AstronomieAntwoorden
AstronomieAntwoordenBoek: Atmosfeer


[AA] [Woordenboek] [Antwoordenboek] [UniversumFamilieBoom] [Wetenschap] [Sterrenhemel] [Planeetstanden] [Reken] [Colofon]

1. Een atmosfeer ... 2. De atmosfeer van de Aarde ... 2.1. Hitte in de thermosfeer ... 3. Temperaturen meten in de thermosfeer

Deze bladzijde beantwoordt vragen over de atmosfeer of dampkring. De vragen zijn:

1. Een atmosfeer

Een atmosfeer of dampkring is een mantel van gassen rond een hemellichaam, bijeengehouden door de zwaartekracht. De atmosfeer wordt naar boven toe steeds ijler. Er is geen scherpe grens tussen de atmosfeer en de interplanetaire ruimte.

Zelfs rond een hemellichaam met relatief weinig zwaartekracht, zoals de Maan of de ringen van Saturnus, kunnen wat gassen zijn die je in de ruimte tussen de planeten niet in die verhoudingen en (hogere) dichtheden tegen komt. Je kunt dat ook een atmosfeer noemen, hoewel die atmosferen zo ijl zijn dat ze in een laboratorium op Aarde als een goed vacuüm geteld zouden worden.

Grote gasplaneten zoals Jupiter en Saturnus hebben hele dikke gaslagen die waarschijnlijk meer dan de helft van de diameter van de planeet vormen. Meestal geldt al het gas van zo'n planeet als deel van de atmosfeer.

De relatief dunne laag van een ster waar het meeste licht vandaan komt dat je van ver weg kunt zien wordt wel de atmosfeer van die ster genoemd. Al het gas onder die dunne buitenlaag wordt niet tot de atmosfeer gerekend.

2. De atmosfeer van de Aarde

De atmosfeer van de Aarde wordt traditioneel verdeeld in vijf lagen:

Tabel 1: Lagen van de atmosfeer van de Aarde

naam hoogte (km) temperatuur ()
exosfeer > 700 ≈ 1000
thermosfeer 80 − 700 −86 ↑ ≈ 1000
mesosfeer 50 − 80 −3 ↓ −86
stratosfeer 12 − 50 −57 ↑ −3
troposfeer 0 − 12 15 ↓ −57

De volgende tabel toont enige kenmerken van de atmosfeer op verschillende hoogtes tussen 0 en 1000 km, gebaseerd op de zogenaamde "U.S. Standard Atmosphere 1976" //modelweb.gsfc.nasa.gov/atmos/us_standard.html. De getoonde kenmerken zijn: temperatuur \(T\), (lucht)druk \(P\), massadichtheid \(ρ\), deeltjesdichtheid \(n\), botsingsfrequentie \(ν\) en deeltjesmassa \(μ\) vergeleken met de massa van een proton.

Tabel 2: Atmosfeer

\({h}\)\({T}\)\({P}\)\({ρ}\)\({n}\)\({ν}\)\({μ}\)
km K
     
Pa kg m⁻³ m⁻³ s⁻¹
0 288,1 15,0 1,01 × 10+05 1,23 2,55 × 10+25 6,92 × 10+09 28,8
2 275,1 2,0 7,95 × 10+04 1,01 2,09 × 10+25 5,55 × 10+09 28,8
4 262,2 −11,0 6,17 × 10+04 0,819 1,70 × 10+25 4,41 × 10+09 28,7
6 249,2 −24,0 4,72 × 10+04 0,660 1,37 × 10+25 3,47 × 10+09 28,8
8 236,2 −36,9 3,56 × 10+04 0,526 1,09 × 10+25 2,69 × 10+09 28,8
10 223,2 −49,9 2,65 × 10+04 0,414 8,60 × 10+24 2,06 × 10+09 28,8
12 216,6 −56,5 1,94 × 10+04 0,312 6,49 × 10+24 1,53 × 10+09 28,8
14 216,6 −56,5 1,42 × 10+04 0,228 4,74 × 10+24 1,12 × 10+09 28,8
16 216,6 −56,5 1,04 × 10+04 0,166 3,46 × 10+24 8,15 × 10+08 28,7
18 216,6 −56,5 7,56 × 10+03 0,122 2,53 × 10+24 5,96 × 10+08 28,8
20 216,6 −56,5 5,53 × 10+03 0,0889 1,85 × 10+24 4,35 × 10+08 28,8
22 218,6 −54,6 4,05 × 10+03 0,0645 1,34 × 10+24 3,17 × 10+08 28,8
24 220,6 −52,6 2,97 × 10+03 0,0469 9,76 × 10+23 2,32 × 10+08 28,8
26 222,5 −50,6 2,19 × 10+03 0,0343 7,12 × 10+23 1,70 × 10+08 28,8
28 224,5 −48,6 1,61 × 10+03 0,0251 5,21 × 10+23 1,25 × 10+08 28,9
30 226,5 −46,6 1,20 × 10+03 0,0184 3,83 × 10+23 9,22 × 10+07 28,8
32 228,5 −44,7 889. 0,0136 2,81 × 10+23 6,82 × 10+07 28,8
34 233,7 −39,4 663. 0,00989 2,06 × 10+23 5,03 × 10+07 28,8
36 239,3 −33,9 498. 0,00726 1,51 × 10+23 3,74 × 10+07 28,8
38 244,8 −28,3 377. 0,00537 1,12 × 10+23 2,79 × 10+07 28,8
40 250,4 −22,8 287. 0,00400 8,31 × 10+22 2,10 × 10+07 28,8
42 255,9 −17,3 220. 0,00299 6,23 × 10+22 1,59 × 10+07 28,8
44 261,4 −11,8 170. 0,00226 4,70 × 10+22 1,22 × 10+07 28,8
46 266,9 −6,2 131. 0,00171 3,56 × 10+22 9,32 × 10+06 28,8
48 270,6 −2,5 102. 0,00132 2,74 × 10+22 7,21 × 10+06 28,8
50 270,6 −2,5 79,8 0,00103 2,14 × 10+22 5,62 × 10+06 28,8
52 269,0 −4,1 62,2 0,000806 1,68 × 10+22 4,40 × 10+06 28,8
54 263,5 −9,6 48,3 0,000639 1,33 × 10+22 3,45 × 10+06 28,8
56 258,0 −15,1 37,4 0,000504 1,05 × 10+22 2,70 × 10+06 28,8
58 252,5 −20,6 28,7 0,000396 8,24 × 10+21 2,10 × 10+06 28,8
60 247,0 −26,1 22,0 0,000310 6,44 × 10+21 1,62 × 10+06 28,8
65 233,3 −39,9 10,9 0,000163 3,39 × 10+21 8,29 × 10+05 28,8
70 219,6 −53,6 5,22 8,28 × 10−05 1,72 × 10+21 4,08 × 10+05 28,8
75 208,4 −64,8 2,39 3,99 × 10−05 8,30 × 10+20 1,92 × 10+05 28,8
80 198,6 −74,5 1,05 1,85 × 10−05 3,84 × 10+20 8,66 × 10+04 28,8
85 188,9 −84,3 0,446 8,22 × 10−06 1,71 × 10+20 3,77 × 10+04 28,8
90 186,9 −86,3 0,184 3,42 × 10−06 7,12 × 10+19 1,56 × 10+04 28,7
95 188,4 −84,7 0,0760 1,39 × 10−06 2,92 × 10+19 6,44 × 10+03 28,5
100 195,1 −78,1 0,0320 5,60 × 10−07 1,19 × 10+19 2,68 × 10+03 28,2
120 360,0 86,9 0,00254 2,22 × 10−08 5,11 × 10+17 163. 26,0
140 559,6 286,5 0,000720 3,83 × 10−09 9,32 × 10+16 38,0 24,6
160 696,3 423,1 0,000304 1,23 × 10−09 3,16 × 10+16 15,0 23,3
180 790,1 516,9 0,000153 5,19 × 10−10 1,40 × 10+16 7,20 22,2
200 854,6 581,4 8,47 × 10−05 2,54 × 10−10 7,18 × 10+15 3,90 21,2
300 976,0 702,9 8,77 × 10−06 1,92 × 10−11 6,51 × 10+14 0,420 17,6
500 999,2 726,1 3,02 × 10−07 5,21 × 10−13 2,19 × 10+13 0,0160 14,2
1000 1000. 726,8 7,51 × 10−09 3,56 × 10−15 5,44 × 10+11 0,000750 3,9

2.1. Hitte in de thermosfeer

[501]

De temperatuur is een maat voor de hoeveelheid thermische energie per atoom of molecuul. De temperatuur in de thermosfeer is hoger dan aan het aardoppervlak, maar er zijn in de thermosfeer verschrikkelijk veel minder moleculen per liter dan aan het aardoppervlak, dus is de hoeveelheid thermische energie per liter in de thermosfeer veel kleiner dan aan het aardoppervlak. Anders gezegd: de thermosfeer is heel heet maar bevat weinig hitte.

De gasdruk is een maat voor de dichtheid van de thermische energie (warmtedichtheid) in het gas, en de gasdruk is in de thermosfeer heel erg klein, omdat de thermosfeer bijna een vacuüm is. 50% van de thermische energie van de atmosfeer zit op minder dan ongeveer 5 km hoogte, 90% zit onder ongeveer 16 km hoogte, 99% zit onder ongeveer 31 km hoogte. Boven 80 km hoogte (in de hele thermosfeer en de lagen daarboven) zit volgens mijn berekeningen slechts ongeveer 0,0008% van de thermische energie van de dampkring, ongeveer net zoveel als in de onderste 6 centimeter van de dampkring (als je een kolom met constante breedte van het oppervlak tot aan de ruimte beschouwt).

Als je alle thermische energie uit een kolom van de atmosfeer kon halen en dat in een bak water van 10 cm hoog (en even lang en breed als de kolom) onder aan die kolom kon stoppen, dan zou dat water volgens mijn berekeningen maar ongeveer 20 graden warmer worden. Met de 0,0008% van de thermische energie die in de thermosfeer en hoger zit zou dat water maar ongeveer 0,0002 graden warmer worden. Ik denk dat een astronaut of een ruimtestation meer energie nodig heeft om een graad op te warmen dan een laag water van 10 cm, dus zou de opwarming van een astronaut of ruimtestation in de thermosfeer nog minder zijn. Een astronaut of ruimtestation in de thermosfeer ontvangt bovendien natuurlijk geen warmte van alle hoogten in de thermosfeer, dus is het effect van de hoge temperatuur van de thermosfeer op daarin vertoevende astronauten of ruimtestations nog veel kleiner dan 0,0002 graden.

3. Temperaturen meten in de thermosfeer

[502]

Je kunt de temperatuur van de thermosfeer niet ter plekke met een thermometer meten, want de gemeten temperatuur zou meer zeggen over de hoeveelheid stralingswarmte (van de Zon) dan over het zeer ijle gas in de thermosfeer. De temperatuur van de thermosfeer wordt afgeleid uit andere zaken, zoals de gasdichtheid, die zelf weer gemeten wordt uit de vertraging van de beweging van satellieten door wrijving met dat gas.

Ik denk dat je die temperatuur ook zou moeten kunnen afleiden uit metingen van licht en andere straling die uit de thermosfeer komt, ongeveer zoals we ook de temperaturen van sterren meten, maar dan moeilijker. Ik weet niet of iemand wel eens zulke metingen gedaan heeft. Ze zijn niet bijzonder belangrijk, en wel moeilijk te doen en te interpreteren, dus misschien is het de moeite niet eens waard.



[AA]

[vorige][volgende]


talen: [en] [nl]

//aa.quae.nl/nl/antwoorden/atmosferen.html;
Laatst vernieuwd: 2017-04-24