كيف يحمي الغلاف الجوي الارض من النيازك
وجدت دراسة جديدة أن الغلاف الجوي للأرض يتميز بقدرات أكثر إثارة للإعجاب مما كان يُعتقد سابقا. وكشف الباحثون عن الآليات التي تحمي الكوكب من النيازك، حيث وجدوا أن جزيئات الهواء تخترق الصخور الفضائية، ما يتسبب في انفجارها من الداخل. ووجد فريق جامعة بوردو أن جيوب الهواء هي المفتاح للحفاظ على سلامتنا.
مقدمة عن الغلاف الجوي
يؤثر الغلاف الجوى المحيط بالأرض فى مجالات حياتنا اليومية بطرق متعددة ، وقد يتجاوب معه الإنسان بشكل مباشر وسريع مثل اختيار نوع الملابس التى نرتديها فى كل يوم ، أو نتجاوب معه على المدى الطويل فى بناء منازلنا وما يلزمها من أجهزة تدفئة فى برد الشتاء وأجهزة تكييف فى فصل الصيف الحار ، كما وأننا عند زراعة حقل أو حديقة منزل فإننا نفكر بالضرورة فيما ستكون عليه الأحوال الجوية والمناخية مستقبلاً ، وكذلك الحال عند التفكير فى القيام بإجازة بعيداً عن أرض الوطن.
ولقد اتسع مدى علم المناخ بشكل عظيم فى السنوات الأخيرة ، وتوجد الآن منظومات من الأساليب التى يمارسها علماء المناخ والمهتمين بالأرصاد الجوية لإيجاد حلول لمواجهة المشكلات المرتبطة بالأحوال المناخية والجوية ، وقد توافرت معلومات هائلة عن عناصر الجو وظواهره من خلال القياسات والملاحظات السطحية ، ومازال عالم المناخ يستخدم هذه المعلومات والبيانات المتراكمة عبر السنين الطويلة ، ويوظفها فى ضوء فهمه للعلمليات المناخية Climatic processes حتى يتمكن من تقديم حلول وإجابات للعديد من المشكلات العلمية لسنوات طويلة قادمة .
وفى السنوات الأخيرة ساعدت الأقمار الصناعية Satellites فى متابعة الأحوال المناخية وفى رصد الظواهر الجوية على تطوير الرؤية المحدودة للمناخ وتوسيع آفاقها ، حيث مكنت هذه الأقمار الصناعية علماء المناخ من رؤية المناخ كوحدة شاملة تغطى سطح كوكب الأرض بأكمله لأول مرة ، لأنه أتاح لنا رؤية ثلاثية الأبعاد للأرض ، ولقد ساعد ذلك على الفهم الجيد للنظام المناخى بأكمله ، مما يساعد فى عمل تنبؤات طويلة المدى ومعرفة التغيرات التى يمكن أن تحدث ومسبباتها .
وفى الوقت الذى كانت هذه التطورات العلمية فى مجال الأرصاد الجوية والمناخ تتحقق يوماً بعد يوم ،كان الاهتمام والوعى بأهمية الظواهر المناخية والجوية يتزايدان لدى الناس بإضطرار ، ولقد أدت الكوارث المناخية إلى إزكاء هذا الاهتمام ؛ مثل حالات الجفاف الكثيرة التى اجتاحت مناطق عديدة من العالم فى أوائل السبعينات .
ومما زاد من اهتمام الناس فى العالم بأكمله فى السنوات الأخيرة بالمناخ وبمتابعة التغيرات الجوية على مستوى الكرة الأرضية، القلق المتزايد من الآثار الضارة لتزايد التغيرات المناخية من النشاط البشرى المكثف والمتصاعد ، مثل زيادة معدلات تركيز غاز ثانى أكسيد الكربون فى الهواء نتيجة تزايد استخدام الوقود الحفرى ، إلى جانب ارتفاع درجات الحرارة نتيجة تناقص سمك طبقة الأوزون وتآكلها. وقد وأدى هذا بدوره إلى مزيد من الاهتمام من قبل المهتمين بعلمى الأرصاد الجوية Meteorology والمناخClimatology لتحسين الوعى المناخى من أجل مزيد من الفهم للعمليات والظواهر المناخية وتطوير القدرة على التنبؤ والرصد الجوى المستقبلى .
وقد تطور علم الأرصاد الجوية على النحو التالى : ففى الوقت الذى كانت تتم فيه القياسات الوصفية للمناخ ، كان هناك أسلوب آخر مختلف تماماً يتم اتباعه فى مجال علم الأرصاد الجوية ، ولقد كان ممكناً مع تقدم الاتصـالات التلغرافية Communications Telegraphic جمع الملاحظات والقياسات والأرصاد من مجموعة متنوعة من الأماكن في أماكن متعددة إلى مكان واحد وبسرعة ، وذلك من أجل تحليلها والتنبؤ المستقبلى بحالة الجو. وقد كان الدافع الأساسى لذلك فى البداية منصب على التنبؤ قصير المدى لمعرفة مسارات العواصف Storm tracks لتلافى تأثيراتها أو الإقلال من إضرارها على المناطق التى سوف تتجه إليها.
وبعد تطور فهم هذه المعلومات القادمة من الملاحظات والقياسات والأرصاد إلى مكان واحد من أماكن متعددة زادت الحاجة إلى إجراء المزيد من القياسات والمشاهدات ، فقد كانت هناك حاجة لقياسات
الضغط الجوى Atmospheric Pressure وسرعة الرياح واتجـاهها
and direction Wind speed ومدى الرؤية ونوع السحب وكمياتها Cloud types and amounts ، وكذلك درجات الحرارة ساعة بساعة. وقد زاد الاهتمام بالأرصاد الجوية بعد استخدام الطائرات وقد سمى هذا بالأرصاد الجوية الخاصة بالطيران Aviation meteorology، ونتيجة لذلك زاد الاهتمام بالقياسات الجوية لطبقات الجو العليا ، وتم اختراع أجهزة الراديو سوند Radiosonde . أما بعد الحرب العالمية الثانية فقد ابتكرت وسائل المراقبة بالردار Radar observation للسحب والأمطار ، وقد ساعدت كل هذه القياسات وتقنيات الملاحظة على تحسين تطوير مفاهيمنا النظرية الخاصة بالعمليات المناخية ، ومقدرتنا على التنبؤ بحالة الجو .
وخلال تلك الفترة من التقدم الكبير فى مجال الرصد الجوى كانت مفاهيمنا عن المناخ والعلميات المناخية لا تزال تتقدم ببطء ، حيث استمر أسلوب الملاحظة التقليدى ، كما أنه جرت بعض المحاولات من أجل تفسير وشرح مناخ كوكب الأرض Global Climate ، وعن طريقه ثبت أن البيانات والقياسات المناخية التى تم جمعها من خلال الرصد الجوى كانت فى كثير من الأحيان بالغة الفائدة للإنسان فى حياته اليومية ، فعلى سبيل المثال ، وأثناء الحرب العالمية الثانية ، حين كانت العمليات العسكرية تتم فى مناطق غير مألوفة ، ومع استخدام الجنود لآلات ومعدات ربما كانت شديدة التأثر بالظروف الجوية ، فقد تطلب ذلك تنبؤا ممتداً للأحوال الجوية، وكذلك تقديرات طويله المدى لاحتمالات حدوث حالات جويه معينه .
أى أن الإنسان ومنذ أقدم العصور يحاول جاهداً أن يقوم بفهم وتفسير أسرار الظواهر الجوية التى شاهدها على سطح الأرض ولم يكن على قدر من الفهم والإدراك والوعى الذى يمكنه من فهمها، خصوصاً الظواهر التى ترتبط بالتساقط المطرى مثل الرعد والبرق والمطر نفسه والبرد وخلافه من أشكال التكاثف والتى كانت وما تزال تلعب دوراً بارزاً في حياة الإنسان على سطح الأرض .
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.
بحث عن الغلاف الجوي
الغلاف الجوي
إنه الجو الغازي الذي يحيط بالأرض المحيطة به بالكامل. يتكون الجزء السفلي من الغلاف الجوي من عدة غازات رئيسية عديمة اللون ، لا طعم له ورائحة ، موحد بنسب ثابتة على سطح الأرض باستثناء بعض الحالات التي تختلف فيها نسبة ثاني أكسيد الكربون ، حيث يتكون هذا الغاز وتعتمد النسبة على وجود مصادرها مثل المدن الصناعية ، حيث ترتفع معدلات ثاني أكسيد الكربون إلى 1٪ ، وتختفي النسبة المئوية في أماكن أخرى. تتأثر نسبة الغازات بنسبة غازات الأوزون التي تتأثر بالظروف الجوية ، لذلك ترتفع في الجو المضطرب أكثر من الغلاف الجوي الساكن.
مكونات الغلاف الجوي
يتكون الغلاف الجوي من عدة غازات بنسب معينة
نتروجين 78.084٪
أكسجين 20.934٪
نشبع 0.033٪
الأرجون 0.934٪
نيون 0.00182٪
الهيليوم 0.00053٪
الكربتون عنصر غازي 0.00012٪
زينون 0.00009٪
هيدروجين 0.00005٪
الميثان 0.00002٪
أكسيد النيتروز 0.00005٪
بخار الماء معدل غير محدود
تجدر الإشارة إلى وجود أجسام مضادة صلبة عالقة في الهواء ، بما في ذلك ما يراه بالعين المجردة ، الذي لا يرى ، وهذه الأجسام صلبة الأرض وغبار كوني آخر ؛ وتشكيل هذا الغبار الكوني نتيجة لاحتراق النيازك وأجزاء من النيازك عند الاحتكاك مع الغلاف الجوي ، لكن الغبار الأرضي يتكون نتيجة البراكين والرماد. احتراق بعض المواد والغبار والرمل الناجم عن العواصف. تساهم المساحات المائية في بعض الأحيان في إنتاج أجسام صلبة معلقة في الغلاف الجوي ناتجة عن الملح الذي يبقى بعد تبخر قطرات الماء التي ارتفعت من رذاذ الأمواج ، حيث تكون هذه الكائنات ذات حجم مجهري لا يمكن رؤيته باستخدام العين المجردة.
سمك الغلاف الجوي
من الصعب معرفة سمك الغلاف الجوي ، ولكن من المعروف أنه يتلاشى على ارتفاع يتراوح بين 300 و500 كم. الغازات التي تشكل الغلاف الجوي تختفي قبل الوصول إلى هذا الارتفاع.
تتناقص كثافة الغلاف الجوي أثناء ارتفاعنا فوق سطح الأرض بسبب:
يتركز نصف وزن الغلاف الجوي في أول 6 كيلومترات.
إن كثافة الهواء على ارتفاع 20 كم من سطح الأرض تساوي مائة من كثافة الهواء على السطح ، وهذا يعني أن الجزء الذي يمتد من السطح إلى ارتفاع 20 كم يساوي 99 ٪ من كتلتها.
طبقات الغلاف الجوي
ينقسم الغلاف الجوي إلى أربع طبقات تختلف في الخصائص والارتفاع فوق مستوى سطح البحر. بالنسبة لخصائص هذه الطبقات ، فهي كما يلي ، من الأسفل إلى الأعلى:
التروبوسفير
إنه الفصل الذي نهتم به لدراسة الطقس والظواهر المناخية. يصل ارتفاع التروبوسفير إلى 11 كيلومترًا فوق سطح البحر ، وهو ارتفاع غير مستقر في جميع المناطق. يتناقص ارتفاع هذه الطبقة في القطبين إلى حوالي 8 كيلومترات ، بينما يصل في بعض المناطق المدارية الحارة إلى حوالي 18 كيلومترًا. تنخفض درجة الحرارة في هذه الطبقة مع صعودنا إلى الأعلى حيث ترتفع درجة واحدة لكل 150 مترًا ، وهذه الطبقة ثقيلة جدًا مقارنة بالطبقات الأخرى حيث تزن 4/5 من وزن الغلاف الجوي ككل بسبب الكثافة من الهواء فيه من جهة ، وبسبب ضغط طبقات فوقه من ناحية أخرى.
تسمى الطبقة العليا من التروبوسفير بطبقة التروبوزور حيث إنها منطقة انتقالية بين طبقة التروبوسفير والطبقات العليا ، وتتميز بسماكة صغيرة نسبيًا ودرجة حرارة منخفضة جدًا ، حيث تصل إلى -55 درجة مئوية ولا تتناقص مع الارتفاع .
الستراتوسفير
إنها الطبقة الخالية من جميع الاضطرابات الجوية ، وتحتوي على كمية صغيرة من بخار الماء ، ويبلغ متوسط سمكها حوالي 50 كم ، وتنخفض كلما ذهبنا إلى خط الاستواء ، ودرجات الحرارة فيه منخفضة للغاية ، وتتزايد ونحن نذهب الطبقة ، ونحن نتحرك أفقيا نحو القطبين.
يُطلق على الجزء الأعلى من هذه الطبقة الطبقة العليا ، ويبلغ متوسط الارتفاع 20 كيلومتراً ، وتعتبر درجة حرارة هذا القسم مرتفعة قليلاً بسبب وجود أعلى نسبة من الأوزون في الغلاف الجوي فيها.
ميزوسفير
تحترق الشهب في هذه الطبقة ، وتنخفض درجات الحرارة حيث تصل إلى أدنى مستوياتها في الجزء العلوي من الطبقة على ارتفاع يتراوح بين 70 و 75 كم. ويسمى القسم العلوي من التفاف.
الأينوسفير الغلاف الأيوني
تتميز هذه الطبقة بدرجات حرارة عالية ، والتي يمكن أن تصل إلى أكثر من 1000 درجة مئوية ، ويتراوح سمكها بين 75 و375 كم. في الجزء العلوي من هذه الطبقة هو ما يعرف باسم الغلاف الحراري.
يحتوي الأيونوسفير على خاصية كهربائية تعكس موجات الراديو القصيرة نحو الأرض. ويظهر في هذه الطبقة توهج هائل لخليط من الألوان على شكل قوس تخترقه سهام الأشعة الزرقاء المسماة أورورا نتيجة لوجود شحنة كهربائية في الجزء العلوي من الغلاف الجوي تكونت بسبب انتقال بعض المغناطيسية والإشعاع الكهربائي نحو الأقطاب الكهربائية.
التطور الجوي
بدأ تاريخ الغلاف الجوي في التطور ومعرفة الفرضيات العلمية. كان هناك افتراض أن هناك غازات الهيدروجين والهيليوم في الغلاف الجوي في زمن قديم ، وبفضل خصائصها تم تحريرها إلى الفضاء الخارجي ، هربًا من جاذبية الأرض.
بعد ذلك ، لعبت البراكين دورًا مهمًا في استخراج كميات الغازات التي تم تخزينها بواسطة الأرض بداخلها ، وأهمها ثاني أكسيد الكربون والميثان والهيدروجين وغيرها.
يُعتقد أيضًا أن ثاني أكسيد الكربون قد تم امتصاصه من المحيطات ، ولم يتبق سوى مركبات الكربون والهيدروجين والميثان ، مع وجود نسب مئوية ضعيفة من غاز الأكسجين ، ومن هنا لم يتمكن الغلاف الجوي من تكوين غاز الأوزون إلا بعد تفاعل الأشعة فوق البنفسجية والميثان مع التفاعلات الحالية كمية الأكسجين ، بحيث يخرج الميثان ويبدأ تكوين الأوزون ، وبالتالي فإن أكبر نسبة من الغازات في الغلاف الجوي هي غاز النيتروجين.
بعد ذلك ، سمحت المناطق الخضراء بتزويد الأوكسجين بالمزيد من الهواء ، مع زيادة الوقت مع بلوغ 10٪ من معدله في الغلاف الجوي الحالي ، ثم زاد بشكل ملحوظ تقريبًا مرتين ، والذي يقدر بنحو 20.934٪ من الغلاف الجوي ، لذلك أن الجو متوازن حتى يومنا هذا بمعدلات ثابتة بين غازاته.
خصائص الغلاف الجوي
طبقات الغلاف الجوي
خصائص مميزات طبقات الغلاف الجوي
1- طبقة التروبوسفير (Troposphere):
أهم ميزات هذه الطبقة ما يلي:
– تشكل الجزء الأسفل من الغلاف الغازي،
وارتفاعها الوسطي من 8 – 16 كلم.
– تحدث فيها مختلف ظواهر الطقس (النوء)، لذلك تسمى أحيانا بالطبقة النوئية.
– تحوي نحو 80 % من كتلة الجو العامة.
– تنخفض درجات الحرارة فيها مع الارتفاع بمعدل 6مْ / كلم، لتصبح 60 تحت الصفر عند سقفها العلوي تقريباً.
– يوجد فيها معظم بخار الماء، وتتشكل فيها مختلف أنواع السحب.
2- طبقة الستراتوسفير Stratosphere)):
أهم ميزات هذه الطبقة ما يلي:
– تلي طبقة التروبوسفير في الارتفاع، وترتفع من 30 – 50 كلم.
– يوجد فيها التركيز الأعظمي لغاز الأوزون O3، (طبقة الأوزون).
– درجة الحرارة فيها ثابتة تقريبا وتزداد مع الارتفاع لتبلغ صفر مْ، عند سقفها العلوي.
3- طبقة الميزوسفير Mesosphere)):
تسمى أحيانا بالطبقة الوسطى، وأهم ميزاتها ما يلي:
– أقصى ارتفاع لها 70 – 80 كلم.
– فيها تبدأ عملية تأين الهواء، بسبب النشاط الإشعاعي الكوني والأرضي وتتكون أيونات مختلفة ذات شحنات موجبة أو سالبة.
– فيها تحدث ظاهرة الشفق القطبي أو الهالة القطبية Northern Light.
– تتناقص درجات الحرارة مع الارتفاع بشكل كبير لتبلغ عند سقفها العلوي 90 مْ، تحت الصفر، وهي أقل درجة حرارة معروفة في الغلاف الجوي،
ويعتقد أن ذلك بسبب عدم وجود غاز الأوزون، وغياب دوره.
– لها دور مهم في حماية سطح الأرض من الأشعة الكونية الضارة.
4- طبقة الإيونوسفير (Ionosphere):
أهم ميزات هذه الطبقة ما يلي:
– هنا تحدث عملية تأين الهواء بشكل كامل، خاصة على ارتفاع بين 100- 300 كلم، وتحدث هذه العملية بسبب ارتطام الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية بجزيئات الهواء عند هذا الارتفاع.
– لها دور مهم في رد موجات الراديو إلى الأرض، و تسمى بالطبقة المتأينة، أو طبقة الأثير.
– كثافة الهواء منخفضة، والهواء شديد التخلل.
– ارتفاعها يتجاوز 500 كلم.
– ترتفع درجة حرارة هذه الطبقة إلى أكثر من 1000 مْ، عند حافتها العليا.
5- والبعض يضيف طبقات أخرى إلى الغلاف الجوي، أصبحت بعض المعلومات عنها معروفة ومتداولة، ومنها طبقة الإيكسوسفير، وتقع على ارتفاع يصل إلى 1000 كلم، وتسمى بطبقة التشتت، حيث تتبدد وتتشتت الجزيئات والغازات في الغلاف الجوي. وكذلك طبقة الماغنيتوسفير، وهي ترتفع أكثر من 1000 كلم، وتكون الجزيئات فيها مشحونة كهربائيا وممغنطة، ولذلك تسمى بالطبقة المغناطيسية، .
وتوجد عدة طبقات انتقالية فيما بين الطبقات الرئيسة في الغلاف الجوي، ومن هذه الطبقات، طبقة التروبوبوز بين طبقتي التروبوسفير والستراتوسفير، وطبقة الستراتوبوز بين طبقتي الستراتوسفير والميزوسفير، وطبقة الميزوبوز بين طبقتي الميزوسفير والأيونوسفير.
طبقات الغلاف الجوي السبعة
لقد وجد العلماء أن الغلاف الجوي للأرض ليس كتلة مستمرة إنما هو طبقات بعضها فوق بعض، وكل طبقة تتميز بكثافة تختلف عن سابقتها. ولذلك فقد صنَّف العلماء طبقات الغلاف الجوي إلى سبع طبقات كما نرى في الشكل التالي. مع العلم أن الرقم سبعة له دلالات كثيرة في القرآن وفي أحاديث الرسول صلى الله عليه وسلم.
ولكن بعض الباحثين اعتبر أن هذه الطبقات هي ذاتها السموات السبع التي جاء ذكرها في القرآن الكريم. ولكن هذا الباحث غفل عن قوله تعالى: (وَزَيَّنَّا السَّمَاءَ الدُّنْيَا بِمَصَابِيحَ وَحِفْظًا ذَلِكَ تَقْدِيرُ الْعَزِيزِ الْعَلِيمِ) [فصلت: 12]. والمصابيح هي النجوم، والنجوم كما نعلم تقع خارج الغلاف الجوي بل خارج المجموعة الشمسية، وأقرب نجم إلينا يبلغ بعده 4.3 سنة ضوئية، كما نرى في الشكل التالي!
ولو تأملنا المجرات في الكون نرى بأن هذه المجرات تتألف من مليارات النجوم، وهي تزين السماء أيضاً، ولذلك يمكن القول إن كل ما نراه من نجوم ومجرات هو في السماء الدنيا لأن الله يقول: (وَزَيَّنَّا السَّمَاءَ الدُّنْيَا بِمَصَابِيحَ)، أي أن هذه النجوم تزين السماء الأولى (الدنيا) أي الأقرب إلينا، وبقية السموات لا يعلم حدودها إلا الله تعالى.
وخلاصة القول: إن طبقات الغلاف الجوي تقع في السماء الدنيا، ومجموعتنا الشمسية تقع في السماء الدنيا، وكل المجرات تقع في السماء الدنيا كذلك، أما السماء الثانية والثالثة والرابعة… حتى السابعة فلم نتمكن من رؤيتها بعد، ولكن قد يكشف الله للعلماء أسرار هذه السموات في المستقبل، والله أعلم.
أهمية الغلاف الجوي
ما هي أهمية الغلاف الجوي يزود الكائنات الحية الموجودة على سطح الكرة الأرضية بالهواء اللازم للتنفّس من أجل البقاء على قيد الحياة، حيث أنه يحتوي على العديد من المكوّنات الأساسية اللازمة للحياة كالأوكسجين، والنيتروجين، وثاني أوكسيد الكربون، بالإضافة إلى غازات ومركّبات كيميائية أخرى تدخل في معظم أنشطة الإنسان سواء بطريقة مباشرة أو غير مباشرة. يسمح بمرور الأشعة الضوئيّة والحراريّة الصادرة من الشمس، بحيث تعمل الأرض على امتصاصها، مما يوفر لها الحماية والدفء. يمنع وصول الأشعة فوق البنفسجية الضارّة إلى سطح الأرض. يساعد على توزيع درجة الحرارة على سطح الأرض، حيث إنّه ينظم وصول أشعة الشمس، كما أنّه يمنع نفاذ كل الأشعاع الأرضي إلى الفضاء الخارجي، فلولا وجود الغلاف الجوي لتجاوز المدى اليومي لدرجة الحرارة على سطح الأرض حوالي 200 درجة مئوية. يعمل بمثابة الدرع الواقي الذي يحمي سطح الأرض من وصول الشهب التي تحترق في أعلى الغلاف الجوي لتصل إلى الأرض على شكل نيازك صغيرة. يشكّل واسطة اتصال بين الأرض والفضاء الخارجي، كما أنّ الطائرات تستخدمه للتنقّل من مكان إلى آخر، بالإضافة إلى أنّه يشكّل وسطاً لانتقال الأصوات؛ فلولا وجوده لساد هدوء مخيف على سطح الأرض. يسهم في توزيع بخار الماء في الأماكن المختلفة من العالم. تسهم حركة الغلاف الجوي في حدوث الكثير من الظواهر الطبيعية مثل: تكوّن السحب والغيوم، وحدوث الأمطار، وتجانس مكوّنات الهواء، وهبوب الرياح، كما أنّه يسهم في حفظ كوكب الأرض من التغيّرات الكبيرة والمفاجئة التي قد تحدث نتيجة ارتفاع درجات الحرارة. يعطي السماء اللون الأزرق الجميل في أثناء النهار، والذي ينعكس على المسطحات المائيّة التي تظهر باللون الأزرق أيضاً.
الغلاف الجوي للأرض
غلاف الأرض الجوي هو طبقة من خليط من غازات تحيط بالكرة الأرضية مجذوبة إليها بفعل الجاذبية الأرضية. يحوي على 78 % من غاز النيتروجين و 21 % أوكسجين والبقية غازات أخرى. يحمي الغلاف الجوي الأرض من امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ويعمل على اعتدال درجات الحرارة على سطح الكوكب.
يتألف الجو من طبقات مختلفة تتغير كلما ارتفعنا عن سطح الأرض وتتكون من :
تروپوسفير : أو الطبقة السفلى (troposphere) تمتد من سطح الأرض وترتفع ما بين 7 كلم عند القطبين و17 كلم عند خط الأستواء وتحتوي على تسعة أعشار الغازات الجوية . وفيها تتكون الظواهر المناخية وتغير مستمر لدرجات الحرارة .
الستراتوسفير : أو الطبقة الوسطى (stratosphere) وهي الطبقة بين (7 كلم – 17 كلم ) إلى (50 كلم ) ، ويوجد فيها الأوزون الذي يحمي من الإشعاعات المؤذية.
الطبقة العليا : (mesosphere) : وتبدأ من 50 كلم حتى ارتفاع 80 كلم – 85 كلم .
الطبقة الحرارية 🙁 thermosphere) تبدأ من 80 كلم – 85 كلم إلى 640 كلم .
الإكزوسفير : (exosphere) وهي الطبقة التي تلي الايونوسفير وتمتد حتى تختلط مع فراغ الفضاء .
تقي الأرض من النيازك الميزوسفير
وكشف الباحثون عن الآليات التي تحمي الكوكب من النيازك، حيث وجدوا أن جزيئات الهواء تخترق الصخور الفضائية، ما يتسبب في انفجارها من الداخل.
ووجد فريق جامعة بوردو أن جيوب الهواء هي المفتاح للحفاظ على سلامتنا. وتكوّن جزيئات الهواء جيوبا من الضغط العالي، الذي يؤدي في نهاية المطاف إلى انفجار الصخور على بعد عشرات الكيلومترات فوق الأرض.
وكشف الباحثون عن الآلية أثناء محاكاة انفجار تشيليابينسك عام 2013، حيث انفجر نيزك يبلغ عرضه 20 مترا على ارتفاع 29.7 كيلومتر فوق جبال الأورال الروسية.
ويقول جاي ميلوش، عالم الجيوفيزياء في جامعة بوردو غرب لافاييت بولاية إنديانا، الذي قدم البحث الجديد في اجتماع للاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي في نيو أورلينز لعام 2017: “هناك المزيد من الأمور التي تم التفكير بها من قبل. وخلاصة القول: إن الغلاف الجوي يعد شاشة الحماية الأفضل ضد التأثيرات الصغيرة”.
ويعتبر البحث الجديد هاما جدا ويقدم للباحثين دلائل على كيفية تأثير ترشيح الهواء على تفكك النيازك.
وأراد ميلوش وزملاؤه معرفة كيف تفكك نيزك تشيليابينسك عام 2013، وتبخر في الغلاف الجوي. واعتمدت عملية المحاكاة السابقة لنمذجة دخول النيازك على رموز حاسوبية تستخدم عادة لتحليل كيفية عودة المركبات الفضائية إلى الغلاف الجوي، غير أن هذه الرموز لا تراعي طبيعة النيازك المسامية.
وبدلا من ذلك، استخدم الباحثون رموز الكمبيوتر التي وضعها مختبر لوس ألاموس الوطني لأول مرة، من أجل تفجير مفاعلات نووية. وبالنسبة للبحوث الجديد، استخدمت النماذج لحساب تكوين تكتلات النيازك.
وأظهرت المحاكاة أن جزيئات الغلاف الجوي المواجهة لجانب النيزك المتجه نحو الأرض، تشكل جيبا كثيفا من الهواء أمام الصخرة. وعلى الجانب الآخر، يخلق النيزك فراغا.
وتنجذب فقاعة الهواء المضغوط قبل النيزك إلى بيئة الضغط المنخفض، التي تتطور خلف النيزك، ما يتسبب في تدفق جزيئات الهواء بسرعة من خلال شقوق الصخور والثقوب، من الأمام إلى الجزء الخلفي من الصخور.
ويتحرك الهواء عالي الضغط عبر النيزك ليخلق شظايا مختلفة، ما يتسبب في تفككه ضمن الغلاف الجوي العلوي.
