen:
Transferstelle Bingen (2006): Rationelle und Regenerative Energienutzung, C.F. Müller Verlag, Heidelberg
http://www.energie-macht-schule.de/content/solarenergie
http://www.weltderphysik.de/gebiet/technik/energie/energiequellen/erneuerbare-energien/sonnenenergie/
http://www.schuelerlexikon.de/SID/0ccdbc37ac1e9c9ddffe70926999e97a/lexika/biologie/cont/cont0000/cont0053/full.htm
http://www.paradigma.de/lexikon/globalstrahlung/

http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenstrahlunghttp://www.paradigma.de/lexikon/globalstrahlung/
https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenenergie

Die Erdatmosphäre

besteht aus

  • festen Bestandteilen (z. B. Eiskristallen, Staub)
  • flüssigen Schwebeteilchen  (z.B. kleine Wassertröpfchen)
  • gasförmigen Bestandteilen (z.B. Stickstoff, Sauerstoff)

Die Stärke der Sonnenstrahlung,

die auf die Erdoberfläche trifft, hängt von verschiedenen Faktoren ab:

  • dem Wetter
  • der Tageszeit
  • der Jahreszeit
  • dem Breitengrad

Die Globalstrahlung

ist die gesamte Sonnenstrahlung, die an einem bestimmten Standort auf die Erdoberfläche trifft. (>> mehr)


Direkte Strahlung + Diffuse Strahlung = Globalstrahlung


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