Air Mass

Air Mass (kurz AM, auch "Luftmasse") ist ein Maß für die Länge des Weges, den das Licht eines Himmelskörpers durch die Atmosphäre zurücklegt, relativ zum kürzesten Weg vom Zenit zum Boden. Dabei ist

mit ζ (griech. Zeta) als Winkel zwischen der Lotrichtung am Beobachtungsort und der Solarstrahlung (ζ für Zenitwinkel). Die Formel berücksichtigt jedoch nicht die Erdkrümmung und gilt deswegen nur genähert. Es entsteht ein Fehler von 500 Metern auf 100 km, von 2000 Metern auf 200 km usw.

Astronomie

Die Luftmasse ist in der beobachtenden Astronomie ein Maß für die Zenitdistanz, das eine schnelle Einschätzung der erzielbaren Beobachtungsqualität erlaubt. Bei Luftmassen größer als zwei wird im Allgemeinen nur ungern beobachtet; die meisten Teleskope haben Sicherheitsschaltungen, die Beobachtungen bei Werten über 2,5 bis 3 verhindern.

Die Abschwächung des Lichtes (Extinktion) spielt hierbei weniger Rolle als die zunehmende differentielle Refraktion zwischen blauem und rotem Licht. Auch die stärkere Luftunruhe (Szintillation) verschlechtert die Bildqualität schnell jenseits der für die Forschung akzeptablen Werte.

Solarphysik

Das Spektrum der Solarstrahlung ist abhängig von dieser Weglänge des Lichts, und entsprechenden Längenmaßen sind entsprechende Spektren und Strahlungsleistungen zugeordnet.

mit ζ als Winkel zwischen Lotrechter auf der Erde am A

Ein schräger Einfall des Sonnenlichts bedeutet eine Abschwächung der Strahlungsleistung und eine Änderung des Spektrums.

Für vergleichende Messungen wurden verschiedene Spektren und Strahlungsleistungen definiert.

AM 0 ist das Spektrum außerhalb der Atmosphäre (extraterrerestrisches Spektrum) im Weltraum, die Strahlungsleistung beträgt dort 1367 W/m² (Solarkonstante).

AM 1 ist das Spektrum der senkrecht auf die Erdoberfläche fallenden Sonnenstrahlen, d.h. die Sonne muß dafür genau im Zenit stehen und die Strahlen legen damit den kürzesten Weg auf die Erdoberfläche zurück.

Für AM 1,5 ergibt sich ein Zenitwinkel von etwa 48,2°. Bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung 1000 W/m², aus diesem Grunde wurde AM 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Solarmodulen eingeführt.

Das Spektrum AM 1,5 ist in der Norm IEC 904-3 (1989) Teil III festgehalten.

Für Berlin ist zur Wintersonnenwende mittags der Zenitwinkel 76° und damit gilt hier AM 4,13.

Für die Sommersonnenwende und bei Sonnenhöchststand ist der Zenitwinkel ca. 29°, das entspricht AM 1,14.

Definiert man AM über den Höhenwinkel h der Sonne (Sonnenhöhe), so ergibt sich

  AM = 1 / sin h

 

mit h als Winkel zwischen der Horizontalen am Beobachtungsort und der Solarstrahlung.

Siehe auch: Astronomische Refraktion, Seeing