Strahlung an der Oberfläche eines Planeten ohne Atmosphäre
Planet ohne Atm.
Dieses Experiment soll zunächst ein einfaches System aus zwei stationären Strahlungsflüssen und einem beteiligten Energiespeicher demonstrieren. Die Analogien ergeben sich aus der Anordnung des Textes.
Realer Vorgang Analogieexperiment
Stationärer Zustand | |
| Von der Sonne fließt ein konstanter Strahlungsstrom zur Mondoberfläche; | Aus dem Wasserhahn fließt ein konstanter Wasserstrom in den Behälter |
| dort wird er absorbiert; | dort wird er aufgefangen; |
| dadurch erhöht sich die Temperatur der Mondoberfläche. | dadurch erhöht sich der Wasserspiegel im Behälter. |
| Die sich erwärmende Mondoberfläche gibt Wärmestrahlung ab, | Der sich füllende Behälter gibt Wasser ab, |
| der Wärmestrom ist um so größer, je höher ihre Temperatur ist (Stefan-Boltzmann-Gesetz). | der Wasserstrom ist um so stärker, je höher der Wasserspiegel steht (zunehmender Bodendruck). |
| Es stellt sich eine konstante Temperatur ein, bei der der abgestrahlte Energiestrom gleich dem eingestrahlten ist. | Es stellt sich eine konstante Füllhöhe ein, bei der der abgegebene Wasserstrom gleich dem aufgenommenen ist. |
Reaktion auf eine Störung
Nach Abkühlung oder Erwärmung der Mondoberfläche durch eine Störung vermindert oder erhöht sich die Abstrahlung, bis wieder die vorherige Temperatur erreicht ist. | Nach einer Absenkung oder Erhöhung des Wasserstandes durch eine Störung vermindert oder erhöht sich der abfließende Wasserstrom, bis wieder der vorherige Wasserstand erreicht ist. |
Andere stationäre Zustände | |
| Bei höherer / geringerer Bestrahlungsstärke ist die Ausgleichstemperatur höher / niedriger. | Bei größerer / kleinerer Wasserstromstärke aus dem Hahn ist die Ausgleichsfüllhöhe größer / kleiner. |
Zeitliches Verhalten des Systems | |
| Bei höherer / geringerer Wärmekapazität der Oberfläche wird der stationäre Zustand langsamer / schneller erreicht. | Bei größerem / kleinerem Querschnitt des Behälters wird der stationäre Zustand langsamer / schneller erreicht. |