Unsere Atmosphäre - keine Selbstverständlichkeit!

Ohne sie hätte am vergangenen Freitag sicherlich niemand die Sonnenfinsternis beobachten können. Nicht unbedingt deshalb, da es dann keine Schutzbrillen gegeben hätte, sondern vielmehr darum, weil dann die Menschheit, also wir alle nicht existieren würden.

Doch wollen wir mal nicht allzu lang um den heißen Brei herum reden bzw. schreiben. Die Überschrift hat ja bereits verraten, um wen es geht: um die Atmosphäre der Erde. Sie besteht aus einem Gasgemisch, welches uns zum einen vor der einfallenden kurzwelligen Strahlung (z.B. UV-Strahlung) der Sonne schützt, indem sie nur etwa 50 % davon zu uns durchdringen lässt. Zum anderen hindert sie einen Großteil der vom Erdboden abgegebenen Wärme (langwellige Strahlung) daran, in den Weltraum zu entfliehen.

Sichelmond, Erdatmosphäre

Auch wenn alle Planeten unseres Sonnensystems mit Ausnahme des
Merkurs eine mehr oder weniger gut ausgeprägte Atmosphäre vorweisen
können, ist sie wahrlich keine Selbstverständlichkeit. Für ihren
"Erwerb" muss ein Planet diverse Voraussetzungen erfüllen.

Einen im wahrsten Sinne des Wortes massiven Vorteil diesbezüglich
haben Planeten, die eine große Masse besitzen. Denn je schwerer ein
Planet ist, desto größer ist auch seine Anziehungskraft auf einen
anderen Körper bzw. in unserem Fall auf die Gasmoleküle. Anders
ausgedrückt: Ist ein Planet zu leicht, also seine Anziehungskraft zu
gering, so kann er keine Gase in seiner Nähe halten. Sie würden in
den Weltraum "abhauen".

Des Weiteren ist bei einem "Atmosphärenanwärter" ein gewisses Maß an
"Coolness" von Nöten. Je heißer es nämlich auf einer
Planetenoberfläche ist, desto größer ist auch die Bewegungsenergie
der dortigen Gasmoleküle. Das wiederum hat einen direkten Einfluss
auf ihre Geschwindigkeit, die dabei ebenfalls zunimmt. Tja, und ab
einer bestimmten Geschwindigkeit können sich die Gasteilchen
letztendlich von der Anziehungskraft des Planeten losreißen und sagen
"Auf Nimmerwiedersehen!".

Die Himmelskörper des Sonnensystems mit ihren unterschiedlichen Atmosphären

Ein letzter Punkt, der sich positiv auf den Erhalt einer Atmosphäre
auswirkt, bezieht sich auf die Gase selbst, die auf einem Planeten
z.B. durch Ausgasen (Gasaustritt aus festem oder flüssigem Material)
entstehen. Da Gasmoleküle mit einem kleineren Molekulargewicht
schneller sind als die mit einem größeren, stehen für Erstere die
Chancen deutlich besser, dem Anziehungsfeld des Planeten zu
entkommen.

Die Erde konnte sich in all diesen Punkten behaupten, auch wenn ihre
Anziehungskraft nicht ausreicht, um beispielsweise die relativ
leichten Wasserstoff- und Heliummoleküle in der Atmosphäre zu halten.
Dazu müsste die Erde genauso ein "Brummer" sein wie zum Beispiel der
Saturn (ca. 95-fache Masse der Erde) oder der Jupiter (ca. 317-fache
Erdmasse). Bei dem Anziehungsfeld dieser beiden Planeten haben selbst
Wasserstoff und Helium keine Chance zu entkommen.

Die etwas schwereren Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle
beispielsweise hat die Erdatmosphäre dagegen ganz gut im Griff. Das
zeigt auch die Zusammensetzung des Gasgemisches (also der Luft), das
unsere Atmosphäre ausmacht und dort bis in einer Höhe von etwa 100 km
über dem Erdboden recht konstant vorhanden ist: 78,08 % Stickstoff,
20,95 % Sauerstoff, 0,93 % Argon und weniger als 1 % Spurengase (z.B.
Kohlendioxid CO2). Der Wasserdampf, der den wichtigsten Bestandteil
für unser Wetter darstellt, nimmt aufgrund starker räumlicher und
zeitlicher Schwankungen etwa 1 bis 4 % der Luft ein.

Doch diese Gaszusammensetzung war bei Weitem nicht immer so. Was die
Erdatmosphäre in den letzten Jahrmilliarden alles mitmachen musste,
erfahren Sie am morgigen Montag im Thema des Tages.

© Deutscher Wetterdienst

Bild: NASA