Erdatmosphäre

Aufbau der Erdatmosphäre

Die Erdatmosphäre ist eine gigantische Hülle rund um unseren Planeten und reicht von der Erdoberfläche bis in eine Höhe von 10.000 Kilometern. Dabei gibt es je nach Höhe große Unterschiede beim Druck, bei der Temperatur und beim Gasgehalt.

Von Susanne Decker

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 Erdatmosphäre enthalten. Wolken und Wasserkreislauf finden sich also in der Troposphäre.

Über dem Äquator reicht die Troposphäre bis in eine Höhe von rund 17 Kilometern, über den Polarregionen sind es nur bis etwa acht Kilometer. Passagierflugzeuge verkehren typischerweise in Höhen von zehn bis zwölf Kilometern.

Je nachdem auf welchem Breitengrad sie fliegen, befinden sich die Flugzeuge also 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 rund 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 (Meteoriten), 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 rund 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 Space Shuttles und die Internationale Raumstation ISS (durchschnittliche Orbitalhöhe rund 400 km Höhe) aufhalten. Die Luft ist extrem dünn und 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), aber die sogenannte "mittlere freie Weglänge" beträgt in dieser Höhe mehrere Kilometer, sodass zwischen den Teilchen kaum mehr Zusammenstöße oder Energieaustausch stattfinden.

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.