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Aufbau der Erdatmosphäre

Elektronendichte
Temperatur
Altitude [km]
Troposphäre
Tropopause
Ozonschicht
Stratosphäre
Ionosphäre

Bild 1: Aufbau der Erdatmosphäre

Elektronendichte
Temperatur
Altitude [km]
Troposphäre
Tropopause
Ozonschicht
Stratosphäre
Ionosphäre

Bild 1: Aufbau der Erdatmosphäre

Elektronendichte
Temperatur
Altitude [km]
Troposphäre
Tropopause
Ozonschicht
Stratosphäre
Ionosphäre

Bild 1: Aufbau der Erdatmosphäre

Aufbau der Erdatmosphäre

Als Erdatmosphäre bezeichnet man die Gashülle der Erde, die in eine Höhe von etwa 2000 ... 3000 km reicht. Der für die Wellenausbreitung wichtige Teil der Atmosphäre erstreckt sich bis in eine Höhe bis ca. 500 km und ist eingeteilt in:

Troposphäre

Die Troposphäre ist der unterste Teil der Erdatmosphäre zwischen Erdoberfläche und ca. 11 km (7 Nm) Höhe. Dieser Bereich ist dadurch gekennzeichnet, dass in ihm die Temperatur etwa linear mit der Höhe bis auf durchschnittlich -50°C abnimmt. In der Troposphäre finden alle Wettererscheinungen statt.

Die Tropopause ist eine Grenzschicht zwischen Troposphäre und Stratosphäre und liegt in den mittleren Breiten durchschnittlich zehn bis zwölf Kilometer hoch. Sie trennt die vom Wetter geprägte Troposphäre von der darüber liegenden ruhigeren Stratosphäre. In der Tropopause herrschen weitgehend starke Winde, Jet Streams genannt, welche oft Windgeschwindigkeiten bis 400 km/h erreichen können. In dieser Schicht kann der Langstreckenverkehr sehr ökonomisch durchgeführt werden.

Stratosphäre

Die zwischen 11 und 80 km definierte Stratosphäre weist im unteren Gebiet ein Teil mit konstanter Temperatur zwischen -40 und -50°C auf. In diesem Bereich bildet sich der Ozongürtel aus, dessen maximale Ozondichte sich bei ca 25 km befindet und bis zum Temperaturmaximum von etwa +50°C in 60 km Höhe reicht.

Der Ozongürtel ist verantwortlich für die Absorption eines großen Teils der von der Sonne ausgehenden und gesundheitsschädlichen ultravioletten Strahlung.

Ionosphäre

Die maximale Temperatur in 60 km Höhe nimmt im obersten Teil der Stratosphäre wiederum stark ab und durchläuft in etwa 80 km Höhe ein Minimum. Hier liegt der Beginn der Ionosphäre, die bis etwa 600 km reicht.

In diesem obersten Teil der Erdatmosphäre wird durch energiereiche Sonneneinstrahlung (UV- und Gammastrahlung) ein großer Teil der neutralen Luftmoleküle ständig ionisiert, daher auch die Bezeichnung Ionosphäre. Das heißt, es werden durch diese Strahlen Elektronen aus den Atomverbänden gelöst, so dass die Ionosphäre in weiten Bereichen aus freien Elektronen (negative Ladungen) und positiv geladenen Atomrümpfen, den Ionen besteht. Die erkennbare Schichtung der Elektronendichte wird mit den Buchstaben D, E, F1 und F2 gekennzeichnet.

Die größte Ionisationsdichte stellt sich in der F2-Schicht in etwa 300 km Höhe ein. Die Elektronendichten der ionisierten Schichten in der Ionosphäre schwanken tages- und jahreszeitlich und sind von der Aktivität der Sonnenflecken abhängig. Bei Sonneneinstrahlung bilden sich alle vier Schichten D, E, F1 und F2 mehr oder weniger stark aus, wobei sie die ultravioletten Sonnenstrahlen weitgehend absorbieren. Der noch hindurchtretende Rest an UV-Strahlung wird vom Ozongürtel in der Stratosphäre festgehalten. Nacht verschwinden die Schichten D, E und F1 fast vollständig. Von der tagsüber stark ionisierten Schicht F2 bleiben auch nachts noch Reste bestehen.

Die D-Schicht reflektiert elektromagnetische Wellen im Längstwellenbereich um 50 kHz. Kürzere Wellenlängen werden durch die D-Schicht gedämpft.

Die E-Schicht bildet sich bei Sonnenaufgang und erreicht mittags ein Maximum an Elektronendichte, verschwindet aber nachts nicht ganz. Oft kann über ihr eine E2-Schicht festgestellt werden.

Die Es-Schicht (sporadische E-Schicht) tritt nachts im Zusammenhang mit Polarlichtern unregelmäßig in Form wandernder Ionenwolken auf. Sie ermöglicht oft unerwartete und eventuell ungewollte Funkverbindungen.

Die F2-Schicht hat besondere praktische Bedeutung, da sie sich in Folge der sehr langsamen Wiedervereinigung der Elektronen und der positiv geladenen Ionen auch während der Nacht aufrecht hält. Sie hängt stark von der Sonnenaktivität ab.