Atmosfeer

Weersystemen zijn drukgebieden zoals de hogedrukgebieden, de depressies en de daarmee

samenhangende luchtstroming, die dan op zijn beurt verschillende luchtmassa’s met elkaar in contact brengen en daardoor ontstaan de fronten. Langs deze fronten ontstaan wolken die nogal van elkaar kunnen verschillen in vorm en inhoud. Deze aspecten van het weer worden bedoeld met weersystemen.

De opbouw van de atmosfeer

Inleiding

De atmosfeer is een luchtomhulsel waarin zich de weerverschijnselen afspelen en de basis tot het leven op aarde vormt. De opbouw van deze atmosfeer of dampkring kan men verklaren met behulp van de natuurwetten, m.a.w. een lichaam dat de aarde wil verlaten heeft een snelheid nodig van 11,2 km/s, daar de atomen en moleculen van de dampkring deze relatief hoge snelheid niet bereiken, kunnen deze atomen en moleculen niet aan het zwaartekrachtveld van de aarde ontsnappen. De atmosfeer zou niet aan de aarde verbonden zijn , indien er een hogere temperatuur zou heersen en de atmosfeer een kleinere massa zou hebben. Dit is een theorie steunend op de natuurwetten nl. de beweging van moleculen en atomen is afhankelijk van de temperatuur (brownse beweging) en de ontsnappingssnelheid is afhankelijk van de massa van het lichaam. De massa van onze atmosfeer is ongeveer 5.380 miljoen megaton (megaton = 1 miljard kilogram) , wat ongeveer 1 miljoenste is van de massa van de aarde. Deze massa, alsook de dichtheid wordt kleiner naarmate men hogerop klimt. Een vuistregel voor de massa is dat deze per 16 km. hogerop 10 maal kleiner wordt, waardoor 9/10 van de massa zich bevindt in de onderste laag van de dampkring.

De gelaagde opbouw van de atmosfeer.

opbouw atmosfeer

Toen men tot de constatatie kwam dat de dampkring in verschillende sferen opgebouwd is, heeft men in 1898 door het oplaten van een bemande ballon, deze opbouw trachten te bewijzen. Wat vooral opviel was, dat de temperatuur gevoelig afneemt naarmate men hogerop klimt. Op een bepaald ogenblik kwam men tot een constants temperatuur van ongeveer – 55º C. Nog hogerop begon de temperatuur terug te stijgen. Dit feit was zeer belangrijk, daar hierdoor het bewijs geleverd was dat de dampkring niet overal dezelfde samenstelling heeft. Door verder onderzoek onderscheidt men nu vier lagen nl. beginnend vanaf de aarde een 1ste laag : de troposfeer met tropopauze, een 2de laag : de stratosfeer met mesosfeer en stratopauze, een 3de laag : ionosfeer en een 4de laag : exosfeer.

De troposfeer

In de troposfeer worden de belangrijkste weersverschijnselen gesitueerd. Scheikundig is de troposfeer overal hetzelfde nl. overheersende stikstof en zuurstof. De temperatuur neemt in de hoogte eenparig af, analoog met een temperatuurgradient van 0,5 a 0,6º C per 100 m.De scheiding tussen troposfeer en stratosfeer noemt men de tropopauze, die aan de polen op 8 km. hoogte een temperatuur bereikt van – 55º C en aan de evenaar op 18 km. hoogte een temperatuur heeft van – 90º C. Dit verschil in temperatuur tussen evenaar en polen veroorzaakt een sterk verlaagde druk in de gordel van de evenaar.

De stratosfeer

De stratosfeer zelf kan men opdelen in twee lagen. Een eerste belangrijke laag bevindt zich op 20 a 50 km. hoogte tvv. de ozonlaag waarin een grotere concentratie van ozon (03) aanwezig is. De levensvernietigende U.V.stralen (ultra violet stralen) dringen door tot in de aardse dampkring en worden door de ozonlaag voor een groot gedeelte geabsorbeerd. Ook neemt de ozonlaag tegelijkertijd energie op, waardoor de temperatuur stijgt tot boven 0º C, die dan terug afneemt naarmate men hoger opklimt in de stratosfeer. Daar de ozonlaag de U.V. stralen gedeeltelijk absorbeert, is net ook duidelijk dat deze laag de basis tot alle leven op aarde vormt.De 2de laag of de bovenste van de stratosfeer is de mesosfeer (op 60 a 70 km. hoogte). De mesosfeer wordt gekenmerkt door de nachtwolken. Dit zijn zwermen ijsbolletjes, met of zonder kern, die het (gepolariseerde) zonlicht terugkaatsen en verstrooien. De ijsbolletjes bestaan uit vaste deeltjes Nikkel en Yzer, die een kosmische oorsprong hebben in tegenstelling tot deeltjes die van een vulkanische of aardse afkomst zijn. Aan de mesopauze of stratopauze gekomen is de temperatuur alweer sterk gedaald.

De ionosfeer

De ionosfeer wordt gekenmerkt door grote temperatuursverschillen. Op 100 km. hoogte is het overdag – 100º C en ’s nachts – 50º C. In de ionosfeer zijn de luchtlagen vanaf 70 a 80 km. hoogte geioniseerd, waardoor hier de lucht gesplitst wordt in elektrisch geladen deeltjes.Verschijnselen als noorder- en zuiderlicht in de ionisfeer zijn te verklaren door deze elektrisch geladen deeltjes (deeltjes door elektrische oplading van de buitenste delen van de atmosfeer). Het wereld omvattend radioverkeer maakt veel gebruik van deze ionosfeer daar in deze elektriciteitsgeleidende lagen weerkaatsing van korte golven mogelijk is.

De exosfeer

De exosfeer is de eigenlijke overgang tot het luchtledige van het wereldruim.

Scheikundige samenstelling in de twee onderste lagen van de atmosfeer (troposfeer en stratosfeer) .

Stikstof komt voor als atoom (N) en als molekuul (N2) en neemt ongeveer 78 % van deze ruimte in. Zuurstof komt evenals stikstof voor als atoom (0) en als molekuul (02) en neemt ongeveer 21 % van de ruimte in. Argon (edelgas) komt voor als atoom en neemt 0,9 % van de luchtruimte in. Koolstofmonoxide komt voor als molekuul en heeft ongeveer 0,03 %. Ozon komt voor als molekuul en heeft een procentueel aan-deel van 0,07. Water of waterdamp komt voor als molekuul en heeft een variabel procentueel aandeel. Waterstof en helium komen ook voor als atoom (H en He).

De beschermende functies van de atmosfeer

De ozonlaag biedt bescherming tegen de UV stralen. Ook lichamen uit het heelal, zoals meteoren doven in de atmosfeer uit op 50 km. hoogte. Meteorieten daarentegen kunnen als vaste lichamen de aarde bereiken.Het uitdoven van meteoren of meteorieten is het verdampen als gevolg van de opgewekte wrijvingswarmte bij het binnendringen van de dampkring.De aardatmosfeer is dus een doeltreffende en belangrijke bescherming voor het leven op onze planeet.