Wegener, K., und Trojer, H.: Die Temperaturstrahlung der Erde und ihre Messung, 425
Sonnenstrahlung meist gemessen wird, ist nun auch für die nächtliche Aus-
strahlung der Erde verwendet worden; dieses Verfahren ist aber schwerfällig
und unbefriedigend, weil die Temperaturen der ausstrahlenden Fläche und die
der gegenstrahlenden Himmelsfläche nicht sehr verschieden sind und weil wir
mit einer Strahlungsmessung bei diesem Instrument nur die Differenz der 4. Potenz
der Temperaturen dieser beiden Flächen, die wir mit T, und T, bezeichnen
können, messen können, ä 3
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Die Methode, mit der die Messung verhältnismäßig leicht möglich ist, habe ich
im Heft 4, 1938, Met, Zeitschrift, kurz beschrieben, Sie beruht auf der Ver-
wendung eines in der Astronomie seit langem bekannten Instrumentes, des Re-
flektors. Der Reflektor, eine Parabolfiläche, vereinigt die Temperaturstrahlung,
die auf seine Öffnung aus den Richtungen parallel seiner Achse fällt, zu großer
Dichte im Brennpunkt. Bringen wir in den Brennpunkt ein Thermoelement und
bringen wir die zweite Lötstelle des Thermoelementes auf die Temperatur der
umgebenden Luft am Boden, die wir zugleich registrieren, so können wir mit
einem Galvanometer die Temperatur der den Reflektor anstrahlenden Fläche
[Atmosphäre + Firmament] bestimmen. Störend wirken: die Eigenstrahlung der
Parabolfläche, deren Temperatur kaum die der anstrahlenden Fläche sein kann,
und die Temperaturleitung (Lufttemperatur), deren Wert durch den Wind auf
höhere Größenordnungen oder Potenzen des physikalischen Wertes gesteigert
werden kann. Man wird also stets bei solchen Messungen auf windstilles Wetter
angewiesen bleiben, und es ist zweckmäßig, sich auch dann noch durch „spanische
Wände“ nach Möglichkeit gegen den Wind zu schützen.
Je größer das Strahlenbündel ist, das im Brennpunkt vereinigt wird, um so
energischer stellt sich der Brennpunkt auf die Temperatur der strahlenden
Fläche ein; der Fehler der Temperaturbestimmung einer strahlenden Fläche (bei
Vernachlässigung der Absorption in der Zwischenschicht) ist also ungefähr um-
gekehrt proportional der Öffnungsfläche des Parabolspiegels.
Bei Lichtwellen braucht man wegen ihrer kleinen Wellenlänge sehr sorg-
fältig geschliffene Reflektoren oder Parabolspiegel. Bei den langen Wellen
(Wärmewellen), um die es sich bei unserer Aufgabe handelt, genügt eine Parabol-
fläche, deren Unebenheiten proportional der Wellenlänge größer sein können als
bei der Spiegelung von Lichtwellen.
Wenn die Temperatur der Luftmassen über uns konstant bleibt, muß die
Gesamtstrahlung, die als effektive Strahlungstemperatur dieser Luftmassen an die
Erde geht, während der Nacht unverändert bleiben, sobald die Sonnenstrahlung
entfallen ist. Wir können in diesem Fall am Abend nach Sonnenuntergang be-
reits bestimmen, ob es in der Nacht zu Frost oder Taubildung kommt, weil
unser Meßinstrument uns sofort die endgültige Temperatur des Strahlungsgleich-
gewichtes anzeigt, während die Lufttemperatur zunächst schnell, dann langsamer
während der Nacht bis auf den Gleichgewichtszustand sinkt. Kommen anderer-
seits während der Nacht andere Luftmassen über den Beobachtungsort, so wird
uns der Charakter dieser Luftmassen (Luftmassen-Analyse) einfach durch die
Ausstrahlung derselben gegen das Beobachtungsinstrument angezeigt. Bei
trockener und kalter Ostluft wird die Registrierung der effektiven Strahlungs-
temperatur in unserem Instrument uns ein dauerndes Sinken angeben, wodurch
freilich die Abendprognose auf Frost und Tau erschwert wird.
Prinzipiell sind wir in der Lage (soweit nicht die dazwischenliegenden Luft-
massen die Strahlung zu stark verändern), ein für uns nicht sichtbares Flugzeug
einfach aus der Wärmestrahlung auf unser Instrument zu erkennen, wenn das
Flugzeug die Achse des Parabolspiegels passiert. Wieweit die Strahlung im
Nebel absorbiert wird, muß allerdings noch untersucht werden. Aber wir haben
jedenfalls die Möglichkeit, mit zwei gegeneinandergestellten empfindlichen Re-
flektoren unsichtbar und unhörbar mit Wärmewellen zu signalisieren, ohne daß
Störungen und Irreführungen möglich sind wie beim Blink- und Funkverkehr.
Wichtiger als diese technischen Möglichkeiten sind die rein wissenschaftlichen
Fragen, über die uns der Reflektor Aufklärung bringen kann.