Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 167 Ökologie 12 Abb. 12.7: Schichtstruktur der Atmosphäre Die unterste Atmosphärenschicht bis etwa 10 km Höhe, in der unser gesamtes Wetter passiert, wird Troposphäre ge- nannt. Danach kommt jene Schicht die spätestens seit Felix Baumgartner und seinem Absprung aus 40 km jedem be- kannt ist, die Stratosphäre . Über 50 km folgen die Meso - und die Thermosphäre. Mit zunehmender Höhe verändert sich nicht nur die Tempe- ratur, auch der Luftdruck, also die Anzahl der Teilchen nimmt sehr rasch ab und beträgt in 50 km Höhe nur noch 0,1% des Drucks auf Meereshöhe. In der Stratosphäre befindet sich die sogenannte Ozon- schicht , die eine wichtige Schutzfunktion hat. Ozon kommt zwar insgesamt nur in minimalen Mengen in der Atmosphäre vor, ein Großteil konzentriert sich aber auf eine relativ schmale Schicht in 15–30 km Höhe. Allerdings ist auch in dieser Schicht die Konzentration von Ozon nur etwa 5–10ppm. Ozon(O 3 ) ist ein besonders reaktives Sauerstoff- molekül , das aus 3 Sauerstoffatomen besteht. Es entsteht durch Einwirkung energiereicher Strahlung aus dem „nor- malen“ Sauerstoff O 2 . Das Ozon wird durch die UV-Strahlung von der Sonne gebildet, absorbiert es aber auch sehr stark. Durch die Energie des UV Lichts wird das Ozon in O 2 und ein einzelnes Sauerstoffatom gespalten. Diese extrem reaktiven Einzelatome reagieren aber sofort wieder mit einem O 2 Mo- lekül zu O 3 . Würde die gesamte UV-Strahlung der Sonne auf die Erde gelangen wäre das absolut zerstörerisch für jedes Leben auf der Erde. Abb. 12.8: Absprung aus 40 km Höhe Treibhauseffekt Ein anderer Teil der Atmosphäre, der trotz geringer Konzen- tration einen großen Einfluss auf uns hat, ist das Kohlen- dioxid. Es verringert die Abstrahlung von Wärme in den Weltraum. Von der Sonne gelangt ein breites Spektrum elektromagnetischer Strahlung zur Erdatmosphäre. Der kurzwellige Anteil dieser Strahlung wird schon in großer Höhe absorbiert, z. B. vom Ozon. Der langwelligere Bereich des sichtbaren Lichts dringt bis zur Erde durch und erwärmt diese. Dadurch strahlt auch die Erde elektromagnetische Strahlung ab, allerdings im sehr langwelligen Bereich des Infraroten Lichtes. Infrarotstrahlung können wir nicht sehen, aber wir nehmen sie als Wärme wahr. Vielleicht kennt ihr Infrarotheizkörper, die genau auf diesem Prinzip beruhen? Auch mit speziellen Wärmebild- kameras kann die Strahlung war- mer Körper aufgezeichnet wer- den. Diese Infrarotstrahlung wird von einigen Molekülen in der At- mosphäre wie dem CO 2 , aber auch dem Wasser, absorbiert und die Moleküle werden dadurch zu Schwingungen angeregt. Die Energie dieser Schwingungen geben sie als langwellige Wärmestrahlung auch wieder ab und diese wird zum Teil wieder zur Erde zurück abgestrahlt, es wird also wärmer. Abb. 12.9: Ozon und UV Strahlung Abb. 12.10: Intensität der Sonnenstrahlung vor und nach Durchdringen der Erdatmosphäre in Abhängigkeit von der Wellenlänge Abb. 12.11: CO 2 Schwingungen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv