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Die Atmosphäre
Die Erdatmosphäre (v. griechisch atmos: Dunst, und sphaira: Kugel) ist die gasförmige Hülle der Erde. Sie kann entsprechend dem Temperaturverlauf in mehrere Schichten eingeteilt werden:
die Troposphäre reicht an den Polen bis ca. 7 km Höhe und am Äquator bis ca. 17 km, sie wird durch die Tropopause begrenzt. die Stratosphäre beginnt an der Topopause und reicht bis 50 km Höhe, begrenzt durch die Stratopause, die Mesosphäre zwischen 50 und rund 80 km wird durch die Mesopause begrenzt, die Thermosphäre zwischen 80 und etwa 800 km, die Exosphäre bis etwa 10.000 km bildet die äußerste Schicht.
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Die Troposphäre wird auch als untere Atmosphäre, der Bereich Stratosphäre/Mesosphäre als mittlere Atmosphäre und die Schicht Thermosphäre/Exosphäre als obere Atmosphäre bezeichnet.
Die Zusammensetzung
Die Luftschicht bis etwa 90 km Höhe hat eine recht gleichförmige (homogene) Zusammensetzung aus 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 0,93 % Argon und anderen Edelgasen. Der Kohlendioxid-Gehalt beträgt nur 0,03 %, ist aber eine wichtige Komponente des natürlichen Treibhauseffektes, ohne den es auf der Erde bedeutend kälter wäre.
Die darüber befindlichene Schicht (auch als Ionosphäre bezeichnet) besteht aus sehr dünnem Gas, das nicht mehr in Molekülen, sondern in Atomen und Ionen vorliegt (daher der Name). Dies liegt daran, dass die von der Sonne eingestrahlte hochenergetische Strahlung die Moleküle dissoziieren lässt, die so entstehenden Ionen (geladene Teilchen) aber erst nach längerer Zeit auf einen Partner treffen. Ferner kommt es auch zu einer Entmischung der Bestandteile nach ihrer unterschiedlichen molaren Masse. Dies führt zu einer Abnahme der mittleren molaren Masse mit zunehmender Höhe. Das Studium dieser Schichten nennt man Aerologie.
Für die Entstehung des Wetters in der Atmosphäre ist neben der Energiezufuhr durch die Sonneneinstrahlung hauptsächlich der Wasserdampf verantwortlich. Dieser kommt in wechselnder Konzentration von 0 % bis etwa 4 % des Luftvolumens vor.
Der Luftdruck
An einer bestimmten Stelle entspricht der atmosphärische Druck dem Gewicht der übereinanderliegenden Luftmolekülen (auf einer Oberflächeneinheit). Die Messeinheit ist der Pascal bzw. Hektopascal (Abk.: hPa). Der Durchschnittsdruck auf der Meeresoberfläche entspricht 1013,25 hPa. In der Höhe sinkt das Gewicht der übereinanderliegenden Luftmoleküle, wobei der Druck jede 15 km um den Faktor 10 fällt. In 5500 Metern Höhe, beispielsweise, entspricht der Druck 500 hPa. Diese Eigenschaft wird zur Höhenmessung benutzt, wobei der Höhenmesser eine einfache Druck-Höhe Umrechnung durchführt.
Dennoch ist der Druck auf der Erdoberfläche nicht immer gleich. Er kann sich sehr schnell verändern, wobei die Veränderung identisch zur Höhe erfolgt. Um eine Höhe hinsichtlich der Erde oder einer wahren Höhe zu messen, muss man die altimetrische Referenz mit dem aktuellen Druck auf Erdhöhe (das die Piloten QFE nennen), oder auf Meereshöhe (QNH) schlichten.
Die Druckunterschiede von einer geogr. Zone zur anderen veranlassen die Luft dazu, sich zu verschieben. Unter Auswirkung der Erdrotation (Corioliskraft), nimmt der Wind eine Richtung, in der er die Hochdrucks- und Niederdruckszonen nach einer Linie gleichen Drucks (auch Isobare genannt) einrollen kann. In Anbetracht der Reibung der Luft auf der Erde (in den niedrigen Schichten der Atmosphäre) ist der Wind viel schwächer und weicht um 30° (in die linke Richtung der Nordhemisphäre) ab. Diese Reibung bewirkt unter anderem Turbulenzen.
Die Temperatur
Die Lufttemperatur spielt in der Luftfahrt eine ebenso wichtige Rolle, weil sie die Dichte der Luft und ihre Zusammensetzung beeinflusst (Unter 0° neigen die Wasserpartikel bspw. dazu, zu gefrieren). Im Regelfall sinkt die Temperatur hinsichtlich der Höhe, wobei die Temperatur je 300 m um 2° fällt.
Quelle Wikipedia |
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Motorflug
Meteorologie