spaceborder01.html
© Juhani Westman 2001, 2005, 2012

Inte långt till rymden.
Vackra dagar skärmar den blå himmelskupan oss från rymdens mörker, kylan under stjärnklara nätter visar att det här skyddet måste vara tunnt - men före rymdåldern togs det ändå bara för givet. De första kosmonauterna och astronauterna kunde se luftkretsen ovanifrån - och i samstämmiga vittnesmål har de förundrat sig över hur tunnt skiktet som upprätthåller livet på jorden egentligen är.


jw 01 maj 2001, uppdat 7 apr 2012

Då det är klart är himlen hög. Hur långt det är till den blå himlakupan kan vi inte bedöma. Vi tycker att de fjuniga högsta molnen är långt, långt borta, och när vi ser ett åskmoln torna upp sig så når den där översta delen som ju ser ut som ett städ 8…10 kilometer upp. I tropikerna stiger åskmolnen högre, 12…14 kilometer lär förekomma.

På natten blir himlakupan genomskinlig. Bland stjärnorna ritar tysta meteorer då och då sina eldstreck. Under sensommaren ser man lysande nattmoln på himlen i norr, på 90…100 kilometers höjd. Meteorerna börjar glöda på 110…120 kilometers höjd, och det är på den höjden rymdfarkoster börjar sitt återinträde i atmosfären.

Vinterhimeln flammar ibland upp i norrsken , på 100…500 kilometers höjd. Det är sådana höjder där många av de satelliter vi ser på kvälls- och natthimlen rör sig.

Det mesta av all skadlig strålning från rymden och de stoftkorn och stenbumlingar som störtar mot jorden stoppas upp av luften och når inte ytan - vår luftkrets verkar för det mesta vara ett gott skydd.

Tiotals kilometer, hundratals kilometer - det låter mycket. Men hur är det när vi fösöker sätta det i proportion? Hur långt borta - eller hur nära oss är rymden egentligen.

Stratosfären.
Vi får en bättre bild av hur vår luftkrets är beskaffad om vi tänker oss att den sträcka vi måste färdas uppåt i stället läggs ut på jordytan längs nån vägsträcka vi känner bra. För min del blir det vägen från Helsingfors till Ekenäs och Hangö och för Dig bästa lyssnare någon motsvarande väg som Du ofta färdas längs med.

En första etapp når vi redan vid stadsgränsen mot Esbo - 5 kilometer från stadscentrum ungefär. Drygt 5 km upp har nämligen lufttrycket sjunkti till hälften av vad det är vid havsytan - och på den höjden har vi också redan hälften av all luftmassa under oss. Bara fem kilometer. Europas högsta berg Mont Blanc är bara lite under fem kilometer högt.

Det högsta av jordens berg, Mount Everest är ju kring 8 850 meter högt över havsytan och den som orkar klättra upp dit har redan två tredjedelar av atmosfären under sig. Det finns folk som sportar med att klättra dit utan att ha syre med sig, men de leker nog en farlig lek.

Luftkretsens understa del kallas troposfären - av det grekiska verbet trope som betyder att vända. Det är samma ord som vi har i geografin , tropikerna - för inom det området vänder ju solen av och an från sommarsolstånd till vintersolstånd. Troposfär avser hur luftmassorna virvlar runt, i stora strömningsmönster upp och ner och av och an. Följderna av de här rörelserna kan vi lyssna på i väderrapporterna. Här hos oss når vädrens fenomen sådär 10 kilometer upp - över Nordpolen och Sydpolen är gränsen uppåt - tropo-pausen bara på 8 kilometers höjd och nere mot ekvatorn stiger molnmassorna upp till 14…16 kilometer.

Generellt sett sjunker temperaturen ju högre upp vi stiger - med i snitt 6,5 grad per kilometer. På 150 meters höjdskillnad blir det 1 grad Celsius och det är en effekt som man nog känner av redan när man turistar i bergiga trakter. Det att luften blir kallare när den stiger upp leder ju också till att moln bildas även då en vår- eller sommardag börjar helt klar.

De tunna fjädermolnen som förebådar kallfronter består av små iskristaller uppe vid tropopausen.

Uppe vid tropopausen är det mycket kallt: -50° C till -70° C. Och lufttrycket har sjunkit till under 1/3 av trycket vid havsytan om vi befinner oss över polerna, och till bara 1/10 om vi når tropopausen över ekvatorn. Här har vi kommit över en första gräns mot rymden - vi kan kalla den en medicinsk rymdgräns: vi måste ha syre med oss för att klara livhanken.

På gamla filmer om flyg är flygarna alltid väl påpälsade, även om sommaren. Inom flyget infördes tryck-kabiner just före och under andra världskriget när man nådde upp till stratosfärhöjder. Och när vi flyger till söderns länder sitter vi i bekvämt uppvärmda tryckkabiner och behöver inte ha syre-anrikning av luften annat än i nödfall – men det är för bekvämlighetes skull.

På vår landsvägsfärd som ska motsvara stigandet uppåt har vi alltså inte kommit längre än till Mattby, och redan har vi lämnat allt väder och i praktiken alla moln bakom oss.

Stratosfär och ozonskikt.
Ovanför tropopausen, på 8…16 kilometers höjd, har vi stratosfären - ordet stratum betyder skikt, lager. Temperaturen är i stort sett konstant när vi stiger uppåt, men här kommer vi redan till rymdlika förhållanden:

På 15 kilometers höjd, är lufttrycket så lågt att man inte längre kan dra nytta av ens en helt syre-anrikad luft. Man måste sitta i tryck-kabin eller ha tryckdräkt.

Vid 20 kilometers höjd är trycket så lågt att kroppsvätskorna börjar koka - bilda bubblor.

En sträcka som från Helsingfors till Stensvik och vad människan som levande varelse betraktat gäller så är vi redan ute i rymden.

Luftens sammansättning är ännu densamma som nere vid havsytan med 4/5 kväve, 1/5 syre och sedan spårämnesgaser. Syret och kvävet förekommer i molekyler - det vill säja så att två syreatomer eller två kväveatomer har slagit sig samman.

På 25…30 kilometers höjd slår solens ultraviolettstrålning sönder syremolekylerna så att fria syreatomer bildas. De fria syreatomerna är begivna på närkontakt på allt som finns i närheten - även andra syremolekyler. Då uppstår den treatomiga syremolekyl som vi kallar ozon. Det här på en höjd som svarar mot sträckan till Kyrkslätt. Ozon-skiktet börjar vid Tolls och slutar ungefärvid Båtviksvägskälet.

Ozon-molekylerna tar i sin tur åt sig ultraviolettstrålning som igen spjälker upp dem till tvåatomigt och enatomigt syre - och hela processen för med sig att största delen av ultraviolettstrålningen från solen stoppas och inte når ner till jordytan.

På samma höjder som ozonskiktet ser man på vårvintrarna före soluppgången och efter solens nedgång de såkallade pärlemorskimrande molnen. De består av småsmå iskristaller men där ingår också otrevligare spårämnen - bland annat klor från de freoner och haloner som används i kylskåp, i skumplasttillverkning och i eldsläckare. Och kloret diggas av de fria syreatomerna ännu mer än syremolekyler - så det blir inget ozon om klor är med i leken. Forskarna anser att det finns ett samband med hur mycket pärlemor-moln man ser och hur mycket ozonskiktet över norra polarområdet tunnas ut.

Vi fortsätter vår landsvägsfärd och vid Pickala - 40 kilometer eller så - så når vi det område i atmosfären där vi har ett skydd för kosmisk strålning. Den här partikelstrålningen från rymden mellan stjärnorna träffar molekylerna i luften och då splittras alltihop till en skur av såkallade sekundärpartiklar. Sekundärpartiklarna är mindre energirika, alltså mindre farliga, än primärpartiklarna från rymden - ändå måste de forskare som vill göra känsliga mätningar av kärnpartiklarnas egenskaper placera sina instrument under jord. Här i landet strävar man ju att åstadkomma ett internationellt partikelforskningslaboratorium i Pyhäsalmi gruva på en och en halv kilometers djup.

Vid 50 kilometers höjd har lufttrycket sjunkit till under 1/1 000 av det vid havsytan. Vi når stratosfärens övre gräns - stratopausen. Vi är nu i Ingå.

Mesosfären, jonosfären...
Atmosfären - luftkretsen - fortsätter i fysikermening långa vägar uppåt ännu. Skiktet ovanför stratopausen kallas mesosfären - från 50km till 100 km. Förleden meso- kommer från grekiskans "mellan". Namnet avser att det är ett mellanskikt, men för att uppskatta den vitsen ska man vara atmosfärfysiker. Förhållandena i mesosfären blir alltmer rymdlika. Lufttrycket sjunker från 0,001 till 0,000 01 av det vid jordytan. Himlen blir mörk som i rymden då luftgasernas molekyler inte längre kommer åt att sprida ljuset från solen. Värme överförs inte längre från omgivningen annat än genom strålning - solstrålning och strålning från jorden värmer, varje föremål förlorar värme genom att stråla ut den mot tomma rymden som ju har en bakgrundstemperatur på bara tre grader över absoluta nollpunkten.

Hit men inte längre kommer de flesta besökarna från rymden - meteoritstenarna - inte. Friktionen mot atmosfärpartiklarna är tillräcklig för att hetta upp och förgasa de flesta av dem, från rökstoftstora partiklar till dammkornsstorlek - deras ändalykt ser vi som stjärnskott. Lite större - knappnålshuvudstora, som ren är meteoritvärldens monster - syns som eldbollar, bolider när deras existens upphör.När man vill bli av med gamla satelliter låter man dem störta in i de hör skikten, där de förgasas - bara fragment som stora enheter av raketmotorer och av utrustning i bemannade rymdfarkoster når jordens yta.

Överst under taket så att säja , 95 till 100 kilometers höjd - förekommer de lysande nattmolnen. Deras område är förtvivlat svårt att nå: satelliter brinner liksom meteoritstenarna upp på de här höjderna, ballonger kommer inte upp och höjdraketer når visserligen dit men hålls inte där. Nattmolnen förekommer vid 54 graders till 85 graders nordlig och sydlig bredd, men det är faktiskt så att sensommaren i södra och mellersta Finland hör till bästa tid och plats i världen för att se dem. Egentligen är det lite fel att kalla dem lysande för vi ser dem när de återkastar solens ljus - solen ska då vara mellan 4…6 grader under horisonten i norr. De är tunna bildningar, bara 0,5 km till 2 km tjocka, men de kan täcka ytor som är mångfalt Finlands storlek. Det antas att molnbildningarna koncentreras kring finstoft från brunna meteoriter och höga uppkast av vulkanisk aska.

Vi har nu passerat avståndet till Ekenäs på vår resa.

Mesopausen på 100 km höjd markerar var rymden tar slut för en meteorit eller rymdfarkost. Den har många namn: Exosfär som bara betyder yttre, heterosfär som avser att gaspartiklarna har annan sammansättning än lägre ner - enatomigt syre och kväve, vätgas medmera. En del av de här atomerna har mist en eller flera elektroner och blivit elektriskt laddade. Man talar om jonosfären, de laddade atompartiklarnas område, och det går upp till 300…400 kilometer. Det är så glest mellan partiklarna att där flyger rymdskyttlar och rymdstationer omkring. Där finns ändå tillräckligt laddade partiklar för att återkasta radiovågor, till nytta och glädje för radiotrafik med kortvåg . Skikten är mest stabila på jordens nattsida där solstrålningen inte stör dem, och därför är kortvågslyssnande ett nattgöra.

Man talar även om jordens magnetosfär - det område i rymden där jordens magnetfält bestämmer hur laddade partiklar från solen och rymden rör sig. Magnetosfären fångar in partiklarna i strålningsbälten på tusentals kilometers höjd, men samtidigt skyddas Jorden och den övre atmosfären från solutbrotten.

Ett tunnt, tunnt skal.
Tio kilometer troposfär och ovanpå det 90 kilometer stratosfär och mesosfär och utöver det den yttre atmosfären. Egentlig atmosfär från Helsingfors till Ekenäs. Det låter ju mycket.

Men ser vi det i proportion till hela Jorden så blir det annat av. Den atmosfär man ser från rymden längs jordens horisont är också den där de första gränserna för rymdlika förhållanden kommer emot, på bara 10 till 15 kilometers höjd. Betänk att jordens diameter är 12 740 kilometer.

Vi gör en bild i skala 1 millimeter lika med 100 kilometer. Vi ritar upp jorden som en cirkel med 12,7 centimeters diameter. Ett millimetertjockt streck omfattar all atmosfär upp till mesopausen. Den undre atmosfären ritas med bara två till tre tiondels millimeters streck-tjocklek. Den del av atmosfären där vi kan andas avbildas med ett pennstreck som är bara en tjugondels millimeter tjockt. Rymdfararna talar samstämmigt om hur skör och sårbar jorden ter sig. Det är faktiskt inte lång väg till rymden.


N&aing;gra länkar:
Mark Wade's Encyclopedia Astronautica
Tähtitieteellinen seura Ursa.
Ajanlaskutietoja ja almanakkoja.


Comments;Kommentarer;Komentteja: juhaniwestman@gmail.com
Tillbaka till första astro-sidan.
Tillbaka till paradsidan.