De atmosfeer: onderverdeling

De atmosfeer is onderverdeeld in verschillende lagen(mesosfeer, stratosfeer,troposfeer, thermosfeer) die hier besproken worden.

Opbouw en ontstaan van de atmosfeer

De aarde is omsloten door een laag die bestaat uit verschillende gassen die we dampkring of atmosfeer noemen. De huidige atmosfeer van de aarde zou een gevolg zijn van het intense vulkanisme dat plaatsvond bij de eerste fase van het afkoelingsproces van onze planeet. In het begin bevatte onze atmosfeer een zeer hoog percentage koolzuurgas en stikstof. Ook waterdamp kwam vrij via het vulkanisme. Aanvankelijk was onze atmosfeer zoals die van Venus en Mars maar geleidelijk aan kwam er zuurstof vrij door uiteenvallende waterdamp onder invloed van het zonlicht. Leven op aarde zonder deze laag zou onmogelijk zijn. De atmosfeer heeft verschillende functies die dit leven mogelijk maken. Zo heeft ze een beschermende functie, tegen bv. schadelijke stralen en meteorieten en voorziet ze ons van lucht en water. De dampkring is een kleurloze, reukloze en smaakloze samenstelling van gassen, water en fijn stof. Om specifieker te zijn bestaat ze uit vooral stikstof (78%) en zuurstof (21%) maar ook uit argon (0.93%) en koolstofdioxide (0.03%) de overige 0.04% zijn verschillende andere gassen. De atmosfeer is opgebouwd uit vier verschillende lagen: de troposfeer, de stratosfeer, de mesosfeer en de thermosfeer.

Er is niet echt een duidelijke grens aan de atmosfeer omdat ze naarmate je hogerop gaat ze steeds dunner en dunner wordt maar als je de diktes van deze vier verschillende lagen optelt kom je in het totaal toch uit op een dikte van ongeveer 800 km.

De troposfeer

De troposfeer is de eerste laag van de atmosfeer. Ze begint aan het aardoppervlak en reikt tot een hoogte van 9 km aan de polen en 12 km aan de evenaar. De temperatuur varieert van zo’n 15°C aan het aardoppervlak tot -55°C aan de tropopauze (de overgang van de troposfeer naar de mesosfeer). Hoewel de troposfeer de dunste is van de vier lagen bevat ze de meeste lucht(ca 80%). Deze laag bestaat vooral uit zuurstof (21%) en stikstof (78%) en minder dan 1% uit andere gassen zoals waterdamp, methaan, koolstofdioxide…Ook stofdeeltjes vindt men terug in deze laag. De luchtdruk neemt snel af in de troposfeer van 1013 hPa tot 200 hPa en daardoor gaat de lucht, naarmate men stijgt, ijler worden. ‘Troposfeer’ is afgeleid van het Griekse woord ‘tropos’ dat draaien, veranderen betekent. Dit wijst op de dalende en stijgende lucht in de troposfeer. Een belangrijke eigenschap van de troposfeer is dus dat hier zich de weersverschijnselen voordoen.

De stratosfeer

De stratosfeer is de laag gelegen tussen de tropopauze en de stratopauze. Deze laag reikt tot ongeveer 50 km boven het aardoppervlak. Gedurende 10 km boven de tropopauze blijft de temperatuur constant maar dan stijgt ze langzaam tot 0°C. Qua samenstelling verschilt de stratosfeer van de troposfeer doordat ze minder waterdamp, koolstofdioxide en methaan bevat maar wel meer ozon. Vooral in het bovenste gedeelte van de stratosfeer is er veel ozon te vinden. Dit noemt men dus ook de ozonlaag. Deze ozonlaag zorgt voor de absorptie van een groot gedeelte van de ultraviolette straling die de zon uitstoot. Deze absorptie verklaart ook de toename van de temperatuur in de stratosfee. ‘Stratosfeer’ is afgeleid van het Griekse woord ‘stratos’ wat gelaagdheid betekent. Hier komen hoofdzakelijk horizontale luchtbewegingen voor, wat ook de reden is dat vliegtuigen deze hoogtes opzoeken.

De mesosfeer

De mesosfeer bevindt zich tussen de stratopauze en de mesopauze en reikt tot zo’n 80 km boven het aardoppervlak. Aan de stratopauze bedraagt de temperatuur ca. 0°C en daalt verder tot -85°C aan de mesopauze. Deze daling is te wijten aan het feit dat er geen zonne-energie meer geabsorbeerd wordt. Er gaat invloed uitgewerkt worden op de atmosfeer door ultraviolette straling, X-stralen, zonnedeeltjes en kosmische straling waardoor ionisatie zal onstaan, d.w.z. dat er een productie ontstaat van ionen en elektronen met een tegengestelde lading in de atmosfeer, die oorspronkelijk afkomstig zijn van verschillende stratosferische moleculen en atomen. De laag waarin dit zich allemaal afspeelt is nog een verdere onderverdeling van de mesosfeer die loopt van ongeveer het midden van de mesosfeer 60 km boven het aardoppervlak) tot aan de buitenste grens van de atmosfeer (bevindt zich dus ook in de thermosfeer). De ionosfeer heeft als belangrijke eigenschap dat ze radiogolven weerkaatst waardoor de radiogolven zich veel verder kunnen uitstrekken, wat anders niet mogelijk zou zijn door de kromming van de aarde. Een belangrijke eigenschap van de mesosfeer is dan weer dat de lucht hier zo ijl is dat meteoren hier verbranden. Deze verbranding neemt men waar als lichtstrepen aan de nachtelijke hemel.

De thermosfeer

De thermosfeer is de laatste en bovenste laag van de atmosfeer en bereikt zo’n hoogte van 450 km à 800 km boven het aardoppervlak. Een exact cijfer erop plakken is moeilijk omdat de overgang van thermosfeer naar exosfeer zeer vaag is.

Een kenmerk van deze laag is dat de temperaturen snel stijgen tot wel 1000°C. Dit komt doordat de gassen aanwezig in de thermosfeer nog ijler zijn dan de mesosfeer maar terug ultraviolette straling absorberen. De dichtheid van de lucht is er zo laag dat er praktisch geen krachten meer voorkomen tussen de verschillende moleculen. Lichte moleculen hebben de mogelijkheid om uit de bovenste laag van de dampkring te ontsnappen en zo in de interplanetaire ruimte terecht te komen, die ook wel exosfeer genoemd wordt. De exosfeer kan gezien worden als aparte laag die geen einde kent. ‘Thermosfeer’ komt van het Griekse woord ‘thermos’ wat warmte betekent. Heel toepasselijk dus voor de enorm oplopende temperaturen hier.