Defant, A.: Über die nächtliche Abkühlung der untersten, staubbeladenen Luftschichten. 95
2. Die Absorptionsverhältnisse der staubbeladenen Luftschichten.
Dringt eine Strahlung in ein Medium ein, das. diskrete Massenteilchen in
gewisser Dichtigkeit enthält, so erleidet sie eine Schwächung, die wesentlich davon
abhängt, ob die Massenteilchen für die auf sie fallenden Strahlen vollkommen
oder nur teilweise undurchlässig sind,. Da der atmosphärische Staubgehalt
{trockener Dunst) der untersten Luftschichten wohl zum großen Teil auf die
Zerreibung der festen Substanzen der Erdoberfläche zurückzuführen ist, kann
man wohl annehmen, daß die. Staubteilchen dieser Schichten hauptsächlich
mineralischer und organischer Natur sind und namentlich durch Windverwehung
und durch: die während der Tageszeit auftretenden aufsteigenden Luftströme
(Konvektion) in die Atmosphäre emporgetragen worden sind. Nehmen wir diese
Massenteilchen der Einfachheit halber als gleich groß und als kugelförmig an
und sei ihre Zahl in Kubikzentimeter n%, ihr Radius r und ihr spezifisches
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Gewicht 7, so entfällt auf die Volumseinheit eine Staubmasse m = nt 47} Y.
Denkt man sich alle diese Staubteilchen im betrachteten Kubikzentimeter
in gleichen Entfernungen geordnet, so enthält das Kubikzentimeter n parallele
Schichten von 1 cm?.Basis und jede derselben nebemeinander n? Staubteilchen.
Die Wahrscheinlichkeit, daß ein senkrecht auf diese Schichten auffallender Strahl
beim Durehsetzen des Kubikzentimeters staubbeladener Luft ungestört hindurch-
komme!) ist q == (1 —n?r? x). |
Von einem Strahlenbündel wird demnach nur der q®-Teil, von einer
auffallenden - Intensität J, beim Durchgang einer Schicht von x Zentimetern
nur der q*te Teil .hindurchgelassen, Die austretende Strahlung J ist gegeben
durch die Formel J= J,q*. Das ist das Bouguersche Gesetz. Der Trans-
missionskoeffizient . ist nicht nur abhängig von der Masse der in der Volums-
einheit enthaltenen Staubteilchen, sondern auch von ihrer Größe, Da q =
(1 —n?r? x)" ist und n?r? x wesentlich kleiner als 1 ist, ‚kann man den Ausdruck
für q in eine Reihe entwickeln und beim ersten Gliede stehen bleiben; dann
N! I Die Absorption pro Längeneinheit, d. i,
1—q = Zn ist also proportional der auf die Volumeinheit ent-
fallenden Masse und verkehrt proportional der Größe der Staub-
teilchen. Bei gleichem Staubgehalt ist die Absorption um so größer, je kleiner
die Staubteilchen sind. Für unsere späteren Überlegungen ist besonders von
Wichtigkeit das Ergebnis, daß wir in erster Annäherung den Absorptionskoeffi-
zienten einer staubbeladenen Luftschicht proportional dem Staubgehalt der Luft
m setzen können.
Wenn wir nun auf Grund vorstehender. Rechnung die Größe des Absorp-
tionskoeffizienten der mit Staub beladenen Luftschichten abschätzen möchten,
müßten wir über die Verteilung des Staubes in den unteren Schichten der Atmo-
sphäre, über die Zahl der Staubteilchen pro Volumeinheit und endlich auch über
ihre Größe einigermaßen orientiert sein. Das ist aber in keiner Weise der Fall.
Von der Verteilung des Staubes (trockenen Dunstes) in der Atmosphäre
wissen wir nur so viel, daß man in ihr, angedeutet durch einzelne meteorologisch-
optische Erscheinungen, etwa drei Schichten unterscheiden kann”). Die unterste
Schicht der Staubtrübung der Atmosphäre, die etwa bis 1 km. Höhe reicht und
die für unsere Frage fast ausschließlich in Betracht kommt, enthält die gröberen,
dickeren Verunreinigungen der Atmosphäre, die durch die Konvektion und durch
Windverwehung in die Höhe gebracht werden. Die zweite, wesentlich leichteren
Staub enthaltende Schicht erstreckt sich bis zu einem Niveau von 3 bis 4 km
und dürfte das Ergebnis der höher reichenden Konvektionsströmungen bei ruhigem,
heißem Wetter sowie hauptsächlich das Ergebnis der aufsteigenden Luftströme
zyklonischen Ursprungs sein. Über 4km bis zur Isothermen-Zone (etwa 11km)
1) Siehe W. Trabert, Die Extinktion des Lichtes in trüben Medien. Met. Ztschr., 18. Bd.,
1901 S. 818. _ .
2) Humphreys, Dust Layers in the atmosphere; Bull. Mt: Weather Obs., vol. 4, 1912 p. 397.
