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Wolken |
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Wolken |
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| Aufbau
der Atmosphäre |
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Neben
die Gesteins- und Wasserhülle tritt als eine weitere Schale die alles
umschliessende Lufthülle, die Atmosphäre (griechisch "Dunstkugel"). Sie wird durch die Anziehungskraft des Erdkörpers
festgehalten und macht dessen Rotationsbewegung mit.
Der
Grund unterschiedlicher Eigenschaften und Verhaltens der Luft sowie ungleichartiger
Vorgänge ergibt sich eine Schichtung der Atmosphäre in mehrere
übereinander liegende Stockwerke:
Troposphäre,
Stratosphäre, Ionosphäre und Exosphäre
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Die
drei erstgenannten gehören zum Bereich der inneren Atmosphäre.
Die Exosphäre umfasst die äussere Atmosphäre.
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Troposphäre |
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| Troposphäre (von griechisch tropein = wenden) liegt der Erde auf. Sie reicht im Polargebiet
in eine Höhe von 8 bis 9km, unter dem äquator bis 17-18 km. Sie
ist die eigentliche Wetterzone, die "Wendezone der Winde" . Infolge horizontaler
und vertikaler Strömungen kommt es zu einer starken Durchmischung
der Luft. Die Temperaturen nehmen rasch und gleichmässig nach oben
ab. Sie erreichen an der Obergrenze (Tropause) über dem äquatorgürtel - 80 bis °C und über den
Polen im Sommer - 40 bis 55 °C, im Winter - 55 bis - 80 °C.
Die
unterste Zone der Troposphäre, die Peplosphäre (griech. peplos = Mantel), ist der wesentliche Träger der Wettererscheinungen.
Ihre obere Grenzfläche (Peplopause) liegt im Mittel 2000m, schwankt aber je nach Wettertyp
Die
unmittelbar auf dem Boden ruhende, bis 2 m hohe Luftschicht ist der Bereich
der sogenannten Mikroklimatologie,
die eine sehr grosse Bedeutung für die Agrar- und Forstwirtschaft
hat. |
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Stratosphäre |
Auf
die Troposphäre folgt die Stratosphäre (griech. stratos = Schicht); sie reicht bis etwa 80 km auf. Zwischen beiden
Sphären besteht keine scharfe Grenzfläche, sondern vielmehr eine
mehrere Kilometer dicke Schicht, wo ein Horizontalaustausch zwischen der
unteren Stratosphäre und der oberen Troposphäre möglich
ist. Gewaltige Stürme, die Strahlströme ("jet
streams") besorgen mit Geschwindigkeiten
von 120 bis 600 km/h diesen Austausch.
Die
Stratosphäre zeigt eine deutliche Zweigliederung. Der untere Teil
(Stratosphäre im engeren Sinne) umfasst den Raum bis etwa 40km Höhe,
der obere (Mesosphäre)
reicht von 50 bis 80km. Dazwischen liegt die Ozonosphäre,
die lebenswichtige Sperrschicht für
die ultraviolette Strahlung. Ohne sie
wäre ein Leben auf der Erde nicht möglich.
Nach
steter Temperaturabnahme in der Troposphäre herrscht in der Stratosphäre
zunächst eine gleichbleibende Temperatur (Isothermie) von etwa - 70
°C. Dann nimmt sie bis zur Obergrenze der Ozonosphäre um 120
°C zu und weiter nach oben wiederum ab.
An
der äusseren Grenzfläche (Mesopause) beträgt die Temperarur - 80 °C. Die Temperaturzunahme im Bereich
der Ozonosphäre wird durch die Absorption der ultravioletten Sonnenstrahlung
und der infraroten Erdstrahlung verursacht. Das einwirkende Licht baut
in der Stratosphäre die chemischen Verbindungen ab (Photolyse)
und setzt Sauerstoff frei (Photosynthese).
Der in der Troposphäre reichlich vorhandene Sauerstoff dürfte
zum Teil hieraus stammen.
In
der Stratosphäre gibt es auchvertikale Ausgleichsströmungen.
Dadurch ist eine gleichbleibende Gasmischung garantiert. Erst oberhalb
der Stratosphäre findet eine Entmischung statt.
Vereinzelt
sind Kondensationsvorgänge mit Wolkenbildungen (Perlmutterwolken),
die jedoch keine Auswirkungen auf den Wetterablauf der Troposphäre
haben, aus 30km Höhe bekannt. Die wiederholt in 70 bis 80 km Höhe
beobachteten Nachtwolken; zeugen nicht von Kondensation, sondern
sind Reflexionserscheinungen an Staubteilchen, die bei vulkanischen Eruptionen
so hoch geschleudert wurden.
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Ionosphäre |
Die Ionosphäre,
von 80 bis 600km reichend, wird nach den ionisierten, d. h. elektrisch
geladenen Gasmolekülen (bzw. -atomen), die hier den Raum erfüllen,
so bezeichnet. Von einer Luft im üblichen Sinne kann man wegen der
starken Verdünnung nicht sprechen. Je weiter man sich von der Erdoberfläche
entfernt, desto geringer ist der ausgleichende Schutz der Atmosphäre
gegenüber der Sonneneinstrahlung. Die Temperaturen nehmen beträchtlich
zu. In 200 km Höhe betragen die Unterschiede zwischen den Nacht- und
den Tagtemperaturen bis 1'000 Grad Celsius, in 600 km Höhe gar gegen
2'000 Grad Celsius. Die Temperaturen sind allerdings nicht als Hitze zuverstehen,
sondern als Bewegungsenergie der Moleküle.
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Exosphäre |
Der
Übergang der Atmosphäre zum interplanetaren
Raum vollzieht sich ganz allmählich
in der Exosphäre. Der Abstand der einzelnen Luftteilchen voneinander
ist in den äusseren Regionen so gross, dass entweichende Moleküle
auf kein anderes Teilchen mehr treffen. Die Grenze
der Exosphäre und damit auch der Atmosphäre kann man vielleicht dort ziehen, wo die Feldstärke des Erdmagnetfeldes auf den Wert des interplanetaren Raums absinkt. Dies in einem Erdabstand
von 80'000 bis 100'000 km der Fall. Die Exosphäre bietet wie die Ozonosphäre einen
Schutz vor den tödlich wirkenden Primärstrahlungen.
Im Van Allen-Gürtel werden die sehr intensiv strahlenden Teilchen durch das Erdmagnetfeld eingefangen.
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