ATMOSFÆREN

INNLEDNING Jordens atmosfære er et lag av gasser som omgir planeten og som holdes på plass av gravitasjonskreftene. Den består av nitrogen (78,1 %) og oksygen (20,9 %), med mindre mengder argon (0,9 %), karbondioksid (0,038 %, økende), vanndamp, og andre gasser. Atmosfæren beskytter livet på Jorden ved å absorbere den ultrafiolette strålingen og å regulere temperaturforskjellen mellom dag og natt. Atmosfæren på sin side blir beskyttet av magnetosfæren.

DE ULIKE LAGENE Temperaturen i atmosfæren rundt Jorden varierer med høyden; den matematiske sammenhengen mellom temperatur og høyde varierer ulikt i de ulike lagene av atmosfæren: Troposfæren — 0–7/17 km; temperaturen avtar med høyden. Stratosfæren — 7/17 km–50 km; temperaturen øker med høyden. Mesosfæren — 50–80/85 km; temperaturen avtar med høyden. Termosfæren — 80/85–690 km; temperaturen øker med høyden. Eksosfæren — 690–800 km; temperaturen avtar med høyden.

TROPOSFÆREN Troposfæren er den laveste delen av jordens atmosfære og det er i denne delen skyer og de fleste værfenomener dannes. Høyden av laget avhenger av hvor mye solenergi som når overflaten. Derfor er laget høyest over tropiske områder, omtrent 16-18 km, og avtar til under 10 km over polområdene. Troposfæren består av omkring 80 % av atomsfærens totale masse og nesten all vanndamp og nesten alle aerosoler. Nitrogen og oksygen er de viktigste gassene i troposfæren.

STRATOSFÆREN Stratosfæren er det laget av jordens atmosfære som ligger mellom troposfæren og mesosfæren. Ved ekvator starter stratosfæren om lag 17 km over jordoverflaten, og over polene ved om lag 8 km høyde. Grenseområdet mellom troposfæren og stratosfæren kalles tropopausen og er lavere over polene pga av mindre solenergi her. Ozonlaget ligger i stratosfæren, omtrent 24 km over bakken. Ozonlaget absorberer ultrafiolett stråling og denne effekten, sammen med andre dynamiske og kjemiske prosesser, fører til at temperaturen i stratosfæren stiger med høyden. Toppen av stratosfæren kalles stratopausen, og temperaturen her er omtrent 0°C. Denne temperaturstigningen med høyden gjør stratosfæren svært dynamisk stabil, og her er det ingen konveksjon eller turbulens. Kommersiell flytrafikk flyr som regel i de laveste nivåene av stratosfæren (i nær 10 km høyde) for å unngå atmosfærisk turbulens som man gjerne har i troposfæren.

MESOSFÆREN Mesosfæren er det laget av jordens atmosfære som ligger over stratosfæren og under termosfæren. Mesosfæren ligger på 50-80/85 km over jordas overflate. I dette laget avtar temperaturen med økende høyde. Temperaturen i den øvre mesosfære faller til så lavt som 200K (~70°C), varierende med breddegrad og årstid. Daglig brenner millioner av meteorer opp i mesosfæren som resultat av kollisjoner med billioner av gasspartikler i dette laget. Disse kollisjonene danner nok varme til å brenne opp det fallende objektet før det når bakken. Stratosfæren og mesosfæren kalles også den midlere atmosfære. Mesopausen, som ligger i 80 km høyde, skiller mesosfæren fra termosfæren –- det nest ytterste laget i jordens atmosfære. Mesosfæren er en viktig del av atmosfæren.

TERMOSFÆREN I termosfæren øker temperaturen raskt. Typiske verdier i 300-400 km høyde er mellom 1000 og 1500 grader, avhengig av variasjoner i solaktiviteten. Den høye temperaturen skyldes absorbsjon av ultrafiolett solstråling. Partikkeltettheten er så liten at det ikke ville vært mulig å måle den med et termometer eller føle den på kroppen.

EKSOSFÆREN Eksosfæren domineres av atomært hydrogen, helium og oksygen. Sammensetningen påvirkes av solaktiviteten. Massetettheten i høydenivåene til polarbanesatellitter (ca 800 km) varierer for eksempel så mye med solaktiviteten at det påvirker satellittbanene, på grunn av endret friksjon. Høyere friksjon trekker satellittene nedover til områder med enda høyere friksjon, slik at levetiden reduseres.

GASSER I ATMOSFÆREN Nitrogen N2 78,08 % Oksygen O2 20,95 % Argon Ar 0,93 % Neon Ne 0,0018 % Helium He 0,0005 % Krypton Kr 0,0001 % Hydrogen H2 0,00006 % Xenon Xe 0,000009 %

TRYKK Atmosfærens trykk er et direkte resultat av vekten av luften over oss. Det vil si at det atmosfæriske trykket varierer med posisjon og tid, fordi mengden (og vekten) av lufta over jorda også gjør det. Atmosfærisk trykk faller med ca. 50 % i en høyde på 5 km (det vil si at omtrent 50 % av atmosfærens masse er plassert i de nederste 5 km). Gjennomsnittlig atmosfærisk trykk ved havsnivå er omtrent 1013 hPa.

Lufttrykket er høyest ved havet.

TETTHET OG MASSE Tettheten til luften ved havnivå er omtrent 1,2 kg/m³. Naturlige variasjoner i lufttrykket i enhver høyde påvirker været. Denne variasjonen er relativt liten på Jorden, men mye mer dominerende i den ytre atmosfæren og i verdensrommet på grunn av variabel stråling fra Solen. Tettheten i atmosfæren avtar med økende høyde. Denne variasjonen kan tilnærmet modelleres ut fra tilstandsligningen. Mer avanserte modeller brukes av meteorologer til værvarsling. Atmosfærens totale masse er omkring 5,1 · 1018 kg, en svært liten del av Jordens totale masse.

LUFTA ER TYNNEST I HØYDEN