Schichten der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre besteht aus mehreren Gasschichten, die die Erde aufgrund der Auswirkungen des Schwerefeldes konturieren.

Jede Schicht hat eine bestimmte Zusammensetzung von Gasen, die nach ihrer Dichte organisiert sind. Die dichteren Gase werden näher an die Erdoberfläche gezogen, während die anderen vom Planeten entfernt bleiben.

Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Gase haben die Schichten der Atmosphäre ihre eigenen Eigenschaften und spielen in ihrer Beziehung zur Erde eine spezifische Rolle.

Die fünf Schichten, die die terrestrische Atmosphäre bilden, sind: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und Exosphäre.

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Troposphäre

Die Troposphäre ist die dichteste Schicht der Atmosphäre und daher der Erdoberfläche am nächsten. Es wird geschätzt, dass die atmosphärische Gesamtmasse 5x1018 kg beträgt, und 75% dieser Menge befinden sich in der Troposphäre.

Die Dicke der Troposphäre variiert je nach Erdregion zwischen 8 km und 14 km. Die feineren Punkte (wo die Dicke 8 km erreicht) befinden sich am Nord- und Südpol.

Da es sich um die unterste Schicht der Atmosphäre handelt, ist die Troposphäre dafür verantwortlich, Leben auf dem Planeten zu beherbergen, und dort treten fast alle klimatischen Phänomene auf. Der Begriff Troposphäre leitet sich aus den griechischen Tropen (Veränderung) ab, um die dynamische Natur des Klimawandels und das Verhalten dieser Schicht der Atmosphäre widerzuspiegeln.

Die Region der Troposphäre, die ihr Ende und den Beginn der Stratosphäre begrenzt, wird Tropopause genannt. Die Tropopause ist durch die unterschiedlichen Druck- und Temperaturmuster der einzelnen Schichten leicht zu erkennen.

Zusammensetzung der Troposphäre

Volumenmäßig besteht die Troposphäre aus 78, 08% Stickstoff, 20, 95% Sauerstoff, 0, 93% Argon und 0, 04% Kohlendioxid. Luft besteht auch aus einem variablen Prozentsatz von Wasserdampf, der durch das Verdampfungsphänomen in die Troposphäre gelangt.

Temperatur in der Troposphäre

Wie der Druck nimmt auch die Temperatur in der Troposphäre mit zunehmender Höhe ab. Dies liegt daran, dass der Boden den größten Teil der Sonnenenergie absorbiert und die unteren Troposphäre erwärmt. In Anbetracht dessen, dass die Verdampfung in heißeren Gebieten größer ist, ist Wasserdampf auf Meereshöhe stärker vorhanden und in höheren Lagen seltener.

Was kann man in der Troposphäre finden?

Einige Beispiele für das, was in der Troposphäre gefunden werden kann, sind:

Klima
Niederschläge wie Regen, Schnee und Hagel;
Gase wie Stickstoff, Sauerstoff, Argon und Kohlendioxid
Wolken
Vögel

Stratosphäre

Die Stratosphäre ist die zweitgrößte Schicht der Atmosphäre und auch die zweite, die der Erdoberfläche am nächsten liegt. Es wird geschätzt, dass es ungefähr 15% der Gesamtmasse der Erde der Atmosphäre enthält.

Die Dicke der Stratosphäre liegt 35 km von der Tropopause entfernt, was bedeutet, dass sie sich zwischen der Troposphäre und der Mesosphäre befindet. Der Begriff Stratosphäre leitet sich aus dem griechischen Strato (Schicht) ab, um die Tatsache zu kennzeichnen, dass die Stratosphäre selbst in andere kleinere Schichten unterteilt ist.

Die Schichten der Stratosphäre entstehen durch das Fehlen klimatischer Phänomene, die die Luft vermischen. Es gibt also eine klare Trennung zwischen der darunter liegenden kalten und schweren Luft und der darüber liegenden warmen, leichten Luft. In Bezug auf die Temperatur funktioniert die Stratosphäre also im Gegensatz zur Troposphäre

Flugzeugpiloten neigen dazu, am Beginn der Stratosphäre zu bleiben, um Turbulenzen zu vermeiden. In dieser Höhe erreichen Flugzeuge und Ballons ihre maximale Leistungsfähigkeit.

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Einige Flugzeuge, insbesondere Düsenflugzeuge, klettern in die Stratosphäre, um Reibung und Luftwechsel zu vermeiden.

Die Stratosphäre enthält auch die bekannte Ozonschicht, die für den größten Teil der von der Sonne emittierten ultravioletten Strahlung verantwortlich ist. Ohne die Ozonschicht wäre das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, nicht möglich.

Wie die Troposphäre hat auch die Stratosphäre eine Region, die ihr Ende begrenzt und den Beginn der Mesosphäre markiert, die als Stratopause bezeichnet wird.

Zusammensetzung der Stratosphäre

Die meisten Elemente auf der Erdoberfläche und in der Troposphäre erreichen die Stratosphäre nicht. Stattdessen ist es üblich, dass sie:

Zersetzung in der Troposphäre
durch Sonnenlicht eliminiert werden
durch Regen oder andere Niederschläge wieder an die Erdoberfläche gebracht werden

Aufgrund der Inversion der Temperaturdynamik zwischen Troposphäre und Stratosphäre findet fast kein Luftaustausch zwischen den beiden Schichten statt, so dass Wasserdampf in der Stratosphäre nur in sehr geringen Mengen vorhanden ist. Aus diesem Grund ist die Bildung von Wolken in dieser Schicht äußerst schwierig.

In Bezug auf Gase wird die Stratosphäre vorwiegend durch in der Ozonschicht vorhandenes Ozon gebildet. Es wird angenommen, dass sich 90% des gesamten Ozons in der Atmosphäre in dieser Region befinden. Darüber hinaus enthält die Stratosphäre Elemente, die durch Vulkanausbrüche getragen werden, wie Stickoxide, Salpetersäure, Halogene usw.

Temperatur in der Stratosphäre

Die Temperatur in der Stratosphäre steigt mit zunehmender Höhe und reicht von -51 ° C am tiefsten Punkt (Tropopause) bis -3 ° C am höchsten Punkt (Stratopause).

Was ist in der Stratosphäre zu finden?

Einige Beispiele für das, was in der Stratosphäre gefunden werden kann, sind:

Ozonschicht
Flugzeuge und Klimaballons
Einige Vögel

Mesosphäre

Die Mesosphäre ist die letzte atmosphärische Schicht, in der sich die Gase noch in der Luft befinden und nicht nach ihrer Masse organisiert sind. Es wird von der Wissenschaft als die am schwierigsten zu untersuchende Schicht betrachtet, daher gibt es wenig bestätigte Informationen darüber.

Die Dicke der Mesosphäre beträgt ebenfalls 35 km von der Stratopause aus, was bedeutet, dass sie sich zwischen der Stratosphäre und der Thermosphäre befindet. Der Begriff Mesosphäre stammt vom griechischen Mesos (Mitte) und ist die dritte unter den fünf Schichten der Erdatmosphäre

Klimaballons und Flugzeuge können nicht so hoch werden, wie sie die Mesosphäre erreichen. Zur gleichen Zeit können Satelliten nur so darüber umkreisen, dass sie die Eigenschaften der Schicht nicht richtig messen können. Der einzige Weg, die Mesosphäre heute zu untersuchen, ist der Einsatz von Schallraketen, die pro Mission wenig Informationen sammeln.

In der Mesosphäre dringt die Verbrennung von Himmelskörpern in die Erdatmosphäre ein und verursacht Phänomene wie Meteorschauer.

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Meteorschauer tritt auf, wenn ein Himmelskörper in die Erdatmosphäre eintritt. Aufgrund der sehr hohen Temperatur verbrennt der Himmelskörper und löst sich im Allgemeinen in mehrere kleinere Stücke auf.

Zusammensetzung der Mesosphäre

Der Anteil von Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid in der Mesosphäre ist im Wesentlichen derselbe wie der der darunterliegenden Schichten. Wasserdampf ist noch seltener als in der Stratosphäre, die wiederum einen Teil Ozon in die Mesosphäre überträgt.

Die Mesosphäre hat auch Material von Meteoren, die beim Eintritt in die Atmosphäre verdampfen. Daher besteht die Mesosphäre auch aus einem relativ hohen Anteil an Eisen und anderen Metallen.

Temperatur in der Mesosphäre

Die Temperatur in der Mesosphäre nimmt mit zunehmender Höhe ab und reicht von -3 ° C am tiefsten Punkt (Stratopause) bis -143 ° C am höchsten Punkt, der Mesopause, der kältesten Region der gesamten Erdatmosphäre.

Was ist in der Stratosphäre zu finden?

Einige Beispiele für das, was in der Stratosphäre gefunden werden kann, sind:

Verbrennungsmittel
Nachtleuchtende Wolken (eine besondere Art von Wolken, die nachts leuchten)

Thermosphäre

Die Thermosphäre befindet sich oberhalb der Mesosphäre und unterhalb der Exosphäre. Seine Dicke beträgt ungefähr 513 km, das heißt, viel größer als alle unteren Schichten zusammen.

Obwohl die Thermosphäre als Teil der Erdatmosphäre gilt, ist die Luftdichte so gering, dass der größte Teil der Schicht fälschlicherweise als siderealer Raum betrachtet wird. Diese Idee wird durch die Tatsache verstärkt, dass die Schicht nicht über genügend Moleküle verfügt, um Schallwellen ausbreiten zu können.

In der Thermosphäre verursacht ultraviolette Strahlung das Phänomen der Photoionisierung von Molekülen, dh die Erzeugung von Ionen durch den Kontakt zwischen einem Photon und einem Atom. Dieses Phänomen ist für die Entstehung der Ionosphäre verantwortlich, die sich in der Thermosphäre befindet. Die Ionosphäre spielt eine wichtige Rolle bei der Ausbreitung von Radiowellen in ferne Regionen der Erde.

In der Thermosphäre kreisen die Satelliten und die Internationale Raumstation ISS. Darüber hinaus tritt die Aurora Borealis in der Thermosphäre auf.

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Die Aurora Borealis passiert mit der Kollision von Sonnenpartikeln mit der terrestrischen atmosphärischen Dichte.

Das Wort Thermosphäre stammt aus dem griechischen Begriff Thermos und spiegelt die Tatsache wider, dass die Temperaturen in dieser Schicht extrem hoch sind.

Die Grenze zwischen der Thermosphäre und der Exosphäre wird als Thermopause bezeichnet.

Zusammensetzung der Thermosphäre

Im Gegensatz zu den darunter liegenden Schichten, in denen sich die Gase vermischen, kollidieren die Partikel in der Thermosphäre selten, was zu einer gleichmäßigen Teilung der Elemente führt. Darüber hinaus wird ein Großteil der in der Thermosphäre vorhandenen Moleküle durch Sonnenlicht gebrochen.

In den oberen Teilen der Thermosphäre befinden sich atomarer Sauerstoff, atomarer Stickstoff und Helium.

Temperatur der Thermosphäre

Die Temperatur in der Thermosphäre kann im Bereich von 500 ° C bis 2000 ° C liegen. Dies liegt daran, dass so viel Sonnenlicht in dieser Schicht absurd ist.

Was ist in der Thermosphäre zu finden?

Einige Beispiele dafür, was in der Thermosphäre gefunden werden kann, sind:

Satelliten
In den alten Tagen der Space Shuttle
ISS
Nordlichter
Ionosphäre

Exosphäre

Die Exosphäre ist die größte äußerste Schicht der Erdatmosphäre. Es erstreckt sich über 600 km, bis es sich verengt und sich mit dem interplanetaren Raum vermischt. Dies macht seine Dicke 10000 km. Die äußerste Grenze der Exosphäre reicht bis zur Hälfte des Mondes.

Der Begriff Exosphäre stammt aus dem griechischen Exo (Äußeres), was darauf hinweist, dass dies die letzte atmosphärische Schicht vor dem Weltraumvakuum ist.

Zusammensetzung der Exosphäre

Die Partikel in der Exosphäre liegen extrem weit auseinander und werden daher nicht als Gase klassifiziert, da die Dichte zu niedrig ist. Es ist möglich, dass ein Partikel hunderte von Meilen zurückgelegt wird, bis es mit einem anderen kollidiert. Sie gelten auch nicht als Plasma, da sie nicht elektrisch geladen sind.

In den unteren Regionen der Exosphäre können Wasserstoff, Helium, Kohlendioxid und atomarer Sauerstoff gefunden werden, die durch das Gravitationsfeld minimal an die Erde gebunden bleiben.

Temperatur in der Exosphäre

Aufgrund der Tatsache, dass die Exosphäre fast leer ist (keine Wechselwirkung zwischen den Molekülen), ist die Temperatur in der Schicht konstant und kalt.