Jak bada się przestworza?

W momencie gdy Ikar, znany z mitologicznej opowieści, wzniósł się zbyt wysoko w przestworza, promienie słońca rozpuściły wosk spajający pióra stworzonych przez Dedala skrzydeł i pierwszy lotnik zginął w odmętach morza.

Mit miał tak dramatyczny przebieg, gdyż starożytni Grecy, którzy nie znali jeszcze urządzeń umożliwiających wzniesienie się w powietrze, uważali, że im bliżej Słońca, tym cieplej.

Dziś wiadomo jednak, że temperatura ponad Ziemią zmienia się skokowo. Najpierw się ochładza, aż do prawie minus 57 stopni C na wysokości 20 kilometrów, potem ociepla, później występuje kolejna mroźna fala, a dopiero po niej stopniowo im wyżej, tym goręcej.

Wynalezione przez Chińczyków 2600 lat temu latawce to wynalazek, który dopiero w XIX wieku zastosowany został do pomiarów meteorologicznych. Największa wysokość, na jaką udało się je wtedy wynieść, to 6 km.

Od latawców do latającej maszyny droga niedaleka. Jej projekt stworzył w XV wieku Leonardo da Vinci. Chciał dowiedzieć się, w jaki sposób zachowują się wyżej atmosferyczne gazy, zaprojektował także pierwsze spadochrony.

200 lat później jezuita F. de Lana-Terzi był na dobrej drodze do startu w atmosferyczne przestworza. Opróżnione z powietrza kule, których użył do swojego pierwszego balonu, były jednak za ciężkie. Pozostał więc tylko teoretykiem.

Trop wynalazczy okazał się jednak właściwy i niedługo potem, pod koniec XVIII wieku, kogut, kaczka i baran udały się w podróż balonem. W końcu zaryzykował i człowiek – Francuz J. F. Pilatre de Rozier. Było to 15 października 1783 roku.

W 1961 roku M. D. Ross poszybował w hermetycznej kabinie przez stratosferę i dotarł na wysokość 34.668 m. Nieco niżej dotarł rok wcześniej Amerykanin Joe Kittinger, ale bił inny rekord. Wyskoczył z balonu na wysokości ok. 33 km, pragnąc przetestować nowy spadochron. Po 13 minutach spadania osiągnął prawie prędkość dźwięku. Niedawno, 13 października 2012 roku, z wysokości 39 km skoczył Felix Baumgartner, pobijając dotychczasowy rekord w locie balonem i rekord w najdłuższym skoku spadochronowym (więcej informacji tutaj).

Wraz ze zdobywaniem atmosfery następowało coraz lepsze jej poznanie. Balon stał się laboratorium, które mogło wznieść się w powietrze i umożliwić badaczom bliższe poznawanie różnych zjawisk atmosferycznych. Gdy w 1868 roku Francuz Tissandier wzniósł się ku chmurom, zaintrygowały go spadające płatki śniegu. W miarę wznoszenia ich rozmiary malały, aż na wysokości 2 kilometrów otoczyła go mgła z maleńkich kryształków, które uznał za prapoczątki śniegu.

Z biegiem czasu coraz częściej wysyłano w powietrze balony, sondy stratosferyczne, samoloty, sztuczne satelity. Dziś setki stacji na świecie prowadzą stały monitoring atmosfery i mogą zaalarmować, gdy z gazową otoczką Ziemi dzieje się coś niepokojącego.

Dociekliwość naukowców nie zna granic. W czasie badań stratosfery umieścili na rakietach i balonach „łapaczki bakterii”. Na wysokości 15 kilometrów złapano 100 rozmaitych mikroorganizmów. Szybowały one też na wysokości 50 km. Wykonano jeszcze jeden eksperyment.

Wystrzelono bakterie, grzyby i zarodniki różnych roślin w specjalnie przystosowanych głowicach rakiet „Veronique” na wysokość 350 kilometrów. Wynik był szokujący. Duża część mikroorganizmów przetrwała napromieniowanie ultrafioletowe, wcale przed nim nie chroniona. Zapadały w stan „śmierci pozornej” i trwały w nim jeszcze po powrocie na Ziemię. Budziły się po krótkim napromieniowaniu i dalej zachowywały się normalnie.

Krążące dziś po orbitach geostacjonarnych satelity meteorologiczne stale monitorują atmosferę. Dostarczają danych o zachmurzeniu, strefach opadów, zasięgu burz, kierunku wiatrów – i ostrzegają przed zbliżającymi się cyklonami.

Przepatrywanie atmosfery warstwa po warstwie pozwala dziś wiedzieć o niej znacznie więcej niż przed laty. Wciąż jednak w dużym stopniu jest zagadką i zaskakuje, bo gdzie rodzą się żywioły, tam nie ma nic pewnego.