Geographie

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Atmosphäre

Die Erdatmosphäre (von griechisch ἀτμός, atmós „Dampf, Dunst, Hauch“ und σφαῖρα, sphaira „Kugel“), die Atmosphäre der Erde, ist die gasförmige Hülle oberhalb der Erdoberfläche. Sie stellt eine der Geosphären dar und ihr Gasgemisch ist durch einen hohen Anteil an Stickstoff und Sauerstoff und somit oxidierende Verhältnisse geprägt.

Die bodennahen Schichten bis in etwa 90 km Höhe haben eine recht gleichförmige Zusammensetzung, weshalb dieser Abschnitt auch als Homosphäre bezeichnet wird. Was wir als Luft bezeichnen, besteht bei Außerachtlassen des wechselnden Wasserdampfgehalts (also wasserdampffreie Luft) im Wesentlichen aus (in Volumenprozent) 78,084 % Stickstoff (N2), 20,946 % Sauerstoff (O2) und 0,934 % Argon (Ar), dazu Aerosole und Spurengase, darunter Kohlenstoffdioxid (CO2) mit zurzeit 0,04 %, nach Wasserdampf der wichtigste Verursacher des Treibhauseffekts, Methan (CH4), Ozon (O3), Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid (SO2) und Stickstoff­verbindungen.

Für die Entstehung des Wetters ist neben der Energie­zufuhr durch die Sonneneinstrahlung hauptsächlich der Gehalt an Wasserdampf verantwortlich. Dieser kommt in wechselnder Konzentration von 0 % Vol. bis etwa 4 % Vol. in der Luft vor, siehe Luftfeuchtigkeit.

Die oberen Schichten bestehen aus sehr dünnem Gas, in das die hochenergetische Strahlung der Sonne eindringt und Moleküle dissoziiert und ionisiert. Ferner kommt es auch zu einer Entmischung der Bestandteile nach ihrer unterschiedlichen molaren Masse, weshalb mit zunehmender Höhe die Anteile leichterer Teilchen wie Wasserstoffatome und Helium zunehmen.

Aufbau

Die Erdatmosphäre weist eine Masse von etwa 5,15 · 1018 kg auf, also etwa ein Millionstel der Erdmasse. Der Aufbau der Erdathmosphäre läßt sich nach verschiedenen Kriterien beschreiben.

Gliederung nach Temperaturverlauf

Sie besteht hinsichtlich ihres vertikalen Temperaturverlaufs, insbesondere dessen Gradienten, aus mehreren Schichten:

Die Troposphäre wird auch als untere Atmosphäre bezeichnet, Stratosphäre und Mesosphäre gemeinsam als mittlere Atmosphäre und die Thermosphäre als obere Atmosphäre

Vor allem in der Troposphäre – der Wettersphäre – zeigt sich eine Dynamik innerhalb der Temperaturschichtung, weshalb dort auch die jeweilige Schichtungsstabilität eine große Rolle spielt.

Erdatmosphäre

Es ist auch möglich, die Atmosphäre nicht nach dem Temperaturverlauf, sondern nach anderen Gesichtspunkten zu gliedern:

Gliederung nach dem radio-physikalischen Zustand der Atmosphäre

Gliederung nach chemischen Gesichtspunkten

Nach chemischen Gesichtspunkten lassen sich außerdem die

Gliederung nach dem Durchmischungsgrad

  • Die Homosphäre ist turbulent durchmischt und reicht bis zur Homopause in 100 bis 120 km Höhe.
  • Darüber beginnt die Heterosphäre. Hier trennen sich die Teilchen nach ihrer Molmasse, da die molekulare Diffusion dominiert.

Gliederung nach dem aerodynamischen Zustand

Grenze zum Weltraum

Der Übergang zwischen Exosphäre und Weltraum ist kontinuierlich, man kann daher keine scharfe Obergrenze der Erdatmosphäre ziehen. In der Exosphäre (oberhalb der Exobase in ~600 km Höhe) ist die mittlere freie Weglänge so groß, dass Teilchen entweichen können, falls sie mehr als Fluchtgeschwindigkeit haben.

Seitens der Fédération Aéronautique Internationale wird die Homopause bzw. eine Höhe von rund 100 km (Kármán-Linie) als Grenze angesehen. Diese Definition ist international weitestgehend anerkannt, wenn sie auch keine uneingeschränkte Gültigkeit besitzt. So wird zum Beispiel von der NASA die Mesopause (etwa 80 km) als Grenze definiert.


Quellen

Bildernachweis

Weblinks