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2025-08-22T16:06:20Z

Luftdichte: Typo

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{{Begriffsklärungshinweis}}
[[Datei:Atmosphere gas proportions.svg|mini|Gaszusammensetzung der Luft in Vol.-%]]
Als '''Luft''' bezeichnet man das [[Gasgemisch]] der [[Erdatmosphäre]]. Trockene Luft besteht hauptsächlich aus den zwei [[Gas]]en [[Stickstoff]] (rund 78,08 [[Volumenprozent|Vol.-%]]) und [[Sauerstoff]] (rund 20,95 Vol.-%). Daneben gibt es noch die Komponenten [[Argon]] (0,93 Vol.-%), [[Kohlenstoffdioxid]] (0,04 Vol.-%) und andere Gase in Spuren.

Feste und flüssige Teilchen, [[Aerosol]]e genannt, sind ebenfalls Bestandteile von Luft. Wasser und [[Wasserdampf]] ist im Mittel zu 0,4 Vol.-% in der gesamten Erdatmosphäre enthalten. Diese Bestandteile werden separat aufgelistet.

Zusätzlich enthält Luft auch [[Staub]] und biologische Teilchen (z. B. [[Pollen]], Pilz- und Farn-[[Spore]]n). Im natürlichen Zustand ist sie für Menschen geruch- und geschmacklos.

Die [[Luftdichte|Dichte von Luft]] beträgt auf Meereshöhe als [[Faustregel]] etwa 1,25 kg/m3 – also nur 1/800 der von Wasser. Sie wird von Temperatur, Wasserdampfgehalt und Druck, der mit der Seehöhe abnimmt, [[Luftdichte#Einflüsse|beeinflusst]].

== Zusammensetzung ==
{| border="2" cellspacing="0" align="right" style="width: 400px; border-collapse: collapse; empty-cells: show; margin: 1em 0 1em 1em; border: 1px solid #AAAAAA;" cellpadding="4" rules="all"
|+ '''Zusammensetzung der Luft'''
|- class="hintergrundfarbe6" style="text-align:center"
! [[Gas]]
! Formel || Volumenanteil || Massenanteil
|- class="hintergrundfarbe8" style="text-align:center"
| colspan="4" | Hauptbestandteile der [[Trockene Luft|trockenen Luft]] auf Meereshöhe
|-
| [[Stickstoff]] || N2 ||align="right"| 78,084 %<ref name="Elizabeth Kay Berner, Robert A. Berner">{{Literatur |Autor=Elizabeth Kay Berner, Robert A. Berner |Titel=Global Environment Water, Air, and Geochemical Cycles |Verlag=Princeton University Press |Datum=2012 |ISBN=978-0-691-13678-3 |Seiten=25 |Online={{Google Buch |BuchID=8REhrrTKZKwC |Seite=25}}}}</ref> ||align="right"| 75,518 %
|-
| [[Sauerstoff]] || O2 ||align="right"| 20,942 %<ref name="Elizabeth Kay Berner, Robert A. Berner" /> ||align="right"| 23,135 %
|-
| [[Argon]] || Ar ||align="right"| 0,934 %<ref name="Elizabeth Kay Berner, Robert A. Berner" />||align="right"| 1,288 %
|-
|colspan="2" style="text-align:center" | Zwischensumme ||align="right"| 99,960 % ||align="right"| 99,941 %
|- class="hintergrundfarbe8" style="text-align:center"
| colspan="4" | Gehalt an [[Spurengase]]n (eine Auswahl)
|-
| [[Kohlenstoffdioxid]] || CO2 ||align="right"| 0,040 % oder 400 [[Parts per million|ppm]]<ref name="wmo.int">World Meteorological Organization: [https://public.wmo.int/en/media/press-release/greenhouse-gas-concentrations-atmosphere-reach-yet-another-high Greenhouse gas concentrations in atmosphere reach yet another high | World Meteorological Organization], abgerufen am 26. November 2019</ref><ref name="dwd.de2" /> ||align="right"| 0,059 % oder 590 ppm
|-
| [[Neon]] || Ne ||align="right"| 18,18 ppm<ref name="Möller2003" /> ||align="right"| 12,67 ppm
|-
| [[Helium]] || He ||align="right"| 5,24 ppm<ref name="Möller2003" /> ||align="right"| 0,72 ppm
|-
| [[Methan]] || CH4 ||align="right"| 1,85 ppm<ref name="dwd.de2">Deutscher Wetterdienst: [https://www.dwd.de/DE/forschung/atmosphaerenbeob/zusammensetzung_atmosphaere/spurengase/inh_nav/klimagase_node.html Wetter und Klima – Klimagase (CO2, CH4, N2O)], abgerufen am 26. November 2019</ref> ||align="right"| 0,97 ppm
|-
| [[Krypton]] || Kr ||align="right"| 1,14 ppm<ref name="Möller2003" /> ||align="right"| 3,30 ppm
|-
| [[Wasserstoff]] || H2|| align="right" | ~500 [[Parts per billion|ppb]]<ref name="Möller2003" /> ||align="right"| 36 ppb
|-
| [[Distickstoffoxid]] || N2O ||align="right"| 328 ppb<ref name="nodc.noaa.gov" /> ||align="right"| 480 ppb
|-
| [[Kohlenstoffmonoxid]] || CO ||align="right"| 100–250 ppb<ref name="dwd.de">Deutscher Wetterdienst: [https://www.dwd.de/DE/forschung/atmosphaerenbeob/zusammensetzung_atmosphaere/spurengase/inh_nav/co_node.html Wetter und Klima – Kohlenmonoxid (CO)], abgerufen am 26. November 2019</ref> ||align="right"| 100–250 ppb
|-
| [[Xenon]] || Xe ||align="right" | 87 ppb<ref name="Möller2003" /> ||align="right"| 400 ppb
|-
| [[Dichlordifluormethan]] ([[CFC-12]]) || CCl2F2 ||align="right"| 520 [[Parts per trillion|ppt]]<ref name="nodc.noaa.gov">Bullister, J.L. (2017). ''Atmospheric Histories (1765–2015) for CFC-11, CFC-12, CFC-113, CCl4, SF6 and N2O (NCEI Accession 0164584)''. NOAA National Centers for Environmental Information. Unpublished Dataset. [[doi:10.3334/CDIAC/otg.CFC_ATM_Hist_2015]], abgerufen am 26. November 2019</ref> || align="right"| 2200 ppt
|-
| [[Trichlorfluormethan]] ([[CFC-11]]) || CCl3F ||align="right"| 234 ppt<ref name="nodc.noaa.gov" /> ||align="right"| 1100 ppt
|-
| [[Chlordifluormethan]] ([[HCFC-22]]) || CHClF2 ||align="right"| 253 ppt<ref name="DOI10.5194/os-15-33-2019">Pingyang Li, Jens Mühle u. a.: ''Atmospheric histories, growth rates and solubilities in seawater and other natural waters of the potential transient tracers HCFC-22, HCFC-141b, HCFC-142b, HFC-134a, HFC-125, HFC-23, PFC-14 and PFC-116.'' In: ''Ocean Science.'' 15, 2019, S. 33, [[doi:10.5194/os-15-33-2019]].</ref> ||align="right"| 480 ppt
|-
| [[Tetrachlorkohlenstoff]] || CCl4 ||align="right"| 81 ppt<ref name="nodc.noaa.gov" /> ||align="right"| 510 ppt
|-
| [[Trichlortrifluorethan]] ([[CFC-113]]) || C2Cl3F3 ||align="right"| 71 ppt<ref name="nodc.noaa.gov" /> ||align="right"| 520 ppt
|-
| [[1,1-Dichlor-1-fluorethan]] ([[HCFC-141b]]) || CCl2F-CH3 ||align="right"| 26 ppt<ref name="DOI10.5194/os-15-33-2019" /> ||align="right"| 70 ppt
|-
| [[1-Chlor-1,1-difluorethan]] ([[HCFC-142b]]) || CClF2-CH3 ||align="right"| 23 ppt<ref name="DOI10.5194/os-15-33-2019" /> ||align="right"| 50 ppt
|-
| [[Schwefelhexafluorid]] || SF6 ||align="right"| 8 ppt<ref name="nodc.noaa.gov" /> ||align="right"| 25 ppt
|-
| [[Bromchlordifluormethan]] || CBrClF2 ||align="right"| 4 ppt<ref name="DOI10.1002/2015JD024488">Martin K. Vollmer, Jens Mühle u. a.: '' Atmospheric histories and global emissions of halons H-1211 (CBrClF ), H-1301 (CBrF ), and H-2402 (CBrF CBrF ) .'' In: ''Journal of Geophysical Research: Atmospheres.'' 121, 2016, S. 3663, [[doi:10.1002/2015JD024488]].</ref> ||align="right"| 25 ppt
|-
| [[Bromtrifluormethan]] || CBrF3 ||align="right"| 3,4 ppt<ref name="DOI10.1002/2015JD024488" /> ||align="right"| 13 ppt
|- class="hintergrundfarbe8" style="text-align:center"
| colspan="4" | Gehalt an radioaktiven Stoffen
|-
| [[Radiokohlenstoff]] || 14C ||align="right"| 10−13 % ||align="right"|
|-
| [[Radon]] || Rn ||align="right"| 10−19 % ||align="right"|

|- style="border-top:2pt solid black; text-align:center;" class="hintergrundfarbe8"
| colspan="2" | Gesamtmasse (trocken) ||align="right"| 100 % || 5,135 · 1015 [[Tonne (Einheit)|t]]
|-
| colspan="2" | [[Wasser]] ||align="right"| +0,4 % || +0,013 · 1015 t
|- class="hintergrundfarbe8" style="text-align:center"
| colspan="2" | Gesamtmasse (feucht) ||align="right"| 100,4 % || 5,148 · 1015 t
|}

Die Anteile der Atmosphärengase sind keine [[Physikalische Konstante|Naturkonstanten]]. In der seit Jahrmilliarden andauernden [[Entwicklung der Erdatmosphäre]] veränderte sich die Zusammensetzung ständig und mehrmals grundlegend. Seit 350 Millionen Jahren sind die Hauptbestandteile weitgehend stabil. Die aktuelle Mischung ist für trockene Luft in der Tabelle rechts wiedergegeben, wobei zwischen Hauptbestandteilen und Spurengasen unterschieden wird. Die angegebenen Konzentrationen stellen globale [[Mittelwert]]e für die freie [[Troposphäre]] dar. Die der chemisch stabilen Komponenten sind abseits von [[Emission (Umwelt)|Quellen]] in der gesamten [[Homosphäre]] einheitlich, also bis in eine Höhe von etwa 100 km. Bei [[Atmosphärenchemie|reaktiven]] Spurenstoffen gibt es erhebliche [[Gradient (Mathematik)|Gradienten]].

; Trennung in die Bestandteile
Tiefkalt verflüssigt kann ''Flüssige Luft'' durch [[fraktionierende Destillation]] in ihre Bestandteile zerlegt werden, dies erfolgt meist mit Hilfe des [[Linde-Verfahren#Luftverflüssigung|Linde-Verfahrens]].

=== Hauptbestandteile ===
==== Stickstoff ====
Der Hauptbestandteil der Luft ist chemisch [[Inerte Substanz|inert]]. Er wird durch die natürliche (biotische und abiotische) [[Stickstofffixierung]] organisch gebunden und damit für [[Lebewesen]] nutzbar. Technisch wird der Luftstickstoff über das [[Haber-Bosch-Verfahren]] zur [[Düngemittel]]herstellung verwendet. Der entgegengesetzte chemische Prozess – die [[Denitrifikation]] verläuft rascher, so dass der [[Stickstoffkreislauf]] den Stickstoffanteil in der Atmosphäre kaum verändert.

Aus dem Stickstoff der Luft entstehen durch [[kosmische Strahlung]] geringe Mengen [[Kohlenstoff#Isotope|radioaktiver Kohlenstoff (14C)]], was mit der [[Radiokarbonmethode]] für archäologische Datierungen ausgenutzt wird.

==== Sauerstoff ====
Der molekulare [[Sauerstoff]] der Luft ist hauptsächlich durch [[Photosynthese]] aus Wasser gebildet worden, wobei die im Laufe der Erdgeschichte hergestellte Menge etwa das Zwanzigfache der heute in der Atmosphäre vorliegenden Menge beträgt. Er verleiht der Atmosphäre ihren oxidierenden Charakter und stellt das wichtigste [[Oxidationsmittel]] dar, das für die biologische [[Atmung]] bzw. die chemischen [[Verbrennung (Chemie)|Verbrennungsvorgänge]] benötigt wird.

Der in der Luft enthaltene Sauerstoff ist für alle [[Aerobie|aeroben]] Lebewesen zum Leben notwendig. Durch Atmung führen sie Sauerstoff ihrem [[Stoffwechsel]] zur Verbrennung ([[Katabolismus]]) zu. [[Pflanzen]] nutzen das in der Luft enthaltene Kohlenstoffdioxid zur [[Photosynthese]] und spalten dabei den Sauerstoff ab. Für fast alle Pflanzen ist dies die einzige [[Kohlenstoff]]quelle für vitale Prozesse und Körpersubstanz ([[Anabolismus]]). Bei diesem organischen Prozess wird fast der gesamte Luftsauerstoff der Luft regeneriert. Der [[Sauerstoffkreislauf]] ermöglicht die Aufrechterhaltung und Verteilung eines dauerhaften Vorrats an Ressourcen für Aerobier und photosynthetisch aktive Pflanzen.

Der gegenwärtige globale Luftsauerstoffgehalt bleibt mit einem Niveau von 20,946 ± 0,006 Vol. % bemerkenswert konstant, mit einem leichten Rückgang von 0,0004 Vol. %/Jahr (4 ppmv/a), der mit Kohlendioxid aus fossilen Brennstoffen und Biomasseverbrennung gegenkorreliert ist.<ref name="DOI10.1016/j.scib.2018.07.023">Jianping Huang, Jiping Huang u. a.: ''The global oxygen budget and its future projection.'' In: ''Science Bulletin.'' 63, 2018, S. 1180, [[doi:10.1016/j.scib.2018.07.023]].</ref><ref>Duursma Ek, Boisson Mprm (1994). Global oceanic and atmospheric oxygen stability considered in relation to the carbon-cycle and to different time scales. Oceanologica Acta, 17(2), 117-141. Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00099/21024/</ref>

==== Argon ====
Argon ist als [[Edelgas]] äußerst reaktionsträge und mit fast 1 % Gehalt relativ häufig. So ist es kostengünstig und wird als Inertgas etwa beim Metallschweißen und zur Füllung von Glühlampen eingesetzt. Dort und als Füllung von Mehrscheiben-[[Isolierglas]] nutzt man die relativ zu Luft etwas geringere Wärmeleitfähigkeit. (Teures, rares [[Krypton]] dient in Spezialfällen als noch besseres Wärme-Isoliergas.)

Argon entsteht langsam durch radioaktiven Zerfall von [[Kalium]]-40, ist stabil und dichter als Luft und verbleibt daher in der Atmosphäre.

==== Wasserdampf ====
Die Umgebungsluft ist nicht „trocken“, sondern enthält Wasser im gasförmigen [[Aggregatzustand]] ([[Wasserdampf]]), man spricht von [[Luftfeuchtigkeit]]. Der Wasserdampfgehalt schwankt zwischen einem zehntel Volumenprozent an den [[Pol (Geographie)|Polen]] und drei Volumenprozent in den [[Tropen]], mit einem Mittelwert von 1,3 Vol.-% in Bodennähe. Da der Wasserdampfanteil die Dichte der Luft verringert (62,5 % der Dichte „trockener“ Luft), wird feuchtere Luft nach oben gedrückt, wo dann in kühleren Schichten [[Kondensation]] auftritt, also der Wasserdampfgehalt im Gasgemisch sinkt. Oberhalb der Kondensationsschichten ist der Wasserdampfgehalt sehr gering, sodass über die gesamte Atmosphäre gemittelt nur 0,4 Vol.-% Wasserdampf in der Luft sind.

=== Spurengase ===
Größere Schwankungen über teils wenige Jahre und Jahrzehnte sind auch bei den Spurengasen zu verzeichnen. Deren niedrige Konzentrationen können durch vergleichsweise geringe Emissionen beeinflusst werden. Ebenso zeigen Vulkanausbrüche häufig einen kurzfristigen Einfluss.

==== Kohlenstoffdioxid ====
{{Hauptartikel|Kohlenstoffdioxid in der Erdatmosphäre}}
Nach seinem Anteil ist Kohlenstoffdioxid ein Spurengas, aber das – unter Berücksichtigung von Wasserdampf – fünfthäufigste Atmosphärengas. Wegen seiner Bedeutung für Klima und Lebewesen wird es oft zu den Hauptbestandteilen der Luft gerechnet.

Die biologische Hauptbedeutung des Kohlenstoffdioxids (umgangssprachlich oft als Kohlendioxid bezeichnet) liegt in seiner Rolle als Kohlenstofflieferant für die Photosynthese. Die atmosphärische Kohlenstoffdioxidkonzentration wirkt stark auf das Pflanzenwachstum. Durch den lichtabhängigen Stoffwechselzyklus der Pflanzen, also die Wechselbeziehung zwischen Atmung und Photosynthese, schwanken die bodennahen CO2-Konzentrationen im Tagesgang. Es zeigt sich bei ausreichender Pflanzendecke ein nächtliches Maximum und dementsprechend ein Minimum am Tag. Der gleiche Effekt ist im Jahresverlauf vorhanden, da die außertropische Vegetation ausgeprägte [[Vegetationsperiode]]n besitzt. Auf der Nordhalbkugel besteht ein Maximum im Zeitraum März bis April und ein Minimum im Oktober oder November. Dazu trägt auch die [[Heizperiode]] durch erhöhten Verbrauch fossiler Brennstoffe bei.

Insgesamt hat der Kohlenstoffdioxidgehalt seit Beginn der [[Industrialisierung]] um über 40 % (+0,01 % CO2) zugenommen. Dies ist im Zusammenhang mit dem [[anthropogen]]en [[Treibhauseffekt]] eine der Ursachen für die [[globale Erwärmung]], für die ein Referenzwert im erdgeschichtlichen Klima von weniger als 100 Jahren gilt. 2013 überstieg die CO2-Konzentration an der [[Messstation Mauna Loa]] erstmals den Wert von 400 ppm.<ref>The Keeling Curve [https://keelingcurve.ucsd.edu/ A daily record of atmospheric carbon dioxide]</ref>

==== Edelgase ====
Während Argon mit rund 1 % zu den Hauptbestandteilen der Luft gehört (siehe oben), zählen die weiteren Edelgase [[Neon]], [[Helium]] und [[Krypton]] mit Volumenanteilen von jeweils > 1 ppm zu den Spurengasen (vgl. Tabelle). Noch seltener ist [[Xenon]] (Volumenanteil < 0,1 ppm). [[Radon]] ist das seltenste Edelgas in der Luft (mittlerer Volumenanteil 1:1021), kann jedoch – [[Isotop|isotopenabhängig]] – über seine Radioaktivität gut bestimmt werden.

[[Helium]] wird bei jedem radioaktiven Alpha-Zerfall frei. Helium ist viel leichter als Luft und entweicht in den Weltraum. Auch das zweitleichteste Edelgas Neon verflüchtigt sich dorthin, so dass von diesen beiden nur Spuren in der Atmosphäre vorkommen.

Aus manchem Gestein dringt als Glied radioaktiver Zerfallsreihen [[Radon]], das sich in Kellern anreichern kann (siehe [[Radonbelastung]]) und strahlend weiterzerfällt.

==== Ozon ====
{{Hauptartikel|Ozon}}
Für die Stratosphäre werden Ozonwerte oftmals nicht in Anteilen, sondern in der [[Dobson-Einheit]] angegeben. Da die Werte zudem von der Höhe ([[Ozonschicht]], [[Sommersmog|bodennahes Ozon]]) sowie von Wetterlage, Temperatur, Schadstoffbelastung und Uhrzeit abhängen und Ozon sich sowohl schnell bildet als auch wieder zerfällt, ist dieser Wert sehr variabel. Aufgrund der hohen Reaktivität von Ozon spielt es bei chemischen Reaktionen vielfältiger Art in der Atmosphäre eine zentrale Rolle. Ein Beispiel sind die ODEs (''ozone depletion events''), bei denen während des polaren Frühlings regelmäßig starke Einbrüche in der Ozonkonzentration von normalerweise 20–40 ppb auf < 5 ppb beobachtet werden können. Diese Erscheinungen werden beispielsweise durch die Freisetzung von Halogenen durch natürliche Prozesse oder durch Mischung von Luftmassen bewirkt. Typische Ozonkonzentrationen in gemäßigten Breiten und besiedeltem Gebiet sind 30–60 ppb auf der Nordhalbkugel und tendenziell ca. 10 ppb weniger auf der Südhalbkugel aufgrund der Rolle von Ozon in der [[Stickoxide|Stickoxidchemie]].

==== Kohlenstoffmonoxid ====
[[Kohlenstoffmonoxid]] (umgangssprachlich oft als Kohlenmonoxid bezeichnet) ist ein unsichtbares brennbares giftiges [[Gas]], das bei der unvollständigen [[Verbrennung (Chemie)|Verbrennung]] von kohlenstoffhaltigen Substanzen entsteht. Es blockiert den Sauerstofftransport im Blut ([[Kohlenstoffmonoxidvergiftung]]) und kann schon in geringen Dosen zum Tod führen. Auch schädigt es die Photosynthese der [[Pflanzen]]. Es bildet sich z. B. beim [[Tabakrauchen]] und im [[Verbrennungsmotor]]. Auto- und Flugabgase ohne [[Abgasnachbehandlung]] durch einen [[Fahrzeugkatalysator]] können bis zu 4 % CO enthalten, der Standardwert für [[Tabakrauch]]. Brände der [[Vegetation]] sind mit ca. 60 % der Emissionen weltweit Hauptquelle für Kohlenstoffmonoxid.

==== Weitere Spurengase (Auswahl) ====
* [[Methan]]
* [[Wasserstoff]]
* [[Distickstoffoxid]] und andere [[Stickoxide]]
* [[Hydroxyl-Radikal]]
* [[Peroxyacetylnitrat]]
* [[Chloroxide]], [[Iodoxid]]e und [[Bromoxid]]e und molekulares [[Iod]]
* [[Schwefeldioxid]], neben anthropogenen Quellen hauptsächlich aus [[Dimethylsulfid]] und Vulkanen.
* organische Verbindungen, die oftmals durch Oxidation oder [[Photolyse]] aus längerkettigen organischen Verbindungen entstehen (beispielsweise pflanzliche [[Pinene]], [[Formaldehyd]] und [[Glyoxal]])
* halogenierte Kohlenwasserstoffe biogener und anthropogener Natur

== Physikalische Größen der Luft ==
{| class="wikitable" align="right" style="text-align:center;"
|+ Temperaturabhängigkeit
|-
! Temperatur [°C]
! Schall- geschwindigkeit [m/s]
! Schall- kennimpedanz [N·s/m3]
! Luftdichte [kg/m3]
|-
| −10 || 325,4 || 436,6 || 1,341
|-
| {{0}}−5 || 328,5 || 432,5 || 1,317
|-
| {{0|0−}}0 || 331,5 || 428,5 || 1,293
|-
| {{0}}+5 || 334,5 || 424,6 || 1,270
|-
| +10 || 337,5 || 420,8 || 1,247
|-
| +15 || 340,5 || 417,1 || 1,225
|-
| +20 || 343,4 || 413,5 || 1,204
|-
| +25 || 346,3 || 410,0 || 1,184
|-
| +30 || 349,2 || 406,6 || 1,164
|}

=== Mittlere Molmasse ===
Die mittlere Molmasse ergibt sich als Summe der Produkte der Molmassen und Stoffmengenanteile der Bestandteile, hauptsächlich Sauerstoff, Stickstoff und Argon. Für trockene Luft ist der exakte Wert 28,949 g/[[mol]].<ref name="Möller2003">Detlev Möller: ''Luft: Chemie, Physik, Biologie, Reinhaltung, Recht.'' Walter de Gruyter, 2003, ISBN 3-11-016431-0, S. 173. [https://books.google.de/books?id=7ITJXWDijA0C&pg=PA173&redir_esc=y&hl=de (Vorschau bei Google Books)] (abgerufen am 27. März 2012).</ref> Enthält die Luft noch Feuchtigkeit, ist die mittlere Molmasse geringer, da die Molmasse von [[Wasserdampf]] nur ca. 18 g/mol beträgt.

=== Luftdichte ===
{{Hauptartikel|Luftdichte}}
Unter [[Normalbedingungen]] ist die Luftdichte gleich 1,293 kg/m3.<ref name="TabuPhysik">Stöcker 2007, S. 714.</ref>
Die Gesamtmasse der Erdatmosphäre entspricht somit der eines [[Eisen]]würfels von knapp 87 km Kantenlänge.

=== Luftdruck ===
{{Hauptartikel|Luftdruck}}
Die [[Gewichtskraft]] der Luftsäule erzeugt einen [[Statik (Physik)|statischen]] Druck. Dieser Druck hängt gemäß der [[Barometrische Höhenformel|barometrischen Höhenformel]] von der Höhe über dem [[Meeresspiegel]] ab. Zusätzlich ist der Luftdruck vom Wetter abhängig. Wind und allgemein Änderungen des Wetters bewirken Schwankungen des Luftdrucks. Ein [[Barometer]] zur Messung des Luftdrucks gehört daher zur Grundausstattung von [[Wetterstation]]en. Über einem Quadratmeter Bodenfläche beträgt die Luftmasse dem Luftdruck entsprechend etwa 1000 kg. Der technische Luftdruck beträgt 1 bar (ehemals Atü – Athmosphären Überdruck und war mit 1 kilopond pro Quadratzentimeter definiert.) Diese Einheit wurde im Zuge der Umstellung auf ISO inzwischen auf die Einheit Pascal (die auf die Einheit Newton basiert, deren Wert 1/10tel der Pond/Gramm Einheit darstellt) geändert. So hat der durchschnittliche Luftdruck auf der Erdoberfläche einen Wert von ca. 850 bis 980 Hektopascal.

=== Lufttemperatur ===
{{Hauptartikel|Lufttemperatur}}
Als Lufttemperatur wird die [[Temperatur]] der bodennahen Luft bezeichnet, die weder von [[Sonnenstrahlung]] noch von [[Bodenwärme]] oder [[Wärmeleitung]] beeinflusst ist. Die genaue [[Definition]] in Wissenschaft und Technik ist unterschiedlich. In der [[Meteorologie]] wird die Lufttemperatur in einer Höhe von zwei Metern gemessen, wofür häufig weiß gestrichene [[Thermometerhütte|Wetterhäuschen]] in freier Umgebung dienen.

=== Luftfeuchtigkeit ===
{{Hauptartikel|Luftfeuchtigkeit}}
Bei der Luftfeuchtigkeit handelt es sich um den Anteil des Wasserdampfes an der Luft. Sie wird über verschiedene Feuchtemaße wie [[Dampfdruck]] und [[Taupunkt]] sowie relative, absolute und spezifische Luftfeuchte angegeben.

=== Weitere Werte ===
Unter [[Normalbedingungen]] ist die [[Schallgeschwindigkeit]] in Luft gleich 331,5 m/s.

Der [[Brechungsindex]] <math>n</math> der Luft beträgt unter Normalbedingungen für [[sichtbares Licht]] ungefähr 1,00029. Der Wert hängt von Druck, Temperatur und Zusammensetzung der Luft ab, vor allem aber von der Luftfeuchtigkeit. Weil <math>n-1</math> ungefähr proportional zum Luftdruck ist, lässt sich der Brechungsindex mit einem [[Michelson-Interferometer]] bestimmen, dessen einer Arm durch ein Gebiet mit variablem Luftdruck reicht. Aus der entstehenden [[Optische Weglänge|optischen Weglängendifferenz]] bestimmt man mit bekanntem Druckunterschied den Brechungsindex.

[[Spezifische Wärmekapazität]] unter Normalbedingungen:

: <math>c_p \, = \, 1{,}005 \; \mathrm{kJ}/(\mathrm{kg} \cdot {\mathrm K})</math> ([[isobare Zustandsänderung]])
: <math>c_v \, = \, 0{,}718 \; \mathrm{kJ}/(\mathrm{kg} \cdot {\mathrm K})</math> ([[isochore Zustandsänderung]])

Die [[Wärmeleitfähigkeit]] <math>\lambda</math> von Luft ist unter Normalbedingungen <math>0{,}0261 \; {\mathrm W}/ ({\mathrm m} \cdot {\mathrm K})</math>.

[[Datei:Why the sky is blue.svg|mini|[[Rayleigh-Streuung]] in der Atmosphäre führt zu blauem Himmel und gelber bis roter Sonne]]

== Lichtstreuung ==
Die in Luft vorkommenden Gasmoleküle (Stickstoff, Sauerstoff usw.) streuen das einfallende [[Sonnenstrahlung|Sonnenlicht]], abhängig von seiner Wellenlänge, verschieden stark ([[Rayleigh-Streuung]]). Am stärksten wird das kurzwellige blaue Licht gestreut. Dieser Vorgang gibt der Luft ihre typischerweise natürliche [[Himmel (planetär)#Das Himmelsblau|blaue Farbe]], ein [[Polarisationsmuster#Tageshimmel|teil-polarisiertes Muster]]. Ist der Weg des Lichtes durch die Luft länger, verschiebt sich die Streuung zu einem rötlichen Farbton hin. Dies hängt vom Sonnenlichteinfallswinkel ab. Steht die Sonne im [[Zenit]] (senkrecht über dem Betrachter), durchläuft das Licht die Erdatmosphäre auf einer Länge von 90 km. Während eines Sonnenaufgangs/-abgangs steht die Sonne am Horizont (in horizontaler Augenlinie des Betrachters −0° zum Boden) und durchquert die Atmosphäre mit einer ca. 12-fachen Länge (ca. 1075 km). Mit fortschreitender Strecke des Lichtes durch die Atmosphäre wird der blaue vom roten Lichtanteil überlagert, da der Blauanteil immer mehr gestreut wird und der rote Anteil wegen seiner größeren Wellenlänge weniger stark gestreut wird. Dieser atmosphärische Effekt ist bei überwiegend wolkenlosem Horizont morgens und abends zu beobachten. Er wird als [[Morgenröte]] bzw. [[Abendrot]] bezeichnet und reicht in den Farbabstufungen von leichtem Rosa bis Lila über Vollrot zu tiefem Orange.

Abgesehen von elastischer Streuung der Photonen ist in der Atmosphäre auch inelastische Streuung zu beobachten: [[Ramanstreuung|Rotationsramanstreuung]] führt zu einer Umverteilung in den Energien der eintreffenden Strahlung innerhalb von einigen 10 cm−1 und führt somit zu einem „Auffüllen“ der Fraunhoferlinien,<ref>M. Vountas, V. V. Rozanov, J. P. Burrows: ''Ring effect: Impact of rotational Raman scattering on radiative transfer in Earth’s atmosphere.'' In: ''Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.'' 60.6, 1998, S. 943–961.</ref> den sogenannten Ring-Effekt.<ref>J. F. Grainger, J. Ring: ''Anomalous Fraunhofer line profiles.'' In: ''Nature.'' 193, 1962, S. 762.</ref> Bei einer spektralen Auflösung von 0,5 nm führt dieser Effekt zu optischen Dicken von typischerweise bis zu 2 %, wenn Himmelsstreulicht verschiedener Sonnenstände verglichen wird. Dieser Effekt muss in verschiedenen [[DOAS]] Fernerkundungsmethoden zur Messung von Spurengasen korrigiert werden.

Weiterhin kann [[Ramanstreuung|Vibrationsramanstreuung]] an Luftmolekülen die [[Wellenzahl]] der eintreffenden Photonen von 1550 cm−1(O2) und 2330 cm−1(N2) verschieben und somit ein wellenlängenverschobenes Abbild des Sonnenlichts über das beobachtete Sonnenlicht legen. Seine Intensität beträgt bis zu 0,04 % der ursprünglichen Intensität.<ref>Derek Albert Long: ''Raman spectroscopy.'' McGraw-Hill, New York 1977, ISBN 0-07-038675-7.</ref>

== Luftverunreinigung und Luftreinhaltung ==
Die [[Luftverschmutzung]] ist der auf die Luft bezogene Teilaspekt der [[Umweltverschmutzung]]. Gemäß dem [[Bundes-Immissionsschutzgesetz]] ist Luftverunreinigung eine Veränderung der natürlichen Zusammensetzung der Luft, insbesondere durch [[Rauch]], [[Ruß]], [[Staub]], [[Aerosol]]e, [[Dampf|Dämpfe]] oder [[Geruchsstoff]]e. Von Bedeutung sind erhöhte [[Ozon]]werte für den [[Smog]] und Schwefeldioxidkonzentrationen für den [[Saurer Regen|sauren Regen]], aber auch Konzentrationen von [[Stickoxide]]n und [[Flüchtige organische Verbindungen|flüchtigen organischen Verbindungen]], die ihrerseits wiederum einen großen Einfluss auf die Chemie der Luft haben.

In den meisten Industrieländern ist die lokale Luftverschmutzung aufgrund von gesetzlichen Vorgaben zur [[Luftreinhaltung]] in den letzten Jahrzehnten stark zurückgegangen. Gleichzeitig hat der Ausstoß von [[Treibhausgas]]en wie Kohlenstoffdioxid weiter zugenommen. Die lokale und regionale Luftverschmutzung ist für Länder der Dritten Welt sowie [[Schwellenland|Schwellenländer]] wie [[Volksrepublik China|China]] noch ein erhebliches Problem.

Die Effekte von Spurengasen sind vielfältig und beeinflussen sich in großem Maße auch gegenseitig. Beispielsweise spielt Ozon durch seine Rolle in der Hydroxylradikalchemie in bodennahen Luftschichten nicht nur die Rolle eines Schadstoffs und Treibhausgases, es ist essentiell für die Selbstreinigungsmechanismen der Atmosphäre insgesamt.<ref>John H. Seinfeld, Spyros N. Pandis: ''Atmospheric chemistry and physics: from air pollution to climate change.'' John Wiley & Sons, 2012.</ref>

Besonders viel [[Mikroplastik]] wurde in der Luft von [[London]] nachgewiesen.<ref>{{Internetquelle |autor=Damian Carrington |url=https://www.theguardian.com/environment/2019/dec/27/revealed-microplastic-pollution-is-raining-down-on-city-dwellers |titel=Revealed: microplastic pollution is raining down on city dwellers |werk=[[The Guardian|theguardian.com]] |datum=2019-12-27 |sprache=en |abruf=2019-12-28}}</ref> Auch [[Pestizid]]e sind in der Luft nachweisbar und werden über weite Distanzen verweht.<ref>{{Internetquelle |autor=Tina Berg |url=https://www.beobachter.ch/umwelt/umweltpolitik/pestizide-gefahr-der-luft |titel=Pestizide: Gefahr in der Luft |werk=[[Beobachter (Zeitschrift)|beobachter.ch]] |datum=2019-03-27 |abruf=2019-04-13}}</ref>

== Kulturelle Bedeutung ==
Die griechischen Naturphilosophen hielten Luft für eines der [[Vier-Elemente-Lehre|vier Grundelemente]], aus denen alles Sein besteht. Dem Element Luft wurde der [[Oktaeder]] als einer der fünf [[Platonischer Körper|platonischen Körper]] zugeordnet. Der Asteroid des mittleren Hauptgürtels [[(369) Aëria]] ist nach Luft benannt.<ref>{{Literatur |Autor=[[Lutz D. Schmadel]] |Hrsg=Lutz D. Schmadel |Titel=Dictionary of Minor Planet Names |TitelErg=Fifth Revised and Enlarged Edition |Auflage=5 |Verlag=[[Springer Spektrum|Springer Verlag]] |Ort=[[Berlin]], [[Heidelberg]] |Datum=2003 |ISBN=3-540-29925-4 |Seiten=186 |Sprache=en |Originaltitel=Dictionary of Minor Planet Names |VerlagEA=Springer Verlag |OrtEA=Berlin, Heidelberg |JahrEA=1992 |DOI=10.1007/978-3-540-29925-7_370 |Umfang=992 |Zitat=Discovered 1893 July 4 by A. Borrelly at Marseilles.}}</ref>

== Literatur ==
* [[Horst Stöcker]]: ''Taschenbuch der Physik.'' Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main 2007, ISBN 978-3-8171-1720-8.
* [[Robert Boyle]]: ''The general history of the air.'' Hrsg. und fertiggestellt von [[John Locke]]. Awnsham and John Churchill, London 1692 (englisch).

== Weblinks ==
{{Wikiquote}}
{{Wiktionary}}
* [https://gml.noaa.gov/hats/graphs/graphs.html Entwicklung der Spurengasanteile der Luft im Laufe der letzten 20 Jahre] (englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4130887-6}}

[[Kategorie:Atmosphäre]]
[[Kategorie:Stoffgemisch]]
[[Kategorie:Atemgas]]
[[Kategorie:Flugmeteorologie]]
[[Kategorie:Rohstoff]]
[[Kategorie:Namensgeber für einen Asteroiden]]

Luft - Versionsgeschichte

imported>Special Circumstances: /* Luftdichte */ Typo