Atmosfæren — lufthavet omkring oss

NÅR du står på stranden, hender det sikkert at du forundrer deg over havets krefter og over hvor rastløst, utstrakt og dypt havet er. Du har kanskje lurt på hvordan de forskjellige skapningene i havet har det, omgitt som de er av vann på alle kanter. På havbunnen på flere tusen meters dyp kan en finne krabber og andre dyr som beveger seg omkring. Det enorme trykket der nede ville knuse et menneske, men disse skapningenes kropper er bygd slik at de tåler det.

Men har du noen gang tenkt på at vi mennesker også lever i et «hav» — i et lufthav? Vi gjør nemlig det. Det er mye dypere enn havet — over 50 ganger dypere enn de største havdyp. Det har mer plutselige temperaturforandringer og er mer rastløst enn de vanlige havene. Veldige luftstrømmer som er hundrevis av kilometer brede og flere kilometer dype, farer av gårde i en høyde av 10—12 kilometer over jordoverflaten. Disse strømmene, «jetstrømmene», blåser med en hastighet på 500 kilometer i timen. Så har vi de voldsomme stormene som konstant raser i forskjellige lag av lufthavet. Vi kjenner til hvilke gigantiske krefter som blir sloppet løs under orkaner og tornadoer. Hver dag er det dessuten cirka 44 000 fryktinngytende tordenbyger i dette store og rastløse «havet» omkring oss.

Luftens stofflige sammensetning og vekt

Selv om luften er usynlig, består den av en rekke forskjellige stoffer. På grunn av dette øver atmosfæren et betydelig trykk på jordoverflaten. Dette trykket er naturligvis ikke så stort som det trykk havet øver, for luft er lettere enn vann. Luften har imidlertid vekt, noe en tydelig kan se når en ballong som er fylt med helium, stiger til værs. Ettersom helium er lettere enn luft, skyver luften ballongen oppover, akkurat som en boble i et glass vann blir skjøvet opp til vannflaten. Lufttrykket ved havflaten er gjennomsnittlig ett kilo pr. kvadratcentimeter. Høyere oppe er luften ikke så tett og veier derfor mindre. Men lufthavet omkring oss er så utstrakt at det veier over 5 000 000 000 000 000 (5000 billioner) tonn.

Dette betyr at du har en byrde på cirka et tonn på skuldrene når du befinner deg ved havflaten. Men du merker ikke noe til det, fordi trykket er likt på alle sider av kroppen. For å motvirke dette utvendige trykket opprettholder kroppen et indre trykk, på samme måte som havdyrene har et indre trykk i kroppen som motvirker det kolossale trykket fra vannet omkring dem. Fordi menneskene har et slikt indre trykk i kroppen når de befinner seg «hjemme», i jordens atmosfære, må de bruke en spesiell romdrakt som har ett eller flere trykklag, når de er «hjemmefra», ute i verdensrommet. Hvis ikke de hadde en slik drakt, ville lungene og blodkarene bli sprengt i det nærmest lufttomme verdensrommet.

Når du er ute i sterk vind, blir du overbevist om at luften består av stoffer. Og den siste rest av tvil forsvinner hvis du kommer til et laboratorium og får se luften forandre seg til væske ved omkring minus 190 grader og til fast stoff ved omkring minus 260 grader.

Vi kan i virkeligheten «se» luften selv om den befinner seg i normal gasstilstand, når temperatursvingninger får den til å virke som en «linse». Når luften er svært tett noen steder og tynn andre steder, virker det på lysstrålene på en slik måte at vi ser luftspeilinger, som skyldes at lyset fra ting som kan være flere kilometer borte, gjenspeiles og brytes. Et enkelt eksempel på dette fenomenet har vi i de bølgene vi ser over en varm radiator.

Et viktig trekk ved luften er dens evne til å utvide seg. Vann i vanlig flytende form kan fylle en beholder bare delvis. Men luftmolekylene beveger seg mye mer fritt og svært hurtig, vanligvis hurtigere enn lyden. Et ganske lite luftvolum kan derfor utvide seg slik at det fyller beholderen helt. Det er bare jordens gravitasjon som forhindrer at luften forsvinner ut i rommet. Hvis en går over til en mindre beholder, øker luftmolekylene sin hastighet og yter motstand og skaper derved et trykk. Denne egenskap ved luften er svært nyttig. Væsker kan ikke sammenpresses i vesentlig grad, men kompressorer kan presse sammen mye luft i en liten beholder, og når denne luften blir frigjort, kan den brukes til drift av trykkluftverktøy, for eksempel presser og bormaskiner, til drift av heiser og så videre.

Nødvendig for livet på mange måter

Vi er imidlertid først og fremst interessert i luften på grunn av den betydning den har for livet her på jorden. Luftens viktigste bestanddel i denne forbindelse er oksygen, som utgjør 21 volumprosent av atmosfæren, det vil si, av de gassene som forekommer i forholdsvis konstante mengder.

Oksygen inngår lett forbindelse med andre stoffer og framkaller forbrenning. Når et trestykke brenner, blir det i virkeligheten hurtig oksydert, det vil si, det opptar oksygen. Kroppstemperaturen blir opprettholdt av kroppens stoffskifte under oksyderingen av næringsstoffer. Denne prosessen skaffer også energi til hjernen, musklene og så videre. Det er en av grunnene til at de røde blodlegemene, som fører oksygenet rundt omkring i blodomløpet, er så viktige, og at hjernecellene, som bruker opp om lag en fjerdedel av det oksygen kroppen blir tilført, har behov for en stadig tilgang av dette stoffet. Oksygenet er så aktivt at hvis det ikke ble fortynnet av andre gasser i atmosfæren, ville enhver liten gnist utløse en ild, og alt ville stå i fare for å brenne opp. Ikke noe menneske kunne dessuten leve særlig lenge ved å innånde bare rent oksygen.

Men av hensyn til vår eksistens og trygghet har Skaperen fortynnet atmosfæren med nitrogen, som utgjør 78 prosent av de forholdsvis konstante gassene som atmosfæren består av. Vi har derfor akkurat nok oksygen, og det er ikke altfor konsentrert. I lufthavet omkring oss utgjør nitrogen og oksygen til sammen hele 99 prosent av disse forholdsvis konstante gassene. Nitrogenet har imidlertid flere oppgaver enn å fortynne oksygenet. Under tordenvær bidrar lynene til at nitrogenet inngår forbindelser med andre stoffer. Disse sammensetningene blir ført med regnet til jorden som gjødning. Mange planter er avhengige av dette.

Men selv blant de andre gassene i atmosfæren, som utgjør mindre enn én prosent, finner vi gasser som enten er helt nødvendige for livet, eller som i høy grad bidrar til at vi føler oss vel. Det er fem nesten trege eller edle gasser — argon, neon, helium, krypton og xenon. Vi kjenner godt til at argon og neon blir brukt til belysning og helium i ballonger. Metan, hydrogen og dinitrogenoksyd er andre gasser som finnes i nesten konstante konsentrasjoner i atmosfæren.

Vanndamp, ozon og støv — viktige bestanddeler

Foruten de gassene som finnes i nokså konstante mengder, inneholder atmosfæren gasser hvis mengde varierer med tid og sted. Blant disse er vanndamp, som det finnes fra null til sju volumprosent av, og karbondioksyd, som det finnes fra 0,01 prosent til én prosent av. Plantene opptar karbondioksyd og avgir oksygen. Uten karbondioksyd ville plantelivet dø. Ozon, en form av oksygen, forekommer også i små mengder. Ozonet utgjør bare cirka 0,01 prosent av atmosfæren. Det forekommer hovedsakelig mellom ti og 50 kilometer oppe i luften og utgjør et vern mot livsfarlige ultrafiolette stråler. Kan noen annen enn en allvis, allmektig Skaper ha skapt en slik atmosfære til gagn for alt liv på jorden, en atmosfære som inneholder de nødvendige bestanddeler i de proporsjoner som skaper den største trygghet og velvære og er mest behagelig for alle livsformer?

Som en gass i atmosfæren er vanndamp kilden til regn, tåke, snø, sludd og hagl. Vanndampen danner en stor del av skyene. Vanndampen stiger opp fra havene og innsjøene og fra løvet på trærne når solen skinner. Uten dette kretsløpet med regn og fordampning ville plantelivet snart forsvinne på jorden. Bibelen viser at dette kretsløpet er dannet av Gud. — Es. 55: 10, 11.

Foruten en ørliten prosentdel av gassene svoveldioksyd og nitrogendioksyd inneholder atmosfæren slike faste partikler som støv, sot fra røyk, salt fra havet, blomsterstøv, mikrober og aske fra meteorer som brenner opp idet de passerer igjennom atmosfæren. Støv kan ikke kalles «forurensning», bortsett fra når det forekommer i større mengder, for støvpartiklene har flere viktige oppgaver. De danner kjernen i regndråpene, og himmelens klare, blå farge og solnedgangenes glødende, røde farge skyldes dem. Blomsterstøv som blir ført av gårde med luftstrømmene, tjener også en nyttig hensikt, selv om de nok sjenerer dem som lider av høyfeber.

Temperaturene i lufthavet

De fleste av de tingene vi nå har vært inne på, har å gjøre med det luftlaget vi lever i — troposfæren. Som de fleste vet, synker temperaturen jo høyere opp en kommer. Etter å ha nådd minus 55 grader øverst i troposfæren stiger temperaturen gjennom stratosfæren (hvor jetstrømmene er) til omkring minus to grader og synker så igjen mot den øverste delen av det neste laget (mesosfæren) til minus 93 grader. I det neste laget, termosfæren, stiger temperaturen igjen, slik at den i en høyde av 450 kilometer er på nesten 1500 grader!

Ionosfæren er ikke et av «lagene» i atmosfæren (den omfatter flere «lag»), men er den del av atmosfæren hvor luftmolekylene blir elektrisk ladet av strålingen fra solen. Den begynner om lag 55 kilometer over jorden og strekker seg flere tusen kilometer oppover, hvor atmosfæren er uhyre tynn. Det er i ionosfæren det vakre «nordlyset», aurora borealis (og «sydlyset», aurora australis, på den sørlige halvkule), forekommer.

I ionosfæren danner ladede luftpartikler som blir «ionisert» av stråling fra solen og fra verdensrommet, et «radiobølgetak». Dette «taket» gjør det mulig å sende budskaper via radio over lange avstander. Radiobølgene stråler i rette linjer og ville normalt nå bare et begrenset område, fordi jorden krummer seg under dem og de fortsetter videre utover i rommet. Men det omtalte «taket» reflekterer dem ved skrått innfall til et punkt langt borte på jorden. Satellitter blir nå brukt på lignende måte.

Ved hjelp av satellitter og moderne instrumenter har vi fått mye bedre forståelse av lufthavet omkring oss. Vi vet mye mer enn før om dets strømmer, dets temperaturer og så videre. Værmeldingene blir følgelig mer og mer nøyaktige. Men menneskene har likevel mye å lære om atmosfæren, som, riktignok i svært fortynnet tilstand, strekker seg flere jordradier (én jordradius er 6378 kilometer) ut i rommet. Mange av dets gåter er like uoppklart som tidligere, og nye gåter oppstår etter hvert som romforskningen går framover.

[Illustrasjon på side 17]

(Se den trykte publikasjonen)

Ionosfæren er et område som består av elektrisk ladede partikler. Det begynner i den nederste del av mesosfæren og strekker seg langt forbi termosfæren

450 KM +1500°C

TERMOSFÆREN

80 KM −93°C

MESOSFÆREN

59 KM −2°C

STRATOSFÆREN

15 KM −55°C

TROPOSFÆREN

JORDEN

[Bilde på side 18]

Når det lyner, blir det dannet nitrogenforbindelser som er viktige for plantelivet