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Aufbau der Atmosphäre

Allgemeines

Die Atmosphäre der Erde reicht etwa bis zu einer Höhe von 10.000 km und wird in die folgenden Schichten unterteilt:

Troposphäre

Die Troposphäre reicht von Meereshöhe bis etwa zu einer Höhe von 10 km an den Polen und bis etwa 18 km am Äquator. In Meereshöhe beträgt der mittlere Luftdruck rund 1.013 mbar bzw. 1.013 Hektopascal. Näheres siehe unter Luftdruck. In der Troposphäre spielt sich im wesentlichen unser gesamtes Wettergeschehen ab. Es sei erwähnt, dass in etwa 5.500 m Höhe nur noch der halbe Luftdruck, also ein Druck von rund 500 mbar, herrscht.
In den Skigebieten in den Alpen, also zwischen etwa 2.000 bis 3.000 m Höhe, beträgt der Luftdruck etwa 800-700 mbar.
Auf dem 8.850 m hohen Mount Everest, den Reinhold Messner und Peter Haberle am 8. Mai 1978 ohne Sauerstoffgerät bestiegen hatten, liegt der Luftdruck noch bei rund 330 mbar.
Interessant ist für Bergsteiger, dass auf Grund von starken Höhenwinden der Luftdruck und damit die Sauerstoffversorgung um bis zu rund 15 mbar während dieser Winde absinken kann.

 

Tropopause

Die Tropopause befindet sich zwischen der Troposphäre und der Stratosphäre zwischen denen sie wie eine Art Sperrschicht wirkt. In der Troposphäre ändert sich auch der Temperuturgradien. So nimmt die Temperatur unter der Tropopause bekanntlich mit zunehmender Höhe ab und zwar bis auf ca. -50°C, während sie in der oberhalb der Tropopause gelegenen Stratosphäre zunächst konstant bleibt und dann mit zunehmender Höhe - in etwa 50 km - bis auf etwa 0°C  ansteigt. Weiterhin steigen Wolken aufgrund der vertikalen Stabilität der Stratosphäre kaum über die Tropopause hinaus. Die Tropopause bildet daher die Obergrenze für die Wolkenbildung. Lediglich bei sehr starken Konvektion können so genannte "overshooting tops" bis in die untere Stratosphäre aufsteigen.

Stratosphäre

Die Stratosphäre schließt sich an die Troposphäre bzw. Tropopause an, sie beginnt im Polarbereich bereits in rund 10 km und im Äquatorbereich erst in etwa 18 km Höhe. Die Stratosphäre reicht etwa bis zu einer Höhe von 50 km. In einer Höhe von rund 20 bis 50 km ist die Ozonkonzentration am höchsten, man bezeichnet diesen Bereich daher als Ozonschicht. Das Ozon wird in dieser Schicht aus dem Sauerstoffmolekül O2 und dem durch die einfallende UV-Strahlung daraus gebildeten reinen Sauerstoff O erzeugt. Das geschieht dadurch, dass der sehr reaktionsstarke atomare Sauerstoff O sich sehr schnell mit O2 zu O3, also Ozon, verbindet.
Am 16. August 1960 sprang der Angehörige der US-Airforce Joseph William Kittinger (geb. 1928) aus einem heliumgefüllten Ballon mit einer offenen Gondel mit einem Fallschirm in 31.332 m Höhe ab. Nach einem Fall von 4 Min. und 36 Sek. öffnete sich in 5.500 m Höhe sein Hauptfallschirm, an dem er nach weiteren 9 Minuten wohlbehalten den Boden erreichte. Sein damaliger Rekord wurde bis heute nicht eingestellt bzw. erreicht. Nach zahlreichen Versuchen scheiterte der Franzose Michel Fournier zuletzt am 27. Mai 2008 mit dem Versuch, aus einer Höhe von 41.000 m abzuspringen. Er wollte diese Höhe ebenfalls mit einem heliumgefüllten Ballon erreichen.

Ionosphäre

Die Ionosphäre schließt sich an die Stratosphäre an und reicht von einer Höhe von ca. 50 km bis ca. 500 km. In dieser Schicht spielen sich zahlreiche Ionisationsprozesse ab, so entstehen hier z.B. die Polarlichter. In dieser Schicht werden z.B. Radiowellen im Kurzwellenbereich reflektiert und können somit nahezu weltweit empfangen werden. Man unterscheidet die Ionosphäre in eine D-Schicht (50-90 km), eine E-Schicht (85-140 km) und eine darüber liegende F-Schicht.
Die Ionosphäre allerdings ist der "Oberbegriff" für die Mesosphäre, die von etwa 50 km bis etwa 80 km reicht, sowie die Thermosphäre, die von etwa 80-85 km bis etwa 500 km Höhe reicht. Sie wird von der äußersten Schicht der Atmosphäre, der Exosphäre, begrenzt.
  • Mesosphäre
    Die Mesosphäre reicht etwa von 50 km bis 80-85 km Höhe.
    Der Name entstammt dem Griechischem mesos = Mitte und sphaira = Kugel.
    Auf Grund der Tatsache, dass in dieser Schicht kaum Absorptionsprozesse ablaufen, also die Energieaufnahme recht gering ist, sinkt in dieser Schicht die Temperatur bis auf etwa - 90°C.
  • Thermosphäre
    Die Thermosphäre reicht von etwa 80-85 km Höhe bis an den unteren Rand der Exosphäre, also bis etwa 500 km.
    Der Begriff entstammt dem Griechischen thermos = warm, heiß und sphaira = Kugel. In Abhängigkeit von der Sonnenaktivität kann die Temperatur in dieser Schicht bis auf +2.000°C!! ansteigen. Der Grund sind starke elektrische und magnetische Felder in dieser Schicht, die vor allem mit den Teilchen des Sonnenwinds in Wechselwirkung treten und damit vor allem im Polargebiet zu den beeindruckenden Polarlichtern führen.

Exosphäre

Die letzte Schicht der Erdatmosphäre vor dem Weltraum ist die Exosphäre, die ab einer Höhe von ca. 500 km bis (je nach Autor) etwa 10.000 km an den Rand des Weltraums reicht.
In der Exosphäre kommt vor allem Wasserstoff vor. Die Gase in dieser Schicht kommen nahezu alle nur noch in Ionenform, also elektrisch geladen vor. Auf Grund der geringen Erdanziehung und der hohen Geschwindigkeit der Teilchen können sie das Gravitationsfeld der Erde verlassen und in den Weltraum "verschwinden".
Im Weltraum herrschen dann Temperaturen etwas oberhalb des absoluten Nullpunkts ( rund -273°C) und ein Luftdruck nur wenig mehr als 0 bar.


Kommentare
Waldemar W.  (Mittwoch, 16.12.2009)
Wenn wir so weiter machen mit der Luftverschmutzung wie bisher, dann wird es uns die Natur irgendwann heimzahlen. Es wird nicht nur zu einer Klimaerwärmung kommen, sondern zu noch ganz anderen Folgen. Aber erst wenn New York unter Wasser steht und Florida verwüstet ist, dann erst werden die Amerikaner aufwachen. Und wir können uns "Gute Nacht" sagen! Aber die Inder oder Chinesen sind auch nicht besser!


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