Vindenes mysterier II.
Den endelige løsning
fremkom ved stille og rolig matematisk tænkning. I 1835 fremsatte
den geniale franske videnskabsmand Gaspard Gustave de Coriolis en
teori, som detaljeret beskriver kraften, der synes at virke på
legemer i bevægelse i forhold til et roterende system. Ud fra
urokkelige matematiske beregninger påviste Coriolis, at set fra
det roterende system vil et legeme i fri bevægelse ikke
følge en retlinet bane, men vil tilsyneladende være
påvirket af en kraft vinkelret på bevægelsesretningen.
En af de første, der
kunne se en forbindelse mellem Coriolis' strengt faglige, matematiske
afhandling og Hadleys forestillinger om vindafbøjning, var den
amerikanske skolelærer William Ferrel, der interesserede sig
meget for vinde. I 1855 henledtes Ferrels opmærksomhed på
de enorme datamængder om globale vinde og havstrømme, som
den amerikanske flådes chefhydrograf, løjtnant Matthew E
Maury, omhyggeligt havde indsamlet. Ud fra indberetninger fra
skibskaptajner opdagede denne søofficer nogle hidtil negligerede
vindcirkulationsmønstre og områder med en relativ konstant
barometerstand. Mest bemærkelsesværdig var Maurys opdagelse
af bælter nær ækvator og polerne med konstant
lavtryk, og af at der ligger en zone med stabilt højtryk omkring
den 30. breddegrad på hver side af ækvator. Ved at
sammenholde disse informationer med de kendte mønstre med
østen og vestenvinde slog Ferrel til lyd for, at der eksisterede
tre cirkulationsområder eller celler på hver halvkugle.
Ifølge Ferrel får
en subtropisk celle luft til at stige op og bort fra ækvator ud
til 30° bredde. Der vil den afkølede luft synke tilbage mod
Jorden og danne bæltet med højtryk ved overfladen, som
klart var blevet dokumenteret gennem Maurys studier. I henhold til
Maury vender en del af denne luft tilbage til ækvator og
fuldender således Hadleys system.
Men Ferrel bemærkede, at
ikke al luften vender tilbage til ækvator. En del af den
bevæger sig mod polerne i lav højde og opvarmes gradvis af
jordoverfladen. Omkring den 60. breddegrad, hvor bl.a. Anchorage i
Alaska og South Sandwichøerne ligger, kolliderer den
polorienterede vind med en tæt, kold luft, som bevæger sig
bort fra polerne. Den stiger til vejrs igen og vender om ned mod
30° bæltet og afslutter herved det andet
cirkulationskredsløb. Ifølge Ferrel dannes et tredje af
kold luft, der cirkulerer fra polerne ned til omkring 60. breddegrad,
hvor den opvarmes, stiger til vejrs og vender om. Ferrel sagde, at
vestenvindene ved overfladen dannes, fordi luften nær ved
overfladen mellem 30. og 60. breddegrad bevæger sig mod polerne
og bøjer af mod øst i henhold til Coriolis' kraft.
Ferrel konkluderede også,
at Coriolis' kraft indvirker på cykloner og anticykloner.
På den nordlige halvkugle krummer luft, der strømmer ind
mod lavtrykscentre, mod højre og danner cyklonernes
karakteristiske hvirvler med retning mod uret. Undervejs udefter bort
fra anticyklonområdet med højt lufttryk skaber luftens
krumning til højre en rotation med uret. På den sydlige
halvkugle er situationen den modsatte, idet cyklonerne drejer med uret
og anticyklonerne mod uret.
Et af resultaterne af Ferrels
trecellede model var et klart billede af mekanikkerne ved et
fænomen, som i århundreder havde irriteret og gjort
søfolkene magtesløse. Det var det berygtede
kalmebælte. Kalmebælternes smalle, nærmest vindstille
zone, som så mange sejlskibsbesætninger har forbandet
gennem årene, holder sig forbavsende rolig, fordi den
stærke varme ved ækvator skaber en skorstenseffekt og
drager de tilbagevendende nordøsten og sydøstenvinde
opad, indtil de mødes flere kilometer oppe over havoverfladen.
Når de lå for vindstille på det spejlblanke vand,
kunne de ulykkelige søfolk se frem til dages eller ugers sagte
drift i den brændende hede.
»Dag efter dag lå
havet bomstille omkring os,« mindes sømanden og
forfatteren Alan Villiers i sin skildring af en passage gennem kalmerne
om bord på en firmaster i 1919. »Sejlene smækkede og
bankede nyttesløst mod de store stålmaster, mens
matroserne baksede med de tunge ræer ved det mindste lille
vindpust, som svigefuldt kom hviskende hen over det olieagtige hav, men
ingen af dem voksede til brugbar vind. Visse dage bevægede vi os
slet ikke og på andre baglæns.« Når den fugtige
luft i kalmerne stiger til vejrs, afkøles den ofte hurtigt og
udløser voldsomme regnskyl fra optårnede uvejrsskyer. En
anden sejlskibsfarer mindes, at »regnen væltede ned uden
ophør. Luften var dampende og efterlod os gispende ligesom
landede fisk«.
De dygtige kaptajner gjorde
deres bedste for at finde den korteste vej gennem kalmerne, men selv de
mest erfarne tog ofte fejl, fordi kalmerne ikke ligger fast på et
sted. Bælterne flytter sig med årstiderne, lidt nordefter
under den nordlige sommer og tilbage sydover ved den modsatte
årstid, når den nordlige halvkugle vender væk fra
Solen. Centret for denne evige drift ligger imidlertid ikke
nøjagtigt over ækvator. Eftersom den nordlige halvkugle
har mere landmasse, som opvarmes hurtigere end vandet, har kalmerne en
tilbøjelighed til at koncentrere sig lidt nord for ækvator.
Fra de brændende hede
kalmer stiger luften 1618 km op i troposfæreluftlaget (se side
6263), indtil den når tropopausen, grænselaget mellem
troposfæren og stratosfæren. Da temperaturen holder op med
at falde med højden ved tropopausen, standses den opadstigende
luft fra Jorden ved dens ydergrænse, ligesom vand, der
sprøjter fra en lodret fontæne, og spredes udefter mod
nord eller syd. Kun meget lidt vind krydser ækvator ind i den
anden halvkugle. Når luften med retning mod polerne
afkøles og synker ca. 10 km ned mod Jorden, presses den sammen,
og det større tryk opvarmer den på ny, ligesom al
resterende fugtighed fordamper, før luften når overfladen.
Det er derfor, at højtrykszonerne, som omgiver Jorden nær
breddegraderne i det nordlige og sydlige Afrika samt Sydaustralien,
ligeledes er varme og tørre. På landjorden betinger disse
udtørrede højtrykszoner tilstedeværelsen af verdens
største ørkener, Sahara og Den Arabiske Ørken i
Afrika, Mohaveørkenen i USA og i det indre af Australien. Over
havet skaber den varme, nedadstigende luft en infernalsk stilhed.
I Nordatlanten kaldes på
engelsk denne tørre højtrykszone også for
»hestegraderne«, fordi hestene, der blev sejlet fra Europa
til Den Nye Verden, ofte omkom af sult og tørst, når
sejlskibene lå inaktive i det brændende, stille vejr. Efter
gammel sømandsskik blev deres kadavere kastet over bord. Dette
var den uhyggelige baggrund for områdets øgenavn.
»Dødstilhed og varmt som helvede,« var der en
sømand, der karakteriserede området. »På
dækket siver tjæren ud mellem plankerne. Skibets jerndele
er for varme at røre ved. Der er ikke en krusning på
vandet, ikke så meget som en sky på himlen. Solen har
på det nærmeste udtørret al sved fra
besætningen.« Langt om længe bevæger luften sig
bort fra disse hestegrader tilbage til ækvator og afslutter den
store cirkulation, som er kendt som Hadleycellen.
Over polaregnene forekommer et
tilsvarende cirkulationsmønster. Der påvirkes vindene
først og fremmest af den intense kulde, som varer ved, fordi den
sneklædte jord kaster størstedelen af den sparsomme sol
tilbage til rummet. Ved klodens top og bund synker den kolde luft
kontinuerligt og presser overfladeluften udefter. Temperaturforskellene
inden for polarområderne er i almindelighed ikke ret store,
hvorfor disse vinde som regel er temmelig svage, selv om lokale forhold
undertiden betinger storme. Da kold luft ikke kan indeholde så
megen fugtighed som varm luft, er polarvindene tilbøjelige til
at være tørre og snefaldet at være let. Polerne er
dækket af tusinder af meter sne og is, fordi den sne, der faktisk
falder, bliver liggende i årtier, ja, selv i århundreder og
i virkeligheden slet ikke smelter. Når den kolde polarluft
bevæger sig ned mod de varmere breddegrader, gør Coriolis'
kraft sig gældende og bøjer den af og danner de
fremherskende polare østenvinde, ligesom når de
ækvatoriale vinde i Hadleycellen krummes og bliver til
østenvinde. Polarluften møder den tempererede zones varme
luft i nærheden af den 60. breddegrad. Hvor disse to store
luftmasser tørner sammen, er slagmarken helt marmoreret af
vældige hvirvelstorme i form af de store cykloner og anticykloner
omkring de mellemste breddegrader.
|
|