Gleichgewichtstemperatur

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Die Gleichgewichtstemperatur ist die Temperatur eines offenen Systems im Fließgleichgewicht aus eingebrachter und abgegebener Leistung – nicht zu verwechseln mit „im thermodynamischen Gleichgewicht“, wie es das Konzept der Temperatur vorsieht. In der Astronomie sind die Gleichgewichtstemperaturen von Gaswolken und Planetenoberflächen wichtig.

Gleichgewichtstemperatur einer Planetenoberfläche[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Unter den Annahmen, dass

  1. der Planet keine eigenen Energiequellen hat, sich nicht erwärmt oder abkühlt,
  2. der Anteil der den Planeten treffenden Strahlungsleistung mit gleicher Wellenlänge reflektiert wird, also nur der Anteil absorbiert wird,
  3. die Oberfläche eine einheitliche Temperatur hat (schnelle Rotation, effizienter Wärmetransport in polare Regionen),
  4. die Oberfläche im Infraroten eine Emissivität von 1 hat, also wie ein schwarzer Körper strahlt,

und mit den Bezeichnungen

für die Leuchtkraft der Sonne,
für den Abstand von der Sonne,
für den Planetenradius,
für die Temperatur und
für die Stefan-Boltzmann-Konstante,

gilt zunächst für die absorbierte Strahlungsleistung

und für die Leistung der thermischen Abstrahlung

.

Die Gleichgewichtsbedingung ergibt

Für die Erde resultiert dies mit im Wert , mit in , beobachtet wird aber . Diese höhere Temperatur ist auf den Treibhauseffekt zurückzuführen. Besonders stark ist dieser auf der Venus, wo die mit (Wolkenoberfläche, gemessen[1]) und (fiktiver Ozean, eisfrei, wolkenlos) berechneten Temperaturen bei 250 bzw. 318 K liegen, die Bodentemperatur aber bei 740 K.

Einzelnachweis[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. R. Haus et al.: Radiative energy balance of Venus based on improved models of the middle and lower atmosphere. Icarus 272, 2016, doi:10.1016/j.icarus.2016.02.048.