ما هي مميزات طبقات الغلاف الجوي

الغلاف الجوي

يحمي كوكب الأرض غلاف جوي غازي، ولولا هذا الغلاف لما كانت هناك حياةٌ على هذا الكوكب؛ فالغِلاف الجوي جميع مكوّناته من الغازات، وهو يحيط بكوكب الأرض بشكلٍ كامل، ويمتدّ من سطح الأرض وحتى 1000 كم.

تُقدّر كتلة الغلاف الجوي 56× ¹⁴10 طن، وذلك ناتجٌ عن الضغط الذي تُولّده جزيئات الهواء، لذلك تتركّز مُعظم الكتلة في أول 30 كيلومتراً بالقرب من سطح الأرض نتيجة الضغط الواقع عليها من الطبقات العليا. يحمي الغلاف الجوي الأرض من النيازك والشهب القادمة من الفضاء الخارجي؛ حيث يحرقها قبل وصولها لسطح الأرض، وهو أساس الحياة على الكرة الأرضية فإن انعدم ينعدم الهواء الذي هو مسؤولٌ عن الظواهر الجوية المختلفة مثل كسقوط الأمطار المُهمّة للأرض، ويوجد فيه أيضاً الأكسجين الضروري لحياة جميع الكائنات الحية.^[١]

تركيب الغلاف الجوي

يتكوّن الغلاف الجوي من مجموعةٍ من الغازات تحدث بينها تَفاعلات كثيرة ومُعقّدة جداً، وتتأثّر بشكلٍ كبير بالشمس ونواتج العمليات الحيوية من الكائنات الحية. يُشكّل النيتروجين الجوي N₂ أعلى نسبة بين مكونات الغلاف الجوي وتصل إلى 78%، ثم الأكسجين O₂ 21%، ثم الآرغون Ar والذي يصل إلى 0.9%، وثاني أكسيد الكربون 0.03%، أمّا باقي الغازات فهي قليلة جداً في الغلاف الجوي ولا تتعدّى نسبتها 0.07%، ومن هذه الغازات النادرة الأوزون والكبريت والميثان والهيدروجين وأيضاً ملوثات مختلفة.^[٢]

طبقات الغلاف الجوي

يُقسّم الغلاف الجوي إلى أربع طبقاتٍ رئيسية، وهذا التقسيم ناتجٌ عن الاختلاف في ارتفاع درجات الحرارة وانخفاضها حسب الطبقة، وكذلك اختلاف ضغط الهواء، ولكل طبقة من هذه الطبقات مُميّزات خاصة وهي:^[٣]

طبقة التروبوسفير

التروبوسفير هي الطبقة السفلى من الغلاف الجوي؛ حيثُ تبدأ هذه الطبقة من سطح الأرض حتى 12 كم. تبلغ سماكة طبقة التروبوسفير 8 كم عند القطبين نظراً لانخفاض درجات الحرارة هناك، و16 كم فوق خط الاستواء، وتتميّز هذه الطبقة بالآتي:^[٣]

• هي الطبقة التي تحدث فيها الاضطرابات والأحوال الجوية؛ حيث يسخن الهواء الملامس لسطح الأرض بفعل عملية التوصيل ثم يرتفع الهواء الساخن للأعلى لأنّ كثافته أقل من الهواء محمّلاً بالرطوبة (بخار الماء)، لتتحوّل إلى غيوم بأعلى الطبقة، في الأعلى يعود الهواء لبرودته ويعود للأسفل، وهذه الدورة تُسبّب التقلبات الجوية.
• كلما زادت المسافة في هذه الطبقة عن سطح الأرض قلت درجات الحرارة، لذلك تنخفض درجات الجرارة بشكلٍ ملحوظ في القمم الجبليّة العالية.
• تحتوي على حوالي 75% من إجمالي كتلة المُحتوى الغازي في الغلاف الجوي، وهي أعلى كثافة من الطبقات الأخرى بسبب الضغط الواقع عليها.
• تحتوي على جميع كميّة الماء في الغلاف الجوي على شكل رطوبةٍ وبخار ماء.
• تنتهي طبقة التروبوسفير عند ثبات درجة الحرارة مع الارتفاع (منطقة التوقف)، ثم تبدأ درجات الحرارة بالارتفاع، وهنا تبدأ طبقة الستراتوسفير، وبسبب هذا الارتفاع في الحرارة يُحبس الهواء في الطبقة السفلى من الغلاف الجوّي ولا يتجاوزه.

طبقة الستراتوسفير

الستراتوسفير هي الطبقة الثانية من طبقات الغلاف الجوي؛ فهي تبدأ من نهاية طبقة التروبوسفير، وتمتدّ حتى 50 كم، وحدّها السفلي يكون أقل ارتفاعاً في القطبين عن مَنطقة خط الاستواء، ومن مُميّزات هذه الطبقة:^[٣]

• حركة الهواء في طبقة الستراتوسفير حركة أفقية (رياح أفقية).
• تحتوي على طبقة الأوزون المشهورة؛ حيث تحتوي هذه الطبقة على كميّاتٍ كبيرة من غاز الأوزون.
• ترتفع درجات الحرارة في هذه الطبقة بسبب امتصاص الأوزون لأشعة الشمس فوق البنفسجية حيث تقترب الحرارة من الصفر المئوية.
• إنّ كثافة الهواء في هذه الطبقة منخفضة مما يؤدي لزيادة كبيرة وملحوظة في درجات الحرارة بمجرد حدوث امتصاص ولو طفيف لأشعة الشمس.
• تعدّ طبقة الستراتوسفير مستقرّةً نسبياً ولا تحدث بها تقلّبات جوية، ولا يتوجد فيها غيوم، عكس طبقة التروبوسفير، لذلك تكون مُناسبةً جداً للملاحة الجويّة ذات المسافات البعيدة.

طبقة الميزوسفير

الطبقة الثالثة هي طبقة الميزوسفير أو الطبقة المتوسطة والتي تبدأ من نهاية الستراتوسفير في منطقة التوقف وحتى بداية الثيرموسفير في منطقة التوقف أيضاً، أي إنّها تبدأ من 50 كم وحتى 80 كم من سطح الأرض، ومن مميّزاتها:^[٤]

• تعدّ من أبرد أقاليم الغلاف الجوي؛ حيث تقلّ فيها الحرارة عن طبقة الستراتوسفير بنحو 100 درجة مئوية، فدرجات الحرارة فيها تقل كلما زاد الارتفاع عن سطح الأرض، وتعدّ الحرارة فيها مُنخفضةً أكثر من القطب المتجمّد الجنوبي.
• من شدة برودتها تُكوّن سحباً ثلجية داخلها، تظهر بعد غروب الشمس على شكل غيوم مضيئة نتيجة انعكاس أشعة الشمس عليها، وتُسمّى الغيوم الليلية المضيئة (بالإنجليزية: Noctilucent Clouds)، وتُظهر أشكالاً جميلة في السماء.
• تحترق فيها النيازك التي تحاول دخول الغلاف الجوي، وتظهر عند احتراقها على شكل شهب.

طبقة الثيرموسفير

طبقة الثيرموسفير أو طبقة الغلاف الحراري هي آخر طبقات الغلاف الجوي، وتعدّ غلافاً خارجيّاً خاصاً يُغطّي كوكب الأرض، وهي تعلو طبقة الميزوسفير، وتفصل الطبقتان عن بعضهما طبقة تسمى “الميزوبوز”، ويُميّز هذه الطبقة الآتي:^[٤]

• تبدأ حرارة هذه الطبقة بالارتفاع تدريجياً وتصل إلى 1000 درجة مئوية، لأن الجزيئات الموجودة في هذه الطبقة تمتص حرارة استثنائية من الشمس مباشرةً.
• تحوّل الطاقة القوية القادمة من الشمس الجزيئات والذرات إلى أيونات، وذلك بعد تحطيمها.
• الشعور الفعلي للحرارة في هذه الطبقة لا يكون مُرتفعاً؛ فقد يشعر الإنسان على سبيل المثال بالبرودة فيها لو كان هناك، رغم أنّ حرارتها عالية، والسبب يعود لقلة الجزيئات والذرات الموجودة في الطبقة، بالتالي لا يكون هناك وسطٌ ناقلٌ للحرارة إلى الجسم.
• تنقسم هذه الطبقة إلى طبقتين مختلفتين يتعتبران جزءًا من الثيرموسفير، وهما:
  • طبقة الأيونوسفير: تمتدّ من 80 كم حتى 550 كم، وهي طبقة من الأيونات الناتجة من طاقة الأشعة فوق البنفسجية للشمس.
  • طبقة الإكسوسفير: تمتدّ لمسافة 10 آلاف كم، حتى ينتهي الغلاف الجوي ويتّحد بالفضاء الخارجي.
• تحدث ظاهرة الشفق القطبي بطبقة الأيونوسفير، وهي ظاهرة ذات أضواء خلابة من الأحمر والأخضر بالقرب من القطبين، وتنتج بسبب اصطدام الرياح الشمسية بالأيونات في هذه الطبقة.
• يعود الفضل لطبقة الأيونوسفير إلى ارتداد موجات الراديو على الأرض، ممّا يجعل التواصل على الراديو لمساحات كبيرة على الأرض.
• تدور الأقمار الصناعية في طبقة الإكسوسفير ذات الكثافة القليلة جداً، وتحتوي هذه الطبقة على غازات الهيدروجين والهيليوم بكثافة قليلة جداً، وتستمر هذه الذرات بالهروب إلى الفضاء الخارجي.

المراجع

1. ↑ من كتاب الموسوعة الجيولوجية الجزء الرابع، “الغلاف جوي: تعريفه ونشأته”، بوابة التقدم العلمي، اطّلع عليه بتاريخ 6-2-2017.
2. ↑ إدوارد كيلر (2014)، الجيولوجيا البيئية (الطبعة التاسعة)، الرياض: العبيكان للنشر، صفحة 477.
3. ^ ^{أ ب ت} أرساني خلف (7-10-2016)، “الغلاف الجوي وطبقاته: الجزء الأول”، ناسا بالعربي، اطّلع عليه بتاريخ 6-2-2017.
4. ^ ^{أ ب} أرساني خلف (7-10-2016)، “الغلاف الجوي وطبقاته: الجزء الثاني”، ناسا بالعربي، اطّلع عليه بتاريخ 6-2-2017.