Atmosphäre

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Als Atmosphäre bezeichnet man die Gashülle um die Erde herum. Gemessen am Erddurchmesser (am Äquator 12.756 km) ist sie nur eine sehr dünne Haut. Vergleicht man die Erde mit einem Fußball, wäre die Atmosphäre etwa so dick wie die Lederhülle des Balls. Etwa 99,9 % der gesamten Luftmenge der Atmosphäre befinden sich in einer Schicht unterhalb 50 km. Die exakte Obergrenze unserer Lufthülle würde rein mathematisch bis ins Unendliche reichen, doch gehen in Höhen zwischen einigen hundert bis tausend Kilometern die Gasanteile langsam in die Gase des interplanetarischen Bereichs über. Die Erforschung der Atmosphäre mit Ballons, Flugzeugen und Radiosonden wurde durch den Einsatz neuer technischer Hilfsmittel in der zweiten Hälfte des 20-sten Jahrhunderts stark intensiviert. So kann man heute genauere Aussagen über den vertikalen Aufbau der Atmosphäre machen.

Niederschlag – Arten und Entstehung

Wo kommen die Wolken eigentlich her???? Die Kondensationsprozesse in der Atmosphäre

Damit aus dem gasförmigen Wasserdampf in der Atmosphäre flüssige Tröpfchen werden, muss die Luft mit Wasserdampf gesättigt sein, d.h. die relative Luftfeuchte muss 100% betragen. Die Fähigkeit der Luft Wasserdampf aufzunehmen ist temperaturabhängig. Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kühlere.

Faustregel: pro 1°C kann 1 g Wasserdampf pro kg Luft aufgenommen werden.

Beispiel: Ein Luftpaket von 1 kg und 20 °C könnte 20 g Wasserdampf aufnehmen, es enthält aber z.B. nur 10 g Wasserdampf. Somit beträgt die relative Feuchte 50%. Um ohne weiteres Zuführen von Wasserdampf die Sättigungs-feuchte von 100% zu erreichen, muss sich das Luftpaket um 10 °C abkühlen. Dies erfolgt entweder beim Durchmischen mit kälterer Luft oder durch Aufsteigen und damit verbundener Temperaturabnahme mit der Höhe.

Ab 100% relative Luftfeuchte beginnt der Wasserdampf an Kondensationskernen zu kondensieren. Er wird zu winzigen Tröpfchen, die im Mittel eine Größe von 5 bis 10 µm (10-6 m) haben -> eine Wolke entsteht.

So gebildete Tröpfchen können bis -35 °C flüssig bleiben, wenn keine geeigneten Gefrierkerne vorhanden sind. Denn genau wie beim Kondensieren von Wasserdampf benötigt der Tropfen einen Kern zum Gefrieren. Derartige Kerne liegen in der Größenordnung zwischen 10-4 und 1 µm (10-6 m).

Da geeignete Gefrierkerne seltener anzutreffen sind, sind Tropfen mit Temperaturen um -10 °C etwas ganz Gewöhnliches. Tropfen mit Temperaturen unter 0 °C nennt man auch unterkühltes Wasser. Damit aus diesen kleinen Tröpfchen Niederschlagstropfen werden, bedarf es allerdings mehr als den reinen Kondensationsprozess.

Ozon

Ozon ist ein bläuliches, charakteristisch riechendes, sehr giftiges Gas. Im flüssigen Zustand ist Ozon dunkelblau, im festen Zustand bildet es eine violette, kristalline Masse.

Ozon hat folgende physikalische Eigenschaften:

Dichte:
-gasförmig: 0,00214 g/cm³ -flüssig: 1,46 g/cm³ -fest: 1,571 g/m³
Siedepunkt: -110,51 °C Schmelzpunkt: -192,5 °C

Ozon ist nicht sehr stabil und zerfällt bei Energiezufuhr (UV-Strahlung, Erwärmung) rasch. Durch die Abgabe von atomarem Sauerstoff ist Ozon ein starkes Oxidationsmittel und wirkt keimtötend. Luft-Ozon Gemische greifen sogar Metalle an. Ozon-Sauerstoff Gemische sind hochexplosiv. Ozon ist auch nur wenig wasserlöslich, dafür absorbiert es die langwellige UV-Komponente des Sonnenlichts.

Ozon wurde 1839 durch Christian Schönbein entdeckt. Werner von Siemens gelang es dann ab 1857 größere Mengen Ozon herzustellen. J. L. Soret bewies 1863 die Strukturformel O3.