Atmosfeer van de aarde: Uitleg & Oefenen

De aarde zweeft in de leegte van de ruimte. Er is daar geen zuurstof, het is er honderden graden onder nul en er vliegt overal gevaarlijk ruimtepuin rond. Toch kunnen wij hier op aarde overleven, ademen en veilig over straat lopen. Dat hebben we voor het grootste deel te danken aan een onzichtbaar schild: de atmosfeer. In dit artikel kijken we naar de gassen om onze planeet. Hoe komt het dat deze lucht niet zomaar de ruimte in zweeft? Waaruit bestaat die lucht eigenlijk? En waarom is de atmosfeer niet alleen belangrijk om te ademen, maar regelt deze ook het klimaat op aarde?

Wat is de Atmosfeer en welke Rol speelt Zwaartekracht?

De atmosfeer (ook wel dampkring genoemd) is een laag van gassen die als een deken om de aarde ligt. Gassen kun je meestal niet zien, maar ze hebben wel massa. Omdat gassen massa hebben, trekt de zwaartekracht van de aarde eraan. Deze onzichtbare kracht houdt de luchtlaag stevig om de planeet heen getrokken.

Hoe verder je bij de aarde vandaan gaat, hoe zwakker de zwaartekracht wordt. Daarom is de luchtlaag vlak bij de grond heel dicht op elkaar gepakt. Dit noemen we een hoge luchtdruk. Ga je hoog de bergen in? Dan staan de gasdeeltjes veel verder uit elkaar. We noemen dit ijle lucht bij een lage luchtdruk. Bergklimmers die Mount Everest beklimmen, moeten daarom zuurstofflessen meenemen; er is daar simpelweg te weinig zuurstof per ademhaling om te kunnen gebruiken.

Planeten of manen die te klein en te licht zijn, hebben te weinig zwaartekracht om de gasdeeltjes vast te houden. Onze maan is bijvoorbeeld veel lichter dan de aarde en heeft daardoor vrijwel geen atmosfeer.

Oefenopgave

De Europese ruimtevaartorganisatie ESA wil mensen op Mars laten landen tussen 2030 en 2035. Mars heeft maar een zeer dunne atmosfeer. Geef aan waarom Mars een dunne atmosfeer heeft en wat dit betekent voor de astronauten op Mars.

Uitwerking

• Mars heeft een te lage zwaartekracht om gasdeeltjes vast te houden. De gassen ontsnappen dus de ruimte in.
• De astronauten hebben wel zuurstof nodig, dus ze zullen zuurstofflessen mee moeten nemen. Ook moeten ze een ruimtepak aan om zich te beschermen tegen schadelijke straling en grote temperatuursverschillen.

Samenstelling van de lucht 

De lucht in onze atmosfeer is een mengsel van verschillende gassen. Als je een teug lucht neemt, adem je het volgende in:

• Stikstof (78%): Het hoofdbestanddeel van onze lucht. We ademen dit gas in en ademen het gewoon weer uit; ons lichaam doet er verder niets mee. 
• Zuurstof (21%): Onmisbaar voor mensen en dieren om te overleven en voor verbranding.
• Overige gassen (1%): Waaronder argon, waterdamp en koolstofdioxide (CO₂). Ondanks dat dit een heel klein percentage is, is dit deel cruciaal voor planten en ons klimaat.

Waarom is de Dampkring Onmisbaar voor de Aarde?

De dampkring is geen overbodige luxe; zonder deze luchtlaag zou al het leven op aarde direct uitsterven. De atmosfeer heeft drie hoofdfuncties:

• Het levert zuurstof.
• Het zorgt voor een natuurlijk broeikaseffect.
• Het beschermt ons tegen UV-straling en ruimtepuin zoals meteorieten.

Zuurstof en het Natuurlijke Broeikaseffect

Allereerst levert de dampkring natuurlijk de zuurstof die wij inademen en de koolstofdioxide (CO₂) die bomen en planten bij fotosynthese gebruiken om te groeien. Maar die gassen doen nog iets veel belangrijkers: ze regelen onze temperatuur via het natuurlijke broeikaseffect.

De zon straalt licht naar de aarde. De aarde warmt op en straalt die warmte weer terug de ruimte in. Bepaalde gassen in onze atmosfeer, zoals CO₂ en waterdamp, werken als het glazen dak van een broeikas: ze laten het zonlicht wel binnen, maar houden de warmte die weer naar buiten wil voor een deel vast.

• Natuurlijk broeikaseffect: Zonder dit effect zou de gemiddelde temperatuur op aarde -18°C zijn en zouden de oceanen helemaal bevriezen. Het natuurlijke broeikaseffect houdt de aarde op een leefbare, gemiddelde temperatuur van zo'n +15°C.
• Versterkt broeikaseffect: Omdat mensen veel fossiele brandstoffen verbranden, komt er steeds meer CO₂ in de lucht. De isolerende deken van de atmosfeer wordt te dik met deze broeikasgassen, waardoor de aarde te veel warmte vasthoudt en veel meer opwarmt. Dit noemen we klimaatverandering.

Door meer broeikasgassen blijft de warmte meer op aarde hangen.
Bron: Wikimedia

Oefenopgave

In het nieuws hoor je een actievoerder roepen: "We moeten het broeikaseffect zo snel mogelijk stoppen!" Leg uit waarom dit wetenschappelijk gezien geen juiste uitspraak is. Hoe zou de actievoerder het beter kunnen verwoorden? 

Uitwerking

• Het natuurlijke broeikaseffect hebben we juist nodig; zonder dit effect vriest de aarde dicht en is de temperatuur -18°C. 
• De actievoerder zou moeten zeggen: "We moeten het versterkte broeikaseffect stoppen." Hierdoor wordt de aarde namelijk harder opgewarmd dan noodzakelijk.

Bescherming tegen UV-straling en Meteorieten

De atmosfeer is niet alleen een luchtvoorraad en een warmtedeken, maar ook een schild.

• De ozonlaag: Hoog in de dampkring bevindt zich de ozonlaag (gemaakt van ozongas). Deze laag werkt als een enorme zonnebril en filtert de gevaarlijke, kankerverwekkende ultraviolette straling (UV-straling) van de zon.
• Ruimtepuin en wrijving: De ruimte zit vol met rondvliegende stenen, gruis en ijs: meteorieten. Als zo'n steen met een zeer hoge snelheid van soms wel 70.000 km/u op de aarde afkomt, boort hij zich in onze atmosfeer. Door deze enorme snelheid botst de steen op de vele gasdeeltjes in de atmosfeer. Dit zorgt voor gigantisch veel wrijving waarbij erg veel warmte vrijkomt. De meteoriet wordt zo heet dat hij verbrandt nog voordat hij de grond kan raken. Vanaf de aarde zien we dat brandende spoor als een vallende ster. Het is dus geen echte ster, zoals de zon, maar verbrandend ruimtepuin. 

Oefenopgave

In de jaren '80 en '90 waarschuwden wetenschappers voor een groeiend "gat in de ozonlaag". Welk direct gevaar voor de volksgezondheid ontstond er op de plekken onder dit gat? 

Uitwerking

Omdat de ozonlaag UV-straling filtert, zorgde een gat in deze laag ervoor dat mensen aan veel meer gevaarlijke UV-straling werden blootgesteld, wat de kans op huidkanker aanzienlijk vergrootte. 

Samenvatting

De atmosfeer of dampkring is een mengsel van stikstof (78%), zuurstof (21%) en andere gassen zoals CO₂ dat door de zwaartekracht om de aarde wordt vastgehouden. Hoe hoger je komt, hoe ijler de lucht wordt. De dampkring is onmisbaar, omdat hij zuurstof levert en de temperatuur van onze planeet leefbaar houdt via het natuurlijke broeikaseffect (het vasthouden van warmtestraling). Daarnaast is de atmosfeer een beschermend ruimteschild: de ozonlaag filtert gevaarlijke UV-straling, en meteorieten verbranden ver boven de grond doordat de extreme wrijving met de gassen ze in vuur en vlam zet. Dit noemen we vallende sterren.

Oefenen met het Heelal

Klik hier om onze oefentoets te gebruiken over de volgende onderwerpen:

• Bewegingen van de aarde en de maan
• Dagen, maanden en jaren
• Het zonnestelsel
• Exoplaneten
• Rekenen met lichtjaar
• De atmosfeer van de aarde
• Zons- en maansverduisteringen

Wil je ook met andere onderwerpen oefenen? 
Hier vind je alle oefentoetsen over de onderwerpen van NaSk.

Deel deze pagina met je vrienden