Basis cursus weerkunde
Les 2: De aardse atmosfeer
1. Ontstaan en evolutie
Ontstaan en evolutie
➢ 4,5 tot 4 miljard jaar BP (Hadeïcum): H en He
Ontstaan en evolutie
➢ 4,5 tot 4 miljard jaar BP (Hadeïcum):
➢ H en He
➢ 4 tot 2,6 miljard jaar BP (Archeïcum):
➢ CO2, H2O, N2
➢ Na enige afkoeling condensatie van water.
● Ontstaan en evolutie
➢ 4,5 tot 4 miljard jaar BP (Hadeïcum):
➢ H en He
➢ 4 tot 2,6 miljard jaar BP (Archeïcum):
➢ CO2, H2O, N2
➢ Na enige afkoeling condensatie van water.
➢ Ontstaan van leven (anaëroob) in oceanen.
➢ Vanaf 3,7 miljard jaar BP: eerste fotosynthese door cyanobacteriën.
Stromatolieten (fossiel)
Moderne stromatolieten in Shark Bay
Dickinsonia
Archeïcum
➢Bij fotosynthese is zuurstofgas (O2) een 'afvalproduct'.
➢Toch blijft de zuurstofconcentratie in de atmosfeer erg laag, (veel) minder dan 1%.
➢Reden:
▪ weinig efficiënte fotosynthese
▪ zuurstof reageert met Fe, S, CH4
▪ zuurstof lost op in oceaanwater
Proterozoicum
➢ 2,6 tot 0,54 miljard jaar BP. (of Ga)
➢ Zuurstofgehalte stijgt naar enkele procenten dankzij efficiëntere
fotosynthese door groene planten.
➢ Voorlopig een 'laag' evenwicht wegens
▪ wegreageren in de zeebodem oplossing in het oceaanwater
Proterozoicum
➢ 2,6 tot 0,54 Ga.
➢ Zuurstofgehalte stijgt naar enkele procenten dankzij efficiëntere
fotosynthese door groene planten.
➢ Voorlopig een 'laag' evenwicht tussen productie en wegreageren in de
zeebodem en oplossing in het oceaanwater
➢ Vanaf 1,85 Ga: oceanen verzadigd, zuurstof gaat 'aan land'.
Proterozoicum
➢ Toch blijft de zuurstofconcentratie in de atmosfeer laag:
▪ reageert nu met gesteenten van de continenten
▪ vorming van ozon in hogere atmosfeer
Proterozoicum
➢ Toch blijft de zuurstofconcentratie in de atmosfeer laag:
▪ reageert nu met gesteenten van de continenten
▪ vorming van ozon in hogere atmosfeer
➢ Vanaf 0,85 Ga: oceanen en aardkorst verzadigd, concentratie stijgt snel naar 15%.
Paleozoicum
➢ 540 Ma tot 250 Ma
➢ Explosie van leven, eerst in de oceanen
tijdens Cambrium en Ordovicium (540 tot 440 Ma), de 'trilobietentijd'.
trilobieten
Paleozoicum
➢ 540 Ma tot 250 Ma
➢ Explosie van leven, eerst in de oceanen
tijdens Cambrium en Ordovicium (540 tot 440 Ma, de trilobietentijd)
➢ Vanaf 440 Ma: leven verovert het land (Siluur, Devoon)
Carboon
• Massale uitstoot van zuurstof.
• Plantenresten breken niet allemaal af.
• Concentratie steeg mogelijk tot 35%.
• Ten koste van CO2.
• Gevolg ?
Na het Carboon
➢ 300 tot 250 Ma (Perm) overwegend koud en droog. Laatste periode van
Paleozoicum.
➢ 250 tot 200 Ma (Trias) massa-extinctie
door plots vrijkomen van CO2. Oorzaken:
➢ - Intens vulkanisme?
➢ - Vrijkomen van methaanhydraten?
Mesozoicum
➢ Na Trias volgt Jura en Krijt (200 tot 66 Ma)
➢ Is een periode van hoge zeestanden, warm, dino's.
➢ Einde: massa extinctie door meteoriet.
➢ Daarna Cenozoicum, glorietijd van de zoogdieren, waaronder de mens.
Overzicht
2. Verticale opbouw van de atmosfeer
➢ De atmosfeer bestaat uit verschillende lagen, waar de (temperatuur)kenmerken
hoofzakelijk bepaald worden door interactie met
▪ de zonnestraling ...
▪ en het aardoppervlak.
Troposfeer
➢ Temperatuur daalt met de hoogte.
➢ Dikte 6 tot 18 km, afhankelijk van de temperatuur.
Troposfeer
➢ Temperatuur daalt met de hoogte.
➢ Dikte 6 tot 18 km, afhankelijk van de temperatuur.
➢ Waarom het warmst onderaan?
▪ Lucht laat zonlicht goed door.
▪ Aardoppervlak is ondoorzichtig en niet 'wit'.
Troposfeer
➢ Daling van de T met de hoogte omdat...
▪ lucht een slechte warmtegeleider is
▪ stijgende lucht (door hogere T) afkoelt wegens de dalende luchtdruk
➢ In deze laag ontstaan bijna alle weerfenomenen.
Stratosfeer
➢ Temperatuur stijgt met de hoogte.
➢ Hoogte: vanaf de tropopauze tot 50 km.
➢ Absorptie van UV-straling door zuurstof
Stratosfeer
➢ Temperatuur stijgt met de hoogte.
➢ Absorptie van UV-straling door zuurstof.
➢ Rond 50 km hoogte: O2 valt uiteen in 2 O atomen (dissociatie) o.i.v. bepaalde UV frequenties.
Stratosfeer
➢ Temperatuur stijgt met de hoogte.
➢ Absorptie van UV-straling door zuurstof.
➢ Rond 50 km hoogte: O2 valt uiteen in 2 O atomen (dissociatie) o.i.v. bepaalde UV frequenties.
➢ Losse atomen recombineren, waarbij
warmte vrijkomt (vandaar de hoogste T)
Stratosfeer
➢ O3 is een relatief zwaar gas, heeft dus de neiging om te zakken.
➢ Rond 30 km hoogte is de
ozonconcentratie het grootst.
Stratosfeer
➢ O3 is een relatief zwaar gas, heeft dus de neiging om te zakken.
➢ Rond 30 km hoogte is de
ozonconcentratie het grootst.
➢ Onder invloed van andere UV frequenties wordt ozon afgebroken tot O2 + O.
➢ Losse atomen recombineren tot O2,
Gat in de ozonlaag
● Betekent dat er een 'lek' is in deze
kringloop door afbraak van ozon.
ZHR, augustus – oktober 2020
Mesosfeer
➢ Temperatuur daalt met de hoogte, tot rond -90°C, op een hoogte van 90 km.
Hierdoor is deze laag onstabiel.
➢ Vormt samen met de twee onderste lagen de homosfeer. Deze drie lagen mengen
zich immers.
➢ Lichtende nachtwolken
14 juni 2017
Hove, 21 juni 2019 (Eddy Timmermans)
Thermosfeer
➢ Vanaf 90 km tot ca. 600 km
➢ Temperatuur stijgt opnieuw met de hoogte tot soms 1000°C.
➢ Hoogfrequente straling maakt elektron los van neutrale atomen. Zo ontstaan geladen deeltjes, ionen, vandaar ook de ionosfeer.
D, E, F lagen
Ionosfeer
➢ Belangrijk voor leven op Aarde :
absorbeert voor ons gevaarlijke straling.
➢ Belangrijk voor telecommunicatie.
Exosfeer
➢ Hoogte vanaf ca. 600 km tot 10.000 km
➢ Zeer ijl: kans op botsing tussen (gas)deeltjes miniem.
➢ Deeltjes kunnen ontsnappen en ingevangen worden.
➢ Hoofdzakelijk lichtere elementen H, He.
➢ Vorm en hoogte variëren in functie van het aardmagnetisch veld en de
zonnewind.
Heterosfeer
➢ Thermosfeer, ionosfeer en exosfeer vormen samen de heterosfeer.
➢ De chemische samenstelling varieert met de hoogte: relatief zware deeltjes (O2, N2), dan de lichtere (O, N), dan de zeer lichte
(He, H).
Was dit een ruimtevlucht?
Magnetosfeer
