Atmosphäre - geographie.

Atmosphäre - geographie. 1 EINLEITUNG Atmosphäre, Gemisch von Gasen, das einen Himmelskörper (wie die Erde) umgibt, dessen Gravitationsfeld stark genug ist, um ein Entweichen der Gase zu verhindern. Im Allgemeinen wird mit dem Begriff Atmosphäre die Lufthülle der Erde bezeichnet. Die Hauptbestandteile der Erdatmosphäre sind Stickstoff (78 Prozent) und Sauerstoff (21 Prozent). Außerdem enthält sie Argon (0,9 Prozent), Kohlendioxid (0,03 Prozent), wechselnde Mengen von Wasserdampf und Spuren von Wasserstoff, Ozon, Methan, Kohlenmonoxid, Helium, Neon, Krypton und Xenon. 2 ENTWICKLUNG DER ERDATMOSPHÄRE Das Gasgemisch, das wir heute auf der Erde vorfinden, hat sich im Lauf von rund viereinhalb Milliarden Jahren entwickelt. Die früheste Atmosphäre (Uratmosphäre) war hauptsächlich vulkanischer Herkunft. Heute aktive Vulkane setzen zum größten Teil Wasserdampf, Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Stickoxide frei; das Gemisch weist so gut wie keinen freien Sauerstoff auf. Sollte die frühe Atmosphäre aus einem ähnlichen Gasgemisch bestanden haben, so müssen verschiedene Umwandlungsprozesse bis zur Entstehung der heutigen Atmosphäre abgelaufen sein. Einer dieser Prozesse war die Kondensation. Nach der Abkühlung der Erde kondensierte ein großer Teil des atmosphärischen Wasserdampfes, und die ersten Meere bildeten sich. Zudem spielten chemische Reaktionen eine bedeutende Rolle. Teile des Kohlendioxids reagierten mit dem Urgestein auf der Erdkruste und erzeugten carbonathaltige Mineralien, andere lösten sich in den neuen Meeren auf. Als sich die ersten Lebensformen entwickelten, die zur Photosynthese fähig waren, begann im Wasser die Erzeugung von Sauerstoff. Es wird angenommen, dass beinahe der gesamte Sauerstoff in der heutigen Luft so entstand. Vor ungefähr 570 Millionen Jahren war der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre und in den Meeren so hoch, dass sich zur Atmung fähige marine Organismen entwickeln konnten. Vor etwa 400 Millionen Jahren reichte der Sauerstoffgehalt aus, um Landtieren die notwendigen Lebensbedingungen zu bieten. 3 ZUSAMMENSETZUNG Der Gehalt an Wasserdampf in der Luft schwankt beträchtlich. Bei einer relativen Feuchtigkeit von 100 Prozent beträgt er zwischen 190 ppm (parts per million: Teile auf eine Million Teile) bei einer Temperatur von -40 °C und 42 000 ppm bei 30 °C. Die Zusammensetzung der Luft unterscheidet sich bis in eine Höhe von mindestens 90 Kilometern über dem Meeresspiegel nicht wesentlich von der am Boden. Die stete Bewegung durch atmosphärische Strömungen hindert die schwereren Gase, sich unterhalb der leichteren Gase abzusetzen. In der unteren Atmosphäre kommt das Ozon, eine Form des Sauerstoffs mit drei Atomen in jedem Molekül, gewöhnlich nur in extrem niedrigen Konzentrationen vor. Die Luftschicht in etwa 20 bis 50 Kilometer Höhe enthält mehr Ozon (0,001 Prozent). Es wird durch die ultraviolette Strahlung der Sonne erzeugt. 4 AUFBAU Die Erdatmosphäre lässt sich hauptsächlich nach der Temperatur in Schichten gliedern. In der untersten, der Troposphäre, sinkt die Temperatur im Mittel um 5 bis 6 °C pro Kilometer Höhe. Die Troposphäre enthält fast alle Wolken und reicht bis zur Tropopause; diese Grenzschicht liegt etwa zwischen 17 (über tropischen Regionen) und acht Kilometern Höhe (über den Polargebieten). Darüber liegt die Stratosphäre, die bis in eine Höhe von circa 50 Kilometern reicht. Aufgrund der geringen Luftfeuchte ist sie nahezu wolkenlos. In der unteren Stratosphäre bleibt die Temperatur trotz zunehmender Höhe annähernd konstant, im oberen Teil steigt sie rasch an, da die Sonnenenergie vom Ozon absorbiert wird. Das Temperaturmaximum wird in der Stratopause erreicht, die die Stratosphäre nach oben begrenzt. Die Mesosphäre erstreckt sich etwa zwischen 50 und 80 Kilometer Höhe. Sie ist von einem deutlichen Temperaturrückgang mit zunehmender Höhe gekennzeichnet, der mit -80 °C in der Mesopause das absolute Minimum in der Atmosphäre erreicht. Oberhalb der Mesopause beginnt die von hoher Ionendichte geprägte Ionosphäre. Sie reicht bis in eine Höhe von 640 Kilometern. Wegen der hohen Temperatur (in 400 Kilometer Höhe bis zu 1 200 °C) wird diese Schicht auch Thermosphäre genannt. Jenseits der Ionosphäre erstreckt sich die Exosphäre; sie dehnt sich bis in eine Höhe von etwa 9 600 Kilometern aus und stellt die äußere Grenze der Atmosphäre dar. 5 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN Die Dichte trockener Luft beträgt auf Meeresspiegelhöhe etwa 1/800 der Dichte von Wasser. Mit zunehmender Höhe nimmt die Dichte und damit der Luftdruck schnell ab. Der Luftdruck wird mit einem Barometer gemessen und in Pascal ausgedrückt. Der mittlere Luftdruck auf Meeresspiegelhöhe beträgt etwa 1 013 Hektopascal. Der Luftdruck sinkt mit zunehmender Höhe alle 5,6 Kilometer um rund die Hälfte. In 5,6 Kilometer Höhe beträgt er etwa 510 Hektopascal, in 80 Kilometer Höhe gerade noch 0,0009 Hektopascal. Die Troposphäre und der größte Teil der Stratosphäre werden mit Ballons erforscht, die mit Messinstrumenten für Luftdruck und Temperatur ausgestattet sind. Ein Sender schickt die Daten zu einer Empfangsstation auf die Erde. Raketen mit Sendern, die Messwerte meteorologischer Instrumente übertragen, erkunden die Atmosphäre bis in Höhen von etwa 400 Kilometern. Untersuchungen des Polarlichts bringen weitere Erkenntnisse über die Atmosphäre bis zu einer Höhe von rund 800 Kilometern. Siehe Weltraumforschung Zur Zirkulation der Atmosphäre siehe Meteorologie; Wind Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten.