Warum ist Venus glühend heiß (460°C), die Erde angenehm warm und Mars eiskalt? Es liegt an der Atmosphäre. Ohne Atmosphäre wäre die Erde −18°C – unser Treibhauseffekt wärmt sie um 33 Grad auf. Venus hat einen davongaloppierenden Treibhauseffekt: so viel CO₂, dass die Temperatur 460°C erreicht. Mars hat eine zu dünne Atmosphäre, weil der Planet zu klein und sein Magnetfeld schon erloschen ist.
Die Gleichgewichtstemperatur T_eq = T_☉·√(R_☉/2a)·(1−A)^¼ bestimmt die Grundtemperatur (ohne Atmosphäre). Der Treibhauseffekt: jede optische Tiefe τ der Atmosphäre erhöht die Oberflächentemperatur um T_Oberfläche = T_eq·(1 + ¾τ)^¼. Erde: τ ≈ 0,78 (+33 K). Venus: τ ≈ 120 (+460 K). Atmosphärenflucht (Jeans): eine Atmosphäre bleibt, wenn v_thermisch < v_Flucht/6. Kleine, heiße Planeten verlieren H₂ und He zuerst.
Das 1-Schicht-Treibhausmodell ist stark vereinfacht (kein Wasserkreislauf, keine Lapse Rate). Reales Klima: Strahlungs-Konvektions-Gleichgewicht. Planetare habitabile Zone: 0,95–1,37 AU für die Sonne (wo flüssiges Wasser möglich ist). TRAPPIST-1e in der HZ eines M-Zwergs: T_eff(Stern) = 2566 K, effektiver Abstand nach Luminositätsskala. Atmosphärenmasse bestimmt, welche Gase zurückgehalten werden: v_th(N₂) < v_Flucht/6 für Erde, aber v_th(H₂) > v_Flucht/6.
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