Die Atmosphäre der Erde und ihre Schichten

Der Aufbau der Atmosphäre gliedert sich in fünf charakteristische Schichten, die sich durch unterschiedliche Temperaturen und Zusammensetzungen auszeichnen. Wie heißen die 5 Schichten der Atmosphäre? Von unten nach oben sind dies die Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und Exosphäre. Jede dieser Schichten erfüllt wichtige Funktionen der Atmosphäre für das Leben auf der Erde.

Definition: Die Troposphäre ist die unterste Schicht der Atmosphäre und reicht bis etwa 10 km Höhe. Hier findet das Wettergeschehen statt und die Temperatur nimmt pro 1000 Meter um etwa 6,5°C ab.

Die Hauptbestandteile der Atmosphäre sind Stickstoff (78%) und Sauerstoff (21%). Das verbleibende 1% besteht aus Spurengasen wie Kohlendioxid, Methan und Ozon. Diese Zusammensetzung ist entscheidend für den Treibhauseffekt und die Regulierung der Erdtemperatur.

Die Temperaturverteilung in den verschiedenen Schichten folgt keinem einheitlichen Muster. Während in der Troposphäre die Temperatur mit der Höhe abnimmt, steigt sie in der Stratosphäre wieder an. Diese Temperaturunterschiede sind wesentlich für die atmosphärische Zirkulation und das globale Klimasystem.

Energieflüsse und Wärmetransport

Die Energieflüsse in der Atmosphäre erfolgen durch verschiedene Mechanismen. Der fühlbare Wärmetransport findet durch direkte Erwärmung der Luft statt, während der latente Wärmetransport an Verdunstungs- und Kondensationsprozesse gekoppelt ist.

Vokabular: Latente Wärme ist die Energie, die beim Phasenübergang von Wasser (z.B. Verdunstung, Kondensation) aufgenommen oder abgegeben wird.

Die Nettostrahlung an der Erdoberfläche muss ausgeglichen werden, entweder durch Speicherung im Boden, Transport durch Luftbewegungen oder Phasenübergänge des Wassers. Diese Prozesse sind fundamental für das globale Klimasystem und beeinflussen lokale Wetterphänomene.

Der Tagesgang der Strahlung zeigt deutliche Unterschiede zwischen Tag und Nacht. Tagsüber überwiegt die kurzwellige Einstrahlung, nachts dominiert die langwellige Ausstrahlung. Diese Dynamik bestimmt den täglichen Temperaturverlauf und lokale Wetterphänomene.

Globale Windsysteme und Passatzirkulation

Die globalen Windsysteme spielen eine entscheidende Rolle für den Energieausgleich zwischen den verschiedenen Klimazonen der Erde. Ein besonders wichtiges Element dieser Systeme ist die Passatzirkulation, auch bekannt als Hadley-Zelle.

Die Passatzirkulation entsteht durch den Energieüberschuss am Äquator und das Energiedefizit in den Subtropen. Am Äquator erwärmt sich die Luft stark, steigt auf und strömt in der Höhe zu den Subtropen. Dort kühlt sie ab, sinkt ab und strömt als bodennaher Wind - der Passat - zurück zum Äquator.

Definition: Passatwinde - Beständige Winde in den Tropen, die von den Subtropen zum Äquator wehen.

Die Ursachen für die Entstehung der Passatzirkulation sind:

1. Der steile Einfallswinkel der Sonnenstrahlen am Äquator, der zu starker Erwärmung führt.
2. Der flache Einfallswinkel der Sonnenstrahlen in den Subtropen, der zu geringerer Erwärmung führt.
3. Die Kugelgestalt der Erde, die dazu führt, dass sich die Sonnenenergie in den Polarregionen auf größere Flächen verteilt.

Highlight: Die Passatzirkulation ist ein wichtiger Mechanismus für den globalen Wärmetransport und beeinflusst das Klima in den Tropen und Subtropen maßgeblich.

Ein weiteres wichtiges Element der globalen Windsysteme ist die Innertropische Konvergenzzone (ITC). Dies ist der Bereich, in dem die Passatwinde der Nord- und Südhalbkugel aufeinandertreffen. Hier steigt Luft auf, was zu starker Wolkenbildung und Niederschlägen führt.

Vocabulary: Innertropische Konvergenzzone (ITC) - Bereich nahe dem Äquator, in dem die Passatwinde der Nord- und Südhalbkugel zusammentreffen.

Die globalen Windsysteme werden zusätzlich durch die Corioliskraft beeinflusst, die aufgrund der Erdrotation entsteht und die Winde auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links ablenkt. Dies führt zu komplexen Windmustern und beeinflusst die Entstehung von Wettersystemen wie Hochs und Tiefs.