تحقيق مسبار
هُناك كثيرٌ من الاختلافات بين طبقات الغلاف الجوي لكوكب الأرض، وهو غلافٌ مُهمٌّ جدًا للمحافظة على الحياة، ويعتني هذا المقال ببيان الكثير من الحقائق حول الغلاف الجوي، بالإضافة إلى بيان أسماء الطبقات وبعضًا من خصائص كل واحدة منها، وينتهي ببيان حقيقة وجود غلاف جوي للقمر.
هل طبقات الغلاف الجوي تختلف في مكوناتها؟
تختلف طبقات الغلاف الجوي في مكوناتها بالفعل، كما أنها تختلف في درجات حرارتها والعديد من الخصائص الأُخرى أيضًا، وتبلغ درجات الحرارة في الغلاف الجوي 1,500 درجة مئوية في الجزء العلوي، بينما تصبح منخفضة في الأجزاء السفلية القريبة من سطح الأرض وتبلغ 15 درجة مئوية، وتتمتع بعض الطبقات بدرجات حرارة أقل من الصفر المئوي.
ما هو الغلاف الجوي للأرض؟
يُعرف الغلاف الجوي بأنه غلاف يتكون من من الغازات والهباء الجوي، ويمتد هذا الغلاف من المحيط والأرض والسطح المغطى بالجليد إلى الخارج حتى الفضاء، وتنخفض كثافته عند الصعود إلى الخارج؛ لأن جاذبية الكوكب التي تسحب المكونات تكون أكبر بالقُرب من السطح.
ما هي طبقات الغلاف الجوي؟
يتكون الغلاف الجوي من 6 طبقات، وفيما يأتي معلومات عن طبقات الغلاف الجوي وخصائصها:
- طبقة التروبوسفير: إن طبقة التروبوسفير أقرب طبقات الغلاف الجوي إلى سطح الأرض وأكثرها كثافة، وهي الطبقة التي تضم قُرابة 75% من الهواء الموجود في الغلاف الجوي، وتمتد من السطح وحتى 8-14.5 كيلومتر.
- طبقة الستراتوسفير: بعد التروبوسفير تأتي طبقة الستراتوسفير، ويبلغ ارتفاعها 50 كيلومتر تقريبًا فوق الطبقة السابقة، ويوجد معظم الأوزون في هذه الطبقة، وتتراوح درجات حرارتها بين 15-51 درجة مئوية تحت الصفر.
- طبقة الميزوسفير: تُعد طبقة الميزوسفير ثالث طبقات الغلاف الجوي من سطح الأرض، ويبلغ سُمكها 85 كيلومتر تقريبًا، وهي أبرد الطبقات على الإطلاق؛ فإن درجة حرارتها تبلغ 90 درجة مئوية تحت الصفر.
- طبقة الثيرموسفير: تبلغ سماكة هذه الطبقة 600 كيلومتر تقريبًا، وترتفع درجة الحرارة في طبقة الثيرموسفير بشكل مستمر مع الارتفاع إلى الأعلى، ويتمتع الهواء فيها بكثافة منخفضة جدًا.
- طبقة الإكسوسفير: تمتد طبقة الإكسوسفير من نهاية الثيرموسفير وحتى الوصول إلى ارتفاع 10 آلاف كيلومتر فوق سطح الأرض، وتتكون من جزيئات الهيدروجين والهيليوم، وهي جزيئات مُشتتة ونادرًا ما تتصادم مع بعضها.
- طبقة الأيونوسفير: إن الأيونوسفير طبقةٌ نشطةٌ للغاية من طبقات الغلاف الجوي للأرض، ولا يوجد لها حدودٌ مُعينةٌ؛ وإنما تتقلص ويزداد حجمها بالاعتماد على مقدار الطاقة التي يتم امتصاصها من الشمس.
ما هي مكونات الغلاف الجوي السفلي؟
يُطلق اسم الغلاف الجوي السفلي على طبقة التروبوسفير والستراتوسفير السُفلى من الغلاف الجوي لكوكب الأرض، بينما تُعرف الطبقات الأُخرى باسم الغلاف الجوي العلوي، ويتشكّل الغلاف الجوي السفلي من عدة مكونات كما يأتي حسب موقع جامعة مينيسوتا:
| المكونات | التركيبة الكيميائية | القيمة |
| نتروجين | N2 | 78.08% |
| الأكسجين | O2 | 20.95% |
| أرجون | Ar | 0.93% |
| ثاني أكسيد الكربون | CO2 | 0.03% |
| نيون | Ne | 18.20 جزء في المليون |
| الهيليوم | He | 5.20 جزء في المليون |
| كريبتون | Kr | 1.10 جزء في المليون |
| ثاني أكسيد الكبريت | SO2 | 1.00 جزء في المليون |
| الميثان | CH4 | 2.00 جزء في المليون |
| هيدروجين | H2 | 0.50 جزء في المليون |
| أكسيد النيتروز | N2O | 0.50 جزء في المليون |
| زينون | Xe | 0.09 جزء في المليون |
| الأوزون | O3 | 0.07 جزء في المليون |
| ثاني أكسيد النيتروجين | NO2 | 0.02 جزء في المليون |
| اليود | I2 | 0.01 جزء في المليون |
| أول أكسيد الكربون | CO | قيمة ضئيلة جدًا |
| الأمونيا | NH3 | قيمة ضئيلة جدًا |
ما هي أهمية الغلاف الجوي للأرض؟
لا شك بأن اختلاف طبقات الغلاف الجوي وخصائصها، بالإضافة إلى اختلاف مكونات الغلاف الجوي، تؤثر على الفائدة التي تقدمها كل واحدة من الطبقات والأهمية التي تتميز بها؛ فإن للغلاف الجوي أهميةٌ بالغة، وتتمثّل أهميته فيما يأتي:
- المحافظة على حرارة الأرض: يلعب الغلاف الجوي دورًا كبيرًا في المحافظة على درجة حرارة كوكب الأرض؛ فإنه يمتص طاقة الشمس عند وصولها ويقوم بنشر الدفء على الكوكب، وذلك مع حبس الحرارة لتوفير الحرارة المناسبة ليلًا.
- الوقاية من الأشعة فوق البنفسجية: تقوم الشمس بإطلاق الأشعة فوق البنفسجية التي تؤدي إلى أضرار تصيب الجلد والعينين، ولكن طبقة الأوزون في الغلاف الجوي تحجب كميات كبيرة من هذه الأشعة وتمنعها من الوصول إلى الأرض.
- امتصاص الأشعة الكونية: تستطيع الطبقات الكثيفة من الغازات في الغلاف الجوي منع الأشعة الكونية من الوصول إلى السطح، إلى جانب منع أشعة جاما والأشعة السينية أيضًا، وهي أشعة تؤثر على الكائنات الحية بشكل سلبي.
- منع الآثار الضارّة للتوهج الشمسي: تصدر الشمس بعض الأشعة الضارّة عند التوهج الشمسي، ولكن الغلاف الجوي قادر على منع مُعظم هذه الآثار التي يُمكن أن يتسبب بها هذا التوهج.
- الحماية من النيازك والجزيئات المادية: يحتوي الفضاء على الكثير من الأجرام السماوية الصغيرة ذات الخصائص المادية، ويمكن أن تؤدي هذه الأجرام إلى أضرار بالغة إذا وصلت إلى سطح الأرض ولكن الغلاف الجوي يمنع معظمها.
- التوسط في حركة المياه: يلعب الغلاف الجوي دورًا مُهمًا كوسيط في حركة المياه على الأرض؛ فإن البخار يتصاعد من المحيطات ويتكاثف في الغلاف الجوي، ثم يتساقط على شكل مطر يوفر الرطوبة الكافية في المناطق الجافة على الكوكب.
هل يوجد عدة فروع رئيسية لعلوم الغلاف الجوي؟
هُناك 4 فروع أساسية لعلوم الغلاف الجوي بالفعل، وهي العلوم الآتي ذكرها:
- الأرصاد الجوية وديناميكيات الغلاف الجوي: يعتني هذا الفرع بدراسة حركات الهواء التي تؤدي إلى العواصف الرعدية، بالإضافة إلى دراسة الأعاصير القمعية والأعاصير الاستوائية والأنظمة الأمامية أيضًا.
- فيزياء الغلاف الجوي: في علم فيزياء الغلاف الجوي يتم تطبيق المبادئ الفيزيائية لدراسة عمليات الغلاف الجوي المختلفة؛ بما في ذلك عملية تكوين السحب وعملية تشتيت الضوء، بالإضافة إلى عمليات انتقال الطاقة.
- كيمياء الغلاف الجوي: على خلاف علم فيزياء الغلاف الجوي يعتني هذا العلم بتطبيق مبادئ الكيمياء الأساسية لدراسة عمليات الغلاف الجوي؛ مثل تلوث الهواء واستنفاد الأوزون، بالإضافة إلى تكوين الهباء الجوي وغيرها.
- علوم المناخ: يقوم المختصون في علوم المناخ بدراسة تغيّرات إحصاءات الطقس من المواسم وحتى دراستها بين آلاف السنين أو فترات أطول من ذلك، ويتناول هذا العلم عدة ظواهر؛ منها الاحتباس الحراري والعصور الجليدية.
ما هي أبرز الحقائق حول الغلاف الجوي؟
تُحيط طبقات الغلاف الجوي بكوكب الأرض وتتمتع بالكثير من الخصائص والمميزات، بالإضافة إلى دورها البالغ في حماية كوكب الأرض وتوفير البيئة المناسبة لحياة البشر والكائنات الأُخرى. تضم القائمة الآتية بعضًا من أبرز الحقائق حول الغلاف الجوي لكوكب الأرض:
- لا تحتوي السحب على معظم المياه: لا تحتوي السحب على معظم كميات المياه الموجودة في الغلاف الجوي للأرض، وإنما تكون مُعظم كميات الماء على شكل بخار غير مرئي، ولكن للسحب دور مهم في دورة المياه على كوكب الأرض.
- ظهور السحب باللون الأبيض: تتشكّل السُحب من ملايين قطرات المياه الصغيرة كبيرة الحجم مقارنةً بالأطوال الموجية للضوء المرئي، ولذلك فإن موجات الضوء تتشتت بشكل كامل عند الاصطدام بهذه القطرات فتظهر الغيوم بلون أبيض.
- حدود الغلاف الجوي: لا توجد سماكة مُحددة ينتهي عندها الغلاف الجوي لكوكب الأرض، وتنتهي 99% من الغازات الجوية عند الوصول إلى ارتفاع يبلغ 50 كيلومتر تقريبًا، ويبقى أثرٌ قليلٌ منها على ارتفاع آلاف الكيلومترات.
- الطاقة المُشعّة من السماء: لا تحصل الأرض على جميع الطاقة التي تحتاجها من أشعة الشمس فحسب، وإنما يمتص الغلاف الجوي الطاقة من السماء أيضًا لتوفير الدفء الذي تحتاجه الأرض، وهي طاقةٌ تتوفر طيلة الوقت.
- اختلاف الضغط: إن الضغط ليس ثابتًا في جميع طبقات الغلاف الجوي لكوكب الأرض؛ ذلك لأن الشمس تقوم بتسخين سطح الأرض على نحوٍ غير متساوٍ، وهو ما يؤدي إلى دفع الهواء وتشكيل الرياح التي تهب على كوكب الأرض.
- تكامل المحيطات والغلاف الجوي: تعمل المحيطات جنبًا إلى جنب مع الغلاف الجوي لتوفير درجات الحرارة المناسبة، وذلك عن طريق نقل المياه الدافئة من السطح عن طريق الرياح، ثم تدفئة السطح البارد المُتبقي من الغلاف الجوي.
- الجزء الأعلى هو الأهم: تقع أهم أجزاء الغلاف الجوي في الجزء العلوي لا في الجزء السفلي؛ ذلك لأن الطبقات العلوية تقوم بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية الضارّة، التي تؤثر على صحة الإنسان بشكل سلبي.
هل يوجد غلاف جوي للقمر؟
تُشير بعض الدراسات إلى وجود غلاف جوي يحيط بالقمر، ولكنه غلاف ذو كثافة منخفضة جدًا مقارنةً بالغلاف الجوي المحيط بكوكب الأرض؛ فإن كل سنتيمتر مكعب من الغلاف الجوي يحتوي على 10 كوينتليون ذرّة عند مستوى سطح البحر، وهو ما يعادل 10¹⁸ ذرّة، بينما يتضمن كل 1 سنتمتر مكعب لغلاف القمر الجوي على مليون ذرة فحسب.
إلى جانب اختلاف كثافة طبقات الغلاف الجوي بين الأرض والقمر، هُناك اختلاف بالمكونات أيضًا؛ فإن الغلاف الجوي للقمر يحتوي على بعض الغازات غير المتوفرة في نظيره لكوكب الأرض، ومنها غازات الصوديوم والبوتاسيوم، وكذلك يتضمن هذا الغلاف بعض الغازات الأخرى الموجودة لغلاف الأرض الجوي؛ مثل الهيليوم والأرجون.
اقرأ/ي أيضًا:
هل يوجد فرق بين الشُهب والنيازك؟
هل تقليل الغازات السامّة من فوائد الغبار؟
التضليل العلمي المنظم ضد المناخ، ما القصة؟
ناسا لم تحذر من خطر في الغلاف الجوي قد يؤدي إلى نهاية العالم
