الغلاف الجوي .. تعريفه .. مكوناته .. أهميته .. طبقاته

عبدالله العزازي

بحكم أننا نعيش على كوكب الأرض وأننا أحياء على الكوكب الوحيد الذي تتوفر فيه مقومات الحياة حتى الآن فيتوجب دراسة هذه الظاهرة الفريدة ومن خلالها تحليل العوامل التي أدت لهذه الظاهرة. في هذه المقالة البحثية سأقوم بسرد أهم العوامل بشكل منفصل ثم سأقوم بالاستفاضة عن الغلاف الجوي

يحتوى الكون على العديد من الكواكب، ولكن بقدر ما نعلم، لا يوجد سوى عدد قليل تتوافر فيه مقومات الحياة، لذا يحاول علماء الفضاء باستمرار استكشاف هذا الكون  من أجل العثور على مقومات للحياة في أماكن أخرى في المجموعة الشمسية وحتى خارج المجموعة الشمسية ، كما يبحث علماء الفلك أيضا عن مؤشرات معينة في أي جرم سماوي، لتحديد ما إذا كان يدعم الحياة، أو بعبارة أخرى، ما إذا كان صالحا للسكن والحياة على سطحه .

يبلغ عمر كوكب الأرض حوالي 4.5 مليار سنة وهو جزء من نظام شمسي يتشكل من ٧ ثمانية كواكب بالإضافة لكوكب الأرض ( و هي عطارد ، الزهرة ، الأرض ، المريخ  المشتري ، زحل ، اورانوس ، نبتون على الترتيب من حيث البعد عن الشمس ) جميعها يدور في مستوى أفقي واحد عمودي على محور دوران الشمس

وبالحديث عن المسافة بين الأرض وبين نجم الشمس هي ١٥٠ مليون كيلومتر مما يسمح بتشكل عناصر كيميائية بحالات المادة الثلاثية (السائلة والغازية والصلبة ) وجود كوكب الأرض ضمن هذه المسافة المناسبة لتشكل الماء هو من الأسباب الأساسية في تشكل الحياة وذلك لأهمية الماء في تشكل الحياة كما نعرفها

كما يساعد ذلك في استقرار معدلات الحرارة والغلاف الجوي في المعدلات الطبيعية

وبالحديث عن الجاذبية الأرضية فهي مناسبة بشكل يتيح تشكل الحياة وتطورها بأشكال لا تنهار على نفسها. مثلاً لو أن الحياة وجدت على كواكب ذي جاذبية أقوى من الجاذبية الأرضية بعدة مرات لما تطورت الحياة . لذا يعد حجم الكوكب ونوع كتلته مهم جداً بسبب تأثير الجاذبية على العناصر الموجودة على هذا الكوكب. وهذا بالطبع له أثر مباشر على تشكل الحياة وتنوعه وكذلك استقرار الغلاف المائي والجوي للأرض

محاور البحث

فيما يلي سوف نعرض لكم محاور البحث:-

عرض البحث

المحور الأول : تعريف الغلاف الجوي

الغلاف الجوّي هو غلاف غير مرئي من الغازات يحيط بكوكب الأرض وهو عبارة عن طبقة تتكون من خليط من غازات  مختلفة بنسب مختلفة تحيط بالكرة الأرضية مجذوبة إليها بفعل الجاذبية الأرضية

ويمتد ذلك الغلاف الجوي من سطح الأرض وحتى الفضاء الخارجي

المحور الثاني : مكونات الغلاف الجوي

يتكون الغلاف الجوي من خليط من عدة غازات مختلفة بنسب مختلفة حيث أكبر الغازات نسبة هما غازي النيتروجين والأكسجين بنسبة تصل إلى 99%، أما الباقي وهو 1% فهو خليط من غازات ثاني أكسيد الكربون وغازات خاملة مثل الأرجون، الهيليوم، والنيون، وغيرها من الغازات بالإضافة إلى بخار الماء، والغبار .

ويمثل النيتروجين أكبر الغازات نسبة حيث يمثل 78% من مجموع نسب هذه الغازات، ويكون الأكسجين 21% من حجم هذا الهواء بما يعادل خُمس حجم الهواء، أما الجزء الباقي من الغلاف الجوي فإن معظمه يتألف من بخار الما ( بنسب متغيرة ) وثاني أكسيد الكربون.

وعن السبب لثبات الغلاف الجوي حول الأرض فهو طبقة من خليط من غازات تحيط بالكرة الأرضية مجذوبة إليها بفعل الجاذبية الأرضية.

ونظراً لزيادة كثافة كل من بخار الماء والأكسجين وثاني أكسيد الكربون عن كثافة غيرهما من الغازات الأخرى فإننا نجدهما في طبقات الغلاف الجوي القريبة من الأرض، ومن المعروف أن 90% من بخار الماء تقريبا العالق في الهواء ويوجد في طبقة من الجو لا يتعدى ارتفاعها 6 كيلومترات عن مستوى سطح البحر

 وتوجد في الغلاف الجوي للأرض كميات كبيرة من العوالق ( الأجسام الصلبة العالقة )  وهذه الأجسام الصلبة عبارة عن جزئيات دقيقة صغيرة من الأملاح والغبار والأتربة والدخان المتصاعد من المصانع والبواخر والقاطرات والسيارات

 وتسبب تلك المواد العالقة التلوث لا للغلاف الجوي فحسب، بل للغلاف المائي والتربة كذلك . وعلى الرغم من سلبيات تلك الأجسام الصلبة يوجد لها فوائد لا بأس بها ، مثل تكثف بخار الماء حول تلك المواد ونزوله على هيئة قطرات الماء أو الثلج أو البرد.

وتقع 98% من كتلة الغلاف الجوي للأرض في أقرب 30 كم من سطح الأرض، وتختلف الكواكب والأقمار من حيث امتلاكها للغلاف الجوي ، حيث يمتلك البعض غلاف جوي بمكوّنات تختلف تماماً عن كوكب الأرض، بينما يفتقر بعضها ( مثل عطارد ) لوجوده أصلاً.

المحور الثالث : أهمية الغلاف الجوي

الغلاف الجوي يمتلك أهميّة كبيرة نظراً إلى دوره الهام في حماية الأرض من العوامل التي قد تمثل تهديداً لها ولعناصرها الماديّة، أو للكائنات الحيّة التي تعيش عليها، وتظهر أهميّة الغلاف الجوي تبعاً للأمور الآتية:

 يحتوي الغلاف الجوي على العديد من الغازات الهامة الضروريّة لحياة الكائنات الحيّة، مثل الأكسجين، والنيتروجين، وثاني أكيد الكربون، وبخار الماء، ومن دون وجود غاز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون قد تستحيل الحياة على الأرض ، حيث يحتاج النبات إلى غاز ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى ضوء الشمس  من أجل القيام بعمليّة البناء الضوئي لصناعة الغذاء اللازم، وينتج عن تلك العملية انطلاق غاز الأكسجين الضروري للكائنات الحيّة في عمليتي التنفس والاحتراق ، والتي بدورها مسئولة عن إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون اللازم للنبات ، وهكذا.

 ومن الممكن أن تسبب بعض الظواهر العديد من الكوارث ، مثل الفيضانات، والأعاصير، وغيرها ، كما تساهم الأنشطة البشرية في تلوث الغلاف الجوي والتي نتج عنها مشكلة ثقب طبقة الأوزون، وظاهرة تكوين الضباب الدخاني، والتي قد تسبب العديد من الأمراض والسرطانات

يشكل الغلاف الجوّي درعاً فعالا وواقياً للأشعة الضارة عن الشمس، حيث تقوم طبقة الأوزون الأشعة بحجب فوق البنفسجية الضارة التي قد تسبب أضراراً جسيمة للإنسان والنبات وجميع الكائنات الحية، كما تمتص طبقات الغازات الأشعة الكونية الضارة ، وأشعة جاما، وأشعة X التي يمكن أن تصيب الكائنات الحية ، وتسبب العديد من المشاكل.

يشكل الغلاف الجوي بخاصة طبقة الميزوسفير درع حماية فريد تجاه الأجسام الصلبة الصخرية والجزيئات المنتشرة في الفضاء الناتجة من الحركة في حزام الكويكبات، ولولاه لكان شكل سطح الأرض مشابها في شكله سطح القمر، ووفقاً لوكالة ناسا للفضاء فإنّ حوالي 100 طن من الحطام الفضائي يصل إلى الأرض يومياً، ويكون معظمها على شكل رماد أو جزيئات متناهية الصغر، ويعمل الغلاف الجوي كمصد لهذه الأجسام قبل وصولها إلى الأرض، ومنها ما التي تتحطم كليا قبل وصولها إلى سطح الأرض؛ بسبب الضغط الناتج عن إعادة دخولها إلى الغلاف الجوي في صورة شهب كذلك الأمر بالنسبة للنيازك التي تتحطم جزئيا

تمثل الغازات الموجودة في الغلاف الجوي حاجز الحماية بين الأرض والفضاء ، حيث تحتفظ الغازات بدرجات الحرارة ضمن الحدود المناسبة لبقاء الحياة على كوكب الأرض، وخلال النهار تحتفظ هذه الغازات بالحرارة داخل الغلاف الجوي ، وفي الليل حيث من المتوقع خروج الآشعة الحرارية تبقى هذه الحرارة قريبة من سطح الأرض ولا يُعاد إشعاعها كليا إلى الفضاء الخارجي.

 يقوم الغلاف الجوّي بدور شديد الأهميّة في تكوين الماء على سطح الأرض كما يعرف بدورة المياه في الطبيعة ، حيث تتبخر المياه من سطح الأرض ويتكون بخار الماء والذي يرتفع إلى الأعلى حتى يبرد ويتكثف على شكل قطرات ماء مكوناً بذلك السحب،  وعندما تتجمع القطرات بشكل كافي سوف تسقط على شكل أمطار وتعود إلى سطح الأرض مرة أخرى.

يُعرّف الصوت بأنّه أحد صور الطاقة والتي  يلزم لحدوثها وانتقالها وجود وسط مادي تنتقل من خلاله ويتحرك الصوت على شكل موجات، ولا تستطيع هذه الموجات التكون أو الانتقال في الفراغ، بل تحتاج إلى وجود وسط مادي مثل الهواء ، ولولا الغلاف الجوي لما استطاع الإنسان سماع العديد من الأصوات المختلفة حوله على هذا الكوكب.

يلعب الغلاف الجوي دوراً هاما في الظواهر الجوية وتشكل الطقس وتقلباته، حيث تنتج كل التقلبات الجوية وحالاته بسبب تباين درجات حرارة الغلاف الجوي وزيادتها في أماكن معيّنة، وانخفاضها في أماكن أخرى.

تحدث تجوية الصخور نتيجة لتغيرات الطقس، وتعرف التجوية علميا بأنها التقشير البطئ لصخور القشرة الأرضية ، ومن العوامل التي تساهم في التجوية الرمال التي تتحرك مع حركة الهواء مسببة تآكل الصخور ونحتها شيئاً فشيئاً، كما تقوم الكتل الجليدية التي تتجمد داخل الصخر، وحبيبات الماء التي تتسرب داخل شقوق الأرض والتي تتمدد عند تجمّدها بما يؤدي إلى تهشم وتكسير هذه الصخور.

المحور الرابع : طبقات الغلاف الجوي

الطبقة الأولى من طبقات الغلاف الجوي للأرض وهي طبقة الغلاف الجوي الملاصقة لسطح الأرض، وهي الطبقة التي نعيش فيها. وتضم هذه الطبقة 75% من كتلة الغلاف الجوي. وتتم معظم التغييرات الجوية والأمطار والظواهر الجوية في هذه الطبقة تقريبًا. ويتنبأ العلماء بالطقس بدراستهم لطبقة التروبو سفير.  كما تضم هذه الطبقة معظم بخارالماء في الجو. تتناقص درجة الحرارة في طبقة التروبو سفير حوالي 6,5°م كلما ارتفعنا إلى أعلى مسافة 1000م. ويتوقف تناقص درجة الحرارة عند بداية التروبو بوز والتي تمثل الجزء الأعلى لطبقة التروبو سفير. ويقع التروبو بوز على ارتفاع 10كم تقريبًا فوق القطبين الشمالي والجنوبي، وعلى ارتفاع 15كم فوق خط الاستواء تقريبًا ( متوسط 13 كم ) وعند حد التروبو بوز يصبح الهواء رقيقًا جدًا بحيث لا يكفي للحياة.

 وعادة ما يكون الغلاف الجوي الأقرب من سطح الأرض أكثر دفئا ؛ لأن آشعة الشمس تسخن الأرض وبخار الماء كما تقوم الأرض بدورها بتسخين الهواء الملامس للأرض مباشرة. ويحدث العكس في بعض الأحيان خاصة خلال الليل أثناء فصل الشتاء، حيث يكون الهواء الملامس للأرض أبرد من الهواء الذي يعلوه . وأبرد جزء في طبقة التربو سفير هو التربو بوز  بين التروبو سفير والستراتو سفير

تمتد طبقة الستراتوسفير تمتد من التروبوبوز إلى 50 كم فوق سطح البحر تقريبًا. وكمية السحب نادرة. ويفضل الطيارون الطيران خلال هذه الطبقة لعدم وجود التقلبات الجوية حيث تمتاز بعدم وجود اضطرابات جوية وثبات درجات الحرارة في الجزي السفلي ، ولكن درجة حرارة الستراتو سفير العليا منها تزداد مع زيادة الارتفاع، حيث تصل درجة الحرارة في الستراتو سفير السفلى -55°م بينما تصل الحرارة في الجزء العلوي منها صفر فقط، وهذا الجزء من الستراتو سفير يُدعى الستراتو بوز الذي يفصل بين الستراتو سفير والميزو سفير . ويحتوي هذا الجزء على معظم الأوزون الموجود في الغلاف ، حيث يعمل الأوزون على زيادة الحرارة هناك بسبب امتصاصه للأشعة فوق البنفسجية.

يمتد الميزوسفير من الستراتو بوز إلى 80 كم فوق سطح الأرض. وتتناقص درجة الحرارة في هذه الطبقة كلما ارتفعنا حيث تصل درجة الحرارة في نهايته -90 وهذا الجزء العلوي، من طبقة الميزو سفير يُدعى يسمى الميزو بوز  . وللميزو سفير أهمية في تكوين الشهب واحتراقها وحماية الأرض من خطورتها كما تسمى بالطبقة المتخلخلة لقلة كثافة الغازات المكونة.

طبقة الثيرمو سفير هي أعلى الطبقة في الغلاف الجوي واعلاها حرارة أيضا وتبدأ من نهاية الميزو بوز وتستمر إلى الفضاء الخارجي . ويتميز الهواء بأنه خفيف جدًا في هذه الطبقة إذ إن 99,99% من الغلاف الجوي أسفل منه. وتحتوي الأجزاء العليا منه بشكل رئيسي على الهيدروجين والهيليوم . والإكسوسفير هي أعلى طبقات الغلاف الجويّ. وتشكل الإكسو سفير وطبقة الأيونوسفير طبقة الثيرمو سفير. وتصل طبقة الإكسو سفير إلى ارتفاع 10 آلاف كم فوق سطح الأرض . وهذا هو الحد الأعلى لغلافنا الجوي . حيث يندمج الغلاف الجويّ بالفضاء

تواجه طبقة الثيرمو سفير أشعة الشمس بصورة مباشرة ، لذا تعمل على تسخين الهواء الخفيف إلى درجة حرارة عالية جدًا. وتقفز درجة الحرارة بسرعة من الميزو بوز إلى 600°م عند ارتفاع 200 كم فوق سطح البحر .  وأثناء الرياح الشمسية تصل كمية إضافية من الإشعاع الشمسي والجسيمات إلى الثيرمو سفير و يصبح الهواء أكثر سخونة، حيث تصل درجة الحرارة إلى ما يزيد عن 2000°م على ارتفاع 400 كم فوق سطح البحر

وعندما تصطدم أشعة الشمس وغيرها من الإشعاعات القادمة من مصادر كونية أخرى بطبقة الثرمو سفير، فإن بعض الجزيئات والذرات تتأين. وتُسمى هذه الذرات المشحونة بالكهرباء أيونات. وتوجد معظم هذه الأيونات في الأجزاء السفلى من الثرومو سفير، لذلك تُسمى هذه الأجزاء من الطبقة الغلاف الأيوني (الأيونوسفير). حيث تؤدي هذه الطبقة دورًا كبيرًا في الاتصالات اللاسلكية وموجات الراديو بعيدة المدى.  وتقوم هذه الطبقة بعكس الموجات الكهرو مغناطيسية إلى الأرض عوضًا عن انتشارها في الفضاء.

و يظهر ضوء طبيعي في هذه الطبقة يسمى الشفق القطبي حيث تتشتت الجزيئات في طبقة الثيرموسفير مكوِّنة حلقة حول الأقطاب المغناطيسية للأرض بعل حزامي فان آلين ، وينتج عن ذلك طاقة على شكل ضوء. ويسمى الشفق القطبي أو الأوروا .

الخاتمة

الغلاف الجوّي هو غلاف غير شفاف مرئي من الغازات المختلفة يحيط بكوكب الأرض، ويتكوّن من خليط من النيتروجين والأكسجين بنسبة تصل إلى 99%، أمّا ما تبقى وهو 1% فهو مزيج من غازات ثاني أكسيد الكربون، الغازات الخاملة مثل الأرجون، الهيليوم، والنيون، وغيرها من الغازات، بالإضافة إلى بخار الماء وذرات الغبار

يحتوي الهواء على خليط من تلك الغازات، وتمتد الغازات من سطح الأرض حتى الفضاء الخارجي. وتعمل الجاذبية الأرضية على تثبيت ذلك الغلاف الجوي حول الأرض. وتتحرك تلك الغازات بحرية فيما بينها. ويستطيع ضوء الشمس من عبور الغلاف الجوي تعمل جزيئات الهواء على تشتته في جميع الاتجاهات.

يتكون الغلاف الجوي من خليط من عدة غازات مختلفة بنسب مختلفة حيث أكبر الغازات نسبة هما غازي النيتروجين والأكسجين بنسبة تصل إلى 99%، أما الباقي وهو 1% فهو خليط من غازات ثاني أكسيد الكربون وغازات خاملة مثل الأرجون، الهيليوم، والنيون، وغيرها من الغازات بالإضافة إلى بخار الماء، والغبار .

وتقع 98% من كتلة الغلاف الجوي للأرض في أقرب 30 كم من سطح الأرض، وتختلف الكواكب والأقمار من حيث امتلاكها للغلاف الجوي ، حيث يمتلك البعض غلاف جوي بمكوّنات تختلف تماماً عن كوكب الأرض، بينما يفتقر بعضها ( مثل عطارد ) لوجوده أصلاً.

ومن أهميته

المصادر

مقالات ذات صلة
Exit mobile version