atmosfæren – Store norske leksikon

Jordens atmosfære er en blanding av flere gasser.

Ren, tørr luft inneholder 78,08 volumprosent nitrogen, 20,95 prosent oksygen, 0,93 prosent argon og 0,04 prosent karbondioksid, til sammen 99,998 prosent. De gjenstående 0,002 prosentene utgjøres av en rekke gasser i mengdeforhold rundt én milliontedel (oppgis ofte i ppm = parts per million), blant annet edelgassene helium, neon, krypton og xenon, og de mer kjemisk aktive gassene ozon, hydrogen, karbonmonoksid, metan og dinitrogenoksid (lystgass). Innholdet av vanndamp varierer sterkt med temperaturen. I tropene kan det gå opp mot tre prosent, mens det i polarstrøkene og høyere luftlag bare er noen tiendedels prosent eller mindre. Luften under turbopausen har en gjennomsnittlig relativ molekylmasse på 28,996.

Over turbopausen er diffusjon den dominerende transportprosessen, noe som fører til en mindre effektiv blanding av gassen. Over dette nivået vil også molekyler i stigende grad spaltes i atomer av ultrafiolett sollys. Oksygen spaltes lengst nede, og over cirka 350 kilometers høyde vil også nitrogen hovedsakelig være i atomær form.

Den øverste delen av atmosfæren består stort sett av lette gasser; helium over cirka 600 kilometer og hydrogen over cirka 1500 kilometer. Over omtrent 70 kilometer vil en del av atmosfæregassen bli ionisert, det vil si at de nøytrale molekylene avgir elektroner slik at man får en elektrisk ledende gass med frie elektroner og ioner (se ionosfære).

Karakteristiske trekk i høydevariasjonen av temperaturen gjør det naturlig å dele atmosfæren inn i fire lag:

1. troposfæren
2. stratosfæren
3. mesosfæren
4. termosfæren

I troposfæren avtar temperaturen med høyden, i gjennomsnitt rundt 6,5 grader celsius (°C) per kilometer. Imidlertid forekommer det ofte uregelmessigheter, inversjoner, i dette mønsteret, særlig nær jordoverflaten. På grunn av liten stabilitet har man en betydelig vertikal forflytning av luftmasser i troposfæren. Dette fører til dannelse av skyer og nedbør, og troposfæren kalles også ofte for værsonen.

Skillet mellom troposfæren og stratosfæren, tropopausen, er meget markert. I polarstrøkene ligger tropopausen i om lag 8–10 kilometers høyde, med en temperatur på cirka –55 °C. I tropene ligger den i om lag 17 kilometers høyde med temperaturer rundt –80 °C. Både tropopausens høyde og temperatur varierer med året og med meteorologiske forhold, blant annet høytrykk/lavtrykk og tropeluft/polarluft. Over tropopausen øker temperaturen først langsomt med høyden, for så å stige hurtigere til man når et maksimum på noe over 0 °C i cirka 55 kilometers høyde, stratopausen.

I stratosfæren finner man også det viktige ozonlaget, med et maksimum i 15–30 kilometers høyde. Det er for øvrig absorpsjon av ultrafiolett stråling i ozonlaget som fører til at temperaturen øker med høyden i stratosfæren.

Over stratopausen, i mesosfæren, synker temperaturen igjen, til man kommer til mesopausen i 85–90 kilometers høyde. Dette er det kaldeste området i atmosfæren, men temperaturen varierer svært mye, fra cirka –90 til –50 °C over ekvator og ned til –130 °C på høye breddegrader om sommeren.

I termosfæren, som ligger over mesopausen, stiger temperaturen til rundt 1500 °C i en høyde av cirka 300–400 kilometer, men det er her store variasjoner gjennom døgnet og med årstider og solaktivitet.

Atmosfæren over omtrent 500 kilometer kalles ofte eksosfæren. Her er midlere fri veilengde stor, det vil si at partikler sjelden kolliderer med hverandre, og masse kan unnslippe til verdensrommet.

Den delen av atmosfæren som leder elektrisitet, ionosfæren, faller i grove trekk sammen med meso- og termosfæren.

Atmosfærens skyer dannes i all hovedsak i det nederste laget, troposfæren. To sjeldne og spesielle skytyper dannes imidlertid i høyere lag: perlemorskyer i stratosfæren og lysende nattskyer i mesosfæren. I stratosfæren finner vi ozonlaget, som har særlig stor absorpsjon av ultrafiolett stråling. Polarlyset (nordlys og sørlys) opptrer i ionosfæren.