Vårt atmosfäriska ”hav”

NÄR du står vid havsstranden, förundrar du dig utan tvivel över havets kraft, dess rastlöshet, omätlighet och djup. Du kan undra hur skapelserna i havet känner det, omgivna som de är av vatten. På hundratals meters djup kan man finna krabbor och andra havsdjur, som går omkring på havsbottnen. Det enorma trycket därnere skulle krossa en människa, men de här djurens kroppar är byggda så att de tål det.

Men har du någon gång tänkt på att vi människor lever i ett ”hav” av luft? Det gör vi faktiskt. Det är mycket djupare — mer än femtio gånger de största havsdjupen. Det är mera utsatt för plötsliga temperaturförändringar och är oroligare än det våta havet. Väldiga luftströmmar, som är hundratals kilometer breda och flera kilometer djupa, rör sig på höjder av mellan tio och tolv kilometer ovanför jordytan. De kallas ”jetströmmar” och rör sig med hastigheter som kan uppgå till 500 kilometer i timmen. Vidare förekommer våldsamma stormar som ständigt rasar i olika lager av detta ”hav” av luft. Vi är bekanta med de enorma krafter som släpps lösa i orkaner och tornador. Ungefär 44.000 skräckinjagande åskväder bryter också varje dag lös i detta stora och rastlösa ”hav” runt omkring oss.

Luften har substans och vikt

Luften har substans, trots att den är osynlig. På grund av detta utövar vår atmosfär ett avsevärt tryck på jordytan. Luften har vikt, vilket belyses av det faktum att en ballong, som är fylld med helium, kan lyfta. Eftersom helium är lättare än luft, pressar luften upp ballongen, precis som en bubbla pressas upp i ett glas vatten. Det genomsnittliga lufttrycket vid havsnivån är drygt ett kilo per kvadratcentimeter. På högre höjder blir luften tunnare och därför lättare. Men vårt ”hav” av luft är så väldigt att det väger omkring 5.000.000.000.000.000 (fem tusen billioner) ton.

Luftens vikt medför att du vid havsnivån har en belastning på axlarna som uppgår till nästan ett ton. Men du märker det inte, därför att trycket är lika stort från alla sidor av din kropp. Som en motvikt mot detta yttre tryck upprätthåller kroppen ett inre tryck, alldeles som kropparna hos havsdjuren har ett inre tryck som utjämnar det enorma yttre trycket från det omgivande vattnet. Detta inre tryck, som människorna har ”hemma” i jordens atmosfär, gör det nödvändigt för dem att bära tryckdräkter när de är ”hemifrån” ute i rymden. I annat fall skulle lungorna och blodkärlen sprängas i den yttre rymden, där det råder nästan fullständigt vakuum.

När du befinner dig i kraftig blåst, övertygas du om att luft har substans. Och varje tvivel beträffande detta undanröjs förvisso, om du befinner dig i ett laboratorium och får se hur luft omvandlas till vätska vid en temperatur av ungefär —190° C och till ett fast ämne vid ungefär —260° C.

Vi kan i själva verket ”se” luft också i dess normala gastillstånd, när värmedifferenser får den att fungera som en ”lins”. Luft, som är tätare på vissa ställen och tunnare på andra, bryter ljusstrålarna så att vi ser hägringar — reflektering och brytning av ljus från föremål som ibland kan befinna sig på flera kilometers avstånd. De vågor som vi kan se ovanför ett hett värmeelement ger oss ett litet exempel på detta fenomen.

En värdefull egenskap hos luft är dess förmåga att utvidgas. Vatten i normalt vätsketillstånd fyller en behållare mer eller mindre, beroende på hur mycket man häller i. Men luftmolekylerna rör sig mera fritt och med mycket stor hastighet, vanligtvis snabbare än ljudet. Därför utvidgas även en mycket liten luftmängd, så att den fyller behållaren fullständigt. Det är bara genom jordens gravitation som luften hindras från att försvinna och spridas ut i den tomma rymden. När behållarens volym minskas, ökar luftmolekylernas bombardemang per ytenhet. Man säger att ”trycket ökar”. Detta utmärkande drag är synnerligen användbart. Vätskor kan inte komprimeras nämnvärt, men kompressorer kan ”packa” en stor mängd luft i en liten behållare, så att den, när den frigörs, kan driva pneumatiska pressar, borrar, pumpar och så vidare.

Nödvändig för livet på många sätt

Vi berörs emellertid huvudsakligen av luft på grund av dess betydelse för livet på den här planeten. Den för liv viktigaste beståndsdelen i luft är syre, som uppgår till endast 21 volymprocent av atmosfären, det vill säga av de gaser som förekommer i förhållandevis konstanta proportioner.

Syre förenar sig lätt med andra grundämnen eller kemiska föreningar och åstadkommer förbränning. När ett stycke trä brinner, oxideras det därför i själva verket snabbt. Värmen i våra kroppar vidmakthålls av kroppens ämnesomsättning, genom vilken näringen oxideras. Den här processen tillhandahåller också energi för hjärnans verksamhet, muskelkraften och så vidare. Detta är en av orsakerna till att de röda blodkropparna, blodets bärare av syre, är så livsviktiga och till att hjärncellerna, som förbrukar upp till en fjärdedel av kroppens totala syreintag, är i behov av ständig tillförsel av detta ämne. Syret är så aktivt att om det inte vore blandat med andra gaser i atmosfären, skulle eld bryta ut vid minsta gnistbildning och praktiskt taget allting löpa risk att brännas upp. Dessutom skulle ingen människa leva särskilt länge, om hon inandades enbart rent syre.

Men för vår själva existens och säkerhet blandade Skaparen upp atmosfären med kväve, som utgör 78 procent av den relativt konstanta gasblandning som utgör atmosfären. Vi har därför precis tillräckligt med syre, och det är inte alltför koncentrerat. I vårt atmosfäriska ”hav” utgör kväve och syre tillsammans så mycket som 99 procent av denna relativt konstanta gasblandning. Kväve är dock mer än enbart en gas som blandar upp atmosfären. Den fullgör andra uppgifter. Under ett åskväder åstadkommer blixten att kväve förenar sig med andra ämnen. Sedan för regnet med sig de uppkomna föreningarna till jorden som gödningsämnen. Kväve är ett viktigt ämne för växterna.

Men också bland de övriga atmosfäriska gaserna, som uppgår till mindre än en procent, finner vi sådana som antingen är nödvändiga för livet eller i hög grad bidrar till vårt välbefinnande. Bland dem finns de fem nästan stabila, så kallade ädelgaserna: argon, neon, helium, krypton och xenon. Vi är alla bekanta med användningen av argon och neon i samband med belysning, med helium i förbindelse med ballonger och inom många andra användningsområden. Metan, väte och dikväveoxid är andra atmosfäriska gaser som finns i nära nog konstant koncentration.

Vattenånga, ozon, damm — viktiga beståndsdelar

Utöver de gaser, som varierar endast litet vad gäller mängden, har man funnit andra gaser i atmosfären i skiftande proportioner beroende på tidpunkt och plats. Två av dessa är vattenånga, som förekommer i en koncentration av från noll till så mycket som 7 volymprocent, och koldioxid, som vanligen håller sig kring 0,03 procent. Växterna upptar koldioxid och avger syre. Utan koldioxid skulle växtlivet dö ut. Ozon, en ”allotrop” form av syre, finns också i små mängder och utgör endast omkring 0,01 procent av atmosfären. Den återfinns huvudsakligen på mellan tio och femtio kilometers höjd och utgör en sköld mot de dödsbringande ultravioletta strålarna. Vem utom en allvis, allsmäktig Skapare skulle ha kunnat skapa en sådan atmosfär till gagn för allt levande på jorden, med beståndsdelar i de rätta proportionerna för att åstadkomma största möjliga säkerhet, vederkvickelse och välbefinnande för alla?

Vattenånga, en gas som förekommer i atmosfären, är källan till regn, dimma, snö, snöblandat regn och hagel. En stor del av molnen utgörs av kondenserad vattenånga. Vattenånga bildas när solvärmen åstadkommer avdunstning från haven och sjöarna och från trädens lövverk. Utan detta kretslopp med avdunstning och regn skulle växtlivet snart dö ut på jorden. Bibeln talar om detta kretslopp såsom danat av Gud. — Jes. 55:10, 11.

Utöver mycket små halter av gaserna svaveldioxid och kvävedioxid finns fasta partiklar såsom damm, sot från rök, salt från haven, pollen, mikrober och stoft från meteorer, som brunnit upp när de passerat genom atmosfären. Damm kan inte kallas ”förorening” — utom när det förekommer till övermått — eftersom dammpartiklarna är väsentliga för att regndroppar skall kunna bildas och har betydelse för himlens underbara blå färg och de kraftigt röda solnedgångarna. Växtpollen, som förs omkring av luftströmmarna, tjänar också ett nyttigt ändamål, utom möjligen för dem som lider av hösnuva, med tanke på det obehag det medför för dem.

Temperaturerna i atmosfärens ”hav”

Det mesta av det vi har talat om har att göra med det luftlager som vi lever i — troposfären. Vad som är allmänt känt är att temperaturen sjunker med tilltagande höjd. Men när temperaturen har sjunkit så lågt som till —55° C i troposfärens översta skikt, stiger den igen i stratosfären (där jetströmmarna finns) till omkring 0° C och faller på nytt till omkring —90° C vid det övre skiktet i nästa lager (mesosfären). Temperaturen i följande lager, termosfären, har vid en höjd av cirka 450 kilometer häpnadsväckande nog stigit till +1.500° C!

Jonosfären är inte något av de egentliga atmosfäriska ”lagren”, utan det område (bestående av flera ”lager”) där luftmolekylerna är elektriskt laddade till följd av strålningen från solen. Dess lägre gräns befinner sig omkring 55 kilometer ovanför jorden, och den når tusentals kilometer ut i den mycket, mycket tunna atmosfären. Det är i jonosfären som det vackra ”aurora borealis” eller norrskenet (och ”aurora australis”, söderskenet, på södra halvklotet) uppträder.

I jonosfären bildar laddade luftpartiklar, som ”joniserats” genom strålningen från solen och den yttre rymden, ett ”tak” för radiovågorna. Detta möjliggör radioöverföring över avstånd på tusentals kilometer. Radiovågor går i raka banor och skulle normalt nå fram bara inom ett begränsat område, eftersom jordytan kröker sig under dem, medan de går rakt ut mot den yttre rymden. Men radiotaket ”knuffar” tillbaka dem in i vinkel mot någon avlägsen plats på jorden. Satelliter används nu på liknande sätt.

Genom att använda satelliter och allt känsligare instrument har man fått mycket större kännedom om vårt ”hav” av luft. Man vet nu mycket mer om dess strömmar, temperaturer och så vidare. Väderprognoserna blir som en följd av detta alltmer exakta. Men det är fortfarande mycket som människan har att lära om atmosfären, som, fastän förtunnad, sträcker sig flera jordradier (en jordradie = 6.372 kilometer) ut i rymden. Många av dess gåtor är lika olösta som någonsin, och nya uppstår, allteftersom utforskningen av rymden fortsätter.

[Diagram på sidan 13]

(För formaterad text, se publikationen)

Jonosfären är ett område med elektriskt laddade partiklar, som börjar i den lägre mesosfären och sträcker sig långt utanför termosfären

450 KM +1.500° C

TERMOSFÄREN

80 KM —90° C

MESOSFÄREN

50 KM 0° C

STRATOSFÄREN

16 KM —55° C

TROPOSFÄREN

JORDEN

[Bild på sidan 14]

Blixten åstadkommer kväveföreningar som är väsentliga för växtlivet