كيف يحمي الغلاف الجوي الارض من النيازك

النيزك هو جسم صلب أو جسيم منفصل يدور حول الشمس ويحترق عندما يدخل الغلاف الجوي للأرض. إنه جزء من المخلفات الفضائية التي تصل إلى الأرض، ويمكن أن يكون نتيجة لمرور مذنب بالقرب من الأرض أو تجمع صخور من الكويكبات التي تسافر بسرعة عالية نحو الأرض. إذا وصلت إلى سطح الأرض دون تفتت، فإننا نسميها نيزك. ولكن إذا احترقت أثناء رحلتها، فإنها تعتبر شهابا.

دور الغلاف الجوي في الحماية من النيازك

وقد اكتشف العلماء أن الغلاف الجوي للأرض فعال في حماية سكانها من الصخور الفضائية المتجهة نحو الكوكب بفضل الضغط الهوائي القوي، ومن المحتمل أن ينفجر النيزك قبل اصطدامه بالأرض بسبب الضغط العالي للهواء في طبقات الغلاف الجوي العليا. وفي حالة مرور النيزك عبر الغلاف الجوي، قد يحترق بسبب الحرارة الشديدة وينبعث ضوء متقطع، مما يؤدي إلى تكوين الشهب أو النجوم المتساقطة

صرح جاي ميلوش، أستاذ علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في جامعة بوردو، في دراسته أن هناك تدرجًا كبيرًا بين الهواء ذي الضغط العالي أمام النيزك والفراغ الهوائي خلفه، وأضاف أيضًا أنه إذا تمكن الهواء من التحرك عبر ممرات النيزك، فيمكنه الدخول بسهولة وتفجير القطع

تدخل معظم النيازك الصغيرة جدًا التي تدخل الغلاف الجوي للأرض، في حين تتبخر تمامًا ولا تصل إلى سطح الكوكب، ومن غير الواضح حتى الآن آلية وراء هذه العملية.

ومن الجدير بالذكر على حد قول الباحثون إن الطاقة المتولدة من  نيزك تشيليابينسك الذي حدث في روسيا عام 2013 (نيزك نجا من السقوط عبر الغلاف الجوي والأرض على الأرض) يمكن مقارنته بـ “سلاح نووي صغير”، وقد تم انتشال حوالي 2000 طن فقط من الحطام، مما يعني أن شيئًا ما حدث في الغلاف الجوي العلوي أدى إلى تفككه.

أظهرت النتائج أنّ انفجار نيزك تشيليابينسك نتج عن دفع الهواء على النيزك و”تركه يتسلل”، ووجد الباحثون أيضًا أن الضغط الجوي المرتفع “قلل من قوة النيزك بشكل كبير” مما تسبب في تكسيرها إلى أجزاء أصغر.

على الرغم من أن الهواء عالي الضغط يساعد في حماية الأرض من النيازك الصغيرة، إلا أن الفريق يحذر من أنه لن يمنع النيازك الكبيرة من الاصطدام بالأرض.

تكوين الغلاف الجوي

تعريف الغلاف الجوي: إنها خليط من الغازات المحيطة بالأرض، ويتألف بشكل رئيسي من 78 في المائة من النيتروجين و 21 في المائة من الأكسجين و 1 في المائة من غازات أخرى (مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون)، والغلاف الجوي للأرض ضروري لحماية الكوكب والكائنات الحية فيه والحفاظ عليها

يتم تقسيم الغلاف الجوي إلى طبقات وفقًا للتغيرات الرئيسية في درجة الحرارة، وتشمل هذه الطبقات:

• التروبوسفير

هذا هو الجزء الأدنى من الغلاف الجوي – الجزء الذي نعيش فيه. ويحتوي على معظم عوامل الطقس- السحب والأمطار والثلج، وفي هذا الجزء من الغلاف الجوي، وتصبح درجة الحرارة أكثر برودة مع زيادة المسافة فوق الأرض بنحو 6.5 درجة مئوية لكل كيلومتر، و يختلف التغير الفعلي في درجة الحرارة مع الارتفاع من يوم لآخر حسب الطقس.

تحتوي طبقة التروبوسفير على حوالي 75٪ من إجمالي الهواء في الغلاف الجوي، وتتضمن كمية تقريبية لبخار الماء الذي يشكل السحب والأمطار. يحدث انخفاض درجة الحرارة مع الارتفاع نتيجة لانخفاض الضغط. وعندما يتحرك الهواء لأعلى، يتمدد بسبب الضغط المنخفض، وعندما يتمدد الهواء يبرد. وبالتالي، يكون الهواء الأعلى أبرد من الهواء السفلي.

يطلق على الجزء السفلي من طبقة التروبوسفير اسم الطبقة الحدودية. في هذا المكان يتم تحديد حركة الهواء بناء على خصائص سطح الأرض، ويحدث اضطراب عندما تهب الرياح على سطح الأرض وتتصاعد الحرارة من الأرض بفعل تسخينها بواسطة الشمس. يؤدي هذا الاضطراب إلى إعادة توزيع الحرارة والرطوبة داخل الطبقة الحدودية، بالإضافة إلى الملوثات ومكونات الغلاف الجوي الأخرى. 

يُعرف الجزء العلوي من طبقة التروبوسفير باسم التروبوبوز، ويقع على ارتفاع يتراوح بين 7-10 كيلومترات فوق سطح الأرض في المناطق القطبية، ويصل ارتفاعه إلى حوالي 17-18 كم بالقرب من خط الاستواء.

• الستراتوسفير

تمتد هذه الطبقة صعودًا من التروبوبوز إلى حوالي 50 كم. تحتوي على الكثير من الأوزون في الغلاف الجوي، وتحدث الزيادة في درجة الحرارة مع الارتفاع بسبب امتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية من الشمس. ودرجات الحرارة في الستراتوسفير هي الأعلى فوق القطب الصيفي، والأدنى فوق القطب الشتوي.

يحمي الأوزون الذي يوجد في الستراتوسفير البشر من سرطان الجلد والأضرار الصحية الأخرى من خلال امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الخطيرة. ومع ذلك، فالمواد الكيميائية التي كانت تستخدم في السابق في الثلاجات وعلب الرش وطفايات الحريق، والتي تسمى مركبات الكربون الكلورية الفلورية أو الفريونات والهالونات، من بين ملوثات الغلاف الجوي، قللت من كمية الأوزون في الستراتوسفير، ولا سيما عند خطوط العرض القطبية، مما أدى إلى ظاهرة “ثقب الأوزون في القطب الجنوب

• الميزوسفير

تسمى المنطقة الواقعة فوق الستراتوسفير بالميزوسفير، وفي هذه المنطقة تنخفض درجة الحرارة مرة أخرى مع الارتفاع، لتصل إلى ما لا يقل عن -90 درجة مئوية.

• الغلاف الجوي والأيونوسفير

يتم وضع الغلاف الحراري فوق منطقة الميزوبوز، وهي منطقة ترتفع فيها درجات الحرارة مرة أخرى، وينتج ذلك عن امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية النشطة من الشمس.

تتسبب منطقة الغلاف الجوي التي تزيد عن 80 كم أيضًا في “الأيونوسفير ، لأن الإشعاع الشمسي النشط يقطع الإلكترونات عن الجزيئات والذرات، ويحولها إلى “أيونات” ذات شحنة موجبة. تختلف درجة حرارة الغلاف الحراري بين الليل والنهار وبين الفصول، وكذلك تختلف أعداد الأيونات والإلكترونات الموجودة. 

• إكزوسفير

تسمى المنطقة التي يزيد ارتفاعها عن 500 كيلومتر الغلاف الخارجي، وتحتوي بشكل أساسي على ذرات الأكسجين والهيدروجين، ولكنها قليلة جدًا في الكمية، وتتبع مسارات مختلفة تحت تأثير الجاذبية، وبعضها يهرب مباشرة إلى الفضاء.

اهمية الغلاف الجوي 

في بحث حول الغلاف الجوي، تم ذكر الدور الذي يلعبه الغلاف الجوي في حياتنا، والذي يؤكد أهميته وأنه لا يمكن العيش بدونه، ويتلخص دوره في:

• امتصاص وانعكاس الإشعاع

تعد الأشعة فوق البنفسجية طاقة تنتجها الشمس، وهي ضارة بكميات كبيرة وقد تسبب حروق الشمس وسرطان الجلد ومشاكل في العين. تعد طبقة الأوزون جزءا من الغلاف الجوي للأرض، حيث تعمل كحاجز بين الأرض والأشعة فوق البنفسجية. تحمي طبقة الأوزون الأرض من العديد من الأشعة بامتصاصها وعكسها للأشعة فوق البنفسجية الضارة.

• حماية النيزك

النيزك هو صخرة صغيرة أو جسم يتجول في الفضاء. يطلق عليه النيزك عندما يدخل الغلاف الجوي للأرض. وعندما يصطدم النيزك بالأرض، يطلق عليه اسم نيزك. قد تكون النيازك خطرة بناء على حجمها ومكان تأثيرها على الأرض، ومع ذلك، فإن الضرر الناجم عن النيازك نادر جدا، حيث يوفر الغلاف الجوي حماية ضد النيازك. معظم النيازك صغيرة وتحترق عند عبورها الغلاف الجوي للأرض.

• فراغ من الفضاء

الفراغ الفضائي هو منطقة تحتوي على ضغط هواء قليل جدا وتعتبر مساحة فارغة لا تحتوي على الكثير من المواد، سواء كانت صلبة أو سائلة أو غازية. يحمي الغلاف الجوي الأرض من الفراغ، حيث يسمح للكائنات الحية بالتنفس بفضل الغازات والضغط الموجودين فيه، كما يمنع الغلاف الجوي تبخر الماء في الفضاء. بدون الغلاف الجوي، لا يمكن أن تكون هناك حياة على الأرض.

ملوثات الغلاف الجوي

هناك العديد من العواقب التي تنتج عن تلوث الغلاف الجوي بسبب هذه الملوثات، وتشمل هذه الملوثات أنواعا طبيعية وأخرى من صنع الإنسان

• الغبار: تعتبر الأولوية الرئيسية لتكوين الجسيمات المادية في الهواء الجوي.
• يتم إنتاج الضباب الدخاني عند احتراق الوقود الأحفوري مثل البنزين والفحم 
• الأمطار الحمضية: تؤدي إلى الاحتباس الحراري.
• البراكين: ينتج عنها الأبخرة والغازات السامة كالكبريت. 
• حرائق الغابات الطبيعية: ينتج عنها غاز أول أكسيد الكربون.
• عوادم السيارات: يتم إنتاج الرصاص وأول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية كنتيجة لهذه العملية.
• الإشعاعات النووية والأسلحة النووية