Często powtarzamy, że życie istnieje i rozwija się dzięki powietrzu, dzięki ziemskiej atmosferze i zawartemu w niej tlenowi. A naprawdę – jest odwrotnie. To dzięki rozwojowi żywych organizmów, nasza planeta uzyskała atmosferę taką, jaka jest obecnie.
Skład atmosfery ziemskiej wydaje się niezmienny. Objętościowo jest w niej około 78% azotu, 21% tlenu i 1% innych gazów. Wymieszane są tak dokładnie, że w każdym rejonie Ziemi, na poziomie oceanów i na najwyższych szczytach, proporcje tych gazów są takie same. Ale nie było tak zawsze.
Szacunkowe obliczenia pokazują, że na jednego człowieka żyjącego na Ziemi przypada około miliona kilogramów (tysiąc ton), lekkiego przecież, powietrza. Dzięki szacie roślinnej, ustalił się w atmosferze stabilny obieg tlenu i w pewnym stopniu również azotu, Żyjemy zbyt krótko, aby zaobserwować wyraźniejsze zmiany składników powietrza.
Wiek Ziemi to około 5 miliardów lat. Początkowo atmosferę tworzyły gazy ściągnięte siłami grawitacyjnymi z obłoku materii rozrzuconej wybuchem nieznanej już gwiazdy supernowej. Oprócz wszechobecnego wodoru i helu, dużo w tym „gwiezdnym popiele” było tlenu, azotu, siarki i żelaza. Gdy atomy tych pierwiastków ściskały się a temperatura stawała się „umiarkowana”, następowały chemiczne reakcje łączenia.
Tlen jest bardzo aktywny, łączy się trwale z wieloma pierwiastkami – utlenia je. Duże ilości tlenu związały się z wodorem tworząc wodę. Prawie każdy rodzaj skały i minerału zawiera atomy tlenu. Atomy węgla równie chętnie wiązały się z tlenem tworząc dwutlenek węgla rozpuszczający się w wodzie (woda sodowa – seltzer water) i nasycając atmosferę tym ciężkim gazem. Przez setki milionów lat, gdy Ziemia ostygała po kosmicznej katastrofie (zderzenie z inną planetą podobną do Marsa), gęsta i gorąca atmosfera uniemożliwiała istnienie tych związków organicznych, które obecnie tworzą wszystkie formy życia.
Taką gęstą atmosferę prawie w całości wypełnioną dwutlenkiem węgla, obserwują sondy kosmiczne na bliźniaczej Ziemi planecie, na Wenus. Tam dwutlenku węgla jest 300 tysięcy razy więcej niż aktualnie w atmosferze Ziemi, lecz ciągle jest za gorąco, by skropliła się woda i powstało „ziemskie” życie. Życie na Ziemi narodziło się w oceanach. Do dzisiaj w wielokilometrowych głębinach egzystują twory niepodobne do tych form życia, które spotykamy wokół siebie, żywiące się minerałami wydostającymi się z podwodnych źródeł gorącej wody i niepotrzebujących powietrza do wzrostu i rozmnażania się. Przed miliardami lat, niektóre z tych związków organicznych, wypływające na powierzchnię wody i osiadające na lądach, zaczęły wykorzystywać energię Słońca i dwutlenek węgla odzyskując węgiel do tworzenia związków organicznych. Proces ten zwany fotosyntezą obserwujemy powszechnie wokół nas, szczególnie na wiosnę, gdy widzimy jak rozwijają się liście na drzewach i rośnie trawa.
Dwutlenek węgla był stopniowo eliminowany a tomy tlenu uwalniane w procesie fotosyntezy powoli nasycały atmosferę. Gdyby wtedy rośliny miały swoich „zielonych” obrońców, zacząłby się krzyk, że ubywa dwutlenku, że rośliny nie mają pożywienia, że świat zginie, ale można temu zapobiec, jeżeli zacznie się palić ropę naftową i węgiel gromadzone gdzieś w głębi Ziemi ze szczątków roślin! Lecz „obrońców środowiska” wtedy nie było i prawie cały dwutlenek węgla został „zjedzony” a atmosfera Ziemi napełniła się tlenem. Z tlenu zaczęły korzystać inne formy życia. Początkowo bakterie, potem coraz bardziej skomplikowane i coraz większe zwierzęta. Dla świata roślinnego były to organizmy pasożytnicze. Nie korzystały z energii słonecznej, lecz zjadały bogate w związki węgla substancje roślinne i spalały w tlenie węgiel oddając do atmosfery dwutlenek węgla. Świat zwierzęcy był i jest jednak ciągle zbyt ubogi, aby zrównoważyć ubytek dwutlenku węgla przechwytywanego przez rośliny.
W historii Ziemi rośliny miewały się raz gorzej raz lepiej. Z wulkanów wyrzucane do atmosfery były i są ogromne ilości gazów, głównie dwutlenku węgla. Trzysta milionów lat temu, w okresie karbonu atmosfera była nasycona kilkadziesiąt razy większą ilością dwutlenku węgla. Rośliny podobne do dzisiejszych paproci i skrzypów osiągały rozmiary palm. Produkowały tak dużo tlenu, że znalazło się go w atmosferze prawie dwa razy więcej (35%). Również świat zwierzęcy znalazł warunki rozwoju jak nigdy przedtem.
Nic nie trwa wiecznie. Wychwytywanie dwutlenku węgla przez mikroorganizmy i rośliny zubożało atmosferę w ten gaz cieplarniany i zaczęły się rozwijać lodowce. Kilka razy w historii Ziemi cała planeta była równo i dokładnie pokryta kilometrowym lodem a życie mogło przetrwać tylko w oceanach w pobliżu gorących podwodnych źródeł.
Na szczęście, brak roślin pozwalał na gromadzenie się w atmosferze dwutlenku węgla ciągle wyrzucanego przez wulkany. Atmosfera Ziemi zatrzymywała promienie słoneczne i po milionach lat wiecznego lodu Ziemia odmarzała. Bliższe naszych czasów zlodowacenia pokrywały tylko część kuli ziemskiej. Tak to, bez udziału człowieka, Ziemia zmieniała temperaturę o kilkadziesiąt stopni w górę i w dół.
Obecnie dwutlenku węgla jest w powietrzu znikoma ilość, mniej niż cztery setne procenta. Podobno co roku przybywa jedna czy dwie milionowe części i to nie wiadomo, czy to kominy elektrowni i samochody, czy wulkany są głównym „winowajcą”. Pisze w cudzysłowie, bo może ten wzrost dwutlenku węgla w atmosferze jest korzystny i prowadzi, tak jak w przeszłości, do klimatycznego raju.
Większa ilość dwutlenku węgla podnosi temperaturę planety – to fakt, o 1 stopień na sto lat. My w ciągu życia tego zupełnie nie odczujemy, chyba, że będą nam to wmawiali i uwierzymy, że zrobiło się nagle gorąco. Rośliny, gdyby miały rozum, błogosławiłyby nas za to. Wyższa temperatura, to szybsze parowanie wody z oceanów i więcej deszczy. Może zaczęłaby zarastać roślinnością Sahara i odmarzające tundry kanadyjskie i syberyjskie. Może na wyschniętych od wieków preriach Ameryki mogłyby rosnąć trawy pastewne bez konieczności pompowania wody z głębi Ziemi. Może zimy dałoby się spędzać w Minnesocie i Dakocie, bez konieczności wyjazdów na ciasną i wilgotną Florydę. Byle tylko rozbujała w cieple, bezrozumna roślinność nie zaczęła nam niszczyć atmosfery, jak działo się to w przeszłości.
Jednak powinniśmy rozumieć, że żyjemy zbyt krótko, aby te zmiany w atmosferze w jakikolwiek sposób odczuć. Wzrost temperatury o 4 stopnie Fahrenheita (prognozowane za 150 lat) to tak, jakbyśmy się przeprowadzili z Chicago do pobliskiego Indianapolis, nie mówiąc już o Florydzie czy Arizonie, za którymi tęsknimy na „stare lata”.
Tlenu też nam nie zabraknie. Nie powinno go być zbyt dużo, bo w nadmiarze uważany jest za truciznę. Oddychanie zbyt bogatym w tlen powietrzem może doprowadzić do uszkodzeń dróg oddechowych, a u niemowląt przedawkowanie tlenu w inkubatorze doprowadziło do wielu przypadków ślepoty.
Natomiast mniej tlenu znosimy względnie dobrze. Na wysokościach szczytów Gór Skalistych, Alp czy Andów, powietrze jest dwukrotnie rzadsze, czyli powinniśmy oddychać dwa razy szybciej. Również w kabinach samolotów ciśnienie powietrza jest zmniejszane, aby nie prowadzić do zbytnich naprężeń kadłuba w czasie lotu na dużych wysokościach. Organizm się do tego dostosowuje i nie jest tak źle.
Zbyt duża ilość dwutlenku węgla w powietrzu może wywoływać uczucie senności, jednak nasz system oddechowy reaguje na dwutlenek węgla głębszymi oddechami (ziewamy). Pijąc napoje gazowane (również piwo), wdychamy wielokrotnie więcej dwutlenku węgla niż możemy go „nałapać” siedząc godzinami w niewentylowanym pomieszczeniu. Pamiętajmy, że średnio w powietrzu jest jedna cząsteczka dwutlenku węgla na ponad 5 tysięcy cząsteczek tlenu. Natomiast w powietrzu, które wydychamy jest jedna cząsteczka dwutlenku węgla na około 4 cząsteczki tlenu, którego płuca nie zdążyły przyswoić.
Niektórzy ludzie myślą, że głębokie i częste oddechy nasycają organizm w tlen. Jest jednak odwrotnie. Krew zostaje zubażana w dwutlenek węgla i następuje zmiana kwasowości krwi. W organizmie rozchodzą się sygnały, że tlenu jest za dużo, a więc tlen przestaje być efektywnie przyswajany przez hemoglobinę i przekazywany tkankom. W stanie zwanym przez lekarzy hiperwentylacją, paradoksalnie może nastąpić niedotlenienie, narkotyczna euforia i uszkodzenie komórek nerwowych.
Atmosfera jest ośrodkiem, w którym pojawiają się wszystkie zjawiska meteorologiczne. Nie tlen czy dwutlenek węgla jest powodem różnych zawirowań, lecz para wodna. W zależności od rejonu świata, ilość pary wodnej może być bardzo różna. W tropikach przed popołudniową burzą powietrze może zawierać nawet 5% pary. Nad biegunami Ziemi ilość pary spada do setnych części procentu. Roczne opady nad biegunami są nawet mniejsze niż nad pustyniami, a mimo to śnieg się tam gromadzi.
Często słyszymy, że wilgotność sięga 90% a nawet 100%. Jest to wartość wilgotności względnej. 100% to tyle pary wodnej w powietrzu, że w aktualnej temperaturze więcej się nie zmieści. W zimowy wieczór może być za oknem 100% wilgoci, a gdy to powietrze wejdzie do mieszkania i ogrzeje się, to ta sama ilość wilgoci da już tylko 10% nasycenia. Zimowe powietrze jest suche, ale wtedy, gdy ogrzeje się w mieszkaniu. W upalny dzień na zewnątrz możemy wilgoci nie czuć (np. 50%), ale gdy to powietrze ochłodzi się w piwnicy, możemy czuć się tam jak w łaźni parowej (100%).
Para wodna w atmosferze prowadzi do zjawisk burzowych. Powietrze wznoszące się nad nagrzanymi słońcem obszarami oziębia się i para wodna skrapla, tworząc chmury. Wykraplająca się para wodna powoduje zmniejszenie ilości cząsteczek gazów w atmosferze i spadek ciśnienia. To prowadzi do wiru, w którym powietrze z sąsiedztwa będzie chciało uzupełnić braki. Ale ponieważ w obszarze niższego ciśnienia jest chłodniej, para wodna dalej się skrapla, powodując ulewne deszcze. Tak powstają cyklony, tajfuny, huragany – jak je zwał, zawsze groźne.
Wysuwane są argumenty, że „globalne ocieplenie” spowoduje wzrost niezwykle silnych huraganów. Większość meteorologów wskazuje na zupełnie odwrotne zjawisko. Tam gdzie oceany są najcieplejsze a więc Środkowa Afryka, Brazylia, burze są prawie codziennie, ale niszczące huragany raczej są rzadkością. Wzrost szybkości parowania wody prowadzi do szybszego i częstszego rozładowywania się nagromadzonej pary wodnej. Szybko powstająca burza tropikalna nie ma wystarczającego zapasu energii, aby przerodzić się w huragan.
Zobaczymy jak to dalej będzie. Nasycanie atmosfery dwutlenkiem węgla i związane z tym ocieplenie będzie bardzo powoli postępowało, lecz bilans dla planety wydaje się korzystny. Natomiast zatrzymywanie rozwoju gospodarczego przez zakazy nowych odwiertów ropy naftowej i gazu, ograniczanie budowy elektrowni, zamykanie „dymiących” fabryk (i przenoszenie ich do Azji, gdzie dymić wolno) prowadzi do kryzysu, którego początki już widać. Na ograniczeniach, brakach i wzroście cen zarobią ci nieliczni. A reszcie trzeba to pokrętnie wytłumaczyć, że ratujemy naszą Ziemię. (ami)
Redakcja
