Wissenschaft kompakt


Die Kugel der Mitte



Unsere Atmosphäre ist eine vielschichtige Gesellin. Im Thema des
Tages vom 17.10.2025 wurde ihr vertikaler schichtartiger Aufbau
skizziert. Nachdem schon die untersten beiden Schichten, die
Troposphäre und die Stratosphäre, etwas näher betrachtet worden sind,
setzen wir die Reihe heute mit der nächsten Schicht fort: Der
Mesosphäre. Es geht um einen unglaublich kalten Sommer, Eiskristalle
und leuchtende Wolken.



Die Atmosphäre... eine relativ dünne, sehr schöne und wichtige
Schicht aus Gasen, die unsere Erde umhüllt. Doch halt! Eine Schicht?
Nein, denn betrachtet man den vertikalen Aufbau so offenbaren sich
verschiedene Charakteristika, die mit der Höhe stark variieren. Im
Thema des Tages vom 17.10.2025 wurde schon ein kurzer Überblick über
die atmosphärischen Schichten gegeben. Dem Aufbau der Atmosphäre
folgend, ist nun nach Betrachtung der Troposphäre und der
Stratosphäre in einzelnen Themen des Tages, die Mesosphäre an der
Reihe.

Der Name der Mesosphäre leitet sich von den altgriechischen Worten
"mésos" - Mitte und "sphaira" - Kugel ab. Die "Kugel der Mitte"
schließt an den oberen Rand der Stratosphäre (bzw. der Stratopause)
an und wird nach oben hin durch die Mesopause (bzw. Thermosphäre)
begrenzt. Somit ist diese Schicht die mittlere im Aufbau der
Atmosphäre.

Grundlage für die Abgrenzung der Schichten ist der vertikale
Temperaturgradient. In der Stratosphäre ist dieser positiv, in der
Mesosphäre kehrt er sich um und es wird mit der Höhe kälter. Das
liegt daran, dass das Ozon nicht mehr in ausreichender Menge
vorhanden ist. Die fehlende Absorption der Strahlung verhindert einen
weiteren Anstieg der Temperatur. Während am Unterrand der Mesosphäre
auf etwa 50 km Höhe etwa 0 °C herrschen, ist am Oberrand davon nichts
mehr zu spüren. Hier, in einer Höhe von etwa 85 km, sinkt die
Temperatur im Mittel auf etwa -90 °C.

Aber natürlich ist auch die Mesosphäre ständig in Bewegung.
Allerdings steht bei ihr nicht der Wechsel von Tag und Nacht im
Vordergrund, sondern der Wechsel der Jahreszeiten. Genauer gesagt
spielt die unterschiedliche Einstrahlung auf der Sommerhemisphäre im
Vergleich zur Winterhemisphäre eine große Rolle. Dort wo Sommer ist,
steigt in der Darstellung der "Brewer-Dobson-Zirkulation" Luft bis in
die Mesosphäre auf. Nun sorgt ein Aufsteigen aber für ein Ausdehnen
und damit für das Auskühlen der Luft. Die Luftmassen bewegen sich
daraufhin in Richtung des Winterpols. Das dortige Absinken führt zu
einer Erwärmung. Nicht ganz intuitiv für unsere alltäglichen
Erfahrungen heißt das, dass die Mesosphäre auf der Sommerhemisphäre
kälter ist als auf der Winterhemisphäre.

Ein damit verknüpftes spannendes Thema der Mesosphäre sind die
"Leuchtenden Nachtwolken", die sogar entstehen, obwohl sehr wenig
Wasserdampf vorhanden ist. Damit sich diese dünnen Eiswolken bilden
können, müssen extrem tiefe Temperaturen erreicht werden. In einer
Höhe von etwa 83 km können von Mitte Mai bis Mitte August lokal
Temperaturen unter minus 140 °C(!) herrschen. Dadurch bilden sich an
kleinen Staubteilchen, die beispielsweise von verglühten Meteoriten
stammen können, Eiskristalle. Die entstandenen Wolken sind bei uns
nur unter ganz bestimmten Verhältnissen zu sehen. Da die Wolken nicht
selbst leuchten, sondern von der Sonne angestrahlt werden, muss sich
die Sonne knapp unter dem Horizont befinden. Wenn die Sonne zwischen
sechs und 16 Grad darunter steht, ist einerseits der Himmel dunkel
genug und andererseits werden die Wolken noch angestrahlt, sodass sie
beobachtet werden können. Ein in Estland aufgenommenes Foto von
dieser Wolkenart ist in Abbildung 2 zu sehen.

Wir haben nun etwas über die eher unbekannte Mesosphäre erfahren.
Diese Schicht ist geprägt von extrem tiefen Temperaturen. Dadurch
wird in solch großer Höhe die Bildung einzigartiger Wolken
ermöglicht. Lassen wir den Blick noch weiter hinauf wandern, so
warten weitere atmosphärische Schichten darauf, etwas genauer
betrachtet zu werden. Aber das ist ein Fall für ein weiteres Thema
des Tages ...


M.Sc. Fabian Chow

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 22.11.2025

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