Heb je wel eens opgemerkt, dat wij mensen van de dingen, die we dagelijks zien en gebruiken, waar we om zo te zeggen mee opgegroeid zijn, vaak weinig afweten? We aanvaarden ze als iets, dat van zelf spreekt, zonder er onze aandacht aan te besteden.
Als er iets ter wereld bestaat, dat dag en nacht om ons heen is en waar we geen minuut buiten kunnen, dan is het wel de dampkring van onze aarde. En juist van den dampkring wisten de mensen langen tijd maar bitter weinig af en — laten we ’t maar bekennen — zelfs heden ten dage is onze kennis van dit luchtige omhulsel van onze planeet nog héél gebrekkig.
De oude volken stelden helemaal geen pogingen in het werk, om door nauwgezet onderzoek meer kennis omtrent het wezen van den dampkring te verwerven. Het was hun voldoende, te weten, dat hij uit „lucht” bestond, en lucht, nu ja, dat was het vierde element, waaruit samen met de andere drie: aarde, water en vuur, de wereld was opgebouwd.
Aristoteles, de grote Griekse geleerde, had dit geleerd en aan de wijsheid van dezen filosoof en natuurkundige werd ook in de Middeleeuwen niet getwijfeld — tot in de 17e eeuw —, toen hadden de mensen er genoeg van, zulke dingen op gezag te geloven. Toen begonnen zij de natuur en haar verschijnselen te onderzoeken en zelfstandig hierover na te denken.
Lavoisier (eind 18e eeuw) en Alexander von Humboldt (begin 19e eeuw) waren de eersten, die naar een juister en nauwkeuriger inzicht in het wezen van den dampkring streefden. In hun tijd valt ook het ontstaan van de moderne scheikunde.
De vier elementen: vuur, water, lucht en aarde hadden afgedaan. Het onderzoek had duidelijk aangetoond, dat een groot aantal elementen of grondstoffen de bouwstenen van de stoffelijke wereld vormden. Zuurstof (oxygenium) en stikstof (nitrogenium) zijn twee van die elementen en een mengsel van deze beide vormt de lucht, die wij inademen. In een liter lucht vond men ± 200 c.M.3 zuurstof en ± 800 c.M.3 stikstof; de beide gassen waren dus gemengd in de verhouding 1 : 4.
Bovendien vond men kleine hoeveelheden koolzuur en wel 0.05 tot 0.5% al naar gelang de lucht door de ademhaling van mensen en dieren meer of minder verontreinigd was. Dat de samenstelling der lucht bij toenemende hoogte zich voortdurend wijzigt, zodat er op 20.000 M. hoogte haast geen zuurstof meer voorkomt en op nog grotere hoogte zelfs de stikstof meer en meer verdwijnt en vervangen wordt door twee lichte gassen: helium en waterstof en dat er bovendien nog enige andere met de stikstof verwante gassen, de z.g. edelgassen: argon, neon, xenon, crypton in den dampkring voorkomen, zijn wetenschappelijke ontdekkingen van den laatsten tijd. Deze edelgassen, ofschoon zeldzaam en kostbaar, hebben intussen in de industrie een zekere betekenis gekregen. Dat men er tegenwoordig electrische gloeilampen mee vult (neon- en argonlampen), is je zeker wel bekend. En het helium, dat slechts weinig zwaarder is dan waterstofgas en niet ontvlamt, wordt thans, om het gevaar van explosie te vermijden, tot vulling van luchtschepen gebruikt.
Verder weet je ook, dat de lucht gewicht heeft. Een M.3 lucht weegt ongeveer 1.3 K.G. Dit is van belang voor de luchtschepen, want aangezien 1 M 3 van het lichte waterstofgas slechts 0.08 K.G. weegt, heeft elke M. 3 van een met waterstofgas gevulden ballon een opdrijvende kracht van ± 1.22 K.G. Natuurlijk oefent de lucht, omdat zij gewicht heeft, een zekeren druk uit op het aardoppervlak. Hoe groot die druk is, kunnen we gemakkelijk berekenen. We weten, dat de luchtdruk een kwikkolom van 76 c.M. in evenwicht houdt (kwik-barometer). Heeft deze kwikkolom een doorsnee van I c.M.2, dan hebben we dus 76 c.M. 3 kwik. Het soortgelijk gewicht van kwik is 13.6 en 76 c.M. 3 wegen dus 76 X 13-6 = 1034 gram of ruim 1. K.G. Om dit gewicht in evenwicht te houden, moet de lucht dus op 1 c.M.2 met 1 K.G. drukken.
Nu kunnen we ook uitrekenen, hoeveel K.G. de gehele dampkring der aarde weegt, want we weten, hoe groot het aardopper vlak is. Maar we zullen het hier niet doen, want het is een rekenkunstje met getallen van 20 cijfers.
Het lichaam van een volwassen mens heeft een oppervlak van ± 20.000 c.M.2 En dus heeft een mens een druk te verduren van 20.000 K.G.! En toch voelt hij er niets van. Dit komt, omdat alle lichaamsholten met lucht gevuld zijn, die van binnenuit den buitendruk opheft.
Was dat niet het geval, dan zouden we door den luchtdruk platgedrukt worden.
„Best,” zul je zeggen, „nu weten we, hoeveel I M. 3 lucht weegt en hoe groot de druk van de gehele luchtkolom op 1 c.M.2 is. We kunnen nu dus ook wel uitrekenen, hoe hoog de dampkring is.” Neen, jongelui, die rekening klopt niet. Met die gegevens zou je een hoogte van ± 10 K.M. krijgen en je weet wel, dat de dampkring zich veel hoger uitstrekt.
„Waarom klopt dan de rekening niet?” zul je vragen.
Dat komt, omdat de lucht samendrukbaar is. Beneden, vlak boven het aardoppervlak, is ze veel dichter dan boven. Hoe hoger men opstijgt, des te ijler wordt de dampkring. Wanneer we een hogen berg beklimmen en de barometer wijst beneden een luchtdruk van 760 m.M. aan, dan toont het instrument op 330 M. hoogte nog maar een druk van 730 m.M. Telkens als we 11 meter klimmen, zakt de barometer 1 millimeter. Boven de 480 M. echter zakt hij bij 12 M. klimmen 1 m.M. en op nog grotere hoogten, b.v. op 5000 M., is de lucht reeds zo ijl, dat men 20 M. klimmen moet om den barometerstand met I m.M. te doen zakken. Hoe het op hoogten van 20.000 M. en nog hoger is, weten we niet. Ik heb je reeds verteld, dat boven de 20.000 M. de lucht haast geen zuurstof meer bevat. De onderste luchtlagen tot ± 12.000 M. hoogte noemt men de atmosfeer, daarboven bevindt zich de stratosfeer. Hoe groot de druk der lucht op nog grotere hoogten is, weten we niet. En daarom kunnen we ook de hoogte van den dampkring op deze wijze niet bepalen.
Men heeft geprobeerd, om uit de aantrekkingskracht der aarde, de middelpuntvliedende kracht — zie ook: Centrifuge — tengevolge van de omwenteling der aarde om haar as en de elasticiteit der lucht de hoogte van den dampkring te berekenen, maar ook deze methode gaf geen bevredigende resultaten.
Dat de hemel blauw is, is een feit, waar we ons op eiken mooien dag van overtuigen kunnen. Hoe komt dat? Voornamelijk ontstaat die blauwe kleur, doordat de lucht de eigenschap heeft, de lichtstralen te breken en te verspreiden.
Dit is o.a. ook de oorzaak van de schemering. Wanneer ’s ochtends de zon nog niet is opgegaan en ’s avonds, als zij al een poosje onder den horizon verdwenen is — dus wanneer de zonnestralen ons niet rechtstreeks meer bereiken kunnen — is het toch reeds (of nog) licht. Ook in de schaduw van een huis of boom is het nog licht en de grens tussen schaduw en licht is nooit scherp.
Voor de verspreiding (diffusie) van het licht zorgt de lucht.
De lichtverspreiding alleen zou echter den dampkring niet blauw kleuren. Deze kleur verkrygt hij door de in de lucht zwevende waterdeeltjes, die alleen het blauwe licht doorlaten en alle andere kleuren van het zonnelicht opslorpen. En waterdeeltjes zweven altijd in de lucht, ook wanneer ze geen wolken vormen. Over wolken zullen we je later nog meer vertellen.
Vergelijkenderwijze noemt men den dampkring wel eens de „luchtzee” en terecht, want er bestaat enige overeenkomst met de oceanen, die men op den aardbol vindt. Evenmin als in de watermassa heerst er ooit volmaakte rust in den dampkring. Steeds is er beweging, zowel in horizontale als in verticale richting. Evenals de oceanen golven vormen, die zich met geweldige kracht en snelheid verplaatsen, zo rollen ook luchtgolven door den dampkring. De barometer wijst ons deze bergen en dalen onfeilbaar aan en ook zonder instrumenten kunnen we die luchtgolven waarnemen als wind, storm, orkaan.
Terwijl de watergolven hun ontstaan hoofdzakelijk aan de inwerking van den wind te danken hebben, worden de luchtstromen veroorzaakt door de ongelijkmatige verwarming der atmosfeer door de zonbestraling. Bovendien spreekt ook de aswenteling der aarde een woordje mee, evenals de verdeling van land en water en beiden beïnvloeden vooral in de nabijheid van den evenaar, dus in de hete zóne, de richting der lucht stromingen.
Tenslotte nog een enkel woordje over het nut, of laat ons liever zeggen de onmisbaarheid van den dampkring. Dat zonder lucht de aarde een dood hemellichaam zou zijn, evenals de maan, is duidelijk. De lucht is immers nodig voor de ademhaling en zonder haar zou al wat leeft weldra gestikt zijn. Bovendien is hij de zetel van het weer en de weersveranderingen. Zonder dampkring zou geen circulatie van water plaats hebben, de bekende cirkelgang van damp — regen — damp. Het water, dat op de aarde was, zou zelfs onder den invloed van de gloeiende, ongetemperde zonnestralen spoedig verdampen en opdrogen en het oppervlak van onze planeet zou één woestenij zijn.
Verder is de lucht de draagster van het geluid: in het luchtledige kunnen zich de geluidsgolven niet voortplanten. Laat men een wekker aflopen onder een glazen stolp, waaruit men de lucht gepompt heeft, dan ziet men wel het hamertje tegen de bel slaan, maar men hoort niets. Wat zou een wereld zonder geluid zijn, zonder menselijke taal en muziek?
Zonder dampkring zouden we ook geen radiotelegrammen naar ver verwijderde plaatsen kunnen verzenden en draadloze boodschappen ontvangen.
„Hè,” zul je zeggen, „ik dacht, dat de radiogolven aethergolven waren, die de lucht niet nodig hadden.” Dat is juist, maar evenals de lichtgolven planten zich ook de radiogolven rechtlijnig voort, en omdat de aarde een bol en haar oppervlak dus geen plat maar een gebogen vlak is, zouden de aethergolven zich reeds na weinige kilometers zo ver van het oppervlak verwijderd hebben, dat we ze met geen antenne meer konden opvangen.
Nu neemt men aan, dat zich op grote hoogte, ± 120 K.M. boven het aardoppervlak, een eigenaardige laag bevindt, waaromtrent nog niet veel bekend is en die, naar men vermoedt, de radiogolven niet doorlaat, maar naar de aarde terugkaatst. Men noemt deze laag de Heavysidelaag of, zoals tegenwoordig meer en meer gezegd wordt, de ionosfeer en aan haar danken wij de mogelijkheid, dat we met onze tegenvoeters draadloos in verbinding staan.
Dat de dampkring voor de luchtscheepvaart onmisbaar is en dat we van de motorische kracht van den wind op allerlei manieren profijt trekken (windmolen, zeilschepen) is algemeen bekend. Maar voor onze jongens zou ’t ergste zijn, dat ze zonder dampkring geen vlieger konden oplaten!
