Atmosfeer
De atmosfeer is in de astronomie het totaal van de omhullende gassen die zich om een vast hemellichaam bevinden. De atmosfeer van de aarde wordt ook wel aardatmosfeer of dampkring genoemd. Ook andere planeten in ons zonnestelsel hebben een atmosfeer.
De gassen worden aangetrokken door het zwaartekrachtsveld van het lichaam, en worden zo vastgehouden. De lichtere gassen, zoals waterstof kunnen een snelheidsverdeling hebben die ten dele groter is dan de ontsnappingssnelheid; zulke gassen zullen dan langzaam verdwijnen uit de atmosfeer.
De aardatmosfeer
De atmosfeer is een dunne laag van gassen die een planeet bedekt. Onze atmosfeer, ook wel dampkring genoemd, houdt onze planeet op een comfortabele temperatuur (ongeveer 15 graden), doordat hij de warmte van de zon tot op de grond laat doordringen en verhindert dat de uitgaande warmte in de ruimte ontsnapt. De deken van lucht is dun in vergelijking met de aarde zelf. Heeft de aarde een straal van gemiddeld 6370 km, de atmosfeer is slechts gemiddeld 1000 km dik. In de dampkring onderscheidt men wel vier lagen: de troposfeer, de stratosfeer, de mesosfeer en de ionosfeer. Het weer speelt zich af in de laag die het dichtst bij de aarde ligt, de troposfeer. De dikte van de troposfeer varieert van 10 km aan de polen tot 16 km in de gebieden rond de evenaar en is de warmste en vochtigste laag van de dampkring.
Samenstelling
| Droge atmosfeer | |
|---|---|
| N2 Stikstof | 78,08% |
| O2 Zuurstof | 20,95% |
| Ar Argon | 0,93% |
| CO2 Kooldioxide | 0,038% |
| Sporengassen | |
| Ne Neon | 0,0018% |
| He Helium | 0,00052% |
| CH4 Methaan | 0,00022% |
| Kr Krypton | 0,0001% |
| N2O Lachgas | 0,00005% |
| H2Waterstof | 0,00005% |
| Xe Xenon | 0,000008% |
| Overige | 0,001% |
In de buitenlucht was de hoeveelheid koolstofdioxide (of koolzuurgas) ongeveer 0,03%, binnen een woning kan dit, als er gestookt of gekookt wordt, veel hoger zijn. Sinds de industriële revolutie is de concentratie toegenomen van ongeveer 0.03% naar inmiddels bijna 0.04% (ongeveer 380ppm).
De samenstelling van de lucht varieert met de hoogte. Omdat stikstof (massagetal 14) minder weegt dan zuurstof (met massagetal 16) is er op grotere hoogte verhoudingsgewijs minder zuurstof aanwezig.
Droge lucht (die dus weinig waterdamp bevat) is een zeer goede warmte-isolator, en heeft ook een lage warmtecapaciteit. Daarom wordt droge lucht gebruikt in dubbel glas voor het isoleren van gebouwen.
Omgeven door droge lucht kan een mens dan ook de zeer hoge temperaturen in een sauna doorstaan. De persoon gaat weliswaar zeer sterk zweten, maar doordat het zweet in de droge, hete lucht snel verdampt, koelt de huid af, en wordt de persoon niet snel oververhit.
Luchtdruk
De druk van de lucht is op zeeniveau het hoogste. Hij bedraagt bij normaal weer 1013 hPa. Op grotere hoogte neemt de luchtdruk sterk af. De zuurstofbinding aan de hemoglobine wordt dan minder en daarom hebben moderne vliegtuigen een drukcabine.
Dichtheid
De luchtdruk wordt veroorzaakt door het gewicht van de hoger gelegen luchtlagen. De dichtheid van droge lucht op zeeniveau bedraagt 1,293 kg/m3 (1 atmosfeer druk, bij 0°C). De dichtheid van de lucht neemt af met het stijgen van de hoogte, op 32 km hoogte bedraagt zij minder dan 1% van de dichtheid op zeeniveau. De dichtheid van lucht op de top van de Mount Everest (8845m) bedraagt ca. 0,425 kg/m3.
De dichtheid van lucht kan je makkelijk bij verschillende drukken berekenen door benaderend de ideale gaswet te gebruiken: ρ= (P M)/(R T) met R = 8,314472 J/mol K, de gasconstante, P de luchtdruk in pascal, M de molaire massa in g/mol en T de absolute temperatuur in kelvin.
Lucht heeft een theoretische molaire massa van 28,97 g/mol.
Doorlaatbaarheid van de atmosfeer
Kleur van de hemel
Rayleigh verstrooiing
Rayleighverstrooiing is de verstrooiing van licht door deeltjes die kleiner zijn dan de golflengte van het licht. Het effect werd genoemd naar Lord Rayleigh die het verklaarde. Rayleighverstrooiing treedt op wanneer licht door een transparante vloeistof of vaste stof gaat, maar kan het duidelijkst worden waargenomen bij gassen. Rayleighverstrooiing in de atmosfeer is de reden waarom de onbewolkte lucht blauw is.
Wolken
