Samstag, 31. Oktober 2015

[ #naturwissen ] Physik in Alltagsphänomen: Atmosphäre, Klima, Wetter

Die Atmosphäre ist die Lufthülle der Erde, die von Gasen gebildet wird, welche durch die Erdanziehung auf ihrer Oberfläche gebunden werden. Sie ist auch der Ort, in dem sich Klima und Wetter abspielen.

Sie sorgt für den Temperaturausgleich zwischen Äquator und Polen, d.h. ohne sie wäre es unerträglich heiß bzw. kalt. Sie schützt uns außerdem vor dem Einfall gesundheitsschädlicher Strahlung, z. B. vor der ultravioletten  Strahlung. Es blitzt, donnert, stürmt und leuchtet bedrohlich in der Lufthülle unserer Erde. Ihr Ozon schützt  aber auch. Manchmal lassen sich diese Phänomene physikalisch gar nicht so schwer erklären. Beim Gewitter kann es sogar hilfreich sein zu wissen, wie mit ein bisschen Physik seine Entfernung abgeschätzt werden kann.

Website Welt der Physik: Atmosphäre, Klima und Wetter: 

Wie entstehen Gewitter und warum geht die Vorhersage oft schief? Wettervorhersagen sind mit den Jahren immer genauer geworden. Aber mit Gewittern tun sich Meteorologen nach wie vor schwer. Wie entstehen Gewitter und warum bereiten sie Probleme?

Wie entstehen Gewitterblitze? Ein Gewitter mit Blitz und Donner erschreckt und fasziniert uns zugleich. Wodurch entstehen Gewitterblitze und wie finden sie ihren Weg zur Erde?

Weshalb donnert es bei einem Gewitter? Der Blitz erzeugt einen Blitzkanal, in dem innerhalb von Millionstel Sekunden extrem hohe Temperaturen entstehen. Dadurch wird die Luft zu einer explosionsartigen Ausdehnung gebracht.

Warum stürmt es besonders im Herbst? Im Oktober und November geht es los: Die Herbststürme brausen übers Land. Warum aber lebt das stürmische Wetter so plötzlich auf?

Wie entstehen Himmelsblau und Abendrot? Tagsüber erscheint der wolkenlose Himmel blau, abends jedoch orange bis rot. Das Geheimnis dahinter liegt in der Art, wie das Sonnenlicht in der Atmosphäre gestreut wird.

Die Ozonschicht. Die Ozonschicht in 15 bis 30 Kilometern Höhe schützt das Leben auf der Erde vor der UV-Strahlung der Sonne. Durch Schadstoffe kommt es zum Ozonabbau.

Wetter und Klima der Website Institut für Physik der Atmosphäre:

Das Institut erforscht die Physik und die Chemie der Atmosphäre vom Erdboden bis in die Stratosphäre. Die Kenntnis der dort ablaufenden dynamischen, wolkenphysikalischen und chemischen Prozesse ist Grundlage für vielfältige Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt. Sowohl auf regionaler wie auf der globalen Skala werden die maßgeblichen Mechanismen und Veränderungen in der Atmosphäre mit Fernerkundung, Messflugzeugen und Rechenmodellen quantifiziert und systematisch untersucht.

Globales Klima. Das globale Klima wandelt sich. Nach den Klimaberichten des IPCC ist ein wesentlicher Beitrag dieses Wandels von Menschen verursacht, als Folge der Emission von Treibhausgasen, ihrer Vorläufersubstanzen oder anderer Spurenstoffe die direkt oder indirekt strahlungswirksam sind (z.B. führen Flugzeugabgase zur Bildung von Kondensstreifen).

Regionales Klima. Klimasimulationsmodelle, wie sie zur Abschätzung globaler Klimaänderungen verwendet werden, lassen nur bedingt regionale Aussagen zu. Das regionale Klima und seine möglichen Änderungen werden nämlich auch von der regionalen Topografie (Gebirge, Küsten) beeinflusst, die von den globalen Modellen nicht aufgelöst werden kann.

UV-Strahlung. Die Strahlung im ultravioletten Teil des solaren Spektrums von 280 bis 400 nm und insbesondere die kurzwellige UV-B Strahlung im Bereich von 280 bis 315 nm ist potentiell schädlich für Mensch, Tier und Pflanze. Darüber hinaus wird die Photochemie in der Atmosphäre von der UV-Strahlung bestimmt.

Wetter und Gebirge. Die genaue Analyse und Vorhersage des über Gebirgen häufig besonders komplexen Wettergeschehens ist nach wie vor eine große Herausforderung für die Atmosphärenforschung. Besonders wichtig sind Niederschlagsprozesse.

Strahlung in der Atmosphäre. Solare und thermische Strahlung sind die treibende Kraft der atmosphärischen Zirkulation und Chemie. Strahlung, die in der Atmosphäre oder Erdoberfläche reflektiert oder emittiert wird, wird von Fernerkundungsverfahren genutzt, um Atmosphäreneigenschaften aus Beobachtungen vom Weltraum abzuleiten. Das Verständnis der Strahlung und ihrer Wechselwirkung mit atmosphärischen Komponenten ist daher grundlegend für viele Gebiete der Atmosphärenforschung.

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