Modul 2: Zusammensetzung der Erdatmosphaere

Dieses Modul befasst sich mit folgenden Aspekten:

• Was ist Atmosphäre?

• Wie ist die Atmosphäre aufgebaut?

  Temperatur-, Druck- und Dichte-Verhältnisse

• Woraus besteht unsere Atmosphäre?

  1. Stickstoff (N)

  2. Sauerstoff (O)

  > Vorkommen auch im Weltraum

  3. Argon (Ar)

  4. Spurengase

- Kohlendioxid (CO2)

- Distickstoffoxid (N2O)

- Methan (CH4)

- Halogenierte Kohlenwasserstoffe

- Ozon (O3)

> Ozonbildung in der Stratosphäre

> Ozonbildung in der Troposphäre

- Aerosole

> Einfluss auf das Ozonloch

- Wasserdampf

> Einfluss der Bewölkung auf die Strahlung

• Zusammenfassung

Was ist Atmosphäre?

Aus den vorhergehenden Kapiteln wurde bereits deutlich, dass die Atmosphäre (von griechisch ατμός, atmós „Luft, Druck, Dampf“ und σφαίρα, sfära „Kugel“) eine große Bedeutung hat. Doch was ist „Atmosphäre“ eigentlich?

Bei weitem nicht viele der uns bekannten Himmelskörper haben eine Atmosphäre. Der Mond beispielsweise ist nicht von Luft umgeben. Eine Erklärung liefert uns die kinetische Gastheorie. Zum einen besagt diese, dass sich die Teilchen eines Gases im Mittel umso schneller bewegen, je höher ihre Temperatur ist. Zum anderen fliegen bei gleicher Temperatur die leichteren Teilchen schneller als die schwereren. Dabei können sich die Teilchen in alle Raumrichtungen bewegen.

• Ist die Anziehungskraft eines Himmelskörpers größer als die Fliehkraft der Gasteilchen, die sich vom Körper wegbewegen, so hat er eine dauerhafte Atmosphäre. Je kleiner ein Himmelskörper ist, desto geringer ist seine Anziehungskraft. Die Gase diffundieren daher von ihm weg und es entsteht keine Atmosphäre, wie z. B. beim Mond (seine Masse beträgt ca. 1,2% der Erdmasse).

• Neben der Anziehungskraft ist eine nicht zu hohe Temperatur an der Oberfläche des Körpers die zweite Voraussetzung. Wenn es heiß ist, erreichen die Moleküle eine hohe Geschwindigkeit, d. h. genügend kinetische Energie, um sich aus dem Gravitationsbereich des Himmelskörpers zu entfernen. Der Mond kann sich auf der sonnenbeschienenen Seite bis zu 100° erhitzen, was schon für eine genügend große Beschleunigung ausreicht.

• Der dritte Aspekt ist das Verhalten der unterschiedlichen Gase. Moleküle mit kleineren Molekulargewichten können sich schneller wegbewegen als Moleküle mit großen Molekulargewichten. Wasserstoff und Helium diffundieren also leichter weg als beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff oder Kohlendioxid. Erst die große Planeten wie Jupiter oder Saturn können diese Teilchen an sich binden.

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