الغلاف الجوي
يعتبر الغلاف الجوي مهما جدا وذلك لأنه يحمي الأرض مباشرة من الأشعة الكونية. يتكون الغلاف الجوي من طبقات تسمى الطبقات الجوية، وعلى الرغم من أنها مختلطة في جميع أنحاء الأرض، إلا أنها مختلفة في بعض الخصائص الفيزيائية مثل درجة الحرارة والضغط. وبالتالي، تحدد عدد الطبقات الجوية، وتشمل هذه الطبقات الطبقة التروبوسفيرية والستراتوسفيرية والميزوسفيرية والثيرموسفيرية
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.
يتكون الغلاف الجوي من سبع طبقات رئيسية، وهي التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والأيونوسفير والحراري والإكزوسفير والغلاف المغناطيسي، ولكل طبقة خصائصها الخاصة
بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحديد طبقات أخرى في غلافنا الجوي، وعلى سبيل المثال لتوضيح، طبقة الأيونوسفير توجد في نفس المستوى الذي يتواجد فيه طبقة الثيرموسفير في الغلاف الجوي. يتم تحديد وجود الأيونات في تلك الطبقة بواسطة معايير فيزيائية وكيميائية. ونجد أن المنطقة التي توجد أعلى طبقة الأيونوسفير تسمى طبقة الأكسوسفير. طبقتا الأيونوسفير والأكسوسفير هما المكونان اللذان يشكلان طبقة الغلاف الجوي العليا المعروفة أيضا بالثيرموسفير. وتعد التروبوسفير الجزء السفلي من الغلاف الجوي والذي يحتوي على معظم ظواهر الطقس التي نشهدها على الأرض. وتحتوي التروبوسفير على 570٪ من بخار الماء الذي يشكل السحب والأمطار.
أهمية طبقة الثيرموسفير
تتمثل أهمية طبقة الثيرموسفير في الطبقة الفرعية التي تقع داخل الثيرموسفير والتي تعرف باسم الأيونوسفير، حيث تتمثل أهميتها في:
- 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
تتميز طبقة الثيرموسفير بأن حدودها تبدأ مع نهاية طبقة الميزوسفير وتنتهي في الفضاء الخارجي، وتعتبر من أهم خصائص هذه الطبقة ما يلي:
- إنها كغلاف لكوكب الأرض من الخارج.
- لا يوجد وسط في طبقة الستراتوسفير لتنقل الحرارة.
- في طبقة الثيرموسفير، يختلف الهواء عن الهواء في باقي طبقات الغلاف الجوي في التركيبة الكيميائية، حيث يكون الهواء في هذه الطبقة خفيفًا.
- يوجد كمية قليلة من الهواء في الإكسوسفير، والإكسوسفير هو الغلاف الخارجي لطبقة الثيرموسفير، وتسمى الطبقة العليا للجزيئات والتي يحدث بها شحن بالأيونات في الأيونوسفير.
- تتألف الأجزاء العليا من طبقة الثيرموسفير من الهيليوم والهيدروجين.
- عندما تصطدم أشعة الشمس بالطبقة الحرارية في الغلاف الجوي، تحدث التأين في الذرات والجزيئات الموجودة في هذه الطبقة نتيجة لتوليد شحنات كهربائية بسبب هذا التصادم.
- يتألف الجزء السفلي من طبقة الثيرموسفير من ذرات تتشكل بسبب تفاعل جزيئات الأوكسجين.
- تتحرك الجزيئات والذرات في الفضاء بحرية وانطلاقا نتيجة تغلبها على قوة الجاذبية.
- عندما تقترب الشمس من طبقة الثيرموسفير، ترتفع درجة حرارة الهواء فيها بشكل كبير.
- يعد نشاط الجزيئات والذرات فوق طبقة الستراتوسفير نشاطًا كبيرًا وسريعًا.
- – يختفي الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية في طبقة الثيرموسفير، ويتم ذلك مع الإحساس بأي مقاومة لتلك الأجهزة بسبب الجاذبية.
يتكون الغلاف الجوي الذي يحيط بالكرة الأرضية من عدة طبقات، وتتراوح هذه الطبقات من سطح الأرض حتى الفضاء الخارجي، وبالإضافة إلى طبقة التيرموسفير، يوجد طبقات أخرى في الغلاف الجوي مثل الستراتوسفير والتروبوسفير والميزوسفير.
طبقة ستراتوسفير
تحتل طبقة الستراتوسفير المرتبة الثانية في ترتيب طبقات الغلاف الجوي، حيث تسبقها طبقة التروبوسفير، وتتبعها طبقة الميزوسفير. تقع طبقة الستراتوسفير على ارتفاع عشرة كيلومترات من سطح الأرض، وتمتد حتى خمسين كيلومترا، وتحتوي على طبقتين، الطبقة العليا تسمى الستراتوبوز، والطبقة الدنيا تسمى التروبوبوز
خصائص طبقة ستراتوسفير
- تحوي هذه الطبقة كمية كبيرة من الأوزون (الأوزون الستراتوسفيري)، ويعادل حوالي تسعين بالمئة من إجمالي غلاف الأوزون الجوي، ويعمل هذا الأوزون بشكل حيوي على حماية الأرض من التأثيرات الضارة لأشعة الشمس فوق البنفسجية.
- تحتوي طبقة الستراتوسفير على غاز الأوزون، والذي يقوم بامتصاص أشعة الشمس فوق البنفسجية، مما يجعل درجة حرارتها منخفضة.
- تُعد من خصائص هذه الطبقة – التي تختلف فيها عن طبقة التروبوسفير – أن درجة الحرارة ترتفع في هذه الطبقة كلما ارتفعنا إلى أعلى، بينما في طبقة التروبوسفير التي نعيش في نطاقها، يحدث العكس حيث تنخفض درجة الحرارة كلما ارتفعنا إلى أعلى فوق سطح الأرض.
- تعتبر طبقة الستراتوسفير من الطبقات الجوية الأعلى أكثر رقة، حيث تصل إلى مئة مرة أقل كثافةً من باقي طبقات الهواء على سطح الأرض، وهذا يسمح للطائرات بالطيران على أعلى ارتفاع لها والذي يكون في حدود طبقة الستراتوسفير.
- الرياح في طبقة الستراتوسفير تكون ذات حركة أفقية.
- في طبقة التروبوسفير، يوجد تركيز للكتلة الهوائية ويمكن أن يصل هذا التركيز إلى 80٪ من إجمالي كتلة الهواء في طبقة التروبوسفير، بينما يوجد البقية وهي حوالي 20٪ 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.
- يتراوح سمك طبقة التروبوسفير بين خمسة أميال وتسعة أميال، أي ما يعادل 8-14 كيلومترًا من سطح الأرض.
- تتواجد طبقة التروبوسفير في الغلاف الجوي وتسهم في عملية التنفس للكائنات الحية، وتحتوي أيضًا على السحب.
- يحتوي الهواء في هذه الطبقة على أعلى كثافة من بين الطبقات السفلى.
- تحتوي طبقة التروبوسفير على الكتلة الأكبر للغلاف الجوي بالكامل، وتحتوي على حوالي 1% من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون و21% من الأكسجين و78% من النيتروجين.
- تتبع العلاقة بين الغلاف الجوي وسطح الأرض علاقة تناسب طردي حيث تزداد كثافة الغلاف الجوي كلما اقتربنا من سطح الأرض.
- تتناسب البرودة في هذه الطبقة تناسبًا عكسيًامع مقدار القرب أو البعد عن سطح الأرض، حيث يكون الهواء أكثر دفئًا بالقرب من سطح الأرض وتقل حرارته مع الارتفاع عن سطح الأرض.