ما هي طبقات الغلاف الجوي

تحتوي الغلاف الجوي للأرض على سلسلة من الطبقات، ولكل منها خصائصها الخاصة، وعند الانتقال إلى الأعلى من مستوى الأرض، تسمى هذه الطبقات التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والغلاف الحراري والغلاف الخارجي. ويتلاشى الغلاف الخارجي تدريجيا في الفضاء الخارجي بين الكواكب

ما هو الغلاف الجوي

الغلاف الجوي للأرض هو طبقة من الغازات المعروفة بالهواء، التي تحيط بكوكب الأرض وتحتفظ بها جاذبية الأرض. يحمي الغلاف الجوي للأرض الحياة على سطح الأرض من خلال إنشاء ضغط يسمح بوجود الماء السائل، وامتصاص الأشعة فوق البنفسجية من الشمس، وزيادة درجة حرارة السطح عن طريق ظاهرة الاحتباس الحراري، وتقليل الفروقات الحرارية الكبيرة بين النهار والليل

من حيث الحجم يحتوي الهواء الجاف على 78.09٪ نيتروجين ، 20.95٪ أكسجين ، 0.93٪ أرجون ، 0.04٪ ثاني أكسيد الكربون ، وكميات صغيرة من الغازات الأخرى ، يحتوي الهواء أيضًا على كمية متغيرة من بخار الماء ، في المتوسط ​​حوالي 1٪ عند مستوى سطح البحر ، و 0.4٪ على الغلاف الجوي بأكمله. 

تتغير تركيبة الهواء ودرجة الحرارة والضغط الجوي مع الارتفاع. يمكن استخدام الهواء في عملية التمثيل الضوئي للنباتات البرية والتنفس للحيوانات البرية، ويتم العثور على الهواء فقط في التروبوسفير الأرضية والأجواء الصناعية.

مكونات الغلاف الجوي للأرض  

العناصر الرئيسية الثلاثة في الغلاف الجوي للأرض هي النيتروجين والأكسجين والأرجون. يشكل بخار الماء حوالي 0.25٪ من الغلاف الجوي من حيث الكتلة. يختلف تركيز بخار الماء بشكل كبير، حيث يتراوح من حوالي 10 أجزاء في المليون حجميا في الأجزاء الأكثر برودة من الغلاف الجوي إلى ما يصل إلى 5٪ حجميا في مناطق الهواء الساخن والرطب. عادة، يتم ذكر تركيزات الغازات الجوية الأخرى في ظروف الهواء الجاف بدون بخار الماء.

 عادة ما يشار إلى الغازات المتبقية بشكل عام بأسماء الغازات النادرة، ومن بينها غازات الاحتباس الحراري مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز والأوزون، بالإضافة إلى الأرجون وغازات نبيلة أخرى مثل النيون والهيليوم والكريبتون والزينون. يتواجد أيضا في الهواء المنقى كميات ضئيلة من مركبات كيميائية أخرى. قد تكون هناك مواد طبيعية متنوعة متواجدة محليا بكميات صغيرة وتتغير موسميا، مثل الغبار المعدني والمركبات العضوية وحبوب اللقاح والأبواغ ورذاذ البحر والرماد البركاني. كما يمكن أن توجد ملوثات صناعية مختلفة على شكل غازات أو جسيمات، مثل الكلور ومركبات الفلور وبخار الزئبق ومركبات الكبريت مثل كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكبريت، سواء كانت مصدرها طبيعيا أم ناتجة عن تلوث الهواء الصناعي

طبقات الغلاف الجوي

طبقة التروبوسفير

التروبوسفير هي أدنى طبقات الغلاف الجوي، تمتد من سطح الأرض حتى ارتفاع يصل إلى حوالي 10 كم (6.2 ميل أو حوالي 33000 قدم) فوق سطح البحر. نحن نعيش في التروبوسفير وتحدث معظم الطقس في هذه الطبقة السفلى. تظهر معظم السحب في هذه الطبقة بسبب وجود 99٪ من بخار الماء في الغلاف الجوي. ينخفض الضغط الجوي وتصبح درجات الحرارة أبرد كلما ارتفعنا في التروبوسفير.

طبقة الستراتوسفير

الستراتوسفير هي الطبقة التي تلي الطبقة السطحية وتمتد من أعلى التروبوسفير حتى حوالي 50 كيلومترا فوق سطح الأرض. تم اكتشاف طبقة الأوزون السيئة في الستراتوسفير وتمتص جزيئات الأوزون في هذه الطبقة ضوء الأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة من الشمس، وتحول طاقة الأشعة فوق البنفسجية إلى حرارة. تصبح الستراتوسفير أكثر دفئا كلما ارتفعت، ويعني ذلك أن الهواء في الستراتوسفير يفتقر إلى الاضطراب وتحديثات التروبوسفير تحتها. تحلق طائرات الركاب التجارية في الطبقة السفلى من الستراتوسفير، ويرجع ذلك جزئيا إلى أن هذه الطبقة أقل اضطرابا وتوفر قيادة أكثر سلاسة. يتدفق التيار النفاث بالقرب من الحدود بين التروبوسفير والستراتوسفير

طبقة ميزوسفير

فوق طبقة الستراتوسفير، توجد ميزوسفير تمتد إلى أعلى بارتفاع يبلغ حوالي 85 كم (53 ميلا) فوق سطح الأرض. يحترق معظم النيازك في الغلاف الجوي، وفي المقابل، تزداد درجات الحرارة برودة كلما ارتفعت في الغلاف الجوي. أبرد درجات الحرارة توجد في الجزء العلوي من هذه الطبقة، حيث تصل إلى حوالي -90 درجة مئوية (-130 درجة فهرنهايت). الهواء في الغلاف الجوي في هذه المنطقة رقيق جدا حتى لا يمكن لأحد التنفس فيه. يكون الضغط الجوي في الجزء السفلي من هذه الطبقة أقل بكثير من 1٪ من الضغط عند سطح البحر، ويستمر في الانخفاض كلما ارتفع.

الغلاف الجوي

تسمى طبقة الهواء فوق الغلاف الجوي الغلاف الحراري ، يتم امتصاص الأشعة السينية عالية الطاقة والأشعة فوق البنفسجية من الشمس في الغلاف الحراري ، مما يرفع درجة حرارته إلى مئات أو في بعض الأحيان آلاف الدرجات ، ومع ذلك فإن الهواء في هذه الطبقة رقيق للغاية لدرجة أنه سيشعر بالتجميد البارد ، من اتجاهات كثيرة يشبه الغلاف الحراري الفضاء الخارجي ، العديد من الأقمار الصناعية في الواقع تدور الأرض داخل الغلاف الحراري ، إن الاختلافات في كمية الطاقة القادمة من الشمس لها تأثير قوي على كل من ارتفاع قمة هذه الطبقة ودرجة الحرارة داخلها ، وبسبب هذا  يمكن العثور على الجزء العلوي من الغلاف الحراري في أي مكان بين 500 و 1000 كيلومتر (311 إلى 621 ميلاً) فوق سطح الأرض ، يمكن أن تتراوح درجات الحرارة في الغلاف الحراري العلوي من حوالي 500 درجة مئوية (932 درجة فهرنهايت) إلى 2000 درجة مئوية (3،632 درجة فهرنهايت) أو أعلى ، يحدث الشفق والأضواء الشمالية والأضواء الجنوبية ، في الغلاف الحراري.

طبقة اكزوسفير

بينما يعتبر بعض الخبراء الغلاف الحراري الطبقة العليا للغلاف الجوي، يرى آخرون أن الغلاف الخارجي هو الحد الفعلي للغلاف الغازي للأرض، ويتميز الهواء في الغلاف الخارجي بالرقة لدرجة أن هذه الطبقة تشبه الفضاء أكثر من الغلاف الحراري، ويتسرب الهواء تدريجيا من الغلاف الجوي للأرض إلى الفضاء الخارجي، ولا يوجد حد علوي واضح للغلاف الخارجي حيث يتلاشى في الفضاء، وتحدد تعريفات مختلفة الجزء العلوي من الغلاف الخارجي بين 100،000 كم (62،000 ميل) و190،000 كم (120،000 ميل) فوق سطح الأرض، وتقع القيمة الأخيرة في منتصف الطريق إلى القمر

الأيونوسفير

الأيونوسفير ليست طبقة متميزة مثل الطبقات الأخرى في الغلاف الجوي والحراري، بل هي سلسلة من المناطق في بعض الأجزاء تحتوي على ذرات وجزيئات مشحونة كهربائيا، والتي تشكلت نتيجة الإشعاع العالي الطاقة من الشمس الذي يطرد الإلكترونات الفضفاضة من ذراتها وجزيئاتها، وتسمى هذه الذرات والجزيئات المشحونة كهربائيا بالأيونات، وهذا ما يعطي الأيونوسفير اسمها وصفاتها الخاصة.