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Atmosphäre

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Atmosphäre

Hast Du Dich schon einmal gefragt, wieso der Himmel eigentlich blau ist? Das liegt daran, dass das Sonnenlicht durch viele Gasmoleküle rund um die Erde in seine einzelnen Farbanteile gebrochen und gestreut wird. Vor allem der blaue Anteil wird besonders stark gestreut, weshalb der Himmel blau wirkt.

All die Gasmoleküle rund um den Planeten, die diese Streuung verursachen, nennt man auch Atmosphäre.

Atmosphäre – Definition

Manche Planeten des Sonnensystems, in dem sich auch die Erde befindet, haben eine sogenannte Atmosphäre. Das Wort kommt aus dem Griechischen und setzt sich aus den Wörtern atmos für Dampf oder Dunst und sphaira für Kugel zusammen. Man kann Atmosphäre also mit Dunstkugel übersetzen.

Die Atmosphäre ist eine Hülle aus verschiedenen Gasen, die einen Himmelskörper umschließt.

Sie bildet sich dann um einen Planeten oder anderen Himmelskörper, wenn dieser durch eine große Masse und eine geringe Temperatur dazu fähig ist, Gasmoleküle aus dem All anzuziehen und zusammenzuhalten, also zu binden.

Ein Molekül ist ein Teilchen aus mindestens zwei Atomen, die durch eine chemische Bindung miteinander verbunden sind.

Auch die Erde wird von einer solchen Atmosphäre aus Gasmolekülen umgeben. Mann nennt sie auch Erdatmosphäre.

Diese Erklärung fokussiert sich auf ebendiese Erdatmosphäre.

Atmosphäre – Allgemeine Informationen

Je nach Masse und Anziehungskraft können sich die Atmosphären verschiedener Himmelskörper stark unterscheiden. Und auch innerhalb einer Atmosphäre gibt es Unterschiede in der Zusammensetzung, der Höhe, der Temperatur und dem Druck. Auch bei der Erdatmosphäre finden sich darin große Unterschiede.

Atmosphäre – Zusammensetzung

Die Atmosphäre der Erde setzt sich aus vielen verschiedenen Gasen zusammen.

Der größte Teil der Erdatmosphäre besteht aus Stickstoff. Dieser Anteil entspricht etwa 78 % der gesamten Menge an Gasmolekülen in der Atmosphäre.

Etwa 21 % der Gasteilchen in der Erdatmosphäre sind Sauerstoffmoleküle. Ein sehr geringer Teil, etwa 0,9 %, der Atmosphäre der Erde besteht zudem aus dem Gas Argon.

Die restlichen 0,1 % der Erdatmosphäre sind sogenannte Spurengase, also Gase, die nur in sehr geringen Anteilen in der Atmosphäre vorkommen. Dazu gehören vor allem Kohlenstoffdioxid, Ozon, Methan, Schwefeldioxid und Wasserdampf.

Atmosphäre – Höhe

Die genaue Höhe der Erdatmosphäre kann nicht bestimmt werden, denn der Übergang von der Atmosphäre der Erde in den Weltraum ist fließend und nicht klar abgegrenzt. Viele Forschende sprechen von einer Höhe von etwa 10.000 Kilometern, allerdings ist auch das nur eine Schätzung darüber, wie weit von der Erde entfernt noch Gasmoleküle der Atmosphäre zu finden sind.

Atmosphäre – Temperatur

Die Temperatur der Erdatmosphäre unterscheidet sich stark zwischen den einzelnen Schichten der Atmosphäre.

Sie wird von verschiedenen Faktoren wie der Entfernung zur Erde, dem Vorkommen von Ozon oder der Dichte der Gasmoleküle in der Luft beeinflusst.

Genaueres zu den einzelnen Schichten und ihren Temperaturen findest Du im Kapitel zum Aufbau der Atmosphäre.

Atmosphäre – Druck

Durch die Anziehungskraft der Erde entsteht Luftdruck. Er wird in bar oder Hektopascal gemessen.

Luftdruck bezeichnet den Druck auf die Erdoberfläche, der durch das Gewicht von Gasmolekülen entsteht. Diese Gasmoleküle werden von der Erde angezogen.

Der durchschnittliche Luftdruck auf der Erdoberfläche beträgt etwa 1 Bar. Je weiter man sich von der Erdoberfläche entfernt, desto niedriger wird der Luftdruck.

Auf anderen Planeten herrschen durch unterschiedlich starke Anziehungskräfte der Planeten auch andere Druckverhältnisse. Auf deren Oberfläche entspricht also der Druck nicht unbedingt einem Bar, sondern kann abweichen. Auf der Oberfläche des Mars herrschen beispielsweise nur 0,007 Bar.

Allerdings ist Luftdruck nicht nur von der Höhe, sondern auch von der Temperatur abhängig, weshalb diese sehr allgemeine Aussage oft nicht genau zutrifft.

Nahe der Erdoberfläche gibt es beispielsweise sogenannte Hoch- und Tiefdruckgebiete, in denen der durchschnittliche Luftdruck abweicht. Diese Druckunterschiede entstehen durch unterschiedliche Temperaturen.

Auch in der Erdatmosphäre nimmt der Luftdruck nicht immer mit zunehmender Höhe ab. Durch die unterschiedlichen Temperaturen der Schichten verändert sich auch der Druck in der Atmosphäre.

Genauere Informationen zum Luftdruck findest Du in der gleichnamigen Erklärung dazu.

Aufbau der Atmosphäre

Die gängigste Gliederung des Aufbaus der Erdatmosphäre ist die sogenannte thermische Gliederung. Dabei wird die Atmosphäre der Erde je nach Temperatur in verschiedene Schichten unterteilt.

Atmosphäre – Schichten

Gliedert man die Erdatmosphäre thermisch, so kann man zwischen fünf Schichten und drei sogenannten Pausen unterscheiden. Diese Pausen grenzen immer zwei Schichten der Atmosphäre voneinander ab.

Die fünf Schichten der Atmosphäre der Erde sind:

  • Troposphäre mit Tropopause
  • Stratosphäre mit Stratopause
  • Mesosphäre mit Mesopause
  • Thermosphäre
  • Exosphäre

Abbildung 2 zeigt Dir alle Schichten und Pausen der Erdatmosphäre. Hier kannst Du auch sehen, wie hoch jede einzelne Schicht in etwa reicht und wie warm oder kalt es in bestimmten Höhen circa ist.

Atmosphäre Aufbau Atmosphäre Schichten StudySmarterAbbildung 2: Aufbau der Atmosphäre der Erde

Troposphäre

Die unterste Schicht der Erdatmosphäre ist die Troposphäre. Hier befinden sich etwa 80-90 % aller Gasmoleküle der Atmosphäre der Erde.


Durch den hohen Wasserstoffgehalt in der Troposphäre entsteht hier das Wetter. Auch Flugzeuge fliegen innerhalb der Troposphäre.

Mehr zum Thema Wetter findest Du in der passenden Erklärung dazu.

Die Temperatur in der Troposphäre nimmt mit zunehmender Höhe ab und sinkt etwa um 6,5° C pro Kilometer. An der Grenze zur Stratosphäre, der Tropopause, in durchschnittlich 12 Kilometern Höhe ist es im Schnitt etwa -56° C kalt.

Auch der Sauerstoffgehalt in der Luft sinkt in höheren Lagen.

Ab einer Höhe von etwa 2.000 Metern haben manche Menschen bereits Probleme mit der Atmung und bemerken körperliche Beschwerden wie Schwindel und Kopfschmerzen.

In circa 7.000 Metern Höhe werden die meisten Menschen durch den zu geringen Sauerstoffgehalt in der Luft bewusstlos.

Die Höhe der Troposphäre unterscheidet sich je nach Lage über der Erde. Über den beiden Polen ist sie etwa 7-8 Kilometer hoch, über dem Äquator jedoch bis zu 18 Kilometer. Das liegt an der unterschiedlichen Oberflächenwärme der Erde. Je wärmer es an einem Ort auf der Erde ist, desto höher ist die Troposphäre.

Stratosphäre

An die Tropopause grenzt die Stratosphäre der Atmosphäre.

In dieser Schicht befindet sich der Großteil des Ozons in der Erdatmosphäre. Dieses Gas absorbiert einen großen Teil der UV-Strahlung der Sonne und schützt die Erde so davor, zu heiß zu werden.

Durch das Ozon in der Stratosphäre erwärmt sich diese trotz der enormen Höhe wieder und erreicht in der Stratopause sogar bis zu 0° C. Im Gegensatz zur Troposphäre verändert sich die Temperatur hier nicht proportional zur Höhe, also um eine genaue Gradzahl pro Kilometer.

Die Stratosphäre wird in circa 50 Kilometern Höhe durch die Stratopause von der darauffolgenden Schicht, der Mesosphäre, abgegrenzt.

Mesosphäre

Über der Stratopause liegt die Mesosphäre – die mittlere der fünf Schichten der Erdatmosphäre. Sie reicht in eine Höhe von etwa 80-90 Kilometern über der Erde.

In der Mesosphäre nimmt der Druck durch nur noch wenige Gasmoleküle stark ab. Dadurch sinkt auch die Temperatur mit zunehmender Höhe wieder und nimmt etwa um -2,2° C pro Kilometer ab. Die Mesopause, die Grenze zur darüberliegenden Thermosphäre, hat so eine Durchschnittstemperatur von etwa -86° C.

In dieser Schicht verglühen die meisten Meteoriten, die sich in Richtung Erde bewegen. Durch die enorme Schnelligkeit dieser Gesteinsbrocken erhitzt sich die Luft vor dem Meteoriten sehr stark und das Gestein beginnt zu glühen. In den meisten Fällen verglüht so der ganze Meteorit. Von der Erde aus kann man dieses Phänomen als Sternschnuppe beobachten.

Thermosphäre

Über der Mesopause liegt die Thermosphäre. Hier befinden sich die Internationale Raumstation ISS und das Space Shuttle, die die Erde umkreisen. Auch Polarlichter entstehen in dieser Schicht der Atmosphäre.

In der Thermosphäre nimmt die Temperatur wieder stark zu. Das liegt daran, dass die Teilchendichte hier nur noch sehr gering ist und sich die Gasmoleküle deshalb besonders schnell bewegen.

Veränderungen der Temperatur entstehen durch die unterschiedliche Sonneneinstrahlung je nach Stand der Erde zur Sonne. Bei direkter Sonneneinstrahlung steigen die Temperaturen hier auf bis zu 1.700° C. Treffen keine Sonnenstrahlen auf die Thermosphäre beträgt die Temperatur etwa 700° C.

Exosphäre

Etwa 500-900 Kilometer über der Erde grenzt die Exosphäre – die äußerste Schicht der Erdatmosphäre – an die Thermosphäre an. Hier befinden sich die Satelliten, die von den Menschen zur Kommunikation und Navigation genutzt werden.

Auch in der Exosphäre herrschen, wie in der Thermosphäre, extrem hohe Temperaturen von durchschnittlich etwa 1.000° C. Die Dichte der Gasmoleküle ist in dieser Schicht sehr gering.

Ein klares Ende der Exosphäre kann man nicht bestimmen. Sie geht fließend in den Weltraum über. Viele Forschende sprechen trotzdem von einer ungefähren Höhe von 10.000 Kilometern.

Atmosphäre – Bedeutung

Die Ur-Atmosphäre der Erde entstand vor rund 4 Milliarden Jahren. Im Laufe der Zeit hat sie sich immer weiter verändert, bis sie schließlich zur Lebensgrundlage der Lebewesen auf der Erde wurde.

Überlebenswichtiger Sauerstoff

Der Sauerstoff kam erst in die Atmosphäre, als es auf der Erde erste Lebewesen gab, die Fotosynthese betrieben. Dabei stellen bestimmte Lebewesen, meist Pflanzen, Sauerstoff und Glucose aus Kohlendioxid, Wasser und Sonnenlicht her.

Mehr zur Fotosynthese findest Du im Fach Chemie.

Diesen Sauerstoff geben sie dann in die Atmosphäre ab. So können alle Lebewesen auf der Erde atmen.

Schutz vor Strahlung

Durch den Sauerstoff bildetet sich schließlich auch das Spurengas Ozon, das in der Stratosphäre zu finden ist. Dieses Ozon absorbiert gefährliche UV-Strahlung von der Sonne. So schützt es die Erde nicht nur davor zu heiß zu werden, sondern schützt auch die Lebewesen vor der Strahlung.

UV-Strahlen können Zellen nachhaltig schädigen und zerstören. Vor allem für den Menschen kann sie deshalb sehr gefährlich werden und sogar Krebs erregen.

An manchen Stellen der Stratosphäre wurde ein großer Teil des Ozons von anderen Gasen, die die Menschen produzieren, zerstört. Die entstandenen Lücken in der eigentlich geschlossenen Ozonschicht nennt man Ozonlöcher.

Solche Ozonlöcher können aufgrund des fehlenden Schutzes vor UV-Strahlung sehr gefährlich werden. Man findet sie aktuell beispielsweise über der Antarktis und über Australien.

Schutz vor Kälte

Die Erdatmosphäre schützt den Planeten nicht nur vor Hitze, sondern gleichzeitig auch vor enormer Kälte.

Sogenannte Treibhausgase in der Atmosphäre wie Kohlendioxid und Methan absorbieren Wärmestrahlung, bevor sie von der Erde aus zurück in den Weltraum gelangt. So erhitzt sich die Atmosphäre und schützt den Planeten vor dem Auskühlen. Man nennt diesen Vorgang auch natürlichen Treibhauseffekt.

Anthropogener Treibhauseffekt

Dadurch, dass die Menschen seit einiger Zeit sehr viele zusätzliche Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan verursachen, die in die Atmosphäre gelangen, wurde dieser Treibhauseffekt in den letzten Jahrzehnten immer weiter verstärkt. Man nennt dieses Phänomen dann auch anthropogener Treibhauseffekt, also von Menschen gemacht.

Kohlendioxid entsteht beispielsweise durch den Ausstoß von Abgasen beim Autofahren oder Fliegen.

Methan entsteht vor allem bei der Lagerung von Müll und bei der Tierhaltung.

Die Atmosphäre wurde so immer wärmer und erhitzt sich bis heute weiter. So entstand auch der Klimawandel auf der Erde, weshalb es zu immer mehr Naturkatastrophen, einem steigenden Meeresspiegel und vielen weiteren schwerwiegenden Folgen kommt.

Mehr zum Treibhauseffekt und dem Klimawandel findest Du in den passenden Erklärungen dazu.

Atmosphäre – Das Wichtigste

  • Die Atmosphäre ist eine Hülle aus verschiedenen Gasen, die einen Himmelskörper umschließt. Die Atmosphäre der Erde wird auch Erdatmosphäre genannt.
  • Die Erdatmosphäre setzt sich aus etwa 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 0,9 % Argon und 0,1 % Spurengasen zusammen.
  • Die Atmosphäre der Erde kann in die fünf Schichten Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und Exosphäre unterteilt werden.
  • Temperatur und Druck unterscheiden sich je nach Schicht der Erdatmosphäre.
  • Die Atmosphäre schützt die Erde vor extremer Hitze oder Kälte und bildet die Lebensgrundlage der Lebewesen auf der Erde.

Nachweise

  1. Spektrum.de: Atmosphäre. (29.7.2022)
  2. Dwd.de: Atmosphäre. (29.07.2022)
  3. Dwd.de: Erdatmosphäre. (29.07.2022)
  4. Dwd.de: Die Schichten der Atmosphäre. (29.07.2022)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Atmosphäre

Die Atmosphäre der Erde hat keine klar bestimmbare Höhe. Viele Forschende sprechen von circa 10.000 Kilometern, allerdings ist der Übergang zwischen Erdatmosphäre und Weltraum fließend und hat keine genaue Grenze.

Einfach erklärt ist die Atmosphäre eine Gashülle um einen Himmelskörper herum. 

Die Erdatmosphäre ist die Gashülle, die den Planeten Erde umschließt.

Das Wort Atmosphäre kommt von den beiden griechischen Begriffen atmos für Dampf oder Dunst und sphaira für Kugel. Übersetzt heißt Atmosphäre also Dunstkugel.

Die Atmosphäre ist immer rund um einen Himmelskörper zu finden. Jedoch haben nicht alle Himmelskörper eine solche Atmosphäre.

Finales Atmosphäre Quiz

Frage

Warum verschiebt sich die Passatzirkulation um einige Breitengrade innerhalb eines Jahres?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Stand der Sonne wandert im Laufe eines Jahres und damit auch die Region mit stärkster Sonneneinstrahlung. So verschiebt sich auch die Passatzirkulation mit dem Sonnenstand nach Norden/Süden.


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Frage

Lokalisieren Sie die aufgeführten Landschaften. Erläutern Sie welche Winde für die heiße, trockene Luft in diesen Regionen zuständig sind und wie diese entstehen.

 

Wüsten: Atacama, Kalahari, Sahara

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Antwort


Atacamawüste: entlang der Pazifikküste Südamerikas


Kalahari: Nordcap, Botswana, Namibia


Sahara: Nordafrika (gr. Wüste der Welt)


-> Passatwinde:


Streifen die Passatwinde über Landmassen hinweg, tragen sie trockene Luftmassen (trockene Fallwinde) in diese Regionen und verursachen dort das Wüstenklima. (Wichtig: Zusammenhang mit ITC)

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Frage

Die Corioliskraft ist eine ...

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Antwort

Scheinkraft

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Frage

Nenne die wichtigsten Bestandteile der planetarischen (atmosphärischen) Zirkulation.

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Antwort

Nordost/Südost Passatzonen (stabile Hadleyzellen, beidseits der ITC)

Westwindzonen (instabile Ferellzellen durch mäandrierende Rossby Wellen, Westwinddrift, beidseits der ITC)

ITC (Innertropische Konvergenzzone) Polarzonen, Polarzelle 

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Frage

Welche chemischen Hauptbestandteile hat oberflächennahe Luft? Wähle die korrekte Reihenfolge sortiert nach prozentualem Anteil. 

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Antwort

Stickstoff, Kohlendioxid, Sauerstoff, Ozon

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Frage

Das 1997 auf dem Weltklimagipfel verfasste Kyoto Protokoll zielte unter anderem auf die Reglementierung von verschiedenen klimaschädlichen (Treibhaus-)Gasen ab. Nenne vier dieser chemischen Substanzen.

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Antwort

Die im Rahmen des Kyoto Protokolls reglementierten chemischen Gase lauten (Auswahl): Methan (CH4), Kohlenstoffdioxid (CO2) als Referenz, Distickstoffoxid (N2O), Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW), Schwefelhexafluorid (SF6). 

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Frage

In der untersten Schicht der Erdatmosphäre, der Troposphäre (<10 km), findet u.a. der Hauptteil aller Wettergeschehen statt. Wie lauten die Namen der Schichten darüber?

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Antwort

Der Aufbau der Erdatmosphäre lautet wie folgt: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre. Dazwischen liegen die jeweiligen Übergangsschichten, genannt "-pausen" (Beispiel: Tropopause) Die Thermosphäre bzw. Ionosphäre geht dann schlussendlich in die Exosphäre über, welche je nach Definition bereits im interstellaren Raum liegt. 

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Frage

Wie entsteht Wetter? Erläutere (in eigenen Worten) die Funktionsweise von Hoch- und Tiefdruckgebieten.

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Antwort

Wetter ist ein komplexes Gefüge aus physikalischen Wirkmechanismen; dabei hängt das Wettergeschehen auf der Erde in erster Linie mit Umwälzprozessen von Temperatur- und Luftdruck (und deren zonalen Unterschieden) zusammen, welche u.a. mit dem Wasserkreislauf kombiniert (Verdunstung, Regen etc) für Wetterereignisse sorgen. Hochdruckgebiete (Hs) sind Bereiche, in denen Luft nach unten sinkt und dadurch zu einem Anstieg es Luftdrucks (gemessen in Pa = Pascal) führt. Tiefdruckgebiete hingegen haben einen niedrigen Luftdruck, dort steigt Luft nach oben, sodass dort meist Bewölkung, Regen, Schnee etc. vorliegt. 

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Frage

Nenne drei verschiedene Wolkentypen und deren Merkmale.

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Antwort

In der Meterologie werden zehn verschiedene Wolkentypen unterschieden, welche jeweils wieder eigene Untertypen aufweisen. Diese treten in unterschiedlichen Höhenschichten auf.  Drei bekannte Beispiele sind:
Cirruswolken, dünne faserige Schleierwolken, Aussehen wird durch Höhenwinde geprägt.

Cumuluswolken, einzelne sich an den Rändern stetig verändernde Haufenwolken

Stratuswolken, auch als Schichtwolken bezeichnet, Übergänge nur schwer erkennbar, (Hoch-)Nebelartig. 


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Frage

Was beschreibt der Begriff Elmsfeuer?

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Antwort

Ein traditioneller Osterfeuerbrauch in Königslutter am Elm (Niedersachsen). 

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Frage

Was versteht man unter saurem Regen? Beschreibe (in eigenen Worten) die Ursachen und Folgen dieses Phänomens. 

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Antwort

Als sauren Regen bezeichnet man mit Schadstoffen (z.B. SO², Hg, NO²) angereicherten Niederschlag, welcher durch seine PH- Negativität schädliche Umweltauswirkungen (Wald- bzw. Pflanzensterben, Bodendegeneration) aufweist. Dies wurde insbesondere in den 80er und 90er Jahren des 20. Jahrhunderts dokumentiert. Ursachen sind die anthropogene Umweltverschmutzung (Industriestandorte, Schadstoffeintrag durch Verbrennungsmotoren etc.).

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Frage

Erkläre was mit dem Begriff Sonnenwind gemeint ist, und beschreibe (in eigenen Worten) seine sichtbaren Auswirkungen auf die irdische Atmosphäre.

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Antwort

Der solare Sonnenwind ist ein (elektrisch hoch leitfähiger) Partikelstrom der von der Sonne in alle Richtungen freigesetzt wird. Er ist Teil der kosmischen Strahlung. Wenn der Sonnenwind auf die Erde trifft, dann reagiert er mit dem Magnetfeld der Erde. Polarlichter (Aurora borealis/australis) sind physikalische Erscheinungen in der Atmosphäre, welche auf den Sonnenwind zurückzuführen sind. 

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Frage

In den USA sind Tornados keine Seltenheit, man spricht auch von einer jährlichen Tornadosaison, einer Zeit, in welcher Tornados gehäuft auftreten. Wie und unter welchen Voraussetzungen enstehen diese?

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Antwort

Tornados (oder Großthromben) entstehen meist in Gewitterlagen, wo bodennahe feucht-warme Luft von kalter, trockener Luft in der Höhe überlagert wird. Wenn diese Schichtungen dann durch Scherwinde innerhalb von einer Gewitterzelle aufwärts gewirbelt werden, begünstigt diese Zirkulation einen Sog der letztendlich den Unterdruck im Inneren des Tornados nährt. 

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Frage

Wo in der Atmosphäre entsteht normalerweise das Wetter?

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Antwort

Die Entstehung von Wetter ist ein komplexer Prozess an welchem mehrere Faktoren (Höhe, Verdunstung, Drehbewegung der Erde, Luftdruck uvm.) beteiligt sind. Diese Prozesse finden normalerweise in den folgenden atmosphärischen Schichten statt: 

Troposphäre, Stratosphäre und Mesosphäre.

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Frage

Nenne die Namen von jeweils zwei schweren Stürmen, welche Nordamerika und Europa im 21. Jahrhundert heimgesucht haben.

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Antwort

Die mitunter stärksten Hurrikans im 21. Jahrhundert waren für die USA:
Ivan (2004), Katrina (2005) und Irma (2017). 

In Europa: Der Orkan Kyrill (2008), Xaver (2013) und Niklas (2015)

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Frage

Als weitgehend windstiller Bereich mit aufsteigenden Luftmassen unterliegt die ITC im Jahresverlauf nur leichten räumlichen Schwankungen. Warum befindet sie sich dennoch meist um einige Breitengrade nördlich vom Äquator?

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Antwort

Da es auf der Nordhalbkugel größere Landmassen gibt, und sich die Luftmassen über Festland stärker erwärmen als über dem offenen Ozean, ist die ITC über den Jahresverlauf etwas nördlich vom Äquator aufzufinden.

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Frage

Ein älterer englischer Begriff für Passatwinde lautet trade- winds (Handelswinde). Erläutere (in eigenen Worten) was es damit auf sich hat.

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Antwort

Die trade-winds bzw. Handelswinde haben ihren Namen ursprünglich aus der Seefahrt, da die Passatwinde für die Handels- Segelschifffahrt (z.B. Britische Ostindien Kompanie) und deren Mobilität von hoher Bedeutung waren.

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Frage

Hurrikans der Stärke 5 erreichen Windgeschwindigkeiten von 300 km/h und mehr. Wie wird das Innere eines Hurrikans bezeichnet, und welche Bedingungen herrschen dort?  

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Antwort

Das Auge (innerster Bereich in Bodennähe) eines jeden Hurrikans ist nahezu windstill. Dieser Bereich hat bei größeren Hurrikanen einen Durchmesser von ca. 50km, und wird umgeben vom Augenwall, dem Wolken- und Windring mit den höchsten Windgeschwindigkeiten.

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Frage

Die Hurrikans Irma und Katrina gehören zu den stärksten Hurrikanen der vergangenen zwei Jahrzehnte. Welche Stärke hatten sie zeitweilig bei ihrem Auftreffen an Land entwickelt?





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Antwort

Beide Hurrikane sind mit Geschwindigkeiten von bis zu 285 km/h gemessen worden, und entsprechen damit der Stärke 5 (verwüstend).

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Frage

Was ist der Unterschied zwischen einem Hurrikan und einem Orkan?

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Antwort

Es gibt keinen nennenswerten Unterschied, beide namentlichen  Bezeichnungen haben wahrscheinlich sogar den gleichen etymologischen Ursprung. In den USA (Hurrikan) wie auch in Europa (Orkan) werden Stürme ab der Stärke 12 (Beaufort) mit diesen Namen benannt. 

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Frage

Mit welcher Einheit und Skala wird Wind gemessen?

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Antwort

Wind wird in km/h (Kilometern pro Stunde) gemessen. 

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Frage

Nenne fünf Länder die im geographischen Bereich des Nordostpassat (bis 30° NB) liegen.

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Antwort

Mexiko, China, Indien, Somalia, Thailand, Oman, Jemen, Kenia, Vietnam. 

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Frage

Nenne zwei Länder, welche im Bereich des Südostpassat (bis 30° SB) liegen.

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Antwort

Madagaskar, Südafrika, Brasilien

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Frage

Welche Vegetationszonen liegen im Bereich des Südostpassat? Nenne zwei Beispiele. 

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Antwort

Folgende Vegetationszonen liegen im Wirkbereich des Südostpassatwindes: Feuchtsavanne, Trockensavanne, teilw. Dornsavanne aber auch teilw. tropischer Regenwald.

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Frage

Erkläre (in eigenen Worten) warum der Passatwind insbesondere in der Geschichte der Seefahrt eine große Rolle spielte. 

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Antwort

Zur Zeit des atlantischen Seehandels hat insbesondere der atlantische Dreieckshandel vom günstigen Passatwind profitiert. Dabei sind die (europäischen) Schiffe an Afrikas Küste entlang nach Süden gefahren, um dann mit dem Passatwind im Rücken nach Westen zu segeln. Der Golfstrom begünstigte dabei die Fahrt zurück nach Europa. 

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Frage

In welche Richtung werden Winde durch die Corioliskraft auf der Nordhalbkugel abgelenkt?

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Antwort

Nach Osten (also rechts)

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Frage

Warum werden Winde durch die Corioliskraft abgelenkt?

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Antwort

Wenn Luftmassen sich vom Äquator aus Richtung Norden (oder Süden) bewegen

werden sie durch die Corioliskraft abgelenkt und bewegen sich dann schneller als die Erdoberfläche.

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Frage

In welche Richtung werden Luftmassen auf der Südhalbkugel abgelenkt, wenn sie vom Äquator Richtung Südpol wandern?

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Antwort

Sie werden nach Osten (also links) abgelenkt.

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Frage

Vervollständige diesen Satz:

Die Corioliskraft führt auf der Nordhalbkugel zu einer ___-Ablenkung und auf der Südhalbkugel zu einer ___-Ablenkung. Sie wirkt umso ___ je näher man zu den Polen kommt.

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Antwort

Die Corioliskraft führt auf der Nordhalbkugel zu einer Rechts-Ablenkung und auf der Südhalbkugel zu einer Links-Ablenkung. Sie wirkt umso stärker je näher man zu den Polen kommt.

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Frage

Inwiefern beeinflusst die Corioliskraft den Golfstrom?

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Antwort

Wie bei den Lüftströmen auch beeinflusst die Corioliskraft die Laufrichtung des Golfstroms und lenkt die Meeresströmung Richtung Norden nach rechts ab. Im Norden Europas kommt so der Warme Golfstrom an und erwärmt dort die Küstenregionen.

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Frage

Welche Wind-Zirkulation (Höhenwinde) wird mitunter am stärksten von der Corioliskraft beeinflusst?

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Antwort

Die Jetstreams - sie fließen an der Grenze zur polaren Zelle und sind Höhenwinde, die  auf der Nordhalbkugel durch die Corioliskraft nach Osten abgelenkt werden.

Frage anzeigen

Frage

Welche Rolle spielt die Corioliskraft bei der Entstehung von Hurrikans?

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Antwort

Hurrikans werden durch warmes, verdunstendes Wasser und feuchte, warme Luft begünstigt. Letzter steigt hoch auf und begünstigt den Abfall kalter Luft. Die Corioliskraft dreht diese beiden gegenteiligen Luftmassen umeinander was eine Sogwirkung verursacht. Immer mehr feuchte Meeresluft wird angesogen. Der Hurrikan wächst.


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Frage

Warum entstehen Wirbelstürme hauptsächlich in den Tropen?

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Antwort

An den Polen ist das Wasser zu kalt.

Am Äquator ist die Corioliskraft zu gering.

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Frage

Nenne zwei Beispiele für kleinräumige Starkwindereignisse in Deutschland.  

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Antwort

Kleinthromben oder auch Staubteufel sind ein klassisches Beispiel von kleinräumigen Windereignissen in Mitteleuropa. Diese entstehen oft bei hohen Temperaturen (hoher solarer Einstrahlung) auf Äckern oder Sandböden.

Die Windhose oder Tornados sind auch in Deutschland anzutreffen, jedoch in ihrer Ausprägung in der Regel deutlich kleiner als jene in den USA. 

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Frage

Erläutere (in eigenen Worten) den Unterschied zwischen einem Zyklon, einem Taifun und einem Hurrikan.

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Antwort

Die Bezeichnungen Hurrikan, Taifun und Zyklon beschreiben die selben Starkwindereignisse, jedoch in unterschiedlicher regionaler Ausprägung. Als Hurrikans werden im Allgemeinen nur tropische Stürme bezeichnet, welche im Pazifik bzw. Atlantik auf den amerikanischen Kontinent treffen. Der Taifun beschreibt Stürme im südostasiatischen Bereich, während der Begriff des Zyklons vor allem die Stürme im arabischen und indischen Raum bezeichnen. 

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Frage

Was beschreibt der meterologische Begriff Medicane?

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Antwort

Medicane ist eine Wortschöpfung aus den Wörtern Hurrikan und mediterraner Raum. Er beschreibt ein Hurrikan-ähnliches Starkwindereignis im Mittelmeerraum, welches in der Regel annuell vorkommt. 

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Frage

Beschreibe (in eigenen Worten) die Entstehung von klassischen Hurrikanen.

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Antwort

Hurrikane, wie sie alljährlich über dem Antlantik entstehen speisen ihre Energie aus dem Aufsteigen warmer Luftmassen über dem Atlantik. Der Temperaturunterschied zwischen kalter Höhenluft und warmen Oberflächenwasser begünstigt eine rasche Konvektion. Dabei verdunstet ab einer Wassertemperatur von über 26° soviel Wasser, dass es zu einer extremen Wolkenbildung kommt. Die latente Wärme, welche dabei produziert wird, sorgt für einen Aufstrom an feuchter, warmer Luft, welche wiederum einen Unterdruck an der Wasseroberfläche erzeugt. Hurrikane benötigen für ihre Drehbewegung die Corioliskraft, welche erst auf hoher See, ab einer gewissen Distanz (mehrere Breitengrade) von Landflächen, ihre volle Kraft entfaltet. Während der Entstehung und Route auf dem Ozean sammelt der Hurrikan Energie und Kraft, und wächst weiter an. Wenn er auf Land trifft (Landgang), und dort mit trockener Luft in Berührung kommt schwächt er normalerweise nach Stunden und Tagen ab zu einem tropischen Sturm (siehe Hurrikanskala).

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Frage

Welche Ökozonen (nach Schultz) liegen im Bereich des Südostpassat?

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Antwort

Immerfeuchte Tropen

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Frage

Der Nordostpassat hat gravierende Auswirkungen auf verschiedene Ökosysteme. Welche der folgenden Aussagen ist wahr?

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Antwort

Der Nordostpassat ist verantwortlich für die Eutrophierung der größten Binnengewässer auf der nördlichen Halbkugel. 

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Frage

Nordostpassat und Südostpassat müssten eigentlich Nord- und Südwind heißen, welche am Äquator zusammentreffen. Erläutere (in eigenen Worten), welche Kraft diese Winde hauptsächlich in ihrer Hauptrichtung beeinflusst.  

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Antwort

Die Hauptkraft, welche die Passatwinde beeinflusst ist die Corioliskraft. Sie entspringt der Drehbewegung der Erde um die eigene Achse. Der daraus resultierende Drift beeinflusst die Nord- und Südwinde so maßgeblich, dass aus ihnen der Nordost- und Südostpassat werden. 

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Frage

Die Passatwinde sind in ihren Ursprüngen eigentlich trocken und warm. Erläutere (in eigenen Worten) warum daraus dennoch feuchte, starke Wetterphänomenen wie Zyklone und Monsune erwachsen.

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Antwort

Da die Passatwinde im Laufe ihrer Bahn über große Wasserflächen reisen (u.a. Atlantik bzw. Pazifik), nehmen sie dort große Wassermassen (z.B. durch Verdunstung) auf, und führen so nicht selten zu regenreichen Unwettern.

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Frage

Erläutere (in eigenen Worten) den Begriff Passatinversion. 

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Antwort

Im normalen atmosphärischen Aufbau nimmt die Temperatur mit zunehmender Höhe ab. Bei der Passatinversion geschieht auf wenigen hundert Metern genau das Gegenteil. Sie ist eine großräumige, stabile Absinkinversion oder Höheninversion, in welcher die Lufttemperatur höherer Lagen wärmer ist, als die ebenfalls warme Bodenschicht. Letztere kann physisch nicht aufsteigen, und strömt weiter in Richtung ITC. Die Folge sind ausgedehnte Trockengebiete in diesen Bereichen (Bsp. Wüste Sahara). 

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Frage

Der Jetstream ist im Heute das, was die Passatwinde für die frühe Seefahrt/ den Seehandel waren. Erläutere (in eigenen Worten) die obige Aussage, und gehe in Deiner Antwort auch auf den internationalen Flugverkehr ein.

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Antwort

Für den Seehandel waren die Passatwinde wichtig, da sie den Segelschiffen die nötige Geschwindigkeit ermöglichten, um z.B. von Europa nach Indien(um Afrika herum) zu reisen. Der Jetstream wiederum ist vor allem für Langstreckenflüge von hoher Bedeutung, da sich internationale Flugrouten unter anderem an diesem Höhenwind orientieren, um quasi diese starke Kraft als Rückenwind zu nutzen. Daraus resultieren kürzere Flugzeiten und ein geringerer Treibstoffverbrauch. 

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Frage

Erkläre (in eigenen Worten) die Passatzirkulation. Gehe in Deiner Antwort kurz auf die Begriffe ITC, Konvektion und Höhenwinde ein.

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Antwort

Die Passatzirkulation ist Teil des weltweiten Windsystems, und befindet sich im Bereich 0°-30° Nördlicher bzw. Südlicher Breite.Am Äquator, entlang der ITC ist die Sonneneinstrahlung am höchsten, sodass dort Warmluft in große Höhe aufsteigen kann. Dieser Vorgang nennt sich auch Konvektion. Diese Luftmassen wandern mit dem Höhenwind nord- bzw. südwärts, und kühlen dabei langsam ab. Wenn die Luftmassen dann bei ca. 30° NB/SB absinken, entstehen subtropische Hochdruckgebiete, welche die Luftmassen dazu bewegen, wieder zum Tiefdruckbereich am Äquator zu wandern. 

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Frage

Was beschreibt die Walker Zirkulation?

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Die Walker Zirkulation ist ein Luftstrom entlang des Äquators, der auf die abgelenkten Passatwinde zurückzuführen ist. Dabei weht der Wind von Osten nach Westen, und sorgt so für eine Oberflächenströmung auf dem Pazifik. Dabei entsteht vor Indonesien ein Tiefdruckgebiet, und ein Hochdruckgebiet vor Südamerika. Warme Wassermassen werden so nach Nordaustralien und Indonesien transportiert, während vor Südamerika kaltes Wasser nachströmt. Die Walker Zirkulation und die Südost- Passatwinde gehen dabei Hand in Hand, und verstärken sich gegenseitig. 

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Erläutere (in eigenen Worten) den El-Nino Effekt, und beschreibe, was dieser mit den Passatwinden zu tun hat. 

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In El-Nino Jahren verschiebt sich die ITC weiter südlich als sonst, und sorgt dafür, dass der Südostpassat nicht mehr so weit nach Norden strömt. Auch der Humboldtstrom strömt dadurch nicht mehr so weit nördlich, was dafür sorgt, dass vor der südamerikanischen Küste das Wasser erwärmt, und dadurch ein Tiefdruckgebiet entsteht. Dadurch regnet es an der Südamerikanischen Westküste stärker und es ist allgemein wärmer, während es im Norden Australiens bzw. in Indonesien deutlich trockener und kühler ist als sonst. 

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Beschreibe (in eigenen Worten) den La-Nina Effekt auf der Südhalbkugel und gehe dabei auch auf den Begriff Upwelling ein. 

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Der La-Nina Effekt beschreibt im Wesentlichen eine deutliche Verstärkung der normalen Walker Zirkulation, und das Gegenteil des El-Nino Effektes. In Jahren des El-Nina Effektes sind die Südostpassatwinde besonders stark ausgeprägt, und wehen dabei stark nördlich. Warmes Wasser wird dabei verstärkt nach Westen transportiert, was widerrum zu einem erstarken des Humboldtstrom nach sich zieht. Dadurch gibt es ein größeres Upwelling, also Auftreiben von kaltem Tiefenwasser, was die Wassertemperaturunterschiede vor Indonesien und Südamerika stark beeinflusst. El Nino und El Nina haben beide einen starken Einfluss auf Wetterphänomene wie Dürren und Hurrikans (im Atlantik bzw. Pazifik). 

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In welchen Gebieten treten Hurrikans auf?

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Hurrikans treten im Gebiet des Nordatlantiks, des Nordpazifiks sowie des Südpazifiks auf.

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Wie lange dauert die Hurrikan Saison?

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Die Hurrikan Saison dauert im Nordatlantik und Nordpazifik von Anfang Juni bis Ende November, im Nordpazifik beginnt sie schon Mitte Mai.

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Worin unterscheiden sich Hurrikans, Zyklonen & Taifune?

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Hurrikans, Zyklonen & Taifune unterscheiden sich im der Ort der Entstehung. 

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