Klima

Erdatmosphäre

Von der Erde aus betrachtet scheint die Lufthülle über uns bis ins Unendliche zu reichen. Vom Weltall aus wirkt sie dagegen hauchdünn und zerbrechlich. Wäre unsere Erde so groß wie ein Apfel, dann hätte die Erdatmosphäre gerade mal die Dicke seiner Schale.

Von Susanne Decker

Luft ist nicht "nichts"

Obwohl wir sie nicht sehen können: Spätestens, wenn uns ein kräftiger Wind um die Ohren bläst, wird klar – Luft ist nicht "nichts". Genauso wie zum Beispiel Steine, wir Lebewesen oder Wasser, besteht auch die Luft aus unvorstellbar kleinen "Teilchen": Atomen beziehungsweise Molekülen.

Durch die Erdanziehungskraft sind diese Gasteilchen an die Erdoberfläche gebunden und bilden so unsere Atmosphäre. Ständig sind innerhalb der Erdatmosphäre Umwandlungs- und Durchmischungsprozesse im Gang.

Die Gase der Atmosphäre treten dabei mit der Erdkruste, den Ozeanen, Seen und Flüssen und allen Lebewesen in Wechselwirkung. Erstaunlicherweise bleibt dabei das Mischungsverhältnis der einzelnen Gase innerhalb der Atmosphäre annähernd gleich.

Lebenspendender Gascocktail

Die Hauptbestandteile der Erdatmosphäre sind Stickstoff (78 Prozent), Sauerstoff (21 Prozent) und etwas weniger als ein Prozent des Edelgases Argon. Der winzige Rest sind Spurengase. So nennt man die Gase, die in sehr geringen Mengen in der Erdatmosphäre vorkommen.

Ein solches Spurengas ist zum Beispiel Kohlendioxid (CO2), das einen Volumenanteil von etwa 0,03 Prozent hat. Unglaublich wenig erscheint das und trotzdem hat das Treibhausgas Kohlendioxid enorme Auswirkungen auf das Klima auf der Erde.

Weitere Gase, die in noch geringeren Anteilen in der Atmosphäre vorkommen und ebenfalls einen großen Einfluss auf das Klima haben, sind Methan und Ozon. Zusätzlich enthält die untere Atmosphärenschicht noch Wasserdampf, der, wenn er kondensiert, in Form von Wolken für uns sichtbar wird.

Je höher, desto dünner

Im Gegensatz zu Wasser, das selbst unter hohen Druck kaum komprimierbar ist, lässt sich Luft sehr gut zusammenpressen. 90 Prozent davon befinden sich in der unteren Atmosphärenschicht. Nach oben hin nimmt der Luftdruck ab und der Anteil an Sauerstoffmolekülen pro Volumeneinheit wird geringer, die Luft also dünner.

Das ist auch der Grund, warum viele Menschen in einer Höhe ab etwa 2000 Metern die Höhenkrankheit bekommen. Die Symptome – Kopfschmerzen, Übelkeit und Atemnot, im Extremfall sogar Tod – werden durch die Abnahme des Sauerstoffpartialdrucks mit der Höhe verursacht.

Wer zum Beispiel den Mount Everest – mit 8848 Metern der höchste Berg der Welt – erklimmen will, sollte das nicht ohne eine Extra-Ration Sauerstoff tun. Ausnahmen bestätigen die Regel: Es war eine Sensation, als die Extrembergsteiger Reinhold Messner und Peter Habeler den Gipfel des Mount Everest 1978 als erste Menschen ohne künstlichen Sauerstoff aus der Flasche bezwangen.

Wie ein schützender und wärmender Schleier

Alltag im All: Sonnenwinde brausen als geomagnetische Stürme mit einer Geschwindigkeit von 400 Metern pro Sekunde auf unseren Planeten zu. Dieser gewaltige Ansturm geladener Teilchen wäre verheerend für das Leben, wenn es da nicht, neben dem schützenden Magnetfeld, noch die Atmosphäre gäbe, die sich wie ein schützender Schleier um die Erde legt und den Teilchenstrom ausbremst. Dabei werden die Gasmoleküle der Luft zum Leuchten angeregt – es entstehen Polarlichter.

Eine andere Schutzfunktion der Atmosphäre ist der natürliche Treibhauseffekt. Die Treibhausgase in der Atmosphäre sorgen dafür, dass die von der Erde zurückgestrahlte langwellige Infrarotstrahlung nicht vollständig in den Weltraum abwandert, sondern teilweise zurückgehalten wird.

Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt würden auf der Erde statt unserer gewohnten durchschnittlich plus 15 Grad eisige minus 18 Grad Celsius herrschen. Allerdings verstärkt der Einfluss des Menschen mit massiven CO2-Emissionen durch Industrie und Verkehr den natürlichen Treibhauseffekt. Es wird voraussichtlich kontinuierlich wärmer auf der Erde werden.

(Erstveröffentlichung 2008. Letzte Aktualisierung 10.08.2020)