يُعتبر الغلاف الجوي من العناصر الأساسية التي تحيط بكوكبنا، ويتألف من مجموعة من الطبقات تختلف بناءً على درجة الحرارة. تنقسم هذه الطبقات إلى التروبوسفير، الستراتوسفير، الميزوسفير، والغلاف الحراري. بالإضافة إلى ذلك، توجد منطقة تُعرف بـ “الغلاف الخارجي” والتي ترتفع إلى حوالي 500 كيلومتر فوق سطح الأرض. في هذا السياق، سنتناول مكونات الغلاف الجوي بشكل مفصل.
مقدمة عن الغلاف الجوي وطبقاته
يشكل الغلاف الجوي مزيجًا من الغازات، حيث يتكون بشكل أساسي من النيتروجين (78٪) والأكسجين (21٪)، بينما تتوزع الغازات الأخرى (1٪) في بقية التركيبة. يتناقص الضغط الجوي والغازات تدريجيًا كلما ارتفعنا في السماء، وينقسم الغلاف الجوي إلى خمس طبقات. تساهم معظم الظواهر الجوية بما في ذلك الطقس والغيوم في الطبقة الأولى منه.
ما هو الغلاف الجوي؟
يعتبر الغلاف الجوي أساسيًا للحياة على سطح الأرض، حيث يعمل على حجب بعض الأشعة الشمسية الضارة ويحافظ على درجة حرارة ملائمة للحياة. كما يضمن توفر الأكسجين الضروري للكائنات الحية.
طبقات الغلاف الجوي
التروبوسفير
- تُعتبر هذه الطبقة الأدنى من الغلاف الجوي وهي المكان الذي نعيش فيه، حيث تحتوي على معظم معالم الطقس مثل السحب والأمطار والثلوج. يتناقص متوسط درجة الحرارة في هذه الطبقة بمعدل يقارب 6.5 درجة مئوية لكل كيلومتر يرتفع.
- تختلف التغيرات في درجة الحرارة وفقًا للظروف المناخية، ومن الملاحظ أن التروبوسفير يحتوي على حوالي 75٪ من الهواء الجوي، بالإضافة إلى حوالي 99٪ من بخار الماء.
- تبدأ التروبوسفير من سطح الأرض وتصل إلى ارتفاع تقريبًا 10 كيلومترات (6.2 ميل أو حوالي 33000 قدم) فوق مستوى سطح البحر.
- يُعتبر التروبوسفير موطن ظواهر الطقس، حيث تُشكل فيه أغلب السحب نتيجة للنسبة العالية من بخار الماء.
- يؤدي الارتفاع في طبقة التروبوسفير إلى انخفاض الضغط الجوي وزيادة برودة الجو.
- دوماً ما يتم تحديد الحركة الجوية في الطبقة الحدودية من التروبوسفير، حيث تتسبب الرياح وظروف السطح في الاضطرابات التي تؤثر على توزيع الحرارة والرطوبة.
- يُعرف الجزء العلوي من التروبوسفير بالتروبوبوز، حيث يتواجد في القطبين على ارتفاع 7-10 كم، بينما يرتفع إلى حوالي 17-18 كم بالقرب من خط الاستواء.
الستراتوسفير
- تمتد هذه الطبقة فوق التروبوبوز حتى تصل إلى حوالي 50 كم، وتحتوي على نسبة عالية من الأوزون، حيث تشهد درجة الحرارة زيادة مع الارتفاع نتيجة لامتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية من الشمس.
- تعكس درجة الحرارة في الستراتوسفير الانخفاض في الشتاء وزيادة في الصيف القطبي، مما يوفر حماية فريدة ضد الأشعة فوق البنفسجية.
- لقد ساهمت بعض المركبات الكيميائية مثل الكلوروفلوروكربونات (CFCs) في تقليل من كمية الأوزون، مما أدى إلى حدوث “ثقب الأوزون” خاصة في المناطق القطبية.
- يستمر الستراتوسفير في ارتفاع من أعلى التروبوسفير إلى 50 كيلومترًا (31 ميلاً) فوق سطح الأرض، حيث تتسم هذه الطبقة بفقرها في الاضطرابات المتنوعة.
- توقفت البشرية عن تصنيع معظم حلول المواد الكيميائية الضارة، مما يشير إلى إمكانية تعافي طبقة الأوزون في المستقبل القريب.
الميزوسفير
توجد الميزوسفير فوق الستراتوسفير، وتتميز بانخفاض درجات الحرارة مجددًا حتى تصل إلى نحو -90 درجة مئوية.
الأيونوسفير
- تقع منطقة الأيونوسفير فوق الميزوسفير، وتعرف بارتفاع درجات الحرارة هناك نتيجة لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية.
- تعتبر الأيونوسفير عبارة عن مناطق في الطبقات الوسطى والغلاف الحراري التي تُعالج فيها الإشعاعات النشطة الناجمة عن الشمس الإلكترونات من ذراتها.
- تطلق الجزيئات المشحونة كهربائياً التي تتواجد في هذه المنطقة عليها اسم الأيونوسفير، مما يمنحها خصائص فريدة.
- تُعتبر الأيونوسفير منطقة تحوي أيضًا على أشعة الشمس النشطة التي تحول الذرات إلى أيونات مشحونة، مما يسمح للغلاف الأيوني بعكس وامتصاص الموجات الراديوية، مما يمكننا من استقبال البث الإذاعي.
الغلاف الخارجي
- تُعرف المنطقة التي تفوق 500 كيلومتر بالغلاف الخارجي، حيث تتواجد فيها أساسًا ذرات الأكسجين والهيدروجين.
- يعتبر بعض الباحثين أن الغلاف الخارجي هو الطبقة العليا من الغلاف الجوي، بينما يذهب آخرون إلى أنه يمثل الحدود الفعلية للغلاف الغازي للأرض.
- على الرغم من أن “الهواء” في الغلاف الخارجي رقيق للغاية، إلا أنه يميل ليكون أكثر شبهًا مع الفضاء الخارجي مقارنةً بالغلاف الحراري.
- تتباين التعريفات حول الجزء العلوي من الغلاف الخارجي، والذي قد يصل ارتفاعه بين 100,000 كيلومتر (62,000 ميل) و190,000 كيلومتر (120,000 ميل) فوق سطح الأرض.
- الغلاف المغناطيسي هو المنطقة المحيطة بالأرض التي تتركز فيها الإلكترونات والبروتونات، والتي تلتف حول الأرض على شكل نطاقين بين 3,200 إلى 16,000 كيلومتر.
أهمية الغلاف الجوي
- يتسم الغلاف الجوي بأهمية كبيرة، حيث يقوم بدور العازل الذي يحمي سطح الأرض من الأشعة الشمسية الضارة والحرارة المفرطة.
- يساهم أيضًا في حماية الكائنات الحية من الأشعة فوق البنفسجية التي قد تلحق الضرر بالحمض النووي، حيث يؤدي وجود الغلاف الجوي إلى توازن درجات الحرارة بين الليل والنهار.
- الكيمياء الحيوية في الغلاف الجوي تساهم في توفير الأكسجين الضروري للحياة، كما تعمل كوسيلة لنقل الماء (بشكل أمطار أو ثلوج) وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين، مما يسهل النمو النباتي.
- تقوم دورات جيورجيو كيميائية أخرى بتدوير المواد الكيميائية بين المحيطات والكتل الأرضية والغلاف الجوي، مما تعزز التنوع البيولوجي في النظم الإيكولوجية على الأرض.
خاتمة البحث عن الغلاف الجوي وطبقاته
ختامًا، لقد أوضح هذا البحث أن الغلاف الجوي للأرض يتألف من عدة طبقات، حيث يتميز كل منها بخصائصه المختصة. تشمل هذه الطبقات التروبوسفير، الستراتوسفير، الميزوسفير، الغلاف الحراري، والغلاف الخارجي، والذي يختفي تدريجيًا في الفضاء الخارجي بين الكواكب.
