Erdatmosphäre

Die Atmosphäre ist die Gasschicht um die Erde. Sie wird durch die Schwerkraft der Erde an ihrem Platz gehalten. Sie besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78,1%). Außerdem enthält sie reichlich Sauerstoff (20,9 %) und geringe Mengen an Argon (0,9 %), Kohlendioxid (~ 0,035 %), Wasserdampf und anderen Gasen. Die Atmosphäre schützt das Leben auf der Erde, indem sie die ultraviolette Strahlung der Sonne absorbiert (aufnimmt). Sie macht unsere Tage kühler und unsere Nächte wärmer.

Feste Partikel, einschließlich Asche, Staub, Vulkanasche usw., sind kleine Teile der Atmosphäre. Sie sind wichtig für die Entstehung von Wolken und Nebel.

Die Atmosphäre endet nicht an einem bestimmten Ort. Je höher über der Erde, desto dünner ist die Atmosphäre. Es gibt keine klare Grenze zwischen der Atmosphäre und dem Weltraum, obwohl die Kármán-Linie manchmal als Grenze behandelt wird. 75% der Atmosphäre befinden sich innerhalb von 11 Kilometern (6,8 Meilen) von der Erdoberfläche entfernt.

Druck

In der Atmosphäre herrscht Druck. Das liegt daran, dass Luft, obwohl sie ein Gas ist, Gewicht hat. Der durchschnittliche atmosphärische Druck auf Meereshöhe beträgt etwa 101,4 Kilopascal (14,71 psi).

Dichte und Masse

Die Dichte der Luft auf Meereshöhe beträgt etwa 1,2 Kilogramm pro Kubikmeter. Diese Dichte nimmt in größeren Höhen mit der gleichen Geschwindigkeit ab, mit der der Druck abnimmt. Die Gesamtmasse der Atmosphäre beträgt etwa 5,1 × 1018 kg, was nur einen sehr kleinen Teil der Gesamtmasse der Erde ausmacht.

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Geschichte der Erdatmosphäre

Ursprünglich gab es in der Erdatmosphäre fast keinen freien Sauerstoff. Die erste Atmosphäre bestand aus Gasen im solaren Nebel, hauptsächlich Wasserstoff. Es könnte einfache Hydride geben, wie sie heute in den Gasriesen (Jupiter und Saturn) zu finden sind: Wasserdampf, Methan und Ammoniak. Die Atmosphäre änderte sich allmählich in hauptsächlich Kohlendioxid und Stickstoff. Die leichteren Gase, wie Wasserstoff und Helium, können von der Schwerkraft der Erde nicht gehalten werden und würden entweichen. Lange Zeit (sagen wir 2 Milliarden Jahre oder mehr) wurde die Atmosphäre von Kohlendioxid dominiert.

Bei der Großen Oxygenierung veränderte sich die Atmosphäre zu der, die wir jetzt haben, wobei Sauerstoff das Kohlendioxid ersetzte. Unsere Atmosphäre besteht nach wie vor hauptsächlich aus Stickstoff, aber die meisten lebenden Organismen interagieren mehr mit Sauerstoff als mit Stickstoff. Die Oxygenierung begann mit Cyanobakterien, die durch Photosynthese freien Sauerstoff bildeten. Die meisten Organismen benötigen heute Sauerstoff für ihre Atmung: Nur wenige anaerobe Organismen können ohne Sauerstoff wachsen.

 

Temperatur und die atmosphärischen Schichten

Einige Teile der Atmosphäre sind je nach Höhe heiß oder kalt. Wenn etwas gerade nach oben klettert, wird es kälter, aber dann wird es heißer, je höher das Objekt klettert. Diese Temperaturänderungen sind in Schichten unterteilt. Diese sind wie Schichten einer Zwiebel. Der Unterschied zwischen den Schichten ist die Art und Weise, wie sich die Temperatur ändert.

Dies sind die Schichten der Atmosphäre, ausgehend vom Boden:

  • Troposphäre - Beginnt am Boden. Endet irgendwo zwischen 0 bis 18 Kilometer (0 bis 11 Meilen). Je höher, desto kälter. Das Wetter in dieser Schicht beeinflusst unser tägliches Leben.
  • Stratosphäre - Beginnt bei 18 Kilometern (11 Meilen). Endet bei 50 Kilometern (31 Meilen). Je höher, desto heißer. Die Wärme kommt von der Ozonschicht an der Spitze der Stratosphäre. In dieser Schicht gibt es wenig Wasserdampf und andere Substanzen. Flugzeuge fliegen in dieser Schicht, weil sie normalerweise stabil ist und der Luftwiderstand gering ist.
  • Mesosphäre - Beginnt bei 50 Kilometern (31 Meilen). Endet bei 80 oder 85 Kilometern (50 oder 53 Meilen). Je höher, desto kälter. Die Winde in dieser Schicht sind stark, daher ist die Temperatur nicht stabil.
  • Thermosphäre - Beginnt bei 80 oder 85 Kilometern (50 oder 53 Meilen). Endet bei 640 Kilometern (400 Meilen) oder höher. Je höher, desto heißer. Diese Schicht ist in der Funkkommunikation sehr wichtig, da sie dazu beiträgt, einige Funkwellen zu reflektieren.
  • Exosphäre - Über der Thermosphäre. Dies ist die oberste Schicht, die in den interplanetaren Raum übergeht.

Wo eine Schicht zur nächsten wechselt, wurden "-Pausen" genannt. Die Tropopause ist also dort, wo die Troposphäre endet (7 bis 14 Kilometer (4,3 bis 8,7 Meilen) hoch). Die Stratopause befindet sich am Ende der Stratosphäre. Die Mesopause befindet sich am Ende der Mesosphäre. Diese werden Grenzen genannt.

Die durchschnittliche Temperatur der Atmosphäre an der Erdoberfläche beträgt 14 °C (57 °F).


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