Wann ist es heller?

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo,

ich führe momentan eine Diskussion mit anderen Usern über die Lichtstärke im Sommer und Winter. Ich bin der Meinung, daß die Lichtstärke im Sommer wie Winter gleich ist, der große Unterschied besteht in der Tageslänge. Aber der Winkelstand der Sonne hat meiner Meinung nach KEINE Auswirkung auf die Lichtstärke. Der Abstand der Lichtquelle zum beleuchteten Objekt ist meines Erachtens entscheidend für die Lichtstärke.

Daraus ergibt sich folgende Frage, wann ist die Lichtstärke größer?
Standort: München, wolkenfreier Tag.

Am 21.06.XX, höchster Sonnenstand, längster Tag mit etwa 16 Std?
Am 21.12.xx, niedrigster Sonnenstand, kürzester Tag mit etwa 8 Std?

Gruß und Danke
Michael

#2

Hallo,

ich führe momentan eine Diskussion mit anderen Usern über die
Lichtstärke im Sommer und Winter. Ich bin der Meinung, daß die
Lichtstärke im Sommer wie Winter gleich ist, der große
Unterschied besteht in der Tageslänge. Aber der Winkelstand
der Sonne hat meiner Meinung nach KEINE Auswirkung auf die
Lichtstärke. Der Abstand der Lichtquelle zum beleuchteten
Objekt ist meines Erachtens entscheidend für die Lichtstärke.

Das ist m.E. nur fast richtig.
Der Abstand ist natürlich ein wichtiger Faktor, aber der Winkel auch.
Warum wohl baut man an der Mosel den Wein an den Hängen an, die Richtung Süden geneigt sind?
Mache einen Versuch:
Nimm ein Blatt Papier und ein Bündel Bleistifte.
Fasse das Bündel in einer Hand, halte die Bleistifte senkrecht und markiere die Krreisfläche, in der alle Bleistiftspitzen eben Platz haben.
Dann setzt du die Bleistifte kurz irgendwo so ab, daß sie schräg auf der Fläche stehen, z.B. mit etwa 45°.
Nun nimm das „abgeschrägte“ Bündel und versuche wieder alle Spitzen im 45°-Winkel in den ersten Kreis zu bekommen. Es wird dir nicht gelingen, es werden immer einige Spitzen außerhalb des Kreises sein.

Nun ersetze in Gedanken den Kreis durch ein Flächenmaß, z.B. Quadratmeter und die Bleistifte seien Lichtquanten.
Obwohl sich deren Dichte nicht geändert hat (du hast ja in beiden Versuchen dieselbe Handvoll eng gepackter Stifte benutzut!) treffen nun weniger Photonen auf die gleiche Fläche - und das wird als dunkler wahrgenommen.

Ergo: Im Winter ist die Lichtintensität geringer, da die Sonne flacher am Himmel steht.

Gruß
BeLa

#3

Hallo,

meinst Du die Helligkeit parallel zum Boden, oder die Helligkeit, die sich auf einer Fläche senkrecht zur Sonneneinstrahlung befindet?

Falls ersteres, siehe Antwort von BerylliumLanthanoid, falls letzteres hätte ich folgende Meinung:
Das Licht von der Sonne muss bei flachem Sonnenstand eine wesentlich längere Strecke durch die Atmosphäre zurücklegen, und wird somit stärker abgeschwächt. Auf der anderen Seite ist die Luft im Winter oft klarer, uns somit ist der Absorptionskoeffizient kleiner. Was schließlich überiegt, kann ich nicht sicher sagen, aber ich würde meinen, dass die Intensität im Sommer höher ist.
Müsste man mal messen oder vielleicht weiss jemand anderes noch etwas Genaueres.

Viele Grüße,
Jürgen

#4

Hallo BeLa,

den Versuch habe ich gemacht, Du hast Recht! Danke für Deine nachvollziehbare Antwort.

Gruß
Michael

#5

Moin,

meinst Du die Helligkeit parallel zum Boden, oder die
Helligkeit, die sich auf einer Fläche senkrecht zur
Sonneneinstrahlung befindet?

Dies ist zur Beantwortung der eigentlichen Frage, das entscheidende.

Das Licht von der Sonne muss bei flachem Sonnenstand eine
wesentlich längere Strecke durch die Atmosphäre zurücklegen,
und wird somit stärker abgeschwächt. Auf der anderen Seite

Im Prinzip richtig. Jedoch hängt die Absorption extrem stark von den Witterungsbedingungen, vor allem dem Bewölkungsgrad, ab. Schon Cirrus-Wolken können zu einer Abschwächung der direkten Sonneneinstrahlung von 60% bzgl. der Solarkonstanten (die allerdings über der Atmosphäre gemssen wird) führen. An sehr guten Tagen, ist die direkte Transmission der Atmosphäre 80%. Eine grobe(!) Abschätzung für die Transmission T bei der Zenitdistanz z ist
T(z) = p^(1/cos(z))
wobei p ein Maß für die atmosphäreischen Eigenschaften ist mit
p=0.75 für klaren Himmel bis zu p=0.4 bei stärkeren Cirren. Siehe etwas ausführlicher hier: http://www.astro.uni-jena.de/Teaching/Praktikum/Sola…

Gruß,
Ingo

1 Like
#6

Hallo,

ich führe momentan eine Diskussion mit anderen Usern über die
Lichtstärke im Sommer und Winter. Ich bin der Meinung, daß die
Lichtstärke im Sommer wie Winter gleich ist, der große
Unterschied besteht in der Tageslänge. Aber der Winkelstand
der Sonne hat meiner Meinung nach KEINE Auswirkung auf die
Lichtstärke. Der Abstand der Lichtquelle zum beleuchteten
Objekt ist meines Erachtens entscheidend für die Lichtstärke.

Hallo,
die Natur gibt Dir die Antwort.
Wann ist der Stoffwechsel, das Wachstum etc. in der Natur größer?
Im Sommer oder im Winter?
Da nahezu jedes Lebewesen Sonne und Licht braucht, ist die biologische Aktivität im Sommer größer.

Wann liefern Solarzellen höhere Energieausbeute und höhere Wassertemperaturen?

Gruß:
Manni

#7

Hallo Manni,

die Natur gibt Dir die Antwort.
Wann ist der Stoffwechsel, das Wachstum etc. in der Natur
größer?
Im Sommer oder im Winter?
Da nahezu jedes Lebewesen Sonne und Licht braucht, ist die
biologische Aktivität im Sommer größer.

Nein, das liegt primär an der Temperatur und an der Tageslänge.

Wann liefern Solarzellen höhere Energieausbeute und höhere
Wassertemperaturen?

Auch das liegt an der Außentemperatur und ganz wesentlich an der Einstrahldauer.

Jörg

#8

Hallo Michael,

ich führe momentan eine Diskussion mit anderen Usern über die
Lichtstärke im Sommer und Winter. Ich bin der Meinung, daß die
Lichtstärke im Sommer wie Winter gleich ist, der große
Unterschied besteht in der Tageslänge. Aber der Winkelstand
der Sonne hat meiner Meinung nach KEINE Auswirkung auf die
Lichtstärke.

Welche Lichtstärke ? Die direkte Sonnenstrahlungsintensität ist im Wesentlichen von der Entfernung der Sonne abhängig und aufgrund der elliptischen Bahn der Erde im Winter (Nordhalbkugel) eher kürzer, müßte daher im Winter sogar stärker sein. Im sichtbaren Lichtbereich macht sich der längere Weg durch die Atmosphäre weniger stark bemerkbar als im UV-Bereich. Daher ist die Sonnenbrandgefahr im Sommer weitaus größer. Die tatsächliche Lichtmenge besteht aber auch aus Streulicht, das vom Himmel (Raleigh-Streuung) und vom Boden reflektiert wird. Die vom Boden reflektierte Lichtmenge hängt natürlich direkt von der eingestrahlten Lichtmenge und damit auch vom Einstrahlwinkel ab. Auch die Raleigh-Streuung findet bevorzugt in Strahlungsrichtung statt, sodass der Himmel im Sommer mehr Licht in Richtung Erde streut.
So gesehen sollte es im Sommer objektiv heller sein als im Winter.

Jörg

#9

Nein, das liegt primär an der Temperatur und an der
Tageslänge.

Hallo,
warum verlieren dann Laubbäume im Herbst ihre Blätter?
Gruß:
Manni

#10

Nein, das liegt primär an der Temperatur und an der
Tageslänge.

Hallo,
warum verlieren dann Laubbäume im Herbst ihre Blätter?

Weil es im Herbst üblicherweise kälter wird und die Tage kürzer werden. Das bleibt den Pflanzen nicht verborgen.

Jörg