Spørgsmålet
Hej
Hvordan er vejret ved rumstationen? Temperaturen? Vind?
Pusle
Det korte svar
"Lavtryk, men vindstille og uden risiko for skyer. Temperaturer op til 1000 °C."
Det lange svar
Temperaturen falder og stiger
Når du er tæt på Jordens overflade, falder temperaturen normalt jo højere du kommer op; omkring 1 °C for hver 150 meter. Der er derfor, der ligger sne på de højeste bjerge.
Omkring 10 km oppe slutter atmosfærens nederste lag, som kaldes "troposfæren". Her er temperaturen faldet til omkring –55 °C, og vi kommer nu op i den del af atmosfæren, som kaldes "stratosfæren".
Det er heroppe at Jordens ozonlag ligger, som absorber Solens UV-lys. Lysets energi bliver omsat til kinetisk energi i luftens partikler, så de bevæger sig hurtigere. Det betyder, at temperaturen begynder at stige igen, for "temperatur" er nemlig et mål for, hvor hurtigt partiklerne i en gas bevæger sig (eller det er i hvert fald én måde at definere temperatur på).
Det er også heroppe, at lyn-agtige, elektriske udladninger kendt som blå jets og røde sprites forekommer. Ét af de eksperimenter, Andreas Mogensen skal udføre på hans tur som i skrivende stund starter i morgen, er at filme blå jets og røde sprites med et ultra-hurtigt kamera (100.000 fps).
Fordi temperaturen falder med højde i troposfæren, og fordi varmt luft stiger op, er troposfæren meget turbulent, og derfor har vi vekslende vind hernede. I stratosfæren er luften varmest foroven, så den er ikke turbulent, men ligesom delt op i lag, eller "stratificeret" (heraf navnet).
Lufttrykket
Trykket falder omtrent eksponentielt med højde. Hvor vi har "én atmosfæres tryk" (1 atm) nede på jorden, er trykket i stratosfæren kun 0.1 atm i bunden, og 0.001 atm i toppen. Der er altså ikke så meget luft og turbulens, men vindhastighederne i jetstrømme når alligevel gerne op på et par 100 km/t.
Omkring 50 km oppe kommer vi ind i "mesosfæren"; heroppe er atmosfæren så tynd, at der ikke længere er så meget absorption. Derfor falder temperaturen igen, helt ned til omkring –100 °C i små 100 kilometers højde.
Trykket falder fra cirka 0.001 atm i mesosfærens bund, til mindre end 1/100.000 atm i toppen. Alligevel er der stadig luft nok til, at det er her meteorer bremses op, opvarmes, og brænder op som stjerneskud (med mindre de er så store, at de når at ramme Jorden inden de er brændt helt op).
Rummet
Over mesosfæren ligger termosfæren, og nu er vi endelig ved at være der!
"Rummet" er lidt løst defineret som alt, der ligger mere end 100 km oppe ved den såkaldte "Kármán-linje". Jep, rummet er ikke mere end 100 km væk. Jeg bor i København, så for mig er Fyn længere væk end rummet (men alligevel lidt lettere tilgængeligt).
De lavest-kredsende satelliter er i termosfæren, men selvom luften er ekstremt tynd, er der altså alligevel nok til langsomt at bremse dem op, så de fleste liggere længere ude. Den Internationale Rumstation ISS ligger i et kredsløb 400 km over Jorden, og bremses også langsomt op, så cirka en gang om måneden er den nødt til lige at bruge lidt brændstof på at give sig selv et boost.
Det meste nordlys produceres i termosfærens nedre lag, selvom noget skabes meget højere oppe.
Tryk og temperatur bliver ambivalent
I termosfæren absorberes Solens høj-energi UV-stråling, så her begynder temperaturen at stige igen. I 400 kilometers højde er temperaturen af luftens få partikler oppe på omkring 1000 °C. Men fordi atmosfæren er så tynd, ville du ikke føle denne høje temperatur, hvis du var deroppe. Et termometer i skygge udenfor ISS ville miste varmen hurtigere gennem varmestråling, dvs. infrarødt lys, end det ville blive varmet op af luftens partikler.
Derfor kan man ikke rigtig sige, at der er varmt udenfor rumstationen. Selve rumstationens overflade varmes i solsiden ifølge NASA op til +120 °C, men skyggesiden hurtigt afkøles til ca. –160 °C.
Trykket udenfor ISS'en er også lidt svært at definere, fordi der næsten er lufttomt. Det betyder, at trykket ikke er domineret af atmosfærens partikler, men af partikler fra Solen — den såkaldte solvind — og endda af selve sollyset.
I stedet for tryk kan vi tale om luftens tæthed. Nede ved Jordens overflade er tætheden af luft sådan, at én liter luft vejer godt et gram. I 100 kilometers højde er tætheden faldet til en milliontedel af dette, og ved ISS er vi næsten nede på en billiontedel af et gram per liter, eller ét gram pr. kubik-kilometer!
Så hvis du stak hovedet ud af vinduet (men lad være med det!), ville du ikke få vind i håret, på trods af, at rumstationen kredser om Jorden med 27.600 km/t.
