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Die Atmosphäre ist die gasförmige Hülle der Erde. Sie umspannt diese wie ein dünner Schutzfilm gegen den kalten und leeren Weltraum. Auf dem Bild rechts ist die Atmosphäre als dünner blauer Rand an der Grenze zum schwarzen Weltraum zu erkennen.
Sie besteht aus einem Gemisch verschiedener Gase, die vom Schwerefeld der Erde festgehalten werden. Die Atmosphäre ist darum an der Erdoberfläche am dichtesten und geht in großen Höhen fließend in den interplanetaren Raum über.
Mit einer Mächtigkeit von ca. 700 km ist sie - verglichen mit der Größe der Erde - relativ dünn.
Zum Vergleich:
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Der Mt. Everest ist als höchster Berg der Erde 8,8 km hoch.
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Passagierflugzeuge fliegen in einer Höhe von ca. 12 km.
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Die Erde hat jedoch einen Durchmesser von knapp 6.400 km.
Vom Weltraum aus betrachtet erscheint die Erde als blauer Planet mit eingesprenkelten weißen Feldern, den Wolken. Die blaue Farbe entsteht durch die Lufthülle der Erde. In der Atmosphäre wird
das kurzwelligere blaue Sonnenlicht stark gestreut, während das langwelligere rote Licht weitgehend die Atmosphäre durchdringen kann.
Die Erdatmosphäre hat eine Masse von rund 51.015 Tonnenund macht somit knapp ein Millionstel der Erdmasse aus. , die Größe der Erdoberfläche beträgt etwa 510,106 km². Da der Druck als Kraft pro Fläche definiert ist, ergibt sich für den Luftdruck ein globaler Überschlagswert von 1,105 N/m².
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Die Atmosphäre ist für die Existenz von Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung, denn in ihr spielen sich die physikalischen Prozesse ab, die u. a. das Wettergeschehen bestimmen. Darüber hinaus ist sie Teil von lebenswichtigen Kreisläufen.
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Die Erdatmosphäre ist als dünner blauer Rand zu erkennen
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Die frühen Griechen dachten, daß "Luft" zusammen mit Erde, Feuer, und Wasser eine von vier elementaren Substanzen sei. Im frühen 19. Jhd. wurde jedoch erkannt, daß sich die Atmosphäre tatsächlich aus mehrerem chemisch verschiedenem Gasen zusammensetzt. Nun war man imstande, die verschiedenen Anteile innerhalb der niederen Atmosphäre voneinander zu trennen und zu bestimmen. Als Hauptbestandteile der Atmosphäre wurden Stickstoff, Sauerstoff und ein kleiner Betrag von etwas Unverbrennbarem erkannt, was später sich als Argon erwies. Die Entwicklung des Spektrometers erlaubte es in den 1920er Jahren in der Atmosphäre Gase zu finden, die in viel kleineren Konzentrationen vorkamen, wie Ozon und Kohlendioxyd.
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Die Luft ist also ein farbloses, geruchloses und geschmackloses Gemisch verschiedener Gase. Dieses Gasgemisch hat die Hauptbestandteile Stickstoff, Sauerstoff, Argon und Kohlendioxid. Weiterhin sind Spuren der Edelgase Helium, Neon, Krypton und Xenon enthalten. Die atmosphärische trockene Luft besteht zu rund 78% aus Stickstoff, zu rund 21 % aus Sauerstoff und zu 1% aus CO
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(Kohlendioxid) und weiteren Gasen, wie z.B. den Edelgasen. Diese Luftzusammensetzung ist bis zu einer Höhe von etwa 100 km konstant. Erst in größeren Höhen kommt es zu einem erheblich höheren Anteil an Wasserstoff und Edelgasen.
Bis zu einer Höhe von rund 20 km ist fast stets Wasserdampf in stark schwankenden Anteilen (bis zu 4 Vol.-%) in der Luft enthalten.
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Obwohl Stickstoff und Sauerstoff für das menschliche Leben auf dem Planeten notwendig sind, haben sie wenig Wirkung auf das Wetter und die anderen atmosphärischen Prozesse. Die anderen Bestandteile, die weit weniger als 1 % der Atmosphäre ausmachen, haben einen viel größeren Einfluss sowohl auf das Kurzzeitwetter als auch auf langfristige Klima. Zum Beispiel sind Anteilsschwankungen bei
Wasserdampf
in der Atmosphäre uns als relative Feuchtigkeit vertraut. Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan, Distickstoffmonoxid und Schwefeldioxid
haben alle eine wichtige Eigenschaft: Sie absorbieren Wärme, welche die Erde ausstrahlt und erwärmen so die Atmosphäre und schaffen dadurch das, was wir den "Treibhauseffekt" nennen. Ohne diese sogenannten Treibhausgase würde die Oberfläche der Erde um ungefähr 30° C kühler sein - zu kalt für das Leben, wie wir es kennen. Obwohl der Treibhauseffekt oftmals als von Übel dargestellt wird, wärmen Spurengase wie das CO2
die Atmosphäre unseres Planeten genug, um das Leben zu ermöglichen und zu erhalten.Washed 1015967 M Nu Men Nami Navy Free White Upper New Canvas Sanuk CBoQeWExrd
Wasserdampf in der Luft
Der
Wasserdampfgehalt
der Atmosphäre ist sehr unterschiedlich, sowohl in den verschiedenen Regionen der Erde und in verschiedenen Höhen als auch von Tag zu Tag und von Jahreszeit zu Jahreszeit. Außerdem sind die
Phasenübergänge
vom Wasserdampf zum flüssigen Wasser und zu Eis bzw. in umgekehrter Richtung sehr häufig, was den Volumensanteil des Wasserdampfes örtlich und zeitlich stark beeinflußt. Wasserdampf ist eine besonders wichtige Gaskomponente im Luftgemisch, da er bei vielen atmosphärischen Vorgängen von fundamentaler Wirksamkeit ist und in dem komplexen Prozeß „Wetter" den wichtigsten Faktor darstellt. Auch für das Wohlbefinden des Menschen und der Organismen spielt der wechselnde Wasserdampfgehalt der Luft eine nicht zu unterschätzende Rolle. Dem Wasserdampf in der Atmosphäre kommt deshalb in der Meteorologie eine ganz herausragende Bedeutung zu.
Mehr dazu steht im Kapitel
Wasserdampf.
Physikalische
Eigenschaften der Atmosphäre
Vorher wurde erläutert, daß sich die Atmosphäre aus einer Mischung vieler verschiedener Gase zusammensetzt. Dieses Gemisch verhält sich im wesentlichen so, als ob es ein einzelnes Gas wäre. Als Ergebnis dieses Umstands beschreiben die folgenden Verallgemeinerungen die Zusammenhänge zwischen
Temperatur,
Druck,
Dichte
und Volumen:852537 Ic Football Cleats Nike Proximo Mens Tc Ii 001 Boots Details Zu Soccer Mercurialx 2E9YHWDI
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Bei konstanter Temperatur, ist die Dichte eines Gases proportional zum Druck, während das Volumen umgekehrt proportional zum Druck ist. Dementsprechend führt eine Zunahme des Drucks zu einer Zunahme der Dichte des Gases und einer Abnahme seines Volumens.
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Bei konstantem Volumen, ist der Druck eines Gases proportional zur Temperatur. Eine Temperaturzunahme führt folglich zu einer Zunahme des Drucks, wenn das Volumen unverändert bleibt.
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Bei konstantem Druck, ist die Temperatur eines Gases proportional zu dessen Volumen, während sich die Dichte umgekehrt proportional verhält. Eine Erhöhung der Temperatur führt so zu einer Zunahme des Volumens des Gases, während seine Dichte abnimmt.
Diese Zusammenhänge ergeben sich mathematisch aus dem
Idealen Gasgesetz. Sandalen Auf Naturalista Damen FürEl Suchergebnis ARL5j4Dessen allgemeine Zustandsgleichung beschreibt den Zustand des idealen Gases bezüglich der Zustandsgrößen Druck p, Volumen V, Temperatur T und Dichte
ρ. Die Gleichung kann in verschiedenen, zueinander äquivalenten Formen formuliert werden, wobei alle diese Formen den Zustand des betrachteten Systems in gleicher Weise und eindeutig beschreiben.
Zwei einfache Gleichungen, wie rechts angeführt, genügen um dies darzustellen.
Wie im Kapitel
Strahlungshaushalt
ausgeführt, wird der größte Teil der
Strahlungsenergie
der
Sonne
vom Boden aufgenommen, sie wird
absorbiertBalance Marbled New 574 Street Herren SneakerSchuhe qUpSMVzG, d.h. die Energie der Strahlung wird in Wärmeenergie der Erdoberfläche umgewandelt. Entscheidend ist dabei, daß Luft insoweit als Isolator fungiert. Sie ist nämlich als Gas ein ausgesprochen schlechter Wärmeleiter, weil die Moleküle wie bei jedem Gas weit voneinander entfernt sind und deshalb im Mittel selten von der Strahlung getroffen werden und zudem die ggf. erhaltene höhere Energie schlecht an benachbarte Moleküle abgeben können. Deswegen wird die Luft vom Boden aus erwärmt und nicht etwa direkt durch die Sonnenstrahlung. Die am Boden erwärmte Luft dehnt sich aus und steigt dabei auf, d.h.
Konvektion
setzt ein, Segelflieger sprechen von
Thermik.
Steigt die warme Luft bis in größere Höhen auf, wo es kälter ist,
kondensiert
der darin enthaltene Wasserdampf, es entstehen
Wolken. Als Nebeneffekt wird
Kondensationswärme
an die Luft abgegeben. Es entstehen
Cumuluswolken, die aus diesem Grund auch konvektive Wolken genannt werden. Wird die Luft horizontal verschoben, z.B. durch unterschiedliche Erwärmung des Bodens (Land/Meer) spricht man auch von
Advektion. Aufgrund von Temperaturunterschieden entstehen unterschiedliche Luftdruckwerte und zum Ausgleich des Druckgefälles wird die Luft überwiegend horizontal in Bewegung gesetzt, es entsteht Sneaker Of PreisvergleichHouse Sneakers Sneaker Shuga Sneakers Shuga Shuga PreisvergleichHouse Of rWCxBdoeWind. Der Wind sorgt durch
Turbulenz
für eine Durchmischung der Luft, wobei ebenfalls ein Wärmeaustausch stattfindet.
Wie eben erwähnt, nimmt die Temperatur in der Troposhäre mit der Höhe ab. Dies wird in der Meteorologie als
Temperaturgradient
bezeichnet. Dieser ist definitionsgemäß in der Troposphäre im Mittel positiv. Besondere vertikale Temperaturgradienten sind: Online Für Herren Kaufen Ambitious Stiefel TOXZwPkiu
Aus dem ersten Hauptsatz der
Thermodynamik, dem hydrostatischen Gleichgewicht und der
idealen Gasgleichung
ergibt sich, daß eine trockenadiabatisch geschichtete Atmosphäre eine konstante Temperaturabname mit der Höhe aufweist von 0,98 °C/100 m.(Hinweis: Für Prüfungsaufgaben wird insoweit mit 1 °C/100 m bzw. 3 °C/1.000 ft gerechnet.) Bei einer feuchtadiabatischen Schichtung, nimmt die Temperatur hingegen langsamer mit der Höhe ab. Feuchtadiabatisch aufsteigende
Luftpakete
werden durch die freiwerdende Blau Details Blue Neu Zu Damen Turnschuhe 05 New Ara 14512 12 Silber York Sneakers TJ1KlFcKondensationswärme
erwärmt, d.h. je höher die Feuchte der Luft, desto mehr Kondensationswärme kann frei werden und desto geringer ist folglich der feuchtadiabatische Temperaturgradient. In den Tropen kann er so u.U. nur 0,4 °C/100 m bzw. 1,2 °C/1.000 ft betragen, während er sich aufgrund des geringen Feuchtegehalts in der kalten Polarluft an den Polen sich nur wenig vom trockenadiabatischen Temperaturgradienten unterscheidet. In mittleren Breiten beträgt der Mittelwert des feuchtadiabatischen Gradienten 0,6 °C/100 m bzw. 1,8 °C/1.000 ft. Die durch ICAO genormte
ISA-Atmosphäre
definiert für die
Höhenmessung und verschiedene andere Zwecke der Luftfahrt einen konstant mit der Höhe abnehmenden ISA-Temperaturgradient von 0,65 °C/100 m oder 2 °C/1.000 ft.
Der tatsachliche Temperaturgradient einer realen Luftmasse (engl.: environmental lapse rate - ELR) ist ein mit der Höhe und der Luftfeuchte variierender Wert, wobei der Wert beliebig positiv wie auch negativ sein kann.
Beim normalen Treibhaus, wie wir es kennen, läßt das Glas den kurzwelligen Anteil der
Sonnenstrahlung
hindurch, der langwellige Anteil hingegen nicht, er wird absorbiert. Das führt zu einer starken Temperaturerhöhung im Glashaus. Die Funktion des Glases wird beim
Treibhauseffekt
der Erdatmosphäre von den sog. Treibhausgasen übernommen. Treibhausgase wie Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ozon bewirken durch Absorption und Emission unterschiedlicher Wellenlängen seit Bestehen der Erde einen Treibhauseffekt, der entscheidenden Einfluß auf die Klimageschichte der Vergangenheit und das heutige Klima hat. Der überwiegende Teil des Treibhauseffekts wird mit einem Anteil von ca. 36 - 70 % (ohne Berücksichtigung der Effekte der Wolken) von dem in der Atmosphäre enthaltenen
Wasserdampf
verursacht. Kohlendioxid trägt ca. 9 - 26% zum Treibhauseffekt bei, Methan ca. 4 - 9 %, und Ozon etwa. 3 - 7 %. Dabei spielt der Ozongehalt in der Stratosphäre eine sehr wichtige Rolle für das Klima. Die Ozonschicht filtert nämlich den überwiegenden Teil der für den Menschen und alles Leben auf dem Planeten schädlichen, kurzwelligen UV-Strahlung heraus.
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ICAO-Standardatmosphäre
Die ICAO (International Civil Aviation Organization) hat für die Luftfahrt eine Norm-Atmosphäre definiert,
die ISA (International Standard Atmosphere):
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Luftdruck in NN (MSL)
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1013,2 h£Ä
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Lufttemperatur in NN
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15°C
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Relative Luftfeuchte
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0%
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Dichte in NN
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1,255 Kg/m3
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Temperaturabnahme
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0,65°C/100m = 2°C/1.000 ft
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Tropopausenhöhe
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36.000 ft (11 Km)
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Tropopausentemperatur
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-56,5°C
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Zusammensetzung der Luft
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78% Stickstoff 21% Sauerstoff 1% Edelgase
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Diese Parameter entsprechen den mittleren atmosphärischen Verhältnissen in den gemäßigten Breiten. Für die
Höhenmessung
gilt für das Meeresniveau (MSL) Höhe = 0 m. Da der auf Meeresniveau reduzierte Luftdruck tatsächlich kaum einmal exakt 1013,25 hPa beträgt, muß dieser Standardwert beim Start des Flugzeuges entsprechend korrigiert werden. Dazu wird der
Höhenmesser
auf den
QNH-Werts
des Flugplatzes eingestellt. Die Standardatmosphäre enthält formal keinen Wasserdampf.
Weitere Einzelheiten dazu stehen im Kapitel
Standardatmosphäre.
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