Udforskningen af himlens
struktur V.
I vore dage kaldes dette
elektrisk ladede lag ionosfæren. Det trænger igennem den
øvre mesosfære og termosfæren. Når
røntgenstråler og Solens ultraviolette stråler
rammer disse zoner, fjerner de elektroner fra atomer og molekyler.
Elektronerne er negativt elektrisk ladede og opfanges i det svingende
elektromagnetiske felt i passerende radiobølger. Under
bevægelse udsender en ladet partikel sin egen elektromagnetiske
energi. Ethvert elektron bliver i virkeligheden en selvstændig
minisender, hvis signaler får den oprindelig radiobølge
til at bøje af. Jo flere frie elektroner, der er til stede,
desto mere påvirkes radiobølgen, og er der nok af dem, vil
radiobølgefronten blive bøjet mod Jorden, ligesom
når en lydbølge brydes af et varmt luftlag højt
oppe. Det såkaldte Dlag i ionosfæren rummer relativt
få frie elektroner, men har alligevel særlig interesse
på grund af dets indvirkning på visse radiobølger.
Almindelige radiotransmissioner på AMbåndet med frekvenser
fra 550.000 til 1,6 millioner pr. sekund bliver ikke brudt, før
de når Elaget. Men om dagen absorberes de i Dlaget, hvor luften
selv er tættere og frie elektroner hyppigere kolliderer med
tungere atomer og molekyler, end de gør i den tyndere luft
ovenover. Når sådanne kollisioner indtræffer, mister
det bevægende elektron elektromagnetisk energi, ikke blot til sig
selv, men også til radiobølgen, som svækkes og
forsvinder. Derimod om natten, hvor der er langt færre elektroner
og kollisioner i Dlaget, passerer radiobølgerne
upåvirket igennem det og kastes tilbage højere oppefra,
så det bliver muligt at modtage fjerne AMstationer.
TV og FMradiobølger har
alt for høj frekvens til at reflekteres af ionosfæren og
fortsætter direkte ud mod rummet. Derfor foregår
TVtransmissioner over store afstande ved hjælp af kabler,
mikrobølgerelæer og satellitter, men alligevel
indtræffer der af og til ukontrollable spring bort fra
ionosfæren. Virkningerne af radiobølgernes refraktion
afhænger af den vinkel, hvormed signalet kommer ind i
ionosfæren. Når en radiobølges bane nærmer sig
det lodrette plan, når den et punkt, hvor den ikke kan brydes
tilbage til Jorden, og den fortsætter ud i rummet. Derfor kan et
brudt signal fra en radiostation 300 km borte høres tydeligt,
mens et fra 100 kilometers afstand ikke lader sig opfange. Eftersom
solstrålingen er nøglen til ioniseringen,
ødelægger solforstyrrelser som f.eks. solpletter og
solstorme radiomodtagelsen. Ved disse lejligheder lyser
morgenrøden, hvis fantastiske fænomen finder sted i
ionosfæren, med en ganske særlig glans, og
radioamatørernes modtagere knaser på grund af statisk
elektricitet. Når der er solstorme, bliver de lavere ioniserede
lag midlertidigt kraftigt absorberende, hvorved radiomodtagelser over
store afstande kan være afbrudt i timevis.
Foruden ved sin indvirkning
på kommunikationen giver ionosfæren sig også til
kende på anden vis. Den gløder. Glødningen skyldes
den samme elektrokemiske reaktion, som fremkalder ionisering. I stedet
for blot at berøve et molekyle en elektron forandrer
kortbølgebestrålingen fra Solen molekylets energitilstand
og får det til at frigøre en del af sin energi i form af
lys. Oplysningen af himlen i klare, månefrie nætter skyldes
fortrinsvis luftglødning, som er klarere end lyset fra alle
stjerner tilsammen.
I 1965 opdagede fysikeren
Murray Zelikoff, at når han blandede kvælstofoxider med den
samme blanding af luftarter, der eksisterer oven over
stratosfæren, skete der en kemisk reaktion, samtidig med at der
blev frigjort yderligere stråling. Han antog, at de
tilstedeværende kvælstofoxider i den øvre
atmosfære udgjorde en af kilderne til luftglødningen, og
hvis det var tilfældet, ville den højere gaskoncentration
øge luftglødningen. En klar stjernenat affyrede Zelikoff
derfor en raket, som medførte glasbeholdere med
kvælstofoxigen, op over New Mexicos ødemarker. 100 km oppe
udløste den sin medbragte last på ca. 10 kg gas. Lidt
senere så hans kolleger gennem deres kikkerter fra toppen af en
bakke 100 km borte et gulligt skær på himlen. Det voksede
sig fire gange større end fuldmånen og skiftede gradvis
farve fra gyldent til sølvgråt. Himlen glødede i
samfulde 20 minutter.
Zelikoffs vellykkede
forsøg gav nogle den ide, at kunstig luftglødning kunne
anvendes til belysning i byer om natten, fremme af afgrøders
vækst og bistå med lys i forbindelse med natlige
redningsaktioner. Heldigvis blev disse muligheder ikke udnyttet.
Kvælstofoxiderne ville nemlig drive nedefter og
tilintetgøre ozonlaget og anrette uberegnelige
ødelæggelser på Jorden.
Ionosfæren strækker
sig næsten helt op til toppen af termosfæren, hvor
luftmolekylerne på det nærmeste forsvinder. Oven over denne
ligger det yderste lag af Jordens atmosfære, eksosfæren, et
trøstesløst miljø, der bestråles af den
nådesløse sol. Mens luftmolekylerne ved havoverfladen kun
bevæger sig 1/10.000.000 cm, før de støder ind i
hinanden, er eksosfærens lette gasarter (helium, brint og
iltatomer) så vidt spredte, at de skal tilbagelægge 10 km,
før de kolliderer med hinanden. Da der er færre
sammenstød til at dæmpe deres hastigheder, bevæger
atomerne, der måske er opvarmet til 2000° C, sig mange gange
hurtigere end molekylerne i den lavere del af atmosfæren og
vælter ud i rummet ligesom vandet fra et springvand. Til sidst
vil tyngdekraften drage de fleste af de hurtigt farende atomer tilbage
mod Jorden, men en lille del af helium og brintatomer ne, der
bevæger sig med hastigheder på over 40.000 km i timen,
forsvinder ud i det interplanetariske rum. Der består dog ingen
fare for, at atmosfæren skulle sive bort. Det forsvundne helium
erstattes af det radioaktive henfald af sten på Jorden, og der
dannes ilt ved den fotokemiske nedbrydning af vanddamp, så tabet
bliver mere end kompenseret. Det sker ved højder på
omkring 100 km.
Nøjagtigt hvor
eksosfæren slutter og det interplanetariske rum begynder, lader
sig ikke fastlægge helt præcist. Grænsen er i
høj grad flydende. Molekylerne bliver mere og mere sparsomme,
indtil der ikke ikke er flere et sted mellem 500 og 1500 km over
jordoverfladen.
|
|