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Die Atmosphäre der Erde stellt ihre äußerste Schicht dar und schließt die Erde gegen den Weltraum ab. Die Masse der Atmosphäre beträgt ca. 5 Billiarden Tonnen. Sie lastet auf der Erdoberfläche mit einem mittleren Druck von 1013 Hektopascal. Dieser Luftdruck macht es möglicht, dass auf der festen Erdoberfläche Wasser in flüssiges Form existieren kann.

Die Atmosphäre der Erde besteht zu 78% aus Stickstoff (N2) und zu 21% aus Sauerstoff (O2). 0,934 % der Atmosphäre bestehen aus dem Edelgas Argon. Weitere Edelgase (Neon, Krypton, Xenon, Radon, Helium) sowie wichtige Spurengase (CO2, Wasserdampf, SO2, CH4, …) machen zusammen den Rest von 0,066 % aus.

Klassische Stiefel schwarz Klassische Stiefel schwarz Die Atmosphäre hat am Erdboden eine höhere Dichte als darüber, da ihre Dichte druckabhängig ist. Je höher man in der Atmosphäre aufsteigt, desto weniger Atmosphäre liegt über einem und je geringer werden dadurch der Druck, die Dichte und die Temperatur der Atmosphäre.

In 6 km Höhe hat man 30% der Atmosphäre unter sich. In 40 km Höhe hat man 99 % der Atmosphäre unter sich.

Die Atmosphäre ist für sichtbares Licht durchlässig, wodurch das Sonnenlicht den Erdboden und die Oberfläche der Meere aufheizen kann und die Luft erwärmt. Dabei verdunstet Wasser und gelangt als Dampf in die Atmosphäre. Wird dieser Dampf unter den Taupunkt abgekühlt, kondensiert der Dampf zu kleinen Wassertropfen und es entstehen Wolken. Dabei wird die beim Verdampfen des Wassers vom Dampf aufgenommene Wärme (2252 kJ/kg) wieder frei und an die Luft abgegeben. Diese wird dadurch wärmer, dehnt sich dabei aus, wird leichter und steigt auf.

Die Atmosphäre ist in fünf übereinander liegenden Schichten gegliedert, die sich in ihren Eigenschaften deutlich unterscheiden.

Stiefel schwarz schwarz Klassische Stiefel Klassische Klassische schwarz Klassische schwarz Stiefel Stiefel Troposphäre

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Die unterste Schicht ist die Troposphäre. Ihre Dicke beträgt an den Polen ca. 8 km, über den Tropen bis zu 18 km. Im Sommer ist die Dicke der Troposphäre höher als im Winter. Am Erdboden auf Meereshöhe beträgt die Lufttemperatur im Mittel ca. 17°C. Pro Höhenkilometer fällt die Temperatur um ca. 6°C. An der Obergrenze der Troposphäre beträgt die Lufttemperatur im Mittel ca. -52°C. In der Troposphäre findet das Wetter statt, sie enthält 99% des Wasserdampfgehalts der Atmosphäre und über 90% der Masse der Atmosphäre. In der Troposphäre entsteht am Taghimmel durch Streuung des Sonnenlichts an den Luftmolekülen das Himmelsblau.

Stratosphäre

Die Stratosphäre liegt über der Troposphäre und ist von dieser durch eine kalte Grenzschicht, (die Tropopause) getrennt, in der konstant niedrige Temperaturen (ca. -55°C) herrschen. Die Stratosphäre reicht bis ca. 50 km Höhe und ist trocken und klar. Innerhalb der Stratosphäre steigt die Temperatur mit der Höhe wieder an und erreicht 0°C, weil in der oberen Schicht der Stratosphäre Ozon-Moleküle das UV-Licht der Sonne absorbieren und dort in Wärme umwandeln. Dadurch wird die UV-Strahlung auf ein Maß abgeschwächt, das Lebewesen am Erdboden, in der Luft und in den oberen Wasserschichten der Ozeane vertragen können.

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Die Mesosphäre liegt über der Stratosphäre und ist von dieser durch eine Grenzschicht (Stratopause) getrennt. Die Mesosphäre reicht bis ca. 85 km Höhe, dort beträgt die Temperatur der Atmosphäre wegen des extrem niedrigen Luftdrucks nur noch –93°C. Die Mesosphäre ist die Region der Atmosphäre, in der Meteore aufleuchten. Im oberen Bereich der Mesosphäre treten in den kurzen Frühsommernächten um Mitternacht zuweilen Leuchtende Nachtwolken auf.

Thermosphäre

Die Thermosphäre liegt über der Mesosphäre und ist von dieser durch eine Grenzschicht (Mesopause) getrennt. Die Thermosphäre besteht überwiegen aus Wasserstoffmolekülen. Die Dichte der Thermosphäre beträgt nur ca. 1 Zehnmilliardstel der Atmosphärendichte auf Meereshöhe, sie ist daher so niedrig, dass die Luftmoleküle in der Thermosphäre mehrere Meter weit fliegen, bis sie wieder mit einem anderen Luftmolekül kollidieren. Daher erreicht die hochenergetische Strahlung von der Sonne und aus den Tiefen des Weltraums die Luftmoleküle in der Thermosphäre ungefiltert. Diese Strahlung heizt die Atome und Moleküle im Außenbereich der Thermosphäre in ca. 600 km Höhe auf bis zu 1700°C auf und ionisiert sie. Innerhalb der Thermosphäre bewegen sich erdnahe Satelliten, die Bahnen der Space-Shuttles und die Internationale Raumstation ISS. Streng genommen ist die ISS somit keine Weltraumstation, sondern eine Station der Thermosphäre. Durch die Kollision der ISS mit den Molekülen der Thermosphäre entsteht um die ISS ein diffuses Leuchten, das bei einigen Raumfahrtmissionen fotografiert werden konnte. Durch die Kollision mit der Mesosphäre wird die ISS pro Erdumlauflauf um ca. 5 cm abgesenkt, das sind ca. 40 cm pro Tag bzw. 134 m pro Jahr. Dieses Absinken der ISS muss durch regelmäßiges Anheben der Raumstation mittels der Triebwerke angedockter Raumfahrzeuge wieder ausgeglichen werden, um den Absturz der ISS zu verhindern.

Die Polarlichter leuchten innerhalb der Thermosphäre.

Exosphäre

Die Exosphäre ist die Fortsetzung der Thermosphäre zum Weltraum hin. Ihre Dichte ist noch geringer als die der Thermosphäre und beträgt nur wenige Atome pro Kubikzentimeter. Durch den Sonnenwind können Teilchen aus der Exosphäre in den Weltraum geblasen werden und bilden dort einen Millionen Kilometer langen Schweif.

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