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.