Vor atmosfære — luftens ocean

NÅR De står ved en strandbred bliver De utvivlsomt betaget af havets kræfter, dets hvileløse bevægelser og udstrakte vidder og dybder. Måske har De spekuleret på hvordan skabningerne i havet føler det når de skal være omgivet af vand. Hundreder af meter nede bevæger krabber og andre havdyr sig på havets bund. Det vældige tryk som vandet øver dér ville knuse et menneske, men disse skabningers organisme kan åbenbart stå for trykket.

Måske er det ikke faldet Dem ind at vi mennesker faktisk lever i et „ocean“ — i et lufthav. Det gør vi. Det er langt dybere end de dybeste vande — over halvtreds gange dybere end de største havdybder. Det er underkastet langt pludseligere temperaturændringer og er langt mere uroligt og hvileløst end de vældige haves vande. Mægtige luftstrømme i en bredde af flere hundrede kilometer og i adskillige kilometers dybde bevæger sig i en højde af ti til tolv kilometer over jordens overflade. De kaldes jetstrømme og farer frem med hastigheder på op til 500 kilometer i timen. Det forekommer også at voldsomme uvejr raser i luftoceanets forskellige lag. Vi er bekendt med de enorme kræfter som udløses i orkaner og tornadoer. Hver dag indtræffer cirka 44.000 mægtige tordenvejr i dette vældige, hvileløse „hav“ omkring os.

Luft er et stof der vejer noget

Luften er usynlig for vort øje — men er alligevel følelig, fordi det er en slags stof. Derfor øver atmosfæren et betydeligt tryk på jordens overflade — men selvsagt ikke et tryk der kan måle sig med oceanernes, eftersom luft er lettere end vand. Men luft vejer trods alt noget, hvad man får en idé om når man ser hvordan en heliumfyldt ballon hæver sig op fra jorden. Helium er lettere end luft; atmosfærens luft skubber den opad, ligesom når en luftboble trænges opad af vandet i et glas. Ved havets overflade er luftens tryk gennemsnitlig et kilogram pr. kvadratcentimeter. I større højder er lufttætheden mindre, og luften vejer derfor også mindre. Men vort lufthav har så enormt et omfang at det vejer over 5000 billioner tons.

Et menneske der befinder sig i niveau med havets overflade vil således bære en ton luft på sine skuldre. Men det mærkes ikke, fordi trykket fordeles jævnt over hele kroppen. Dette tryk udefra udjævnes ved det tryk som organismen øver indefra, på samme måde som det indre tryk i havdyrs organismer svarer til det tryk som det omgivende vand øver på dem. Det tryk som findes inde i mennesket når det opholder sig „hjemme“ i jordens atmosfære, gør det nødvendigt at det bærer en trykdragt når det er „på besøg“ ude i rummet. Ellers ville dets lunger og blodkar briste i det ydre rums så godt som luftløse tilstand.

Når man strider sig frem mod en kraftig vind er man klar over at luft er et stof. En eventuel tvivl skal nok fordufte når man i et laboratorium ser luft blive til væske ved en temperatur på minus 190 grader Celsius og gå over i fast form ved minus 260 grader Celsius.

Man kan faktisk godt „se“ luft i dens normale tilstand når temperaturændringer får den til at virke som en „linse“. Når luft trænges kraftigt sammen visse steder og fortyndes andre steder, vil luften få lysets stråler til at „flimre“ — og vi kan komme til at se luftspejlinger — luftens brydning og tilbagekastning af lysstråler fra genstande der ofte kan befinde sig milevidt borte. Den luftflimren man kan se oven over en ophedet radiator illustrerer dette fænomen.

Luft har den meget værdifulde egenskab at den kan udvide sig. Vand i normal væskeform vil ikke af sig selv brede sig så det fylder en given, lukket beholder. Luftmolekyler bevæger sig i forhold til vandmolekyler langt friere og hurtigere, sædvanligvis hurtigere end lyden. Selv et lille kvantum luft vil brede sig og fylde en given beholder helt. Kun jordens tyngdekraft hindrer luften i jordens atmosfære i at slippe bort og brede sig i det ydre, tomme rum. Når en given beholder med luft mindskes i rumfang, stiger luftmolekylernes fart og øver modstand, hvorved der opstår et tryk. Denne egenskab ved luft har man gjort nyttig brug af. Væsker kan man kun sammenpresse indtil et vist punkt, men i kompressorer kan man „trykke“ store mængder luft sammen i en lille beholder. Når luften lukkes ud kan den drive forskellige værktøjer og maskiner, for eksempel presser, bor og elevatorer.

På mange måder en livsbetingelse

Nu beskæftiger vi os imidlertid med luften ud fra den betragtning at den er en forudsætning for liv på vor klode. Den luftbestanddel som har størst betydning for livet er ilt, der (i rumindhold) udgør 21 procent af atmosfæren, af de luftarter som forefindes i ret konstante mængdeforhold.

Ilt træder villigt i forbindelse med andre stoffer eller kemiske sammensætninger i en forbrænding. Når der for eksempel går ild i et stykke træ, sker der i realiteten en hurtig iltning. Kropsvarmen hos et menneske opretholdes ved stofskiftet, der foregår ved at næringsstofferne forbrænder i kraft af ilt. Ved denne proces tilvejebringes desuden energi til hjernens og musklernes arbejde, og så videre. Det er en af grundene til at de røde blodlegemer, iltbærerne, er så vigtige, og at hjernens celler, der tegner sig for cirka en fjerdedel af organismens samlede iltbehov, uophørlig må tilføres ilt. Ilt er så aktiv at hvis den ikke var fortyndet med andre luftarter i atmosfæren, ville den mindste gnist udvikle sig til en ildebrand og praktisk taget alt ville være i fare for at blive fortæret af flammer. Dertil kommer at intet menneske ville leve ret længe hvis det kun skulle indånde rent ilt.

Men Skaberen har af hensyn til vor eksistens og sikkerhed fortyndet atmosfæren med kvælstof, der omfatter 78 procent af de „forholdsvis konstante“ luftarter hvoraf vor atmosfære består. Der findes lige netop så megen ilt vi behøver, og den optræder ikke i for store koncentrationer. I vort atmosfæriske „ocean“ tæller kvælstof og ilt tilsammen 99 procent af disse forholdsvis konstante luftarter. Kvælstoffet skal dog andet og mere end virke fortyndende på ilten. Under et tordenvejr får lynene kvælstoffet til at indgå forbindelser med andre stoffer, hvorefter regnvandet fører de opståede forbindelser ned i jorden og gøder den. Mange planter er afhængige af denne proces.

Men i den ene procent af tilbageværende luftarter i atmosfæren optræder gasser som enten er en betingelse for liv eller bidrager til vort velbefindende. Der er således fem inaktive, „ædle“ luftarter: argon, neon, helium, krypton og xenon. Alle er bekendt med at argon og neon anvendes til belysningsformål, helium til ballondrift og mange andre formål. Metan, brint og kvælstofforilte og andre atmosfæriske gasser optræder i næsten konstante mængder.

Vanddamp, ozon, støv — uundværlige bestanddele

Ud over de luftarter i hvis mængde der sker ringe forskydninger, findes der andre bestanddele i atmosfæren. De er til stede i skiftende mængder i forhold til tid og sted. To af dem er vanddamp, som udgør fra nul til 7 procent (af rumindholdet), og kultveilte, der forefindes i en mængde på 0,01-1,00 procent. Planterne optager kultveilte og afgiver ilt. Alt planteliv ville uddø hvis der ikke fandtes kultveilte. Ozon, en allotrop, modifikation af ilt („tung ilt“), udgør blot 0,01 procent af atmosfæren og findes hovedsagelig i 10-50 kilometers højde, hvor den skærmer mod de farlige ultraviolette stråler. Hvem andre end en alvis og almægtig Skaber kunne have frembragt en atmosfære som er til gavn og nytte for alt levende på jorden fordi den virker beskyttende, fremmer velbefindendet og letter tilværelsen?

Atmosfærens vanddamp foranlediger regn, tåge, sne, slud og hagl og udgør hovedmassen af skyerne. Vanddampene opstår når solens stråler rammer havene, søerne, og træernes løv, som ved varmepåvirkningen afgiver vand i dampform. Uden denne regn- og fordampningscyklus ville plantelivet snart forsvinde på kloden. Bibelen fortæller at disse kredsløb blev sat i gang af Gud. — Es. 55:10, 11.

Foruden nogle forsvindende mængder svovldioxyd og kvælstofdioxyd forekommer faste partikler i form af støv, sod, salt fra havene, pollen, mikroorganismer samt aske fra meteorer der er brændt op ved passagen gennem atmosfæren. Støvforekomsten kan ikke kaldes forurening, medmindre den antager et enormt omfang, for støvpartikler er af væsentlig betydning, idet de danner kernen i regndråber og forårsager himmelhvælvets blå tone og solnedgangens flammende rødt. Planternes pollen spredes af vinden og tjener ligeledes en gavnlig hensigt — selv om den er til gene for folk der lider af høfeber.

Temperaturer i lufthavet

Hvad vi indtil nu har drøftet drejer sig hovedsagelig om det luftlag vi lever i — troposfæren. Som bekendt falder temperaturen mere og mere jo højere vi kommer op. Men efter et fald til ÷55 grader Celsius ved overkanten af troposfæren stiger temperaturen gennem stratosfæren (hvor jetstrømmene hersker) til cirka ÷2 grader Celsius, hvorefter den atter falder ved overgangen til det næste lag (mesosfæren) til ÷93 grader Celsius. I det næste luftlag, termosfæren, når temperaturen i 450 kilometers højde op på næsten 1500 grader Celsius. Forbløffende!

Ionosfæren regnes ikke til de egentlige atmosfæriske lag men er et område som omfatter flere lag hvori luftmolekylerne oplades elektrisk ved solens stråling.a Området begynder i en højde af 55 kilometer over jordens flade og når tusinder af kilometer op i de meget, meget tynde atmosfæriske lag. Ionosfæren er skueplads for det smukke aurora borealis (nordlys) og aurora australis (sydlys).

De luftpartikler som i ionosfæren er blevet elektrisk opladet ved stråling fra solen og det ydre rum — blevet ioniseret — danner et radiobølge-„loft“, der muliggør radiotransmissioner over lange, lange afstande. Radiobølger følger rette linjer og ville kun nå et begrænset område fordi jorden „krummer bort“ fra dem og lader dem fortsætte lige ud i rummet. Men „loftet“ kaster dem tilbage i en vinkel så de rammer jorden langt fra det sted hvor de blev udsendt. Satellitter benyttes nu i samme øjemed.

Brugen af satellitter og finere instrumenter har ført til at vi har fået et større indblik i vort luftocean. Vi kender langt mere til luftstrømningerne og temperaturerne og så videre. Vejrmeldingerne er derfor blevet mere nøjagtige. Dog er der endnu meget som vi mennesker skal lære om vor atmosfære, der strækker sig — om end tyndere og tyndere — adskillige jordradier (en jordradius = 6372 kilometer) ud i rummet. Mange af lufthavets hemmeligheder ligger stadig skjult og uudforskede, og nye ubesvarede spørgsmål dukker op i samme tempo som rumforskningen skrider frem

[Fodnote]

[Diagram på side 17]

(Tekstens opstilling ses i den trykte publikation)

Ionosfæren — et område med elektrisk opladede partikler — begynder langt nede i mesosfæren og strækker sig langt hinsides termosfæren (Se dog fodnoten på side 19).

Termosfære

450 km

+1500° C

Mesosfære

80 km

÷93° C

Stratosfære

48 km

÷2° C

Troposfære

16 km

÷55° C

Jorden

[Illustration på side 18]

Lynene under et tordenvejr medvirker til dannelsen af kvælstofforbindelser der er nødvendige for plantelivet