Atmosfæren er det luftlag, der er omkring Jorden. Set i forhold til Jordens størrelse er det blot en tynd hinde omkring kloden. Den har ingen veldefineret øvre grænse, men den bliver meget hurtigt tynd. De nederste 30 km rummer 99 % af den samlede masse.

De kemiske og fysiske processer, der har betydning for livet på Jorden, er at finde i de nederste 15 km. Den holdes fast af Jordens tyngdefelt, hvorfor den også deltager i Jordens rotatin. Magnetfeltet på Jorden er med til at forhindre, at solvinden og den komiske stråling ikke ender med at skrælle det øverste lag af atmosfæren.

Der forekommer forskellige tryk, som skaber strømninger i den – både vandret og lodret. Disse strømninger ændrer sig ustandseligt, men de følger dog til dels en række hovedmønstre.

Sammensætning og opbygning af atmosfæren

Sammensætningen af atmosfæren har været relativt konstant i de seneste mange millioner år. De 78 %, som er kvælstof, findes i en overvejende molekylær form; N2. Det er en luftart, der er neutral i en stor del af de vigtigste processer på Jorden.

Den har dog betydning, da den bremse den kortbølgede del af solens stråler. Det er vitalt, da det er den mest ultraviolette stråling, som også er den farligste for os her på Jorden.

Mindre mængder kvælstof bliver fikseret i forskellige processer. Det gælder bl.a. ved ionisering ved lyn, visse blågrønalgers såvel som bakteriers fiksering (fx i ærteplanter). Det samme er gældende ved en industriel fremstilling af blandt andet kunstgødning, som fremstilles ved destillation af luft.

De 21 % ilt er vigtigere

For os, der bor her på Jorden, er de 21 % ilt betydeligt vigtigere. Ilt er for de fleste organismer en nødvendig ting, hvorfor det også forbruges i store mængder. Til gengæld bliver det dog også produceret en tilsvarende mængde i forbindelse med planternes fotosyntese.

Til trods for, at Jorden har gennemgået en række store forandringer og dramatiske hændelser, er der alligevel blevet opretholdt et nogenlunde konstant iltindhold. Hvis iltindholdet var blot få procent højere end de 21 %, ville man ikke kunne slukke skovbrande. Var det et par procent lavere, ville de slet ikke kunne opstå.

I og med, at der har været fundet flere fossile spor af både skove samt skovbrande, må det kunne tolkes som om, at der har været et fast iltindhold i de seneste mange millioner år.

Den tredjestørste bestanddel af atmosfæren er argon. Det er en form for ædelgas, hvilket betyder, at den er kemisk inaktiv. Den bliver dannet ved et radioaktivt henfald af kalium i undergrunden. I forhold til både livs- og vejrprocesserne har argon dog ingen betydning.

Kuldioxid er en vigtig del af atmosfæren

Kuldioxid (som også hedder CO2) udgøres også en lille, men dog vigtig del af atmosfæren. I modsætning til de tre hovedbestanddele, så varierer disse komponenter fra sted til sted, men også med tiden. Indholdet af CO2 varierer blandt andet i forhold til fotosyntesens intensitet (dvs. dag-nat samt sommer-vinter).

Endvidere har afbrænding af fossile brændstoffer (hhv. kul, olie eller gas) og skovafbrænding betydet, at der er sket en stor stigning i CO2-indholdet. Det er steget fra cirka 280 ppm (cm3/m3) før industrialiseringen til 357 ppm i 1994. Dertil er det igen steget til 400 ppm i 2013.

Ozon er at finde i stratosfæren, som også kaldes for ozonlaget. Om vinteren er der i polarområderne såkaldte ozonhuller, da der er målinger, der har været afsløret halveringer (eller mere) af mængden af ozon. Ozonen i stratosfæren tjener et vigtigt formål, da det fungerer som et filter for store dele af den farlige UV-stråling.

Det ozon, der er længere ned (i troposfæren) er sammen med både vanddamp CO2 og andre luftarter uhyre vigtige i forhold til drivhuseffekten. Atmosfærens indhold af de førnævnte drivhusgasser har den betydning, af Jordens overfladetemperatur er ca. 35 grader højere, end den ellers ville have været.

Endvidere menes det, at det vil være med til at hæve Jordens gennemsnitstemperatur, hvis der er et forøget indhold af disse luftarter i atmosfæren.

Vand i et atmosfæren er meget ujævnt fordelt

Én af de vigtigste komponenter i atmosfæren er faktisk vand. Vandet i atmosfæren er dog ikke specielt jævnt fordelt. Med vand menes der desuden vand i alle former, herunder både vanddamp, nedbør samt skyer (vanddråber og iskrystaller).

Vandet fordamper fra oceanerne og fugtige landområder, hvorefter det bevæger sig som vanddamp i fugtige luftstrømninger. Vandet bliver kondenseret, hvilket danner skyer, hvorefter det vender til Jorden, men denne gang er det dog i form af nedbør.

Til enhver tid er omtrent halvdelen af Jorden dækket af skyer. Det regner dog kun fra en lille del af de mange skyer. Selve fordampningen sker ved opvarmning fra Solen, men også fra de varme vandoverflader. Uden et indhold af vand, ville jordoverfladen have en markant varmere dag og en betydeligt koldere nat.

Det er naturligvis også derfor, at man oplever så store temperatursvingninger over de tørre områder, der er her på Jorden.

Består også af mikroskopiske partikler

Atmosfæren består ikke kun af en række luftarter. Den nederste del af atmosfæren har også en mængde af mikroskopiske partikler, der kaldes for aerosoler. De tjener et meget vigtigt formål, da de mange aerosoler fungerer som kondensationskerner. Det betyder, at hver eneste skydråbe bliver dannet på en aerosol.

De vigtigste naturlige aerosoler er dem, der skabes af vinden. Ove land bliver støv hvirvlet op i luften, mens luften, der er havet over, bliver tilført saltpartikler, der stammer fra bølgernes skumsprøjt. Dertil er vulkaner og vores egne industri- og forbrændingsvirksomheder også med til at danne nye og flere aerosoler.

Den menneskeskabte tilførsel af aerosoler er i høj grad bestående af sulfater, der stammer fra afbrænding af kul og olie. Både denne, men også den naturlige aerosoldannelse, har givet anledning til en del spekulation om, hvorvidt det har en effekt på vores klima.

Nogle af de største vulkanudbrud i 1900-tallet er blevet fulgt op af en lidt lavere temperatur for Jorden som en helhed i de følgende to til tre år.

Atmosfærens lag

Det luftlag, der er at finde umiddelbart over Jordens overflade kaldes både for grænselaget, men også for blandingslaget. Grænselaget samt de nederste 10 til 15 km. af atmosfæren, kaldes for troposfæren. Det er her, man kan finde cirka 80 % af atmosfærens masse. Dertil er det også her, du finder næsten al vanddamp.

Det er ensbetydende med, at det er i de nederste 10 til 15 km. af atmosfæren, at man finder skyerne. Det er også her, at alle vejrprocesserne foregår. Mellem troposfæren og stratosfæren finder du tropopausen, der har en skarp grænse. Her falder temperaturen med ca. 6 °C pr. km.

Over selve tropopausen bliver dette temperaturfald dog standset. Stratosfæren har det største indhold af ozon i hele atmosfæren. Det er ozonens absorption af Solens UV-stråling, der får temperaturen til at stige op gennem stratosfæren. Det sker dog til et kokalt max. ved stratopausen i ca. 50 km højde.

I mesosfæren er der ikke nok ozon til at absorbere UV-strålingen. Resultatet af dette er, at der forekommer et strålingsunderskud, der forårsager, at temperaturen falder. I termosfæren er luften også meget fortyndet og ioniseret. Det er sket som af Solens mest energirige stråling; den ultrakortbølgede.

Absorptionsvarmen får temperaturen til at stige op

Dertil får den absorptionsvarme, der forekommer ved ionisering, temperaturen til at stige op gennem termosfæren. Det bør naturligvis også nævnes, at den ultrakortbølgede stråling varierer kraftigt i henhold til den aktuelle solaktivitet. Det er noget der giver anledninger til en del temperatursvingninger.