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Atmosphäre: Aufbau, Schichten und Bedeutung
Die Atmosphäre ist die gasförmige Hülle der Erde. Sie stellt lebenswichtige Gase bereit, schützt vor einem Teil der Sonnenstrahlung und hält durch den natürlichen Treibhauseffekt Wärme zurück. Zugleich ist sie kein fester Deckel: Mit der Höhe wird die Luft dünner und geht allmählich in den Weltraum über.
Auf dieser Seite lernst du, die Zusammensetzung der Luft zu erklären, die fünf Hauptschichten zu ordnen und typische Vorgänge der passenden Schicht zuzuordnen.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Warum die Atmosphäre Leben ermöglicht
Ohne die Atmosphäre fehlten wichtige Voraussetzungen für das Leben an der Erdoberfläche. Menschen und Tiere nutzen Sauerstoff zum Atmen. Pflanzen benötigen Kohlenstoffdioxid. Beide Gase sind Bestandteile der Luft.
Die Atmosphäre schützt außerdem auf zwei verschiedene Arten:
- Strahlungsschutz: Ozon in der Stratosphäre nimmt viel ultraviolette Strahlung, kurz UV-Strahlung, auf. Dadurch erreicht weniger davon die Erdoberfläche.
- Natürlicher Treibhauseffekt: Gase wie Kohlenstoffdioxid und Methan halten einen Teil der Wärme im System Erde zurück. So kühlt die Erde nicht zu stark aus.
Die Atmosphäre schützt nicht nur vor zu viel Strahlung. Ihr natürlicher Treibhauseffekt verhindert zugleich eine zu starke Abkühlung.
Woraus die Luft besteht
Bei trockener Luft werden veränderliche Anteile wie Wasserdampf nicht mitgerechnet. Sie besteht ungefähr aus 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff und knapp 1 % Argon. Die gerundeten Hauptanteile ergeben zusammen fast 100 %. Kleine Restanteile bilden Spurengase.
Spurengas
Ein Spurengas kommt nur in kleiner Konzentration vor. Dazu gehören zum Beispiel Kohlenstoffdioxid, Methan und Ozon. Ein kleiner Anteil kann trotzdem eine große Wirkung auf Klima, Wetter oder Luftchemie haben.
Aerosol
Ein Aerosol ist ein festes oder flüssiges Schwebeteilchen in der Luft. Es ist kein Gas. Beispiele sind feine Staubteilchen oder kleine Flüssigkeitströpfchen.
Gerundete Zusammensetzung trockener Luft
| Stickstoff | 78 Prozent |
|---|---|
| Sauerstoff | 21 Prozent |
| Argon | 1 Prozent |
Was sich mit der Höhe verändert
Die Schwerkraft hält die Luft besonders stark in Bodennähe. Dort befinden sich viele Luftteilchen in einem bestimmten Raum. Mit wachsender Höhe sinkt die Teilchendichte: Im gleichen Raum sind weniger Teilchen. Deshalb nimmt auch der Luftdruck ab, und pro Raum stehen weniger Sauerstoffteilchen zur Verfügung. Das Atmen wird schwieriger.
Die Temperatur folgt dagegen keiner einzigen Richtung. Sie sinkt in der Troposphäre, steigt in der Stratosphäre, sinkt in der Mesosphäre und steigt in der Thermosphäre wieder. Dieser wechselnde Verlauf ist die Grundlage der üblichen thermischen Schichtung.
Eine sehr hohe Temperatur in der Thermosphäre bedeutet nicht, dass dort viel Wärme auf einen Menschen oder ein Objekt übertragen würde. Die Temperatur wird aus der schnellen Bewegung der wenigen Teilchen abgeleitet. Wegen der sehr geringen Teilchendichte können diese Teilchen nur wenig Wärme übertragen.
Auf einem hohen Berg fällt das Atmen schwerer als nahe am Meeresspiegel. Der entscheidende Grund ist nicht, dass Sauerstoff plötzlich verschwunden wäre. Die Luft ist dünner: In einem Atemzug befinden sich weniger Luftteilchen und damit auch weniger Sauerstoffteilchen.
Wie die fünf Schichten geordnet sind
Die Grenzen der Schichten sind Übergangsbereiche und keine festen Wände. Ihre Höhen schwanken je nach Definition, geographischer Breite und teilweise nach Jahreszeit. Für die Orientierung genügt diese Reihenfolge vom Boden nach außen:
- Troposphäre: ungefähr bis 8–18 km; hier leben wir, hier befindet sich fast der gesamte Wasserdampf, und hier entsteht das Wetter.
- Stratosphäre: bis ungefähr 50 km; Ozon nimmt UV-Strahlung auf, deshalb steigt die Temperatur in großen Teilen dieser Schicht.
- Mesosphäre: ungefähr bis 80–90 km; hier verglühen viele kleine Gesteins- und Staubteilchen und erscheinen als Sternschnuppen.
- Thermosphäre: beginnt ungefähr bei 80 km und reicht über Hunderte Kilometer; die Temperatur steigt stark. Die Internationale Raumstation fliegt in etwa 400 km Höhe in dieser Schicht.
- Exosphäre: äußerste Schicht mit definitionsabhängigem Beginn; sie geht ohne scharfe Außengrenze allmählich in den Weltraum über.
Die Übergänge heißen Tropopause, Stratopause, Mesopause und Thermopause. Die Endung -pause bezeichnet jeweils den Übergangsbereich zur nächsten Schicht.
Du beobachtest Gewitterwolken, eine Sternschnuppe und die Bahn der Internationalen Raumstation. Die Zuordnung gelingt über den Vorgang oder die Höhe:
- Gewitterwolken gehören zum Wetter und damit zur Troposphäre.
- Eine Sternschnuppe entsteht gewöhnlich beim Verglühen eines kleinen Teilchens in der Mesosphäre.
- Die Internationale Raumstation befindet sich in etwa 400 km Höhe in der Thermosphäre.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Atmosphäre
- Zusammensetzung
- Stickstoff, Sauerstoff, Argon
- Spurengase und Aerosole
- Bedeutung
- Atemluft, UV-Schutz, natürlicher Treibhauseffekt
- Veränderung mit der Höhe
- Teilchendichte und Luftdruck nehmen ab
- Temperatur wechselt ihre Richtung
- Hauptschichten
- Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre
- Thermosphäre, Exosphäre
- Zusammensetzung
Abschluss-Check
Prüfe jetzt, ob du Zusammensetzung, Höhenveränderungen und Schichten miteinander verbinden kannst.