خصائص طبقات الغلاف الجوي السبعة
تركيب الغلاف الجوي
طبقة التروبوسفير (troposphere) ،
الستراتـوسـفير (الطبقة الجوية العليا) (stratosphere) ،
الميزوسفير (الغلاف الأوسط) (mesosphere) ،
الثرموسفير (الغلاف الحراري) (thermosphere).
طبقات الغلاف الجوي السبعة وخصائصها
يُعرّف الغلاف الجوي (بالإنجليزية: Atmosphere) بأنه الحيّز المُحيط بسطح الكرة الأرضية بكل مكوناتها من يابسة، ومحيطات، وجبال جليدية وغيرها، ويمتد إلى الفضاء الخارجي، إذ يتكون من مجموعة من الغازات والأغبرة والعديد من الجزيئات العالقة بالجو أو ما يُطلق عليها بالهباء الجوي (بالإنجليزية:Aerosol)، وتتناسب كثافة الغلاف الجوي تناسباً طردياً من قربه إلى سطح الأرض، فكلما اقتربنا من سطح الأرض زادت كثافة الغلاف الجويّ، إذ تعمل الجاذبية الأرضيّة على سحب الغازات والأغبرة، والأدخنة قريباً من سطح الأرض، وما تجدر الإشارة إليه أن السبب وراء احتفاظ الأرض بغلافها الجوي هو وجود جاذبية عالية على سطحها، وهناك العديد من الكواكب العملاقة الأخرى تحتفظ بأغلفتها الجويّة ككوكب الزهرة والمريخ، بينما أدت الجاذبيّة المنخفضة لكواكب أخرى إلى فقدان الكوكب لغلافه الجوي كما هو الحال في كوكب عُطارد، ويمتاز غلاف الأرض الجوي باحتوائه على مركب الماء بحالاته الثلاثة سواء السائلة والصلبة أو حتى الغازية، إذ عزّزَ هذا الأمر تطور الحياة على سطح الكرة الأرضية. طبقات الغلاف الجوي يحتوي الغلاف الجوي المحيط بالأرض على العديد من الطبقات المُكونة له، والتي تبدأ من سطح الأرض إلى الفضاء الخارجي، وهذه الطبقات كالآتي: تروبوسفير تُعد طبقة التروبوسفير (Troposphere) الطبقة الأولى من طبقات الغلاف الجوي تبعاً لقربها من سطح الأرض، حيث تمتد على مسافة عمودية من مستوى سطح البحر مقدارها 10 كم تقريباً، لكن هذا الارتفاع غير مُنتظم حيث قد يصل بالقرب من خط الاستواء إلى 20 كم، وقد يكون طوله 7 كم فوق منطقة القطبين وذلك خلال فصل الشتاء، إذ يتأثر ارتفاع هذه الطبقة فوق سطح الأرض باختلاف خطوط العرض والفصول، حيث يزداد ارتفاعه في الصيف بينما يقل في الشتاء، وتتركز في هذه الطبقة معظم كتلة الغلاف الجوي للأرض حيث يحتوي التروبوسفير على ما نسبته 75 إلى 80 بالمئة من إجمالي كتلة الغلاف الجوي، وتُعتبر هذه الطبقة مكاناً لحدوث حالات الطقس المختلفة حيث ترجع التغيرات الجوية التي تحدث على سطح الأرض إلى هذه الطبقة، فضلاً عن أنها الطبقة الحاضنة لمعظم أنواع الغيوم الموجودة في الغلاف الجوي، كما أن هذه الطبقة تمتاز بالرطوبة العالية مقارنة بغيرها من طبقات الغلاف الجوي والتي تحتوي على كمية قليلة من الرطوبة، ويتناسب ضغط الهواء وكثافته وبرودته في هذه الطبقة تناسباً عكسياً مع مقدار قربها إلى سطح الأرض، فيكون الهواء دافئاً أكثر بالقرب من سطح الأرض بينما يكون ذو ضغط وكثافة أقل كلما زاد الارتفاع عن مستوى سطح الأرض. تتركز في طبقة التروبوسفير العديد من الغازات المختلفة، إذ يُشكل النيتروجين النسبة الأكبر فيها حيث يحتل ما نسبته 78% من إجمالي الغازات الموجودة في هذه الطبقة، بينما يُشكل الأوكسجين نسبة مقدارها 21%، بينما تتوزع الواحد بالمئة الباقية على غازات أخرى منها الأرجون الذي يُشكل نسبة 0.9%، وتحتوي طبقة التروبوسفير على معظم بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي وبنسبة تصل إلى 99%، ويقل تركيز بخار الماء في هذه الطبقة مع ارتفاعها عن سطح الأرض، فبخار الماء الموجود في الغلاف الجوي يعمل على المحافظة على درجة حرارة الأرض وتنظيمها حيث يقوم بامتصاص الطاقة الشمسية والاشعاع الحراري من سطح الأرض. ستراتوسفير تعتبر طبقة التراتوسفير (بالإنجليزية: Stratosphere) الطبقة الثانية من طبقات الغلاف الجوي تبعاً لقربها من سطح الأرض، إذ تمتد على ارتفاعات مختلفة من طبقة التروبوسفير، فهي تبدأ من ارتفاع 10 كم تقريباً فوق سطح الأرض في مناطق خطوط أو دوائر العرض المتوسطة، ويُمكن أن يختلف ارتفاع بداية هذه الطبقة تبعاً لاختلاف الفصول وخطوط العرض، فعند خط الإستواء تكون على ارتفاع 20كم، بينما في منطقة القطبين تبدأ على ارتفاع مقداره 7كم أثناء فصل الشتاء، وتمتد هذه الطبقة في الغلاف الجوي لارتفاع 50كم تقريباً، ويُفصل بين أسفل هذه الطبقة وطبقة التروبوسفير بمنطقة تسمّى التربوبوز (بالإنجليزية: Tropopause)، بينما يُفصل بين المنطقة العليا منها والطبقة التي أعلاها بمنطقة تسمى بالستراتوبوز (بالإنجليزية: Stratopause)، وعلى عكس طبقة التروبوسفير فإن درجات الحرارة في طبقة الستراتوسفير تتناسب تناسباً عكسياً مع ارتفاع الطبقة، حيث تصبح درجات الحرارة أكثر سخونة عند الارتفاع في هذه الطبقة، وتُعتبر طبقة الستراتوسفير مكاناً لطيران الطائرات النفاثة حيث يكون الهواء في هذه الطبقة مُستقراً. تحتوي طبقة الستراتوسفير على ما يُعرف بغاز الأوزون (بالإنجليزية: Ozone) حيث يوجد فيها ما نسبته 85% إلى 90% من إجمالي الأوزون الموجود في الغلاف الجوي، وينتج الأوزون عند تعرُض جزيء الأكسجين (O2) للأشعة الفوق البنفسجية الصادرة من الشمس؛ حيث تعمل هذه الأشعة على تحليل هذا الجزيء إلى ذرات الأكسجين (O) التي تتحد مع جزيئات الأكسجين (O2) لتكوُن ما يُعرف بغاز الأوزون (O3)، ولا تقتصر طبقة الستراتوسفير على احتوائها على غاز الأوزون فهي مكان لوجود العديد من الغازات والمركبات الأخرى كأكاسيد النيتروجين، وحمض النيتريك، وحمض الكبيريتيك، والهالوجين وأكاسيده فضلاً عن بعض المركبات الأخرى التي قد تنتج من حدوث البراكين كحمض الهيدروكلوريك (HCl)، وحمض الهيدروفلوريك (HF) وغيرها من المركبات الأخرى. ميزوسفير تُعتبر طبقة الميزوسفير (بالإنجليزية: Mesosphere) طبقة غنية بتواجد العديد من ذرات الحديد وبعض المعادن الأخرى، ويعود ذلك إلى النيازك الساقطة التي تتبخر في هذه الطبقة بينما تبقى بعض من موادها موجودة في الميزوسفير، وتحتوي هذه الطبقة على الغيوم البراقة أو المتألقة ليلاً (بالإنجليزية:Noctilucent clouds) الواقعة في المناطق القريبة من القطبين على ارتفاعات عالية، وتمتاز الميزوسفير بظواهر غريبة تُشبه البرق تحدث على ارتفاع عشرات الكيلومترات من العواصف الرعدية التي تحدث في طبقة التروبوسفير التي تقع أسفل طبقة الميزوسفير، وتمتاز هذه الطبقة بأنها جافة ورطوبتها قليلة، وعلى الرغم من هذه الظواهر والميّزات المتوفرة في طبقة الميزوسفير فإنها تُعتبر طبقة غامضة بعض الشيء حيث أنه يصعُب معرفة الكثير عن خصائصها، ويعود ذلك لصعوبة وصول أدوات البحث العلمي المختلفة كبالونات الطقس والطائرات إلى هذه الطبقة العالية، وعلى الرغم من أن الأقمار الصناعية تدور فوق طبقة الميزوسفير فإنه يتعذر عليها التعرف بشكل مُباشر على خصائصها، واستطاع العلماء ايصال بعض الأدوات العلمية لجمع بعض العينات من هذه الطبقة، لكن هذه الرحلات العلمية كانت قصيرة ونادرة. ثيرموسفير تُعتبر طبقة الثيرموسفير (بالإنجليزية: Thermosphere) الطبقة الرابعة من طبقات الغلاف الجوي والتي تأتي مُباشرة فوق طبقة الميزوسفير وهي تمتد من ارتفاع 90 كم فوق سطح كوكب الأرض وترتفع إلى حوالي 500 إلى 1000كم، ويُسمى الحد الفاصل بين طبقة الثيرموسفير والطبقة التي تليها بالثيرموبوز (Thermopause)، بينما يُطلق على الحد الفاصل بينها وبين الطبقة التي تحتها اسم الميزوبوز (Mesopause)، وتُعرف هذه الطبقة بأنها الطبقة التي يدور ضمنها محطة الفضاء الدولية وغيرها من المكوكات الفاضية الأخرى، ويبلغ معدل درجة الحرارة في هذه الطبقة حوالي 200 درجة مئوية، لكن هذه الحرارة قد تزداد بشكل كبير أثناء النهار فقد تصل في بعض الفترات التي يكون بها النشاط الشمسي عالياً إلى 500 درجة مئوية، وتختلف درجات الحرارة في طبقة الثيرموسفير تبعاً لارتفاعها ففي الطبقات السفلية من هذه الطبقة وتحديداً تلك الطبقات التي تكون على ارتفاع 200 إلى 300كم فإن درجات الحرارة ترتفع بها بشكل حاد ثم تستقر، وفي طبقاتها العليا فإن درجات حرارة الثيرموسفير تتراوح بين 500 إلى 2000 درجة مئوية بل إنها يُمكن أن تصل لأكثر من ذلك، وتكون كثافة الهواء في طبقة الثيرموسفير مُنخفضة بشكل كبير. تتكون طبقة الثيرموسفير من العديد من الذرات والجزيئات المختلفة، حيث تتفكك الجزئيات المكونة للغازات جراء اصطدامها ببعضها البعض ضمن هذه الطبقة، ويكون هذا التفكُك تبعاً للخصائص الكيميائية لكل جزيء، كما تعمل الفوتونات الخاصة بالأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية التي مصدرها الشمس على تفكيك هذه الجزيئات وفصلها عن بعضها البعض، وفي حين تتكون طبقة الثيرموسفير من غازات الأكسجين (O2) والنيتروجين (N2) فإن هذه المكونات تختلف وتتغير في الأجزاء العليا من طبقة الثيرموسفير لذرات النيتروجين والأوكسجين، بالإضافة إلى ازياد تركيز المكونات الذرية والأيونية والغازات المتأينة مثل الهيليوم والهيدروجين في أعلى هذه الطبقة، وتقل نسبة الجزيئات كلما زاد ارتفاع هذه الطبقة، وبتغير الارتفاع تختلف عمليات التأين ومستوياتها، وكثافة الجزيئات والتركيب الكيميائي للمواد. أيونوسفير تُعتبر طبقة الأيونوسفير (Ionosphere) أو الغلاف الأيوني إحدى الطبقات التي تتداخل مع طبقة الميزوسفير والثيرموسفير والإكسوسفير، بالإضافة إلى أن أجزاء من هذه الطبقة تتداخل مع الغلاف المغناطيسي لكوكب الأرض، وهذه الطبقة ذات سمك مُتغير يزيد ويتقلص تبعاً لمقدار الطاقة الشمسية التي تصل إليها، وتُقسم الأيونوسفير إلى مجموعة من المناطق الفرعية التي تُعرف بـ D و E و F تبعاً للطول الموجي للاشعاع الشمسي، وسُميّت طبقة الأيونوسفير بهذا الإسم نظراً لوجود تراكيز عالية من الجزيئات المتأينة والمشحونة كهربائياً من أيونات وإلكترونات فيها، وعند تأثُر الجسيمات المشحونة الموجودة في الأيونوسفير بالحقول المغناطيسية التي تنتج عن كل من الأرض والشمس، التي تمتد من ارتفاع 48 كم تقريباً من سطح الأرض إلى ارتفاع قد يصل إلى حافة الفضاء الخارجي على ارتفاع 965 كم، فيحدث ما يُعرف بظاهرة الشفق القطبي (بالإنجليزية: auroras) الجميلة التي تظهر في قطبي الأرض، وتُستخدم هذه الطبقة لنقل الاشارات اللاسلكية ومحطة الفضاء الدولية. ومن الجدير بالإشارة إليه أن بعض الجهات العلمية التي تُعنى بمجالات البحث العلمي الخاص بالغلاف الجوي كمركز (UCAR) ترى بأن طبقة الأيونوسفير لا تُعد واحدة من الطبقات الرئيسية المُكونة لطبقات الغلاف الجوي المختلفة، ويعود ذلك إلى أنها تتوزع عبر طبقات مُتعددة كالميزوسفير والثيرموسفيرعلى الرغم من أنها تمتلك خصائص خاصة بها. إكسوسفير يُعرف الإكسوسفير (بالإنجليزية: Exosphere) بأنه آخر طبقات الغلاف الجوي الخارجية وأبعدها عن الأرض، ويُعتبر وجود جزيئات الهواء في هذه الطبقة أمراً نادراً حيث يُمكن لجزيء واحد أن يمر في هذه الطبقة ليخرج إلى الفضاء الخارجي دون أن يصطدم بجزيء آخر موجود فيها، وذلك في حال عدم سحبه باتجاه الأرض بفعل قوى الجاذبية الأرضية وكذلك في حال امتلاكه لسرعة كافيه تُمكنه من الخروج للفضاء الخارجي، وتبدأ هذه الطبقة من منطقة تُعرف باسم الثيرموبوز (بالإنجليزية: Thermopause) أو ما يُعرف ب(Exobase) والذي يرتفع عن الأرض بمسافة تتراوح بين 250 إلى 500 كيلو متر ويختلف هذا الارتفاع تبعاً للنشاط الشمسي الذي يؤثر على الغلاف الجوي، ولا يُمكن تحديد الحد العلوي الذي تنتهي به هذه الطبقة تماماً، إلا أنه ومن الناحية النظرية يُقدر بارتفاع يصل إلى ما يُقارب 193 ألف كيلو متر وهو ما يُعادل نصف المسافة إلى القمر، وعند مثل هذه المسافات الهائلة فإن مقدار الضغط الإشعاعي للشمس على ذرات الهيدروجين الموجودة هناك يكون أكثر من قوة السحب التي تفرضها الجاذبية الأرضية، مِمَّ يُنتج ظاهرة تُعرف باسم الهالة الأرضية (بالإنجليزية: Geocorona)، وتُرصد هذه الظاهرة من الفضاء على ارتفاع 96,560 كم تقريباً.
طبقات الغلاف الجوي بالترتيب
طبقات الغلاف الجوي يتكون الغلاف الجوي من خمس طبقات رئيسة تم تقسيمها واختيارها على حسب الحرارة والكثافة والضغط الجوي في الطبقة، ويمكن ذكر الطبقات الخمسة من الأعلى إلى الأدنى كما يأتي: طبقة الإكزوسفير هي الغلاف الخارجي الممتد من 700 كيلو متر حتى 10 آلاف كيلو متر، حيث تندمج مع الرياح الصادرة من الشمس، وتتكون هذه الطبقة من بعض الغازات ذات الكثافة المنخفضة جدًا، ومنها الهيدروجين والهيليوم، وتعد هذه الطبقة موطن معظم الأقمار الصناعية. الطبقة الحرارية ثاني أعلى طبقات الغلاف الجوي والتي تمتد من 80 كيلو متر حتى 500 إلى 1000 كيلو متر، وتختلف درجات حرارتها بسبب النشاط الإشعاعي الشمسي حيث تزداد درجة الحرارة بالتدرج مع الارتفاع، وتم تسجيل أقصى درجات الحرارة التي وصلتها وهي 1500 درجة مئوية وهي خالية من الغيوم وبخار الماء. ميزوسفر هي ثالث أعلى طبقات الغلاف الجوي حيث تمتد من 50 كيلو متر إلى 80 كيلو متر وتعد أبرد طبقة جوية وأبرد نقطة في العالم، حيث تصل درجات الحرارة فيها إلى 85 درجة مئوية تحت الصفر، وتعد الطبقة الوسطى محطة لحرق النيازك ومنها تمر صواريخ السبر والطائرات الصاروخية. الستراتوسفير تمتد هذا الطبقة عبر الغلاف الجوي بارتفاع يبدأ من 12 كيلو متر إلى 50 كيلو متر، وهي ذات ضغط جوي متوسط وتحتوي على طبقة الأوزون، وهي ذات درجات حرارة متفاوتة وباردة حيث تصل درجات حرارتها إلى 60 درجة مئوية تحت الصفر ويتم رصد الغيوم القطبية والسحب الداكنة فيها. التروبوسفير أدنى طبقة من الغلاف الجوي والتي تمتد من سطح البحر إلى 12 كيلو متر وهي ذات درجات حرارة متوسطة ومعتدلة وتمتلك خمسين بالمية من كتلة الغلاف الجوي وذلك بسبب كثافتها المرتفعة بالنسبة لباقي الطبقات وهي موطن الغيوم السحابية ومعظم أنشطة الطيران.
عدد طبقات الغلاف الجوي
يمتد في الغلاف الجوي ست طبقات، ويتكون الغلاف الجوي لكوكب الأرض من غازات محيطة به، ويشكِّل غازا النيتروجين والأكسجين حوالي 99% من مجمل هذه الغازات، بينما تتواجد الغازات الأخرى كغازات الهيليوم والنيون وثاني أكسيد الكربون بنسب صغيرة، هذا إلى جانب وجود الغبار وبخار الماء، ويُذكر بأن الغلاف الجوي للأرض يختلف كثيراً عن بعض الأغلفة الجوية للكواكب والأقمار الأخرى، في حين يفتقر بعضها الآخر للأغلفة الجوية أساساً. تمتد طبقات الغلاف الجوي من سطح الأرض باتجاه السماء وتتمثل في طبقة التروبوسفير، والستراتوسفير، والميزوسفير، والثيرموسفير، والإكزوسفير، والأيونوسفير، ويمتد الفضاء الخارجي إلى ما بعد طبقة الإكزوسفير، ويُذكر بأن الحدود الفاصلة بين هذه الطبقات غير ظاهرة بوضوح، وبأن التغييرات فيها تختلف حسب المدى والفصول، بالإضافة إلى ذلك فإن الغلاف الجوي يؤدي دوره مثل فلتر ضخم، حيث يُبقي أغلب الأشعة فوق البنفسجية خارجاً لأنها تؤذي الكائنات الحية، في حين يتيح مرور أشعة الشمس الدافئة اللازمة للحياة على الأرض. طبقة التروبوسفير تعد طبقة التروبوسفير (بالإنجليزية: Troposphere) الطبقة الأكثر قرباً من سطح الأرض، وقد سُميت بهذا الإسم نسبةً إلى طقسها المتغير دائماً إلى جانب اختلاط الغازات فيها، فكلمة تروبو (بالإنجليزية:Tropo) تعني التَّغير والتَّقلب، ويتراوح مداها بين 8 و14 كم حسب موقع التَّواجد على الأرض، غير أن سُمكها يكون أقل ما يكون في القطبين الشمالي والجنوبي، وتمتاز التروبوسفير بأنها تشكِّل حوالي ¾ الكتلة الكلية للغلاف الجوي، كما يتكون الهواء فيها من غازات عدة مثل غاز النيتروجين بنسبة 78%، والأكسجين بنسبة 21%، في حين يتكون الجزء المتبقي من غازات ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والأرجون، كما يتواجد في هذه الطبقة هواء التَّنفس والغيوم، ويُذكر بأن كثافة الهواء تكون أكبر في الطبقة الأكثر انخفاضاً. طبقة الستراتوسفير توجد طبقة الستراتوسفير (بالإنجليزية: Stratosphere) أعلى طبقة التروبوسفير، ويُقصد بكلمة سترات (بالإنجليزية: Strat): طبقة، ويتراوح مداها بين 6 و20 كم فوق سطح الأرض، وقد يصل إلى 50 كم، وفيها تطير الطائرات وإليها تصل بالونات الرَّصد الجوي، كما يجري فيها الهواء بتيارات سريعة بشكلٍ موازٍ للأرض وليس لأعلى وأسفل، ويُضاف لذلك بأن درجة الحرارة فيها تزداد مع الصُّعود لأعلى؛ وذلك لكثرة الأوزون الطبيعي الناتج بشكل ثانوي عن أشعة الشمس فيها إلى جانب الأكسجين القادر على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الضارة، كما تتميز هذه الطبقة بنُدرة عمليات الحمل الحراري والعواصف الرَّعدية فيها بسبب حرارتها العالية في الأسفل وحرارتها الأبرد في الأعلى، ويُذكر بأنه يمكن تحديد الجزء السفلي من الطبقة حين يكون الطقس عاصفاً من خلال السُّحب الرُّكامية ذات الرؤوس الشبيهة بالسندان، كما يتواجد فوقها طبقة الستراتوبوز الفاصلة (بالإنجليزية:stratopause). طبقة الميزوسفير تقع طبقة الميزوسفير أو الغلاف الوسطي (بالإنجليزية: Mesosphere) بين طبقتي الستراتوسفير والثيرموسفير، ويُقصد بكلمة ميزو (بالإنجليزية: Meso): الوسطى، وتعد أيضاً أعلى طبقة في الغلاف الجوي تختلط فيها الغازات عوضاً عن وجودها على شكل طبقات من حيث الكتلة، ويبلغ سُمك هذه الطبقة حوالي 35 كم، وتمتاز بهوائها الخفيف مما يتسبَّب في انعدام القدرة على التَّنفس فيها، ورغم ذلك فإن الهواء فيها أكثر من ذلك الموجود في طبقة الثيرموسفير، كما تمتاز باشتعال الشُّهب فيها؛ بسبب وجود الكمية الكافية من الغازات اللازمة لتوليد الاحتكاك والحرارة، وذلك خلافاً للشُّهب التي تنتج في طبقتي الثيرموسفير والإكزوسفير بسبب قلة الهواء فيهما. طبقة الثيرموسفير تقع طبقة الثيرموسفير أو الغلاف الحراري (بالإنجليزية:Thermosphere) بين طبقتي الميزوسفير والإكزوسفير، ويُقصد بكلمة ثيرمو (بالإنجليزية: Thermo): الحرارة ، ويتراوح مداها بين 90 و500 كم ويصل إلى 1000 كم، بينما تصل درجة الحرارة فيها إلى 1500 درجة مئوية، وتمتاز هذه الطبقة بانخفاض كثافة الهواء فيها، لذا فقد كان يُعتقد سابقاً بأنها تتبع للفضاء الخارجي، ولكنها في الواقع جزء من الغلاف الجوي للأرض، وفيها أيضاً تدور محطة الفضاء الدولية حول الأرض، كما تطير مكاكيك الفضاء (جمع مكّوك) فيها، بالإضافة لذلك فإنه يحصل فيها الشَّفق (بالإنجليزية:aurora)، حيث تصطدم جسيمات فضائية مشحونة بجزيئات وذرات هذه الطبقة مما يؤدي إلى تحفيزها لمستويات طاقة أعلى، فتقوم بعدها الذرات بإطلاق الطاقة من خلال إصدار الفوتونات الضوئية التي تظهر على شكل شفق ملوَّن مثل الشَّفق القطبي الشمالي والجنوبي. طبقة الإكزوسفير تعد طبقة الإكزوسفير أو الغلاف الخارجي (بالإنجليزية: Exosphere) الطبقة الخارجية للغلاف الجوي وحدّه، ويُقصد بكلمة إكزو (بالإنجليزية:Exo): خارجي، وتقوم هذه الطبقة بفصل الفضاء الخارجي عن طبقات الغلاف الجوي، ويبلغ مداها حوالي 10000كم، وهو مثيل لعرض الأرض نفسها، أي أنها ضخمة جداً، كما يتميز الغلاف الخارجي بغازاته المنتشرة كثيراً والتي تفصلها مساحات فارغة مثل غازات الهيدروجين والهيليوم، وبالتالي ينعدم فيها هواء التَّنفس، كما أنها باردة. طبقة الأيونوسفير تمتد طبقة الأيونوسفير أو الغلاف الأيوني (بالإنجليزية: Ionosphere) من المنتصف العلوي لطبقة الميزوسفير على طول المسافة إلى طبقة الإكزوسفير، وقد سُميت بهذا الإسم نسبة إلى الأيونات التي تكوَّنت فيها بفعل جسيمات الطاقة من الفضاء الخارجي أو أشعة الشمس، حيث تصطدم هذه الأيونات بإلكترونات الذرات تماماً كالأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية، أي أن هذه الطبقة موصلة الكهرباء، كما أنها طبقة الأيونات والإلكترونات الحرة التي تعكس أمواج الراديو، وكان Guglielmo Marconi قد أثبت ذلك عام 1901، فقد برهنت تجاربه بأن إشارات الراديو لا تنتقل بخط مستقيم كما أنها ارتدَّت عن هذه الطبقة، ويُذكر بأن هذه الطبقة تتكون من عدة طبقات وهي طبقات D وE وF1 وF2، بحيث تتفاوت تبعاً للمدى والفصول وتحصل فيها التغييرات بشكل يومي، فطبقة D السفلى مثلاً تقوم بامتصاص أمواج الراديو ذات التَّردد العالي، بينما تتلاشى طبقة E ليلاً مما يؤدي إلى وصول أمواج الراديو إلى ارتفاع أكبر في طبقة الأيونوسفير، بالإضافة لذلك فإنها تعكس جسيمات الرياح الشمسية أيضاً، وهي تيار من الجسيمات عالية التأيُّن التي تنتجها الشمس والتي تؤدي لتكوُّن الشَّفق الذي يُسمى أيضاً الأضواءَ الشمالية والجنوبية.
شرح طبقات الغلاف الجوي
يتكون الغلاف الجوي من طبقات مقسمة حسب درجة حرارتها كما هو مبين أدناه، هذه الطبقات هي التروبوسفير، الستراتوسفير حيث توجد طبقة الأوزون ، الميزوسفير والثيرموسفير ، توجد هناك منطقة أخرى على بعد حوالي 500 كيلومتر فوق سطح الأرض تُسمى بالأكسوسفير أو “الغلاف الخارجي”. يوضح الخط الأحمر في الشكل أدناه مدى اختلاف درجة الحرارة مع الارتفاع ( يُعطى مقياس درجة الحرارة على طول الجزء السفلي من الرسم). المقياس على اليمين يظهر الضغط. على سبيل المثال، يبلغ الضغط الجوي على ارتفاع 50 كم حوالي ألف من الضغط على سطح الأرض.
طبقات الغلاف الجوي من الأقرب إلى الأرض إلى الأبعد
طبقة التروبوسفير
هو الجزء الأدنى من طبقات الغلاف الجوي، الجزء الذي نعيش فيه، يحتوي على معظم الطقس لدينا مثل الغيوم والأمطار والثلوج. وفي هذا الجزء من الغلاف الجوي تصبح درجة الحرارة أكثر برودةً كلما ازدادت المسافة فوق الأرض بحوالي 6.5 درجة مئوية لكل كيلومتر. التغيير الفعلي في درجة الحرارة مع الارتفاع يختلف من يوم لآخر وهذا يعتمد كليًا على الطقس.
تحتوي طبقة التروبوسفير على حوالي 75٪ من مجمل الهواء الموجود في طبقات الغلاف الجوي ومجموع بخار الماء تقريبًا (الذي يشكل السحب والمطر). الانخفاض الكبير في درجة الحرارة مع الازدياد في الارتفاع هو نتيجة لانخفاض الضغط الجوي، إذا تحركت قطعة من الهواء للأعلى فإنها تتوسع (بسبب انخفاض الضغط). عندما يتوسع الهواء يبرد، يكون الهواء في الأعلى أبرد منه في الأسفل.
يسمى الجزء الأدنى من التروبوسفير بالطبقة الحدودية (boundary layer) وهو المكان الذي تُحدد فيه حركة الهواء حسب خصائص سطح الأرض. تتولد الاضطرابات الجوية (Air Turbulence) عندما تهب الرياح فوق سطح الأرض وترتفع التيارات الهوائية من الأرض نتيجة تسخينها بواسطة الشمس، هذه الاضطرابات الجوية تعيد توزيع الحرارة والرطوبة داخل الطبقة الحدودية وكذلك الملوثات وغيرها من مكونات الغلاف الجوي الأخرى.
يسمى الجزء العلوي من التروبوسفير بالتروبوبوز، وهو أدنى مستوى في القطبين؛ إذ يكون حوالي 7 – 10 كم فوق سطح الأرض، وهو الأعلى (حوالي 17 – 18 كم) بالقرب من خط الاستواء.
طبقة الستراتوسفير
يمتد هذا الغلاف فوق التروبوسفير بحوالي 50 كم ويحتوي على معظم الأوزون في طبقات الغلاف الجوي، تحدث الزيادة في درجة الحرارة مع الارتفاع نتيجةً لامتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية (UV) من الشمس، تكون درجات الحرارة في الستراتوسفير أعلى خلال القطب الصيفي والأدنى خلال القطب الشتوي.
عن طريق امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الخطيرة، يحمينا الأوزون في الستراتوسفير من سرطان الجلد والأضرار الصحية الأخرى المرتبطة به، ومع ذلك هناك مواد كيميائية (تسمى مركبات الكربون الكلور-فلورية أو الفريونات والهالونات) التي كانت تستخدم لفترة في الثلاجات، الرذاذات وطفايات الحريق والتي بدورها قللت من كمية الأوزون في طبقة الستراتوسفير وخاصةً في خطوط العرض القطبية، ما أدى إلى ما يسمى بـ “ثقب الأوزون في أنتاركتيكا”.
لقد توقف البشر الآن عن تصنيع معظم مركبات الكربون الكلور-فلورية الضارة ومن المتوقع أن يتعافى ثقب الأوزون في النهاية خلال القرن الواحد والعشرين، لكن هذه العملية بطيئة جدًا، وحالياً يعد الستراتوسفير أكثر طبقات الغلاف الجوي تضرراً من النشاط البشري.
طبقة الميزوسفير
تسمى المنطقة الواقعة فوق الستراتوسفير بالميزوسفير، هنا تنخفض درجات الحرارة نسبيًا مرةً أخرى مع الازدياد في الارتفاع إذ تصل إلى ما لا يقل عن -90 درجة مئوية في منطقة “الميسوبوس” وهي منطقة حدودية بين الميزوسفير والثيرموسفير.
طبقة الثيرموسفير والأيونوسفير
يقع الغلاف الحراري فوق الميسوبوس، وكما الحال مع الطبقات الأخرى، تزداد فيها درجات الحرارة مع الارتفاع، هذه الزيادة في درجة الحرارة ناتجة عن امتصاص الأشعة فوق البنفسجية النشطة والأشعة السينية من الشمس.
تسمى هذه المنطقة أيضًا بـ “الأيونوسفير” وتقع حوالي 80 كيلومتر فوق سطح الأرض. تطرد الإشعاعات الشمسية النشطة الإلكترونات من الجزيئات والذرات وتحولها إلى “أيونات” بشحنة موجبة. تختلف درجة حرارة الثيرموسفير بين الليل والنهار وبين الفصول كما تختلف أعداد الأيونات والإلكترونات الموجودة فيها أيضًا. تعكس الأيونوسفير الموجات الراديوية وتمتصها، ما يسمح لنا بتلقي البث الإذاعي على الموجات القصيرة من مسافات بعيدة للغاية.
طبقة الأكسوسفير
المنطقة فوق 500 كيلومتر تسمى الأكسوسفير أو “الغلاف الخارجي”. وتحتوي بشكل أساسي على ذرات الأكسجين والهيدروجين، ولكن هناك عدد قليل جدًا منها ما يجعل اصطدامها نادرًا -إذ تتبع هذه الذرات مسارات “بالستية” تحت تأثير الجاذبية وبعضها يفر هاربًا إلى الفضاء مباشرة. وفي معظم الحالات تعامل الأكسوسفير على أنها آخر طبقات الغلاف الجوي.
طبقة الماجنيتوسفير (الغلاف المغناطيسي)
الأرض هي مغناطيس ضخم، إنها تحبس الإلكترونات (ذات الشحنة السالبة) والبروتونات (ذات الشحنة الموجبة) وتركزها في ربطتين تبعدان عن سطح الكرة الأرضية بحوالي 3 آلاف و16 ألف كيلومتر وتسمى أيضًا بأحزمة “الإشعاع” أو حزام فان ألين، تسمى هذه المنطقة الخارجية المحيطة بالأرض، حيث الجسيمات المشحونة تطير على طول خطوط المجال المغناطيسي، بالغلاف المغناطيسي.
بحث عن طبقات الغلاف الجوي
طبقات الغلاف الجوي ومكوناته، كل يوم يمر على الإنسان يكتشف فيه الكثير من الاشياء والتي تدل على قدرة الله سبحانه وتعالى في الخلق وعظمته في التكوين الدقيق المخلوقات والأشياء، ومن تلك الاشياء الغلاف الجوي فلم يكن يعلم الانسان قديمًا أي شيء عن ماهية شكل الأرض، أو ما يحيط بها من أغلفة، وما يوجد في العالم الخارجي من مجرات واجرام سماوية، فكل تلك الأشياء اكتشافات عرفها الإنسان بالبحث والتأمل والدراسة والعمل فتابع معنا بحث عن طبقات الغلاف الجوي لتتعرف على كل التفاصيل.
مقدمه بحث عن طبقات الغلاف الجوي ومكوناته:- الغلاف الجوي هو ما يحيط بالأرض من الخارج، وقد وصفه العلماء بأنه طبقة رقيقة جدًا أو غشاء رقيق جدًا يحيط بالأرض، وهو من أهم العوامل الذي تحمي الحياة وتساعد على منع الأشعة الضارة عن البشر. كما يعد الغلاف الجوي أحد اهم اسباب الحياة، والذي يحتوي على النيتروجين بنسبه 78% والاكسجين بنسبه 21% ونسبه 1% من الغازات الاخرى. وقد تم تقسيم طبقات الغلاف الجوي إلى خمس طبقات، والتي تحمي الأرض من الأشعة الضارة القادمة من الشمس، ويحتوي على الهواء الذي نتنفسه وتحافظ على درجة حرارة الأرض معتدلة إن قارناها مع باقي درجات الحرارة في الكواكب الأخرى، فيحافظ على مناخ كوكب الأرض مناخًا معتدلًا طوال الوقت تقريبًا.
ما هي مكونات طبقات الغلاف الجوي:- كما ذكرنا سابقا أنه قد قسم العلماء طبقات الغلاف الجوي إلى خمس طبقات سأعرضها عليكم بالتفصيل وهي كالتالي: 1:- التروبوسفير:- طبقة التروبوسفير تعد أكثر الطبقات الدنيا في الغلاف الجوي حيث ان تلك الطبقة تبدأ من مستوى الأرض، وتمتد الى مسافة عشره كيلو متر تقريبًا فوق مستوى سطح البحر. كما أن معظم السحب التي تتكون في الكوكب يتكون داخل هذه الطبقة وتحدث فيها كل متغيرات الطقس تقريبًا. وهذا بسبب تواجد نسبة 99% تقريبا من بخار الماء الذي يكون السحب في هذه الطبقة. كما يتسبب الارتفاع في درجة طبقة التروبوسفير إلى زيادة درجات الحرارة نظرًا لارتفاع الضغط. 2:- الستراتوسفير:- الطبقة الثانية من طبقات الغلاف الجوي وهي طبقة الستراتوسفي، والتي تمتد مساحتها تقريبًا إلى حوالي خمسين كيلو مترًا فوق سطح الأرض. كما توجد في تلك الطبقة منطقة الاوزون او ثقب الاوزون، كما يطلق عليه. حيث تقوم جزيئات الأوزون في تلك المنطقة بامتصاص الضوء فوق البنفسجي على الطاقة. والذي ينبعث من الشمس وتحول تلك الطاقة التي تنبعث من الشمس إلى طاقة حرارة. وذلك العمل على عكس طبقة التروبوسفير، فان درجات الحرارة فيها تزداد كلما ارتفع الضغط، أما في حالتنا تلك فإن درجة الحرارة تزداد كلما انخفض الضغط. 3:- الميزوسفير:- ثالث طبقات الغلاف الجوي والتي تمتد مساحتها إلى 85 كيلو مترًا فوق سطح الأرض، وعلى عكس طبقة الستراتوسفير. فإن معظم النيازك التي تتجه الى سطح الارض تحترق في داخل تلك الطبقة ولا تصل إلى الأرض. حيث تصل درجات الحرارة في تلك المنطقة إلى 90 درجة مئوية ويعود ذلك إلى أن درجات الحرارة في تلك المنطقة تزداد كلما زاد الضغط. ويكون في قاع تلك الطبقة يمكن قياس ضغط الهواء بقراءة اقل من 1% من الضغط العادي، الذي يمكن قياسه عند سطح البحر ويستمر الضغط بالانخفاض كلما زاد الارتفاع. 4:- الثيرموسفير:- رابع طبقات الغلاف الجوي الذي تحيط بالأرض وتحميها والتي تمتد على مسافة من 500 الى 1000 كيلو مترًا فوق سطح الأرض. وفى تلك المنطقة تتم عملية امتصاص الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة السينية والتي تحتوي على طاقة عالية جدًا. والتي تبعتها الشمس ويتم امتصاصها في تلك المنطقة، مما يرفع بدوره درجات الحرارة في تلك المنطقة إلى مئات أو آلاف الدرجات احيانًا. وتكون تلك الطبقة في كل الأحوال أشبه بجزء من الفضاء الخارجي، أكثر من كونها إحدى طبقات الغلاف الجوي الذي يحيط بالأرض ويحميها. وتتراوح درجات الحرارة فيها من 500 إلى 2000 درجة مئوية كما ذكرنا سابقًا، أي ما يعادل 3632 درجة فهرنهايت أو قد تكون أعلى من ذلك أيضًا.
5:- اكسوسفير:- خامس طبقات الغلاف الجوي وآخرها، والتي تمتد على مسافة 100 ألف كيلو مترًا الى 190 ألف كيلو مترًا فوق سطح الأرض. وتلك الطبقة هي اخر طبقه من طبقات الارض، وابعادها عن مستوى سطح الأرض. تلك هي طبقات الغلاف الجوي التي لولاها لم تكن هناك أي حياه على كوكب الأرض، فلكل طبقة منهم لها فوائدها الخاصة ونوع معين من أنواع الضرر التي تحجبه عن البشر، والتي تتكون من الأشعة الفوق بنفسجية او السينية أو الأشعة الضارة التي تبعثها الشمس، والتي لا يستطيع البشر تحملها وتقوم طبقات الأرض بحجبها عن سطح الأرض، وذلك تباعًا باختلاف مستوى ابتعادها عن الأرض وارتباطا بقدر انخفاض درجة الضغط والحرارة في تلك المنطقة. مكونات الغلاف الجوي:- عرضنا عليكم من قبل في هذه المقالة طبقات الغلاف الجوي ولكن مما تتكون طبقات الغلاف الجوي؟ سنعرض عليكم الإجابة بالتفصيل: الغلاف الجوي يعتبر ثابت نوعا ما وذلك بسبب ما تقوم به الجاذبية الأرضية من تأثير عليه والذي يمتد الى مئات الكيلومترات 1: الغازات الأساسية:- الغازات الأساسية هي تلك الغازات النشطة والتي تدخل في كل تفاعل حيوي يتم على سطح الأرض والتي تتكون من: – غاز النيتروجين:- والذي ذكرنا سابقًا في هذا المقال انه يمثل 78% من نسبة الغازات الأخرى، والتي يتكون منها الغلاف الجوي غاز الاوكسجين:- والذي يمثل نسبة 21% من نسبة الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي. غاز ثاني اكسيد الكربون:- لا يتجاوز نسبه ثاني اكسيد الكربون نسبه قليله جدًا لا تتعدى 1% من نسبة الغازات الأخرى التي يتكون منها الغلاف الجوي. 2: الغازات النادرة:- الغازات النادرة هي الغازات الخاملة والتي لا تدخل بالفعل في أي تفاعلات حيوية، ونشطة تتم على سطح الأرض وتلك الغازات هي كالتالي: – الهيليوم، والميثان، والارجون، والأوزون، والنيتروجين، وغيرها من الغازات والتي تظل خاملة ولا تشترك في تلك التفاعلات. 3:- مركبات كيميائية:- كما يحتوي الغلاف الجوي على الغازات النادرة وعلى الغازات الأساسية كمكونات له. فانه ايضًا يحتوي على بعض المركبات الكيميائية التي تدخل في تكوينه، والتي تنقسم إلى بخار ماء وغبار المعادن والمركبات العضوية الموجودة على سطح الأرض أو تلك الموجودة في بعض النيازك. تلك المركبات الكيميائية هي مركبات شديدة الصغر ميكروسكوبية، ونسبتها من نسبة باقي المكونات التي تدخل في تكوين الغلاف الجوي ليست كبيرة اطلاقًا. ولها دور هام في الحفاظ على البشرية، فتلك الأتربة وذلك الغبار الموجود بها يساعد على تشتيت اشعة الشمس، مما يؤدي إلى توزيعها ويجعل درجة الحرارة العامة تصبح معتدلة نوعًا ما مما يؤثر على حياة الناس. كما تساهم تلك الأتربة في تكثيف بخار الماء وهو ما يظهر على هيئة سحاب وهو المسؤول عن نزول المطر على سطح الكوكب.
خاتمة بحث عن طبقات الغلاف الجوي ومكوناته:- من خلال عرضنا لبحث عن طبقات الغلاف الجوي قد علمنا انها لا غنى عنها، لمن يسكنون سطح الأرض حيث أنها عامل أساسي في توزيع الأشعة ومنع الأشعة الضارة، كما أنها تساهم في تدفئة الأرض وتحملها مما قد يصيبها من الشهب والنيازك، أو أشعة الشمس الضارة والتي لا يتحملها جسم الإنسان وتساهم في ثبات مناخ الكوكب. وهنا قد انتهى مقالنا ولا تنسوا لايك وشير للمقال لتعم الفائدة على الجميع، منتظرين تعليقاتكم.
طبقات الغلاف الجوي بالانجليزي
يقسم العلماء الغلاف الجوي إلى أربع طبقات بناء على اختلاف درجـة الحـرارة. وهـذه الطبقات مرتبة مــن الأدنـى إلى الأعلى هي:
1- طبقة التروبوسفير (troposphere) ،
2- الستراتـوسـفير (الطبقة الجوية العليا) (stratosphere) ،
3- الميزوسفير (الغلاف الأوسط) (mesosphere) ،
4- الثرموسفير (الغلاف الحراري) (thermosphere).
يقل سُمك الغلاف الجوي كلما ارتفعنا عن سطح الأرض. وتتلاشى الطبقة الخارجية للغلاف الجوي بالتدريج في الفضاء الخارجي حيث تقابل الرياح الشمسية. والرياح الشمسية دفق مستمر من الجسيمات المشحونة من الشمس.
طبقات الغلاف الجوي وخصائصها pdf
لتحميل الكتاب اضغط هنا
طبقات الغلاف الجوي PPT
لتحميل الكتاب اضغط هنا
