Als je naar de hemel kijkt, is de troposfeer cruciaal voor het voeden van de aarde wolken boven je. Maar buiten deze ademende laag zijn er nog vijf andere belangrijke gebieden voor het leven op aarde.
In de troposfeer, Straalstromen fungeren als luchtsnelwegen. Deze snelstromende luchtstromen, gevormd door de rotatie van de planeet en de variatie in temperatuur, bepalen een groot deel van de transcontinentale vliegroutes en weerpatronen. Commerciële vliegtuigen navigeren door deze corridors.
Binnen de stratosferische kalmte bewaken ozonmoleculen – waakzaam absorberen ze schadelijke ultraviolette straling. De elegantie van de aurora siert de thermosfeer. Hier, boven het hoogste wolken, satellieten draaien rond de aarde. Daarboven bevindt zich de exosfeer, beter bekend als de ‘buitenruimte’.
Laten we dieper ingaan op de lagen van de atmosfeer en onderzoeken wat zich in elke laag bevindt.
Infografiek
We hebben de onderstaande informatie samengevat in een gemakkelijk te begrijpen infographic voor onze abonnees. Om prestatieredenen wordt op deze pagina een afbeelding van lagere kwaliteit weergegeven. Om de afbeelding op volledige grootte op uw computer op te slaan, klikt u op de knop ‘downloaden’ onder de infographic.
De troposfeer: de weermotor van de aarde
De troposfeer is de atmosferische laag die zich het dichtst bij het aardoppervlak bevindt, waar vrijwel alle wolken- en weersverschijnselen voorkomen, en varieert in hoogte. Het is slechts zes kilometer hoog aan de polen, maar tot twaalf kilometer hoog aan de evenaar. Temperatuur in het algemeen neemt af met de hoogte in de troposfeer en bereikt het koudste punt op de tropopauze, de grens tussen de troposfeer en de stratosfeer.
De temperaturen kunnen hier oplopen tot -51°C!
Stormen broeien en verdwijnen in deze laag, regenbogen vormen een boog langs de hemel na regenval, en passaatwinden reizen onvermoeibaar over de oceanen.
Klimaatinvloed en menselijke activiteit
De troposfeer is onlosmakelijk verbonden met menselijke activiteiten en beïnvloedt weerpatronen. De overvloedige aanwezigheid van broeikasgassen, voornamelijk afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen, versterkt de opwarming van de aarde en verstoort de natuurlijke klimaatritmes.
Industriële activiteit stoot kooldioxide uit in deze atmosferische laag, waardoor het broeikaseffect wordt verergerd.
Verstedelijking verdringt natuurlijke landschappen en verandert het lokale microklimaat. Deze plaatselijke veranderingen, hoewel ogenschijnlijk klein, kunnen uitmonden in significante klimaatverschuivingen op mondiale schaal.
Landbouwpraktijken wijzigen de chemische samenstelling van de troposfeer door de uitstoot van methaan en transformeren het albedo (het vermogen om warmte vast te houden) van de aarde, waardoor het lokale weer en de klimaattrends op langere termijn worden beïnvloed. Veranderingen in landgebruik, ontbossing en bepaalde gewassen zoals rijstvelden versterken deze effecten.
De stratosfeer: het domein van ozon
De stratosfeer bevindt zich boven de troposfeer en is de beschermende laag die ons dankzij ozon beschermt tegen de schadelijke ultraviolette straling van de zon. Hier kruisen commerciële vliegtuigen, waarbij gebruik wordt gemaakt van de relatieve rust en stabiliteit van de laag voor efficiënter reizen. De stratosfeer bevindt zich ongeveer 4 tot 12 mijl (6 tot 20 kilometer) boven het aardoppervlak, het dichtst bij het oppervlak aan de polen, en eindigt ongeveer 50 kilometer boven ons.
Vanwege de warmte die vrijkomt bij het ontstaan van ozon als gevolg van de UV-stralen van de zon, stijgt de temperatuur in deze laag met de hoogte. De temperaturen aan de bovenkant van de stratosfeer liggen gemiddeld rond de -15°C.
In tegenstelling tot de troposfeer komt het weer zelden voor in de stratosfeer, en beperkt het zich doorgaans tot de laagste lagen (de “overschietende toppen” van onweer). Af en toe vormen zich hier echter lichtgevende wolken.
Nachtlichtende wolken, ook bekend als polaire mesosferische wolken, verschijnen op grote hoogte in de stratosfeer, meestal tijdens de zomermaanden in poolgebieden. Ze zijn samengesteld uit kleine ijskristallen die zonlicht reflecteren, waardoor een verbluffende weergave van lichtgevende blauwe en zilveren tinten tegen de nachtelijke hemel ontstaat.
De vorming van nachtlichtende wolken is nog steeds niet volledig begrepen, wat een intrigerende sfeer aan deze ongrijpbare verschijnselen toevoegt. Wetenschappers denken dat ze ontstaan wanneer waterdamp bevriest op meteorische stofdeeltjes hoog in de atmosfeer. De extreem lage temperaturen in de bovenloop van de stratosfeer, gecombineerd met de aanwezigheid van deze microscopisch kleine deeltjes, creëren de perfecte omstandigheden voor hun vorming.
Op kruishoogte snijden commerciële vliegtuigen door de lagere stratosfeer.
Vliegtuigen navigeren doorgaans door de lagere stratosfeer, waarbij ze de ozonlaag omzeilen, voor optimale vliegomstandigheden.
De mesosfeer: mysteries en meteoren
De mesosfeer, de derde laag van de atmosfeer van de aarde, nestelt zich boven de stratosfeer en is de plek waar de luchttemperaturen beginnen te dalen. Met een hoogte tussen 51 en 53 mijl, terwijl de temperaturen enigszins draaglijk zijn voor mensen dichter bij het oppervlak, dalen de temperaturen aan de bovenloop tot -184 ° F (-120 ° C).
Maar dit is een goede zaak, omdat de thermische eigenschappen van de mesosfeer helpen bij een belangrijke planetaire taak: het uiteenvallen van meteoroïden. Wanneer we een vallende ster door de nachtelijke hemel zien vliegen, zijn we getuige van het verdampen van deze deeltjes door de toenemende temperaturen in de mesosfeer terwijl ze naar beneden komen.
Deze atmosferische laag is nog steeds minder onderzocht dan andere, omdat hij te hoog is voor vliegtuigen en te laag voor satellieten, waardoor een barrière ontstaat die directe menselijke observatie uitdaagt. Het beschermt echter onze planeet en verbrandt de meeste meteoren die de atmosfeer van de aarde binnendringen.
De thermosfeer: opwarmen
De thermosfeer bevindt zich tussen 85 km en 600 km boven het aardoppervlak en is een drukke supersnelweg voor door mensen gemaakte satellieten.
Hier kunnen satellieten consistente banen rond de planeet behouden. Dankzij de schaarse atmosferische moleculen in de thermosfeer ondervinden deze satellieten minder weerstand, waardoor ze vrijer kunnen bewegen en hun snelheid kunnen behouden met een minimaal brandstofverbruik.
De atmosfeer begint in deze laag dunner te worden, hoewel er een drastisch temperatuurverschil is in deze laag (het grootste van alle – vandaar de naam!). Terwijl de temperaturen aan de onderkant van de thermosfeer zo laag zijn als -120°C, kunnen de temperaturen aan de bovenkant van deze laag oplopen tot boven de 2000°C!
De Majesteit van de Aurora
De aurora borealis en aurora australis schilderen de hemel met ontzagwekkende schoonheid, vooral zichtbaar vanaf de hoge breedtegraden. Ze komen meestal voor in de laagste delen van de thermosfeer. Deze natuurlijke fenomenen, die het best zichtbaar zijn in de poolgebieden, zijn een spectaculaire botsing van deeltjes en atmosferische gassen.
Waar begint 'de ruimte'?
De afbakening tussen atmosfeer en ruimte is geen duidelijke grens, maar een geleidelijke vervaging in de kosmos. De meeste huidige definities plaatsen dit ergens in de thermosfeer.
Kármán-lijn: Ongeveer 100 km boven de aarde wordt de Kármán-lijn internationaal erkend als de rand van de ruimte. Aerodynamicus Theodore von Kármán berekende waar de atmosfeer te dun wordt om luchtvaartvluchten te ondersteunen. De Fédération Aéronautique Internationale gebruikt de Kármán-lijn om ruimtevaart- versus luchtvaartregio's te definiëren. Boven deze hoogte zijn ruimtevaartuigen onderworpen aan het internationale ruimterecht en niet aan de luchtvaartregels.
Theodore von Kármán heeft uitstekend werk geleverd: in 2009 rapporteerden wetenschappers dat een Supra-Thermal Ion Imager (een instrument dat de richting en snelheid van ionen meet) hen in staat stelde een grens te bepalen op 118 km (73,3 mijl) boven de aarde, heel dichtbij. aan de berekeningen van Theodore von Kármán.
De exosfeer: welkom in de ruimte
Gelegen bovenop de atmosferische lagen van de aarde, is de exosfeer de plek waar lucht geleidelijk plaats maakt voor de leegte van de ruimte. Dun verspreide waterstof- en heliumatomen fluisteren de overgang van de lucht die we inademen naar de kosmische leegte.
Er zijn maar weinig luchtmoleculen in dit schaarse gebied, die satellieten ontwijken terwijl ze in een baan om de aarde draaien.
Hier wordt de grens tussen de atmosfeer en de ruimte onduidelijk. Aan de buitengrens van de exosfeer ontsnappen gassen aan de greep van de aarde en bloeden langzaam in de leegte van de interplanetaire ruimte.
De exosfeer strekt zich uit tot 10.000 kilometer boven ons en verdwijnt in de hemelse oceaan. Hier verliest de term ‘lucht’ zijn traditionele betekenis als we op onze tenen de uitgestrekte ruimte binnengaan.
