Er ist derzeit in aller Munde: Der Mond! Einerseits weil er vor genau 50 Jahren die ersten Menschen auf seiner Oberfläche begrüßen "durfte", andererseits aufgrund seiner partiellen Finsternis in der Nacht zum vergangenen Mittwoch (zumindest hierzulande). Doch so faszinierend dieser treue Erdbegleiter auch sein mag, wettertechnisch hat er nicht viel zu bieten. Es fehlt ihm schlicht und ergreifend eine dafür notwendige Atmosphäre, also ein ihn umhüllendes Gasgemisch.
Das liegt aber nicht etwa daran, dass er kein Planet ist, denn der Titan (größter Mond des Saturn) kann beispielweise eine solche vorweisen. Auch bei Planeten ist ihr Vorhandensein wahrlich keine Selbstverständlichkeit, auch wenn in unserem Sonnensystem mit Ausnahme des Merkurs alle Planeten eine mehr oder weniger gut ausgeprägte Atmosphäre ihr Eigen nennen dürfen. Für ihren "Erwerb" muss ein Planet (wie auch alle anderen Himmelskörper) 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, z. B. eben auf Gasmoleküle. Anders ausgedrückt: Ist ein Planet zu leicht, also seine Anziehungskraft zu gering, kann er keine Gase in seiner Nähe halten. Sie würden in den Weltraum "abhauen".
Zudem ist eine gewisse "Coolness" gefragt. Je höher nämlich die Temperatur auf einer Planetenoberfläche ist, desto größer ist auch die Bewegungsenergie der dortigen Gasmoleküle. Das wiederum hat einen direkten Einfluss auf ihre Geschwindigkeit, die dabei nämlich ebenfalls zunimmt. Tja, und ab einer bestimmten Geschwindigkeit können sich die Gasteilchen letztendlich von der Anziehungskraft des Planeten losreißen und sagen "Auf Nimmerwiedersehen!".
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 (siehe angehängtes Bild der NASA), 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 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 zu 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 voraussichtlich am kommenden Sonntag im Thema des Tages.
Dipl.-Met. Tobias Reinartz
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 19.07.2019
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