Aufbau der Atmosphäre

Wesentliche Elemente des Systems Erde

1.2.3. Atmosphäre

Schichtung der Atmosphäre in verschiedene Stockwerke:
Troposphäre - Stratosphäre - Mesosphäre - Ionosphäre - Exosphäre
Eigenschaften der einzelnen Schichten:
In der Troposphäre Temperaturabnahme mit der Höhe, im Mittel um 0,65°/100 m. In ihr spielen sich alle Wettervorgänge ab. Hier ist auch das Spurengas Kohlendioxid (Normalkonzentration 0,03 %) von Bedeutung. Durch Verbrennung organischer Stoffe erhöht sich dessen Anteil und führt über den sog. Treibhauseffekt zur Erwärmung (Klimaveränderung).
Nach oben wird sie durch die Tropopause begrenzt, die in mittleren Breiten 11 km hoch liegt. Von der Gesamtmasse der Atmosphäre liegen 75 % in der Troposphäre. Die untersten 1000 m der Troposphäre bezeichnet man als "Planetarische Grenzschicht", die von den Untergrundverhältnissen und den menschlichen Aktivitäten geprägt wird.

Von ca. 11-50 km Höhe reicht die Stratosphäre. In ihrem unteren Teil, d. h. bis in 20 oder 25 km Höhe, ist die Temperatur nahezu konstant (-55° bis -85°).
Darüber erfolgt ein Anstieg der Temperatur bis zur Stratopause, die im Mittel Werte um 0 °C aufweist. Die Ursache für den Temperaturanstieg ist das stratosphärische Ozon (03). Es absorbiert sehr stark im ultravioletten Bereich des Sonnenlichtes. Aufgrund der Energieaufnahme erwärmt sich das Ozon und damit die umgebende Luft.
Durch die fast vollständige Absorption der UV-Strahlung (0,20-0,32 nm) ist die Ozonschicht ein Schutzschild des irdischen Lebens. Durch Fluor-Chlor-Kohlen-Wasserstoff (z. B. aus Spraydosen) wird die Ozonschicht abgebaut (Ozonloch über der Antarktis) und so die gesundheitsgefährliche UV-Strahlung (Hautkrebs) auf der Erde erhöht.
Die Mesosphäre ist durch eine Temperaturabnahme mit der Höhe gekennzeichnet.
Das Temperaturminimum an ihrer Obergrenze (80 km), der Mesopause, liegt im Jahresmittel bei -100 °C.
Oberhalb 80 km Höhe in der Ionosphäre und Exosphäre herrschen physikalisch völlig andere Verhältnisse. Mit zunehmender Höhe werden die Luftbestandteile durch außerordentliche kurzweilige Ultraviolettstrahlung in zunehmendem Maße ionisiert. Die Temperatur steigt bis in 700 km Höhe stark an (ca. 600-700 °C).
Die Exosphäre ist der Übergangsbereich zum interplanetarischen Raum. Farbenprächtiges Schauspiel der hohen atmosphärischen Schichten sind die Nordlichter. Sie entstehen beim Eindringen solarer Partikelstrahlung (Elektronen und Protonen) in die Erdatmosphäre im Zusammenwirken mit dem Magnetfeld der Erde. (Die Leuchterscheinungen sind vergleichbar denen in einer Neonröhre).