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„Der Treibhauseffekt“ im Meinungsstreit der Klima-Alarmisten und Klima-Skeptiker

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Vorwort

„Aufklärung ist der Ausgang des Menschen aus seiner selbstverschuldeten Unmündigkeit. Diese ist das Unvermögen, sich seines Verstandes ohne Leitung eines anderen zu bedienen. Selbstverschuldet ist diese Unmündigkeit, wenn die Ursache derselben nicht am Mangel des Verstandes, sondern der Entschließung und des Mutes liegt, ……. Sapere aude! Habe Mut, dich deines eigenen Verstandes zu bedienen!“ (Immanuel Kants Antwort 1783 zur Frage, warum Menschen zeitlebens gerne unmündig bleiben und von daher willige Objekte der Indoktrination sind)

Hauptargument der klima-alarmistischen Theorie (teilweise ohne naturwissenschaftliche Grundlage)

Die elektromagnetische Sonneneinstrahlung überträgt Lichtquanten (Photonen) in verschiedenen Wellenlängen auf die Erde und ihre Atmosphäre, wovon die Summe aller als weißes Licht wahrgenommen wird. Die häufigsten, vergleichsweise kurzwelligen Strahlungen liegen bei 500 µ m. In diesem Spektralbereich des sichtbaren Lichts absorbieren Erde und ihre Atmosphäre nur wenig Strahlung, – so auch die Glasscheiben eines Treibhauses. Jedoch erwärmen sich die bestrahlten Gegenstände auf der Erdoberfläche (im Treibhaus) und strahlen ihrerseits deutlich verlangsamte elektromagnetische Wellen (Infrarot mit 10.000 µ m) ab (Wiensches Verschiebungsgesetz).

Von entscheidender klimatischer Bedeutung ist bei den Strahlungsvorgängen in der Atmosphäre, dass die langwellige “Wärmestrahlung” der erwärmten Erdoberfläche die Atmosphäre größtenteils nicht auf direktem Wege verlässt, sondern von atmosphärischen Spurengasen, den natürlichen Treibhausgasen, und Wolken zunächst absorbiert wird, die sich dadurch erwärmen. Spurengase und Wolken emittieren diese Energie zugleich an den Weltraum und in Richtung Erdoberfläche (atmosphärische Gegenstrahlung). Die Erde wird dadurch zusätzlich aufgeheizt und reflektiert erneut langwellige Strahlung an die atmosphärischen Klimagase. Durch zunehmendes anthropogenes Kohlendioxyd (CO2) wird die atmosphärische Gegenstrahlung deutlich erhöht.

Der auf diese Weise hervorgerufene Wärmestau in der unteren Atmosphäre bewirkt – gegenüber dem Fall ohne Treibhausgase – einen Temperaturunterschied von +33 °C bzw. eine Erwärmung von -18 °C auf eine mittlere globale Temperatur von +15 °C und ermöglicht damit überhaupt erst Leben auf der Erde. Die globale atmosphärische Konzentration des wichtigsten anthropogenen Treibhausgases – CO2– ist von einem Wert in vorindustrieller Zeit (um 1850), der bei etwa 280 ppm (parts per million, das heißt 280 CO2-Moleküle auf eine Million Luftmoleküle) lag, auf 384 ppm im Jahre 2008 angestiegen. Dieser Wert liegt erheblich über der aus Eisbohrkernen bestimmten natürlichen Bandbreite der letzten 650 000 Jahre (180 bis 300 ppm). Die hohe Kohlendioxidkonzentration wird hauptsächlich durch den Verbrauch fossiler Brennstoffe verursacht und hat deutliche Auswirkungen auf den Golfstrom und den polaren Jetstream

Was stimmt und was stimmt nicht?

Die Darstellung im ersten Abschnitt ist naturwissenschaftliches Grundwissen; die zweite kann naturwissenschaftlich nicht belegt werden. 

Die Durchlässigkeit von Glas steht nicht im Zusammenhang mit elektromagnetischen Wellen, sondern mit der Übertragung von Wärmeenergie. Falsch ist auch die Theorie einer bedeutenden „Atmosphärischen Gegenstrahlung“, denn nach Absorption von Infrarotlichtquanten werden die CO2-Moleküle in Bewegung und die Atome in Schwingungen gesetzt, wodurch Wärme entsteht; Bewegung ist Wärme. Danach emittiert das CO2 diese Wärmeenergie sowie, mit dem entsprechenden Bewegungsimpuls, die zuvor aufgenommenen Lichtquanten (Photonen), die nun entsprechend “kälter” werden. Bei der sogenannten Rück- oder “Gegenstrahlung” auf die Erdoberfläche ändert sich nur wenig; entweder wird der Boden minimal wärmer und die darüberliegende Luft entsprechend kälter, oder umgekehrt. Berücksichtigt man überdies, daß die von den CO2-Molekülen im Bereich der 15µ m – Abstrahlung aufnehmbare Energiemenge faktisch gesättigt ist, hat auch eine Zunahme von CO2 praktisch keine Auswirkungen (vgl. hierzu Bericht der Enquete-Kommission des deutschen Bundestages).  Insgesamt sind die Effekte auf die Erderwärmung marginal, auf Golfstrom und polaren Jetstream sind sie nicht vorhanden.

Auf dieser gedanklichen Sequenz aber beruht das Gedankengebäude vom „Treibhauseffekt“ durch das Spurengas CO2 und der daraus resultierenden Erderwärmung

Der theoretischen Ansatz, die Erde hätte ohne Atmosphäre eine Oberflächentemperatur von – 18° [C] wird über eine (stark vereinfachte und daher falsche) Anwendung der Stefan-Boltzmann Gleichung ermittelt. Durch den “natürlichen Treibhauseffekt” wird sie um + 33° [C] auf eine Durchschnittstemperatur von +15° [C] erwärmt. Als “Beweis” dafür wird auf das Glashaus verwiesen, bei dem das Glasdach die Funktion des CO2 übernimmt..  

So schrieb 1990 der große Klima-Warner, Hartmut Graßl: „Sonnenstrahlen, die ungehindert durch die Atmosphäre auf die Erde dringen, bleiben, wenn sie entweichen wollen, unter einem Schirm von Spurengasmolekülen wie in einem Glashaus gefangen. Je mehr davon in der Atmosphäre schweben, desto wärmer wird es auf der Erde. Das ist ein Naturgesetz.“

Nun entstehen Naturgesetze nicht dadurch, daß jemand ein solches behauptet und jede Diskussion darüber ausschließt („science is settled“). Dieses Vorgehen hat mit Wissenschaft nichts zu tun, so wenig wie selbst absolute Mehrheiten von Wissenschaftlern ein Naturgesetz begründen können.

Vergegenwärtigt man sich die Funktionsweise eines Glashauses, so bestrahlt die Sonne Gegenstände darin und erwärmt damit die Umgebungsluft. Das Dach unterbindet eine Luftzirkulation und staut dadurch die Wärme. Nachts und bei kühler Außentemperatur nimmt diese sehr schnell ab. Auch CO2, das zum Wachstum von Pflanzen eventuell eingeleitet worden ist, ändert an der Abkühlung nichts, weil CO2 keinen Einfluß auf Temperatur hat (Allgemeine Gasgesetze von Admonton, Boyle-Mariotte und Gay-Lussac).

Die Theorie, ein Wärmespeicher (der Erdboden) würde über einen bei seiner Abkühlung entstehenden Wärmestrom zusätzlich aufgeheizt, widerspricht dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, auch 2. Hauptsatz der Wärmelehre genannt. Danach geht Wärme niemals von selbst von einem Körper niederer Temperatur zu einem Körper höherer Temperatur über. Dieses Gesetz wurde von dem deutschen Physiker ROBERT CLAUSIUS (1822-1888) entdeckt. Für den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik gibt es eine Reihe von gleichwertigen Formulierungen. In einer sehr kurzen Form lautet er: Ein Perpetuum mobile der 2. Art ist unmöglich. Es kann auch nicht logisch dargestellt werden, wie aus Gasmolekülen emittierte Wärme aus der niederen Tropopause (ca. 6 Km Höhe mit < 0° [C]) ihre Eigentemperatur auf dem Weg zum Erdboden auch nur halten kann.

Damit ist bewiesen, daß der „Treibhaus- (oder auch Glashaus-) effekt“ nicht auf atmosphärischer, elektromagnetischer  Gegenstrahlung, sondern auf einem durch das Glasdach behinderten Wärmeaustausch beruht.

Weiterhin unbewiesen ist jedoch die, unter stark verkürzter und daher falscher Anwendung der Stefan-Boltzmann-Gleichung ermittelte Erdoberflächentemperatur von – 18° [C].

Gerhard Gerlich, Ralf D. Tscheuschner: “Falsifizierung der atmosphärischen CO2-Treibhauseffekte im Rahmen der Physik”.

Auf die Rolle der „Klimagase“ wird ausfürlich in dem Standardwerk der beiden theoretischen Physiker Gerlich und Tscheuschner eingegangen, in dem auch der Originaltext des US-amerikanischen Experimentalphysikers  W.C. Wood von 1909 zitiert wird.

 

Deutsche Übersetzung (Juni 2015) des amerikanischen Originals von 2009  unter http://argxif.org/abs/0707.1161

 

Die tatsächlichen physikalischen Vorgänge lassen sich durch diverse Wärmeübertragungsvorgänge vom Erdboden auf die bodennahe Luftschicht erklären (Wärmeleitung, Konvektion, Verdunstung und auch Strahlung). Das infrarot-affine CO2 nimmt lediglich Infrarotquanten in den Bändern vor allem um 15 µ m (frauenhofersche Absorbtionslinien*) aus dem Gesamtspektrum der Abstrahlung auf. Dabei kommt es zu Stößen und Verwirbelungen zwischen den Lichtquanten und den CO2-Molekülen, wodurch Wärme entsteht. Die auf diesem Weg gebundene Wärme wird aber, bei den kurzen freien Weglängen in der dichten Atmosphäre, sofort durch Stöße mit den N2 und O2 Molekülen an diese abgegeben.

*Die sog. Fraunhoferschen Linien wurden von Robert Bunsen (1811 – 1899) und Gustav Kirchhoff (1824 – 1887) als sogenannte Absorptionslinien erkannt, woraus ermittelt wird, welches Gas bei welcher Frequenz welche Form von Energie aufnehmen kann.

Die CO2-Wärmeabstrahlung in den Weltraum ist eine Volumenstrahlung aus den oberen Luftschichten. Sie erreicht ein mittleres Gleichgewicht zwischen Einstrahlung und Abstrahlung bei einer Temperatur von ca. -18°.  Das Temperaturprofil von dort bis zum Erdboden bildet sich nach den Gesetzen der klassischen Thermodynamik. Nach der aus der Luftfahrt bekannten adiabatischen Höhenformel (Zustandsänderung ohne Wärmeaustausch), berechnet sich, mit Hilfe der allgemeinen Gasgleichung (Zusammenhang zwischen Druck und Temperatur), ein Profil mit einem Temperaturabfall um 0,6 ° pro 100 m Höhe. Das führt zu der mittleren bodennahen Temperatur um 15°.

Damit ist bewiesen, daß die klimaaktiven Gase in der Atmosphäre den Planeten vor Weltraumkälte schützen, weil sie nach außen wirken und es damit auch einen atmosphärischen CO2-Treibhauseffekt nicht gibt.