Die Atmosphäre... eine relativ dünne, sehr schöne und wichtige Schicht aus Gasen, die unsere Erde umhüllt. Doch halt! Eine Schicht? Nein, denn betrachtet man den vertikalen Aufbau so offenbaren sich verschiedene Charakteristika, die mit der Höhe stark variieren. Im Thema des Tages vom 17.10.2025 wurde schon ein kurzer Überblick über die atmosphärischen Schichten gegeben. Dem Aufbau der Atmosphäre folgend, ist nun nach Betrachtung der Troposphäre und der Stratosphäre in einzelnen Themen des Tages, die Mesosphäre an der Reihe.
Der Name der Mesosphäre leitet sich von den altgriechischen Worten "mésos" – Mitte und "sphaira" – Kugel ab. Die "Kugel der Mitte" schließt an den oberen Rand der Stratosphäre (bzw. der Stratopause) an und wird nach oben hin durch die Mesopause (bzw. Thermosphäre) begrenzt. Somit ist diese Schicht die mittlere im Aufbau der Atmosphäre.
Grundlage für die Abgrenzung der Schichten ist der vertikale Temperaturgradient. In der Stratosphäre ist dieser positiv, in der Mesosphäre kehrt er sich um und es wird mit der Höhe kälter. Das liegt daran, dass das Ozon nicht mehr in ausreichender Menge vorhanden ist. Die fehlende Absorption der Strahlung verhindert einen weiteren Anstieg der Temperatur. Während am Unterrand der Mesosphäre auf etwa 50 km Höhe etwa 0 °C herrschen, ist am Oberrand davon nichts mehr zu spüren. Hier, in einer Höhe von etwa 85 km, sinkt die Temperatur im Mittel auf etwa -90 °C.
Aber natürlich ist auch die Mesosphäre ständig in Bewegung. Allerdings steht bei ihr nicht der Wechsel von Tag und Nacht im Vordergrund, sondern der Wechsel der Jahreszeiten. Genauer gesagt spielt die unterschiedliche Einstrahlung auf der Sommerhemisphäre im Vergleich zur Winterhemisphäre eine große Rolle. Dort wo Sommer ist, steigt in der Darstellung der "Brewer-Dobson-Zirkulation" (siehe Abb. 1) Luft bis in die Mesosphäre auf. Nun sorgt ein Aufsteigen aber für ein Ausdehnen und damit für das Auskühlen der Luft. Die Luftmassen bewegen sich daraufhin in Richtung des Winterpols. Das dortige Absinken führt zu einer Erwärmung. Nicht ganz intuitiv für unsere alltäglichen Erfahrungen heißt das, dass die Mesosphäre auf der Sommerhemisphäre kälter ist als auf der Winterhemisphäre.
Ein damit verknüpftes spannendes Thema der Mesosphäre sind die "Leuchtenden Nachtwolken", die sogar entstehen, obwohl sehr wenig Wasserdampf vorhanden ist. Damit sich diese dünnen Eiswolken bilden können, müssen extrem tiefe Temperaturen erreicht werden. In einer Höhe von etwa 83 km können von Mitte Mai bis Mitte August lokal Temperaturen unter -140 °C(!) herrschen. Dadurch bilden sich an kleinen Staubteilchen, die beispielsweise von verglühten Meteoriten stammen können, Eiskristalle. Die entstandenen Wolken sind bei uns nur unter ganz bestimmten Verhältnissen zu sehen. Da die Wolken nicht selbst leuchten, sondern von der Sonne angestrahlt werden, muss sich die Sonne knapp unter dem Horizont befinden. Wenn die Sonne zwischen sechs und 16 Grad darunter steht, ist einerseits der Himmel dunkel genug und andererseits werden die Wolken noch angestrahlt, sodass sie beobachtet werden können. Ein in Estland aufgenommenes Foto von dieser Wolkenart ist in Abbildung 2 zu sehen.
Wir haben nun etwas über die eher unbekannte Mesosphäre erfahren. Diese Schicht ist geprägt von extrem tiefen Temperaturen. Dadurch wird in solch großer Höhe die Bildung einzigartiger Wolken ermöglicht. Lassen wir den Blick noch weiter hinauf wandern, so warten weitere atmosphärische Schichten darauf, etwas genauer betrachtet zu werden. Aber das ist ein Fall für ein weiteres Thema des Tages ...