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Unsere Atmosphäre

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In den vergangenen Beiträgen haben wir schon einige interessante Wettererscheinungen erforscht. Heute wollen wir den Ort kennen lernen, an dem das Wetter entsteht und stattfindet: die Erdatmosphäre!

Die Atmosphäre ist nur eine sehr dünne Hülle, die die Erdkugel umgibt. Aber ohne die Atmosphäre könnten wir und alle anderen Lebewesen nicht leben und atmen! Flugzeuge und Vögel könnten nicht fliegen und es gäbe auch kein Wetter.

Die Erdanziehungskraft

Die Erdkugel ist für uns unvorstellbar groß und schwer. Durch ihr enormes Gewicht übt die Erde auf alles, was sich auf ihr und in ihrer Nähe befindet, eine Kraft aus: die sogenannte Erdanziehungskraft oder Schwerkraft. Angeblich hat der berühmte Forscher Isaac Newton dies vor langer Zeit erkannt, als er unter einem Apfelbaum saß und ihm ein Apfel auf den Kopf fiel. Wegen dieser Schwerkraft fallen Gegenstände wie zum Beispiel Äpfel zu Boden. Aber auch die so winzigen Luftmoleküle, aus denen unsere Atmosphäre besteht, werden von der Erde aufgrund der Erdanziehungskraft festgehalten und bilden so die Erdatmosphäre.


Woraus besteht die Atmosphäre?

Die Luft, die wir atmen und aus der die Atmosphäre gebildet wird, ist eigentlich ein Gemisch aus verschiedenen Gasen. Der größte Teil der Luft besteht aus gasförmigem Stickstoff. Das ist ein ziemlich langweiliges Gas, weil nicht viel damit passiert. Viel wichtiger ist der Sauerstoff, der auch relativ häufig in der Atmosphäre vorkommt und in den grünen Blättern von Pflanzen produziert wird. Den Sauerstoff brauchen wir zum Atmen. Daneben gibt es noch einige andere Stoffe, die in sehr geringen Konzentrationen in der Luft enthalten sind, aber trotzdem sehr wichtig sind. Weil sie nur in Spuren vorkommen, nennt man sie auch Spurengase.

Ein Querschnitt durch unsere Atmosphäre

Abbildung: Ein Querschnitt durch unsere Atmosphäre

Die winzigen Luftmoleküle

Die Moleküle, aus denen Luft besteht, sind so winzig, dass man sie mit bloßem Auge nicht sehen kann. Wissenschaftler haben aber inzwischen schon spezielle Apparate gebaut, um Atome und Moleküle zu beobachten und auch zu zählen. In einer einzigen leeren Saftflasche befinden sich schon unvorstellbar viele Luftmoleküle, um genau zu sein etwa 28.000.000.000.000.000.000.000! Die Moleküle müssen also schon sehr sehr klein sein, um in die Flasche zu passen!

Wenn man 100 Luftmoleküle einfangen und zählen würde, würden darunter etwa 78 Stickstoff-Moleküle und 21 Sauerstoff-Moleküle zu finden sein. Das eine Luftmolekül könnte dann etwa Kohlendioxid sein. Bei den nächsten 100 Molekülen wäre dann das eine Molekül vielleicht ein Wassermolekül oder ein Ozonmolekül. Und in der luftgefüllten Saftflasche würde man noch eine ganze Menge anderer Gase finden.


Die dünne Schutzhülle der Erde

Von den riesigen Zahlen aber wieder zurück zu etwas, was wir uns besser vorstellen können. So viele Teilchen auch in der Atmosphäre herumschwirren, sie ist im Vergleich zur Größe der Erde doch nur eine sehr dünne Hülle, die die Erdkugel umgibt. Die Erde hat einen Durchmesser von etwa 12000 Kilometern, die Schicht, in der das Wetter stattfindet, ist aber nur 12 Kilometer dick. Das ist die Entfernung eines Ausfluges mit dem Fahrrad! Der höchste Berg der Erde ist der Mount Everest mit etwa 9000 Metern Höhe. Und die Schicht der Atmosphäre, in der das Wetter stattfindet ist nur 3000 Meter höher! Diese unterste Schicht in der Erdatmosphäre nennt man die Troposphäre.


Der Luftdruck

Aufgrund der Erdanziehungskraft befinden sich die meisten Moleküle in der Nähe der Erdoberfläche. Nach oben hin wird die Luft immer dünner. Auf einem hohen Berg wären in der Saftflasche schon weniger Moleküle als noch am Erdboden. Und in 10 km Höhe würde man noch weniger Moleküle in der Flasche zählen. Durch ihre Anwesenheit erzeugen die Moleküle den Luftdruck! Je weniger Moleküle pro Volumen (also z. B. in der Flasche), desto geringer ist der Luftdruck. Gleichzeitig wird es in größerer Höhe auch kälter. Die Bergsteiger, die den Mount Everest besteigen wollen, brauchen deswegen auch sehr warme Kleidung und ein Atemgerät mit Sauerstoff.


Luftdruck selbst erlebt

Den Luftdruck kannst Du auch schon spüren, wenn Du in einem höhen Gebäude mit dem Aufzug oder wenn Du mit Deinen Eltern mit dem Auto im Urlaub in die Berge fährst. Dann bekommst Du so ein seltsames Gefühl im Ohr, das meistens verschwindet, wenn Du schluckst oder gähnst. Das Ohr kann sich so auf den geringeren Luftdruck einstellen.

An Apotheken oder vielleicht sogar bei Euch zu Hause hängt oft ein Messgerät an der Wand, mit dem man den Luftdruck messen kann, ein Barometer. Im Flachland zeigt das Barometer meistens einen Druck von etwa 1013 hPa an. hPa ist die Abkürzung für die Maßeinheit hektoPascal. Pascal war ein Forscher, der sich vor langer Zeit schon mit dem Luftdruck beschäftigt hat. Je nach Wetterlage zeigt der Zeiger auf dem Barometer einen etwas geringeren oder höheren Luftdruck an.


Ein einfaches Barometer selbstgebaut

Ein einfaches Barometer kannst Du Dir sogar selber bauen. Dazu brauchst Du nur ein Marmeladenglas, einen Luftballon aus Gummi, ein Gummiband, ein Stück Pappe und einen Strohhalm. Den Luftballon schneidest Du so zurecht, dass Du ihn über die Öffnung des Glases ziehen kannst. Damit das Stück Ballon auch dort bleibt, streifst Du dann noch das Gummiband über den Rand des Glases. Auf die Fläche, die der Luftballon nun auf der Glasöffnung bildet, klebst Du den Strohhalm als Zeiger.

Bastelanleitung

Abbildung: Bastelanleitung für das Barometer


Aus der Pappe bastelst Du nun eine Skala, auf der Du die Position des Strohhalmes mit einem Bleistift einzeichnen kannst. Zeichne mal ein paar Tage ein, wohin der Strohhalm auf der Pappe zeigt. Wenn sich ein Schlechwettergebiet nähert, wird der Zeiger sich nach unten senken. Wenn sich ein Hochdruckgebiet mit schönem Wetter aufbaut, wird der Zeiger leicht nach oben wandern. Das passiert, weil die Luft in dem Glas den Druck besitzt, der geherrscht hat, als Du das Glas mit dem Ballon verschlossen hast.

Wenn sich nun der Druck der Atmosphäre ändert, dann gibt es einen Druckunterschied. Gibt es höheren Druck, dann drückt die Umgebungsluft auf den Ballon und presst die Luft in dem Glas zusammen. Der Strohhalm übertragt diese Veränderung dann auf die Skala. Bei niedrigerem Außendruck kann sich die Luft in dem Glas ausdehnen und der Zeiger sinkt nach unten.


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