Atmosfæren – jordas usynlige livsrom
Atmosfæren er noe vi sjelden tenker over, men som vi er helt avhengige av, hvert eneste sekund. Den er usynlig, men livsnødvendig. Den gir oss luft å puste i, beskytter oss mot farlig stråling, og skaper vær og klima. I denne artikkelen skal vi utforske hva atmosfæren egentlig er, hvordan den fungerer, og hvorfor den er så viktig for livet på jorda.
Hva er atmosfæren?
Se for deg at du står ute en tidlig morgen. Du kjenner vinden stryke over huden, kanskje lukten av regn i lufta, og sola er på vei opp over horisonten. Alt dette skjer i det vi kaller atmosfæren, det tynne laget med gasser som omgir jorda og gjør livet mulig.
Atmosfæren er ikke bare «luft». Den er et dynamisk system som beskytter oss, varmer oss, gir oss vær og klima og som vi mennesker påvirker mer enn noen gang før. Den er både skjold og livsgrunnlag, og uten den ville jorda vært en gold og livløs steinplanet, enten glovarm som Venus eller iskald som Mars.
Men hvordan fungerer atmosfæren egentlig? Hvorfor holder den seg på plass? Og hva skjer i de ulike lagene? For å forstå klima, vær og naturfarer, og for å kunne bruke energiressurser på en bærekraftig måte, må vi først forstå atmosfæren.
1 / 3
Visuell fremstilling av jordas fem lag med atmosfære.
Hvorfor forsvinner ikke lufta ut i verdensrommet?
Det kan virke rart at noe så lett og usynlig som luft ikke bare forsvinner. Hvorfor blir den værende rundt jorda, i stedet for å sive avgårde ut i verdensrommet? Svaret er enkelt og fascinerende: det er tyngdekraften.
Jorda er stor og tung, og den trekker til seg alt med masse, også gassmolekyler. Det er derfor atmosfæren holder seg på plass. Som fysiker Bjørn Samset sier til forskning.no: «Disse gassene kan ikke stikke av så lenge det er en jord som holder dem på plass.»
Men det er faktisk ikke helt tett. Hver dag forsvinner omtrent 90 tonn av atmosfæren ut i verdensrommet. Det høres dramatisk ut, men det er bare en mikroskopisk del av hele luftlaget. Ifølge forskere ville det tatt over 150 milliarder år før hele atmosfæren forsvant på denne måten, og innen den tid har sola for lengst gjort jorda ubeboelig.
Hvordan forsvinner lufta? Jo, sola sender ut energi og partikler som varmer opp atmosfæren. I de øverste lagene, der lufta er tynn og luftmolekylene ligger langt fra hverandre, kan noen få molekyler få så mye fart at de rett og slett slipper unna jordas tyngdekraft. Dette skjer særlig over polområdene, der jordas magnetfelt leder energien fra solvinden inn mot atmosfæren. Der dannes det «fontener» av gass som siver ut i rommet som en slags usynlig lekkasje.
Men heldigvis, det aller meste av lufta blir værende, og det er vi glade for. Atmosfæren er nemlig ikke bare et skall, den er et system i konstant bevegelse og balanse.
1 / 3
Illustrasjon av jorden sett fra verdensrommet hvor man ser gravitasjonseffekten.
Hva består atmosfæren av?
Atmosfæren er en blanding av mange gasser, men dette er de viktigste:
- Nitrogen (N₂ – 78 %) – den mest vanlige gassen. Den er ganske passiv, men viktig for balansen.
- Oksygen (O₂ – 21 %) – den vi trenger for å puste og for at ting skal kunne brenne.
- Argon (Ar – 0,93 %) – en edelgass som ikke reagerer med så mye.
- Karbondioksid (CO₂ – ca. 0,04 %) – finnes i små mengder (rundt 0,04 %), men har likevel stor betydning for klimaet.
- Vanndamp (H₂O) – varierer mye, men er helt avgjørende for vær og klima.
I tillegg finnes det sporgasser som metan, ozon og lystgass samt aerosoler som støv, pollen, salt og forurensning. Disse små mengdene kan ha stor effekt, både på klima, helse og vær.
Illustrasjon av hva luften inneholder.
Vanndamp – værmaskinens drivstoff
Vanndamp er spesielt viktig. Den varierer fra nesten null i kalde, tørre områder til flere prosent i tropene. Vanndamp er også en kraftig drivhusgass, og den er med på å danne skyer og nedbør. Uten vanndamp ville været vært ganske kjedelig, og jorda mye kaldere.
Det er fordi vanndamp er selve drivstoffet i værmaskinen vår. Vanndamp er nemlig en drivhusgass som holder på varme, og den er helt avgjørende for at det skal dannes konveksjon, altså at varm luft stiger og kald luft synker. Det er denne bevegelsen som lager skyer, regn og snø.
Uten vanndamp ville himmelen vært stort sett skyfri, og været ville vært det samme hver dag, ingen regnbuer, ingen snøstormer og ingen dramatiske skyer. Bare blå himmel og stillestående luft.
Regnbue og truende skyer over et jorde.
Lag på lag – atmosfærens struktur
Atmosfæren er ikke én jevn masse. Den er delt inn i lag, nesten som en løk, og hvert lag har sine egne egenskaper. Lagene skilles blant annet ved hvordan temperaturen endrer seg med høyden.
Troposfæren (0–12 km)
Dette er laget nærmest bakken, og her skjer alt været. Skyer, regn, snø og vind. Temperaturen synker med høyden, det blir altså kaldere, jo høyere opp du kommer, og lufta er tett og rik på vanndamp. Det er i troposfæren vi lever, og øverst i troposfæren flyr vanlige passasjerfly. Troposfæren inneholder omtrent 80 % av all lufta i atmosfæren.
Stratosfæren (12–50 km)
Over troposfæren ligger stratosfæren. Her finner vi blant annet ozonlaget som beskytter oss mot farlig UV-stråling fra sola. Temperaturen stiger med høyden, det blir altså varmere jo høyere opp vi kommer, fordi ozon absorberer solenergi. I dette laget er det mye roligere og nesten ikke noe vær. Når du skal fly langt, flyr du ofte i den nedre delen av stratosfæren for å unngå turbulens.
Et laboratorium i høyden
Stratosfæren er ikke bare et rolig lag for flytrafikk, den er også et viktig laboratorium for å forstå atmosfæren og klimaendringer. Her utføres målinger med værballonger og satellittsensorer som gir data om ozon, vanndamp, partikler og stråling. Fordi stratosfæren er stabil og har lite vær, egner den seg godt til presise observasjoner over tid.
Forskere bruker altså denne delen av atmosfæren til å overvåke ozonlaget, studere effekten av vulkanutbrudd og analysere hvordan menneskeskapte utslipp påvirker klimaet.
1 / 4
Jordas lag med atmosfære.
Mesosfæren (50–80 km)
Her blir det kaldt, faktisk det kaldeste stedet i atmosfæren, med temperaturer ned mot –90 °C. Det er her meteorer brenner opp når de treffer lufta, og disse kan vi se som stjerneskudd på himmelen.
Bilde av meteorer i mesosfæren
Termosfæren (80–700 km)
I dette laget stiger temperaturen igjen, opp mot 1500 °C, men lufta er så tynn at det ikke føles varmt. Det er her nordlyset danser, og det det er her Den internasjonale romstasjonen ISS går i bane. Værsatelitter, telekomsatelitter og GPS-satelitter går også i bane her. Termosfæren overlapper med ionosfæren, som er viktig for radiokommunikasjon.
Jorda fra Termosfæren med nordlys og satelitt. Boble på bilde: Visste du at thermo er gresk og betyr varme?
Eksosfæren (700–10 000 km)
Dette er det ytterste laget, der atmosfæren gradvis går over i verdensrommet. Her er det så få molekyler at de kan bevege seg hundrevis av kilometer uten å kollidere med hverandre. Noen slipper også unna og blir en del av verdensrommet.
I eksosfæren finner vi GPS-satellitter som gir nøyaktig posisjon til mobiltelefoner, biler, fly og skip – og er helt avgjørende for navigasjon. Høyere oppe, i det som kalles GEO – Geostationary Earth Orbit, finner vi stillestående satellitter som brukes til TV-sendinger og værvarsling.
Over omtrent 100 kilometers høyde finner vi det som ofte regnes som grensa til verdensrommet – Kármánlinjen. Dette er ikke en fysisk grense, men en definert høyde der atmosfæren blir så tynn at vanlige fly ikke lenger kan holde seg oppe med aerodynamisk løft.
1 / 3
Satelitt som kretser rundt jorda fra verdensrommet, eksosfæren.
Trykk, tetthet og temperatur – atmosfærens fysiske egenskaper
Atmosfæren er i stadig endring, og for å forstå hvordan den fungerer, må vi kjenne til tre grunnleggende egenskaper: lufttrykk, tetthet og temperatur. Disse henger tett sammen, men beskriver ulike sider ved lufta rundt oss.
Lufttrykk – vekten av atmosfæren over deg
Lufttrykk er det trykket som lufta utøver på alt den omgir, inkludert deg. Det skyldes at luft har masse, og derfor blir trukket ned mot jorda av tyngdekraften. Selv om vi ikke ser det, veier lufta over oss flere tonn!
Ved havnivå er lufttrykket høyest, fordi hele atmosfæren presser nedover. Jo høyere opp du kommer, jo mindre luft er det over deg, og dermed lavere trykk.
På toppen av Mount Everest er lufttrykket bare omtrent en tredel av det vi har ved havnivå. Det betyr at det er færre luftmolekyler som presser på kroppen din, og færre molekyler å puste inn.
1 / 3
Sherpa som bærer oksygenflasker opp til foten av de høye fjellene.
Tetthet – hvor tett luftmolekylene ligger
Tetthet handler om hvor mange luftmolekyler det er i et gitt volum. Når vi sier at lufta er «tynn» i høyden, mener vi at det er færre molekyler per kubikkmeter. Ved bakken er lufta tettpakket med molekyler, hovedsakelig nitrogen (N₂) og oksygen (O₂), men også argon, karbondioksid og vanndamp.
Når du beveger deg oppover i atmosfæren, synker både trykket og tettheten. Det er derfor det blir vanskeligere å puste i høyden: Det er ikke fordi oksygenet forsvinner, men fordi det er færre oksygenmolekyler i hver innånding. Lungene må jobbe hardere for å hente ut nok oksygen til kroppen. Det er også derfor fly må ha trykkabin, ellers ville passasjerene fått problemer med å puste.
1 / 2
Flyvinge i solnedgang
Temperatur – hvor mye molekylene beveger seg
Temperatur handler egentlig om hvor mye bevegelsesenergi luftmolekylene har. Når molekylene beveger seg raskt, er temperaturen høy. Når de beveger seg sakte, er temperaturen lav.
Det er altså ikke temperaturen i seg selv vi måler, men hvor mye molekylene «danser rundt» i lufta.
I troposfæren, der vi bor, synker temperaturen med høyden, omtrent 6,5 grader per kilometer. Det er derfor det er kaldt på fjelltopper. Det er fordi sola varmer opp jordoverflata, og det er denne varmen som igjen varmer opp lufta nedenfra. Jo lenger unna bakken du kommer, jo kaldere blir det.
Men høyere opp skjer det noe rart: I stratosfæren stiger temperaturen igjen. Det skyldes at ozonlaget absorberer UV-stråling fra sola. UV-stråling er faktisk svært energirik, og når ozonmolekylene tar opp denne energien, varmes lufta opp.
I termosfæren stiger temperaturen enda mer, men her er det oksygen- og nitrogenmolekyler som absorberer ekstremt energirik stråling fra sola. Her blir det flere tusen grader, så det er litt av en termos! Dette er røntgen- og UV-stråling med kort bølgelengde.
Så hvorfor er det varmere i termosfæren enn i stratosfæren? Det handler både om typen stråling og hvilke molekyler som tar den opp. Oksygen og nitrogen i termosfæren tar opp mer energirik stråling enn ozon gjør i stratosfæren, og derfor blir temperaturen høyere. Likevel er lufta så tynn at det ikke ville føles varmt for oss. Det er som å være i en varm badstue med nesten ingen damp, du merker det knapt.
1 / 4
Modell av gassmolekyler
Atmosfæren i endring – menneskets fotavtrykk
Atmosfæren har eksistert i milliarder av år, men de siste par hundre årene har vi mennesker begynt å sette tydelige spor. Vi slipper ut store mengder klimagasser, som endrer balansen i atmosfæren og påvirker klimaet på jorda.
Den viktigste klimagassen vi mennesker bidrar med, er karbondioksid (CO₂). Den kommer fra forbrenning av kull, olje og gass, altså fossile brensler. CO₂ finnes naturlig i atmosfæren, men nivåene har økt dramatisk siden den industrielle revolusjonen. I dag er konsentrasjonen over 420 ppm (parts per million), noe som er mer enn 50 % høyere enn før vi begynte å bruke fossilt brensel i stor skala.
Andre viktige klimagasser er metan (CH₄), som blant annet kommer fra husdyr og risdyrking, og lystgass (N₂O) som slippes ut fra kunstgjødsel og industri. Disse gassene er mye kraftigere enn CO₂ per molekyl, selv om de finnes i mindre mengder.
Klimagassene forsterker drivhuseffekten, en naturlig prosess som gjør at jorda holder på varmen. Uten drivhuseffekten ville gjennomsnittstemperaturen på jorda vært rundt –18 °C, men med for mye drivhusgasser blir det for varmt. Det er som å legge på et ekstra teppe – til slutt blir det ubehagelig.
Ifølge Verdens meteorologiorganisasjon (WMO) er vi på vei mot temperaturøkninger som overstiger målene i Parisavtalen. Det betyr mer ekstremvær, hetebølger, tørke, flom og havnivåstigning og Europa er blant de områdene som varmes opp raskest.
Men det finnes også lyspunkter. Ozonlaget, som tidligere var truet av klorfluorkarboner (KFK-gasser), er i ferd med å reparere seg etter internasjonale avtaler som Montreal-protokollen. Det viser at vi kan gjøre en forskjell hvis vi handler i tide.
1 / 5
Et skjold vi må forstå og ta vare på
Atmosfæren er mer enn bare luft. Den er et levende system som er i konstant bevegelse, i samspill med havet, sola og jorda selv. Den beskytter oss mot farlig stråling, holder på varmen og gir oss vær og klima, og nettopp. dette gjør det mulig å leve på jorda.
Men atmosfæren er også sårbar. Den reagerer på det vi gjør; på utslipp, avskoging, forurensning og endringer i arealbruk. Alt det vi gjør i dag, påvirker hvordan atmosfæren vil fungere i framtida.
Derfor er det viktig at vi forstår den. Ikke bare for å kunne forutsi været eller forstå klimaendringer, men for å kunne ta kloke valg. For å kunne bruke energiressurser på en bærekraftig måte. For å kunne vurdere risiko ved naturfarer. Og for å kunne leve i balanse med planeten vår.
Hvis du vil lese mer om hvordan sola setter atmosfæren i bevegelse, og hvordan dette skaper vind, vær og klima over hele jorda kan du gå til artikkelen: Atmosfæren i bevegelse
1 / 2
Temperatur på jorda
Kilder:
Forskning.no. (2021). Hvorfor forsvinner ikke all lufta ut i verdensrommet? https://www.forskning.no/romforskning/hvorfor-forsvinner-ikke-all-lufta-ut-i-verdensrommet/1863284
Miljødirektoratet. (u.å.). Klimagasser og klimasystemet. Hentet fra: https://www.miljodirektoratet.no/ansvarsomrader/klima/fns-klimapanel-ipcc/dette-sier-fns-klimapanel/sjette-hovedrapport/klimagasser-og-klimasystemet/
Met office What are the layers of the atmosphere Hentet fra: https://www.youtube.com/watch?v=LPHF323XlWw
NASA Earth Observatory (2011) The Carbon Cycle Hentet fra: https://earthobservatory.nasa.gov/features/CarbonCycle
Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC (2023) Climate Change 2023: Synthesis Report. Intergovernmental Panel on Climate Change. https://www.ipcc.ch/report/ar6/syr/
Store norske leksikon. (u.å.). Atmosfæren. Hentet fra: https://snl.no/atmosf%C3%A6ren
