ما هو تعريف الغلاف الجوي للأرض و اهميته و طبقات الغلاف الجوي

4.9K

ما هو تعريف الغلاف الجوي للأرض و اهميته و طبقات الغلاف الجوي

ما هو الغلاف الجوي و طبقات الغلاف الجوي

الغلاف الجوي، الغلاف الجوي عبارة عن غلاف غاز غير مرئي يحيط بالأرض، ويتكون من خليط الأكسجين والنيتروجين بنسبة تصل إلى 99٪ ، أما النسبة المتبقية 1٪ فهي خليط من ثاني أكسيد الكربون والأرجون والهيليوم والنيون وغازات أخرى، باستثناء بخار الماء والغبار ، 98 ٪ من الغلاف الجوي تقع الكتلة في أول 30 كيلومترًا بالقرب من سطح الأرض، وللكواكب والأقمار الأخرى أغلفة جوية مختلفة لأن بعضها له تركيبة جوية مختلفة تمامًا عن الأرض، في حين أن البعض الآخر غير موجود على الإطلاق.

تعريف الغلاف الجوي للارض

يشبه الغلاف الجوي حول الأرض مرشحًا ضخمًا يسمح لأشعة الشمس بالدخول إلى الأرض وحجب معظم الأشعة فوق البنفسجية؛ نظرًا للضرر الهائل الذي تسببه هذه الأشعة للكائنات الحية، فإن الغلاف الجوي يتكون من عدة طبقات متتالية، وهي غير واضحة. ت

ختلف حدود، باختلاف خطوط العرض وفصول السنة، من الأقرب إلى الأبعد عن سطح الأرض: طبقة التروبوسفير والستراتوسفير والستراتوسفير. 

الطبقة الوسطى والطبقة الحرارية والطبقة الخارجية، وهناك طبقة تمتد من الطبقة الوسطى إلى الطبقة الخارجية تسمى الأيونوسفير.

طبقات الغلاف الجوي للأرض

يتكون الغلاف الجوي للأرض من عدة طبقات متتالية، ولكل منها خصائصها، ويكون ترتيب هذه الطبقات من الأقرب إلى الأبعد عن سطح الأرض كما يلي:

طبقة التروبوسفير

طبقة التروبوسفير (بالإنجليزية: Troposphere) هي الطبقة الأقرب لسطح الأرض في الغلاف الجوي، وتمتد من سطح الأرض إلى 10 كيلومترات فوق مستوى سطح البحر، وتقع معظم أحداث الطقس وتقلباتها في هذه الطبقة؛ لأن هناك حوالي 99٪ من يظهر كل من بخار الماء والضغط ودرجة الحرارة اتجاهاً نزولياً.

طبقة الستراتوسفير

الستراتوسفير (بالإنجليزية: Stratosphere) هي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي البعيدة عن سطح الأرض، وتمتد من طبقة التروبوسفير إلى حوالي 50 كيلومترًا فوق سطح الأرض، ثم تحولها إلى حرارة.

 على عكس طبقة التروبوسفير، تتميز هذه الطبقة بارتفاع في درجة الحرارة وما فوق؛ لأنها لا تحتوي على اضطرابات وتيارات هوائية متصاعدة من طبقة التروبوسفير، فهذه الطبقة مناسبة لحركة الطائرات التجارية، خاصة في الجزء السفلي منها. 

طبقة الميزوسفير

الطبقة الوسطى (بالإنجليزية: Mesosphere) هي الطبقة الثالثة من الغلاف الجوي، وتمتد 85 كيلومترًا من سطح الأرض، تحترق فيها معظم النيازك، وهنا تستعيد درجة الحرارة وينخفض ​​الضغط الجوي نحو الأعلى.

طبقة الثيرموسفير

الغلاف الحراري (بالإنجليزية: Thermosphere) هو الطبقة الأقرب للفضاء الخارجي وليس الغلاف الجوي وتتميز هذه الطبقة بوجود الأقمار الصناعية ضمن نطاقها والتي تمتص الأشعة السينية عالية الطاقة والأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس والتي يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة هذه الطبقة. 

سيؤثر الاختلاف في الطاقة من الشمس إليها على ارتفاع الجزء العلوي منها ودرجة حرارة هذه الطبقة، ويتراوح ارتفاع هذه الطبقة بين 500-1000 كيلومتر فوق مستوى سطح الأرض، وتتراوح درجة الحرارة بين 500 درجة و 2000 درجة مئوية.

 يحدث هذا في الطبقة الأولى هي ظاهرة الشفق القطبي التي تظهر في القطبين الشمالي والجنوبي.

طبقة الإكسوسفير

إكزوسفير (بالإنجليزية: Exosphere) هذه الطبقة من الغلاف الجوي تشبه الفضاء الخارجي، خاصة من حيث أنها تفتقر إلى الهواء وتتواجد على شكل طبقة رقيقة للغاية من [[السمات الجوية].

 ينقسم العلماء حول هذا عند تحديد حدها النهائي الفعلي حسب تقديراتهم، فإن الحد الأقصى للجزء العلوي من هذه الطبقة هو ما بين 100.000-190.000 كيلومتر فوق سطح الأرض. 

طبقة الأيونوسفير

الأيونوسفير (بالإنجليزية: Ionosphere) بحد ذاته ليس طبقة مثل أجزاء أخرى من الغلاف الجوي، فهو يمتد من عدة أحزمة بين الطبقة الوسطى والغلاف الحراري.

 سمي على اسم اصطدام أشعة الطاقة العالية المنبعثة من الغلاف الجوي. 

الاصطدام بين الشمس والذرات والجزيئات التي تتكون منها يتسبب في فصل الإلكترونات وتسربها أي شحنها بالكهرباء مما يعطي هذه الطبقة مزايا عديدة خاصة بها. 

مكونات الغلاف الجوي للأرض

يتكون الغلاف الجوي من مجموعة متنوعة من مخاليط الغاز، معظمها عبارة عن نيتروجين (N2) 78٪ ، أكسجين (O2) 21٪ ، والنسبة المتبقية 1٪ عبارة عن كمية صغيرة من مخاليط غازية أخرى. يحتوي الغلاف الجوي أيضًا على بخار الماء، ومجموعة صغيرة من الجزيئات الصلبة والسائلة العائمة تسمى الهباء الجوي، بما في ذلك حبوب اللقاح، والجراثيم، والرماد البركاني، والغبار، والملح المتكون من الأمواج الطائرة، إلخ.

مراحل تكون الغلاف الجوي للأرض

مرحلة تكوين الغلاف الجوي الأول

يتكون الغلاف الجوي الأول من غازات الهيليوم (He) والهيدروجين (H2). 

بالمقارنة مع أماكن أخرى في الكون، فإن هذين الغازين هما الأكثر ندرة على وجه الأرض، ومن المحتمل أنهما يتبددان في الفضاء للأسباب التالية:

• الجاذبية الأرضية المنخفضة لا يمكنها أن تحافظ على وزن الغاز الخفيف. 

• إن الغلاف الجوي للأرض الذي يحمل هذه الغازات يتطاير بفعل الرياح الشمسية القوية؛ ويرجع ذلك إلى عدم وجود مجال مغناطيسي على الأرض، لأنه لا يوجد قلب كوكبي واضح مما يساعد على الحفاظ على هذه الغازات.

مرحلة تكوين الغلاف الجوّي الثاني

يتكون الغلاف الجوي الثاني بشكل أساسي من الغاز الناتج عن البراكين، ويشبه تركيبه الغاز الناتج عن البراكين الحالية، مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) وأول أكسيد الكربون (CO) وبخار الماء (H2O) والهيدروجين (H2). 

النيتروجين (N2) والكبريت (S2) والكلور (Cl2) وثاني أكسيد الكبريت (SO2) وبعض المركبات الأخرى، مثل الأمونيا (NH3) والميثان (CH4)، باستثناء الأكسجين الموجود في الغازات البركانية. 

مرحلة إضافة غاز الأكسجين

في الوقت الحالي، تبلغ نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي حوالي 21٪ ، لكنها أقل بكثير. 

تتلخص طريقة التكوين على النحو التالي:

• تساعد الأشعة فوق البنفسجية في تكسير جزيئات الماء، مما يتسبب في حدوث الأكسجين (O2) في زيادة الغلاف الجوي إلى (1-2) بالإضافة إلى ذلك يتشكل غاز الأوزون (O3) مما يساهم بشكل كبير في حماية الأرض من الأشعة فوق البنفسجية. 

• التمثيل الضوئي – تفاعل بخار الماء مع ثاني أكسيد الكربون في وجود ضوء الشمس والبكتيريا الخضراء المزرقة – يطلق الأكسجين في الغلاف الجوي وينتج الطعام. 

• تؤدي عملية التجوية الكيميائية إلى أكسدة سطح الصخور على الأرض، مما يتسبب في إطلاق كمية كبيرة من الأكسجين في الغلاف الجوي.

• تزيد البكتيريا الخضراء المزرقة من كمية الأكسجين في الغلاف الجوي إلى حوالي 10٪.

أهمية الغلاف الجوي للأرض

الغلاف الجوي مهم لأنه يلعب دورًا بارزًا في حماية الأرض من العوامل التي قد تهددها أو عناصرها المادية أو الكائنات الحية والعائلات الموجودة عليها، النقاط التالية: 

حماية الأرض من الإشعاعات

يشكل الغلاف الجوي حاجزًا وقائيًا لأشعة الشمس، لأن طبقة الأوزون تحجب الأشعة فوق البنفسجية التي يمكن أن تسبب أضرارًا جسيمة للجلد والعينين. 

تمتص طبقة الغاز الجزيئي الأشعة الكونية وأشعة جاما وكائنات الأشعة السينية التي يمكن أن تصيب الحياة، و يسبب العديد من الطفرات والمشاكل الوراثية. 

حماية الأرض من المواد الفضائية

يشكل الغلاف الجوي حاجزًا وقائيًا فريدًا لمنع الحطام والجزيئات المنتشرة في الفضاء بسبب تشكل الكوكب والاصطدام بحزام الكويكبات. 

تتواجد الأرض على شكل غبار أو جزيئات صغيرة كل يوم، لكن الغلاف الجوي يصد هذه الأجسام قبل أن تصل إلى سطح الأرض.

بالنسبة للنيازك، يتم تدميرها قبل أن تصل إلى سطح الأرض؛ بسبب الضغط الناتج عن إعادة دخول الغلاف الجوي. 

الحفاظ على درجات حرارة الأرض

تشكل الغازات الموجودة في الغلاف الجوي حاجزًا وقائيًا بين الأرض والفضاء الخارجي لأنها تحافظ على درجة الحرارة ضمن النطاق المناسب للحياة على سطح الأرض. 

خلال النهار، تحتفظ هذه الغازات بالحرارة، وفي الليل، تظل الحرارة مغلقة على سطح الأرض ولن تعود إلى الفضاء الخارجي. 

الحفاظ على دورة المياه على الأرض

يلعب الغلاف الجوي دورًا مهمًا جدًا في عملية تكوين الماء على سطح الأرض من خلال ما يسمى بدورة الماء، لأن الماء يتبخر من سطح الأرض ويشكل بخار الماء، ويصعد بخار الماء إلى قمته. 

تبرد وتكثف في السحب على شكل قطرات ماء، مرة واحدة كافية تجمعت العديد من قطرات الماء وسقطت.

 العودة إلى الأرض مرة أخرى على شكل مطر جديد. 

سماع الأصوات

يُعرَّف الصوت بأنه أحد أشكال الطاقة التي تنتشر وتتحرك على شكل موجات.

 ولا يمكن لهذه الموجات أن تتحرك في فراغ، ولكنها تتطلب وجود هواء مملوء بالغاز.

 وبدون الغلاف الجوي، لن يتمكن البشر من سماع الكثير من الأصوات المختلفة يبدو على هذا الكوكب. 

تكوّن الطقس

يلعب الغلاف الجوي دورًا رئيسيًا في تكوين الطقس وتقلباته، لأن جميع تقلبات الطقس وظروفه ناتجة عن ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي في بعض الأماكن وانخفاض درجة حرارة الغلاف الجوي في أماكن أخرى.

تجوية الصخور

تجوية الصخور هي نتيجة التغيرات في الطقس.

 تعرف التجوية بأنها التقشير البطيء للصخور على سطح الأرض، وأحد العوامل المؤدية إلى عملية التجوية: الرمل المتحرك بسبب حركة الهواء يتسبب في تكون الصخور رمل شيئًا فشيئًا، ثم يتم كشط الجليد.

 فرك سطح الصخر، تتسرب جزيئات الماء إلى الشقوق الموجودة في الصخر، وتتوسع عندما تتجمد، مما يتسبب في تكسير هذه الصخور.

الحفاظ على الكائنات الحيّة

يحتوي الغلاف الجوي على العديد من الغازات الضرورية للكائنات الحية، بما في ذلك: الأكسجين، والنيتروجين، وثاني أكسيد الكربون، وبخار الماء.

 وبدون الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، قد تكون الأرض بلا حياة، لأن النباتات تحتاج إلى غاز ثاني أكسيد الكربون وأشعة الشمس. 

ويتم استخدام عملية التمثيل الضوئي لصنع الغذاء: تؤدي العملية إلى إطلاق الأكسجين الضروري للكائنات الحية، والذي بدوره يطلق ثاني أكسيد الكربون الضروري للنباتات، وما إلى ذلك.

الغلاف الجوي للكواكب والأقمار

تمتلك بعض الكواكب الخارجية والأقمار الصناعية أيضًا غلافًا جويًا مشابهًا لجو الأرض، لكنها تختلف تمامًا في التركيب والتكوين عن الأرض. 

وعلى الرغم من أنها تحتوي جميعها على عناصر موجودة في الغلاف الجوي للأرض، يمكن تقسيم الكواكب في النظام الشمسي إلى نوعين: 

 كواكب الأرض: وتشمل الكواكب التالية: عطارد ، والزهرة ، والأرض ، والمريخ.

 يشبه غلافها الجوي غلاف كوكب الأرض، لأن الغلاف الجوي لعطارد لا يحتوي إلا على طبقة خارجية رقيقة، والتي تحتوي على نسبة عالية من الغازات التالية: 

الهيليوم والهيدروجين والأكسجين.

 أما الغلاف الجوي لكوكب الزهرة فهو أكثر سمكًا من الغلاف الجوي للأرض، ويتكون أساسًا من طبقة سميكة من ثاني أكسيد الكربون وسحب من حامض الكبريتيك.

 وهذا يجعل كوكب الزهرة أقل وضوحًا. 

بينما المريخ أرق محاط بغلاف ثاني أكسيد الكربون.

الكواكب الغازية: وتشمل الكواكب التالية: كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون.

 تمت تسمية الكواكب الغازية بهذا الاسم؛ لأن غلافها الجوي يتكون أساسًا من الهيدروجين والهيليوم، ولأن الغلاف الجوي لأورانوس ونبتون يحتويان على غاز الميثان، مما يجعلها تبدو زرقاء.

 وجود غيوم الأمونيا، والرياح السريعة من الماء وكبريتيد الهيدروجين تحت الكسوة، تفصل هذه المناطق إلى مناطق فاتحة ومظلمة، وتشكل بعض الظواهر الجوية مثل الأعاصير والبرق أنماطًا معينة في هذه المناطق والبقع.

 ومن الأمثلة على ذلك النقطة الحمراء الضخمة على كوكب المشتري، والذي يمثل أكبر عاصفة في تاريخ النظام الشمسي.

 يمكن إرجاعها إلى مئات القرون.

 أما بالنسبة للأقمار الصناعية التي تتبع الكواكب، فمن الجدير بالذكر أن لكل منها غلاف جوي خاص بها، ومن الأمثلة على ذلك الغلاف الجوي لتيتان (أكبر قمر لكوكب زحل)، والذي يتكون من غلاف سميك من النيتروجين وغاز الميثان.