الغلاف الجوي
إن الغلاف الجوي له أهمية كبيرة وترجع أهمية الغلاف الجوي إلى كونه السبب المباشر في حماية الأرض من الأشعة الكونية ، و يتكون من طبقات تسمى طبقات الغلاف الجوي ، و رغم أنه موجود في كل جنبات الكرة الأرضية مختلطا ولكنه إختلاط بتوازن إلا أن ذلك لا يعني أن طبقات الغلاف الجوي متجانسة من الناحية الفيزيائية ، فهو يختلف إختلاف بالغ في بعض صفاته مثل درجات الحرارة و الضغط ، وبذلك تتحدد عدد طبقات الغلاف الجوي ، وهذه الطبقات تشمل طبقة تروبوسفير و طبقة ستراتوسفير و طبقة الميزوسفير و طبقة الثيرموسفير.
وهناك منطقة أخرى خارجية أو طبقة خارجية للغلاف الجوي ، ولكل واحدة من هذه الطبقات مسافة من سطح الأرض تحددها في طبقة التروبوسفير من صفر إلى إثنا عشر كيلو جرام ، وطبقة الستراتوسفير من ستة عشر كيلو إلى خمسين كيلو متر ، و طبقة الميزوسفير من خمسون كيلو متر إلى ثمانين كيلو متر طبقة الثيرموسفير من ثمانين كيلومتر إلى ستمائة وأربعون كيلو متر ، ويبقى هنا المنطقة الأخرى وهي التي تبعد عن سطح الأرض بخمسمائة كيلو متر فوق سطح الأرض.
تتمثل خصائص طبقات الغلاف الجوي السبعة في التروبوسفير و الستراتوسفير والميزوسفير الأيونوسفير والحراري و إكزوسفير والغلاف المغناطيسي.
فضلا عن ذلك يمكن تحديد طبقات أخرى بثنايا غلافنا الجوي وللتوضيح مثلا فإن طبقة الأيونوسفير توجد في نفس طبقة الثيرموسفير في الغلاف الجوي ، وتواجد الأيونات هو الذي يحدد ذلك والمعيار في ذلك هو المعيار الفيزيائي والكيميائي ، ونجد أن المنطقة التي تعلو طبقة الأيونوسفير تعرف بطبقة الأكسوسفير ، طبقة الأيونوسفير و الأكسوسفير هما اللتان يكونان معا طبقة الغلاف الجوي المعروفة بأسم الغلاف الجوي العلوي أو طبقة الثيرموسفير ، ويعتبر التروبوسفير هو الجزء الأدنى من الغلاف الجوي والذي يحتوي على أغلب الطقس الخاص بنا على الأرض ويحتوي التروبوسفير على خمسمائة وسبعون في المئة من بخار الماء والذي يتشكل به الغيوم والأمطار. [1]
أهمية طبقة الثيرموسفير
تتمثل أهمية طبقة الثيرموسفير في الطبقة الفرعية داخل طبقة الثيرموسفير و تعرف هذه الطبقة الفرعية باسم الأيونوسفير وتتمثل أهميتها في أنها:
- تحتوي على أيونات مشحونة والتي تلعب دورا هاما في الاتصالات اللاسلكية و كذلك في البث حيث يمكن لهذه الطبقة أن تعكس الموجات مثل موجات الراديو التي تنتقل عبر محطاته كذلك مراكز الاتصالات ، وهناك أحزمة مغناطيسية لها دور مهم في نشأة الإشعاع الكوني وتعرف الأحزمة المغناطيسية التي تحيط بالأيوسفير بأسم فان ألين.
خصائص طبقة الثيرموسفير
طبقة الثيرموسفير حدودها تبدأ مع نهاية طبقة ميزوبوز وتنتهي في الفضاء الخارجي ، تعد أهم خصائص هذه الطبقة في الآتي
- أنها بمثابة غلاف لكوكب الأرض من الخارج.
- لا يوجد في طبقة الثيرموسفير وسط للقيام بعملية نقل الحرارة.
- إن الهواء في طبقة الثيرموسفير يختلف عن باقي طبقات الغلاف الجوي في التركيبة الكيميائية له حيث يكون الهواء في هذه الطبقة خفيفا.
- توجد كمية قليلة من الهواء في الأكسوسفير والأكسوسفير هو الغلاف الخارجي لطبقة الثيرموسفير وتسمى الطبقة العليا للذرات والتي يحدث بها شحن بالايونات الأيونوسفير.
- تتكون الأجزاء العليا من طبقة الثيرموسفير من هيليوم وهيدروجين.
- عند اصطدام أشعة الشمس بطبقة الثيرموسفير يحدث تأين للذرات والجزيئات المكونة لطبقة الثيرموسفير وذلك بسبب شحنها للكهرباء نتيجة هذا التصادم.
- إن الجزء السفلى لطبقة الثيرموسفير يتكون من ذرات ناتجة عن تحول جزيئات الأكسجين.
- تتحرك الجزيئات والذرات في الفضاء بحرية وانطلاق نتيجة تغلبها على الجاذبية.
- نتيجة اقتراب الشمس من طبقة الثيرموسفير فإن الشمس تسخن الهواء فيها إلى درجة عالية.
- نشاط الجزيئات والذرات فوق طبقة الثيرموسفير يعد نشاطا كبيرا وسريعا.
- إن الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية في طبقة الثيرموسفير تختفي معها أي مقاومة لتلك الأجهزة بسبب الجاذبية.
ويوجد بالغلاف الجوي الذي يحيط بالكرة الأرضية طبقات تكون هذا الغلاف وتبدأ هذه الطبقات من سطح الأرض حتى تصل إلى الفضاء الخارجي وبجانب طبقة الثيرموسفير هناك طبقات أخرى في الغلاف الجوي منها طبقة ستراتوسفير والتروبوسفير والميزوسفير.
طبقة ستراتوسفير
في ترتيب طبقات الغلاف الجوي توجد طبقة الستراتوسفير كثاني طبقة في الترتيب بحيث نجد قبلها طبقة تسبقها وهي طبقة التروبوسفير ، و تأتي بعدها و تعلوها طبقة الميزوسفير وتوجد طبقة ستراتوسفير بمسافة ارتفاع عشرة كيلومترات من سطح الأرض وتمتد حتى خمسين كيلومتر ، وبها طبقة عليا وطبقة أخرى دنيا تسمى الطبقة العليا باسم الستراتوبوز و تسمى الطبقة الدنيا باسم التروبوبوز.
خصائص طبقة ستراتوسفير
- تحتوي هذه الطبقة على عدد كبير من الأوزون (الأوزون الستراتوسفيري) بما يعادل حوالي تسعون بالمئة من مجموع الغلاف الجوي للأوزون ، والذي يعمل بضرورة على حماية كوكب الأرض من التأثيرات الضارة للأشعة فوق البنفسجية.
- تحتوي طبقة الستراتوسفير على غاز الأوزون أو طبقة الأوزون والتي تعمل على إمتصاص أشعة الشمس فوق البنفسجية مما يجعلها منخفضة في درجة الحرارة.
- تعد من خصائص هذه الطبقة والتي تختلف فيها مع طبقة التروبوسفير إن الاولى ترتفع فيها درجة الحرارة كلما ارتفعنا لأعلى أما في التروبوسفير ، والتي نعيش في نطاقها يحدث العكس تنخفض درجة الحرارة كلما ارتفعنا لأعلى عن سطح الأرض.
- هواء الطبقة العليا من طبقة الستراتوسفير يعتبر أكثر رقة تصل إلى مئة مرة من باقي طبقات الهواء المتواجدة على مستوى سطح البحر مما يسمح للطائرات بالطيران أقصى ارتفاع لها يكون في حدود طبقة الستراتوسفير.
- الرياح في طبقة ستراتوسفير رياح ذات حركة أفقية.
- وفي طبقة التروبوسفير نجد تركز للكتلة الهوائية وهذا التركز قد يصل إلى ثمانين في المائة من مجموع الكتلة الهوائية في طبقة التروبوسفير أما الباقي وهو حوال عشرين في المائة ويتواجد في طبقة الستراتوسفير.
طبقة التروبوسفير
- هذه الطبقة تعد طبقتنا نحن البشر وهي طبقة الحياة ويطلق عليها في اللغة الانجليزية طبقة الموطن او الوطن للتعبير عن مدى قربها أهميتها لكونها الأقرب إلى سطح الأرض ، ومعنى تروبوس أي التغيير وقد سميت بهذا الاسم نتيجة لتغيرات الطقس المستمرة فيها وفيها تختلط الغازات في الغلاف الجوي.
- سمك طبقة التروبوسفير بين خمسة أميال و تسعة أميال أي ما يعادل ثمانية كيلو متر وأربعة عشر كيلو متر من سطح الأرض.
- يوجد طبقة التروبوسفير الهواء والذي تقوم عليه عملية التنفس للكائنات الحية و بها أيضا توجد السحب.
- يعد الهواء في هذه الطبقة هو الأكثر كثافة في الطبقات السفلى.
- تحتوي طبقة التروبوسفير على الكتلة الأكبر للغلاف الجوي بالكامل فيوجد فيه حوالي نسبة واحد في المائة من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون و واحد وعشرون من الاكسجين وثمانية وسبعون من النيتروجين. [2]
- إن العلاقة بين الغلاف الجوي وسطح الأرض علاقة تناسب طردية بحيث انه كلما اقتربنا من سطح الأرض زادت كثافة الغلاف الجوي.
- كذلك أيضا فإن برودة الهواء في هذه الطبقة يتناسب تناسبا عكسيا مع مقدار القرب او البعد عن سطح الارض بحيث يكون الهواء دافي بالقرب من سطح الأرض وتقل حرارته مع الارتفاع عن سطح الأرض.