من خصائص طبقة التروبوسفير

طبقة التروبوسفير هي الطبقة الاقرب الى سطح الارض، وهي تتصف ب:

طبقة التروبوسفير تعتبر بمثابة غطاء دافئ للارض، وهي تقي الكرة الارضية من امتصاص الحرارة، وتساعد على استمرار دورة الماء، كما ان الغازات الموجودة فيها ضرورية لاستمرارية الحياة على الارض.
تعتبر اثقل طبقة من طبقات الغلاف الجوي، وتشكل حوالي 75% من وزن الغلاف الجوي الكامل
يتراوح طولها بين 7-20 كم بحسب الموقع من سطح الارض، وهي اقل ما يكون في القطب الجنوبي والشمالي
تتناقص درجات الحرارة مع الارتفاع
تحوي على 99% من بخار الماء
يتألف تركيب الغاز فيها من: 78% نتروجين وهو ضروري لاصطناع البروتين، 21% اكسجين هام للتنفس، 0.99% ارجون وكميات ضئيلة من ثاني اكسيد الكربون، الميثان، الاوزون، الهيدروجين، ويشكل بخار الماء من 0-4%

طبقة التروبوسفير هي الطبقة التي نعيش فيها

طبقة التروبوسفير هي الطبقة الاقرب لسطح الارض، وهي الطبقة التي نعيش عليها

، وتمتد حوالي 20 كيلومتر فوق الارض، هذه الطبقة تعتبر من اهم الطبقات لانها تتضمن الغازات التي نحتاج اليها من اجل استمرارية الحياة على الارض، وتركيز الغازات فيها هو 78% نتروجين، و21% اكسجين، والباقي 1% يتألف من بخار الماء، وثاني اكسيد الكربون، والارجون.

طبقة التروبوسفير استمدت اسمها من “Tropos” اي التغيير باللغة اليونانية، وهي ترمز الى الطبقة المتغيرة باستمرار، والتي تحوي مزيج من الغازات، وجميع تغيرات الطقس تحدث في هذه الطبقة، لانها تحوي اكبر كمية من بخار الماء فيها، مقارنةً بالطبقات الاخرى، حيث تحوي طبقة التروبوسفير تقريبًا جل بخار الماء. [1] [2]

الستراتوسفير هي طبقة من الطبقات الثلاث للغلاف الجوي الأرضي ، وهي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي في الإتجاه إلى الأعلى ، بينما طبقة التروبوسفير ، هي أدنى طبقات الغلاف الجوي ، وعن الطبقة الأعلى فهي الطبقة التي تتواجد فوق طبقة الستراتوسفير وهي طبقة الميزوسفير . يبلغ أرتفاع الجزء السفلي من طبقة الستراتوسفير في حوالي 10 كم فوق سطح الأرض في خطوط العرض المتوسطة ، والجزء العلوي من الغلاف الجوي يوجد على ارتفاع 50 كيلومترا ، وارتفاع الجزء السفلي من طبقة الستراتوسفير يختلف مع خطوط الطول ومع المواسم . والحدود الدنيا من الغلاف الجوي يمكن أن تصل إلى 20 كم بالقرب من خط الاستواء وتصبح منخفضة عند القطبين لتصل إلى 7 كم في فصل الشتاء ، ويطلق على الحد الأسفل من طبقة الستراتوسفير بالتروبوبوز ، وتسمى الحدود العليا للسترتوبوز .

تكون ثقب الأوزون –

وهو نوع غير عادي من جزيء الأكسجين الذي أصبح متوفر نسبيا في طبقة الستراتوسفير ، مع ارتفاع درجات الحرارة في هذه الطبقة لأنها تمتص الطاقة من الأشعة فوق البنفسجية الواردة من الشمس ، حيث ترتفع درجات الحرارة كما تتحرك لأعلى من خلال طبقة الستراتوسفير ، هذا هو بالضبط عكس السلوك في طبقة التروبوسفير التي نعيش فيه ، حيث تنخفض درجات الحرارة مع زيادة الارتفاع . وبسبب هذا التقسيم الطبقي في درجة الحرارة ، فهناك القليل الحراري والاختلاط في طبقة الستراتوسفير ، وبالتالي فإن طبقات الهواء هناك مستقر تماما ، ولذا فالطائرات النفاثة التجارية تطير في طبقة الستراتوسفير السفلى لتجنب الاضطرابات وهو أمر شائع في أدنا طبقة التروبوسفير . ولذا نجد أن طبقة الستراتوسفير جاف للغاية ، والهواء يحتوي هناك علي القليل من بخار الماء. وبسبب هذا ، تم العثور على عدد قليل من الغيوم في هذه الطبقة ، وتقريبا يحدث كل الغيوم في المناطق المنخفضه ، بينما يعد التروبوسفير أكثر رطوبة ، ويظهر الغيوم في الستراتوسفير القطبية ” شركات الأمن الخاصة” هي الاستثناء ، حيث تظهر الأمنية الخاصة في طبقة الستراتوسفير السفلى بالقرب من القطبين في فصل الشتاء ، وهي توجد على ارتفاعات تتراوح بين 15 و 25 كم ، وتتشكل فقط عندما تكون درجات الحرارة في تلك المرتفعات يبلغ تراجعها لما دون -78 درجة مئوية . ويبدو أن المساعدة بسبب تشكيل الثقوب السيئة السمعة في طبقة الأوزون “المشجعة” لحدوث بعض التفاعلات الكيميائية التي تدمر طبقة الأوزون ، مما دعا للأمنية الخاصة . والهواء هو ما يقرب من ألف مرة أرق في الجزء العلوي من الغلاف الجوي مما هو عليه عند مستوى سطح البحر ، و لهذا السبب ، فإن الطائرات النفاثة وبالونات الطقس تصل ارتفاعاتها التشغيلية القصوى في غضون الستراتوسفير .

ونظرا لعدم وجود الحمل الرأسي في طبقة الستراتوسفير ، يمكن للمواد التي تحصل عليها طبقة الستراتوسفير أن تظل هناك لزمن طويل ، وهذا هو الحال في المواد الكيميائية التي تدمر طبقة الأوزون التي تسمى مركبات الكربون الكلورية فلورية ” الكلوروفلوروكربون” . ولذا فالانفجارات البركانية الكبيرة وآثار النيازك الرئيسية يمكن تقذف جسيمات في الهواء الجوي تصل إلى طبقة الستراتوسفير حيث يمكن إغلاقه لعدة أشهر أو سنوات ، وتغيير في بعض الأحيان المناخ العالمي للأرض ، ولإطلاق صاروخ لحقن غازات العادم في الستراتوسفير ، ينتج عواقب غير مؤكدة . وهناك أنواع مختلفة من الموجات والجزر في الغلاف الجوي تؤثر على طبقة الستراتوسفير ، وبعض من هذه الأمواج تسبب حركة المد والجزر التي تحمل الطاقة من التروبوسفير التصاعدي إلي طبقة الستراتوسفير ، والبعض الآخر ينقل الطاقة من الستراتوسفير ليصل الى الميزوسفير . والأمواج والمد والجزر تؤثر على تدفق الهواء في الغلاف الجوي ، ويمكن أيضا أن يسبب التدفئة الإقليمية في هذه الطبقة من الغلاف الجوي . ويحدث نوع نادر من التفريغ الكهربائي ، يشبه إلى حد ما البرق ، في طبقة الستراتوسفير . وهذه “الطائرات الزرقاء” التي تظهر فوق العواصف الرعدية ، وتمتد من الجزء السفلي من طبقة الستراتوسفير لتصل إلى ارتفاعات من 40 أو 50 كم .

ما هي خصائص طبقة التروبوسفير

– الستراتوسفير هي الطبقة الرئيسية الثانية من الغلاف الجوي للأرض ، وذلك فوق طبقة التروبوسفير ، وتحتها الميزوسفير ، ويرد حوالي 20٪ من كتلة الغلاف الجوي تتركز في طبقة الستراتوسفير ، ومكونا أساسياً من طبقات الغلاف الجوي في درجة الحرارة ، فالطبقات الأكثر دفئا هي العليا والطبقات الأكثر برودة أقرب إلى الأرض ، وترجع الزيادة في درجة الحرارة مع الارتفاع نتيجة لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية من الشمس من خلال ثقب الأوزون ، وهي على النقيض من طبقة التروبوسفير ، التي تقع بالقرب من سطح الأرض ، حيث تنخفض درجات الحرارة مع الارتفاع . وتقع التروبوبوز علي الحدود بين طبقة التروبوسفير والستراتوسفير ، ويصادف هذا حيث يبدأ الانقلاب الحراري ، فبالقرب من خط الاستواء ، يبدأ الستراتوسفير علي بعد 18 كم ، في خطوط العرض الوسطى ، حيث يبدأ من 10-13 كم ، وينتهي عند 50 كم ، في القطبين . وتتراوح درجات الحرارة في طبقة الستراتوسفير مع المواسم ، ولا سيما مع الليل القطبي ” في فصل الشتاء ” ، وتكون أعظم بتغير درجة الحرارة فوق القطبين في طبقة الستراتوسفير السفلى. وهذه الاختلافات هي ثابتة إلى حد كبير في خطوط العرض الأدنى والأرتفاعات الأعلى .

الأوزون ودرجة الحرارة –

آلية واصفي تشكيل طبقة الأوزون ، حيث وصفت من قبل عالم الرياضيات البريطاني سيدني تشابمان في عام 1930 ، بأن الأكسجين الجزيئي يمتص أشعة الشمس من خلال الطاقة العالية في منطقة الأشعة فوق البنفسجية-C ، عند أطوال موجية أقصر من حوالي 240 نانومتر . وينتج من أتحاد ذرات الأكسجين مع الأكسجين الجزيئي تشكيل الأوزون ، ويتحلل الأوزون بدوره بسرعة وأكثر بكثير من الأكسجين الجزيئي كما أنه يحتوي على امتصاص أقوى الذي يحدث في الأطوال الموجية ، حيث الانبعاثات الشمسية هي أكثر كثافة . الأوزون ” O3 ” والتحلل الضوئي ينتج O2 ، وهو المنتج من أتحاد ذرة الأكسجين مع الأكسجين الجزيئي في الغلاف الجوي لإصلاح O3 ، والإفراج عن الحرارة . والتحلل الضوئي السريع الذي يعمل علي إصلاح الأوزون مع ارتفاع درجات الحرارة في طبقة الستراتوسفير يؤدى إلى انقلاب درجة الحرارة ، وهذه الزيادة في درجة الحرارة مع الارتفاع هو سمة رئيسية في الستراتوسفير ، ومقاومته للخلط العمودي يعني أنه الطبقية ، وهي ضمن درجات حرارة الغلاف الجوي التي تزيد مع الأرتفاع ؛ حيث أن الجزء العلوي من الغلاف الجوي تصل درجة حرارة فيه حوالي 270K (-3 درجة مئوية أو 26.6 درجة فهرنهايت ” . وهذا التقسيم العمودي ، لطبقات أكثر دفئا أعلاه وطبقات أكثر برودة أدناه ، مما يجعل طبقة الستراتوسفير مستقرة حيوياً : ولا توجد الحرارة العادية والاضطراب المرتبطة بها في هذا الجزء من الغلاف الجوي ، ومع ذلك ، عمليات الحمل تكون حيوية واستثنائية ، مثل أعمدة الثورة البركانية التي تتجاوز القمم في العواصف الرعدية السوبرسل الشديدة ، وقد يكون الحمل الحراري في الغلاف الجوي على أساس محلي جدا ومؤقت .

وعموما يسمح بوجود الحياة على سطح الكوكب الخارجي لهذا المحيط ، للتخفيف من الأشعة الشمسية فوق البنفسجية في الأطوال الموجية التي تضر الحمض النووي عن طريق طبقة الأوزون . وكل هواء يدخل الستراتوسفير يجب أن يمر عبر التروبوبوز ، وهو الحد الأدنى لدرجة الحرارة التي تقسم التروبوسفير والستراتوسفير ، ومع ارتفاع الهواء حرفيا يحدث التجميد المجفف . ولذا فإن الستراتوسفير هو مكان جاف جدا ، ويسمى الجزء العلوي من الغلاف الجوي بالسترتوبوز ، حيث يقع أعلاه وتنخفض درجة الحرارة مع الارتفاع . وأعطى سيدني تشابمان الوصف الصحيح عن مصدر الأوزون في الستراتوسفير وقدرتها على توليد الحرارة داخل الغلاف الجوي ، وكتب أيضا أن الأوزون قد يتم تدميره من قبل التفاعل مع الأكسجين الذري ، مما يجعل اثنين من جزيئات الأكسجين الجزيئي .

ونحن نعرف الآن أن هناك آليات إضافية لفقدان الأوزون ، وأن هذه الآليات تعنى الحفاز وأن كمية صغيرة من عامل الحفاز يمكن أن تدمر عددا كبيرا من جزيئات الأوزون ، ويرجع ذلك إلى رد الفعل من جذور الهيدروكسيل OH • مع الأوزون ، و OH يتكون من تفاعل ذرات الأكسجين المتحمس إلكترونيا والتي تنتجها التحلل الضوئي للأوزون مع بخار الماء . في حين أن طبقة الستراتوسفير الجاف ، يتم إنتاج بخار الماء الإضافي في الموقع من قبل الأكسدة الضوئية لغاز الميثان ” CH4″ ، ويتم إعادة تدوير HO2 راديكالية التي تنتجها رد علي فعل OH مع O3 للOH من خلال التفاعل مع ذرات الأكسجين أو الأوزون . وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للبروتون الشمسي أن يؤثر بشكل كبير علي مستويات الأوزون عن طريق الإنحلال الإشعاعي مع تشكيل لاحق من OH ، ويتم إنتاج غاز الضحك أو أكسيد النيتروز ” N2O” حسب النشاط البيولوجي على سطح الأرض ويتأكسد إلى NO في طبقة الستراتوسفير . وما يسمى بالدورات الجذرية لأكاسيد النيتروجين تستنفد أيضا الأوزون في الستراتوسفير . وأخيرا ، تتحلل جزيئات مركبات الكربون الكلورية فلورية في طبقة الستراتوسفير للإفراج عن ذرات الكلور التي تتفاعل مع الأوزون وتعطي CLO وO2 ويتم تدوير ذرات الكلور عندما يتفاعل CLO مع O في طبقة الستراتوسفير العليا ، أو عندما يتفاعل CLO مع نفسه في الكيمياء من ثقب الأوزون فوق القطب الجنوبي . ولذا حصل بول كروتزن ، وماريو مولينا وشيروود رولاند على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1995 لعملهم في وصف وتشكيل وتحلل الأوزون في الستراتوسفير .