opbouw atmosfeer

• Aardrijkskunde
• Secundair onderwijs

opbouw atmosfeer

De atmosfeer of dampkring 

is de luchtlaag die onze planeet omringt en ons leven mogelijk maakt. Door de aanwezige zuurstof kan de mens ademen, de ozonlaag beschermt ons tegen schadelijke zonnestraling, meteoren branden op door wrijving. De troposfeer (onderste laag van de atmosfeer) is de machinekamer van het weer en het klimaat.

waaruit is de atmosfeer opgebouwd? Kun je ze beïnvloeden? Wat zijn de gevolgen van een verandering in de atmosfeer? invloed op de weerelementen en leer je het weer lezen met behulp van weerkaarten.

De temperatuur daalt altijd als je hoger gaat in de atmosfeer.

1. juist
2. fout

Doorheen de geschiedenis van de aarde is de temperatuur altijd gelijk gebleven.

1. juist
2. fout

In de zomer is de temperatuur lager aan de kust dan in het binnenland.

1. juist
2. fout

In een hogedrukgebied draait de wind in wijzerzin.

1. juist
2. fout

Door de draaiing van de aarde beweegt de lucht niet rechtstreeks van hoge naar lage druk, maar buigt zij op het noordelijk halfrond naar rechts af. Het gevolg is dat de lucht zich, zonder wrijving, rond een lagedrukgebied tegen wijzerzin in verplaatst en rond een hogedrukgebied met de wijzers van de klok mee.

Wolken komen enkel voor in de troposfeer.

1. juist
2. fout

Gewone wolken verschijnen alleen in de troposfeer. Polaire mesosferische wolken zijn wolken van ijskristallen die zichtbaar worden in het scherende licht van de ondergaande Zon. Alleen bij extreem lage temperaturen kan de vochtigheid in de ijle lucht van de mesosfeer condenseren tot ijskristallen.

Er komen in vergelijking met vorige eeuw steeds meer hittegolven voor die ook steeds intenser zijn.

1. juist
2. fout

Het weer voorspellen is een exacte wetenschap.

1. juist
2. fout

3.1.2 Ontstaan en structuur van de atmosfeer

Je leert...

1 het ontstaan en evolutie van de atmosfeer beschrijven.

2 de structuur van de atmosfeer benoemen.

3 de belangrijkste kenmerken van de sferen te benoemen op basis van hoogte, temperatuur en chemische samenstelling.

4 de indeling van de atmosfeer op basis van temperatuur of chemische samenstelling onderscheiden.

5 het gat in de ozonlaag verklaren.

6 het poollicht verklaren.

3.1.2 Ontstaan en structuur van de atmosfeer

1 Ontstaan en evolutie van de atmosfeer

1 Ontstaan en evolutie van de atmosfeer

De atmosfeer op aarde heeft een aantal fases doorgelopen vooraleer ze haar huidige samenstelling kreeg.

1 Primaire atmosfeer

2 Secundaire atmosfeer

3 Tertiaire atmosfeer

1 Primaire atmosfeer

De primaire atmosfeer werd 4,6 miljard geleden gevormd tijdens de vorming van de aarde. De hoofdbestanddelen die toen voorkwamen in de ruimte waren waterstofgas en helium. De extreme hitte in die periode zorgde voor een snelle voortbeweging van gassen, waardoor de primaire atmosfeer uiteindelijk verdween.

2 Secundaire atmosfeer

Door intens vulkanisme 4 miljard jaar geleden, werd onze atmosfeer voor het eerst vorm gegeven. Deze samenstelling bestond uit stikstof,

 en waterdamp. De samenstelling was zeer vergelijkbaar met de huidige atmosfeer van Venus en Mars, alleen bevatte onze planeet een hoger percentage waterdamp. Bij een latere afkoeling van de planeet, ongeveer 3,8 miljard jaar geleden, kwam waterdamp als regen naar uit de atmosfeer naar het aardoppervlak en vormde zo de oceanen.

3 Tertiaire atmosfeer

Ongeveer 3,5 miljard jaar geleden konden micro-organismen aan fotosynthese doen, zodat

 kon opgenomen en zuurstof afgegeven worden. Dit proces gebeurde voornamelijk door zeeorganismen, waarvan de voornaamste de stromatolieten zijn. Die zuurstof werd opgelost in de oceanen door binding met o.a. ijzer, maar toen de reacties tussen ijzer en zuurstof stopten (ongeveer 2 miljard jaar gelden), ontsnapte de geproduceerde zuurstof naar de atmosfeer.

Alle planeten van ons zonnestelsel bezitten een atmosfeer, behalve Mercurius. Maar de samenstelling van de aardse atmosfeer is uniek: 78% stikstof, 21% zuurstof en 1% argon, helium, ozon, , …). Dankzij zuurstof is leven mogelijk. Normaal gezien verbinden zuurstof en stikstof zich tot stikstofoxide, waardoor op een paar miljoenen jaar quasi alle zuurstof en stikstof zou moeten omgezet zijn, maar dit gebeurt niet door de constante productie van zuurstof op aarde.

2 Structuur van de atmosfeer

De aardse atmosfeer kun je theoretisch indelen 

in verschillende lagen met telkens 

een overgangszone of pauze. Je bekijkt de lagen 

op basis van afstand tot de aarde, 

dus stijgend in hoogte.

Die indeling in lagen kan op twee manieren 

gebeuren: op basis van temperatuur en 

op basis van de chemische samenstelling.

Indeling op basis van temperatuur

Op basis van de temperatuur wordt de atmosfeer ingedeeld in vijf lagen. Elke laag bezit telkens specifieke functies en wordt gekenmerkt door een stijging of daling in temperatuur.

Troposfeer

De eerste laag van de atmosfeer (~ Griekse 'tropos' = draaien of wenden wat wijst op dalende en stijgende lucht). 

Deze laag is ongeveer 9 km (aan de polen) tot 12 km (aan de evenaar) hoog. 

De temperatuur daalt van 15°C aan het aardoppervlak tot -55°C aan de tropopauze. De temperatuur daalt omdat de lucht van onderuit verwarmd wordt door de aarde. Hoe verder van de aarde, hoe kleiner de impact daarvan. Samen met de temperatuur daalt ook de luchtdruk sterk van 1013 hPa aan het aardoppervlak tot 200 hPa op 12 km hoogte.

Troposfeer

Ondanks het feit dat de troposfeer de dunste van alle sferen is, bevat ze wel 80% van alle massa van de atmosfeer. gas in droge atmosfeer hoeveelheid

stikstof of 78%

zuurstof of 21%

argon of <1%

koolstofdioxide of <0,1%

Omdat er bij lagere luchtdruk ook minder deeltjes in de lucht aanwezig zijn, geeft dit minder luchtweerstand. Vliegtuigen vliegen daarom gemiddeld op 10 km hoogte vliegen, om minder brandstof te verbruiken en sneller te kunnen vliegen.

Op 12 km hoogte gaat de troposfeer over in de tropopauze.

troposfeer

Alle weerprocessen, zoals wind en neerslag, vinden plaats in de troposfeer. Ze is onstabiel, waardoor ons weer ook constant verandert.

Hoe hoger je gaat in de troposfeer, hoe lager de luchtdruk wordt en hoe minder zuurstof er in de lucht zit. Dit noem je 'ijle lucht'. Dat is de reden waardoor je moeizamer kan ademen als je hoog in de bergen gaat wandelen.

Met hoeveel °C daalt de temperatuur tot aan de tropopauze (gemiddeld 10 km) per km dat je stijgt? Haal de informatie uit de tekst hierboven.

              °C - (              )°C /            km =               °C per km

15

-55

10

7

B Stratosfeer

 (~ Latijnse 'stratus' = gelaagdheid wat wijst op de horizontale luchtbewegingen). 

Deze loopt van 12 km tot 50 km hoogte.

Naarmate je in de stratosfeer stijgt, gaat ook de temperatuur geleidelijk aan terug de hoogte in. Op 50 km bereikt de temperatuur hier opnieuw 0°C. 

Dit komt omdat er aan de toplaag van de stratosfeer 

meer zonnestralen worden geabsorbeerd door 

de ozonlaag. 

B stratosfeer

Ozon of ontstaat doordat een zuurstofmolecuul (O2) onder invloed van uv-straling uiteenvalt in twee zuurstofatomen (2O). De ongebonden zuurstofatomen hechten zich dan aan andere zuurstofmoleculen, waardoor drie zuurstofatomen (+ ) een ozonmolecuul vormen (O3).

de ozonlaag

De ozonlaag beschermt ons dus tegen de schadelijke ultraviolette straling van de zon.

het 'gat in de ozonlaag'. Vorige decennia verscheen dit thema vaak in het nieuws . In het huidige decennium verdwijnt deze aandacht steeds meer en kunnen we ons de vraag stellen: 

'Hoe zit het nu eigenlijk met dat fameuze gat in de ozonlaag?'

is geen echt gat maar wijst op plaatsen in de ozonlaag waar de concentratie van ozon veel lager is dan gemiddeld. De afbraak van ozon is het grootst aan de Zuidpool in de maand september omdat ozonafbraak enkel plaatsvindt bij zeer lage temperaturen en bij voldoende zonlicht (in september begint de lente in het zuidelijk halfrond).

de ozonlaag

De chemische verbindingen die zorgen voor de aantasting van ozon zijn de CFK's (chloor, fluor en koolwaterstof). Deze gassen werden vroeger gebruik in spuitbussen of als koelmiddel in ijskasten. Onder invloed van uv-straling komen er chlooratomen (Cl) vrij uit de CFK's. Vervolgens kan het chlooratoom binden met een zuurstofatoom () uit ozon

() en zo de ozonmolecule afbreken.

Hierdoor bereikt meer UV-straling het aardoppervlak, wat leidt tot meer huidkankers en andere huidaandoeningen.

C Mesosfeer

Op 50 km bevindt zich de stratopauze (overgang van stratosfeer naar mesosfeer) en komt men in de mesosfeer.

 Griekse 'mesos' = midden, wat wijst op de centrale locatie in de atmosfeer De mesosfeer loopt van 50 km tot 85 km hoogte. In de mesosfeer wordt geen zonne-energie meer geabsorbeerd, waardoor de temperatuur terug daalt tot -85°C op 85 km hoogte in de mesopauze.

C Mesosfeer

In de mesosfeer branden meteoren op en lichten ze op als vallende sterren. De hoogste wolkensoorten, lichtende nachtwolken genaamd, bevinden zich er ook. Deze zijn enkel zichtbaar na zonsondergang in de zomerperiode omdat de zonnehoek groot genoeg is om na zonsondergang de hogere delen van de atmosfeer te verlichten.

D thermosfeer

De vierde laag in de atmosfeer is de thermosfeer 

(~ Griekse 'thermos' = warmte, wat wijst op de stijgende temperatuur in deze laag). 

Deze laag bevindt zich van 85 km tot 500 km hoogte. In deze laag stijgt de temperatuur opnieuw, tot wel 1000°C. Dit komt omdat de gassen in de thermosfeer de kortgolvige zonnestraling opnemen. In deze laag bevinden zich de eerste satellieten en ook het Internationaal Ruimtestation, ISS.

Vanaf 80 km komt ook het bekende poollicht voor. Het poollicht aan de Noordpool noemen we het noorderlicht of aurora borealis, het poollicht aan de Zuidpool noemen het zuiderlicht of aurora australis.

Geladen deeltjes van de zon ontsnappen via zonnewinden en worden afgebogen door het magnetisch veld van de aarde. Dat veld kent “gaten” (zie N en Z van aarde), waardoor de zonnewinden worden aangetrokken naar de polen en reageren met de ionen in de bovenste atmosfeerlagen (ionosfeer).

Grote uitbarstingen op de zon met grote zonnevlammen tot gevolg kunnen zorgen voor een geomagnetische storm in de thermosfeer van de aarde. Dit is een tijdelijke storing die veroorzaakt wordt door de grote druk van de zonnewinden op het magnetisch veld van de aarde. Tijdens een geomagnetische storm kan het poollicht vaak tot buiten de poolgebieden gezien worden, heel soms zelfs tot in België. Daarnaast kan een sterke storm het elektriciteitsnet op aarde ook verstoren.

E Exosfeer

De vijfde en laatste atmosferische laag is de exosfeer (~ Griekse 'exo' = buiten, wat wijst op de buitenste laag van de atmosfeer). 

De exosfeer begint op 500 km hoogte en gaat over in het luchtledige universum. De lichtste moleculen kunnen hier ontsnappen aan de zwaartekracht van de aarde en komen terecht in de ruimte. In deze laag is er zo weinig materie aanwezig dat temperatuur irrelevant wordt. Het kan ontzettend warm worden, maar ook ontzettend koud.

Uiteindelijk zal de temperatuur evolueren naar 3 Kelvin (–270,15 °C) door de kosmische achtergrondstraling. Die straling is een overblijfsel van de oerknal en vertegenwoordigt de resterende warmte van het heelal kort na het ontstaan ervan. Het heelal is sindsdien gigantisch uitgezet en afgekoeld, maar de kosmische achtergrondstraling is nog altijd waarneembaar.

Indeling op basis van chemische samenstelling

Je kunt de atmosfeer ook indelen volgens chemische samenstelling. Deze indeling gebeurt op basis van de concentratie aan , zuurstofgas, in de atmosfeer.

De eerste laag is de homosfeer (~ Griekse 'homo' = gelijk). De homosfeer loopt van 0 tot 85 km hoog. In deze laag is er veel stikstofgas en weinig zuurstofgas, maar de verhouding tussen beiden is stabiel of blijft gelijk.

Dit verandert in de tweede laag, de heterosfeer (~ Griekse 'hetero' = verschillend). Deze loopt van 85 km tot het luchtledige universum. In deze laag neemt het zuurstofgehalte toe met de hoogte en is er in verhouding tot de homosfeer meer zuurstofgas aanwezig.