Erdatmosphäre

Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation ISS haben dieses Bild von der Erdatmosphäre und dem Mond am 31. Juli 2011 aufgenommen. (Bildnachweis: ISS Crew Earth Observations Experiment and Image Science & Analysis Laboratory/Johnson Space Center.)

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• Woraus besteht Luft?
• Schichten der Atmosphäre
• Klima und Wetter der Erde
• Erde, Venus und Mars
• Zusätzliche Ressourcen

Erde ist der einzige Planet im Sonnensystem mit einer Atmosphäre, die Leben aufrechterhalten kann. Die Gasdecke, die unseren Heimatplaneten umgibt, enthält nicht nur die Luft, die wir atmen, sondern schützt uns auch vor Hitze und Strahlung, die von der Sonne ausgeht. Es erwärmt den Planeten bei Tag und kühlt ihn nachts ab.

Die Erdatmosphäre ist etwa 300 Meilen (480 Kilometer) dick, aber das meiste davon befindet sich innerhalb von 10 Meilen (16 km) von der Oberfläche. Der Luftdruck nimmt mit der Höhe ab. Auf Meereshöhe beträgt der Luftdruck etwa 14,7 Pfund pro Quadratzoll (1 Kilogramm pro Quadratzentimeter), und die Atmosphäre ist relativ dicht. Bei 10.000 Fuß (3 km) beträgt der Luftdruck 10 Pfund pro Quadratzoll (0,7 kg pro Quadratzentimeter), was bedeutet, dass die Gasmoleküle, aus denen die Atmosphäre besteht, weniger dicht sind. Das erschwert es einer Person zu atmen und genug Sauerstoff zum Leben zu bekommen, obwohl es Beweise für mikrobielles Leben gibt hoch oben in den wolken .

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Woraus besteht unsere Atmosphäre?

Entsprechend NASA , die Gase in der Erdatmosphäre umfassen:

• Stickstoff — 78 Prozent
• Sauerstoff – 21 Prozent
• Argon — 0,93 Prozent
• Kohlendioxid — 0,04 Prozent
• Spuren von Neon, Helium, Methan, Krypton und Wasserstoff sowie Wasserdampf

Was sind die Schichten der Erdatmosphäre?

Dieses spektakuläre Bild des Sonnenuntergangs über dem Indischen Ozean wurde von Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) aufgenommen. Das Bild zeigt eine Rand- oder Randansicht der Erdatmosphäre von der Umlaufbahn aus gesehen.(Bildnachweis: NASA)

Die Erdatmosphäre ist in fünf Hauptschichten unterteilt: die Exosphäre, die Thermosphäre, die Mesosphäre, die Stratosphäre und die Troposphäre NASA . Die Atmosphäre wird in jeder höheren Schicht dünner, bis sich die Gase im Weltraum verflüchtigen. Es gibt keine klare Grenze zwischen der Atmosphäre und dem Weltraum, aber eine imaginäre Linie etwa 100 Kilometer von der Oberfläche entfernt, die Karman-Linie genannt wird, ist normalerweise dort, wo Wissenschaftler sagen, dass die Atmosphäre auf den Weltraum trifft.

Die Troposphäre ist die Schicht, die der Erdoberfläche am nächsten ist. Es ist 4 bis 12 Meilen (7 bis 20 km) dick und enthält die Hälfte der Erdatmosphäre. Die Luft ist in Bodennähe wärmer und wird weiter oben kälter. Fast der gesamte Wasserdampf und Staub in der Atmosphäre befinden sich in dieser Schicht und deshalb gibt es hier Wolken.

Die Stratosphäre ist die zweite Schicht. Er beginnt oberhalb der Troposphäre und endet etwa 50 km über dem Boden. Ozon ist hier reichlich vorhanden, erwärmt die Atmosphäre und absorbiert gleichzeitig schädliche Sonnenstrahlung. Die Luft hier ist sehr trocken und etwa tausendmal dünner als auf Meereshöhe. Aus diesem Grund fliegen hier Düsenflugzeuge und Wetterballons.

Die Mesosphäre beginnt bei 31 Meilen (50 km) und erstreckt sich bis 53 Meilen (85 km) hoch. Die Spitze der Mesosphäre, die Mesopause, ist der kälteste Teil der Erdatmosphäre mit durchschnittlichen Temperaturen von etwa minus 130 Grad F (minus 90 Grad Celsius). Diese Schicht ist schwer zu studieren. Jets und Ballons fliegen nicht hoch genug und Satelliten und Space Shuttles kreisen zu hoch. Wissenschaftler wissen das Meteore in dieser Schicht verbrennen.

Die Thermosphäre erstreckt sich von etwa 56 Meilen (90 km) bis zwischen 310 und 620 Meilen (500 und 1.000 km). Die Temperaturen können in dieser Höhe bis zu 2.700 Grad F (1.500 C) erreichen. Die Thermosphäre gilt als Teil der Erdatmosphäre, aber die Luftdichte ist so gering, dass der größte Teil dieser Schicht normalerweise als Weltraum angesehen wird. Tatsächlich ist hier die Space Shuttles flog und wo die Internationale Raumstation die Erde umkreist. Dies ist auch die Schicht, in der die Polarlichter vorkommen. Geladene Teilchen aus dem Weltraum kollidieren mit Atomen und Molekülen in der Thermosphäre und regen sie in höhere Energiezustände an. Die Atome geben diese überschüssige Energie ab, indem sie Lichtphotonen emittieren, die wir als die bunten Aurora Borealis und Aurora australis sehen.

Die Exosphäre , die höchste Schicht, ist extrem dünn und dort verschmilzt die Atmosphäre mit dem Weltraum. Es besteht aus sehr weit verteilten Partikeln von Wasserstoff und Helium.

Was ist der Unterschied zwischen Klima und Wetter?

Die Wüste Sahara in Nordafrika hat ein heißes, trockenes Klima. Das Wetter in der Sahara kann Staubstürme und Tage umfassen, die über 117 Grad Fahrenheit (47 ° C) erreichen.(Bildnachweis: MODIS-Instrument der NASA (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer).)

Die Erde kann aufgrund ihres unterschiedlichen regionalen Klimas, das von extremer Kälte an den Polen bis hin zu tropischer Hitze am Äquator reicht, eine Vielzahl von Lebewesen ernähren. Das regionale Klima wird durch die Universitätsgesellschaft für Atmosphärenforschung als durchschnittliches Wetter an einem Ort über mehr als 30 Jahre. Das Klima einer Region wird beispielsweise oft als sonnig, windig, trocken oder feucht beschrieben. Diese können auch das Wetter an einem bestimmten Ort beschreiben, aber während sich das Wetter in wenigen Stunden ändern kann, ändert sich das Klima über einen längeren Zeitraum.

Das globale Klima der Erde ist ein Durchschnitt des regionalen Klimas. Das globale Klima hat sich im Laufe der Geschichte abgekühlt und erwärmt. Heute erleben wir eine ungewöhnlich schnelle Erwärmung. Der wissenschaftliche Konsens, wie von der Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen , ist, dass Treibhausgase, die durch menschliche Aktivitäten zunehmen, Wärme in der Atmosphäre einschließen.

Erde, Venus und Mars: Vergleichen Sie die Luft

Um die Entstehung und Zusammensetzung der Erde besser zu verstehen, vergleichen Wissenschaftler unseren Planeten manchmal mit Venus und Mars. Alle drei dieser Planeten sind von Natur aus felsig und gehören zum inneren Sonnensystem, dh sie befinden sich zwischen der Sonne und dem Asteroidengürtel.

Venus hat eine fast vollständig Kohlendioxid-Atmosphäre , mit Spuren von Stickstoff und Schwefelsäure. Der Planet hat jedoch auch einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt auf seiner Oberfläche. Raumschiffe müssen stark verstärkt werden, um den Druck (90-mal schwerer als die Erde) und die ofenähnlichen Temperaturen (872 Fahrenheit oder 467 Celsius) an ihrer Oberfläche zu überstehen. Die Wolken sind auch so dick, dass die Oberfläche im sichtbaren Licht unsichtbar ist. Da nicht viel Sonne die Oberfläche erreicht, bedeutet dies, dass die Venus keine signifikanten jahreszeitlichen Temperaturänderungen aufweist.

Mars hat auch eine meist Kohlendioxid-Atmosphäre , mit Spuren von Stickstoff, Argon, Sauerstoff, Kohlenmonoxid und einigen anderen Gasen. Auf diesem Planeten ist die Atmosphäre etwa 100-mal dünner als die der Erde – eine ganz andere Situation als in der Antike, als geologische Beweise zeigen, dass vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren Wasser an der Oberfläche floss. Wissenschaftler vermuten, dass die Marsatmosphäre im Laufe der Zeit dünner geworden sein könnte, entweder weil die Sonne die leichteren Moleküle in der Atmosphäre entfernt hat oder weil ein riesiger Einschlag eines Asteroiden oder Kometen die Atmosphäre katastrophal zerstört hat. Der Mars unterliegt Temperaturschwankungen, die davon beeinflusst werden, wie viel Sonnenlicht die Oberfläche erreicht, was sich auch auf seine polaren Eiskappen auswirkt (ein weiterer großer Einfluss auf die Atmosphäre).

Wissenschaftler vergleichen routinemäßig kleine, felsige Exoplaneten mit der Erde, der Venus und dem Mars, um ein besseres Gefühl für ihre Bewohnbarkeit zu bekommen. Die routinemäßig akzeptierte Definition von 'Bewohnbarkeit' ist, dass ein Planet dem Stern nahe genug ist, damit flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche existieren kann. Zu weit, und das Wasser wird eisig; zu nah und das Wasser verdunstet. Die Bewohnbarkeit hängt jedoch nicht nur von der Stern-Planet-Entfernung ab, sondern auch von der Atmosphäre des Planeten, der Variabilität des Sterns und anderen Faktoren.

Zusätzliche Ressourcen

• Schauen Sie sich die NOAAs an SciJinks Seite für einen Erklärer auf Kinderebene zur Entstehung der Erdatmosphäre.
• Erfahren Sie mehr über den historischen Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids von Klima.gov .
• Lesen Sie mehr über die faszinierende Welt der atmosphärisches Mikrobiom im Scientific American.

Zusätzliche Berichterstattung von guesswhozoo.com-Mitarbeiterin Elizabeth Howell. Dieser Artikel wurde am 20. Juli 2021 von Vicky Stein, einer Mitwirkenden von guesswhozoo.com, aktualisiert.