Jak pachnie deszcz? - ebook

WSTĘP

Wszy­scy jeste­śmy mete­oro­lo­gami i znamy się na pogo­dzie.

Codzien­nie, a nawet co godzina, więk­szość z nas oce­nia stan pogody. Zosta­li­śmy tak zapro­gra­mo­wani już w naszej pre­hi­sto­rii – obser­wo­wa­nie i rozu­mie­nie zmie­nia­ją­cego się nieba to nie­za­tarty ślad pozo­stały po naszych przod­kach.

Świat opiera się na rów­no­wa­dze pomię­dzy róż­nymi ele­men­tami pogody a naszą zdol­no­ścią, by sobie z nimi pora­dzić. Spo­glą­da­nie w niebo to dla nas natu­ralna czyn­ność, dzięki któ­rej się dowia­du­jemy, co się sta­nie za chwilę. Odcie­nie nieba, sygnały, jakie nam daje, zawi­ro­wa­nia i kształty kłę­biące się na hory­zon­cie to wska­zówki mówiące nam, jak się poczu­jemy, gdy wyj­dziemy z domu. Od czasu, gdy po raz pierw­szy wyszli­śmy na ląd, przez tysiące lat aż do dziś, wpływ kli­matu na gospo­darkę i śro­do­wi­sko bar­dzo się zmie­nił, a pogoda stała się nie­od­łączną czę­ścią naszego życia. Cho­dzi jed­nak o coś wię­cej niż o nasze rela­cje z pogodą i przy­sto­so­wa­nie się do nowych warun­ków, z poboż­nymi życze­niami śniegu na Gwiazdkę i słońca w week­endy włącz­nie. Gdy przyj­rzymy się bli­żej temu zamę­towi i zaczniemy zasta­na­wiać, skąd się wziął, możemy dojść do wnio­sku, że takie docie­ka­nia są nie­zmier­nie satys­fak­cjo­nu­jące i sta­no­wią dobry powód, by poświę­cić się mete­oro­lo­gii zawo­dowo. Ta książka jest dla takich jak my, wciąż głod­nych wie­dzy o zja­wi­skach zacho­dzą­cych w atmos­fe­rze.

Od dawna inte­re­su­jemy się mete­oro­lo­gią i poświę­ci­li­śmy jej wiele lat życia. Simon zafa­scy­no­wał się zja­wi­skami pogo­do­wymi, gdy miał sie­dem lat. Wów­czas to, w 1987 roku, wielka burza zaata­ko­wała połu­dniową część Wiel­kiej Bry­ta­nii, wywo­łu­jąc chaos i znisz­cze­nia. W wypadku Clare zro­zu­mie­nie mate­ma­tycz­nych i fizycz­nych mecha­ni­zmów rzą­dzą­cych atmos­ferą i oce­anami było długą podróżą zwią­zaną z nie­sa­mo­wi­tymi odkry­ciami, które ją zain­te­re­so­wały, gdy była jesz­cze bar­dzo młoda.

Oboje jeste­śmy wykwa­li­fi­ko­wa­nymi mete­oro­lo­gami, odby­li­śmy staż w Met Office, pań­stwo­wej służ­bie mete­oro­lo­gicz­nej Wiel­kiej Bry­ta­nii, i bar­dzo dużo roz­ma­wiamy o pogo­dzie. Odpo­wia­damy rów­nież na wiele pytań, które jej doty­czą!

Ta książka to wspa­niały doda­tek do każ­dej roz­mowy o pogo­dzie. Znaj­dzie­cie w niej fascy­nu­jące fakty i dane na temat mete­oro­lo­gii oraz odpo­wie­dzi na naj­czę­ściej zada­wane pyta­nia. Roz­wie­wamy tu różne wąt­pli­wo­ści i wyja­śniamy trudne do zro­zu­mie­nia i zaska­ku­jące zagadki zwią­zane z pogodą i kli­ma­tem.

A więc udajmy się razem w tę podróż. Zanurz­cie się razem z nami w ten skom­pli­ko­wany, prze­piękny i wzbu­dza­jący respekt świat pogody.

_Simon King i Clare Nasir_

_wrze­sień 2019_SŁOŃCE

DLA­CZEGO NIEBO JEST NIE­BIE­SKIE?

Codzien­nie (a przy­naj­mniej wtedy, gdy nie ma chmur) widzimy, że niebo jest nie­bie­skie. Akcep­tu­jemy to, ale nie zda­jemy sobie sprawy, że powie­trze wcale nie jest nie­bie­skie. Uprasz­cza­jąc, świa­tło Słońca prze­cho­dzi przez atmos­ferę ziem­ską, spra­wia­jąc, że w naszych oczach wydaje się nie­bie­ska. Aby to zro­zu­mieć, musimy przyj­rzeć się temu, jak świa­tło prze­mie­rza powie­trze. Słońce wydaje się żółtą/poma­rań­czową tar­czą na nie­bie, a tym­cza­sem jego świa­tło tak naprawdę jest białe. Białe świa­tło składa się z całego spek­trum kolo­rów: czer­wo­nego, poma­rań­czo­wego, żół­tego, zie­lo­nego, nie­bie­skiego, indygo i fio­le­to­wego. Każdy z tych kolo­rów zwią­zany jest z jedną z widzial­nych czę­ści pro­mie­nio­wa­nia elek­tro­ma­gne­tycz­nego róż­nią­cych się nieco dłu­go­ścią fali. Gdy białe świa­tło słońca wpada w atmos­ferę, lód, kro­ple wody i czą­steczki gazu roz­pra­szają je, nada­jąc im wymie­nione barwy. Zja­wi­sko roz­pra­sza­nia na czą­stecz­kach gazu, zwane roz­pra­sza­niem Ray­le­igha, opi­sał w dzie­więt­na­stym wieku bry­tyj­ski fizyk John Wil­liam Strutt, lord Ray­le­igh. Świa­tło nie­bie­skie roz­pra­szane jest naj­sil­niej, dla­tego jest bar­dziej widoczne dla naszych oczu, lepiej dostro­jo­nych do krót­szych fal elek­tro­ma­gne­tycz­nych, do któ­rych należy nie­bieski.

W jasny, sło­neczny dzień kolor nie­bie­ski będzie bar­dziej jaskrawy, gdy spoj­rzymy pro­sto w słońce niż w stronę hory­zontu. Dzieje się tak dla­tego, że świa­tło nie­bie­skie docie­ra­jące do naszych oczu bez­po­śred­nio od strony słońca prze­bywa naj­krót­szą drogę przez atmos­ferę, która pochła­nia pro­mie­nio­wa­nie z tego zakresu widma, nie jest więc tak roz­myte jak świa­tło dobie­ga­jące od hory­zontu.

JAK SŁOŃCE WPŁYWA NA POGODĘ I KLI­MAT NA ZIEMI?

Słońce to gwiazda, dzięki któ­rej ist­nieje Zie­mia i reszta Układu Sło­necz­nego. Mamy mnó­stwo fun­da­men­tal­nych dowo­dów na to, że wpływa ono na pogodę i kli­mat naszej pla­nety: jest prze­cież źró­dłem świa­tła, cie­pła, a jego nie­wia­ry­godna siła gra­wi­ta­cji utrzy­muje pla­nety na ich orbi­tach. Powierzch­nia Słońca to istny kocioł buzu­ją­cych roz­ognio­nych gazów emi­tu­ją­cych ogromne ilo­ści ener­gii do ota­cza­ją­cej ją prze­strzeni. Ta ener­gia zalewa cza­sem ziem­ską atmos­ferę. Zanim odkry­jemy magię, dzięki któ­rej ener­gia sło­neczna dociera do Ziemi, zapo­znajmy się z pod­sta­wo­wymi infor­ma­cjami doty­czą­cymi naszej gwiazdy. Pro­mień Słońca wynosi 695 510 kilo­me­trów, a Ziemi 6371. Patrząc z per­spek­tywy tych liczb, ozna­cza to, że w Słońcu pomie­ści­łoby się 1,3 miliarda obiek­tów wiel­ko­ści Ziemi. Zakłada się, że Słońce ufor­mo­wało się 4,6 miliarda lat temu, jest więc tro­chę star­sze od Ziemi, która powstała 4,5 miliarda lat temu. Słońce w 92% składa się z wodoru, 8% sta­nowi hel, a reszta to pier­wiastki śla­dowe: tlen, węgiel i azot, które łącz­nie – w połą­cze­niu z olbrzy­mim ciśnie­niem i wysoką tem­pe­ra­turą – dzia­łają jak gigan­tyczny reak­tor ter­mo­ją­drowy. Cho­ciaż Słońce jest napę­dzaną ener­gią jądrową kulą gazu, ma też struk­turę wewnętrzną i atmos­fe­ryczną. W jądrze tem­pe­ra­tura docho­dzi do około 15 milio­nów stopni Cel­sju­sza, a poza nim spada do 2 milio­nów stopni.

Struk­tura Słońca

JĄDRO. Siła gra­wi­ta­cji w jądrze powo­duje olbrzy­mie ciśnie­nie i tem­pe­ra­turę się­ga­jącą 15 milio­nów stopni Cel­sju­sza. W wyniku fuzji jądro­wej atomy wodoru łączą się w hel, który prze­do­staje się z jądra do innych warstw Słońca, a w końcu ula­tuje w prze­strzeń kosmiczną.

STREFA PRO­MIE­NI­STA. Wewnętrzna część Słońca, do któ­rej należy rów­nież jądro. Trans­port ener­gii zacho­dzi w niej nie­mal wyłącz­nie przez pro­mie­nio­wa­nie. Uwal­niane w reak­cji fuzji jądro­wej wyso­ko­ener­ge­tyczne fotony, absor­bo­wane i ponow­nie emi­to­wane przez pla­zmę sło­neczną, potrze­bują setek tysięcy lat, by się z niej wydo­stać. Strefa pro­mie­ni­sta roz­ciąga się na około 45% dłu­go­ści pro­mie­nia Słońca i ozię­bia wraz ze wzro­stem odle­gło­ści od jądra. W stre­fie tej panuje tem­pe­ra­tura od 7 do 2 milio­nów stopni Cel­sju­sza, zbli­ża­jąc się do tem­pe­ra­tury strefy kon­wek­tyw­nej.

STREFA KON­WEK­TYWNA. W tej zewnętrz­nej stre­fie Słońca panuje tem­pe­ra­tura około 2 milio­nów stopni Cel­sju­sza. Ener­gia ze strefy pro­mie­ni­stej prze­do­staje się na powierzch­nię Słońca dzięki kon­wek­cji (ruchowi mate­rii wymu­szo­nemu przez róż­nice tem­pe­ra­tury). Możemy to zaob­ser­wo­wać na powierzchni Słońca w postaci plam – ciem­nych (mniej­sze natę­że­nie pro­mie­nio­wa­nia) i jaśniej­szych (więk­sze natę­że­nie pro­mie­nio­wa­nia). Gdy fotony docie­rają do powierzchni Słońca, poja­wia się świa­tło, które widzimy z Ziemi.

_War­stwy Słońca_

Czy Słońce ma atmos­ferę?

Słońce, tak jak i Zie­mię, ota­cza atmos­fera, którą zwy­kło się dzie­lić na nastę­pu­jące war­stwy:

- _Fotos­fera_ – naj­głęb­sza, gruba zale­d­wie na 500 kilo­me­trów część jego atmos­fery, emi­tu­jąca świa­tło o tem­pe­ra­tu­rze około 5500 stopni Cel­sju­sza. Gołym okiem postrze­gamy ją jako kulę pla­zmy o wyraź­nie zazna­czo­nym brzegu usianą ciem­nymi pla­mami sło­necz­nymi.
- _Chro­mos­fera_ – goręt­sza niż fotos­fera; można ją dostrzec tylko pod­czas zaćmie­nia Słońca. Tem­pe­ra­tura chro­mos­fery wynosi 4300 stopni Cel­sju­sza w naj­głęb­szej jej czę­ści i wzra­sta stop­niowo aż do 25 000 stopni przy gra­nicy ze strefą przej­ściową dzie­lącą ją od korony.
- _Korona_ – naj­go­ręt­sza część sło­necz­nej atmos­fery. Panuje tu tem­pe­ra­tura trzy­sta razy więk­sza niż w fotos­fe­rze, znacz­nie prze­kra­cza­jąca milion stopni Cel­sju­sza. Choć korona zazwy­czaj nie jest widoczna z Ziemi, cza­sem można ją dostrzec pod­czas cał­ko­wi­tego zaćmie­nia Słońca, gdy wysnu­wają się z niej białe pasma zjo­ni­zo­wa­nego gazu. Kiedy gaz ten się ochła­dza i roz­pra­sza, powstaje wiatr sło­neczny. Naukowcy spie­rają się, dla­czego ta zewnętrzna war­stwa jest naj­go­ręt­sza. Nie­któ­rzy uwa­żają, że to sku­tek wybu­chów na powierzchni korony, pod­czas któ­rych wyzwa­lają się ogromne ilo­ści ener­gii. Poje­dyn­czy wybuch można porów­nać z eks­plo­zją dzie­się­cio­me­ga­to­no­wej bomby wodo­ro­wej, a w każ­dej sekun­dzie docho­dzi do milio­nów takich wybu­chów.

Czy Słońce się obraca, wiruje, orbi­tuje, pul­suje?

Pul­suje, ale tylko w nie­wiel­kiej mie­rze wsku­tek deli­kat­nego wpływu sił gra­wi­ta­cyj­nych pla­net, które je obie­gają. Słońce rów­nież obraca się wokół wła­snej osi, ale nie w taki spo­sób, jaki znamy. Zie­mia wiruje jako ciało stałe, więc jej kształt pozo­staje zawsze taki sam, lecz Słońce jest kulą gazu i wiru­jąc, nie zacho­wuje się tak jak ciało stałe. Jego czę­ści wirują z różną pręd­ko­ścią kątową. Słońce wraz z Ukła­dem Sło­necz­nym obiega naszą galak­tykę, czyli Drogę Mleczną – Układ Sło­neczny two­rzy jedno z jej ramion. Z kolei Droga Mleczna zbliża się do Galak­tyki Andro­medy.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki