Überblick

Die Erdatmosphäre, die Lufthülle der Erde, lässt sich nach dem Temperaturverlauf vom Boden in die Höhe in Schichten (Stockwerke) einteilen.

Zusammensetzung der Erdatmosphäre

Jedes dieser Stockwerke enthält ein spezifisches Gemisch an Gasen, gasförmigen Elementen und, zumindest in den unteren Schichten der Atmosphäre, an festen Schwebeteilchen (Aerosole). Die Atmosphäre setzt sich zusammen aus Stickstoff (77 Prozent), Sauerstoff (20,7 Prozent), Wasserdampf (rund 1,3 Prozent) und Argon (0,9 Prozent). In vergleichsweise geringen Mengen (in Summe 0,1 Prozent) sind auch Kohlendioxid, Neon, Helium, Krypton, Xenon, Wasserstoff, Ozon, Ammoniak, Wasserstoffsuperoxid, Jod und Radon in der Atmosphäre enthalten. Der Wasserdampfgehalt schwankt zwischen 0 und 4 Prozent, was sich insbesondere im Erdklima widerspiegelt.

Troposphäre

Ab der Erdoberfläche sinken die Temperaturen bis in maximal 15 Kilometer Höhe auf rund -60 °C. In diesem Bereich, der Troposphäre, spielt sich das gesamte Wetter auf der Erde ab. Insofern ist die Troposphäre für den Menschen die bedeutendste Schicht. Die Grenze zur darüber liegenden Stratosphäre bildet die Tropopause. Der Übergang zwischen den beiden Sphären ist durch eine Temperaturumkehr gekennzeichnet. Die Troposphären der Planeten Venus und Mars sind wegen fehlender Stratosphären (s. u.) erheblich höher (< 200 km), was dort zu erheblich höheren Windgeschwindigkeiten am Boden führt (auf dem Mars bis zu 500 km/h – wäre das auf der Erde so, stünde hier kein Baum und kein Haus, die Erde wäre unbewohnbar).

Stratosphäre

Oberhalb der Troposphäre steigen bis in eine Höhe von rund 50 Kilometern die Temperaturen wieder an. Sie erreichen schließlich den Gefrierpunkt in der Stratopausenregion. Ursache für diesen Temperaturanstieg ist die Absorption energiereicher, für den Menschen schädlicher UV-Strahlung der Sonne in der Ozonschicht, da sich hier das Spurengas Ozon konzentriert. Dieser Temperaturanstieg ist der Grund für die niedrige „Deckelung“ der Troposphäre, weil dadurch dort ein weiterer Aufstieg von Luftpaketen unterbunden wird (warme Luft kann nur dann aufsteigen, wenn ihre Umgebung kälter ist, hier wird es aber wieder wärmer). Kein anderer bekannter Planet besitzt eine Stratosphäre!

Mesosphäre

In der Mesosphäre, die oberhalb an die Stratopause angrenzt, sinken die Temperaturen wieder. An der Obergrenze dieser Schicht, der Mesopause, in etwa 85 Kilometern Höhe, sind es -75 °C.

Der Luftdruck beträgt dort nur ein Hunderttausendstel des Wertes in Bodennähe.

Thermosphäre (Ionosphäre)

In der Thermosphäre darüber verursacht die Ionisation der Luft durch elektromagnetische Teilchen des Sonnenwindes Lichtphänomene in Form von Nordlichtern. Diese Schicht reflektiert Radiostrahlung von mehr als 10 Meter Wellenlänge (Kurzwelle), weshalb wir oberhalb dieses Wertes am Boden keine Strahlung aus dem Weltall empfangen können.

Exosphäre

Ab einer Höhe von etwa 500 Kilometern beginnt die Exosphäre. Sie markiert den Übergang von der Erdatmosphäre in den Weltraum.