Jedes Material absorbiert und reflektiert einen Teil der Sonnenenergie. Manche Materialien absorbieren jedoch weit mehr als sie reflektieren und umgekehrt. Die Menge an Sonnenenergie, die ein Material absorbiert oder reflektiert, hängt von einer Reihe von physikalischen Eigenschaften ab. Dichte Materialien neigen dazu, mehr Sonnenenergie zu absorbieren als weniger dichte Materialien. Farbe und Beschichtung beeinflussen auch die Menge an Sonnenenergie, die ein Objekt absorbieren oder reflektieren kann.
Materialeigenschaften
Mit zunehmender Dichte eines Materials steigt typischerweise auch seine Fähigkeit, Sonnenenergie zu absorbieren. Dichte Materialien wie Lehm, Beton und Ziegel absorbieren beispielsweise viel Sonnenenergie. Weniger dichte Materialien wie Styropor und einiges Holz absorbieren nicht so viel Sonnenenergie. Diese Eigenschaften können je nach Beschichtung des Materials variieren. Wenn beispielsweise ein dichtes Material wie Beton mit einer hochreflektierenden Beschichtung beschichtet würde, würde es nicht so viel Energie absorbieren.
Wie beeinflusst Farbe Absorption und Reflexion?
Sonnenenergie erreicht uns auf verschiedenen Wellenlängen. Die verschiedenen Wellenlängen, die mit sichtbarem Licht verbunden sind, bilden die verschiedenen Farben des Regenbogens. Wenn wir die Farbe eines Materials sehen, sehen wir die Reflexion dieser Lichtwellenlänge. Ein blaues Material reflektiert beispielsweise blaues Licht. Weiße Materialien reflektieren viel sichtbares Licht. Schwarze Materialien absorbieren viel sichtbares Licht. Daher absorbieren dunklere Materialien mehr Sonnenenergie als hellere Materialien.
Wohin geht die Energie?
Wenn ein Material Sonnenenergie absorbiert, wird die Energie auf die Atome in diesem Material übertragen. Schließlich wird dieses Material als Wärme freigesetzt. Je nach Materialeigenschaften kann dieser Vorgang mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und Intensität ablaufen. Zum Beispiel gibt Beton Wärme langsam ab, während ein Stück Metall nach der Aufnahme schnell Wärme abstrahlen kann. Der Unterschied in der Wärmeabgabe hängt mit dem Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit der Materialien zusammen. Metall leitet Wärme leichter als Beton. Daher breitet sich Wärme durch Metall schneller aus als durch Beton.
Wie können wir dieses Wissen nutzen?
Wir können das Wissen um Materialeigenschaften nutzen, um effiziente Geräte, Gebäude und andere Technologien zu konstruieren. Materialeigenschaften in Bezug auf die Wärmeabgabe sind beispielsweise beim Bau passiver Solarstrukturen äußerst nützlich. In einem Passiv-Solar-Gebäude ist es wichtig, Material zu verwenden, das die Sonnenenergie des Tages speichert und über Nacht langsam wieder abgibt. In der Gebäudeplanung wird diese Eigenschaft als "thermische Masse" eines Materials bezeichnet.