Wie Dick ist die Erdatmosphäre

Es ist gar nicht so einfach zu sagen, wie dick die Erdatmosphäre wirklich ist. Fest steht allerdings, dass sie sich nach unterschiedlichen Aspekten in verschiedene Schichten aufteilen lässt, etwa nach dem vertikalen Temperaturverlauf in Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre und Thermosphäre. An letztere schließt sich in etwa 600 km Höhe die so genannte Exosphäre als äußerste Schicht der Erdatmosphäre. Wie weit diese sich ausbreitet und wann sie in den freien Weltraum übergeht, lässt sich jedoch kaum mit einer genauen Kilometerzahl angeben.

Grenzen der Erdatmosphäre

Die dünne Erdatmosphäre aus dem Weltall

Die dünne Erdatmosphäre aus dem Weltall

Da sich ein Gasgebilde wie die Erdatmosphäre kaum für menschliche Bedürfnisse nach Orientierungshilfen interessiert und es zum wissenschaftlichen Arbeiten neben vielen Variablen auch fester Größen bedarf, ersann man die Kármán-Linie, eine gedacht Höhenlinie, die sich in 100 km Höhe befindend als Grenze zwischen Erdatmosphäre und freiem Weltraum dient.

Für die Zusammensetzung und den Druck der Luft der Erdatmosphäre gilt im Wesentlichen: Mit steigender Höhe nehmen Druck und Sauerstoffgehalt des Gasgemischs ab. Dabei beträgt der Druck im Durchschnitt 101,3 kPa; in einer Höhe von 3.000 m schon nur noch 68,95 kPa.

Aufbau der Erdatmosphäre

Wie bereit erwähnt, lässt sich die Erdatmosphäre je nach wissenschaftlichem Interesse in verschiedene Schichten aufteilen. Nach dem vertikalen Temperaturverlauf ergibt sich folgender Aufbau:

Die Troposhäre

Die Troposphäre bildet die unterste Schicht der Erdatmosphäre; sie reicht vom Erdboden bis zur Tropospause, der Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre. An den Polen beträgt ihre Dicke 8 km, am Äquator dagegen 18 km. Hier sammeln sich nicht nur der gesamte Wasserdampf der Erdatmosphäre und der überwiegende Teil der Luft, sondern spielt sich auch ein Großteil des Wetters ab, weshalb die Troposhäre auch Wetterschicht genannt wird.

Die Stratosphäre

Nach der Tropopause kommt die Stratosphäre, die bis zur Stratopause in 50 km Höhe reicht. Normalerweise gilt für die Temperatur in dieser Schicht: Je weiter vom Erdboden entfernt, desto kälter. Da sich hier in der Stratosphäre aber auch die Ozonschicht befindet, kann es vor allem dort zu großen Temperaturanstiegen um bis zu 60 º C kommen. Ansonsten ist es in der Stratosphäre sehr trocken, so dass sich kaum Wolken bilden können, außer unter den extrem kalten Bedingungen der Polarnacht.

Die Mesosphäre

Mit der Stratopause als Abgrenzung schließt sich an die äußere Stratosphäre in 50 km Höhe die Mesosphäre; sie reicht bis zu 80 km hoch. Mit wenig reichhaltiger Luft und kaum Ozon ist es hier vergleichsweise kalt.

Die Thermosphäre

An der oberen Mesosphäre bildet die Mesopause die Grenze zur Thermosphäre; diese reicht von 80 km bis unter die Exospähre in 600 km Höhe. Die Temperatur liegt hier bei 300 – 1500 °C, die sich aus der schnellen Bewegung der Gasteilchen in dieser Schicht ergibt.

Die Exosphäre

Die äußerste Schicht heißt Exosphäre; bis wie weit sie sich ausdehnt und wann der freie Weltraum beginnt, dazu gibt es unterschiedliche Zahlen und Angaben. Manche Quellen sagen, sie reiche bis zu 1.000 km in die Höhe, andere sprechen von 10.000 km. Ähnlich wie in der Thermosphäre sorgen in der Exosphäre sich schnell bewegende Gasteilchen für hohe Temperaturen von über 1000 °C.

Zusammensetzung der Erdatmosphäre

Grafik der Erdatmosphäre

Grafik der Erdatmosphäre

Insgesamt verfügt die Erdatmosphäre über eine Masse von etwa 5,15·1018 kg, deren Gewicht zu etwa drei Vierteln von der Troposphäre auf die Erde drückt.

Im Einzelnen besteht das Gasgemisch aus 78,084 % Stickstoff oder 780,840 ppmv – parts per million (volume), 20,946 % Sauerstoff (209,460 ppmv), 0,9340 % Argon (9,340 ppmv), 0,039445% Kohlenstoffdioxid (394,45 ppmv), 0,001818% Neon (18,18 ppmv) und 0,000524% Helium (5,24 ppmv).

Zudem setzt sich die Luft in geringen Mengen aus Spurengasen wie Methan, Wasserstoff, Distickstoffoxid, Krypton, Treibhausgasen wie Ozon und Kohlenstoffdioxid aber auch anderen chemischen Stoffen sowie Asche, Pollen und Wassertröpfchen zusammen.

Wie dick die Erdatmosphäre wirklich ist, lässt sich also nicht ganz genau festlegen. Da sich aber nicht nur Wissenschaftler mit dieser Antwort nicht zufrieden geben wollen, behilft man sich zu forschungsrelevanten Zwecken unterschiedlicher Aufteilungen der Erdatmosphäre in verschiedene Schichten. Neben dem vertikalen Temperaturverlauf lässt sich die Erdatmosphäre auch nach radio-physikalischen Zuständen oder physiko-chemischen Prozessen in verschiedene Schichten mit natürlich anderslautenden Namen unterteilen.