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Atmosphäre

kugel ist die Wasserbedeckung eine bedeutend größere als auf der nördlichen.

Ebenso wie vom Äquator nach den Polen hin muß die Temperatur der A. auch an jeder Stelle der Erdoberfläche abnehmen mit der Erhebung über die Bodenfläche. Am einfachsten läßt sich dies an den Abhängen der Gebirge beobachten. Genaue Untersuchungen hierüber haben ergeben, daß die Temperaturabnahme mit der Erhebung an Gebirgshängen in den tropischen und den außertropischen Gebirgen durchschnittlich denselben Wert hat, nämlich 0,58° C. für 100 m Erhebung. Doch ist der Einfluß örtlicher Verhältnisse auch bei dieser Größe ein sehr erheblicher. Auch ist der Betrag dieser Temperaturabnahme mit der Jahreszeit periodisch veränderlich; für das mittlere Europa hat man z. B. die folgenden Werte für die Wärmeabnahme pro 100 m: im Winter 0,45°, im Frühling 0,67°, im Sommer 0,70°, im Herbst 0,53°. In der freien A. ist die Temperaturabnahme mit der Höhe durchschnittlich etwas größer, wie die Beobachtungen James Glaishers auf seinen Ballonfahrten gezeigt haben; aus diesen ergiebt sich für die untern 1000 m der A. 0,88° C. Temperaturabnahme für je 100 m Erhebung. Im Sommer ist dieser Betrag für die alleruntersten Schichten der A. noch bedeutend größer. Im Winter bei starker Abkühlung des Bodens dagegen kann sich das Temperaturgefälle in den untersten Schichten umkehren, so daß mit der Erhebung über den Boden zuerst eine Temperaturzunahme und erst von höhern Schichten an die normale Temperaturabnahme eintritt. Nach dem oben über die Erwärmung der A. Gesagten rührt die Abnahme der Temperatur mit der Höhe in erster Linie davon her, daß man sich von der erwärmten Erde entfernt und dem leeren, ungehinderte Ausstrahlung gestattenden Weltenraume nähert. Es kommen aber als zweites Moment die Bewegungen und Strömungen hinzu, die durch die horizontalen Temperaturunterschiede in der A. erzeugt und unterhalten werden und eine fortdauernde Mischung der verschieden warmen Luftschichten herbeiführen. Soweit dabei die Luftmassen sich in horizontaler Richtung bewegen, führen sie ihre Wärme mit sich und wirken ausgleichend auf die vorhandenen horizontalen Temperaturunterschiede. Solche Luftmassen dagegen, die sich vorherrschend in vertikaler Richtung bewegen, ändern mit der Höhe über dem Erdboden auch ihre Temperatur. Eine aufsteigende Luftmasse kommt nämlich wegen der vertikalen Abnahme des Luftdruckes mit zunehmender Höhe unter immer geringern Druck, dehnt sich infolgedessen aus und kühlt sich dabei ab, wie sich fast alle Körper abkühlen, wenn sie ausgedehnt werden. Umgekehrt wird eine absteigende Luftmasse durch den höhern Druck der untern Schichten mehr und mehr zusammengedrückt und dadurch erwärmt. Die Mischung der A. durch auf- und absteigende Luftströme muß also auch dahin wirken, daß die untern Luftschichten die wärmern, die obern die kältern sind. Nach der Theorie muß für trockne oder wenigstens nicht mit Wasserdampf gesättigte Luft die Temperaturabnahme beim Steigen oder -Zunahme beim Fallen für je 100 m ungefähr 1° C. betragen; in der That hat man diesen Wert der vertikalen Temperaturabnahme in aufsteigenden oder absteigenden Luftströmen, z. B. beim Föhn (s. d.), beobachtet. Ist die Luft mit Wasserdampf gesättigt, so tritt beim Aufsteigen durch die Abkühlung Kondensation des Wasserdampfes ein (Wolkenbildung, Cumuluswolke) und die dabei frei werdende Kondensationswärme ersetzt die beim Aufsteigen verbrauchte Wärme zum Teil und vermindert den Betrag der Abkühlung auf ungefähr die Hälfte des für trockne Luft geltenden Wertes.

Die erwähnten Bewegungen und Strömungen der A. haben zum Teil einen örtlichen Charakter (s. Land- und Seewinde, Gebirgswinde, Monsune), zum Teil sind sie allgemeinerer Natur. Die ständigen Temperaturunterschiede zwischen den Äquatorialgegenden und den höhern Breiten bedingen nämlich ein allgemeines, über die ganze Erde verbreitetes, wenn auch stellenweise durch örtliche Verhältnisse verschobenes oder verändertes System von Luftströmungen, das man als die allgemeine atmosphärische Cirkulation zu bezeichnen pflegt. Die Art dieser Bewegung und ihre Unterhaltung durch die Sonnenwirkung ist am besten mit der Cirkulation des Wassers in dem Röhrensystem einer Wasserheizung vergleichbar. Als Heizfläche dient die Äquatorialzone. Hier steigt die erwärmte Luft in die Höhe; zum Ersatz strömt von den Seiten, d. h. von Norden und Süden, kältere Luft herbei. Diese wird aber von der längs den Meridianen gerichteten Bewegung, die sie auf einer ruhenden Erde haben müßte, durch die Erddrehung abgelenkt, auf der nördl. Erdhälfte nach rechts, auf der südlichen nach links (s. Buys-Ballotsche Regel). Infolgedessen treten diese Winde nördlich vom Äquator als Nordost-, südlich vom Äquator als Südostwinde aus. Man nennt sie Passate; ihre Bezirke sind auf der Karte Isobaren (s. d.) durch feine schwarze Pfeile angedeutet. Zwischen ihnen liegt eine windstille Zone, die Region der Kalmen oder Doldrums. Die Luft, die im Kalmengürtel aussteigt, muß von dort beiderseits nach den Polen hin abfließen. Über der äquatorwärts gerichteten Strömung der untern Luftschichten, den Passaten, wird also eine polwärts gerichtete Strömung der obern Luftschichten, Gegenpassat, stattfinden müssen. Wenn die Erde ruhte, so würde sich diese polwärts strömende Luft, wegen des allmählichen, nach den Polen zu eintretenden Zusammenrückens der Meridiane schon in mittlern Breiten anstauen müssen; dadurch würde eine Erhöhung des Luftdruckes entstehen; die mittlern und höhern Breiten müßten mit einem Barometermaximum überdeckt sein, in dem die vom Äquator kommende Luft der obern Schichten zu Boden sänke, um dann in den untern Schichten nach der äquatorialen Gegend geringern Druckes zurückzuströmen. In Wirklichkeit aber wird die polwärts strömende Luft durch die Erddrehung auf der nördl. Halbkugel nach rechts, auf der südlichen nach links abgelenkt. Ihre Richtung, die aus der nordöstlichen oder südöstl. Passatströmung beim Aufsteigen über den Kalmen zunächst in eine rein östliche übergeht und dann allmählich nach Norden oder Süden umbiegt, wird durch die fortgesetzte Ablenkung schließlich in den höhern Breiten in eine reine Westströmung verwandelt werden. Anstatt also direkt zu den Polen zu strömen, wird die Luft der höhern Schichten die Pole in Form je eines großen Wirbels umkreisen; infolgedessen wird statt des erwarteten Barometermaximums nach den Polen zu ein Barometerminimum wie im Centrum einer Cyklone entstehen. In mittlern Breiten aber wird die durch das Zusammenrücken der Meridiane bewirkte Anstauung der Luftmassen durch die aus der Erddrehung folgende Fortdrängung der Luft von den Polen