Svakog jutra proveravamo vremensku prognozu, osetimo temperaturu vazduha na koži i instinktivno prihvatamo jednu naizgled očiglednu istinu: što se više popnemo, postaje hladnije. Bilo da se penjemo na planinu ili letimo avionom, očekujemo da će temperatura opadati. To je naše osnovno, intuitivno shvatanje atmosfere – jednostavnog, prozirnog omotača koji postaje sve ređi i hladniji kako se udaljavamo od tla.

Međutim, taj omotač iznad nas je daleko od jednostavnog. To je složen, dinamičan sistem ispunjen kontraintuitivnim fenomenima koji prkose našim svakodnevnim pretpostavkama. Inspirisani briljantnim objašnjenjima astrofizičara Nila de Grasa Tajsona, otkrićemo četiri iznenađujuće činjenice o atmosferi koje će zauvek promeniti način na koji gledate u nebo. Spremite se da saznate zašto nas ne greje Sunce, gde se krije nevidljivi "poklopac" koji zadržava sve oluje i zašto biste se smrzli u sloju atmosfere koji je vruć hiljadama stepeni.

Ne greje nas Sunce direktno, već Zemlja ispod naših nogu

Jedna od najčešćih zabluda jeste da Sunce direktno zagreva vazduh oko nas. Logično je, zar ne? Sunce sija, mi osećamo toplotu, dakle Sunce greje vazduh. Međutim, stvarni mehanizam je mnogo suptilniji i fascinantniji.

Kako objašnjava Tajson, Sunce je pre svega moćan izvor vidljive svetlosti. Naša atmosfera je uglavnom prozirna za ovu svetlost, zbog čega je i vidimo – ona prolazi kroz vazduh i udara u tlo. Tek tada počinje pravo zagrevanje. Zemljina površina upija ovu energiju i zatim je ponovo zrači, ali ne kao vidljivu svetlost, već kao infracrveno zračenje, koje mi osećamo kao toplotu. Gasovi staklene bašte u najnižem sloju atmosfere, poput metana, ugljen-dioksida i vodene pare, "hvataju" tu toplotu koja se diže sa tla i tek tada se vazduh oko nas zagreva. Trebate dokaz? Kada noću ugasite svetla, tlo ne svetli vidljivom svetlošću, ali ono i te kako zrači – u infracrvenom spektru. Zato temperatura opada sa visinom – udaljavamo se od primarnog izvora toplote, a to nije Sunce iznad nas, već tlo ispod nas.

"Sunce ne zagreva vazduh... Sunce je intenzivan izvor vidljive svetlosti... Ona udara o tlo... biva apsorbovana od strane Zemljine površine. Zemljina površina je zatim ponovo zrači u vazduh... ali ne kao vidljivu svetlost."

Naše vreme je zarobljeno ispod nevidljivog 'poklopca'

Ako temperatura opada sa visinom, logično bi bilo da se taj trend nastavlja beskonačno. Ali ne. Kada prođemo najniži sloj, troposferu, i uđemo u sledeći, stratosferu, dešava se nešto potpuno suprotno – temperatura počinje da raste.

Razlog za ovo naglo zagrevanje je ozonski omotač. Molekuli ozona (O3) u stratosferi imaju izvanrednu sposobnost da apsorbuju štetno ultraljubičasto (UV) zračenje sa Sunca. Pri tom procesu, oni pretvaraju tu visoku energiju u toplotu, zagrevajući okolni vazduh. Ovo stvara jednu ključnu posledicu: topliji, ređi vazduh stratosfere nalazi se iznad hladnijeg, gušćeg vazduha troposfere. Takvo stanje je izuzetno stabilno i formira ono što Tajson naziva "termodinamičkim plafonom". Taj plafon deluje kao nevidljivi poklopac koji efikasno zadržava sve vremenske prilike – oblake, oluje, kišu i turbulencije – unutar troposfere. Zato komercijalni avioni lete na vrhu troposfere, jer se time postižu tri ključne stvari: leti se iznad oblaka, izbegavaju se turbulencije, a ređi vazduh pruža manji otpor, što značajno štedi gorivo. A ako pepeo iz snažne vulkanske erupcije uspe da probije ovaj "poklopac", on odatle ne izlazi. Ostaće zarobljen u stratosferi, kružeći oko planete mesecima bez mogućnosti da padne nazad.

"Granica između troposfere i stratosfere je potpuno stabilna... To je termodinamički plafon iznad naše troposfere. I zato se naše vreme nikada ne preliva... To je poklopac... koji sadrži praktično sve naše vreme."

Najvreliji sloj atmosfere je hiljadama stepeni vruć, ali bi vam u njemu bilo hladno

Visoko iznad nas, u jednom od najviših slojeva atmosfere zvanom termosfera, dešava se pravi temperaturni paradoks. U ovom sloju, temperatura može dostići i do nekoliko hiljada stepeni Celzijusa. Ovo ekstremno zagrevanje nastaje jer retki molekuli vazduha apsorbuju visokoenergetsko UV zračenje i X-zrake sa Sunca, zbog čega se kreću neverovatnom brzinom.

Ipak, ako biste se nekim čudom našli u termosferi, ne biste izgoreli – zapravo, najverovatnije biste se osećali kao da vam je hladno. Kako je to moguće? Ključ je u razlici između temperature i toplote. Temperatura je, strogo govoreći, mera brzine kretanja čestica, dok je toplota prenos energije sa tih čestica na vas. U termosferi, čestice su brze (visoka temperatura), ali ih je premalo da bi efikasno prenele energiju (malo toplote). Pošto bi vaše telo gubilo toplotu zračenjem brže nego što bi je dobijalo od retkih sudara sa tim vrelim molekulima, osećaj bi bio hladnoća. Upravo u ovom sloju, interakcija solarnog vetra sa tim retkim molekulima stvara jedan od najlepših prizora u prirodi – polarnu svetlost (auroru).

"Temperatura raste toliko visoko, može dostići hiljade stepeni... Ali ako bih te stavio tamo, zapravo nije toliko opasno kao što zvuči... jer postoji jedan molekul ovde i jedan molekul tamo... verovatno bi se osećalo hladno, iako su pojedinačne brzine tih molekula zaista visoke."

Putovanje u svemir često ne znači da ste napustili atmosferu

Šta znači "otići u svemir"? Većina ljudi bi se složila da je to prelazak Karmanove linije, opšteprihvaćene granice na visini od oko 100 kilometara, koja se nalazi na dnu termosfere. Ali ovaj prelazak donosi i jednu zapanjujuću vizuelnu promenu. To je visina na kojoj atmosfera postaje toliko retka da više ne rasipa plavu svetlost Sunca. Čak i usred dana, sa Suncem koje sija, nebo iznad vas više ne bi bilo plavo, već crno.

Međutim, kako Tajson ističe, prelazak ove linije tehnički ne znači da ste napustili atmosferu. I dalje ste unutar jednog od njenih najviših slojeva. Najbolji dokaz za to je Međunarodna svemirska stanica (ISS), koja orbitira na visini od oko 400 kilometara, duboko unutar termosfere. Čak i na toj visini, postoji dovoljno retkih molekula vazduha koji stvaraju otpor, zbog čega orbita stanice postepeno opada i mora se periodično podizati kako ne bi pala nazad na Zemlju. Tajson stoga iznosi provokativan, ali tehnički precizan zaključak: jedini ljudi koji su zaista napustili Zemljinu atmosferu i otišli u duboki svemir bili su astronauti Apolo misija na putu za Mesec.

"To je čuvena Karmanova linija iznad koje ljudi pokušavaju da se popnu, i to je zvanično 'sada sam u svemiru'. Ne, nisi... I dalje si u sloju Zemljine atmosfere. Nisi otišao u svemir."

Štit koji uzimamo zdravo za gotovo

Atmosfera nije samo prazan prostor iznad nas. Ona je dinamičan, višeslojan i često iznenađujuć sistem koji omogućava život na Zemlji. Ona nas greje odozdo, a ne odozgo, postavlja nevidljive granice za naše vreme i krije slojeve koji su istovremeno i vreli i hladni. Ona nas, kako nas Tajson bez uvijanja podseća, štiti od Sunca, koje neprestano pokušava da nas "ubije" svojim zračenjem.

Sledeći put kada pogledate u plavo nebo ili noću u zvezde, setite se ovih nevidljivih slojeva i kompleksnih procesa koji se odvijaju desetinama i stotinama kilometara iznad vaše glave. Ako je nešto tako poznato kao nebo iznad nas puno ovakvih tajni, koliko još čuda leži skriveno u svakodnevnim stvarima koje uzimamo zdravo za gotovo?

Izvor: Neil deGrasse Tyson Teaches You About the Layers of Our Atmosphere - YouTube