Sonnenlicht
Die Wärmestrahlen der Sonne
Sonne macht gute Laune. Absolut. Und Sonne wärmt. Hier kommt dann die IR-Strahlung ins Spiel. Im Gegensatz zu den oft erwähnten UV-Strahlen kann der Mensch sie nämlich spüren. Deshalb wird sie gerne auch als Wärmestrahlung beschrieben.
Wenn wir in diesem Artikel kurz die IR-Strahlung beleuchten, von Wärme und Wärmestrahlung sprechen und bei Ihnen die Schlussfolgerung aufkommen sollte „Mensch, jetzt haben wir endlich den Verursacher für Sonnenbrand“ dann rufen wir schnell: Stopp. Sonnenbrand wir durch die unsichtbaren UV-Strahlen verursacht. IR-Strahlen wärmen, richtig. Aber ihre Auswirkungen auf den Körper sind andere als die sonnenverbrannte Haut.
Hippokrates (460–370 v.Chr.) befasste sich in seiner Schrift „Über Lüfte, Gewässer und Örtlichkeiten“ (auch bekannt als „Über die Umwelt“) mit den Auswirkungen der Sonne und des Lichts auf die Menschen. So schrieb er darüber, dass die Menschen aus sonnigeren Regionen der Welt positiver in Stimmung und Charakter und zudem weniger von Krankheiten betroffen wären. Sonne macht gute Laune. Stimmt. Fehlende Sonne verhagelt sie. Stimmt für viele Menschen auch.
Was aber nun genau dafür verantwortlich war, weshalb die Sonne auch wärmte, sollte erst lange Zeit später erforscht werden. Es war an Sir Friedrich Wilhelm (William) Herschel, einem deutsch-britischen Astronom und Musiker, der den Nachweis der Infrarotstrahlung brachte. An einen unsichtbaren Auslöser der Wärme hat er dabei vermutlich gar nicht gedacht. Ziel seiner Experimente war es ursprünglich die Temperatur vom Sonnenlicht zu erfassen, bzw. zu messen.
Am Ende des Regenbogens
Mithilfe eines Prismas wollte er seine Ergebnisse zu Papier, besser gesagt aufs Thermometer bringen. Dann die Überraschung: Die Temperatur stieg dort, wo das sichtbare Licht gar nicht mehr war. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) hat für die Entdeckung eine schöne Überschrift parat: „Am Ende des Regenbogens.“ Die unsichtbare, aber wärmende Infrarotstrahlung war entdeckt. Sie schließt direkt an das sichtbare Licht an. Von dort an gibt es Unterteilungen, wie wir sie auch aus dem UV-Bereich der Strahlung kennen. IR-A (kurzwellig) von 780 - 1400 nm - IR-B: 1400 - 3000 nm - IR-C (langwellig): 3000 - 10000 nm. IR-Strahlen, sind somit Teil der sogenannten optischen Strahlen (Ultraviolett - Sichtbares Licht - Infrarot).
Die elektromagnetische Strahlung im optischen Bereich (natürlich durch die Sonne oder auch künstlich erzeugt) wird in 3 Bereiche unterteilt:
Angaben in Nanometer
Ultraviolett
UVC: 290 nm >
UVB: 320 - 290 nm
UVA: 400 - 320 nm
Sichtbare Strahlung (Licht oder VIS, visuelle Strahlung)
400 - 780 nm
Infrarot
IR-A (kurzwellig): 780 - 1400 nm
IR-B: 1400 - 3000 nm
IR-C (langwellig): 3000 - 10000 nm
Die Infrarotstrahlung, die ihre wichtigste natürliche Quelle in der Sonne hat, macht bis zu 50% der Sonnenstrahlung aus, die auf unsere Erde trifft. Die Erde wiederum gibt ihrerseits Infrarotstrahlung ab, nachdem die Sonne sie gewärmt hat. So machen es übrigens alle Gegenstände und Körper. Vorausgesetzt sie verfügen über eine ausreichende Eigentemperatur von mindestens wärmer als -273 °C, was den absoluten Nullpunkt bezeichnet.
IR-Strahlen sind nicht sicht- aber wahrnehmbar. Unser Körper nimmt nämlich ihre Energie auf und die Moleküle fangen förmlich an zu tanzen. Mit dem Ergebnis: Wärme. Also mit genau der Reaktion, mit der wir die Sonne in Verbindung bringen, sie wärmt uns. Zwar findet ein Großteil der Absorption von Infrarotstrahlung (IR-B und IR-C) bereits an der Hautoberfläche (Epidermis) statt, die Wärme findet jedoch scheinbar mühelos ihren Weg in die Körpermitte. IR-A, kurzwellig, schafft es bis in die Unterhaut. Zudem bahnt sich IR-A auch seinen Weg in die Netzhaut der Augen.
Fieber messen mit dem Infrarotthemometer
Wasser trägt übrigens die Verantwortung dafür, wie tief die jeweiligen IR-Strahlen in die Haut eindringen können. Der menschliche Körper besteht zu zwei Dritteln aus Wasser. Deshalb entscheidet die IR-Absorptionsfähigkeit des Wassers wie weit die Infrarotstrahlung förmlich unter die Haut gehen kann. Bei den kurzwelligen IR-A Strahlen ist diese Fähigkeit, bzw. die Absorptionsleistung gering, so dass die kurzwelligen Strahlen tief eindringen können. Je länger die Wellen, desto größer die IR-Absorption in der Haut.
Unterschiede erkennen
Schlangen verfügen über das sogenannte Grubenorgan. Mithilfe dieses Sinnesorgans können die Tiere die minimalsten Unterschiede in der Temperatur wahrnehmen und orten.
Anwendung finden Infrarotstrahlen in der Medizin und in der Industrie. Aufgrund der wärmenden Wirkung, z.B. in sogenannten Infrarotkabinen oder mithilfe von speziellen IR-Lampen, werden Muskel- und Rückenprobleme damit behandelt. Ob eine solche Behandlung für Sie in Frage kommt, sollte aber besser ein Arzt beurteilen und passende Anwendungen empfehlen.
Als Beispiel für den technischen Einsatz sei die Verwendung von Wärmebildkameras genannt. Diese Kameras, auch Infrarotkameras genannt, geben Körpern, die Wärme abstrahlen eine andere Farbe, um sie so identifizieren zu können. Mit Nachtsichtgeräten können z.B. Menschen auch in vollkommener Dunkelheit erkannt werden. Auch moderne Fieberthermometer nutzen IR, um kontaktlos die Körpertemperatur zu messen.
Hautschäden auch durch IR?
Aber nochmal zurück zu den IR-Strahlen der Sonne. Auch wenn die Wärme gut tut, so zählt auch hier: Zu viel ist zu viel. Neben dem Sonnenstich gibt es weitere Hitzeschäden, die den Körper belasten und schaden können. Was bei übermäßiger Aufnahme in IR-Strahlung passieren kann, lesen Sie hier in unserem Artikel über die Reaktionen des Körpers.
Auch wenn IR-Strahlung keinen Sonnenbrand verursacht, so müssen wir uns schützen. In diesem Fall besteht der Sonnenschutz jedoch nicht aus den bekannten Sonnenschutzmitteln und Sonnencremes. Es ist eher der Schutz durch Vermeidung. Tragen Sie Kleidung, Sonnenhut, suchen Sie Schatten, kühle Räume und sorgen Sie dafür, ausreichend viel zu trinken. In der Mittagszeit in der prallen Sonne herumturnen, wenn man es nicht muss, ist keine gute Idee. Und achten Sie auch auf Ihre Augen. Direktes schauen in die Sonne kann schädlich sein. Besonders durch die enorme Helligkeit im sichtbaren Bereich und auch durch die Infrarotstrahlung.
Über die Gefahren der UV-Strahlung für die Haut haben wir schon oft hingewiesen. Forscher und Wissenschaftler untersuchen seit Jahren auch die Auswirkungen von Infrarot auf die Haut. Einige Untersuchungen deuten darauf hin, dass die kurzwelligen IR-A Strahlen, die tief in die Haut eindringen, dort zu Veränderungen, zur Bildung freier Radikale und oxidativen Stress führen können. Geschädigte Zellen und erhöhter Kollagenabbau als Resultat. Allerdings scheint der Wirkmechanismus im Gegensatz zu UV ein anderer zu sein. Statt UV-Filter sind hier Antioxidantien gefragt, um die Schäden zu minimieren.
Und genau wie beim UV-Schutz: Genießen Sie die Sonne, aber achten Sie auf Ihre Sonnenzeit und Ihre Exposition.
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