CO2 ist ein Treibhausgas. Das weiß eigentlich jeder, sollte man meinen. Leider ist dem nicht so. Klimawissenschaftsleugner versuchen alles mögliche um Menschen zu assozieren, dass CO2 keins sein kann, z.B. weil es schwerer als Luft ist. Dabei kann man quasi auf dem Küchentisch beweisen, dass es tatsächlich ein Treibhausgas ist. Sehen Sie sich das folgende englischsprachige Video an. Wenn Sie nicht so gut im Englischen sind, dann lesen sie erst die Erklärung (unter dem Video).
Die Experimentatorin erbringt den Nachweis des Treibhauseffektes, des CO2, auf folgende Weise:
Vor Beginn des Experiments enthalten zwei der drei auf dem Pult stehenden Flaschen normale Umgebungsluft. Sie sind geöffnet und ein Luftaustausch mit der Umgebung kann stattfinden. Die Temperaturen in beiden Flaschen sind gleich.
Die dritte Flasche enthält handelsüblichen Essig. Dazu schüttet die Dame Soda. Das Essig-Soda-Gemisch beginnt zu schäumen, es findet eine chemische Reaktion statt, aus der CO2 entsteht. Eine altbekannte Methode zur einfachen Herstellung von CO2, wie sie viele schon im Chemieunterricht in der Schule gesehen haben.
Dieses entstandene CO2 wird über einen Schlauch in eine der beiden Flaschen mit Luft geleitet. Da CO2 schwerer ist als Luft, verdrängt es diese Luft aus der Flasche, danach enthält diese einen deutlich höheren CO2-Anteil wie die andere Flasche.
Die Lampen erwärmen mit ihrer Wärmestrahlung die Gase in den Flaschen. Es handelt sich ebenfalls um ganz normale Glühlampen. Wichtig ist, dass beide Glühlampen die gleiche Leistung in Watt haben. (Man kann auch beide Flaschen mit nur einer Lampe bestrahlen, muss aber darauf achten, dass diese im gleichen Abstand zu Lampe stehen.)
Nachdem erneut die Temperatur gemessen wird zeigt sich, dass diese in der Flasche, in die CO2 geleitet wurde, höher ist.
Ein Versuch der auf jedem Küchentisch nachvollziehbar ist. Er erfüllt daher den Anspruch der Wissenschaftlichkeit, denn Wissenschaft bedeutet Nachvollziehbarkeit. Sie glauben es wurde gemogelt? Probieren Sie es selbst.
Wissenschaftliche Erklärung
Strahlung wird auch durch die Wellenlänge beschrieben. Absorption dieser Strahlung ebenfalls durch die Wellenlängen der absorbierten Strahlung. Kohlendioxid (CO2) hat, unter anderem, Absorbtionsbanden zwischen 12 und 15 µm, sie sind keineswegs scharf bei 15 µm, wie oft von Leugnern behauptet wird, d.h. ein großer Bereich des offenen Wasserdampffensters wird abgedeckt. Mit anderen Worten CO2 absorbiert Wärmestrahlung vor allem in den Bereichen zwischen 12 und 15 µm und zwar gerade die Strahlung, welche der Wasserdampf, ein anderes Treibhausgas, passieren lassen würde, gäbe es das CO2 nicht.
Die folgende für einen NASA-Artikel erstellte Grafik, macht diesen Zusammenhang optisch deutlich:
Absorbtionsbanden der Treibhausgase Wasserdampf und CO2 im Wellenspektrum. Die dunklen Bereiche sind die Absorbtionsbanden des CO2. Man sieht deutlich das "Wasserdampf-Fenster" zwischen 7,5 und 20 µm (Grafik: NASA)
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Weitere Effekte kommen in der Natur, d.h. der Erdatmosphäre, hinzu. Mit der Zunahme der Temperatur kann die Lufthülle auch mehr Wasserdampf speichern. D.h. es gibt auch mehr Strahlungsabsorbtion in den Absorbtionsbanden des Wassers. Diese sogenannte Wasserdampf-Rückkopplung verstärkt den Treibhauseffekt des CO2. Nur infolge dieser Rückkopplung kommt es zu dem aktuellen Temperaturanstieg. CO2 alleine wäre bei weitem nicht so wirksam. (Das wäre eine mündliche Ergänzung des Experiments um den natürlichen Treibhauseffekt zu beschreiben. ) Außerdem gibt es natürlich weitere Treibhausgase wie Methan, Distickstoffmonoxid, FKW und FCKW, um nur die zu nennen, die im Kyoto-Protokoll stehen. Diese weiteren Treibhausgase machen knapp 23% des menschenverursachten Treibhauseffektes aus. Auch sie steigen aufgrund industrieller und landwirtschaftlicher Aktivitäten teilweise an. (FCKW nicht mehr).
Zurück zum Kohlenstoffdioxid. Die Absorptionfähigkeit des CO2 hat ihre Ursache in periodischen Bewegungen von benachbarten Atomen in seinem Molekül, also des Kohlenstoff- und der beiden Sauerstoffatome. Diese sogenannten Molekülschwingungen treten in jedem Molekül auf. "Molekülschwingungen" können über die Zufuhr von Energie angeregt werden, beispielsweise durch die Absorption von elektromagnetischer Strahlung, wozu auch die Wärmestrahlung gehört. Die Frequenz der periodischen Bewegung wird als Schwingungsfrequenz bezeichnet. Der einfachste Fall eines Moleküls ist das zweiatomige Molekül, beispielsweise molekularer Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2) oder Kohlenstoffmonoxid (CO). Diese Moleküle haben nur einen Schwingungsfreiheitsgrad entlang der Bindungsachse. Bei mehratomigen Molekülen, wie CO2, ergibt sich durch weitere voneinander unabhängige Schwingungsarten ein komplizierteres Schwingungsverhalten. Die Schwingungsenergie lässt sich sowohl mithilfe der Newtonschen-Mechanik, als federndes System (unter Anwendung des Hookeschen Gesetzes) veranschaulichen, als auch mit der Quantenmechanik.
