تعريف الغلاف الجوي

نحن نعيش في قاع محيط غير مرئي يسمى الغلاف الجوي، فهو طبقة من الغازات تحيط بكوكبنا، تنكون من النيتروجين و الأكسجين حساب ل99 في المئة من الغازات في جفاف الهواء، مع الأرجون، ثاني أكسيد الكربون، الهليوم، النيون، والغازات الأخرى يتشكلون بشكل دقيقة، منهم الماء والبخار و الغبار هي أيضا جزء من الأرض، الكواكب والأقمار الأخرى لها غلاف جوي مختلف تمامًا ، وبعضها ليس له غلاف جوي على الإطلاق.

الغلاف الجوي للأرض

الغلاف الجوي للأرض هو طبقة من الغازات والمعروف باسم الهواء الذي يحتفظ بجاذبية الأرض، حيث يحيط بكوكب الأرض، الغلاف الجوي للأرض يحمي الحياة على الأرض من خلال خلق ضغط السماح للمياه سائلة في الوجود على سطح الأرض، واستيعاب الأشعة فوق البنفسجية، وارتفاع درجة حرارة السطح من خلال الاحتباس الحراري، وخفض درجات الحرارة القصوى بين اليوم و الليلةلتغير درجة الحرارة اليومية.

من حيث الحجم يحتوي الهواء الجاف على 78.09٪ نيتروجين ، 20.95٪ أكسجين ، 0.93٪ أرجون ، 0.04٪ ثاني أكسيد الكربون ، وكميات صغيرة من الغازات الأخرى، يحتوي الهواء أيضًا على كمية متغيرة من بخار الماء ، في المتوسط ​​حوالي 1٪ عند مستوى سطح البحر ، و 0.4٪ فوق الغلاف الجوي بأكمله، تركيبة الهواء ودرجة الحرارة و الضغط الجوي تختلف مع الارتفاع، والهواء مناسبة للاستخدام في عملية التمثيل الضوئي من النباتات البرية و التنفس من الحيوانات البرية وجدت فقط في الأرض التروبوسفير وفي أجواء اصطناعية.[1]

طبقات الغلاف الجوي بالترتيب

وجدت العديد من الطبقات الغلاف الجوي من خلال بحث حول الغلاف الجوي، والذي أكد أن الغلاف الجوي للأرض له هيكل متعدد الطبقات من الأرض نحو السماء، وطبقات هي التروبوسفير ، الستراتوسفير ، ميزوسفير ، الحراري ، و إكزوسفير، تمتد طبقة أخرى، تسمى الأيونوسفير من طبقة الميزوسفير إلى الغلاف الخارجي، ما وراء الغلاف الخارجي هو الفضاء الخارجي لم يتم تعريف الحدود بين طبقات الغلاف الجوي بشكل واضح، وتغيير اعتمادا على خطوط العرض و الموسم.

التروبوسفير

التروبوسفير هو أدنى طبقة في الغلاف الجوي في المتوسط​​، يمتد التروبوسفير من الأرض إلى ارتفاع حوالي 10 كيلومترات (6 أميال)، ويتراوح من حوالي 6 كيلومترات (4 أميال) في القطبين إلى أكثر من 16 كيلومترًا (10 أميال) عند خط الاستواء، يكون الجزء العلوي من طبقة التروبوسفير أعلى في الصيف منه في الشتاء، جميع الأحوال الجوية تقريبًا في طبقة التروبوسفير تحتوي على كل بخار الماء في الغلاف الجوي والغيوم، منخفضة الضباب إلى المستوى ارتفاع المعلاق، مناطق الضغط المرتفع والضغط المنخفض تحركها الرياح في طبقة التروبوسفير، تؤدي أنظمة الطقس هذه إلى تغيرات الطقس اليومية وكذلك أنماط الطقس الموسمية وأنظمة المناخ.

عندما يخف الهواء في طبقة التروبوسفير تنخفض درجة الحرارة، هذا هو السبب في أن قمم الجبال عادة ما تكون أكثر برودة من الوديان الموجودة تحتها اعتاد العلماء على الاعتقاد بأن درجة الحرارة استمرت في الانخفاض مع زيادة الارتفاع خارج طبقة التروبوسفير، لكن البيانات التي تم جمعها باستخدام بالونات الطقس والصواريخ أظهرت أن الأمر ليس كذلك، في طبقة الستراتوسفير السفلى، تظل درجة الحرارة ثابتة تقريبًا، مع زيادة الارتفاع في الستراتوسفير تزداد درجة الحرارة بالفعل.

الستراتوسفير

يميل التروبوسفير إلى التغير المفاجئ والعنيف لكن الستراتوسفير يكون هادئًا، تمتد طبقة الستراتوسفير من التروبوبوز، وهي الحد الأعلى لطبقة التروبوسفير التي تمتد إلى حوالي 50 كيلومترًا (32 ميلًا) فوق سطح الأرض، تهب رياح أفقية قوية في الستراتوسفير ولكن هناك القليل من الاضطرابات، هذا مثالي للطائرات التي يمكنها الطيران في هذا الجزء من الغلاف الجوي، طبقة الستراتوسفير شديدة الجفاف والغيوم نادرة، تلك التي تتشكل هي رقيقة وهشة، يطلق عليهم الغيوم الصدفية ويطلق عليها أحيانًا غيوم أم اللؤلؤ لأن ألوانها تشبه تلك الموجودة داخل صدفة الرخويات .

الستراتوسفير أمر بالغ الأهمية للحياة على الأرض لاحتوائها على كميات صغيرة من الأوزون ، وهو شكل من أشكال الأكسجين الذي يمنع الأشعة فوق البنفسجية الضارة من الوصول إلى الأرض، في منطقة تسمى داخل طبقة الستراتوسفير حيث تم العثور على هذه قشرة رقيقة من المواد المستنفدة لطبقة الأوزون، طبقة الأوزون في الستراتوسفير غير متساوية ، وأرق بالقرب من القطبين، تتناقص كمية الأوزون في الغلاف الجوي للأرض بشكل مطرد، ربط العلماء استخدام المواد الكيميائية مثل مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) باستنفاد طبقة الأوزون.

غلاف الأوسط

وميزوسفير يمتد من السترتوبوز إلى حوالي 85 كيلومترا (53 ميلا) فوق سطح الأرض، ومن هنا تبدأ درجات الحرارة في الانخفاض مرة أخرى، تتميز طبقة الميزوسفير بأبرد درجات حرارة في الغلاف الجوي، حيث تنخفض حتى -120 درجة مئوية (-184 درجة فهرنهايت ، أو 153 كلفن)، يحتوي الغلاف الجوي أيضًا على أعلى سحب في الغلاف الجوي، في الطقس الصافي يمكنك أحيانًا رؤيتها كخيوط فضية بعد غروب الشمس مباشرة، ودعوا noctilucent الأكسسوارات الغيوم، أو الغيوم ساطع الليل، الغلاف الجوي شديد البرودة لدرجة أن الغيوم المضيئة هي في الواقع بخار ماء متجمد وسحب جليدية.

ربما لأن الميزوسفير لا يُفهم كثيرًا فهو موطن لغيرين من أسرار الأرصاد الجوية ومنها العفاريت والتي هي عبارة عن تصريفات كهربائية عمودية ضاربة إلى الحمرة تظهر عالياً فوق رؤوس الرعد ، في الجزء العلوي من الستراتوسفير والميزوسفير، أما عن الجان عبارة عن إفرازات قاتمة على شكل هالة تظهر أعلى في طبقة الميزوسفير.

الأيونوسفير

يمتد الأيونوسفير من النصف العلوي من طبقة الميزوسفير وصولاً إلى الغلاف الخارجي توصل هذه الطبقة الجوية الكهرباء، والتي تم تسميته طبقة الأيونوسفير بالأيونا، تم إنشاؤها بواسطة جزيئات نشطة من ضوء الشمس والفضاء الخارجي، الأيونات هي ذرات لا يتساوى فيها عدد الإلكترونات مع عدد البروتونات ، مما يعطي الذرة شحنة موجبة أو سالبة، يتم إنشاء الأيونات كأشعة سينية قوية والأشعة فوق البنفسجية تقطع الإلكترونات من الذرات، والأيونوسفير هو طبقة من الإلكترونات والأيونات الحرة التي تعكس موجات الراديو، ساعد Guglielmo Marconi ، “أبو اللاسلكي” ، في إثبات ذلك في عام 1901 عندما أرسل إشارة لاسلكية من كورنوال ، إنجلترا ، إلى سانت جونز ، نيوفاوندلاند ، كندا، حيث أثبتت تجربة ماركوني أن الإشارات الراديوية لا تنتقل في خط مستقيم ، لكنها ترتد عن طبقة الغلاف الجوي الأيونوسفير.

ينقسم الأيونوسفير إلى طبقات مميزة تسمى طبقات D و E و F1 و F2. مثل جميع أجزاء الغلاف الجوي الأخرى ، تختلف هذه الطبقات باختلاف الموسم وخط العرض، تحدث التغييرات في طبقة الأيونوسفير فعليًا على أساس يومي، طبقة D المنخفضة ، التي تمتص موجات الراديو عالية التردد ، وتختفي الطبقة E فعليًا في الليل ، مما يعني أن موجات الراديو يمكن أن تصل إلى أعلى في طبقة الأيونوسفير، لهذا السبب يمكن لمحطات راديو AM أن توسع مداها بمئات الكيلومترات كل ليلة.

الحراري

الحراري هو أكثف طبقة في الغلاف الجوي، معظمها من الأكسجين والهيليوم والهيدروجين، يمتد الغلاف الحراري من الميزوبوز (الحد الأعلى للغلاف الميزوسفير) إلى 690 كيلومترًا (429 ميلًا) فوق سطح الأرض، حيث تمتص جزيئات الغاز المتناثرة بشكل رقيق الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية، تدفع عملية الامتصاص هذه الجزيئات الموجودة في الغلاف الحراري إلى سرعات كبيرة ودرجات حرارة عالية، يمكن أن ترتفع درجات الحرارة في الغلاف الحراري إلى 1500 درجة مئوية (2732 درجة فهرنهايت أو 1،773 كلفن)، على الرغم من ارتفاع درجة الحرارة ، إلا أنه لا يوجد الكثير من الحرارة.

تحدث الحرارة في منطقة الضغط المرتفع، نظرًا لوجود ضغط ضئيل جدًا في الغلاف الحراري ، فهناك القليل من نقل الحرارة، و تلسكوب هابل الفضائي ومحطة الفضاء الدولية (ISS) مدار الأرض في الغلاف الحراري، على الرغم من أن الغلاف الحراري هو ثاني أعلى طبقة من الغلاف الجوي للأرض ، فإن الأقمار الصناعية التي تعمل هنا تقع في ” مدار أرضي منخفض “.

إكزوسفير

ويطلق على منطقة تذبذب بين الحراري وإكزوسفير و turbopause، كما يُطلق عليها أدنى مستوى من الغلاف الخارجي اسم exobase، في الحد الأعلى من الغلاف الخارجي ، يندمج الأيونوسفير مع الفضاء بين الكواكب، أو الفضاء بين الكواكب، يتوسع الغلاف الخارجي وينكمش عند ملامسته للعواصف الشمسية، في العواصف الشمسية تتدفق الجسيمات عبر الفضاء من الأحداث المتفجرة على الشمس ، مثل التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية (CMEs).

يمكن للعواصف الشمسية أن تضغط على الغلاف الخارجي إلى 1000 كيلومتر فقط (620 ميل) فوق الأرض. عندما تكون الشمس هادئة ، يمكن أن يمتد الغلاف الخارجي 10000 كيلومتر (6214 ميل)، يهيمن الهيدروجين وهو أخف عنصر في الكون ، على الغلاف الجوي الرقيق للغلاف الخارجي، توجد فقط كميات ضئيلة من الهيليوم وثاني أكسيد الكربون والأكسجين والغازات الأخرى، يوجد العديد من أقمار الطقس تدور حول الأرض في الغلاف الخارجي، والذي يشمل الجزء السفلي من الغلاف الخارجي مدارًا أرضيًا منخفضًا ، بينما المدار الأرضي المتوسط أعلى في الغلاف الجوي، الحد الأعلى للغلاف الخارجي مرئي في صور الأقمار الصناعية للأرض يُطلق عليها اسم geocorona ، وهي الإضاءة الزرقاء الضبابية التي تدور حول الأرض.[2]