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Einfallswinkel der Sonne nach Breite – Klimazonen und Treibhauseffekt

GeografieWetter und KlimaAlter 11–12

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Ein gleich breites Bündel Sonnenstrahlen trifft auf die Erde: Am Äquator fallen die Strahlen fast senkrecht ein und die Energie ist konzentriert, zu den Polen hin wird der Winkel kleiner und dieselbe Wärmemenge verteilt sich auf eine größere Fläche – es wird kälter. Ziehen Sie die Markierung am Rand der Erdkugel (oder den Breitenregler), um zu sehen, wie sich Einfallswinkel, Aufweitung des Strahlenbündels, geschätzte Mitteltemperatur und Klimazone (Tropen, gemäßigte Zone, Polarzone, begrenzt durch 23°27′ und 66°33′) ändern. Ziehen Sie den CO₂-Regler, um zu sehen, wie Treibhausgase die Wärmestrahlung zurückhalten und die Erde erwärmen.

Lektion: Lufttemperatur; Klimazonen der Erde; Klimawandel und Gegenmaßnahmen

Was sie zeigt

Warum ist es am Äquator wärmer als an den Polen? Nicht weil die Pole weiter von der Sonne entfernt sind, sondern wegen des Winkels, unter dem das Sonnenlicht einfällt. Ein Strahlenbündel fester Breite, das unter dem Winkel h auf den Boden trifft, verteilt sich auf eine 1/sin h-mal größere Fläche. Die Breite, an der die Mittagssonne im Zenit steht, wandert zwischen dem nördlichen und dem südlichen Wendekreis und legt so die Grenzen der fünf Klimazonen fest. Ein einfaches Treibhausmodell ergänzt etwa 3 °C Erwärmung pro Verdopplung des CO₂.

So funktioniert es

Beginnen Sie mit Tagundnachtgleiche am Äquator und ziehen Sie die Markierung am Rand der Erdkugel, oder den Regler Breite, zu einem Pol, während Sie Einfallswinkel und Aufweitung des Bündels ablesen. Wechseln Sie zu Sommersonnenwende und Wintersonnenwende, um zu sehen, wo die Sonne im Zenit steht. Schalten Sie Klimazonen anzeigen ein, um Wendekreise und Polarkreise abzulesen, und erhöhen Sie dann den CO₂-Regler mit aktiviertem Schema des Treibhauseffekts anzeigen. Die 3D-Ansicht zeigt parallele Bündel, die mehrere Breiten gleichzeitig treffen.

Einstellbare Parameter

  • Breite (negativ = Südhalbkugel) -90–90 °
  • CO₂-Konzentration der Atmosphäre 150–1200 ppm
  • Jahreszeit Frühlings-/Herbst-Tagundnachtgleiche, um den 20. März / 22.–23. September (Sonne im Zenit über dem Äquator), Sommersonnenwende, um den 21. Juni (Zenit über dem nördl. Wendekreis), Wintersonnenwende, um den 21. Dezember (Zenit über dem südl. Wendekreis)
  • Schema des Treibhauseffekts anzeigen
  • Klimazonen anzeigen

Fragen zum Erkunden

  1. Über welcher Breite steht die Mittagssonne zur Sommersonnenwende im Zenit, und wie groß ist dort der Einfallswinkel?
  2. Wie viel breiter verteilt sich dasselbe Bündel zur Tagundnachtgleiche bei 60° Breite als am Äquator?
  3. Um wie viel ändert sich die geschätzte Temperatur, wenn sich das CO₂ von 280 auf 560 ppm verdoppelt?

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