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Die ErdatmosphĂ€re (von griechisch áŒÏÎŒÏÏ, atmĂłs âDampf, Dunst, Hauchâ und ÏÏαáżÏα, sphaira âKugelâ), die AtmosphĂ€re der Erde, ist die gasförmige HĂŒlle oberhalb der ErdoberflĂ€che. Sie stellt eine der GeosphĂ€ren dar und ihr Gasgemisch ist durch einen hohen Anteil an Stickstoff und Sauerstoff und somit oxidierende VerhĂ€ltnisse geprĂ€gt. Eine Darstellung der Konzentration der AtmosphĂ€rengase sowie deren Charakteristika bietet der Artikel Luft.
Inhaltsverzeichnis |
Die bodennahen Schichten bis in etwa 90 km Höhe haben eine recht gleichförmige Zusammensetzung, weshalb dieser Abschnitt auch als HomosphĂ€re bezeichnet wird. Was wir als Luft bezeichnen, besteht (in Volumen-Prozent) im Wesentlichen aus 78,084 % Stickstoff (N2), 20,946 % Sauerstoff (O2), Wasserdampf in wechselnder Konzentration (siehe unten), 0,934 % Argon (Ar), 0,001818 % Neon (Ne), 0,000524 % Helium (He), 0,000114 % Krypton (Kr) und 0,000009 % Xenon (Xe). Der Kohlenstoffdioxid-Gehalt (CO2) betrĂ€gt nur 0,039 %, ist aber nach Wasserdampf der wichtigste Verursacher des natĂŒrlichen Treibhauseffektes, ohne den es auf der Erde bedeutend kĂ€lter wĂ€re.[1] Im Jahr 2006 stieg er laut Weltorganisation fĂŒr Meteorologie (WMO) von 379 auf 381 ppm (parts per million), die höchste Kohlenstoffdioxid-Konzentration, die bis dahin je gemessen wurde.[2] Heute liegt der Wert allerdings schon knapp unter 400 ppm und wird diese Marke wohl in den nĂ€chsten Jahren ĂŒberschreiten. Zudem befinden sich in der AtmosphĂ€re zahlreiche andere Gase, die sog. Spurengase. Dazu gehören Methan (CH4), Ozon (O3), Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid (SO2) und Stickstoffverbindungen. Hinzu kommen noch kleine, feste und flĂŒssige Teilchen, die sog. Aerosole.
Die oberen Schichten bestehen aus sehr dĂŒnnem Gas, das nicht mehr in MolekĂŒlen, sondern in Atomen und Ionen vorliegt (daher der Name IonosphĂ€re). Dies liegt daran, dass die von der Sonne eingestrahlte hochenergetische Strahlung die MolekĂŒle dissoziieren lĂ€sst, die so entstehenden Ionen aber erst nach lĂ€ngerer Zeit auf einen Partner treffen. Ferner kommt es auch zu einer Entmischung der Bestandteile nach ihrer unterschiedlichen molaren Masse, weshalb sich mit zunehmender Höhe leichtere Gase wie Wasserstoff konzentrieren. Diese sind unter UmstĂ€nden auch in der Lage, in den Weltraum zu entweichen, was sich jedoch aufgrund der extrem dĂŒnnen AtmosphĂ€re in diesen Höhen und den dadurch sehr geringen Masseverlusten mit dem Eintrag beispielsweise durch den Sonnenwind ausgleicht.
FĂŒr die Entstehung des Wetters ist neben der Energiezufuhr durch die Sonneneinstrahlung hauptsĂ€chlich der Gehalt an Wasserdampf verantwortlich. Dieser kommt in wechselnder Konzentration von 0 % Vol. bis etwa 4 % Vol. in der Luft vor.
Hauptartikel: Entwicklung der ErdatmosphÀre
Die Entwicklung der ErdatmosphÀre ist ein Teil der chemischen Evolution der Erde und zudem ein wichtiges Element der Klimageschichte. Sie wird heute in vier wesentliche Entwicklungsstufen unterschieden.
Am Anfang stand die Entstehung der Erde vor etwa 4,56 Milliarden Jahren. Dabei verfĂŒgte sie schon sehr frĂŒh ĂŒber eine vermutlich aus Wasserstoff (H2) und Helium (He) bestehende GashĂŒlle, die jedoch wieder verloren ging.
Durch die langsame AbkĂŒhlung der Erde und den dabei auftretenden Vulkanismus kam es zu einer umfangreichen Ausgasung aus dem Erdinneren. Die dadurch erzeugte AtmosphĂ€re bestand zu etwa 80 % aus Wasserdampf (H2O), zu 10 % aus Kohlendioxid (CO2) und zu 5 bis 7 % aus Schwefelwasserstoff. Dabei handelt es sich um eben jene Produkte des Vulkanismus, wie wir sie auch heute noch beobachten können. Der hohe Anteil des Wasserdampfs erklĂ€rt sich dadurch, dass die AtmosphĂ€re zu diesem Zeitpunkt noch zu warm war, um NiederschlĂ€ge bilden zu können. Es gab also noch keine GewĂ€sser auf der Erde. Der eigentliche Ursprung des Wassers ist umstritten.
Nachdem die Temperatur der AtmosphÀre unter den Siedepunkt des Wassers fiel, kam es zu einem extrem langen Dauerregen, nach dessen Ende sich die Ozeane gebildet hatten und dementsprechend die anderen AtmosphÀrengase relativ zum Wasserdampf angereichert wurden.
Die hohe UV-Einstrahlung bedingte eine photochemische Zerlegung der Wasser-, Methan- und AmmoniakmolekĂŒle, wodurch sich Kohlenstoffdioxid und Stickstoff relativ anreicherten. Die leichten Gase wie Wasserstoff oder Helium verflĂŒchtigten sich in den Weltraum. Kohlenstoffdioxid wurde in groĂen Mengen in den Ozeanen gelöst und von C-autotrophen Mikroorganismen zum Teil verbraucht. UnverĂ€ndert blieb der inerte Stickstoff. Dieser wurde mit der Zeit weiter relativ angereichert und bildete vor etwa 3,4 Milliarden Jahren den Hauptbestandteil der AtmosphĂ€re.
Der Sauerstoff O2 spielt die Hauptrolle bei der weiteren Entwicklung zur heutigen AtmosphĂ€re. Oxygen photosynthetisch aktive Cyanobakterien fĂŒhrten als C-Autotrophe zu einem weiteren Absinken der Kohlenstoffdioxidkonzentration, bildeten aber vor allem (möglicherweise schon vor etwa 3,5 Milliarden Jahren beginnend) Sauerstoff. Die Sauerstoffkonzentration der AtmosphĂ€re blieb jedoch zunĂ€chst gering, weil der gebildete Sauerstoff in den Ozeanen bei der Oxidation von Eisen(II)-Ionen und Schwefelwasserstoff verbraucht wurde. Erst vor etwa zwei Milliarden Jahren begann Sauerstoff in die AtmosphĂ€re zu entweichen, nĂ€mlich als die mit Sauerstoff reagierenden Stoffe knapp wurden. Vor einer Milliarde Jahren ĂŒberstieg die Sauerstoffkonzentration der AtmosphĂ€re drei Prozent, wodurch sich im Verlauf der nĂ€chsten 400 Millionen Jahre allmĂ€hlich eine erste Ozonschicht bilden konnte. Vor 500â600 Millionen Jahren stieg der Sauerstoffgehalt, bedingt durch das erste massenhafte Auftreten von Landpflanzen, rapide an und erreichte vor 350 Millionen Jahren erstmals das heutige Niveau. Nach mehreren starken Schwankungen wĂ€hrend des Erdmittelalters pendelte sich der Luftsauerstoff schlieĂlich auf den heutigen Wert von 21 % ein.
Die ErdatmosphÀre weist eine Masse von etwa 5,15 · 1018 kg auf und teilt sich in Bezug auf ihren Temperaturverlauf in mehrere Schichten ein:
Die TroposphĂ€re wird auch als untere AtmosphĂ€re, StratosphĂ€re und MesosphĂ€re gemeinsam als mittlere AtmosphĂ€re und ThermosphĂ€re und ExosphĂ€re zusammen als obere AtmosphĂ€re bezeichnet. Zudem zeigt sich vor allem in der TroposphĂ€re â der WettersphĂ€re â eine Dynamik innerhalb der Temperaturschichtung, weshalb dort auch die jeweilige SchichtungsstabilitĂ€t eine groĂe Rolle spielt.
Diese Gliederung gibt nur eine grobe Einteilung wieder und es ist auch möglich, die AtmosphÀre nicht nach dem Temperaturverlauf, sondern nach anderen Gesichtspunkten zu gliedern, wie
Der Ăbergang zwischen ExosphĂ€re und Weltraum ist kontinuierlich und man kann daher keine scharfe Obergrenze der ErdatmosphĂ€re ziehen.
Seitens der FĂ©dĂ©ration AĂ©ronautique Internationale wird daher die Homopause bzw. eine Höhe von rund 100 km (KĂĄrmĂĄn-Linie) als Grenze angesehen. Diese Definition ist international weitestgehend anerkannt, wenn sie auch keine uneingeschrĂ€nkte GĂŒltigkeit besitzt. So wird zum Beispiel von der NASA die Mesopause (etwa 80 km) als Grenze definiert.
Die untere AtmosphĂ€re, insbesondere die TroposphĂ€re, ist das Forschungsfeld der Meteorologie, wohingegen die mittlere und obere AtmosphĂ€re (StratosphĂ€re, MesosphĂ€re) in den Bereich der Aerologie gehören. Messungen erfolgen in BodennĂ€he mit dem vollen Spektrum der meteorologischen MessgerĂ€te. In der Höhe, besonders in Bezug auf Höhenprofile, stellen Radiosonden, meteorologische Raketen, Lidars, Radars und Wetter- beziehungsweise Umweltsatelliten die wichtigsten Messverfahren dar. In der Zukunft werden voraussichtlich auch Höhenplattformen wie das High Altitude and Long Range Research Aircraft eine gröĂere Rolle spielen.
Wiktionary: ErdatmosphĂ€re â BedeutungserklĂ€rungen, Wortherkunft, Synonyme, Ăbersetzungen
