De atmosfeer van de Aarde
De Aarde is de enige planeet in het zonnestelsel met een atmosfeer die leven kan bevatten. De deken van gassen die onze thuisplaneet omhult bevat niet alleen de lucht die we inademen maar beschermt ons ook tegen de hitte en de straling van de Zon. De atmosfeer warmt de planeet overdag op en koelt die ’s nachts weer af.
De atmosfeer van de Aarde is ongeveer 480 kilometer dik maar het meeste bevindt zich binnen 16 kilometer van het oppervlak. De luchtdruk neemt af met de hoogte. Op zeeniveau is de luchtdruk ongeveer 1 kg.cm-1 en is de atmosfeer redelijk dicht. Op 3 kilometer hoogte is de luchtdruk nog maar 0,7 kg.cm-1 en dat betekent dat er veel minder moleculen zijn en de lucht dus veel minder dicht is. Het zorgt er voor dat we lastiger kunnen ademen en voldoende zuurstof kunnen krijgen om te leven maar er is wel bewijs voor microbiologisch leven hoog in de wolken.
De samenstelling van onze atmosfeer
Volgens wetenschappers heeft onze atmosfeer de volgende samenstelling:
Stikstof 78%
Zuurstof 21%
Argon 0,93%
Koolstofdioxide 0,04%
De Lagen van de atmosfeer
De aardse atmosfeer wordt verdeeld in vijf hoofdlagen: de exosfeer, de thermosfeer, de mesosfeer, de stratosfeer en de troposfeer. De atmosfeer wordt in elke hogere laag dunner totdat de gassen in de ruimte verdwijnen. Er is geen duidelijke grens tussen de atmosfeer en de ruimte. Wetenschappers hebben een denkbeeldige lijn op ongeveer 100 kilometer hoogte gedefinieerd waar de atmosfeer de ruimte ontmoet. Deze lijn noemen we de von Kármán-lijn.
De troposfeer
De troposfeer is de laag die het dichtste bij het oppervlak van de Aarde is. De troposfeer is 7 tot 20 kilometer dik en bevat ongeveer de helft van de aardse atmosfeer. Bij de grond is de lucht warmer en hogerop wordt de lucht kouder. Bijna alle waterdamp en stof in de atmosfeer bevindt zich in deze laag. Dat is ook waarom wolken zich in deze laag bevinden.
De stratosfeer
De tweede laag heet de stratosfeer. Deze start boven de troposfeer en eindigt ongeveer 50 kilometer boven het aardoppervlak. In deze laag komt ozon voor. De stratosfeer verwarmt de atmosfeer en absorbeert ook de schadelijke straling van de Zon. De lucht is hier erg droog en ongeveer 1000 keer ijler dan op zeeniveau. Dit is ook de reden dat vliegtuigen weerballonnen op deze hoogte vliegen.
De mesosfeer
De mesosfeer begint op een hoogte van ongeveer 50 kilometer en eindigt op ongeveer 85 kilometer hoogte. De top van de mesosfeer wordt de mesopauze genoemd en dit is het koudste deel van de aardse atmosfeer. Deze laag is lastig te bestuderen. De mesosfeer is onbereikbaar voor ballonnen en vliegtuigen terwijl satellieten in een veel hogere baan draaien. Wetenschappers weten wel dat meteoren in deze laag verbranden.
De thermosfeer
De thermosfeer strekt zich uit van ongeveer 90 kilometer tot ongeveer 500 tot 1000 kilometer. De temperatuur kan op deze hoogte oplopen tot ongeveer 1500 °C. de thermosfeer wordt beschouwd als onderdeel van de aardse atmosfeer maar de lucht is er zo ijl dat het merendeel van deze laag hetzelfde is als de ruimte. Dit is de laag waarin zich satellieten bevinden en het International Space Station om de Aarde draait. Het is ook de laag waar aurora’s voorkomen. Geladen deeltjes vanuit de ruimte botsen met atomen en moleculen in de thermosfeer waardoor die tot een hoger energieniveau worden aangeslagen. De atomen verspreiden deze overmaat aan energie door fotonen uit te zenden. Deze zien we dan als kleurrijk aurora borealis en aurora australis.
De exosfeer
De exosfeer is de hoogste laag. Het is een extreem dunne laag die overgaat in de ruimte. De exosfeer bestaat uit zeer wijd verspreide deeltjes waterstof en helium.
Het verschil tussen klimaat en weer
Vanwege diverse regionale klimaten die variëren van extreem koud aan de polen en tropisch heet rond de evenaar kan de Aarde een grote verscheidenheid aan leven herbergen. Een regionaal klimaat wordt gedefinieerd als het gemiddelde weer op een plek over een periode van meer dan 30 jaar. Het klimaat van een regio wordt vaak beschreven als bijvoorbeeld zonnig, winderig, droog of vochtig. Deze termen kunnen ook het weer in een bepaalde plaats beschrijven maar weer kan in slechts enkele uren tijd veranderen terwijl klimaatveranderingen over een veel langere periode plaatsvinden.
Het wereldwijde klimaat op Aarde is een gemiddelde van regionale klimaat. Het wereldwijde klimaat is afgekoeld en opgewarmd gedurende de geschiedenis. Tegenwoordig zien we een ongewone snelle opwarming. De wetenschappelijke consensus hierover zegt dat broeikasgassen die als gevolg van menselijke activiteit toenemen, de hitte in de atmosfeer vasthouden.
Aarde, Venus en Mercurius: vergelijk de lucht
Om het ontstaan en de samenstelling van de Aarde beter te begrijpen vergelijken wetenschappers onze planeet soms met Venus en Mars. Alle drie deze planeten zijn rotsachtig en maken deel uit van het binnenste zonnestelsel; ze bevinden zich tussen de Zon en de asteroïdengordel.
De atmosfeer van venus bestaat grotendeels uit koolstofdioxide met sporen stikstof en zwavelzuur. Aan het oppervlak kent de planeet een uit de hand gelopen broeikaseffect. De druk aan het oppervlak is er 90 keer groter dan bij ons en de temperatuur kan oplopen tot meer dan 450 °Celsius. Ruimtesondes moeten uitermate degelijk gebouwd zijn om dit te overleven. De wolken zijn zo dik dat we in zichtbaar licht het oppervlak niet kunnen zien. Omdat er nauwelijks zonlicht het oppervlak bereikt komen er op Venus ook geen seizoensgebonden temperatuurveranderingen voor.
De atmosfeer van Mars bestaat ook grotendeels uit koolstofdioxide met sporen stikstof, argon, zuurstof, koolstofmonoxide en enkele andere gassen. Op deze planeet is de lucht ongeveer 100 keer ijler dan op de Aarde en dat is een heel groot verschil met het verleden. Er is namelijk geologisch bewijs gevonden dat laat zien dat er meer dan 4,5 miljard jaar geleden water op Mars heeft gevloeid. Wetenschappers denken dat de atmosfeer in de loop van de tijd is verdwenen. Mogelijk veroorzaakt doordat de Zon de lichtere moleculen uit de atmosfeer heeft gestript of door een grote inslag van een asteroïde of komeet waardoor de atmosfeer is verdwenen. Mars ondergaat temperatuurveranderingen die worden beïnvloed door de hoeveelheid licht dat het oppervlak bereikt. Deze temperatuurverschillen beïnvloeden ook de poolkappen.
Wetenschappers vergelijken kleine rotsachtige exoplaneten met de Aarde, Venus en Mars om een beter beeld te krijgen van hun bewoonbaarheid. De aanvaarde definitie van bewoonbaarheid is dat een planeet dicht genoeg bij zijn ster staat om vloeibaar water op het oppervlak te laten bestaan. Te ver en het water wordt ijskoud; te dichtbij en het water verdampt. De bewoonbaarheid hangt echter niet alleen af van de afstand tussen de ster en de planeet maar ook van de atmosfeer van de planeet, de variabiliteit van de ster en andere factoren.
Eerste publicatie: 29 juni 2013
Volledige revisie: 7 augustus 2021
Bron: space.com/NASA & anderen
Meer over de Aarde
- Hoe oud is de Aarde?
- Cruithne, de tweede maan van de Aarde?
- Nieuwe quasi-maan van de Aarde ontdekt
- Hoe snel beweegt de Aarde?
- Wat als de Aarde 50 procent groter was geweest?
- Hoe groot is de Aarde?
- De opbouw van de Aarde
- De Aarde
- Wat is de temperatuur op Aarde?
- De afstand van de Aarde tot de Zon
- Interessante weetjes over de Aarde
- Wat is de ionosfeer?
- Wat is plaattektoniek?
- De atmosfeer van de Aarde
- Wat is de lithosfeer van de Aarde?
