أهمية الغلاف الجوي وأغرب المعلومات عنه

أهمية الغلاف الجوي، تأتي من إنه أكثر بكثير من الهواء الذي نتنفسه، ستؤدي الرحلة من سطح الأرض إلى الفضاء الخارجي إلى المرور بخمس طبقات مختلفة ولكل منها خصائص مختلفة جدًا، نستعرض في هذا المقال أهمية الغلاف الجوي وتعريف وخصائصه وأهم المعلومات عنه.

ما هو الغلاف الجوي

الغلاف الجوي لكوكب الأرض، إنه يحيط بكوكبنا ويبقينا دافئًا ويمنحنا الأكسجين للتنفس وهو المكان الذي يحدث فيه الطقس، يتكون الغلاف الجوي للأرض من ست طبقات: التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والغلاف الحراري والأيونوسفير والغلاف الخارجي.

مكونات الغلاف الجوي

قد تتفاجأ عندما تعلم أن الغاز الأبرز في الغلاف الجوي للأرض ليس الأكسجين، هذا بالتأكيد عنصر مهم، لكن غلافنا الجوي في الواقع يتكون في الغالب من النيتروجين، حوالي 78%، الأكسجين هو ثاني أكبر غاز، حيث يشكل حوالي 21% من الغلاف الجوي، يأتي الأرجون بعد ذلك.

هناك العديد من المكونات الأخرى، لكنها تحدث بكميات صغيرة بحيث يتم تجميعها معًا كغازات أخرى وتشكل معًا 0.04% فقط من الغلاف الجوي، تحتوي هذه الفئة الأخرى على مكونات من المحتمل أن تكون على دراية بها:

بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والهيليوم والأوزون والميثان والهيدروجين والنيون وأول أكسيد الكربون، على سبيل المثال لا الحصر، هناك أيضًا جزيئات تطفو حول الغلاف الجوي مثل الغبار وحبوب اللقاح وهي جزء صغير لدرجة أنها أقل من مائة ألف في المائة، هذه النسب قد تجعل الأمر يبدو وكأنه لا يوجد الكثير من أي شيء سوى النيتروجين والأكسجين في الهواء ولكن يمتد الغلاف الجوي إلى أكثر من 300 ميل فوق سطح الأرض ويدور حول الكوكب بأكمله.

طبقات الغلاف الجوي

يمكن تقسيم الغلاف الجوي إلى طبقات بناءً على درجة حرارته، هذه الطبقات هي كالتالي:

التروبوسفير

هذا هو الجزء الأدنى من الغلاف الجوي، الجزء الذي نعيش فيه ويحتوي على معظم طقسنا، السحب والأمطار والثلج، في هذا الجزء من الغلاف الجوي، تصبح درجة الحرارة أكثر برودة مع زيادة المسافة فوق الأرض، بنحو 6.5 درجة مئوية لكل كيلومتر، يختلف التغيير الفعلي لدرجة الحرارة مع الارتفاع من يوم لآخر، حسب الطقس.

تحتوي طبقة التروبوسفير على حوالي 75٪ من كل الهواء الموجود في الغلاف الجوي وتقريبًا كل بخار الماء (الذي يشكل السحب والأمطار)، الانخفاض في درجة الحرارة مع الارتفاع نتيجة لانخفاض الضغط، إذا تحرك جزء من الهواء لأعلى فإنه يتمدد (بسبب الضغط المنخفض)، عندما يتمدد الهواء يبرد، لذا فإن الهواء الأعلى يكون أبرد من الهواء في الأسفل.

يسمى الجزء السفلي من طبقة التروبوسفير بالطبقة الحدودية، هذا هو المكان الذي يتم فيه تحديد حركة الهواء من خلال خصائص سطح الأرض وينتج الاضطراب عندما تهب الرياح على سطح الأرض وتتصاعد الحرارة من الأرض مع تسخينها بواسطة الشمس. يعيد هذا الاضطراب توزيع الحرارة والرطوبة داخل الطبقة الحدودية وكذلك الملوثات ومكونات الغلاف الجوي الأخرى.

الستراتوسفير

يمتد هذا صعودًا من التروبوبوز إلى حوالي 50 كم، يحتوي على الكثير من الأوزون في الغلاف الجوي، تحدث الزيادة في درجة الحرارة مع الارتفاع بسبب امتصاص هذا الأوزون للأشعة فوق البنفسجية من الشمس. درجات الحرارة في الستراتوسفير هي الأعلى فوق القطب الصيفي والأدنى فوق القطب الشتوي.

من خلال امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الخطرة، يحمينا الأوزون الموجود في الستراتوسفير من سرطان الجلد والأضرار الصحية الأخرى ومع ذلك، فإن المواد الكيميائية (تسمى مركبات الكربون الكلورية فلورية أو الفريونات والهالونات) التي كانت تستخدم في السابق في الثلاجات وعلب الرش وطفايات الحريق قد قللت من كمية الأوزون في الستراتوسفير ولا سيما عند خطوط العرض القطبية، مما أدى إلى ما يسمى "ثقب الأوزون في القطب الجنوبي".

توقف البشر الآن عن إنتاج معظم مركبات الكربون الكلورية فلورية الضارة التي نتوقع أن يتعافى ثقب الأوزون في نهاية المطاف خلال القرن الحادي والعشرين، لكن هذه عملية بطيئة.

الميزوسفير

تسمى المنطقة الواقعة فوق الستراتوسفير بالميزوسفير، هنا تنخفض درجة الحرارة مرة أخرى مع الارتفاع، لتصل إلى حد أدنى يبلغ حوالي -90 درجة مئوية.

الغلاف الجوي والأيونوسفير

يقع الغلاف الحراري فوق منطقة الميزوبوز وهي منطقة ترتفع فيها درجات الحرارة مرة أخرى مع الارتفاع، هذه الزيادة في درجة الحرارة ناتجة عن امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية النشطة من الشمس.

تتسبب منطقة الغلاف الجوي التي يزيد ارتفاعها عن 80 كم أيضًا في "الأيونوسفير"، لأن الإشعاع الشمسي النشط يقطع الإلكترونات عن الجزيئات والذرات ويحولها إلى "أيونات" بشحنة موجبة، تتفاوت درجة حرارة الغلاف الحراري بين الليل والنهار وبين الفصول وكذلك تتفاوت أعداد الأيونات والإلكترونات الموجودة، يعكس الغلاف المتأين موجات الراديو ويمتصها، مما يسمح لنا باستقبال البث الإذاعي على الموجات القصيرة في نيوزيلندا من أجزاء أخرى من العالم.

إكزوسفير

المنطقة التي يزيد ارتفاعها عن 500 كيلومتر تسمى الغلاف الخارجي، تحتوي بشكل أساسي على ذرات الأكسجين والهيدروجين ولكن هناك القليل جدًا منها نادرًا ما تصطدم، فهي تتبع مسارات "باليستية" تحت تأثير الجاذبية وبعضها يهرب مباشرة إلى الفضاء.

الغلاف المغناطيسي

تتصرف الأرض كمغناطيس ضخم، إنها تحبس الإلكترونات (الشحنة السالبة) والبروتونات (الموجبة) وتركزها في نطاقين على بعد حوالي 3000 و16000 كم فوق الكرة الأرضية، تسمى هذه المنطقة الخارجية المحيطة بالأرض، حيث تدور الجسيمات المشحونة على طول خطوط المجال المغناطيسي، بالغلاف المغناطيسي.

خصائص الغلاف الجوي

درجة الحرارة

درجة الحرارة هي مقياس الطاقة الحرارية أو الداخلية للجزيئات داخل الجسم أو الغاز، يمكننا قياس درجة حرارة جسم ما باستخدام الاتصال المباشر أو الاستشعار عن بعد، ترتبط درجة حرارة الهواء ارتباطًا وثيقًا بخصائص الغلاف الجوي الأخرى، مثل الضغط والحجم والكثافة.

الكثافة

تقيس الكثافة "ثقل" شيء ما أو مدى "تماسك" المادة، ترتبط الكثافة بكل من نوع المادة التي يتكون منها الجسم ومدى تماسك المادة.

الضغط

الضغط هو القوة التي تمارس على منطقة أو جسم معين، إما بسبب الجاذبية التي تسحبها أو بسبب حركة أخرى للجسم، تنتج الجزيئات الموجودة في الهواء ضغطًا من خلال وزنها وحركتها ويرتبط هذا الضغط بخصائص أخرى للغلاف الجوي.

الرطوبة

الرطوبة مقياس لكمية الرطوبة في الهواء، يخبرك كم هو مريح أن تكون بالخارج وما إذا كان هناك ما يكفي من الرطوبة لتكوين السحب والأمطار.

أغرب المعلومات عن الغلاف الجوي

1. يمتد الجزء الأكثر كثافة من الغلاف الجوي إلى حوالي 20 كم فقط فوق سطح الأرض وهي شريحة رفيعة جدًا مقارنة بقطر الأرض الذي يبلغ 12472 كيلومترًا.
2. بدون الغلاف الجوي الذي يحمينا من أشعة الشمس فوق البنفسجية، سنصاب بحروق شمس شديدة، كما أنها تحمينا من النيازك والصخور الفضائية التي تأتي على الأرض بسرعات عالية.
3. يحتوي الغلاف الجوي على الأكسجين المهم للغاية الذي تحتاجه جميع الكائنات الحية للتنفس.
4. إذا كانت الأرض كوكبًا أكبر، فإن الجاذبية الأعلى ستضغط أكثر على الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى ارتفاع الضغط.
5. يحمل الغلاف الجوي الكثير من الغبار والحطام مثل الرماد البركاني والغازات السامة والملح وحبوب اللقاح.
6. يعتبر الطقس ظاهرة خاصة بالغلاف الجوي وهو التفاعل بين المناطق الساخنة والباردة في البر والبحر مع الإشعاع من الفضاء، يتسبب تدفق الحرارة في تكوين أنظمة ضغط تتحكم في الرياح والرطوبة.
7. ستؤدي الزيادة في غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان إلى احتفاظ الغلاف الجوي بمزيد من الحرارة وتغيير أنماط الطقس في جميع أنحاء العالم.
8. يتسبب تشتت الضوء الأزرق في الغلاف الجوي في أن يصبح لون السماء أزرق، يتسبب نفس تأثير التشتت في ظهور الشمس باللون الأحمر أو البرتقالي، هذا لأنه في الفجر والغسق، يجب أن تنتقل أشعة الشمس عبر المزيد من الغلاف الجوي قبل أن تصل إلينا، نظرًا لأن معظم اللون الأزرق متناثر، فإن اللون البرتقالي والأصفر يصنعه في الغالب.
9. تدور العديد من الأقمار الصناعية ومحطة الفضاء الدولية داخل طبقة الأيونوسفير، نظرًا لأن كثافة الغلاف الجوي لا تكاد تذكر هنا، يمكن للمركبة الفضائية أن تبقى في المدار لسنوات دون مواجهة مقاومة كبيرة.
10. تتشكل الأضواء الشمالية / الجنوبية، التي تسمى أيضًا الشفق، عندما تصطدم جسيمات متأينة عالية السرعة من الشمس بالغازات في الغلاف الجوي والنتيجة هي عرض جميل للأضواء بالقرب من المناطق القطبية، يعطي الأكسجين توهجًا أخضر وأحمرًا، بينما يتوهج النيتروجين باللون الأزرق والأرجواني.
11. يتكون الغلاف الجوي من مزيج معقد من الغازات وجزيئات الغبار التي تتطاير بفعل التيارات الهوائية.
12. تغير تكوين الغلاف الجوي على مدى ملايين السنين بسبب النشاط البركاني والميكروبي.