Wird die
Abstrahlung durch Treibhausgase gehemmt, erwärmt sich die Erde
bis die Abstrahlung mit der Einstrahlung wieder ins
Gleichgewicht kommt. Da die Abstrahlung des Erdbodens nach
Stefan-Bolzmann mit der 4. Potenz der absoluten Temperatur
steigt, kann es sich nur um eine geringe Erwärmung handeln.
Richtig, das macht nur ein paar Kelvin aus, aber selbst die sind schon ein Problem.
Bevor nun das angeregte CO2-Molekül aufgrund seines
Strahlungsverhaltens nach rund 10 Mikrosekunden ein seiner
Bande entsprechendes Photon wieder emitieren könnte, ist es
rund 10 000 Mal mit andern Luftmolekülen zusammengestoßen.
Im CO2-Molekül läuft keine Uhr, die die Zeit bis zur nächsten Emission herunterzählt und jedes mal neu startet, wenn sich der energetische Zustand des Moleküls ändert. Die „Lebensdauer“ des angeregten Zustandes gibt lediglich an, nach welcher Zeit angeregte Moleküle im Durchnitt ein Photon emittieren.
Dabei
verliert das CO2-Molekül seine überschüssige Energie an die
Luftmoleküle seiner Umgebung durch Stoßaktivierung.
Da es im thermischen Gleichgewicht (und das liegt auf räumlich und zeitlich kleinen Skalen in sehr guter Näherung vor) genauso oft Energie durch Stoßaktivierung aufnimmt, spielt das kaum eine Rolle. Es kommt dabei lediglich zu einer Verbreiterung der Absorptionsbanden, aber die Fläche darunter bleibt gleich.
Die Dichte und der Luftdruck nehmen in der Höhe ab, wodurch
auch entsprechend seltener die Moleküle sich gegenseitig
berühren. Wenn die Luft mit dem CO2 in eine Höhe aufsteigt in
der die Luft dünn genug ist, kann es aus den Zusammenstößen
mit anderen Molekülen Energie aufsammeln und in seinen
typischen Banden ins All emitieren.
Das geschieht in jeder Höhe. Dir Emission in großer Höhe ist nur deshalb so wichtig für die Abstrahlung ins All, weil die von unteren Luftschichten und dem Erdboden emittierte Strahlung von den darüber liegenden Luftschichten nahezu vollständig absorbiert wird und deshalb gar nicht im All ankommt.
Die Temperatur des
Bandenmaximums für den Hauptstrahlungsbereich des CO2 liegt
bei -52°C.
Kannst Du bitte mal erklären, was damit gemeint sein soll?
Die Infrarotstrahlung des CO2 ist aber zur Abkühlung der
Atmosphäre wichtig! Die Erde selbst gibt ja nur 20% der
erhaltenden Energie als Infrarotstrahlung ab- auf den anderen
80%, die sie an die Atmosphäre abgegeben hat würde diese ja
sonst sitzen bleiben
Nö, würde sie nicht. Wenn es keine Treibhausgase gäbe, würde der Erdboden 100% der einfallenden Strahlung direkt ins All abstrahlen. Und da der Erdboden wegen der Adoabatischen Schichung der Troposphäre wärmer als die Atmosphäre ist, müsste sie im stationären Zustand deutlich kälter sein als mit Treibhausgasen. Dass der Erdboden dabei gleichzeitig noch jede Menge Wärme an die Atmosphäre abgibt, spiuelt dabei keine Rolle, weil ohne Strahlungsverluste die gleiche Wärme von der Atmosphäre in den Erdboden zurückfließen würde. Auf die Energiebilanz zwischen Weltall und Erde hätte das also gar keinen Einfluss.
CO2 sorgt neben den anderen Treibhausgasen dafür, dass sich
unsere Atmosphäre nicht überhitzt
Das Gegenteil ist der Fall.
CO2 absorbiert bei dem gegenwärtigen Anteil von 0,038% bereits
98,5% der Strahung in seinem Bandenbereich. Bei einer
Verdopplung des CO2 Gehaltes würden es 99,3% sein und mit
weiterer Zunahme würde die Absorbtionsleistung gemetrisch
weiter abnehmen.
Auch das ist Unsinn. Sieh’ Dir mal ein typisches Emissionsspektrum der Erde an: http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/bilder/em…
Sieht das so aus, als würde die Absorption im Breich der CO2-Bande um 15 µm bei 99,3% liegen? Da bleibt offensichtlich viel weniger hängen.
Da Du von einer geometrischen Abnahme der Absorbtionsleistung sprichst, beziehst Du Dich offenbar auf das Lambert-Beersche Gesetz. Das gilt aber nur, wenn die Emission vernachlässigbar klein ist. Das ist in der Atmosphäre offensichtlich nicht der Fall. Oben hast Du ja selbst geschrieben, dass das Kohlendioxid nicht nur Wärmestrahlung absorbiert, sondern auch emittiert. Dass Dir der Widerspruch nicht selbst auffällt, lässt mich zweifeln, ob Du wirklich verstehst, was Du hier schreibst.