Eyðimerkur og regnskógar

Ef þú skoðar hnattlíkan vandlega getur þú tekið eftir einkennilegu mynstri. Ef þú fylgir miðbaug umhverfis jörðina sérðu að allsstaðar þar sem hann liggur yfir landi er landið táknað með dökkgrænum lit. Þessi litur táknar regnskóga. Það er enda ekki skrítið að við miðbaug séu miklir og stórir skógar. Þar er mjög heitt og stöðugt veður.

En ef þú setur nú einn fingur á hnöttinn einhversstaðar nálægt 30 gráðum norðan eða sunnan við miðbaug er allt annað uppi á teningnum. Þar eru engir regnskógar. Þar eru raunar næstum engir skógar. Svæðið er táknað með brúnum eða gulum lit. Sá litur stendur fyrir eyðimerkur.
Hér verður rætt um það hvers vegna jörðin er þakin regnskógum við miðbaug en eyðimörkum norðan og sunnan við hann.

Fyrir þessu eru nokkrar ástæður. Skoðum eina í einu.

Í fyrsta lagi hitnar miðbaugur meira en nokkur annar staður á jörðinni. Hvernig skyldi standa á því?

Skyldi það vera vegna þess að miðbaugur er nær sólinni en nokkur annar hluti jarðarinnar?

Vissulega er miðbaugur nær sólinni en t.d. norðurpóll. Og að meðaltali er ekkert svæði á jörðinni nær sólu en einmitt miðbaugur. Þetta getur m.a.s. verið dálítil fjarlægð. Sólarljósið þarf að ferðast rúmum 6 þúsund kílómetrum lengra til að skína á fjarlægasta part jarðarinnar en þann sem næstur er (radíus jarðar er um 6.300 km).

En þegar þetta er sett í samhengi þá eru sex þúsund kílómetrar ekki neitt miðað við þá ægilegu fjarlægð sem sólarljósið þarf að ferðast til jarðarinnar. Sólin er í 150 milljón kílómetra fjarlægð frá jörðu.

Hitamunurinn á miðbaug og öðrum stöðum á jörðinni skýrist því ekki af því að miðbaugur sé nær sólu en aðrir staðir.

Skýringin verður ljós þegar maður hugsar um þaðhvernig ljósið lendir á jörðinni.

Skoðum dæmi sem virðist vera óskylt en er það samt ekki. Dæmi um hönnun skriðdreka.
Þegar skriðdreki er hannaður er hann brynvarinn eins vel og mögulegt er. Til þess eru notaðir sterkir málmar. En þessir sterku málmar eru mjög þungir. Þess vegna er mikilvægt að nota eins lítið af þeim og maður mögulega getur.

Styrkur brynvarnar er mældur í þykkt. Þannig er mun auðveldara að skjóta gegnum brynvörn sem er tveir sentímetrar að þykkt en þá sem er fimm. En skriðdreki með fimm sentímetra brynvörn er margfalt þyngri en sá sem er með tveggja sentímetra vörn. Og þá kemst hann hægar yfir og auðveldara verður að hitta hann. Hinn fullkomni skriðdreki þarf að vera bæði sterkur og léttur.

Þetta vandamál var fyrst leyst með því að hafa brynvörnina misþykka eftir því hvar hún var á skriðdrekanum. Þykkasta brynvörnin var þar sem búast mátti við skoti en þynnsta þar sem erfiðast var að hitta drekann (t.d. undir honum eða ofan á).

En þessi lausn var ekki sérdeilis góð því óvinirnir voru yfirleitt fljótir að því að finna veikleikana. Og menn nýttu sér þá. Ef vagninn var með þunnan undirvagn laumuðu menn einfaldlega sprengjum undir þá. Ef toppurinn var þunnur stukku menn upp á skriðdrekana og skildu eftir sprengjur.

Það var ekki fyrr en eftir nokkrar misheppnaðar tilraunir að menn uppgötvuðu að það er hægt að gera sterkan og hraðskreiðan skriðdreka með einni örlítilli breytingu. Í stað þess að láta brynvörnina vera lóðrétta er hún látin liggja skáhallt utan á vagninum. Við það verður vörnin í raun miklu sterkari en annars.

Ástæðan er auðvitað sú að ef byssukúla lendir á lóðréttri brynvörn sem er, segjum, 2 cm þykk, þá er kannski lítið mál að komast í gegnum hana. En ef þú hallar brynvörninni þá er alltíeinu orðið mikið lengra í gegnum hana. Og höggið af kúlunni dreifist á miklu stærra svæði.

Og nákvæmlega það sama gerist með hitann af sólinni. Nema í stað þess að hugsa sér byssukúlu að lenda á skriðdreka þá hugsar maður um sólargeisla sem lendir á yfirborði jarðar.

Við miðbaug lendir sólargeislinn á þeim hluta jarðarinnar sem vísar í átt til sólar (að vísu er um nokkuð stórt svæði að ræða því jörðin hallar eftir árstíðum en það skiptir ekki meginmáli hér). En þegar norðar og sunnar dregur þá lenda sólargeislarnir skáhalt á yfirborðinu.
Við sjáum þetta þannig að ef við stöndum á miðbaug þá er sólin beint fyrir ofan okkur í svokölluðum hvirfilpunkti en ef við stöndum norðar eða sunnar þá er sólin lægra á lofti.
Sólargeisli sem kemur úr hvirfilpunkti lendir á einum litlum bletti á jörðinni.

En sólargeisli sem kemur skáhalt inn til jarðar lendir á stærra svæði. Orka geislans dreifist um stærra svæði. Það þýðir auðvitað minni hlýnun. Ef „jafnmikið“ af sól skín á einn fersentimetra og fimm þá hitnar sá eini meira.

Og þetta er ástæða þess að jörðin hitnar meira við miðbaug en annarsstaðar. Þessi hishitnun er svo eiginlega ástæðan fyrir meira og minna öllu veðri á jörðinni. En hvernig veldur þetta því að regnskógar vaxa við miðbaug en eyðimerkur myndast sunnan og norðan hans.
Hér eru fleiri öfl að verki.

Annar mikilvægur þáttur í skýringunni er sá að heitt loft þenst út og rís.

Þegar sólin hefur bakað yfirborð jarðar við miðbaug þá hitnar landið mjög. Þessi hitun veldur því að loftið við miðbaug fer að hitna mjög mikið. Og þegar það hitnar þá þenst það út og rís. Það verður mjög þunnt.

Þetta þunna loft er sérstaklega auðvelt að láta blása til og frá. Vindur verður miklu meiri í þunnu lofti en þykku alveg eins og „sull“ er meira í súpu en graut. Og þessi mikli vindur dreifir regni, frjókornum og öðru gagnlegu yfir stór svæði. Slíkt er nokkuð nauðsynlegt ætli maður að búa til stóran regnskóg. En það gerist líka annað.

Þegar heita loftið rís, hærra og hærra upp í loftið, fer það að kólna aftur. Og þegar það kólnar þjappast það saman upp á nýtt. Og allur raki sem í loftinu er þjappast líka saman. Rakinn myndar dropa og loks kemur að því að það rignir. Og það rignir mikið. Mjög mikið.
Og þegar þú hefur þetta þrennt: hita, vind og regn þá ertu kominn með uppskriftina að regnskógi. Það verður aldrei mjög kalt við miðbaug og þess vegna þrífast plönturnar vel. Þeim er alltaf heitt og í raun eru bara til tvær árstíðir við miðbaug. Þurrkatíminn og bleytutíminn.
En hvað með eyðimerkurnar?

Höldum nú áfram þar sem frá var horfið. Heita loftið er nú búið að kólna og missa megnið af rakanum til jarðar. Hvað verður um loftið nú? Hrapar það niður aftur til baka? Nei, ekki beint.
Það fellur vissulega til jarðar en ekki á sama stað og það fór upp. Jörðin snýst og loftið utan um hana myndar flókið kerfi. Þurra og nú ekki-svo-heita loftið frá miðbaug streymir í háloftunum út frá miðbaug bæði til norðurs og suðurs og fellur aftur til jarðar u.þ.b. 30 gráður frá miðbaug (tæplega 1/3 af vegalengdinni að pólunum).

Og þar þrýstist þetta loft ofan á loft sem var til staðar. Og loftið þykknar. Þykkt loft hreyfist lítið og er mjög stöðugt. Þannig að til verður belti þar sem veðrabrigði eru sjaldgæf. Eitt norðan við miðbaug og annað sunnan við. Og mundu, þetta loft er þurrt. Það er búið að rigna úr því. Þurrt loft virkar eins og eldhúspappír, það sogar í sig raka.

Þrjátíu gráður sunnan og norðan við miðbaug eru því svæði þar sem þungt og þurrt loft þurrkar upp landsvæði. Þar verða, eðlilega, til eyðimerkur.