Atmosphäre

Dä Artikel bhandlet d Hülle vumene Himmelskörper. Wyteri Bedütige vo „Atmosphäre“ findsch doo.

D' Atmosphäre (v. grichisch ατμός, atmós „Luft, Druck, Dampf“ un σφαίρα, sphaira „Chugle“) isch die gasförmig Hülle um e Himmelskörper. Si bestoht meistens us eme Gmisch vu verschidene Gase, wo vum Schwerefeld vum Himmelskörper festgehobe werre chänne. D'Atmosphäre isch an dr Oberflächi am dichtesti un goht in grosse Höchene fliessend in dr interplanetar Ruum yber.

Entstehig

Bi dr Usbildig vu ere Atmosphäre spile mehreri Faktore e Rolle, wozue in erster Linie d'Grössi un d'Masse vum Himmelskörper zellt. S'Schwerefeld muess debi gwährleiste, dass die in dr Regle us Usgasige hervorgehende Gasdeilli an dr Himmelskörper bunde blibe un sich nit in dr Weltruum verflüchtige chänne.

Entsprechend dr kinetische Gastheori bewege sich d'Gasdeilli ugordnet un debi umso schneller, je höcher d'Temperatur vum Gas isch un je liichter si sin. Reicht d'Anziegigschraft nit us, um dr Verlust vu usriichend schnelle Deilli langfristig derart z'begrenze, dass es zue ere positive Deillibilanz chummt, also meh Gasdeilli dur Usgasige dezuechumme, wie dur d'Yberwindig vu dr Gravitation verlore gehn, so cha sich au kei Atmosphäri usbilde bzw. noochem Erliige vu geologischer Aktivität halde.

Debi spilt näbe dr Grössi au d'Oberflächetemperatur vum Himmelskörper e Rolle, wo nit z'gross si derf. Au d'Art vu dr zuer Verfüegig stehende Gasdeilli isch wichtig, wil zum Bispil e Atmosphäre us Wasserstoff oder Helium vil schwerer an dr Planete z'binde isch as eini us Sürstoff, Chohledioxid oder Stickstoff. Säll lit dodra, dass liichti Gasdeilli bi gliicher Temperatur wesetlich schneller sin wie schweri Gasdeilli. Atmosphäre, wo Elemente wie Wasserstoff in grösserem Umfang enthalde, finde sich doher vor allem bi dr sehr masseriiche Gasriise, wo iber e usriichende Gravitation verfüege.

Letztlich sin numme grösseri Himmelskörper in dr Lag, e Atmosphäre z'bilde un langfristig an sich z'binde. Devi giltet, je chälter d'Oberflächi isch, desto chleiner cha dr Körper si. So besitzt zum Bispil dr Erdmo numme e Exosphäre, degege dr Saturnmond Titan bi ere gringere Oberflächeschweri un ere ähnliche Entwiichgschwindigkeit e dichti Stickstoffatmosphäre.

Ufbau un Gradiente

Ufbau am Bispil vu dr Erdatmosphäre

Druckverlauf

Dr Druckverlauf vu ere Atmosphäre, im Fall vu dr Erdatmosphäre vum Luftdruck, isch in dr undere Beriiche dur die hydrostatisch Gliichig bestimmt, wo bi im Vergliich zum Planeteradius dünne Atmosphäre wie folgt gschriben wird:

{\mathrm {d} p \over \mathrm {d} h}=-g\rho (h)

D'Iflussgrössene sin dr Druck p, d'Höchi h, d'Schwerebeschlünigung g un d'Dichti ρ. Im Fall vu ere konstante Temperatur reduziert sich sälli Gliichig zue dr barometrische Höcheformle. Im ussere Beriich isch sälli Beschribig aber nimmi gültig, wil sich d'Bestanddeile ufgrund vu dr gringe Dichti uf Keplerbahne oder dr Magnetfeldlinie bewege un sich gegesitig chum noch beiflusse.

Undergliderige

In dr Regel isch e Atmosphäre kei homogeni Gashülle, sundern ufgrund vu zahlriiche innere un usserer Iflüss in mehreri meh oder wäniger chlar gegenenander abgrenzti Schichte izdeile, wo vor allem dur d'Temperaturabhängigkeit vu chemische Prozesse in dr Atmosphäre un d'Strahligsdurlässigkeit abhängig vu dr Höchi entstehn. Im wesetlichen cha mer folgendi Schichte nooch em Temperaturverlauf underschide:

An dr Planeteoberfläche fangt in dr Regel d'Troposphäre a, wo Konvektionsströmige vorherrsche und d Wättererschiinige stattfinde. Sie wird begrenzt dur d'Tropopause.
Dodrüber lit d'Stratosphäre, wo d'Strahlig beim Energitransport dominiert. Si wird begrenzt dur d'Stratopause.
In dr Mesosphäre wird, vor allem dur Kohlenstoffdioxid, Energi abgstrahlt, so dass in sällere Schicht e starchi Abchüehlig erfolgt. Sie wird begrenzt dur d'Mesopause.
In dr Thermosphäre dissoziiere un ionisiere die meiste Moleküle, wodur d'Temperatur vu dr Deilli dütlich astigt. Wil aber numme sehr wänig Deilli vorhande sin, isch d'Temperatur vum e gäbene Volume in dr Regel sehr chalt.
Die usserst Schicht isch d'Exosphäre, aus dere die vorwigend atomare beziegigswiis ionisierte Bestanddeile us em Schwerefeld vum Planet entwiiche chänne. Sie wird bi Vorhandesi vum e Magnetfeld dur d'Magnetopause begrenzt.

Sälli Gliderig git numme e grobi Udeilig wiider, un nit jedi Schicht isch bi allene Atmosphäre noochwiisbar. So besitzt d'Venus zum Bispil kei Stratosphäri, dr Merkur un dr Erdmo numme e Exosphäre. Fer d'Entstehig un d'Usprägig vu dr Dämmerigsfarbe isch dr vertikal Ufbau vu dr Atmosphäre massgäblich. Es isch au möglich, d'Atmosphäre nit nooch em Temperaturverlauf, sundern nooch andere Gsichtspunkte z'glidere, wie:

em radio-physikalische Zuestand vu dr Atmosphäre (Ionosphäre, Magnetosphäre)
nooch physiko-chemische Prozesse (Ozonosphäre bzw. Ozonschicht, Chemosphäre)
dr Läbenszone (Biosphäre, wobi sälli sich nit nur uf d'Atmosphäre beschränkt
dr Durmischig (Homosphäre, Homopause, Heterosphäre)
em aerodynamische Zuestand (Prandtl-Schicht, Ekman-Schicht, beidi as Peplosphäre, Freii Atmosphäre)

Vorchumme vu Atmosphäre

Vergliicht mer d'Himmelskörper vu unserem Sunnesystem mitenander, so zeigt sich dr Ifluss vu dr bi dr Usbildung vu ere Atmosphäre relevante Faktore.

Under dr Planete sin die terrestrische Planete wie d'Erde in dr Lage, schweri Elemente wie Argon (Ar) in dr Atmosphäre z'hebe, liichti Elemente/Moleküle wie Wasserstoff (H₂) oder Helium (He) hän si aber im Lauf vu ihrer Entwicklig verlore. Sälli liichte Bestanddeile zeige sich defür umso dütlicher bi dr Gasriise Jupiter, Saturn, Uranus un Neptun. Au bi Planete vu andere Sternesysteme – d'Exoplanete – hän mit spektrographische Methode Atmosphäre noochgwiise werre chänne.

Vu dr Planetemönd het numme dr Saturnmond Titan e dichti Atmosphäri, wie sälli vu dr Erde hauptsächlich us Stickstoff. Dr Neptunmond Triton het degege e sehr dünni Atmosphäre ähnlich wie sälli vum Pluto. Vu dr Jupitermönd het d'Io e dur ihri vulkanischi Usgasige enstandeni sehr dünni Schwäfeldioxidatmosphäre. D'Europa un dr Ganymed hän wie dr Erdmo e Exosphäri. Dr Saturnmond Enceladus zeigt lokali Gaskonzentratione.

Zämmesetzig vu einige Atmosphäre im Sunnesystem in Volumenprozent
Planet/ Mond	Druck (hPa)	H₂	He	N₂	O₂	CO₂	CH₄	H₂O	Sustigi	Bemerkige
Merkur	10^-15	22 %	6 %	Spure	42 %	Spure	–	Spure	29 % Natrium; 0,5 % Kalium	numme Exosphäre
Venus	92.000	–	12 ppmv	3,5 %	–	96,5 %	–	20 ppmv	150 ppmv Schwäfeldioxid	kei Mesosphäre
Erde	1.013	0,5 ppmv	5,24 ppmv	78,084 %	20,946 %	0,03 %	2 ppmv	~0-4 %	0,93 % Argon	Erdatmosphäre
Mars	6,36	–	–	2,7 %	0,13 %	95,32 %	~ 3 ppbv	210 ppmv	1,6 % Argon
Jupiter	>10⁶	89,8 %	10,2 %	–	–	–	~0,3 %	~4 ppm		Gasriis
Saturn	>10⁶	96,3 %	3,25 %	–	–	–	~0,45 %	–		Gasriis
Uranus	>10⁶	~ 82 %	~ 15 %	–	–	–	~ 2,3 %	–		Gasriis
Neptun	>10⁶	~ 80 %	~ 19 %	–	–	–	~ 1,5 %	–		Gasriis
Pluto	0-0,005	–	–	ja	–	–	ja	–		Usdähnig variiert.
Europa	10^-9	–	–	–	100 %	–	–	–		Jupitermond
Titan	1.467	–	–	98,4 %	–	–	1,5 %	–	0,1 % Argon	Saturnmond
Triton	0,01	–	–	99,9 %	–	–	0,1 %	–		Neptunmond

Besunderheite

D'Erde het die komplexist Atmosphäre im Sunnesystem, wil Land un Wasser sich an dr Oberflächi abwexle, was zue eme höchst komplexe Wettersystem füehrt, wo insbesundere in dr höchere Breitene schwer vochersagbar isch.

D'Atmosphäre vu allene terrestrische Planete un vum Titan werre vu dr Sunne ufgheizt, degege chummt d'Hauptdeil vu dr Energi in dr Atmosphäre vu dr Gasrrise ussem Planeteinnere, was e jewils verschideni Dynamik verursacht.

D'Gasriise hän zwar höchst dynamischi, aber au mathematisch relativ liicht beschribbari Atmosphäre.

Dr Saturnmond Enceladus isch dr chleinst Himmelskörper mit ere Atmosphäre, wo aber permanent in dr Weltruum entwicht un lokal uf dr Oberflächi begrenzt isch.

Weblink

Planetarischi Gashülle

Dä Artikel basiert uff ere fräie Übersetzig vum Artikel „Atmosphäre“ vu de dütsche Wikipedia. E Liste vu de Autore un Versione isch do z finde.