الغلاف الجوي

 

الغلاف الجوي للأرض هو خليط غازي متجانس من عدة غازات يحيط بالكرة الأرضية وهذه الغازات هي ( النيتروجين بنسبة 78%, الأكسجين بنسبة 21%, الآرجون بنسبة 0.9% و ثاني اكسيد الكربون بنسبة 0.03% من حجم خليط الهواء الجاف) وتمثل هذه الغازات مجتمعة ما مقداره 99.9% من خليط غازات الغلاف الجوي ويوجد كذلك غازات أخرى بنسب ضئيلة لكنها تلعب دور مهم على حدوث الاتزان البيئي وجعل الأرض صالحة للحياة مثل غاز الأوزون الذي يتواجد في الغلاف الجوي بنسبة ضئيلة جدا لكنه يشكل طبقة ذات كفاءة عالية في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي القصير نسبيا اي الموجات التي تحمل طاقة اكبر نسبيا.

يتميز الغاز -على نقيض اشكال المادة الأخرى-بقابليته للانضغاط على نحو كبير لذلك نجد ان الخليط الغازي للغلاف الجوي ينضغط تحت تأثير الجاذبية الأرضية حيث ان سمك الغلاف الجوي للأرض يمتد إلى أكثر من 100كم فوق سطح الأرض إلا أن 99% من كثافة الغازات تكون في ال 30 كم الأولى فقط وهذا ما يفسر تناقص الضغط الجوي كلما ارتفعنا إلى اعلى، كذلك يفسر حدوث التقلبات الجوية في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي.

1- طبقة التروبوسفير

تمتد هذه الطبقة من السطح حتى ارتفاع 18 كم تقريبا عند خط الاستواء وحتى 12 كم عند الأقطاب وتتميز بانخفاض درجة الحرارة بالارتفاع بمعدل 6.5 درجة مئوية لكل كيلومتر واحد في الهواء الجاف ويحدث الطقس والمناخ بما في ذلك التقلبات الجوية في هذه الطبقة لذلك فكل ما تشاهده من سحب كثيفة وعواصف رعدية واعاصير قمعية تحدث في الكيلومترات الأولى من الغلاف الجوي للأرض والذي يمتد إلى أكثر من 100 كم، وتصل درجات الحرارة في أعالي هذه الطبقة إلى 70 درجة تحت الصفر المئوي ويسمى الجزء الاعلى منها حد التروبوبوز ويمتاز بمعدل انخفاض اقل في درجات الحرارة بمقدار درجتين لكل كم في الهواء الجاف كذلك يحوي التروبوبوز على تيارات هوائية قوية تسمى بـ"التيارات النفاثة".

2- طبقة الإستراتوسفير

تمتد من 18 كم إلى 50 كم وتسمى ايضا بطبقة الانقلاب الحراري الدائم (أي تزيد فيها الحرارة بالارتفاع) نتيجة احتوائها على طبقة من غاز الأوزون على ارتفاع 30 كم تقريبا حيث كما اسلفت يمتص غاز الأوزون الأشعة فوق البنفسجية ذات الطاقة العالية بكفاءة كبيرة ولا يسمح لها بالعبور إلى الأرض وهو ما يؤدي إلى سخونة هذه الطبقة على عكس الطبقات التي تكون أعلى وأسفل منها ويسمى الجزء الأعلى من هذه الطبقة بحد الإستراتوبوز.

إن التركيبة الكيميائية للماء والخواص الفيزيائية التي يمتلكها جعلته يظهر في الطبيعية بثلاث حالات وهذه الميزة لا يمتكها اي عنصر كيميائي له تركيب جزيئي أو وزن ذري قريب من الماء لذلك نجد أن جزيئات بخار الماء تبقى محصورة ضمن طبقة التروبوسفير ولا تتجاوزها إلى طبقة الإستراتوسفير حيث أن الماء يتجمد عند الصفر المئوي وكذلك لا تستطيع التيارات الصاعدة اختراق طبقة الانقلاب الحراري في هذه الطبقة وبذلك نستنتج أن كمية الماء في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي ثابته.

3- طبقة الميزوسفير

تمتد هذه من 50 غلى 85 كم وتتميز بانخفاض درجات الحرارة فيها بالارتفاع إلى أن تصل إلى 85 درجة تحت الصفر وهذه الطبقة يتم فيها احتراق النيازك المتساقطة كذلك تحتوي على طبقة الأيونوسفير وهذه طبقة –أي الايونوسفير-تتأين فيها بعض الغازات وهي طبقة ضرورية لبث قنوات الراديو الأف أم والأي أم.تنتهي طبقة الميزوسفير بحد الميزوبوز وهو حد تكون درجات الحرارة ثابته بالارتفاع تقريبا.

4- طبقة الثيرموسفير

تمتد هذه الطبقة من ارتفاع 85 إلى نهاية الغلاف الجوي للأرض وتمتاز بارتفاع درجة الحرارة بالصعود لتصل إلى 1000 درجة مئوية عند قمتها وتضيف بعض المصادر طبقة الإكزوسفير تفصل بين الغلاف الجوي للأرض والفضاء الخارجي وقد يتساءل البعض إذا كانت درجة الحرارة في هذه الطبقة عند هذا الحد فماذا لا تتضرر الأقمار الفضائية والأجهزة المتواجدة في هذا الارتفاع وكذاك رواد الفضاء الذين يقومون برحلات إلى محطة الفضاء الدولية؟ والجواب في أن كثافة الهواء في هذا الارتفاع منخفضة جدا تصل إلى عدة جزيئات هواء لكل متر مكعب ولأن درجة حرارة المادة هو تعبير عن الطاقة الحركية التي تمتلكها جزيئات تلك المادة فجزيئات الهواء في هذا الارتفاع ذات طاقة حركية عالية لذلك فدرجة الحرارة عند هذه الطبقة مرتفعة وتوضيح ذلك سأطرحه في السطور القادمة.

كتب بواسطة :يوسف السناني (حكيم الزمان)

تويتر:hakem_aszman@