Luft ist durchsichtig – jedenfalls für sichtbares Licht. Anders jedoch im Infrarotbereich: Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid (Kohlendioxid, CO2) blockieren Infrarotlicht – das ist der physikalische Grund für den Treibhauseffekt. Dabei wird Sonnenlicht von der Erde aufgenommen und als Infrarotstrahlung wieder abgegeben. Diese Infrarotstrahlung wird von bestimmten Molekülen in der Atmosphäre aufgenommen, was zur Erwärmung der Luft führt. Doch woran liegt es, dass manche Gase Treibhausgase sind und andere nicht? Dies liegt am Verhalten der Moleküle: Im Gegensatz zu Stickstoff, dem Hauptbestandteil von Luft, hat CO2 beim Schwingen einen Ladungsschwerpunkt, der es ihm erlaubt, Infrarotstrahlung zu absorbieren. Dieses Phänomen kann man auch für wissenschaftliche Zwecke ausnutzen: Mithilfe von Infrarotstrahlung kann man die Konzentration unterschiedlicher Treibhausgase in der Atmosphäre genau bestimmen.
Anders als Stickstoff, das aus zwei miteinander fest verbundenen Stickstoffatomen besteht, hat Kohlenstoffdioxid (CO2) bei der angedeuteten Schwingung einen Ladungsschwerpunkt und kann deshalb Infrarotstrahlung absorbieren.
Schematischer Aufbau eines sogenannten Michelson-Interferometers – ein Messgerät, mit dem man Treibhausgase genau messen kann. Infrarotlicht wird durch einen Strahlteiler geführt und trifft jeweils auf einen beweglichen und einen festen Spiegel. Anschließend wird es überlagert, und das für unterschiedliche Spiegelpositionen. Im Ergebnis bekommt man ein Interferenzmuster, aus dem man die Konzentration der unterschiedlichen absorbierenden Gase ableiten kann.
