Ilmakehä

Ilmakehä ilman ihmistä

Jokainen on joskus kahlannut vedessä, yhä syvemmälle, aina kaulaan asti, kunnes vesi estää hengittämisen. Kuvittele jatkavasi kahlaamista, yhä syvemmälle, ristiin rastiin merenpohjaa. Vesi hidastaa liikkeitä ja puristaa tasaisesti kaikkialta. Kuivalla maalla kulkiessamme meitä ympäröi ilma. Sekin on väliainetta, kuin vettä, jossa voi liikkua rajattomasti, kuin ilmameri, jonka pohjalla me kävelemme. Myös ilma jarruttaa liikkeitämme, ympäröi ja puristaa meitä, tasaisesti kaikkialta. Itse asiassa ilman paino neliömetriä kohden on hyvin suuri, noin 10 000 kg merenpinnan tasossa. Me vain olemme niin tottuneet siihen, ettemme huomaa sitä. Samoin kuin vesi on vedyn ja hapen nestemäinen seos, ilmakin on seos – sen aineet vain ovat kaasumaisessa muodossa. Pääosan ilmakehän tilavuudesta täyttää typpi, sen osuus on vähän yli 78 %. Happea on miltei 21 %, jalokaasuja vajaa 1 % ja lisäksi ilmakehässä on hiukkanen hiilidioksidia.

Ihmisen ilmakehä

Sen jälkeen, kun teollistumisen aika alkoi joskus 1700-luvun Englannissa, ihminen on ehtinyt teollisuuslaitoksissaan polttaa valtavat määrät hiiltä ja öljyä. Autojen yleistyttyä bensiiniä ja dieselöljyä on palanut liikenteessä valtavasti, kun ihmiset ovat halunneet kyyditä itsensä ja tavaransa yhä nopeammin paikasta toiseen. Erilaisia kemikaaleja on kehitetty tuomaan yhä lisää mukavuuksia ihmisten arkipäivään ja teollisuuden raaka-aineiksi. Kaiken tämän toimeliaisuuden seurauksena ilmaan on päässyt uskomaton määrä erilaisia palamisprosessien jätteitä ja muita kaasumaisia yhdisteitä. Paksuin ja pahanhajuisin savu on pitkällä piipulla johdettu taivaalle tuulten kuljetettavaksi, eikä siitä ole uskottu sen koommin enää kuultavan. Mikä on saatu pois silmistä, on onnistuttu pitämään poissa mielestä. Mutta nyt alkaa olla selvää, ettei ole olemassa tekoa ilman seurausta. Ilmaan päästetyt jätteet eivät olekaan hävinneet olemattomiin, vaan ne ovat palanneet inhottavalla tavalla tietoisuuteemme ja haittaamaan turvallista arkeamme. Ilmakehä on muuttunut.

Voimistuva kasvihuoneilmiö on muuttuneen ilmakehän merkittävin seuraus. Kasvihuoneilmiö sinänsä, sellaisena miksi se on muotoutunut ennen ihmisen vaikutusta, on maapallon elämälle välttämätön ilmiö. Siinä auringosta maahan kohdistuva lyhytaaltoinen (0,5 mikrometriä) säteily heijastuu osittain takaisin avaruuteen maanpintaa lämmittämättä. Kuitenkin tämän heijastuneen säteilyn aallonpituus on muuttunut kaksikymmenkertaiseksi (10 mikrometriä), jolloin se ei enää mahdukaan menemään ilmakehän kasvihuonekaasujen lomitse takaisin avaruuteen, vaan kaasuihin törmättyään luovuttaa lämpöenergiansa ilmakehään ja siten lämmittää maapalloa.

Kasvihuoneilmiö on sitä, että auringosta saapuva lyhytaaltoinen säteily pujottelee itsensä kaasuhiukkasten lomitse maahan, mutta heijastuttuaan maasta takaisin ylös se pidentyneen aallonpituutensa takia törmäilee ylitiheään kasvihuonekaasumolekyylien joukkoon ja luovuttaa kantamansa energian ilmakehään, joka sitten lämpenee.

Normaalisti toimiessaan kasvihuoneilmiö nostaa maapallon keskilämpötilaa n. 33 astetta, - 18 asteesta + 15 asteeseen, joka on siis maapallon pitkäaikainen keskilämpötila. Ihmisen toimillaan aikaansaama kasvihuoneilmiön kiihtyminen tarkoittaa pääosin fossiilisten polttoaineiden palamisen myötä ilmakehään kertyvää hiilidioksidia ja muita kasvihuonekaasuja, jotka pyydystävät yhä suuremman osan maan pinnalta heijastunutta lämpösäteilyä. Tämä ylitehokas kasvihuoneilmiö puolestaan nostaa maapallon keskilämpötilaa ja saa aikaan suuria muutoksia eliökunnan rakenteissa. Samalla merien pinnan nousu, mannerten sisäosien paheneva kuivuus ja äärimmäiset sääilmiöt uhkaavat suoraan ihmisenkin selviytymistä.

Toinen merkittävä muutos ilmakehässä liittyy otsoniin. Ilmakehän ylemmissä kerroksissa, stratosfäärissä, on pääosa ilmakehän otsonista. Siellä se pysäyttää tehokkaasti auringosta säteilevän haitallisen ultraviolettisäteilyn, erityisesti ihmisellekin ihosyöpiä aiheuttavan ultravioletti B-alueen (UVB) säteilyn. Ilman tätä otsonisuodatinta elämä kuivalla maalla ei olisi mahdollista, sillä esteettä maan pinnalle päätyvä UV-säteily rikkoisi solujen perintötekijöiden molekyylirakenteet ja estäisi siten eliöiden lisääntymisen. Yläilmakehän otsoni, jonka pitoisuus alunperinkin on hyvin vähäinen, alle kymmenesmiljoonasosa ilmakehän tilavuudesta, vähenee jatkuvasti ihmisen ilmakehään syytämien kemikaalien vuoksi. Pääsyyllisiä otsonikerroksen ohentumiseen ovat ns. CFC-yhdisteet, eli halogenoidut hiilivedyt, kaasut, jotka ilmakehään päästyään pilkkovat kolmearvoisen otsonin kaksiarvoiseksi. Yleisimmin nämä yhdisteet tunnetaan nimellä freonit, joka on kuitenkin vain Du-Pont-yhtiön tuotenimi CFC-yhdisteille. Näitä kaasuja on vuosien varrella käytetty jääkaappien jäähdytysjärjestelmissä, vaahtomuovien kuplien täytteenä ja aerosolipullojen ponnekaasuina. Nykyisin CFC-yhdisteiden käyttöä pyritään rajoittamaan, mutta halpoina ja myrkyttöminä niille on vaikeaa ja kallista keksiä korvaavia aineita.