Energiebilanz der Erde

Die Erde einschließlich ihrer Atmosphäre nimmt Energie auf, die von der Sonne abgestrahlt wird. Diese von der Sonne ausgehende Strahlung trifft zunächst auf die Atmosphäre, die die Erde wie eine Schutzhülle umgibt und die für einen außerirdischen Beobachter nur als sehr dünne Schicht wahrnehmbar ist (Bild 1). Ein Teil der Sonnenstrahlung wird von der Atmosphäre reflektiert, ein Teil absorbiert (aufgenommen) und ein Teil bis zur Erdoberfläche hindurchgelassen. Auch von der Erdoberfläche wird ein Teil absorbiert und ein Teil reflektiert. Insgesamt beträgt die in Erdentfernung in jeder Sekunde senkrecht auf einen Quadratmeter auftreffende Strahlungsenergie 1 360 Ws. Diese Größe wird als Solarkonstante bezeichnet.

Gleichzeitig gibt die Erde an den umgebenden Weltraum Energie in Form von Strahlung ab (Bild 2). Insgesamt gilt für die Energiebilanz der Erde:

Die von der Erde aufgenomene Sonnenergie ist im Mittel genau so groß wie die von der Erde an ihre Umgebung abgegebene Energie.

Die Erde befindet sich somit in einem thermodynamischen Gleichgewicht. Wäre das nicht der Fall, so würde sich die Erde entweder erwärmen oder abkühlen. In beiden Fällen wäre die Existenz von Leben auf ihr gefährdet oder nicht mehr möglich.
Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass aufgrund der Umweltverschmutzung und insbesondere durch jahrzehntelange Zunahme klimawirksamer Gase in der Atmosphäre eine allmähliche Temperaturerhöhung der Erde auftreten könnte. Diese Erscheinung wird als zusätzlicher oder anthropogener Treibhauseffekt bezeichnet und ist unter dem Stichwort Treibhauseffekt genauer erläutert.