Was passiert, wenn Kohlendioxid ein IR-Photon absorbiert?

Kohlendioxidmoleküle (CO2) absorbieren Infrarotphotonen (IR) bei bestimmten Wellenlängen. Diese Wellenlängen entsprechen den Energieniveaus, die erforderlich sind, um die verschiedenen Schwingungsmoden des Moleküls anzuregen. Wenn ein CO2-Molekül ein IR-Photon absorbiert, gewinnt es Energie und geht in ein höheres Schwingungsenergieniveau über.

Typischerweise liegt die von CO2 absorbierte IR-Strahlung im Bereich von 15 µm (667 cm-1) und 4,25 µm (2350 cm-1) des elektromagnetischen Spektrums. Diese Banden sind auf die asymmetrischen Streckungs- bzw. Biegemodi des CO2-Moleküls zurückzuführen.

Die spezifische absorbierte Wellenlänge hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter der Temperatur, dem Druck und der CO2-Konzentration in der Umgebung. Bei Raumtemperatur und -druck liegen die stärksten Absorptionsbanden von CO2 bei 15,8 µm (632 cm-1) und 4,26 µm (2349 cm-1).

Die Fähigkeit von CO2, IR-Strahlung zu absorbieren, ist ein entscheidender Aspekt des natürlichen Treibhauseffekts der Erde. Wenn Sonnenlicht die Erdatmosphäre erreicht, wird ein Teil der von der Erdoberfläche emittierten IR-Strahlung von CO2 und anderen Treibhausgasen absorbiert. Diese Absorption speichert die Wärme in der Atmosphäre und trägt so zum allgemeinen Erwärmungseffekt und zur Regulierung der Erdtemperatur bei.

Die Messung und Überwachung der Absorption von IR-Strahlung durch CO2 spielt in verschiedenen Bereichen wie der Atmosphärenwissenschaft, der Klimaforschung, der Überwachung von Treibhausgasen und der Umweltsensorik eine wichtige Rolle. Wissenschaftler nutzen spektroskopische Techniken und Instrumente, um die spektralen Eigenschaften und das Verhalten von CO2 in verschiedenen Umgebungen zu untersuchen und zu analysieren.