تعريف الغلاف الجوي

نحن نعيش في قاع محيط غير مرئي يسمى الغلاف الجوي، فهو طبقة من الغازات تحيط بكوكبنا، تتكون من النيتروجين والأكسجين، وتشكل حوالي 99٪ من الغازات الموجودة في الهواء الجاف، بالإضافة إلى الأرجون وثاني أكسيد الكربون والهليوم والنيون وغازات أخرى تتشكل بشكل دقيق، بما في ذلك الماء والبخار والغبار التي تعتبر أيضا جزءا من الأرض. الكواكب والأقمار الأخرى لها أيضا غلاف جوي مختلف تماما، وبعضها ليس له غلاف جوي على الإطلاق.

الغلاف الجوي للأرض

تغير درجة الحرارة اليومية.

طبقات الغلاف الجوي بالترتيب

– تم العثور على العديد من الطبقات في الغلاف الجوي من خلال البحث، وأكد البحث أن الغلاف الجوي للأرض يحتوي على هيكل متعدد الطبقات يمتد من الأرض نحو السماء، وتتكون الطبقات من التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والحراري والإكزوسفير، وتمتد طبقة أخرى تسمى الأيونوسفير من طبقة الميزوسفير إلى الغلاف الخارجي، ولم يتم تعريف حدود واضحة بين طبقات الغلاف الجوي، وتتغير هذه الحدود باختلاف خطوط العرض والمواسم.

التروبوسفير

التروبوسفير هو أدنى طبقة في الغلاف الجوي في المتوسط​​، يمتد التروبوسفير من الأرض إلى ارتفاع حوالي 10 كيلومترات (6 أميال)، ويتراوح من حوالي 6 كيلومترات (4 أميال) في القطبين إلى أكثر من 16 كيلومترًا (10 أميال) عند خط الاستواء، يكون الجزء العلوي من طبقة التروبوسفير أعلى في الصيف منه في الشتاء، جميع الأحوال الجوية تقريبًا في طبقة التروبوسفير تحتوي على كل بخار الماء في الغلاف الجوي والغيوم، منخفضة الضباب إلى المستوى ارتفاع المعلاق، مناطق الضغط المرتفع والضغط المنخفض تحركها الرياح في طبقة التروبوسفير، تؤدي أنظمة الطقس هذه إلى تغيرات الطقس اليومية وكذلك أنماط الطقس الموسمية وأنظمة المناخ.

الستراتوسفير

تكون التروبوسفير عرضة للتغير المفاجئ والعنيف، بينما تكون الستراتوسفير هادئة. تمتد طبقة الستراتوسفير من التروبوبوز، وهي الحد العلوي لطبقة التروبوسفير، التي تمتد حوالي 50 كيلومترا (32 ميلا) فوق سطح الأرض. تهب رياح أفقية قوية في الستراتوسفير، ولكن هناك قليل من الاضطرابات. وهذا مثالي للطائرات التي يمكنها الطيران في هذا الجزء من الغلاف الجوي. تكون طبقة الستراتوسفير جافة تماما وتكون السحب نادرة. السحب التي تتشكل هناك رقيقة وهشة، وتسمى أحيانا بالسحب الصدفية أو السحب بأم اللؤلؤ، نظرا لأن ألوانها تشبه تلك الموجودة في صدفة المحار .

الستراتوسفير أمر بالغ الأهمية للحياة على الأرض لاحتوائها على كميات صغيرة من الأوزون ، وهو شكل من أشكال الأكسجين الذي يمنع الأشعة فوق البنفسجية الضارة من الوصول إلى الأرض، في منطقة تسمى داخل طبقة الستراتوسفير حيث تم العثور على هذه قشرة رقيقة من المواد المستنفدة لطبقة الأوزون، طبقة الأوزون في الستراتوسفير غير متساوية ، وأرق بالقرب من القطبين، تتناقص كمية الأوزون في الغلاف الجوي للأرض بشكل مطرد، ربط العلماء استخدام المواد الكيميائية مثل مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) باستنفاد طبقة الأوزون.

غلاف الأوسط

وميزوسفير يمتد من السترتوبوز إلى حوالي 85 كيلومترا (53 ميلا) فوق سطح الأرض، ومن هنا تبدأ درجات الحرارة في الانخفاض مرة أخرى، تتميز طبقة الميزوسفير بأبرد درجات حرارة في الغلاف الجوي، حيث تنخفض حتى -120 درجة مئوية (-184 درجة فهرنهايت ، أو 153 كلفن)، يحتوي الغلاف الجوي أيضًا على أعلى سحب في الغلاف الجوي، في الطقس الصافي يمكنك أحيانًا رؤيتها كخيوط فضية بعد غروب الشمس مباشرة، ودعوا noctilucent الأكسسوارات الغيوم، أو الغيوم ساطع الليل، الغلاف الجوي شديد البرودة لدرجة أن الغيوم المضيئة هي في الواقع بخار ماء متجمد وسحب جليدية.

ربما لأن الميزوسفير لا يُفهم كثيرًا فهو موطن لغيرين من أسرار الأرصاد الجوية ومنها العفاريت والتي هي عبارة عن تصريفات كهربائية عمودية ضاربة إلى الحمرة تظهر عالياً فوق رؤوس الرعد ، في الجزء العلوي من الستراتوسفير والميزوسفير، أما عن الجان عبارة عن إفرازات قاتمة على شكل هالة تظهر أعلى في طبقة الميزوسفير.

الأيونوسفير

تمتد الأيونوسفير من النصف العلوي لطبقة الميزوسفير إلى الغلاف الخارجي. توصل هذه الطبقة الجوية الكهرباء، وتسمى الأيونوسفير بالأيونا. تم إنشاؤها بواسطة جزيئات نشطة من ضوء الشمس والفضاء الخارجي. الأيونات هي ذرات تختلف فيها عدد الإلكترونات عن عدد البروتونات، مما يعطي الذرة شحنة موجبة أو سالبة. يتم إنشاء الأيونات بواسطة أشعة سينية قوية وأشعة فوق البنفسجية تقطع الإلكترونات عن الذرات. الأيونوسفير هي طبقة تحتوي على إلكترونات وأيونات حرة تعكس الموجات الراديوية. ساعد Guglielmo Marconi، المعروف بـ “أبو اللاسلكي”، في إثبات ذلك في عام 1901 عندما أرسل إشارة لاسلكية من كورنوال، إنجلترا، إلى سانت جونز، نيوفاوندلاند، كندا. أثبتت تجربة ماركوني أن الإشارات الراديوية لا تنتقل في خط مستقيم، ولكنها ترتد عن طبقة الغلاف الجوي الأيونوسفي.

تنقسم الأيونوسفير إلى طبقات مميزة تسمى طبقات D و E و F1 و F2. مثل جميع أجزاء الغلاف الجوي الأخرى، تختلف هذه الطبقات باختلاف الموسم وخط العرض، تحدث التغيرات في طبقة الأيونوسفير فعليا على أساس يومي، طبقة D المنخفضة، التي تمتص موجات الراديو ذات التردد العالي، وتختفي الطبقة E فعليا في الليل، مما يعني أن موجات الراديو يمكن أن تصل إلى أعلى مستوياتها في طبقة الأيونوسفير، ولهذا السبب يمكن لمحطات راديو AM أن توسع مداها بمئات الكيلومترات كل ليلة.

الحراري

الغلاف الحراري هو الطبقة الأكثر كثافة في الغلاف الجوي، وتتكون أغلبها من الأكسجين والهيليوم والهيدروجين. يمتد الغلاف الحراري من الميزوبوز (الحد العلوي للميزوسفير) إلى 690 كيلومترا (429 ميلا) فوق سطح الأرض. في هذه الطبقة، تتم امتصاص الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية بواسطة الجزيئات الرقيقة المتناثرة في الغلاف الحراري، مما يؤدي إلى زيادة سرعتها وارتفاع درجات حرارتها. يمكن أن تصل درجات الحرارة في الغلاف الحراري إلى 1500 درجة مئوية (2732 درجة فهرنهايت أو 1،773 كلفن). على الرغم من ارتفاع درجة الحرارة، إلا أنه لا يوجد الكثير من الحرارة.

تحدث الحرارة في منطقة الضغط المرتفع بسبب وجود ضغط ضئيل جدا في الغلاف الحراري. يكون هناك نقل حراري ضئيل، وتوجد تلسكوب هابل الفضائي ومحطة الفضاء الدولية (ISS) في مدار الأرض في الغلاف الحراري، على الرغم من أن الغلاف الحراري هو ثاني أعلى طبقة في الغلاف الجوي للأرض، إلا أن الأقمار الصناعية التي تعمل هنا تكون في مدار أرضي منخفض.

إكزوسفير

يطلق على المنطقة الاهتزازية بين الحرارة والإكسوسفير والتوربوباوز اسم الإكسوباز، وفي الحد الأعلى للغلاف الخارجي، يندمج الأيونوسفير مع الفضاء بين الكواكب، أو الفضاء البيني بين الكواكب، يتمدد الغلاف الخارجي ويتقلص عند التعرض للعواصف الشمسية، وفي العواصف الشمسية، تتدفق الجسيمات عبر الفضاء من الأحداث المتفجرة على الشمس، مثل التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية (CMEs).

يمكن للعواصف الشمسية أن تضغط على الغلاف الخارجي إلى 1000 كيلومتر فقط (620 ميل) فوق الأرض. عندما تكون الشمس هادئة ، يمكن أن يمتد الغلاف الخارجي 10000 كيلومتر (6214 ميل)، يهيمن الهيدروجين وهو أخف عنصر في الكون ، على الغلاف الجوي الرقيق للغلاف الخارجي، توجد فقط كميات ضئيلة من الهيليوم وثاني أكسيد الكربون والأكسجين والغازات الأخرى، يوجد العديد من أقمار الطقس تدور حول الأرض في الغلاف الخارجي، والذي يشمل الجزء السفلي من الغلاف الخارجي مدارًا أرضيًا منخفضًا ، بينما المدار الأرضي المتوسط أعلى في الغلاف الجوي، الحد الأعلى للغلاف الخارجي مرئي في صور الأقمار الصناعية للأرض يُطلق عليها اسم geocorona ، وهي الإضاءة الزرقاء الضبابية التي تدور حول الأرض.