Was ist Strahlungskraft?

Das Wort „strahlend“ kommt von dem Wort „Strahl“, von dem man annimmt, dass es ein Energiepaket ist, das in geradliniger Bewegung von einer Quelle zu einem Ziel ausströmt. Der Begriff „Strahlungsleistung“ bezieht sich auf die durchschnittliche, nachhaltige, elektromagnetische (EM) Energie, die im Laufe der Zeit von einer natürlichen oder künstlichen Quelle empfangen wird. Je länger die Dauer der Einwirkung von Strahlung oder Strahlungsenergie ist, desto größer ist die erzeugte Strahlungsleistung. Strahlungsenergie kann nur verwendet werden, wenn ihre Quelle, Übertragungsart und Ziel, normalerweise ein Detektor oder ein Kraftwerk, über einen bestimmten Zeitraum stabil und nachhaltig sind.

Die drei Teile der Strahlungsleistungsverteilung – Quelle, Übertragung und Ziel – können in einem natürlichen System dargestellt werden. Beispielsweise wird die Strahlungsleistung der Photonen der Sonne auf die Erde übertragen und kann auf natürliche Ziele wie Baumblätter treffen. Der Prozess der Photosynthese beginnt, Kohlendioxid wird in Glukose umgewandelt und der Baum entwickelt einen Speicher für chemische Energie.

Eingehende EM-Energie kann am Ziel auch in andere Formen nutzbarer Energie umgewandelt werden. Gemeinden, Haushalte und Unternehmen setzen Verfahren ein, um Energie aus verschiedenen Quellen von Strahlungsenergie zu nutzen. Dies geschieht hauptsächlich zur Stromerzeugung.

Die Sonne ist die der Erde am nächsten gelegene Quelle von EM-Strahlung und verteilt eine breite Palette von Energiepaketen, die als Quanten bezeichnet werden und mit verschiedenen Frequenzen schwingen. Je schneller die Pakete schwingen, desto mehr Strahlungsleistung übertragen sie. Atomarer Zerfall aufgrund der schwachen Kernkraft und heftige atomare Wechselwirkungen in der Sternenentwicklung erzeugen das volle Strahlungsleistungsspektrum. Detektoren, die Astronomen verwenden, um das Universum zu visualisieren, nutzen das gesamte EM-Frequenzspektrum, aber der Mensch, der von Natur aus nur Strahlung im Lichtspektrum erkennen kann, hat Technologien erfunden, um Frequenzen aus niederenergetischen Radiowellen, Mikrowellen und Infrarotwellen zu identifizieren und zu nutzen zu hochenergetischen Röntgenstrahlen.

Da Materie in kleineren und energiereicheren Paketen vorkommt, überträgt sie sich im dazwischenliegenden Raum so, dass man, wenn man versucht, ihre Position zu finden, sie nur statistisch beobachten kann. Experimenten zufolge werden Energiepakete ab der Größe eines Wasserstoffatoms nicht-lokal. Das heißt, ihre Standorte können nur als statistische Verteilungen bestimmt werden, die Wahrscheinlichkeit, dass das Energiepaket an einem bestimmten Ort oder zu einer bestimmten Zeit abgetastet wird.

Menschen bauen künstliche Kraftwerke, um Strahlungsenergie zu gewinnen und auf verschiedene Weise zu nutzen. Sonnenenergie erwärmt einen schwarzen Körper, der Infrarotwellen aussendet, Wassermoleküle für den Einsatz in Haushalt und Industrie bewegt und erhitzt. Wenn Lichtwellen in Phase gebracht werden, fungieren sie als Laser, um die Leistung auf kleine Oberflächenbereiche zu fokussieren.

Albert Einstein erhielt 1921 den Nobelpreis für Physik für die Beschreibung des photoelektrischen Effekts, der auftritt, wenn Licht auf leitende Leitungen trifft und Elektronen im Metall zum Fließen bringt; Aus dieser Entdeckung ist die Photovoltaik entstanden. Mikrowellen erhitzen Lebensmittel durch die Wechselwirkung von strahlenden Infrarotwellen mit Lebensmittelmolekülen. Die Berechnung der Sonneneinstrahlung im Laufe der Zeit gibt Klimatologen eine Vorstellung von der verfügbaren Strahlungsleistung, um die Erwärmung und Abkühlung der Erde zu erzwingen.