الغلاف الجوي ودوره الحيوي في سطح الأرض. يُعتبر كوكب الأرض الثالث في ترتيب الكواكب بالنسبة للمسافة إلى الشمس. هذه المسافة المثالية تسهم في الحفاظ على درجات حرارة مناسبة، مما يسمح لتبخر المياه بالبقاء في حالتها السائلة.
هذا الأمر يعد شرطًا أساسيًا لاستمرارية الحياة على سطح الكوكب. يحيط بكوكب الأرض غلاف جوي، والذي يضم الأكسجين والغازات الأخرى الضرورية لتنفس الكائنات الحية. يركز هذا المقال على أهمية الغلاف الجوي لسطح الأرض.
الغلاف الجوي للأرض
- الغلاف الجوي هو مجموعة من الغازات التي تحيط بكوكب أو نجم كبير، وتعمل جاذبيته على الحفاظ عليها في مكانها.
- بالتالي، يمكن أن يتشكل الغلاف الجوي لأي جسم يمتاز بقوة جذب مناسبة ودرجات حرارة منخفضة، وهو ما يحدث بمرور الزمن.
مكونات الغلاف الجوي الأرضي
يتألف الغلاف الجوي الأرضي من مجموعة متنوعة من الغازات، بما في ذلك:
- النيتروجين: يمثل حوالي 78% من الغلاف الجوي للأرض.
- الأكسجين: يشكل حوالي 21% من الغلاف الجوي.
- الأرجون: تصل نسبته إلى 0.09%.
- إضافة إلى بخار الماء.
- وتوجد أيضًا نسب من ثاني أكسيد الكربون وغازات أخرى بنسب صغيرة ضمن مكونات الغلاف الجوي.
هذه النسب ليست سارية على كافة الكواكب، بل تتبع كوكب الأرض فقط. على سبيل المثال، يحتوي الغلاف الجوي للشمس على:
- هيليوم: يشكل حوالي 27.4% من الغلاف الجوي.
- الهيدروجين: تصل نسبتة إلى 71.1%.
- بينما تشكل العناصر المتبقية حوالي 1.5% من الغلاف الجوي الشمسي.
يمكننا أيضًا تعريف الغلاف الجوي كغازات ممتدة وهباء جوي يزحف من سطح الأرض نحو الفضاء، حيث تقل كثافته مع الارتفاع عن السطح، بفعل تأثير الجاذبية الأرضية التي تسحب هذه الغازات والهباء نحو الداخل، حيث تعيش الكائنات الحية.
تكمن أهمية الغلاف الجوي في كونه ضروريًا لجميع الكائنات الحية على سطح الأرض. أي اضطراب في نسبة الغازات أو تأثير أحداث معينة على الكوكب قد يؤثر بشكل سلبي على الإنسان وباقي الكائنات الحية.
في غياب الغلاف الجوي، لن يتمكن سطح الأرض من البقاء إلا لفترة قصيرة. يستطيع الإنسان البقاء بدون طعام لمدة تقدر بأسبوع، وبدون ماء عدة أيام، لكن الحياة لا يمكن أن تستمر دون تنفس لأكثر من ثوانٍ معدودة.
أهمية الغلاف الجوي
- يوفر الغلاف الجوي الحماية لجميع الكائنات الحية، بالإضافة إلى توفير الدفء والقضاء على برودة الفضاء القاسي، كما يحمي النباتات والكائنات من الأشعة الضارة.
- يمتص جزءًا كبيرًا من الأشعة الضارة القادم من الشمس قبل أن يصل الضوء إلى سطح الأرض، مما يشكل طبقة حماية للكوكب وسكانه.
- في غياب الغلاف الجوي، سيتحول الأرض إلى كتلة صخرية عمياء، كما يحمي الغلاف من الظواهر المؤذية التي تحدث في الفضاء الخارجي، مثل الانفجارات النووية والعواصف الشمسية.
- يحتوي الغلاف الجوي أيضًا على غازين مهمين هما الأكسجين وثاني أكسيد الكربون اللذان يلعبان دورًا رئيسيًا في عملية التنفس لكل من الإنسان والحيوان.
- تتفاعل عملية تنفس الإنسان مع النباتات، إذ تأخذ النباتات الأكسجين الناتج عن تنفس الإنسان وتُخرج ثاني أكسيد الكربون، ويقوم الغلاف الجوي بتعزيز نسب هذه الغازات.
فوائد الغلاف الجوي
الإشعاع
- يعمل الغلاف الجوي كدرع مخصص لحماية كوكب الأرض من الإشعاعات الكونية بأنواعها.
- على سبيل المثال، تشع الشمس أشعة ضارة مثل الأشعة فوق البنفسجية، التي تؤثر سلبًا على جلد الإنسان وعينيه.
- هنا تأتي أهمية طبقة الأوزون التي تمتص هذه الأشعة السلبية، بالإضافة إلى طبقات غازية كثيفة أخرى تعمل على حماية الكائنات الحية من الأشعة الكونية، مثل أشعة جاما والأشعة السينية التي تسبب الطفرات الجينية.
درجة الحرارة
- تتمثل إحدى الفوائد الكبرى للغلاف الجوي في الحفاظ على درجة حرارة سطح الأرض، حيث يشكل طبقة عازلة تمتص الإشعاع الشمسي.
- عند وصول الإشعاع الشمسي، يبقي سطح الأرض دافئًا خلال النهار ويعكس الحرارة في الليل، مما يحافظ على درجة حرارة مناسبة.
- إذا قارنا درجة حرارة سطح الأرض بسطح القمر، سنجد أن حرارة القمر قد تصل في الضوء الشمسي إلى 121 درجة مئوية، وتصل إلى سالب 157 درجة مئوية في الظلام.
الحماية من الحطام
- على الرغم من اعتقاد البعض أن النظام الشمسي هو عبارة عن فراغ، إلا أنه مليء بحطام الكواكب والجزيئات الناتجة عن تكوين الكواكب.
- ويتعرض كوكب الأرض يوميًا لما يقارب 100 طن من الحطام المجرّي، لكن الغلاف الجوي يقوم بتفكيك هذا الحطام بسبب الاحتكاك قبل وصوله إلى الأرض.
الماء والطقس
- تمثل دورة المياه في الطبيعة واحدة من الاستخدامات الفعالة للغلاف الجوي.
- حيث يتبخر الماء من المسطحات المائية مثل البحيرات والمحيطات ويرتفع إلى الغلاف الجوي.
- ثم يتساقط على شكل أمطار في المناطق الجافة، مما يؤدي إلى زيادة الرطوبة فيها.
طبقات الغلاف الجوي
- تقل كثافة الغلاف الجوي تدريجيًا كلما ارتفعنا عن سطح الأرض، إذ يتكون من عدة طبقات مختلفة ذات كثافات متباينة، وكل طبقة لها درجة حرارة معينة.
- لكل طبقة ضغط جوي محدد وتحدث بها ظواهر جوية خاصة.
- وفيما يلي سنستعرض أسماء الطبقات المختلفة للغلاف الجوي:
طبقة التروبوسفير
- هي الطبقة السفلية من الغلاف الجوي، تلامس سطح الأرض وتمتد حتى حوالي 10 كم فوق سطح البحر.
طبقة الستراتوسفير
- تُعتبر ثاني طبقات الغلاف الجوي، وهي تمتد فوق الطبقة الأولى.
طبقة الميزوسفير
- هي الطبقة الثالثة، وتوجد فوق الطبقة الثانية وتعتبر شبه متوسطة في الارتفاع.
طبقة الثيرموسفير
- تمتد فوق الميزوسفير، وتعتبر الطبقة الرابعة من الغلاف الجوي.
طبقة الإكزوسفير
وهي الطبقة الخامسة، وتمتد فوق الطبقة الرابعة، موضوعًا أهمية الغلاف الجوي في حياة الكائنات الحية على الأرض.
