2.4.1 Die Atmosphäre

Die Erdatmosphäre erstreckt sich von der Erdoberfläche bis in eine Höhe von 10.000 Kilometern. Diese gigantische Hülle, die die Erde umgibt ist aber keineswegs überall gleich aufgebaut. Der Druck, aber auch die Temperatur und der Gehalt an Gasen, wie Wasserdampf oder Kohlendioxid ist recht unterschiedlich.

Troposphäre (0 bis 15 Kilometer Höhe)

In der Schicht, in der wir leben, sind 80 bis 90 Prozent der gesamten Luftmasse und fast der gesamte Wasserdampf der Atmosphäre enthalten. Wolken und Wasserkreislauf sind also eine "troposphärische Angelegenheit". Über dem Äquator reicht die Troposphäre bis in eine Höhe von zirka 17 Kilometern, über den Polarregionen nur bis etwa acht Kilometer. Passagierflugzeuge verkehren typischerweise in Höhen von zehn bis zwölf Kilometern. Je nachdem auf welchem Breitengrad, befinden sie sich noch in der Troposphäre oder schon in der Stratosphäre. Mit zunehmender Höhe wird es in der Troposphäre immer kälter. Pro 1000 Höhenmeter nimmt die Temperatur durchschnittlich um 6,5 Grad Celsius ab. An der Obergrenze der Troposphäre können Temperaturen von bis zu minus 80 Grad Celsius herrschen.

Stratosphäre (15 bis 50 Kilometer Höhe)

Ab hier wird es nach oben hin nicht mehr kälter, sondern wärmer. Der Grund dafür: In der oberen Stratosphärenregion wird die ultraviolette (UV) Strahlung des Sonnenlichtes durch die Ozonschicht absorbiert und in Wärme umgewandelt. Die Ozonschicht befindet sich über den mittleren Breiten in einer Höhe von zirka 20 bis 45 Kilometern Höhe. Die UV-Filterfunktion des Ozons ist von großer Bedeutung, denn würde die energiereiche UV-Strahlung die Erdoberfläche erreichen, wäre das für das Leben dort eine große Bedrohung. Durch die Wärme, die bei der Absorption in der Ozonschicht entsteht, steigt die Temperatur in der Stratosphäre von minus 80 Grad Celsius auf null Grad Celsius an. Obwohl die Stratosphäre im Gegensatz zur Troposphäre fast keinen Wasserdampf enthält, kann es unter extrem kalten Bedingungen zur Ausbildung von perlmuttartig schimmernden Stratosphärenwolken kommen.

Mesosphäre (50 bis 85 Kilometer Höhe)

In der Mesosphäre verglühen Staubteilchen und kleinere Gesteinsbrocken aus dem All, die ohne die "Atmosphärenbremse" auf die Erde stürzen würden. Am Himmel wird dieses Verglüh-Spektakel in Form von Sternschnuppen sichtbar. Ozon kommt in der Mesosphäre kaum noch vor und die Temperatur sinkt wieder. Bis zu minus 100 Grad Celsius kann es kalt werden. Damit ist die Mesosphäre die kälteste Schicht der gesamten Erdatmosphäre. Die Luft hat hier nur noch ein Tausendstel der Dichte der Luft auf Höhe des Meeresspiegels. In einer Höhe von cirka 80 Kilometern können sich "leuchtende Nachtwolken" bilden. Sie sind erst zu sehen, wenn die Sonne schon hinter dem Horizont verschwunden ist.

Thermosphäre (85 bis 500 Kilometer Höhe)

Das ist der Bereich, in dem sich Spaceshuttles und die internationale Raumstation ISS (Umlaufbahn in 350 km Höhe) aufhalten. Die Luft ist extrem dünn: Der Abstand zwischen den einzelnen Gasteilchen kann mehrere tausend Meter betragen. Die Temperatur steigt bis über 1700 Grad Celsius. Unsere persönliche Vorstellung von hoher Temperatur greift hier allerdings nicht mehr. Die Gasteilchen bewegen sich zwar mit unglaublich großer Geschwindigkeit (das macht die hohe Temperatur aus), sind aber so weit voneinander entfernt, dass zwischen ihnen so gut wie kein Energieaustausch stattfindet.

Exosphäre (500 bis 10.000 Kilometer Höhe)

Innerhalb der Exosphäre, der äußersten Schicht der Erdatmosphäre, findet sozusagen der fließende Übergang ins Weltall statt. Der Einfluss der Erdanziehungskraft wird mit zunehmender Höhe immer schwächer; irgendwann dann so schwach, dass die Gasmoleküle nicht mehr festgehalten werden können und ins All entweichen.

Die Uratmosphäre

Die vor etwas über viereinhalb Milliarden Jahren entstandene Erde besaß zunächst eine aus Wasserstoff und Helium bestehende Gashülle. Diese leichten Gase gingen jedoch in den ersten Millionen Jahren weitgehend an den Weltraum verloren. Dies liegt daran, dass leichte Gase eine hohe Bewegungsenergie haben, insbesondere bei hohen Temperaturen wie sie zu Beginn der Erdgeschichte herrschten. Mit einer großen Bewegungsenergie lässt sich die Schwerkraft überwinden, genau wie bei einer Rakete, die in den Weltraum geschossen wird. Die Erde war daher schutzlos einem Bombardement von Meteoriten ausgesetzt, der den ohnehin heißen Erdkörper noch weiter erhitzte. Trotz einer gegenüber heute um 30-35 % geringeren Sonneneinstrahlung herrschten daher sehr hohe Temperaturen, so dass sich alle Bestandteile in flüssigem oder gasförmigem Zustand befanden. Die erste Atmosphäre bildete sich durch Ausgasungen der Erde, die sich in einem schmelzflüssigen Zustand befand, sowie durch die Gase, die bei gewaltigen Vulkanausbrüchen entstanden. Diese Prozesse spielten sich vor etwa 4 Milliarden Jahren ab und werden als Ursprung der ersten oder Ur-Atmosphäre gesehen. Die heute noch bei Vulkanausbrüchen austretenden Gase geben eine Vorstellung davon, wie die Uratmosphäre ausgesehen haben muss.

Quelle: http://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Geschichte_der_Erdatmosph%C3%A4re