Znowu leje!

OD NASZEGO KORESPONDENTA Z IRLANDII

„No nie! Znowu leje!”

Czy nigdy nie zdarzyło ci się tak powiedzieć? Na przykład jak byś zareagował, gdybyś latem wybrał się w Irlandii na malownicze wybrzeże atlantyckie, spodziewając się ciepłego, słonecznego dnia i pięknych widoków, a tymczasem akurat rozszalałby się sztorm i lałoby jak z cebra? W takiej chwili łatwo zapomnieć, że powinniśmy być wdzięczni za deszcz. Przecież bez niego nie byłoby ani nas, ani malowniczych krajobrazów!

Po jednym deszczu prędzej czy później przychodzi kolejny — zasoby wody wydają się niewyczerpane. Jak to możliwe? Dzieje się tak za sprawą zadziwiającego obiegu zamkniętego. Nawet pobieżne przyjrzenie się temu niezwykle ważnemu, życiodajnemu cyklowi, na który składają się trzy główne etapy: parowanie, kondensacja i opad atmosferyczny, utwierdzi nas w przekonaniu, że nie jest to dzieło przypadku. Według pewnej książki jest to proces bardzo skomplikowany, „regulowany przez niezmienne prawa”.

Parowanie

Około 97 procent wody znajdującej się na Ziemi skupiają oceany. Reszta zawarta jest głównie w lodowcach i jeziorach, a także w podziemnych warstwach wodonośnych. Oczywiście nie możemy pić wody prosto z morza. Jak skarżył się udręczony marynarz w „Pieśni o Starym Żeglarzu”, * w oceanie jest „woda, woda wszędzie w krąg, do picia ani krzty”.

Zanim woda morska stanie się zdatna do picia, musi odbyć długą wędrówkę. Pierwszy etap to parowanie — przejście cieczy w stan gazowy, czyli w parę wodną. W ciągu roku z oceanów, mórz i lądów unosi się do atmosfery około 400 000 kilometrów sześciennych wody ogrzanej ciepłem słonecznym. Żyjący w starożytności Elihu nie wątpił, że proces ten jest dziełem Boga. Świadczą o tym jego słowa: „On krople wody podnosi i mgłę na deszcz skrapla” (Hioba 36:27, Biblia Tysiąclecia).

Atmosferę ziemską — powłokę gazową sięgającą ponad 400 kilometrów wzwyż — nazwano  „niewiarygodnie złożonym systemem”. Obieg wody odbywa się w warstwie atmosferycznej rozciągającej się od powierzchni Ziemi do wysokości 10—20 kilometrów. Jest to troposfera, którą pewne źródło opisuje jako „przyziemną warstwę atmosfery, obszar występowania chmur, deszczu, śniegu, huraganów i tornad” (C. L. Mantell i A. M. Mantell, Our Fragile Water Planet).

Im cieplejsze jest powietrze, tym więcej wilgoci może wchłonąć. Dlatego pranie szybciej schnie, gdy jest ciepło i wietrznie. Najwięcej wody zawierają masy powietrzne nad pasem międzyzwrotnikowym. Ale jak to się dzieje, że woda gromadząca się w atmosferze wędruje tam, gdzie trzeba? Dzięki innemu potężnemu systemowi atmosferycznemu: cyrkulacji powietrza, czyli wiatrom. Wiatry są następstwem wirowania Ziemi wokół własnej osi, jak również nierównomiernego nagrzewania się jej powierzchni. W rezultacie atmosfera jest w ciągłym ruchu.

W tej wciąż przeobrażającej się atmosferze można wyróżnić gigantyczne porcje powietrza o mniej więcej wyrównanej temperaturze. Jakie są ich rozmiary? Jedna taka wyspa powietrzna zalega niekiedy nad obszarem kilku milionów kilometrów kwadratowych. Chłodniejsze masy napływają znad biegunów, a cieplejsze z okolic równika. Dzięki tej cyrkulacji odbywa się w atmosferze transport wody.

Obieg pary wodnej w atmosferze jest jeszcze z jednego względu wybitnym przykładem mistrzowskiego projektowania. Para przenosi bowiem ciepło z terenów bardzo  nagrzanych, takich jak tropiki, do miejsc niedogrzanych. Gdyby nie ten proces, na pewnych obszarach panowałby niewyobrażalny upał.

Kondensacja

Para wodna spełnia w atmosferze niezwykle ważne zadanie, ale gdyby ciągle w niej pozostawała, nie mogłaby nawadniać ziemi. Na przykład Sahara jest pustynią, chociaż wysoko nad nią występują obfite zasoby wody. W jaki sposób para wodna zgromadzona w powietrzu wraca z powrotem na ziemię? Musi się najpierw skroplić, czyli ponownie przejść w stan ciekły.

Kondensację możemy obserwować w łazience: para zawarta w powietrzu rozgrzanym przez gorący prysznic skrapla się na zimnych powierzchniach szyb i luster. Podobnie dzieje się z powietrzem atmosferycznym, które w miarę wznoszenia się do góry jest coraz chłodniejsze, gdyż im dalej od powierzchni ziemi, tym niższa temperatura. Ale dlaczego powietrze się unosi? Otóż chłodne, cięższe powietrze wypycha do góry cieplejsze. Poza tym masy powietrzne wzbijają się w górę, gdy natrafiają na duże wzniesienia terenu. Są też unoszone przez prądy wstępujące; jest tak zwłaszcza w strefie międzyzwrotnikowej.

A na czym skrapla się para wodna w atmosferze? Otóż w powietrzu unosi się mnóstwo mikroskopijnych drobinek dymu, pyłu, soli morskiej i innych substancji. Gdy powietrze się ochładza, para wodna skrapla się na tych maleńkich jądrach kondensacji. Chmury to właśnie widziane z daleka masy drobniutkich kropelek wody.

Woda ta nie spada natychmiast na ziemię. Ale dlaczego, skoro jest aż 800 razy cięższa od powietrza? Otóż pojedyncze kropelki są tak małe i lekkie, że prądy powietrzne bez trudu je unoszą. To właśnie tym cudownym etapem cyklu obiegu wody zachwycał się wspomniany wcześniej Elihu, mówiąc o „unoszeniu się chmur, o cudach tego, który jest doskonały w mądrości” (Hioba 37:16, Biblia warszawska). Pomyśleć tylko, że mała puszysta chmurka, która akurat przepływa nam nad głową, może zawierać wieleset ton wody!

 Opad atmosferyczny

Z wielu chmur nigdy nie pada deszcz, a ściślej — opad atmosferyczny. Nietrudno wytłumaczyć, jak to się dzieje, że woda trafia do atmosfery i że chmury płyną po niebie. „O wiele trudniej wyjaśnić, dlaczego woda wraca na ziemię” — zauważa pewien publicysta (O. G. Sutton, The Challenge of the Atmosphere).

Według tego samego źródła na małą kroplę deszczu może się złożyć „milion, a nawet więcej mikroskopijnych kropelek zawieszonych w chmurze”. Chyba nikt z ludzi nie potrafi udzielić zadowalającej odpowiedzi na pytanie, co sprawia, że te maleńkie, unoszące się w powietrzu kropelki przekształcają się w deszcz, którego w każdej minucie spada na ziemię około miliarda ton. Czy te mikroskopijne drobinki wody po prostu zlewają się w większe krople? Czasami tak. W ten sposób przypuszczalnie powstają krople deszczu w strefie międzyzwrotnikowej. Ale nie wyjaśnia to bynajmniej zagadki powstawania takich kropel na przykład nad atlantyckim wybrzeżem Irlandii.

Nad tym obszarem nie występuje zjawisko łączenia się małych drobinek wody w większe. Za sprawą jeszcze niezupełnie poznanych mechanizmów drobinki te tworzą kryształki lodu, które następnie skupiają się, by uformować jeden z cudów przyrody — płatek śniegu. Śnieżynki stają się coraz większe i cięższe, aż w końcu przestają się unosić do góry wraz z powietrzem i zaczynają opadać. Jeśli jest dostatecznie zimno, spadają jako śnieg — pojedynczy opad śniegu składa się z miliardów płatków. Lecz gdy na swej drodze napotkają warstwę ciepłego powietrza, topią się i spadają jako deszcz. Śnieg nie jest zatem zamarzniętym deszczem. Przeciwnie, zwykle to właśnie deszcz — przynajmniej w klimacie umiarkowanym — był najpierw śniegiem, który stopniał po drodze.

I tak w wyniku skomplikowanego procesu, jeszcze nie do końca poznanego, woda wraca w postaci deszczu, przebywszy nieraz tysiące kilometrów. Oczywiście deszcz nie zawsze pada w porze odpowiedniej dla nas. Ale to właśnie dzięki niemu nie brakuje nam wody. Deszcz bezsprzecznie jest dobrodziejstwem. Może więc zdobędziemy się na więcej wdzięczności za ten Boży dar, gdy następnym razem poczujemy krople na twarzy?

[Przypis]

[Ramka i diagram na stronie 14]

Jak powstaje grad

Pewna książka wyjaśnia: „Grad to specyficzny opad z dużych, kłębiastych chmur burzowych” (P. D. Thompson, R. O’Brien, Weather). Gdy w chmurze na mikroskopijnych jądrach kondensacji skrapla się para, może się zdarzyć, że kropelki wody zostaną uniesione przez silne prądy wstępujące ku górnym, zimniejszym partiom chmury. W niskiej temperaturze przyłączają się do nich inne kropelki i natychmiast zamarzają. Proces ten wielokrotnie się powtarza: ziarenka lodu przemieszczają się w górę i w dół — przez jakiś czas są w najchłodniejszej części chmury, gdzie obrastają lodem, a następnie przez jakiś czas poza nią. Za każdym razem stają się cięższe, gdyż powlekają się nową warstewką lodu (kolejne warstewki otulają jedna drugą jak liście cebuli), a gdy są już tak ciężkie, że nie mogą ich unieść wstępujące prądy powietrzne, spadają na Ziemię w postaci znanych nam lodowych bryłek. W pewnym źródle czytamy, że „sporadycznie pojawia się wyjątkowo duży grad — jedna z największych gradzin ważyła trzy czwarte kilograma” (R. G. Barry i R. J. Chorley, Atmosphere, Weather and Climate).

[Diagram]

[Patrz publikacja]

grad

↑ prąd wstępujący

poziom zamarzania .........................

↓ prąd zstępujący

[Ramka i ilustracje na stronie 15]

Czy wiesz?

Przeciętnie licząc, wszystkiej wody zawartej w atmosferze wystarczyłoby tylko na dziesięć dni deszczu.

Jedna letnia burza z piorunami może wyzwolić energię równą energii wybuchu kilkunastu takich bomb, jakie spadły na Hirosimę podczas II wojny światowej. Codziennie na ziemi zrywa się około 45 000 burz z piorunami.

Atmosfera tylko w małym stopniu jest ogrzewana bezpośrednio przez promieniowanie słoneczne. Większość słonecznej energii cieplnej przenika przez atmosferę i rozgrzewa powierzchnię ziemi. Ta z kolei wypromieniowuje zaabsorbowane ciepło i rozgrzewa atmosferę.

Woda jest na naszej planecie jedyną powszechnie spotykaną substancją, która może jednocześnie występować w tym samym miejscu w trzech stanach skupienia — stałym, ciekłym i gazowym.

Mgła to nic innego jak chmura zalegająca tuż przy ziemi.

[Diagram i ilustracje na stronach 16, 17]

[Patrz publikacja]

Oceany skupiają 97 procent wody znajdującej się na ziemi

Nagrzana przez słońce woda paruje

Para wodna skrapla się, tworząc chmury

Chmury uwalniają wodę w postaci opadu atmosferycznego

Krople deszczu i płatki śniegu