Die
Leuchtkraft der Sonne
Die Strahlungsleistung der Sonne
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Die
Sonne strahlt nach allen Richtungen Energie in den Raum ab. Als Solarkonstante S
bezeichnet man die Energie, die in 1 Sekunde auf eine (senkrecht zur Sonne
ausgerichtete) Fläche von 1 m2 im Abstand 1AE ( also z.B.
auf der Erde) auftrifft. |
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Die Photovoltaikanlage des Gymnasiums hat eine Fläche von 10 m2,
der Wirkungsgrad der Elemente liegt bei 10%. Die maximal gemessene Leistung bei
0,7 kW. Da man bei der Sonneneinstrahlung mit Abschwächung in der Atmosphäre
rechnen muss, könnte man die Solarkonstante auf vielleicht 1 kW pro m2
schätzen.
Eine
weitere Abschätzung kann mit einer Glühlampe durchgeführt werden. Man nähert
eine Glühlampe soweit einer Gesichtshälfte, bis man (subjektiv) den Eindruck
hat, dass Glühlampe und Sonne beide Gesichtshälften gleich wärmen. Aus dem
Abstand d errechnet man die Solarkonstante.
Quantitativ
besser ist folgender Versuch. Ein Glaskolben, der mit Wasser gefüllt ist und
eine schwarze Fläche DA hat, wird der Sonneneinstrahlung ausgesetzt. In
einer festgelegten Zeit t erhöht sich die Temperatur des Wassers um DT.
Die Bestrahlungsstärke E =
=
ist ein Maß für die
Sonneneinstrahlung.
Wegen der Rückstrahlung in der Atmosphäre und an
der Planetenoberfläche (Albedo) wurde die Größe E mit Satelliten außerhalb
der Erdatmosphäre gemessen. So ergibt sich die Solarkonstante S = 1,36 kW m-2.
Die Leuchtkraft der Sonne
Da die Sonne ihre Energie auf eine Kugeloberfläche
mit Radius R = 1AE verteilt, kann man nun die Leuchtkraft L = 4pR2
. S ermitteln.
L = 3,82 . 1026 W
Leuchtkraft der Sonne
In einer Sekunde gibt die Sonne folglich die
Energie 3,82 . 1026 J ab, eine "wahrhaft"
astronomische Zahl. Eine tägliche Sonnenscheindauer von etwa 5 Stunden auf eine
Fläche von 5 Quadratmetern würde bei einem Wirkungsgrad von 100% die
Versorgung eines Durchschnittshaushaltes mit elektrischer Energie gewährleisten.
Die Sonneneinstrahlung in Deutschland stellt etwa den 80-fachen Energieverbrauch
dar.
