Taas sataa!

HERÄTKÄÄ!-LEHDEN KIRJOITTAJALTA IRLANNISTA

”Voi ei! Taas sataa!”

Oletko koskaan sanonut jotain tämäntapaista? Kuvitellaanpa vaikka, että olisit keskikesällä käymässä jollain luonnonkauniilla paikalla Irlannin rannikolla ja toivoisit lämmintä, aurinkoista päivää, jotta voisit nauttia upeasta maisemasta. Miltä sinusta tuntuisi, jos rannikkoa alkaisikin pyyhkiä hyytävä viima ja piiskata rankkasade? Tuollaisena hetkenä on helppo unohtaa, että meidän pitäisi olla kiitollisia sateesta. Ilman sadetta ei yksikään meistä olisi edes olemassa, eikä olisi tuo kaunis maisemakaan!

Kun sade on kastellut maan, tulee väistämättä uusi sade, aivan kuin sitä olisi varastoituneena ehtymätön määrä. Tämän mahdollistaa veden kiertokulku. Lyhytkin silmäys tämän elintärkeän kiertokulun kolmeen tärkeimpään vaiheeseen – haihtumiseen, tiivistymiseen ja sateeseen – osoittaa, että kyseessä ei ole mikään sattumanvarainen mekanismi. Eräässä lähteessä selitetään, että se on taitavasti suunniteltu tapahtumasarja, joka ”noudattaa muuttumattomia lakeja”.

Haihtuminen

Noin 97 prosenttia maapallon vedestä on merissä. Loput ovat pääasiassa sitoutuneena jäätiköihin tai varastoituneena järviin ja pohjavesikerrostumiin. Merivesi ei tietenkään kelpaa juomavedeksi. Merellä olevan ihmisen tilannetta kuvataan osuvasti runossa ”Vanhan merimiehen tarina” *. Siinä merimies huudahtaa tuskastuneena: ”Vettä, vettä määrätt’ on, ja kaikki janoaa, vettä silmänkantamat: et vettä juoda saa.”

Ennen kuin merivedestä tulee juomakelpoista, se kulkee monen vaiheen läpi. Ensiksi se haihtuu, toisin sanoen se muuttuu kaasuksi, vesihöyryksi. Auringosta tulevan lämmön vaikutuksesta maanpinnalta ja merestä haihtuu ilmakehään vuosittain noin 400000 kuutiokilometriä vettä. Muinoin elänyt Elihu-niminen  mies antoi tästä kunnian Jumalalle: ”Hän vetää vesipisaroita ylös merestä ja tiivistää sateen valmistamastaan usvasta.” (Job 36:27, The New English Bible.)

Avaruuteen yli 400 kilometrin korkeuteen ulottuva ilmakehä on itsessään ”uskomattoman monimutkainen järjestelmä”. Vesi kiertää niin kutsutussa troposfäärissä, kerroksessa, joka ulottuu 10–20 kilometrin korkeudelle maanpinnasta. Tätä kerrosta sanotaan kirjassa Our Fragile Water Planet ”pilvien, sateen, lumen ja pyörremyrskyjen alueeksi”.

Mitä lämpimämpää ilma on, sitä enemmän se kykenee sitomaan itseensä vesihöyryä. Siksi pyykki kuivuu nopeammin lämpimänä, tuulisena päivänä. Ilmassa on eniten kosteutta trooppisilla alueilla. Miten kaikki tämä kosteus kulkeutuu sinne, missä sitä tarvitaan? Maapallon voimakkaiden ilmavirtausten mukana. Ne ovat seurausta siitä, miten maapallo kiertää akselinsa ympäri, ja siitä, että jotkin maapallon osat kuumenevat muita enemmän. Siksi ilma on jatkuvassa liikkeessä.

Liikkeessä oleva ilmakehä koostuu suunnattomista ilmamassoista. Ilmamassa on suuri määrä jotakuinkin samanlämpöistä ilmaa. Se voi olla useiden miljoonien neliökilometrien laajuinen. Lämpimät ilmamassat ovat lähtöisin tropiikista ja kylmät napaseuduilta. Niiden mukana kulkeutuu valtavat määrät kosteutta.

Ilmakehässä liikkuvaan vesihöyryyn liittyy toinenkin suunnittelun mestarinäyte. Se kuljettaa lämpöä pois alueilta, joilla sitä on liikaa – esimerkiksi tropiikista – alueille, joilla siitä on  pulaa. Muutoin jotkin maapallon osat muuttuisivat aina vain kuumemmiksi.

Tiivistyminen

Vaikka vesihöyry suorittaakin ilmakehässä hyvin tärkeitä tehtäviä, siitä ei olisi suurtakaan iloa meille, jos se pysyisi siellä. Esimerkiksi Saharan aavikon yläpuolella ilmassa on hyvin paljon kosteutta, mutta silti tuon alueen maaperä pysyy kuivana. Miten ilmassa oleva kosteus pääsee takaisin maahan? Ensinnäkin se tiivistyy eli muuttuu nestemäiseksi.

Olet luultavasti nähnyt vesihöyryn tiivistyvän kylpyhuoneessa, kun kuuman suihkun lämmittämä ilma joutuu kosketuksiin kylmän ikkunan tai peilin kanssa. Jotain samantapaista tapahtuu, kun ilma nousee kylmempiin korkeuksiin ja viilenee. Mikä saa ilman kohoamaan? Kylmä ilmamassa voi työntää lämpimän ilmamassan korkeammalle. Toisinaan taas ilma työntyy ylöspäin vuorten vaikutuksesta. Ilmaa voi kuljettaa ylemmäksi myös konvektiovirtaus (lämpötilaerojen aiheuttama lämpimän ilman kohoaminen), varsinkin trooppisilla alueilla.

Mitä sellaista ilmakehässä sitten on, minkä pinnalle vesihöyry voi tiivistyä? Ilmakehä on täynnä pikkuriikkisiä hiukkasia, esimerkiksi nokea, pölyä ja merisuolaa. Ilman jäähtyessä vesihöyry tiivistyy tällaisten hiukkasten pinnalle. Sitten pienen pienistä vesipisaroista muodostuu pilvi, ja näin ne tulevat silmin havaittaviksi.

Vesipisarat eivät kuitenkaan sada suoraa päätä maahan. Miksi eivät? Onhan vesi 800 kertaa tiheämpää kuin ilma. Syynä on se, että yksittäiset pilvipisarat ovat hyvin pieniä ja kevyitä; ne leijuvat ilmavirtausten mukana. Edellä mainittu Elihu ihasteli tätä veden kiertokulun kiehtovaa vaihetta ja kysyi: ”Ymmärrätkö sinä, miten pilvet voivat leijua ilmassa, käsitätkö Kaikkitietävän ihmeet?” (Job 37:16, vuoden 1992 kirkkoraamattu.) Eikö olekin ällistyttävää, että yläpuolellamme leijuvassa untuvaisessa pilvessä voi hyvinkin olla 100–1000 tonnia kosteutta!

 Sade

Monet pilvet eivät koskaan aikaansaa sadetta. On suhteellisen helppo selittää, miten vesi kulkeutuu ilmakehään ja miten pilvet leijuvat taivaalla. Mutta ”on todella vaikeaa selittää, miten vesi ylipäätään tulee alas”, sanotaan eräässä ilmakehästä kertovassa kirjassa (The Challenge of the Atmosphere).

Yhdessä pienessä vesipisarassa voi olla ”miljoona tai useampia pilvipisaroita”. Kenelläkään ei näytä olevan täysin tyydyttävää selitystä siihen, mikä muuttaa nämä pikkuruiset leijuvat pilvipisarat noin miljardiksi tonniksi vettä, joka sataa maahan jokaisen päivän jokaisena minuuttina. Käykö niin, että hyvin pienet pilvipisarat yksinkertaisesti yhtyvät suuremmiksi sadepisaroiksi? Toisinaan näin käy. Luultavasti sadepisarat muodostuvat tällä tavoin esimerkiksi tropiikissa. Mutta se ei selitä alkuunkaan, miten sadepisarat muodostuvat vaikkapa Irlannin rannikolla.

Siellä pilvipisarat eivät vain yhdy toisiinsa, vaan niistä muodostuu pikkuriikkisiä jääkiteitä sellaisten mekanismien avulla, joita ei täysin ymmärretä. Jääkiteet yhtyvät ”yhdeksi luonnon suurenmoisimmista mestaritöistä”, lumikiteeksi. Kun lumikiteet kasvavat suuremmiksi ja painavammiksi lumihiutaleiksi, ne voittavat nousevien ilmavirtausten vaikutuksen ja alkavat pudota kohti maata. Jos on tarpeeksi kylmää, ne putoavat maahan lumena; tavallisen lumisateen aikana niitä putoaa maahan miljardeja. Jos ne kuitenkin putoavat lämpimän ilmakerroksen läpi, ne sulavat ja muuttuvat sadepisaroiksi. Lumi ei siis ole jäätynyttä sadetta. Päinvastoin, sade saa alkunsa, varsinkin lauhkeilla vyöhykkeillä, useimmiten lumena, joka sitten sulaa pudotessaan maata kohti.

Kun vesi siis palaa maahan, se on tehnyt matkan, joka voi hyvinkin olla tuhansia kilometrejä pitkä, ja käynyt läpi monimutkaisia tapahtumasarjoja, joita ei vielä täysin ymmärretä. Sade voi tosin häiritä aika ajoin suunnitelmiamme ja hankkeitamme, mutta tämän suurenmoisen järjestelyn ansiosta vesivaramme eivät ehdy. Sade on tosiaan siunaus. Kun seuraavan kerran tunnet sateen kasvoillasi, olet ehkä hieman taipuvaisempi arvostamaan tätä Jumalan antamaa lahjaa.

[Alaviite]

[Tekstiruutu/Kaavio s. 14]

Miten rakeet syntyvät?

”Rakeet ovat suurten, pyörteisten ukkospilvien erikoisia tuotteita”, sanotaan kirjassa Weather. Kun pilvipisarat tiivistyvät ukkospilvessä pikkuriikkisten hiukkasten pinnalle, ne joutuvat toisinaan voimakkaisiin nouseviin ilmavirtauksiin, jotka tempaavat ne pilven ylempiin osiin, joissa lämpötila on nollan alapuolella. Pakkasessa alkuperäisen sadepisaran pinnalle tiivistyy muita pisaroita, ja ne jäätyvät heti. Tämä toistuu. Jäätynyt sadepisara sinkoutuu yhä uudestaan ylös pakkasen puolella olevaan kerrokseen ja takaisin. Joka kerta jäätynyt sadepisara saa uuden jääkerroksen ja muuttuu raskaammaksi; siihen kertyy monta kerrosta niin kuin sipuliin. Lopulta se tulee niin painavaksi, että se voittaa pilven nousevan ilmavirtauksen vaikutuksen ja putoaa maahan kiinteänä jäärakeena. Kirjassa Atmosphere, Weather and Climate sanotaan: ”Joskus rakeet voivat kasvaa jättiläismäisen suuriksi ja painaa jopa 760 grammaa.”

[Kaavio]

(Ks. painettu julkaisu)

rakeita

↑ nousuvirtaus

jäätymispiste ..........................

↓ laskuvirtaus

[Tekstiruutu/Kuvat s. 15]

Tiesitkö?

Ilmakehässä on kosteutta kautta maailman keskimäärin vain kymmenen päivän sadetta varten.

Yhdessä kesän ukkosmyrskyssä vapautuva energia voi vastata sitä energiamäärää, joka vapautuisi useiden Hiroshiman atomipommin kokoisten pommien räjähdyksessä toisen maailmansodan aikana. Maapallolla on päivittäin noin 45000 ukkosmyrskyä.

Ilmakehää ei lämmitä ensisijaisesti suoraan auringosta tuleva lämpö, sillä enin osa tästä lämpöenergiasta kulkee suoraan ilmakehän läpi, vaan lämmenneestä maanpinnasta heijastuva energia.

Vesi on ainoa maapallolla runsaana esiintyvä aine, jota on samanaikaisesti samalla alueella kolmessa olotilassa: kiinteänä, nestemäisenä ja kaasumaisena.

Sumu on yksinkertaisesti maanpinnalla muodostuvaa pilveä.

[Kaavio/Kuvat s. 16, 17]

(Ks. painettu julkaisu)

Valtamerissä on 97 prosenttia maapallon vedestä

Auringon lämpö haihduttaa vettä

Vesihöyry tiivistyy ja muodostaa pilviä

Kosteus vapautuu pilvistä sateena

Sadepisaroita ja lumihiutaleita