طبقات الجوويتكون الغلاف الجوي من ست طبقات رئيسية تتداخل في بعضها مما يجعل الفصل بينها غير ممكن تقريبا وهذه الطبقات :
المتكور الدوار (التروبوسفير) وهي الطبقة التي تحدث معظم التغيرات الجويه التي نلمسها يوميا وتقل فيها درجات الحراره مع الارتفاع وهي الطبقه التي تحتوي على معظم بخار الماء والأكسجين وثاني اكسيد الكربون وتتركز فيها انشطة الإنسان.
الستراتوسفير وهي الطبقه التي تعلو التربوسفير وتمتد من ارتفاع 21 إلى 80 كيلو متر تقريبا فوق سطح الأرض. وتتميز هذه الطبقه بخلوها من التقلبات المختلفه أو العواصف. ويوجد بها حزام يعرف بطبقة الاوزون التي تحمي سطح الأرض من مخاطر لاشعه فوق البنفسجيه.
المتكور الأوسط يقع هذه الطبقة فيما وراء الاطراف العليا بطبقة الاتراتوسفير، وتتميز هذه الطبقة بارتفاع درجة حرارة الهواء في قسمها السفلي ثم تنخفض بالتدريج مع الارتفاع إلى أعلى النهايات العليا للطبقة، ويرجع الفضل إلى هذه الطبقة الهوائية في حدوث عمليات احراق الشهب والنيازك الساقطة والمتجهة إلى سطح الكرة الأرضية’
المتكور الحراري (بالإنجليزية Thermosphere Layer) يشكل المتكور الحراري الطبقة الرابعة من الغلاف الجوي. يرتفع المتكور الحراري فوق سطح البحر إلى ارتفاع يتراوح بين 500 كم، عندما تكون الشمس نشيطة، وبين 750 كم، عندما تكون الشمس هادئة. وبذلك يتراوح سمكها فوق حد ميزوبوز بين 420- 670 كم على التوالي. ولا يوجد بينها وبين الطبقة الجوية التي تليها حد حراري، ولذلك تحدد قمتها بحد ثرموبوز على أساس تركيبها الغازي. تثبت درجة حرارتها عند درجة الحرارة -93 ْ مئوية لعدة كيلومترات في أسفلها ثم تتزايد تدريجياً مع الارتفاع خلالها، إذ تبلغ نحو 700 ْ مئوية عند ارتفاع 300 كم، لكنها قد تناهز 1700 ْ مئوية عندما تكون الشمس نشيطة وتظل درجة الحرارة على وضعها حتى نهاية المتكور الحراري وخلال الطبقة الجوية التي تليها. ويبدو واضحاً أن اسمها قد أشتق من كلمة (Thermo) الإغريقية والتي تعني حارا للدلالة على شدة الحرارة فيها.
المتكور المتأين وهي الطبقه التي تعلو الاستراتوسفير من ارتفاع 80 كيلومتر تقريبا وحتى 360 كيلومتر أو أكثر وتتميز تلك الطبقه بخفة غازاتها ويسود فيها غاز الهيدروجين والهيليوم.
إكزوسفير تشكل طبقة أكسوسفير الطبقة الأخيرة الخارجية من الغلاف الجوي، وقد أشتق اسمها من كلمة “Exo” التي تعني خارج. تمتد طبقة إكسوسفير مرتفعة فوق طبقة ثيرموسفير وحتى نهاية الغلاف الجوي عند ارتفاع يناهز 64400 كم. وتصبح جزيئات الهواء نادرة الوجود في طبقة إكسوسفير إلى حد إنها تعد غير موجودة، فمثلاً، عند أسفلها من الممكن أن تنطلق ذرة غازية نحو 10 كم قبل أن تصطدم بذرة غازية أخرى. وعادة يعرف العلماء المسافة التي تقطعها الذرات الغازية قبل أن تصطدم مع ذرة أخرى بالممر الحر.
لمتكور الأوسط أو طبقة الميزوسفير أو هي ثالث طبقات الجو بعد التربوسفير (المتكور الدوار) والاستراتوسفير ويبلغ ارتفاعها حوالي من 50 إلى 80 كلم عن سطح البحر. وبالرغم من ارتفاع هذه الطبقه عن سطح البحر الا انها تتميز بدرجه حراره مرتفعه ويرجع ذلك إلى وجود طبقه الاوزون في الجزء السفلى من هذه الطبقه (o3) والذي يبلغ سمكها حوالي 30 كلم والتي تقوم بحجب الاشعه فوق البنفسجيه التي تصدر من الاشعاع الشمسى ،بالإضافة إلى ان معظم النيازك والشهب تحترق في هذه الطبقه مما يؤدى إلى ارتفاع في درجه حراره هذه الطبقه. يساعد الامتداد العظيم للغلاف الجوى في الفضاء إلى احتراق الملايين من الشهب
الهواءيتكون الهواء في طبقته السفليه من عدة غازات بالإضافة إلى بخار الماء وبعض الجسيمات الدقيقه (الاتربه والرذاذ). والهواء الجاف غير الملوث يت والكريبتون وغيرها. بالإضافة إلى هذا يحتوي الهواء على نسب مختلفه من بخار الماء نتيجة التبخر من السطوح المائيه ومن التربه ومن النباتات، تكون مرتفعه في المناطق الرطبه الاستوائيه وأيضا في المناطق الساحليه) وتقل كلما اتجهنا إلى المناطق القطبيه كذلك تتعلق في الهواء كميات هائله من الغبار (الاتربه) التي قد توجد بصوره مرئيه للعين، ويختلف وجودها من منطقه إلى أخرى، فتزداد بالقرب من المناطق الصحراويه، خاصه في مواسم معينه (مثل الخماسين)، كما يكثر الغبار في الطبقات السفلى من الهواء عنه في الطبقات العليا.
الغازاتويمثل النيتروجين نسبة 78% من مجموع أحجام هذه الغازات، ويكون الأكسجين 21% من حجم هذا الغلاف، أما الجزء الباقي من الغلاف الهوائي فإن معظمه يتألف من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. ونظراً لزيادة كثافة كل من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون عن كثافة غيرهما من الغازات الأخرى فإننا نجدهما في طبقات الجو القريبة من الأرض، ومن المعروف أن حوالي 90% من بخار الماء العالق في الهواء ويوجد في طبقة من الجو يصل ارتفاعها إلى 6 كيلومترات فوق مستوى سطح البحر، وتوجد في الغلاف الهوائي كميات كبيرة من الأجسام الصلبة العالقة، وهذه الأجسام الصلبة عبارة عن ذرات دقيقة من الغبار والأتربة والأملاح والدخان المتصاعد من المصانع والسيارات والقاطرات والبواخر، وتسه المواد العالقة التلوث لا للغلاف الهوائي فحسب، بل للغلاف المائي كذلك. وعلى الرغم من سلبيات هذه الأجسام الصلبة فإن لها فوائد لا بأس بها، مثل تكاثف بخار الماء حولها ونزوله على هيئة قطرات من الماء أو الثلج أو البرد. ومن الملاحظ أن كثيراً من الأمطار التي تصيب المناطق الداخلية في منطقة السعودية تسبقها العواصف الرمليه.
تلوث الغلاف الهوائييتلوث الغلاف الهوائي عندما توجد فيه مواد غريبة أو عندما يحدث تغيير مهم في النسب المكونة له، وتوجد هذه المواد الغريبة معلقة في الجو بصورة صلبة أو سائلة أو غازية، وتعد المصانع ونواتج الأحتراق والمركبات ذات المحركات أهم مصادر التلوث الجوي في الوقت الحالي. فضلاً عن التجارب النووية والمبيدات الحشرية، وقد أحصى العلماء أكثر من مئة مادة ملوثة للجو ولها آثار مدمرة على البيئة وعلى التوازن الحيوي. وأصبح التلوث يهدد طبقة الأوزون التي تحمي الأرض -بإذن الله- من أخطار الأشعة الضارة. وتعد السيطرة على انتشار التلوث من أهم أسباب مكافحته، وخاصة مخلفات المصانع والسيارات، وتعد المحافظة على الغطاء النباتي من أبرز عوامل تنقية الجو من التلوث.
أهمية الغلاف الجوييزود المخلوقات الحية بالهواء للتنفس.
يسمح بنفاذ الأشعة المرئية والاشعة تحت الحمراء وغيرها من الاشعات الحرارية والضوئية القادمة من الشمس والتي تمتصها الأرض مما يوفر الدفء والحماية.
يقي سطح الأرض من الإشعاعات فوق البنفسجية الضارة ويمنع وصولها للأرض التي تسبب امراض عديدة مثل سرطان الجلد وامراض جلدية وبصرية كثيرة
يساهم في تنظيم وتوزيع درجات الحرارة السائدة على سطح الكرة الأرضية حيث ينظم وصول أشعة الشمس ويمنع نفاذ كل الإشعاع الأرضي إلى الفضاء الخارجي، ولو لم يكن هناك غلافا جويا للأرض لتجاوز المدى اليومي 200 درجة حرارية.
يقوم بتوزيع بخار الماء على مناطق العالم المختلفة.
حماية الكائنات الحية على سطح الأرض من الإشعاعات الكونية الضارة، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية.
يشكل درعاً واقياً يحمي سطح الأرض من النيازك والشهب حيث يتفتت معظمها قبل وصوله إلى سطح الأرض، نتيجة أحتكاكه بالهواء وأحتراقه.
يعد واسطة اتصال تستخدمه الطائرات، وتنتقل فيه الأصوات ولولا وجود الهواء في الغلاف الجوي لساد سكون وهدوء مخيف على سطح الأرض.
ينظم انتشار الضوء بشكل مناسب.
ما هي طبقات الغلاف الجوي ؟
هو الغلاف الذي يحيط بالأرض والذي يتكون من طبقات غازية متمازجة تؤلف فيما بينها مانسميه الهواء والذي يعتبر الغلاف الجوي الذي يكون مهماً جداً لصور الحياة على الأرض لأنه مصدر غاز الأوكسجين اللازم لحياة الإنسان والحيوان كما أنها مصـدر هـام لغاز ثاني أكسيد الكربون اللازم لحياة النباتات ويوفر له الحماية بتلطيف حرارة الشمس أثناء النهار وبإعاقة تسرب الحرارة من الأرض إلى الفضاء فتبقى دافئة نسبياً أثناء الليل ، وقد تكون الأرض دون سائر الكواكب هي الوحيدة التي تحتفظ لنفسها بغلاف جوي وسط خضم الفضاء ونشعر بحقيقة وجود الهواء عند إهتزاز أغصان الأشجار وإرتفاع أمواج البحر وسير السفن الشراعية ، والهواء خليط من غازات مختلفة بنسب متفاوتة ، وتختلف نسبة المواد المكونة للهواء من وقت لآخر ومن مكان لآخر وذلك نتيجة لما يضاف إليه من غازات أخرى مثل دخان المصانع ودخان الحرائق والغازات المنبعثة من عادم السيارات والطائرات والبراكين ، ولا يشكل الهواء سوى جزء ضئيل من الغلاف الجوي وهو الجزء الملامس لسطح الأرض ويجيط الغلاف الجوي بالكرة الأرضية إحاطة تامة ويرتبط بها ولا يستطيع عنها إنفكاكاً بسبب الجاذبية الأرضية التي تشده نحو مركزها دوماً ، ولو كانت جاذبية الأرض على الهواء ضعيفة لرق الغلاف الجوي أو تلاشى ، فالكواكب الصغيرة ذات الجاذبية الضعيفة لا جو لها تقريباً كعطارد والزهرة وتحتوي الطبقات السفلى منه على بخار الماء الذي يعتبر العامل الرئيسي في تغير الطقس وتكثف السحب وتكوين الجليد وهطول الأمطار ، ولهذا يعتبر بخار الماء أهم عامل في دورة الماء بين الأرض والسماء وينعدم وجود بخار الماء بعد إرتفاع من 12 – 18 كيلومتراً ولذلك تنعدم السحب بعد هذا الإرتفاع ، ولكي ننتهي إلى معرفة الحد الفاصل بين نهاية الغلاف الجوي للأرض وبداية مشارف الفضاء الخارجي يلزمنا الإلمام بطبقات الغلاف الجوي التي قسمت إلى أربعة طبقات رئيسية وهي :
( 1 ) طبقة التربوسفير TERPOSPHER : وهذه الطبقة التي يعيش فيها الإنسان ، وهي طبقة ملاصقة لسطح الأرض وتحتوى على 75 % من وزن هواء الغلاف الجوي كله ، وترتفع هذه الطبقة إلى مسافة 11 كيلومتراً فوق القطبين وإلى مسافة 18 كيلومتر فوق خط الإستواء وهي ليست منتظمة السُمك والفاصل الذي يفصلها عن الطبقة التي تعلوها تسمى التروبوز وتتميز طبقة التربوسفير بإحتوائها على كل العناصر الطبيعية المؤثرة على تقلبات الطقس بفضل وجود بخار الماء وينعدم فوق طبقة التروبوز وجود السحب والعواصف الرعدية وتيارات الهواء والضباب والجليد وتتناقص بها درجة الحرارة بمعدل ثابت بمقدار 5, 6 درجة مئوية لكل كيلومتر .
( 2 ) طبقة الإستراتوسفير STRATOSPHER : وتمتد هذه الطبقة من خط التروبوز إلى إرتفاع 80 كيلومتر وتنتهي بحد فاصل بينهما وبين الطبقة التي تعلوها والتي تسمى الإستراتوبوز ، وتخلو هذه الطبقة من تقلبات الطقس لإنعدام بخار الماء ويوجد فيها طبقة صغيرة من غاز الأوزون الذي يقوم بإمتصاص معظم الأشعة فوق البنفسجية من الأشعة الشمسية ويبلغ متوسط درجة حرارتها 40 درجة مئوية تحت الصفر .
( 3 ) طبقة الأيونوسفير AUONOSPHER : وتمتد هذه الطبقة من 80 – 300 كيلومتر وتتميز بتأثيرها الفعال على إنعكاس الموجات اللآسلكية القصيرة وذلك بسبب تأين جزيئات الغاز بتأثير الأشعة فوق البنفسجية وتتميز هذه الطبقة بظهور وهج أعالي الغلاف الهوائي ويسمى وهج الأورورا أو الوهج القطبي والتي تنقسم إلى طبقتين فرعيتين رئيسيتين هما طبقة هيفسنيد بين 80 – 100 كيلومتر وطبقة أبلتون بين 250 – 300 كيلومتر .
( 4 ) طبقة الأكزوسفير ALUXOSPHER : وتمتد من حدود الأيونوسفير إلى عشرات الالآف من الكيلومترات في الفضاء الخارجي إلى أن يتلاشى الغلاف الجوي كلياً .
وهناك تقسيم حديث لطبقات الغلاف الجوي وهي : التربوسفير ، الإستروسفير ، الكيموسفير ، الثرموسفير ، الأيونوسفير ، الميزوسفير .
والحقيقة أن الغلاف الجوي له عدة مزايا يمكن أن ندركها لو تصورنا إنعدامه فلو لم يكن لحدث ما يلي :
( 1 ) تنعدم الحياة لغياب الأوكسجين وأيضاً تنعدم النباتات لغياب ثاي أكسيد الكربون .
( 2 ) تنعدم الأمطار لغياب بخار الماء وبالتالي تختفي الأنهار .
( 3 ) تتعرض الأرض لمزيد من الأشعة الكونية المهلكة لمظاهر الحياة .
( 4 ) تنعدم زرقة السماء وتبدو قبة السماء صفحة سوداء تلمع فيها الشمس كقرص أبيض.
( 5 ) يسود الأرض ظلام حالك مستديم لا نهار فيه ولا ليل وتبدو النجوم ساطعة في السماء طوال الوقت .
( 6 ) تختفي بعض الظواهر الطبيعية مثل الشفق ووهج الأورورا .
( 7 ) لا يشعر الإنسان بدفء النهار ولا ببرودة الليل بالقدر الحالي فالفارق بينهما لن يكون كبيراً .
( 8 ) يصعب إنتقال الصوت من مكان لآخر لإنعدام الوسط الذي ينتقل فيه (وهو الهواء) .
( 9 ) يتوقف إنكسار الضوء ويصبح إنتشاره في خطوط مستقيمة وتظهر كل الأجسام البعيدة في الفضاء في أماكنها الحقيقية .
ولقد أستعان الإنسان بعيون أرينه ما لا تراه عيونه وكشفت له الكثير من أسرار الكون البديع وإحدى تلك العيون الضخمة عبارة عن مرآة مقعرة عاكسة يبلغ قطرها عشرين متراً مربعاً ووزنها يصل إلى حوالي 5, 15 طن محمولة على هيكل يزن 450 طن وتوجد في الولايات المتحدة الأمريكية بولاية كلفورنيا والتي وضعت على جبال بلومار وسميت بمرصد بلومار ، لقد بدأت هذه العين الضخمة تنظر من خلال نافذة على الأرض إلى ملكوت الله في السموات ورأى الإنسان من خلالها ولأول مرة أجراماً كونية تسبح على مسافات بعيدة عن الأرض تبلغ من 30 – 36 ألف مليون مليون ميل أي ما يعادل 6 ألآف مليون سنة ضوئية والتي بلغت قوتها 750 ألف مرة عن قوة وكفاءة العين البشرية ، وبعدها توصلت روسيا إلى إقامة أكبر مرصد عالمي له عين كونية وزنها 70 طناً ووضعت على قمة سيمبرود في جبال القوقاز على إرتفاع 2800 متر فوق سطح البحر كما وضعت فوق هيكل يزن 850 طن وبإرتفاع يعادل ثمانية طوابق ، ومما قيل عن هذه العين إن دقتها تستطيع أن تكشف عن شمعة موضوعة في الفضاء على بعد 80 ألف ميل وقد بلغت قوة كفاءة هذه العين مليون مرة عن كفاءة العين البشرية .
غلاف الأرض الجوي هو طبقة من خليط من غازات تحيط بالكرة الأرضية مجذوبة إليها بفعل الجاذبية الأرضية. ويحوي على 78 % من غاز النيتروجين و 21 % أوكسجين والارجون وثاني أكسيد الكربون وبحار الماء، والهيدروجين ، والهليوم, والنيون, والزينون. ويحمي الغلاف الجوي الأرض من امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ويعمل على اعتدال درجات الحرارة على سطح الكوكب.
يعتبر الغلاف الجوي مستودعا كبيرا للمياه يستخدم لنقل الماء حول الأرض، إذ يصل حجم الماء الموجود في الغلاف الجوي إلى حوالي 12.900 كيلومتر مكعب يتساقط معظمها على شكل أمطار في المحيطات والبحار حيث أن إذا حدث وسقطت كل المياه الموجودة في الغلاف الجوي في آن واحد كأمطار فإنها ستغطي الكرة الأرضية بعمق يصل إلى 2.5 سم. ويقدر ثقل السحب التي يحتويها بآلاف الملايير من الأطنان.
طبقات الجو
ويتكون الغلاف الجوي من خمس طبقات رئيسية تتداخل في بعضها مما يجعل الفصل بينها غير ممكن تقريبا وهذه الطبقات :
المتكور الدوار (التروبوسفير ) و هي الطبقة التي تحدث معظم التغيرات الجويه التي نلمسها يوميا وتقل فيها درجات الحراره مع الارتفاع وهي الطبقه التي تحتوي على معظم بخار الماء والأكسجين وثاني اكسيد الكربون وتتركز فيها انشطة الإنسان.
الاستراتوسفير وهي الطبقه التي تعلو التربوسفير وتمتد من ارتفاع 21 إلى 80 كيلو متر تقريبا فوق سطح الأرض. وتتميز هذه الطبقه بخلوها من التقلبات المختلفه أو العواصف . و يوجد بها حزام يعرف بطبقة الاوزون التي تحمي سطح الأرض من مخاطرا لاشعه فوق البنفسجيه.
المتكور الأوسط يقع هذه الطبقة فيما وراء الاطراف العليا بطبقة الاتراتوسفير، وتتميز هذه الطبقة بارتفاع درجة حرارة الهواء في قسمها السفلي ثم تنخفض بالتدريج مع الارتفاع إلى أعلى النهايات العليا للطبقة، و يرجع الفضل إلى هذه الطبقة الهوائية في حدوث عمليات احراق الشهب و النيازك الساقطة و المتجهة إلى سطح الكرة الأرضية’
المتكور الحراري (بالإنجليزية Thermosphere Layer) يشكل المتكور الحراري الطبقة الرابعة من الغلاف الجوي. يرتفع المتكور الحراري فوق سطح البحر إلى ارتفاع يتراوح بين 500 كم، عندما تكون الشمس نشيطة ، وبين 750 كم، عندما تكون الشمس هادئة . وبذلك يتراوح سمكها فوق حد ميزوبوز بين 420- 670 كم على التوالي. ولا يوجد بينها وبين الطبقة الجوية التي تليها حد حراري، ولذلك تحدد قمتها بحد ثرموبوز على أساس تركيبها الغازي. تثبت درجة حرارتها عند درجة الحرارة -93 ْ مئوية لعدة كيلومترات في أسفلها ثم تتزايد تدريجياً مع الارتفاع خلالها، إذ تبلغ نحو 700 ْ مئوية عند ارتفاع 300 كم، لكنها قد تناهز 1700 ْ مئوية عندما تكون الشمس نشيطة وتظل درجة الحرارة على وضعها حتى نهاية المتكور الحراري وخلال الطبقة الجوية التي تليها . ويبدو واضحاً أن أسمها قد أشتق من كلمة (Thermo) الإغريقية والتي تعني حارا للدلالة على شدة الحرارة فيها.
المتكور المتأين وهي الطبقه التي تعلو الاستراتوسفير من ارتفاع 80 كيلومتر تقريبا وحتى 360 كيلومتر أو أكثر وتتميز تلك الطبقه بخفة غازاتها ويسود فيها غاز الهيدروجين والهيليوم .
إكزوسفير تشكل طبقة أكسوسفير الطبقة الأخيرة الخارجية من الغلاف الجوي، وقد أشتق أسمها من كلمة “Exo” التي تعني خارج. تمتد طبقة إكسوسفير مرتفعة فوق طبقة ثيرموسفير وحتى نهاية الغلاف الجوي عند ارتفاع يناهز 64400 كم. وتصبح جزيئات الهواء نادرة الوجود في طبقة إكسوسفير إلى حد إنها تعد غير موجودة، فمثلاً، عند أسفلها من الممكن أن تنطلق ذرة غازية نحو 10 كم قبل أن تصطدم بذرة غازية أخرى. وعادة يعرف العلماء المسافة التي تقطعها الذرات الغازية قبل أن تصطدم مع ذرة أخرى بالممر الحر.
لمتكور الأوسط أو طبقة الميزوسفير أو هى ثالث طبقات الجو بعد التربوسفير ( المتكور الدوار ) والاستراتوسفير ويبلغ ارتفاعها حوالي من 50 إلى 80 كلم عن سطح البحر . وبالرغم من ارتفاع هذه الطبقه عن سطح البحر الا انها تتميز بدرجه حراره مرتفعه ويرجع ذلك إلى وجود طبقه الاوزون في الجزء السفلى من هذه الطبقه (o3) والذى يبلغ سمكها حوالي 30 كلم والتي تقوم بحجب الاشعه فوق البنفسجيه التي تصدر من الاشعاع الشمسى ،بالاضافه إلى ان معظم النيازك والشهب تحترق في هذه الطبقه مما يؤدى إلى ارتفاع في درجه حراره هذه الطبقه .
الهواء
يتكون الهواء في طبقته السفليه من عدة غازات بالاضافه إلى بخار الماء وبعض الجسيمات الدقيقه (الاتربه و الرذاذ ) . والهواء الجاف غير الملوث يت و الكريبتون و غيرها . بالاضافه إلى هذا يحتوي الهواء على نسب مختلفه من بخار الماء نتيجة التبخر من السطوح المائيه و من التربه ومن النباتات ، تكون مرتفعه في المناطق الرطبه الاستوائيه وأيضا في المناطق الساحليه ) وتقل كلما اتجهنا إلى المناطق القطبيه كذلك تتعلق في الهواء كميات هائله من الغبار (الاتربه) التي قد توجد بصوره مرئيه للعين ، ويختلف وجودها من منطقه إلى أخرى ، فتزداد بالقرب من المناطق الصحراويه ، خاصه في مواسم معينه (مثل الخماسين )، كما يكثر الغبار في الطبقات السفلى من الهواء عنه في الطبقات العليا.
الغازات
ويمثل النيتروجين نسبة 78% من مجموع أحجام هذه الغازات، ويكون الأكسجين 21% من حجم هذا الغلاف، أما الجزء الباقي من الغلاف الهوائي فإن معظمه يتألف من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. ونظراً لزيادة كثافة كل من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون عن كثافة غيرهما من الغازات الأخرى فإننا نجدهما في طبقات الجو القريبة من الأرض، ومن المعروف أن حوالي 90% من بخار الماء العالق في الهواء ويوجد في طبقة من الجو يصل ارتفاعها إلى 6 كيلومترات فوق مستوى سطح البحر، وتوجد في الغلاف الهوائي كميات كبيرة من الأجسام الصلبة العالقة، وهذه الأجسام الصلبة عبارة عن ذرات دقيقة من الغبار والأتربة والأملاح والدخان المتصاعد من المصانع و السيارات والقاطرات والبواخر، وتسه المواد العالقة التلوث لا للغلاف الهوائي فحسب، بل للغلاف المائي كذلك. وعلى الرغم من سلبيات هذه الأجسام الصلبة فإن لها فوائد لا بأس بها، مثل تكاثف بخار الماء حولها ونزوله على هيئة قطرات من الماء أو الثلج أو البرد. ومن الملاحظ أن كثيراً من الأمطار التي تصيب المناطق الداخلية في منطقة السعودية تسبقها العواصف الرملية
تلوث الغلاف الهوائي
يتلوث الغلاف الهوائي عندما توجد فيه مواد غريبة أو عندما يحدث تغيير مهم في النسب المكونة له، وتوجد هذه المواد الغريبة معلقة في الجو بصورة صلبة أو سائلة أو غازية، وتعد المصانع ونواتج الأحتراق والمركبات ذات المحركات أهم مصادر التلوث الجوي في الوقت الحالي. فضلاً عن التجارب النووية والمبيدات الحشرية، وقد أحصى العلماء أكثر من مئة مادة ملوثة للجو ولها آثار مدمرة على البيئة وعلى التوازن الحيوي. وأصبح التلوث يهدد طبقة الأوزون التي تحمي الأرض -بإذن الله- من أخطار الأشعة الضارة. وتعد السيطرة على انتشار التلوث من أهم أسباب مكافحته، وخاصة مخلفات المصانع والسيارات، وتعد المحافظة على الغطاء النباتي من أبرز عوامل تنقية الجو من التلوث.
أهمية الغلاف الجوي
يزود المخلوقات الحية بالهواء للتنفس.
يسمح بنفاذ الأشعة الحرارية والضوئية القادمة من الشمس والتي تمتصها الأرض مما يوفر الدفء والحماية.
يقي سطح الأرض من الإشعاعات فوق البنفسجية الضارة ويمنع وصولها للأرض
يساهم في تنظيم وتوزيع درجات الحرارة السائدة على سطح الكرة الأرضية حيث ينظم وصول أشعة الشمس ويمنع نفاذ كل الإشعاع الأرضي إلى الفضاء الخارجي، ولو لم يكن هناك غلافا جويا للأرض لتجاوز المدى اليومي 200 درجة حرارية.
يقوم بتوزيع بخار الماء على مناطق العالم المختلفة.
حماية الكائنات الحية على سطح الأرض من الإشعاعات الكونية الضارة، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية.
يشكل درعاً واقياً يحمي سطح الأرض من النيازك والشهب حيث يتفتت معظمها قبل وصوله إلى سطح الأرض، نتيجة أحتكاكه بالهواء وأحتراقه.
يعد واسطة اتصال تستخدمه الطائرات، وتنتقل فيه الأصوات ولولا وجود الهواء في الغلاف الجوي لساد سكون وهدوء مخيف على سطح الأرض.
ينظم انتشار الضوء بشكل مناسب
ويعتقد الكثيرون من الناس أن الغلاف الجوي ليس سوى طبقة الهواء التي نسبح فيها والتي تتكون فيها أنواع الغيوم المختلفة ، وهي طبقة لا يتجاوز ارتفاعها 10 كم فوق سطح الأرض ، وتتناقص فيها كمية الهواء كلما زاد الارتفاع ، ولعل الكثيرون منا لا يعلمون أن من يتسلقون جبال هملايا يحملون معهم أسطوانات الهواء المضغوط لأن كميات الهواء هناك تنقص كثيراً عما هي عليه بقرب سطح الأرض ، فيصبح التنفس صعباً . أما منبع هذا الاعتقاد ، الذي أشرنا إليه في البداية ، فهو عدم معرفتهم بوجود طبقات غلاف جوي أخرى على ارتفاعات أكبر ، أو عدم الاهتمام بمعرفتها بالنظر لأنها لا تؤثر مباشرة على الحياة الإنسانية على الأرض . وقد بدأ بعض الناس يعرفون وجود هذه الطبقات بالنظر لتأثيرها على استقبال موجات الراديو في بعض الأحيان .
باختصار الغلاف الجوي ليس طبقة الهواء القريبة فحسب ، إنه غلاف كبير وعال درسه العلماء مباشرة في مناطقه القريبة وبطريقة غير مباشرة عن طريق أجهزة أرضية وأجهزة فضائية يرسلونها مع الأقمار الصناعية والمراكب الفضائية عند ارتياد الفضاء.
تركيب الغلاف الجوي
إذا جمعت عينات من الهواء الجوي الجاف الموجود في الغلاف الغازي المضطرب (بدون بخار الماء وملوثات) ، ثم حللت هذه العينات فإن نتيجة التحليل مقاسة بالنسبة المئوية الحجمية هي:
طبقات الغلاف الجوي
يتكون الغلاف الجوي من أربع طبقات تبدأ بالقرب من سطح الأرض لتصل إلى مناطق في الفضاء بعيدة جداً عن سطح الأرض .
1. الطبقة المضطربة "أو الغلاف المضطرب " Troposphere
وهي الطبقة الأولى من الغلاف الجوي الأقرب إلى سطح الأرض والتي تتكون في معظمها من الهواء الذي نتنفسه ، والذي يصبح أقل كثافة وأقل أوكسيجيناً كلما ارتفعنا إلى الأعلى بعيداً عن سطح الأرض . يتراوح سمك هذه الطبقة من حوالي 8 كم فوق القطبين إلى 16 كم فوق خط الاستواء يحدها من الأعلى طبقة رقيقة (قليلة السماكة) تسمى الطبقة الهادئة Tropopause وتمتاز بثبات درجة حرارتها . أما في الطبقة المضطربة فتنخفض درجة الحرارة بزيادة الارتفاع عن سطح الأرض بمعدل تقريبي هو 6 ْ م / كم ، أي أنها تصبح حوالي
40 ـ 50 ْم تحت الصفر على ارتفاع 10 كم ، وهذا الارتفاع هو منطقة الطيران المدني ، ومن ركب طائرة لابد أنه سمع قائد الطائرة وهو يعلن أن درجة الحرارة خارج الطائرة (ـ40 ْ م مثلاً) ، والذين يتسلقون الجبال العالية يعرفون أن درجة حرارة قمة الجبل تكون أقل بعدة درجات عن سفحه.
. الغلاف الغازي المتطبق أو الطبقة الغازية المتطبقة Stratosphere
هي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي ، وهي تقع فوق الغلاف الغازي المضطرب ويفصلها عنه الطبقة الهادئة أو المستقرة Tropopause . تمتد هذه الطبقة من ارتفاع 12 ـ 50 كم بالمعدَّل حيث أن ارتفاع سطحها السفلي عند خط الاستواء أكبر من ارتفاعه عند القطبين .
تزداد درجة الحرارة في هذه الطبقة كلما ارتفعنا فيها . تصل درجة الحرارة في الجزء العلوي من هذه الطبقة حيث "الهواء قليل جداً " إلى ما يقارب الصفر المئوي ، ولكن ما سبب ارتفاع درجة الحرارة هذه ؟ يوجد في هذا الغلاف الغازي المتطبق طبقة الأوزون التي تمتص أشعة الشمس فوق البنفسجية . ينتج عن التوزيع الحراري وعن قلة الهواء في هذه المنطقة أحوال جوية مستقرة تماماً ، لذلك لا نجد فيها التيارات والاضطرابات الموجودة في طبقة الغلاف الغازي المضطرب ، ولا نجد فيها أي أثر للغيوم أو الظواهر الجوية الأخرى .
هذه الطبقة هي طبقة الطيران لمسافات طويلة لأنها تقع بعيداً عن مناطق الجو العاصف ، ويميزها رياح أفقية قوية ولكنها ثابتة "Steady " .
نهاية هذه الطبقة وفاصلها الطبيعي عن الغلاف الغازي المتوسط الذي يليها هو غلاف غازي رقيق يدعى الغلاف الغازي الهادئ أو الساكن Stratopause .
هي أكثر طبقات الغلاف الجوي كثافة ، أما كتلتها فهي تعادل 75-85% من كتلة الغلاف الجوي ، كاملاً ، ومعظم هذه الكتلة موجودة على ارتفاع أقل من 8 كم عن سطح الأرض .
3.الغلاف الغازي المتوسط أو الطبقة الغازية المتوسطة Mesosphere
يعني المقطع "meso " المتوسط middle ، فهذه الطبقة الثالثة تعني حرفياً الطبقة المتوسطة من الغلاف الجوي ، وهي تقع على ارتفاع حوالي 50 ـ 80 كم فوق سطح الأرض يفصلها عن الغلاف الغازي المتطبق طبقة الغلاف الغازي المتطبق الهادئ وعن الغلاف الغازي الحراري الذي يليها طبقة رقيقة هي الغلاف الغازي المتوسط الهادئ mesopause .
تنخفض درجة الحرارة في هذه الطبقة كلما ازداد الارتفاع لتصل إلى ( ـ 100 ْ م ) ، وهذه الطبقة هي أقل طبقات الغلاف الجوي في درجة حرارتها ، وهي أصغر من أصغر درجة حرارة سجلت في المنطقة القطبية الجنوبية للأرض . يتجمد بخار الماء في هذه الطبقة ليتحول إلى غيوم جليدية . يمكنك أن ترى الغيوم الجليدية إذا سقطت عليها أشعة الشمس بعد الغروب . تسمى هذه الغيوم "الغيوم الليلية المضيئة Noctilucent Clouds .تحترق في هذه الطبقة الشهب والنيازك أثناء مرورها في الغلاف والتي نراها من الأرض وكأنها قذائف نجمية .
4. الغلاف الجوي الحراري أو الطبقة الجوية الحرارية Thermosphere
هي الطبقة الخارجية الأبعد من الغلاف الجوي تفصلها عن الغلاف الغازي المتوسط الطبقة المتوسطة الهادئة ترتفع درجة الحرارة في هذه الطبقة إلى ما فوق 1000 ْ م . تتلقى الجزيئات القليلة من المادة الموجودة في هذه الطبقة كميات هائلة من الطاقة الشمسية توصلها إلى درجة الحرارة التي ذكرناها . نحن نعلم أن درجة حرارة الهواء هي مقياس طاقة حركة جزيئاته وليس مقياساً لمقدار الطاقة المخزنة فيه
وبناءً على ما سبق ، فإن كميات الهواء النادرة جداً الموجودة في الغلاف الغازي الحراري على الرغم من ارتفاع درجة حرارتها إلا أن طاقتها صغيرة جداً بالمقارنة مع الطاقة في الغلاف الغازي الحراري أو في الطبقة الغازية المتطبقة ، فعلى الرغم من ارتفاع درجة الحرارة فيها ، فإن الغلاف الغازي الحراري هو غلاف بارد جداً ولا يمكن لجزيئات الهواء القليلة التي تحتله أن تنقل الحرارة إلى جلودنا (لو تخيلنا أننا كنا نسبح في هذه الطبقة.
ينقسم الغلاف الجوي الحراري إلى قسمين هما :
أ- الغلاف الغازي الأيوني Ionosphere .
ب- الغلاف الغازي الخارجي Exosphere .
أ- الغلاف الغازي الأيوني أو الطبقة الغازية الأيونية
تمتد هذه الطبقة من ارتفاع 80 كم إلى حوالي 600 كم وأكثر . في هذه الطبقة تتحول جزيئات الهواء ( ! ) وذراته إلى أيونات والكترونات حرة الحركة ، تتأين جزيئات الهواء ( ! ) بفعل أشعة الشمس فوق البنفسجية، ويساعد على ذلك أيضا، ولكن بدرجة أقل، دقائق شمسية عالية الطاقة والأشعة الكونية .
تبعث هذه الطبقة موجات كهرومغناطيسية بسبب الكمية الهائلة من الالكترونات الحرة الموجودة فيها ، لذلك يمكن لموجات الراديو (وهي موجات كهرومغناطيسية) أن تقفز أو تنعكس عن هذه الطبقة وبالتالي تنتقل عبر مسافات بعيدة كما نسمعها ونشاهدها في برامج المذياع والتلفاز . والعبارة التالية قد تسمعها من مذيع إحدى محطات الراديو : " نأسف لاضطراب أحوال الاستقبال وذلك بسبب حالة عدم الاستقرار السائدة في طبقات الجو العليا وفي الطبقة الأيونية " ، إن الضجيج وسوء استقبال موجات الراديو سببه تلوث موجي على الأرض أو في طبقة الغلاف الغازي الأيوني . يحدث في هذه الطبقة الشفق بأنواعه aurorae .
ب. الغلاف الغازي الخارجي
هي أعلى أو أبعد طبقات الغلاف الجوي ، تصل في ارتفاعها إلى حوالي 10000 كم ، وهو الحد الأعلى لغلافنا الجوي الأرضي ، يتداخل (يتمازج) الغلاف الجوي هنا مع الفضاء الخارجي حيث تكون طبقة الهواء رقيقة جداً إلى حد يصعب تخيله تهرب ذرات وجزيئات الهواء من هذه الطبقة متجهة نحو الفضاء الخارجي .
تتكون هذه الطبقة من الغلاف الجوي من عنصري الهيدروجين والهيليوم (في حالة أيونية) حيث تكون كثافتهما في أدنى الحدود التي يمكن تخيلها . تسبح الأقمار الصناعية التي يطلقها الإنسان في هذه الطبقة من طبقات الغلاف الجوي
السبت مارس 22, 2014 12:50 am