1 Inleiding

1
Inleiding
fig.1.1 Onze aarde is ontstaan uit een supernova-explosie
Bron:http://images.google.be/imgres?imgurl=http://www.pbs.org/wgbh/nova/gamma/images/cosm_supernova2_large.jpg&imgrefurl=
http://www.pbs.org/wgbh/nova/gamma/cosm_supe.html&h=500&w=498&sz=234&hl=nl&start=8&tbnid=VPeBV_caM_4SRM:&tbnh=
130&tbnw=129&prev=/images%3Fq%3Dsupernova%26gbv%3D2%26svnum%3D10%26hl%3Dnl%26sa%3DG
Na een supernova-explosie van een zeer grote ster werd onze zon gevormd. De
overblijvende oernevel begon samen te trekken tot grote brokstukken die later de
planeten hebben gevormd. De primaire atmosfeer van de vier binnenplaneten
(waaronder de aarde) bestond hoofdzakelijk uit waterstof en helium. De zonnewind
heeft deze gassen weggeblazen. Door de afwezigheid van een atmosfeer werd de
aarde vloeibaar om in een later stadium te stollen. Door de vorming van gesteenten en
door vulkaanuitbarstingen werden er gassen gevormd. De zo opgebouwde secundaire
atmosfeer bestond uit waterstof, stikstof en koolzuurgas. Door condensatie werden er
oceanen gevormd die een deel van het koolstofdioxide absorbeerden. Het
koolstofdioxide-gehalte in de atmosfeer daalde. Door de ontwikkeling van het leven
ging dit proces nog verder.
Geleidelijk aan evolueerde de atmosfeer tot haar huidige unieke samenstelling:
een mengsel van gassen ( = lucht) en een geringe hoeveelheid vloeibare of vaste
deeltjes, die in deze lucht zweven en meer of minder snel vallen.
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
1
De atmosfeer ligt als een mantel (tot 1000 km) rond de
aarde en kan niet ontsnappen uit onze aardse atmosfeer
door de zwaartekracht van de aarde.
Deze gassen worden op grote hoogte langzaam dunner
en uiteindelijk houdt de dampkring helemaal op. Daar
rond bevindt zich de ruimte.
fig.1.2 De onderste lagen van de atmosfeer
Bron:http://images.google.be/imgres?imgurl=http://mediatheek.thinkquest.nl/~ll055/air/images/atmosnl.jpg&imgrefurl=http://mediath
eek.thinkquest.nl/~ll055/lucht/atmos.htm&h=194&w=181&sz=12&hl=nl&start=8&tbnid=JiBtDUYU0yTdHM:&tbnh=103&tbnw=96&pre
v=/images%3Fq%3Datmosfeer%26gbv%3D2%26ndsp%3D18%26svnum%3D10%26hl%3Dnl%26sa%3DN
De aarde , met haar blauwe kleur, neemt als derde planeet een unieke plaats in t.o.v.
de zon: niet te koud om alles te bevriezen en niet te warm om alles te verschroeien.
Hoewel er nog andere planeten zijn met een dampkring, heeft enkel onze planeet een
dampkring met de juiste samenstelling en opbouw die op deze wijze leven mogelijk
maakt. Leven op onze planeet is mogelijk dank zij de aanwezigheid van zuurstof in
onze dampkring.
Mercurius, heeft door zijn korte afstand tot de zon, geen atmosfeer.
Onze twee buurtplanten, Venus en Mars, hun atmosfeer is vooral opgebouwd uit CO2.
De twee grootste planeten van ons zonnestelsel, Jupiter en Saturnus, bevatten vooral
helium en waterstof. Uranus atmosfeer bestaat uit methaangas en Neptunus heeft het
meest venijnige en wisselvallige klimaat van ons zonnestelsel.
De aarde is dus niet alleen qua ligging uniek in ons zonnestelsel, maar ook qua
samenstelling van haar atmosfeer.
◘ Volg de uiteenzetting op video: Weer en klimaat - “De lucht om ons heen” - P1
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
2
2
De opbouw van onze atmosfeer
2.1
Hoofdlagen van onze atmosfeer
De dampkring kan onderverdeeld worden in een aantal hoofdlagen, die onmerkbaar in
elkaar overgaan.
RUIMTE
MAGNETOSFEER
EXOSFEER
THERMOSFEER
MESOSFEER
STRATOSFEER
TROPOSFEER
fig.2.1 Opbouw van de atmosfeer
Bron:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/nl/c/c1/Atmosfeer.png
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
3
2.2
Samenstelling van onze atmosfeer
De dikte van de atmosfeer onder de exosfeer (troposfeer + stratosfeer + mesosfeer +
thermosfeer) bedraagt ongeveer 440 km. In vergelijking met de straal van onze planeet (6
370 km) is de verhouding 1/15. Eigenlijk vormt de atmosfeer maar een dunne schil rond
onze planeet.
fig.2.2 Samenstelling van de 5 belangrijkste lagen van onze atmosfeer
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
In bovenstaande figuur kan je de belangrijkste gassen in de onderste en in de hogere
delen van onze atmosfeer bekijken?
De huidige atmosfeer bestaat vooral uit stikstofgas en zuurstofgas. Voor de troposfeer
bedraagt de samenstelling: 78 % stikstofgas, 21 % zuurstofgas en 1 % andere gassen.
Met toenemende hoogte vermindert de hoeveelheid “zwaardere” gassen zoals stikstofgas
en zuurstofgas en worden de “lichtere”gassen zoals ozon, helium of atomair stikstof en
waterstof belangrijker.
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
4
2.3
Kenmerken van de 5 onderste lagen van onze atmosfeer
De indeling van de dampkring in verschillende sferen en pauzes is gebaseerd op het
verloop van de temperatuur.
Een sfeer is een laag in de atmosfeer waar de temperatuur stijgt of daalt, een pauze is een
overgangsgebied tussen twee sferen waar de temperatuur een maximum of minimum
bereikt.
fig.2.3 Temperatuurs- en drukverloop in de belangrijkste lagen van onze atmosfeer
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
deel van de
atmosfeer
troposfeer
stratosfeer
mesosfeer
thermosfeer
exosfeer
dikte van
de sfeer
kenmerk van de
belang van deze laag
temperatuur
de temperatuur daalt er tot - weer speelt zich af in deze laag
0 tot 12 ongeveer – 60 °C
km
- aardse leven dank zij zuurstof
de temperatuur stijgt eerst - vliegtuigverkeer: geen last van het
12 tot 50
langzaam, daarna snel
weer
km
door omzetting van UVstraling van de zon door - ozonlaag: bescherming tegen UVde ozonlaag
straling
50 tot 80
de temperatuur daalt
lichtstrepen van meteoroïden
km
opnieuw met de hoogte
80 tot 435 de temperatuur stijgt met Poollicht door ionisatie van atomen
km
de hoogte
435 tot
hoge temperaturen
lage druk en ijle atmosfeer
1000 km
De luchtdruk is het grootst tegen het aardoppervlak, in de troposfeer. Met toenemende
hoogte vermindert de dikte van de atmosfeer, zodat de luchtdruk daalt met de hoogte.
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
5
3
De rol van onze atmosfeer
3.1
Ozonproblematiek
3.1.1
Ozonconcentratie in de onderste lagen van onze atmosfeer
fig.3.1 Ozonconcentratie in de troposfeer en de stratosfeer
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
Tegen het aardoppervlak is er een iets grotere concentratie aan ozon. Deze vermindert
naar de tropopauze toe om daarna sterk toe te nemen op een hoogte van 20 tot 30 km.
Ozon komt voor in de troposfeer en vooral in de stratosfeer.
De zogenaamde ozonlaag is dat deel van de stratosfeer waar de concentratie ozon het
grootst is. Dit is in België op een hoogte van ongeveer 20 tot 30 km. In vergelijking met de
andere gassen op die hoogte is de concentratie ozon toch klein!
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
6
3.1.2
Ozongat
Fig.3.2 Het ozongat is boven Antartica
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
Bovenstaande figuur toont de concentratie van stratosferisch ozon (uitgedrukt in D.U.
= Dobson Unit) over de hele planeet, gemeten met een satelliet.
De concentratie stratosferisch ozon is niet overal gelijk. Gemiddeld hebben de gematigde
breedten een grotere concentratie ozon dan de equatoriale gebieden. Vanaf de maand
september is de concentratie stratosferisch ozon zeer klein boven Antarctica: dit is het
zogenaamde “ozongat” dat jaarlijks terugkeert.
Het ozongat is de plaats in de stratosfeer waar de concentratie ozon klein is t.o.v. de
gemiddelde concentratie in de stratosfeer.
Door een luchtstroom in de atmosfeer boven Antarctica raakt een massa lucht geïsoleerd.
Tijdens de arctische winter vormen zich, door sterke afkoeling van de geïsoleerde lucht,
ijskristallen in de stratosfeer. Chemische reacties binnen de ijswolken zetten CFK’s
(chloorfluor-koolwaterstoffen) om in ozonvreters. Chlooratomen uit CFK’s breken ozon af
CFK’s werden door de mens in de atmosfeer gebracht. CFK’s werden gebruikt in
spuitbussen, de productie van piepschuim en koelkasten. Na de arctische winter komt met
de zon de UV-straling terug die het omzetten van CFK’s versnelt.
CFK’s worden nu vervangen door producten zoals:HFK’s - PFK’s - SF6.
We noemen dit de F-gassen, ze zijn minder gevaarlijk.
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
7
3.1.3
Bedreigende en beschermende ozon
beschermende ozon
troposfeer stratosfeer
OZONLAAG
bedreigende ozon
fig.3.3 Ozonconcentratie in de troposfeer en de stratosfeer
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
Waar in de
atmosfeer?
Ozonpercentage
Functie van de
ozon in deze
laag van de
atmosfeer.
Schade door te
veel of te weinig
ozon.
bedreigende OZON
Troposfeer: op leefniveau
beschermende OZON
Stratosfeer: ozonlaag
10 % van de ozon
Vooral tijdens de
zomermaanden ontstaat
ozonsmog door een combinatie
van veel zonlicht met
luchtvervuiling (industrie en
uitlaatgassen).
Te veel ozon op leefniveau is
schadelijk voor de gezondheid
van de mens omdat er dan
minder zuurstof beschikbaar is.
Troposferisch ozon veroorzaakt
irritaties aan de ogen, astma,
migraine en allergieën.
90 % van de ozon
De ozonlaag absorbeert er de
schadelijke UV-straling van de
zon en zet die om in warmte.
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
Te lage concentraties
stratosferisch ozon laten toch
een hoeveelheid schadelijke
UV-straling door tot op het
aardoppervlak. Teveel UV kan
bij de mens huidkanker en
oogschade veroorzaken. Die
straling kan ook grote schade
toebrengen aan zeeorganismen
en ander leven op aarde.
8
Bij te hoge ozonconcentraties moet de overheid de bevolking inlichten: “mensen met
gevoelige luchtwegen, ouderen en kinderen kunnen beter zware inspanningen in de
buitenlucht vermijden tussen 12 en 20 uur”. In de zomer hoor je dit dikwijls tijdens de
nieuwsberichten.
Ozon is tegelijk een zegen en een vloek voor de mens en wel om volgende reden
Teveel ozon in de troposfeer is een probleem net zoals een tekort aan ozon in de
stratosfeer. De afbraak van stratosferisch ozon wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door
CFK’s (chloorfluor-koolwaterstoffen) die door de mens in de atmosfeer werden gebracht.
CFK’s werden gebruikt in spuitbussen, bij de productie van piepschuim en koelkasten.
Broeikaseffect en ozongat worden
dikwijls door elkaar gehaald, maar
zijn dus totaal verschillende
mondiale problemen.
Hoewel.
In nevenstaande cartoon lijkt het
ozongat een oplossing te kunnen
bieden aan de opwarming van onze
aarde (broeikaseffect).
Was het maar zo simpel.
fig.3.4 Ozongat als oplossing voor het broeikaseffect
Bron: De Morgen
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
9
3.2
De levensbelangrijke functies van onze atmosfeer
3.2.1
Ademhaling van de meeste organismen
De atmosfeer in het algemeen en de troposfeer in het bijzonder bevatten gassen
(zuurstof) die onmisbaar zijn voor het leven op aarde (ademhaling).
3.2.2
Bescherming van leven op aarde tegen kosmische straling
◘ Volg de uiteenzetting op video: The complete cosmos  Eclipsen en Aurorae
Het gebied in de ruimte dat beheerst wordt door het aardse magnetisch veld, heet de
magnetosfeer.
Komische straling (= energierijke deeltjes) afkomstig van onze zon (protuberansen), maar
ook van buiten ons zonnestelsel (achtergrondstraling van de melkweg, straling van
exploderende sterren, pulsars, quasars) worden constant afgebogen door de
magnetosfeer, het magnetisch veld rond de aarde.
Dit
veld is vergelijkbaar met het patroon dat gevormd wordt wanneer ijzeren schilfers zich
uitlijnen rond een staafmagneet. Onder de invloed van de zonnewind, worden de
magnetische veldlijnen aan de zonne-kant van de aarde samengedrukt en uitgerekt aan
de andere kant. Dit geeft aanleiding tot een traanvormige magnetosfeer met een complexe
structuur (zie figuur).
fig.3.5 Magnetosfeer van onze aarde
Bron: http://www.nrc.nl/W2/Lab/Profiel/DeZon/
Zonder dit veld zou de aarde onleefbaar zijn door de invloed van de zonnewind. Een
kleine hoeveelheid van die deeltjes komt wel de magnetosfeer binnen, en veroorzaakt het
poollicht. Op momenten dat de zon zeer actief is, zendt zij meer straling uit. Dit wordt wel
een magnetische storm genoemd. Deze stormen veroorzaken elektrische velden in de
magnetosfeer, wat storingen kan opleveren voor bijvoorbeeld satellieten. Ook het poollicht
neemt dan in hevigheid toe.
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
10
fig.3.6 Poollicht
fig.3.7 Meteoriet in onze dampkring
Bron: http://www.astrobril.nl/poollicht3.html
Bron: http://www.sterrenkids.nl/page.php?90
3.2.3
Bescherming van bombardementen van meteoroïden
Behalve de grote hemellichamen draaien er ook talloze kleine voorwerpen om de zon: van
enorme brokken steen tot kleine steentjes en stofjes. De grotere brokken en stenen
noemen we meteoroïden en ze zijn ontstaan uit botsingen van planetoïden. Dit zijn grote
brokstukken die tussen Mars en Jupiter circuleren. De kleine steentjes en stofdeeltjes zijn
meestal restanten van kometen, die in een ellipsvormige baan rond de Zon blijven draaien.
De aarde passeert elk jaar in augustus een zo’n komeetbaan en dan krijgen zeer veel
‘vallende sterren’ te zien.
Soms komt zo’n deeltje (we noemen deze deeltjes meteoor) in de aardbaan en in onze
atmosfeer terecht. Dat alles gebeurt op grote hoogte (meer dan 80 km) en bij zeer hoge
snelheden, soms wel meer dan 100.000 km per uur! Door die hoge snelheid gaat de
meteoroïde gloeien. Daarbij verdampt of smelt de meteoroïde meestal binnen een
seconde. Wij hier op Aarde zien dan een kort oplichtend spoor aan de hemel een meteoor,
‘vallende ster’ in de volksmond.
Een wat groter brokstuk kan zorgen voor een lichtspoor zo helder als de volle maan. We
spreken dan van een vuurbol. De atmosfeer kan zo’n grotere meteoroïde niet helemaal
versmelten. Daardoor kan een deel op Aarde vallen: dat is dan een meteoriet.
Gelukkig vormt de atmosfeer als het ware een paraplu tegen die stenen uit de ruimte. Zou
die er niet zijn, dan zou onze Aarde er al snel uit zien zoals de Maan, namelijk bezaaid
met katers.
3.2.4
Behoud van temperatuur
Hiervoor zorgen zowel de atmosfeer als de hydrosfeer (= alle water op aarde: inde
oceanen, zeeën, rivieren, .., meer ook in de wolken).
Overdag beschermt de atmosfeer ons tegen de felle hitte van de zon (de aarde warmt wel
op) en ‘s nachts houdt de atmosfeer de uitgestraalde warmte van de aarde vast (werkt als
een soort deken). We verwijzen naar deel 4 ‘Stralingsbalans’.
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
11
3.2.5
Filter voor elektromagnetische straling (EM-straling)
De straling van het EM-spectrum kan opgedeeld worden in schadelijke en onschadelijke
straling en deze straling wordt al dan niet tegengehouden door bepaalde lagen in de
atmosfeer. Je kan dit zien in onderstaande figuur.
fig.3.8 De atmosfeer als filter voor de EM-straling
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
schadelijke straling
→ tegengehouden
onschadelijke straling → doorgelaten
röntgenstraling
thermosfeer
Zichtbaar licht
korte UV-stralen
thermosfeer
IR-straling
UV-stralen
stratosfeer
radiogolven
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
12
4
Stralingsbalans
4.1
Verloop van de zonnestraling in de atmosfeer
Onderstaande omschrijving is te volgen op de bijhorende figuur.
Niet al het zonlicht door de atmosfeer reist, bereikt het aardoppervlak. We sommen
hieronder op wat er allemaal gebeurt in de atmosfeer met het zonlicht.
• 51% van het zonlicht wordt geabsorbeerd door de continenten en de oceanen
(instraling) en omgezet in warmte (uitstraling).
• 30% van het zonlicht gaat verloren door reflectie op wolken en op het
aardoppervlak.
• 19 % van het zonlicht wordt geabsorbeerd door broeikasgassen (16%) en wolken
(3%) omgezet in warmte.
Met de teruggekaatste energie (thermische energie) gebeurt het volgende in de atmosfeer.
• Ongeveer 15 % van de uitgestraalde warmte wordt vastgehouden door
broeikasgassen. Je kan deze gassen vergelijken met het glas van een broeikas: ze
laten het zonlicht door, maar houden de uitstraling gevangen. Hoe meer
broeikasgassen zich in de atmosfeer bevinden, hoe meer uitstraling er gevangen
blijft in de atmosfeer en niet kan ontsnappen in de ruimte. Dit veroorzaakt een
opwarming van de aarde.
• Het grootste deel van de uitstraling (70%) verdwijnt tenslotte in de ruimte, een klein
deel blijft gevangen in de atmosfeer.
fig.4.1 Warmtebalans op aarde
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
13
4.2
Invloed van de mens op de stralingsbalans
Menselijke activiteiten geven aanleiding tot grote veranderingen van het aardoppervlak
en/of wijzigingen in de samenstelling van de atmosfeer. Dit heeft rechtstreeks invloed op
de reflectie en absorptie van energie. Daardoor kan er opwarming of afkoeling in de
atmosfeer ontstaan. We geven enkele voorbeelden, maar meer details tref je aan bij het
deel ‘broeikaseffect’.
fig.4.2 - A
fig.4.2 - B
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
Vliegtuigen produceren broeikasgassen
door verbading van kerosine (opwarming)
en condensatieslierten van witte
ijskristallen (reflectie van zonlicht,
afkoeling).
Ontbossing leidt tot bodemdegradatie en
dit kan woestijnbodems doen ontstaan die
zonlicht reflecteren (afkoeling). Het
verdwijnen van grote oppervlakten bos
kan anderzijds aanleiding geven tot meer
CO2 (door minder fotosynthese) in de
atmosfeer (opwarming).
fig.4.2 - C
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
fig.4.2 - D
Bron: Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
Door het toenemende verbruik van
fossiele brandstoffen (industrie en
verkeer) is de hoeveelheid
broeikasgassen sterk toegenomen
(opwarming).
Voor de aanleg van wegen wordt asfalt en
beton gebruikt, beide materialen die veel
zonlicht absorberen en een grotere
uitstraling veroorzaken (afkoeling).
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
Ook de moderne veeteelt is
verantwoordelijk voor een belangrijke
toename van het broeikasgas “methaan”
in de troposfeer (opwarming).
14
INHOUDSTAFEL
GERAADPLEEGDE WERKEN
Geoscoop 5/6 , Wolters Plantyn, Mechelen, 2004
http://www.esat.kuleuven.ac.be/opendeur2005/virtueel/virtueel.php?scd/ruimteweer.htm
http://www.nrc.nl/W2/Lab/Profiel/DeZon/
Enkele aan te bevelen internetsites.
http://users.telenet.be/geowisvlio/Aardrijkskunde/atmosfeer.htm
http://users.telenet.be/lode.stevens/cma/atmosfeer.html
http://mediatheek.thinkquest.nl/~ll125/nl/atmos_nl.htm
Gemeentelijk Technisch Instituut Londerzeel
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
15
Daalkouter 30
1840 Londerzeel
DE ATMOSFEER
Opgemaakt door Wim Van Buggenhout
Naam
Derde graad Aardrijkskunde -
Klas
Atmosfeer
16
Derde graad Aardrijkskunde -
Atmosfeer
17