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Escritor: Pedro Servera, Mallorca

Vocabulario en ocho idiomas, catalán, castellano, alemán, inglés, francés, italiano, holandés y portugués.

En esta edición, están traducidos a 17 diferentes idiomas: (CTL) catalán, (D) alemán, (GB) inglés, (E) castellano, (DK) danés, (EUS) eusquera, (F) francés, (GLC) gallego, (H) hungarés, (I) italiano, (NL) holandés, (PL) polonés, (P) portugués, (RO) rumanés, (YU) servo-croata, (S)sueco y (CZ) checo.

Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die von der Sonne durch Kernfusion erzeugte Energie, die in Teilen als elektromagnetische Strahlung (Strahlungsenergie) zur Erde gelangt. Die Sonnenenergie ist über Hunderte von Jahren praktisch konstant. Die Intensität der Sonneneinstrahlung beträgt an der Grenze der Atmosphäre etwa 1,367 kW/m²; dieser Wert wird auch als Solarkonstante bezeichnet. Ein Teil der eingestrahlten Energie wird von den Bestandteilen der Atmosphäre absorbiert und in Wärme (Bewegungsenergie) umgewandelt. Ein weiterer Teil entkommt durch die Emission eines Teils der absorbierten Energie in Richtung Weltall der Erde und zuletzt führt die Reflexion an z.B. Eiskristallen in der Luft zu einer weiteren Verringeung der aufgenommenen Energie. Die Größe dieser Verluste hängt vom Zustand der Atmosphäre ab. Dabei spielen die Luftfeuchtigkeit, die Bewölkung und die Länge des Weges, den die Strahlen durch die Atmosphäre nehmen müssen, eine Rolle. Die auf die Erdoberfläche auftreffende Strahlung beträgt noch ungefähr 1 kW/m². Dies gilt aber nur für die senkrecht auftreffende Strahlung. Schräg zur Sonne aufgestellte Flächen bekommen weniger Energie.
Im 19. Jahrhundert nahm man an, die Sonne bestünde aus Kohle und würde diese verbrennen; allerdings könnte die Sonne unter dieser Annahme nur für etwa 6.000 Jahre leuchten.

Nutzung der Sonnenenergie
Die auf der Erde am weitesten verbreitete Nutzung der Sonnenenergie ist die Photosynthese bei den Pflanzen. Alle Tiere leben direkt (Pflanzenfresser) oder indirekt (Fleischfresser) von der Sonnenenergie.

Technisch lässt sich die Sonnenenergie ebenfalls nutzen, dazu wird sie mit Hilfe der Photovoltaik in elektrische Energie (Solarstrom) umgewandelt oder die Infrarot-Strahlung als Wärme in Solarthermie-Anlagen eingefangen und genutzt. Die Wandlung in Wärme durch so genannte Sonnenkollektoren ist die weltweit verbreitetste Nutzung der Sonnenenergie. Manchmal wird die so gewonnene Wärme in Sonnenwärmekraftwerken wiederum zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet. Die Sonnenenergie zählt zu den regenerativen Energien, ihre Nutzung wird deshalb von der deutschen Bundesregierung im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gefördert.
Faktisch lassen sich auch die Windenergie sowie die Energieträger Biomasse und Biogas als Formen der Solarenergie bezeichnen, da sie durch natürliche physikalische oder biologische Prozesse umgewandelte Sonnenenergie nutzen.
Eine einfache Anwendung der Sonnenenergie findet sich im Solarofen. Zur technischen Nutzung der Sonnenenergie siehe auch Solartechnik.
Schweizer Forscher des Paul-Scherrer-Institut in Villigen setzten die Sonnenkraft in chemische Energie um; sie bündelten dazu Sonnenstrahlen, die auf einen Schmelztiegel fokussiert sind. Das Licht trifft bei über 1200 Grad Celsius auf Zinkoxid, das daraufhin verdampft und zu metallischem Zink umgewandelt wird. Da dieses gelagert und transportiert werden kann, läßt sich so die Energie der Sonne speichern. Das Verfahren heißt "Solzinc". Wissenschaftler aus Deutschland, Frankreich, Israel, der Schweiz und Schweden versuchen gemeinsam, das Verfahren zu optimieren. Im Labormaßstab arbeitet Solzinc bereits mit einem Wirkungsgrad von 20 Prozent. Man erwartet, in industriellen Anlagen bis zu 60 Prozent der einfallenden Solarenergie nutzen zu können. Die im Zink enthaltene Sonnenkraft soll jederzeit wieder chemisch entfalten werden. In Zink-Luft-Brennstoffzellen ließe sich damit Strom erzeugen.
Eine andere Möglichkeit ist, daß der "solare Brennstoff" Zink aus Wasser Wasserstoff abspalten kann, welcher als Energiequelle der Zukunft gilt. Im israelischen Rehovot arbeitet eine Pilotanlage mit einem Wirkungsgrad von 30 Prozent. Die Forscher sind überzeugt, mit diesen Verfahren günstiger Strom herstellen zu können, als ihn Photovoltaik-Anlagen erzeugen.

Potenzial der Sonnenenergie
In weniger als 30 Minuten strahlt die Sonne mehr Energie auf die Erde, als die Menschheit in einem ganzen Jahr verbraucht. Im Jahr 2000 lag dieser jährliche Energieverbrauch bei etwa 1,4 · 1014 kWh. Um diese Energiemenge zu erzeugen, muss über eine Zeit von einem Jahr eine Leistung von 2,2 · 1010 kW erbracht werden (Energie = Leistung * Zeit), dazu wären theoretisch z.B. rund 17.000 Atomkraftwerke erforderlich. Die Einstrahlungsleistung der Sonne beträgt im Durchschnitt auf der Erde etwa 1.000 Watt pro Quadratmeter, das ist eine Gesamtleistung von 5,1 · 1014 kW für die gesamte Erdoberfläche.

Allerdings unterscheiden sich an verschiedenen Orten die Zusammensetzung des Sonnenspektrums, die Sonnenscheindauer und der Winkel, unter dem die Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche fallen. Deshalb unterscheidet sich auch die eingestrahlte Energie. Sie beträgt zum Beispiel 1.000 kWh pro Quadratmeter und Jahr in Mitteleuropa und oder 2.350 kWh pro Quadratmeter und Jahr in der Sahara. Trotzdem wird auch Deutschland noch mit etwa dem 200fachen seines Primärenergieverbrauchs bestrahlt. Theoretisch wäre es machbar, bei einem Wirkungsgrad der Umwandlung von 10% auf einer Fläche von 700 x 700 km in der Sahara den Weltenergiebedarf komplett zu decken (Stand von 2003).
Mit Solarsimulationsprogrammen lassen sich für Sonnenkollektor- und Photovoltaikanlagen genaue Ertragsprognosen errechnen bzw. die Erträge von laufenden Solaranlagen kontrollieren.

Abhängigkeit der Strahlungsleistung vom Einfallswinkel
Die Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche ist die Haupteinflussgröße des Wettergeschehens und des regionalen wie globalen Klimas. Die Strahlungstromdichte (engl. heat flux density, irradiation), also die Strahlunsgenergie pro Fläche- und Zeiteinheit, hängt vom Winkel der Sonneneinstrahlung ab. Bei flachem Winkel treffen weniger Photonen pro Flächeneinheit auf dem Boden auf und erwärmen ihn weniger stark als bei einem senkrechten Einfall. Dies kommt durch folgende Formel zum Ausdruck:

Hierbei bezeichnet J die Strahlungsleistung, J0 die Strahlungsleistung bei senkrechtem Einfallswinkel sowie β den Einfallswinkel.
Verstärkt wird der Effekt durch den verlängerten Weg, den das Licht bei flachen Winkeln durch die Atmosphäre zurücklegen muss.

Als Sonnenstand wird der örtliche Höhenwinkel und die Himmelsrichtung bezeichnet, unter denen das Sonnenlicht zu verschiedenen Zeiten einfällt.

Insbesondere spricht man von hohem oder von niedrigem Sonnenstand und von seiner Veränderung im Laufe der Jahreszeiten. Ihren höchsten Stand erreicht die Sonne jeweils zu Mittag (genauer: um 12 Uhr wahre Sonnenzeit) im Süden. Diese sog „Mittagshöhe“ hängt von der geografischen Breite und dem Datum ab; in 50° Breite variiert sie zwischen 17° im Dezember und 63° im Juni .

Vom Sonnenstand und seiner Veränderlichkeit hängen eine Reihe wichtiger Größen ab, vor allem

Die Messung des Sonnenstandes durch Sonnenuhren ermöglicht den Menschen seit Jahrtausenden die Bestimmung der Tageszeit und die Einteilung des Jahres durch Kalenderrechnung. In der frühen Antike war sie die erste Methode der Erdmessung, und mit dem Aufkommen spezieller Messinstrumente zu einer wichtigen Methode der Navigation.

Zur Berechnung des Sonnenstandes – die nach Formeln im Kugeldreieck erfolgt – bieten mehrere Webseiten programmierte Hilfe an.

Vor- und Nachteile der Sonnenenergie
Die direkte Nutzung von Sonnenenergie als Energiequelle bietet gegenüber klassischen Energiequellen einige Vorteile. So ist sie unabhängig von fossilen und atomaren Energieträgern und im Gegensatz zu diesen praktisch unbegrenzt. Auch werden bei der Strom- und Wärmeerzeugung keine klimaschädlichen Treibhausgase wie CO2 freigesetzt. Bei dezentraler Auslegung fallen zudem keine Energieverluste durch den Transport an und die Abhängigkeit von einzelnen großen Versorgern nimmt ab.
Nachteilhaft ist allerdings, dass wegen der Abhängigkeit von der wetter-, tages- und jahreszeitabhängigen Sonneneinstrahlung keine konstante Versorgung mit Energie möglich ist. Auch wird Energie eher in kalten Gebieten beziehungsweise Jahreszeiten benötigt, während die Energiegewinnung mit Solartechnik in heißen Gegenden mit hoher Sonneneinstrahlung und im Sommer deutlich effektiver ist. Daher hofft man, bald die Sonnenenergie effektiv speichern zu können, beispielsweise durch die Gewinnung von Wasserstoff, um sie dann später beziehungsweise an einem anderen Ort einsetzen zu können. Eine Alternative ist der parallele Einsatz von Techniken zur direkten Sonnennutzung (Solarthermie,Photovoltaik) und zur Energiegewinnung aus Biomasse, die ja auch gespeicherte Sonnenenergie darstellt.

Globalstrahlung
Unter Globalstrahlung versteht man die Summe der an einem Ort eintreffenden Solarstrahlung. Sie setzt sich zusammen aus der auf direktem Weg eintreffenden Solarstrahlung, der Direktstrahlung und der Strahlung, die über Reflexion an Wolken, Wasser- und Staubteilchen die Erdoberfläche erreicht, die Diffusstrahlung. Gemessen wird die Globalstrahlung in der Einheit der Bestrahlungsstärke, Watt pro Quadratmeter (W/m²). Die Globalstrahlung erreicht bei wolkenlosem Himmel im Sommer in Mitteleuropa etwa 1000 W/m². Bei trübem, wolkigem Wetter besteht sie nur aus dem Diffusstrahlungsanteil und ihr Wert sinkt auf Werte unter 100 W/m². Ab einem Wert von 120 W/m² spricht man von Sonnenschein. Ein Globalstrahlungssensor oder Pyranometer misst den Momentanwert der Strahlung (ausgegeben meist in W/m²). Durch Summierung über bestimmte Zeiträume, Stunden, Tage oder Jahre beispielsweise, ergibt sich daraus ein Energieertrag, der in kWh/m² gemessen wird, und auf den aufsummierten Zeitraum bezogen sein kann. Tageserträge werden in kWh/(m² · d) angegeben; daraus kann man dann wieder eine mittlere Tageseinstrahlung W/m² errechnen. In Deutschland liegt die eingestrahlte Sonnenenergie im Jahresmittel zwischen 900 und 1200 kWh pro m² und Jahr auf eine horizontale Fläche. Die Werte liegen dabei, abgesehen von Beeinflussungen durch lokale Wettergegebenheiten höher, je mehr man sich dem Äquator (siehe Ekliptik) nähert, also sind sie im Süden des Landes höher als im Norden. Auch die Höhe über dem Meeresspiegel, also die Dicke der Atmosphäre (Air Mass), die die Sonne durchdringen muss, beeinflußt diesen Wert.

Spitzenwerte der Sonnenscheindauer weltweit.
An einigen besonderen Orten scheint die Sonne an fast jedem Tag des Jahres. Lediglich in der Sprache der australischen Ureinwohner (Aborigine) existiert mit der Bezeichnung "Alunga" ein Wort für einen einen Ort mit mehr als 300 Tagen Sonnenschein im Jahr. Zu den internationalen Spitzenreitern der Sonnenscheindauer gehören:

*Boulder (Colorado) - 300 Tage Sonnenschein
*Digne-les-Bains - 300 Tage
*Phoenix (Arizona) - 300 Tage
*Kreta - 300 Tage
* Isla Baleares - 300 Tage
*Naturns - 315 Tage
*Sal (Kap Verde) - 350 Tage
*Santa María del Yocavil - 360 Tage

Messverfahren
Das gängigste Messgerät für die Sonnenscheindauer ist der Sonnenscheinautograph (Heliograph, Pyroheliometer) nach Campbell-Stokes. Bei diesem Gerät werden die Sonnenstrahlen durch eine Linse (Optik) gebündelt, so dass sie in einem Papierstreifen eine Spur einbrennen. Aus der Länge der Brennspur lässt sich die Sonnenscheindauer bis auf eine zehntel Stunde genau ablesen.

Heutzutage werden aber auch photoelektrische Sensoren für die Sonnenscheindauer-Messung eingesetzt. Die Sensoren messen die Sonnenscheindauer allerdings stets indirekt Sie messen die Bestrahlungsstärke, und wenn diese einen international festgelegten Grenzwert überschreitet, wird Sonnenschein angenommen.