Zusammensetzung der Atmosphäre
Die Erdatmosphäre ist eine Gas-Mischung, die das Flugzeug umgibt und alle Wetterphänomene beherbergt. Die Hauptbestandteile sind über lange Zeiträume konstant.
Quelle: ICAO Annex 3 Meteorological Service for International Air Navigation; WMO Standard.
Trockene Luft — Hauptbestandteile (volumenbezogen)
| Gas | Anteil | Bemerkung |
|---|---|---|
| Stickstoff (N₂) | ~78,084 % | Inert, wichtigster Bestandteil — ca. 78 % der Luft ist Stickstoff |
| Sauerstoff (O₂) | ~20,946 % | Lebensnotwendig, brennbar |
| Argon (Ar) | ~0,934 % | Edelgas, inert |
| Kohlendioxid (CO₂) | ~0,04 % (Trend steigend) | Treibhausgas |
| Andere (Ne, He, Kr, H₂, Xe …) | < 0,01 % | Spuren |
Der Anteil von Sauerstoff verändert sich mit zunehmender Höhe innerhalb der Troposphäre konstant ("the percentage of oxygen change with increasing altitude within the troposphere is constant") — das Mischungsverhältnis bleibt gleich, nur die Gesamtdichte sinkt. Konsequenz: in der Höhe ist weniger O₂ pro Volumen → Hypoxie-Risiko (siehe Subject 040).
Wasserdampf — variabler Bestandteil
Zusätzlich zur "trockenen Luft" enthält die reale Atmosphäre Wasserdampf in variabler Menge (0 bis ca. 4 % volumenbezogen). Wasserdampf ist für die meisten Wetterphänomene in der Atmosphäre verantwortlich ("water vapour is responsible for most weather phenomena in the atmosphere"):
- Wolken, Niederschlag, Nebel — alles vom Wasserdampf-Gehalt abhängig.
- Der Wasserdampf-Gehalt der troposphärischen Luft hängt immer von der aktuellen Wetterlage an einer bestimmten Position ab ("the water vapour content in tropospheric air always depends on the current weather situation at a certain position").
Wassereintritt in die Atmosphäre
Wasser gelangt hauptsächlich durch Verdunstung und Pflanzentranspiration in die Atmosphäre ("water enters our atmosphere mainly by evaporation and plant transpiration"):
- Verdunstung von Ozeanen, Seen, Flüssen (Hauptquelle, ca. 90 %).
- Pflanzentranspiration über Blatt-Spaltöffnungen.
- Sublimation von Schnee und Eis (kleinerer Anteil).
Aggregatzustände von Wasser
Wasser in der Atmosphäre kann in gasförmigem, flüssigem oder festem Zustand existieren ("water in the atmosphere can exist in gaseous, liquid or solid state"):
- Gasförmig: Wasserdampf (unsichtbar).
- Flüssig: Wolkentröpfchen, Regentropfen.
- Fest: Eiskristalle, Schneeflocken, Hagel.
Übergänge zwischen den Aggregatzuständen
| Übergang | Bezeichnung | Energie |
|---|---|---|
| Flüssig → Gas | Verdunstung (Evaporation) | nimmt Wärme auf (kühlt) |
| Gas → Flüssig | Kondensation (Condensation) | gibt Wärme ab |
| Fest → Flüssig | Schmelzen | nimmt Wärme auf |
| Flüssig → Fest | Gefrieren | gibt Wärme ab |
| Fest → Gas | Sublimation | nimmt Wärme auf |
| Gas → Fest | Sublimation (Resublimation) — Wasserdampf zu Eis | gibt Wärme ab |
Beispiele:
- Verdunstung ist der Übergang von flüssig zu gasförmig ("evaporation is the transition from liquid to gaseous").
- Kondensation ist der Übergang von gasförmig zu flüssig ("condensation is the transition from gaseous to liquid").
- Der Übergang von Wasserdampf (Gas) zu Eis (fest) heißt Sublimation ("the transition from water vapor (gas) to ice (solid) is called sublimation").
- Der Zustandswechsel von gasförmig zu flüssig setzt Wärmeenergie frei ("the state change from gaseous to liquid releases thermal energy") — Kondensationsenergie ist eine Hauptantriebsquelle für Gewitter und Hurrikane.
Greenhouse Gas Bulletin*; ICAO Annex 3; NASA Atmosphere Composition; FAA-H-8083-25B PHAK Kapitel 12.*