Die Erdatmosphäre: Herkunft, Schichten und Funktionen

Herkunft der Atmosphäre

Es gibt verschiedene Szenarien: Je nach Planetesimalen wurde die Atmosphäre aus Gasen gebildet, die von Vulkanen emittiert wurden, während die Erde wuchs und diese durch die Schwerkraft halten konnte. Die primitive Atmosphäre bestand aus Wasserstoff und Helium, was sich später änderte. Die aktuelle Atmosphäre bildete sich langsam bei der Abkühlung unseres Planeten durch Gase aus Vulkanen, Geysiren und Fumarolen. Sauerstoff wurde maßgeblich durch die großen Urwälder gebildet.

Schichten der Atmosphäre

Troposphäre

Die erste Schicht steht in Kontakt mit der Oberfläche. Sie erstreckt sich bis in eine Höhe von ca. 7 km an den Polen und 15 km bis 17 km über dem Äquator. Es ist die Luftschicht, die die Entwicklung von Leben ermöglicht und in der meteorologische Erscheinungen auftreten. Fast der gesamte Wasserdampf befindet sich in der Troposphäre. Die Temperatur sinkt um etwa 6,5 °C pro 1000 Meter Höhe und liegt an der Grenzschicht, der sogenannten Tropopause, bei ca. -60 °C.

Stratosphäre

Sie liegt oberhalb der Troposphäre und ist wolkenfrei. Sie erstreckt sich von der Tropopause bis in 50 km Höhe. In dieser Schicht, zwischen 20 km und 40 km Höhe, befindet sich die Ozonschicht. Die unteren Teile der Stratosphäre werden für den Luftverkehr genutzt. Die Stratosphäre endet dort, wo die Temperatur wieder ansteigt; diese Obergrenze wird Stratopause genannt.

Mesosphäre

Sie liegt über der Stratopause und erstreckt sich bis in 80 km bis 90 km Höhe. Hier sinkt die Temperatur stark auf Werte von -30 °C bis -110 °C ab. Diese Ebene wird als Mesopause bezeichnet.

Thermosphäre oder Ionosphäre

Diese Schicht besteht aus Ionen und reicht bis in 600 km Höhe. Ionen ermöglichen die Übertragung elektromagnetischer Wellen, die in dieser Schicht reflektiert werden, was den Radioempfang über weite Strecken ermöglicht.

Exosphäre

Die letzte Schicht der Atmosphäre. Ihre Grenzen sind fließend, da die Merkmale der Luft nach und nach in den Weltraum übergehen.

Zusammensetzung der Atmosphäre

Permanente Gase: Stickstoff, Sauerstoff, Argon, Neon, Helium, Krypton, Xenon, Radon.

Variable Gase: Wasserdampf, Kohlendioxid, Ozon.

Die Luft enthält zudem Nitrat, Salpetersäure, Schwefelsäure sowie Spuren von Schwefel und variable Mengen an Verunreinigungen wie Staub, Salze und Mikroorganismen. Sauerstoff verbindet sich leicht mit vielen Elementen und ist essenziell für die Verbrennung.

• Kohlendioxid: Stammt von Tieren, Verbrennungsprozessen, vulkanischer Aktivität und organischer Zersetzung.
• Stickstoff: Verbindet sich schwer mit anderen Elementen, ist aber Bestandteil vieler organischer Verbindungen.
• Wasserdampf: Variiert von kleinen Mengen bis zu maximal 4 % unter extrem feuchten Bedingungen.
• Ozon: Ein wichtiges Oxidationsmittel, das UV-Strahlung der Sonne absorbiert (90 % Absorption zwischen 20 km und 30 km Höhe).

Funktionen der Atmosphäre

• Aufrechterhaltung einer sicheren Temperatur auf der Erde zur Vermeidung lebensfeindlicher Temperaturschwankungen.
• Ermöglicht Verbrennung, Atmung und somit das Leben.
• Überträgt Schallwellen.
• Streut das Licht.
• Ermöglicht durch Auftrieb das Aufsteigen von Gasballons.
• Bietet Widerstand gegen äußere Einflüsse.