ما هي طبقات الغلاف الجوي

ما هي طبقات الغلاف الجوي

يتكون الغلاف الجوي من ست طبقات رئيسية تتداخل في بعضها مما يجعل الفصل بينها غير ممكن تقريبا وهذه الطبقات هي:
المتكور الدوار – التروبوسفير …
المتكور الطبقي – الستراتوسفير …
المتكور الأوسط – الميزوسفير …
المتكور الحراري – الثرموسفير

ما هو الغلاف الجوي

الغلاف الجوّي هو غلاف غير مرئي من الغازات يحيط بكوكب الأرض، ويتكوّن من مزيج من الأكسجين والنيتروجين بنسبة تصل إلى 99%، أمّا ما تبقى وهو 1% فهو مزيج من غازات ثاني أكسيد الكربون، والأرجون، الهيليوم، والنيون، وغيرها من الغازات، إضافة إلى بخار الماء، والغبار، وتقع 98% من كتلة الغلاف الجوي في أول 30 كم قريبة من سطح الأرض، وتختلف الكواكب والأقمار الأخرى من حيث امتلاكها للغلاف الجوي، حيث يمتلك بعضها غلافاً جوياً بمكوّنات تختلف تماماً عن كوكب الأرض، في حين يفتقر بعضها الآخر لوجوده أصلاً.[١] Volume 0% يعمل الغلاف الجوّي الذي يحيط بكوكبنا كمصفاة عملاقة تسمح بدخول أشعة الشمس إلى الأرض، وتبقي معظم الأشعة فوق البنفسجيّة خارجه؛ نظراً للضرر الكبير الذي تسببه هذه الأشعة للكائنات الحيّة، ويتشكل الغلاف الجوّي من عدة طبقات متعاقبة لا تفصل بينها حدود واضحة، حيث تتغيّر تبعاً لدوائر العرض وفصول السنة، وتترتب على النحو الآتي من الأقرب إلى الأبعد عن سطح الأرض: طبقة التروبوسفير، وطبقة الستراتوسفير، وطبقة الميزوسفير، وطبقة الثيرموسفير، وطبقة الإكسوسفير، وهناك طبقة تمتد من طبقة الميزوسفير إلى طبقة الإكسوسفير تسمى طبقة الأيونوسفير (الغلاف الأيوني).

طبقات الغلاف الجوي للأرض يتألف الغلاف الجوّي للأرض من عدّة طبقات متعاقبة، تملك كلّ طبقة منها خصائص وسمات خاصّة بها، وتترتب هذه الطبقات من الأقرب إلى الأبعد عن سطح الأرض كالآتي: طبقة التروبوسفير طبقة التروبوسفير (بالإنجليزيّة: Troposphere) هي أقرب طبقات الغلاف الجوّي لسطح الأرض، وتمتد من سطح الأرض وحتى 10 كم فوق مستوى سطح البحر، ويقع في هذه الطبقة أغلب أحداث الطقس وتقلباته؛ نظراً إلى وجود حوالي 99% من بخار الماء في هذه الطبقة، وينخفض فيها كل من الضغط ودرجات الحرارة بالتوجّه نحو الأعلى. طبقة الستراتوسفير طبقة الستراتوسفير (بالإنجليزيّة: Stratosphere) هي الطبقة الثانية من طبقات الغلاف الجوي بعداً عن سطح الأرض، وتمتد من طبقة التروبوسفير إلى ما يُقارب 50 كم من مستوى سطح الأرض، وتتواجد فيها طبقة الأوزون المميّزة، حيث تمتص جزيئات الأووزن الأشعة فوق البنفسجيّة القادمة من الشمس، ثمّ تحويلها إلى حرارة، وعلى عكس طبقة التروبوسفير، تمتاز هذه الطبقة بارتفاع درجة الحرارة فيها بالتوجه نحو الأعلى؛ بسبب افتقارها للاضطرابات والتيارات الصاعدة من طبقة التروبوسفير، لذا تُعدّ هذه الطبقة مناسبة لحركة الطائرات التجارية خاصة في الجزء السفلي منها. طبقة الميزوسفير طبقة الميزوسفير (بالإنجليزيّة: Mesosphere) هي الطبقة الثالثة من طبقات الغلاف الجوّي، وتمتد لمسافة 85 كم من مستوى سطح الأرض، وتحترق فيها أغلب النيازك، وهنا تعود درجات الحرارة إلى الانخفاض، كما يقل فيها الضغط الجوي بالتوجه نحو الأعلى. طبقة الثيرموسفير طبقة الثيرموسفير (بالإنجليزيّة: Thermosphere) هي الطبقة الأقرب إلى الفضاء الخارجي منها إلى الغلاف الجوي، وتمتاز هذه الطبقة بوجود الأقمار الصناعيّة في نطاقها، ويتمّ فيها امتصاص الأشعة السينيّة ذات الطاقة العالية والأشعة فوق البنفسجيّة المنبعثة من الشمس، ما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة هذه الطبقة، كما ويؤثر اختلاف كميّات الطاقة القادمة من الشمس نحوها في تحديد ارتفاع الجزء العلوي منها ودرجة حرارة هذه الطبقة، ويتراوح ارتفاع هذه الطبقة بين 500-1000 كم فوق مستوى سطح الأرض، وتصل درجات الحرارة فيها بين 500°-2000° درجة مئوية، وتحدث في هذه الطبقة ظاهرة الشفق القطبي الذي يظهر في القطبين الشمالي والجنوبي. طبقة الإكسوسفير طبقة الإكسوسفير (بالإنجليزيّة:Exosphere) تشبه هذه الطبقة من الغلاف الجوّي الفضاء الخارجي، خاصة في قلّة وجود الهواء فيها، والذي يتواجد على هيئة [[خصائص طبقات الغلاف الجوي|طبقة] رقيقة جداً، واختلف العلماء في تحديد الحدود النهائيّة الفعليّة لها، إذ يقدّرون الحد النهائي للجزء العلوي لهذه الطبقة بين 100,000-190,000 كم فوق سطح الأرض. طبقة الأيونوسفير طبقة الأيونوسفير (بالإنجليزيّة: Ionosphere) هي ليست طبقة بحد ذاتها كباقي طبقات الغلاف الجوي، وتمتد من عدة نطاقات في أجزاء بين طبقتي الميزوسفير والثيرموسفير، وسُميت بذلك بسبب اصطدام الأشعة ذات الطاقة العالية المنبعثة عن الشمس بالذرات والجزيئات المكوّنة لها، وينتج عن هذا الاطصدام انفصال الإلكترونات وتسريبها، أي شحنها بالطاقة الكهربائيّة، مما يمنح هذه الطبقة عدداً من الميزات الخاصّة بها.

مكونات الغلاف الجوي

تتركز كتلة الغلاف الجوّي للأرض في الطبقات الأولى منه، أي على ارتفاع 64كم إلى 80كم عن سطح الأرض، وتكون نسبة الغازات في هذه المسافة متساوية تقريباً، باستثناء التركيز العالي للأوزون الذي يُشكل طبقة كاملة وهي طبقة الأوزون، والغلاف الجوّي يتكون من مجموعة غازات، وهي كما يأتي: النتروجين بنسبة 78.09%. الأكسجين بنسبة 20.95%. الآرجون بنسبة 0.93%. ثاني أكسيد الكربون بنسبة 0.03%. نسبة ضئيلة جداً من: النيون. الهيليوم. الزينون. الأوزون. الهيدروجين. الميثان. الكريبتون. الغلاف الجوّي السُّفلي من الأرض يحتوي على بخار الماء الذي يُحدد نسبة الرطوبة فيه. كائنات حية دقيقة، وحبوب لُقاح، وبعض الشوائب الغازيّة والصلبة الناتجة عن الأنشطة البشرية. غبار.

كم 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.  Volume 0% 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.

خصائص طبقات الغلاف الجوي

التروبوسفير تعرف طبقة التروبوسفير بأنّها الطبقة الملامسة لسطح الأرض مباشرة، وتمتد على مسافة تتراوح بين 6-20 كيلومتراً عن سطح الأرض، ويحتوي تكوينها على نسبة نصف الغازات الموجودة في الغلاف الجوّي، وتتميز بدرجة حرارة مرتفعة تعمل على تسخين الهواء فيها مما يسهل من تنفّسه، وتقل تدريجياً بالصعود لأعلى. Volume 0% الستراتوسفير الستراتوسفير هي ثاني طبقات الغلاف الجوي وتمتد فوق طبقة التروبوسفير حتّى تصل لارتفاع 50 كيلومتراً، تمتاز بحركة الهواء الأفقية السريعة فيها، إضافةً أنّها غنية بالأوزون، وتعتبر الطبقة التي تتحرك فيها الطائرات، وترتفع درجة حرارة هذه الطبقة بالصعود لأعلى. الميزوسفير الميزوسفير هي ثالث طبقات الغلاف الجوي وتمتد حتّى تصل لارتفاع 85 كيلومتراً عن مستوى سطح الأرض، وتتميز بانخفاض درجة حرارتها، وبوفرة الغيوم فيها، حيث تتكوّن الغيوم من قطرات بخار الماء المتجمّد، وتعدّ هذه الطبقة غامضةً للإنسان حيث تعدّ مرتفعةً بالنسبة للطائرات، ومنخفضة بالنسبة لمركبات الفضاء. الثيرموسفير الثيرموسفير هي الطبقة الممتدة بعد ارتفاع 80 كيلومتراً، وتسمى أيضاً بالطبقة المتأيّنة نظراً لنشاط اللإشعاع الشمسي الكبير فيها مما يؤدي لتأيّن الإلكترونات، ويعود هذا النشاط الكبير لامتصاصها لأشعة الشمس الفوق البنفسجية والأشعة السينية، مما يؤدي لارتفاع درجات الحرارة في هذه الطبقة بشكلٍ هائل، وارتفاعها أيضاً بالصعود نحو الأعلى، وتتميز طبقة الثيرموسفير بامتصاص موجات الراديو وإعادة إرسالها. الإكزوسفير الإكزوسفير هي آخر طبقةٍ في طبقات الغلاف الجوّي، وتتميّز بأنّها ذات سمك كبير يقدّر بحوالي 10000 كيلومتر، بالإضافة لجوّها البارد والمحتوي على عنصري الهيدروجين والهيليوم، أيضاً تمتاز بشدّة برودتها وأنّها غير صالحة للتنفّس فيها. الغلاف الجويّ يعرف الغلاف الجوّي بأنّه غلافٌ سميك يحيط بالكرة الأرضية، مكوّن من عدة طبقات متعاقبة، ويتكوّن بشكل أساسي من مزيج من الغازات أهمها غاز النيتروجين، والأكسجين وثاني أكسيد الكربون، ويتمد على ارتفاع 500 كيلومتر عن سطح الأرض ويقل سمكه بالاتجاه نحو الفضاء.

ينقسم الغلاف الجوي إلى ثمان طبقات

سنتعرف في سلسلة من المقالات العميقة والشائقة على تركيبة الغلاف الجوي، وطبقاته المختلفة. أصبحت هذه المعرفة حيوية جداً في عصرنا الراهن مع وجود ظواهر خطيرة قد تؤثر في مستقبل الإنسانية كظاهرة الاحتباس الحراري والتي يلعب فيها الغلاف الجوي الدور الرئيس، مما يجعل من فهم هذا الغلاف الحامي لكوكبنا أمراً جوهرياً لمعالجة المسائل البيئية والاستفادة أيضاً من الموارد. رغم أن الهواء مختلط بتوازن في كل جنبات الغلاف الجوي، إلا أنّ الغلاف الجوي نفسه ليس متجانسًا فيزيائيًا بل ينطوي على تباين بالغ في درجة الحرارة والضغط بالنسبة للارتفاع، مما يحدد عددًا من طبقات الغلاف الجوي. وهذه الطبقات تشمل طبقة التروبوسفير (troposphere): من 0 إلى 12 كم، وطبقة الستراتوسفير (stratosphere): من 16 إلى 50 كم، وطبقة الميزوسفير (mesosphere): من 50 إلى 80 كم، وطبقة الثيرموسفير (thermosphere): من 80 إلى 640 كم.

تُميَّز الحدود بين هذه الطبقات الأربع بالتغيرات الفجائية في درجة الحرارة، وتلك الحدود هي تباعًا منطقة التوقف في التروبوسفير (tropopause)، ومناطق التوقف في كل من الستراتوسفير (stratopause) والميزوسفير (mesopause). في طبقتَيْ التروبوسفير والميزوسفير، تتناقص درجة الحرارة بزيادة الارتفاع بشكل عام، بينما في طبقتَي الستراتوسفير والثيرموسفير، ترتفع درجة الحرارة بزيادة الارتفاع. علاوةً على درجة الحرارة، يمكن استخدام معايير أخرى لتحديد الطبقات المختلفة في ثنايا الغلاف الجوي. فعلى سبيل المثال، طبقة الأيونوسفير (ionosphere)، وهي التي تحتلّ المنطقة نفسها التي تحتلها طبقة الثيرموسفير من الغلاف الجوي، يحدّدها وجود الأيونات (ions)، وهو معيار فيزيائيّ كيميائيّ. المنقطة التي تعلو طبقة الأيونوسفير تعرف بطبقة الإكسوسفير (exosphere). طبقتا الأيونوسفير والإكسوسفير تكوّنان معًا الغلاف الجوي العلويّ (أو الثيرموسفير). الغلاف المغناطيسي “الماغنتوسفير” (magnetosphere) هي المنطقة التي تعلو سطح الأرض، حيث تتأثر فيها الجسيمات المشحونة بالمجال المغناطيسي للأرض. إحدى طبقات الغلاف الجوي المشهورة بدورها هي طبقة الأوزون (الكيم)، وهي تحتلّ جزءًا كبيرًا من طبقة الستراتوسفير. يحدّد هذه الطبقةَ تركيبُها الكيميائيّ، حيث غاز الأوزون، على وجه التعيين، وافرٌ جدًا. طبقة التروبوسفير طبقة الغلاف الجوي السُفلى تدعى التروبوسفير. تتراوح سماكتها من 8 كم عند القطبين إلى 16 كم فوق خط الاستواء. تحدُّ طبقةَ التروبوسفير من أعلى طبقةُ الستراتوسفير، حدًّا مميّزًا بدرجات الحرارة الثابتة. الستراتوسفير تعلو التروبوسفير. رغم أنها لا تسلم من التباين، فإن درجة الحرارة تنخفض عادةً بزيادة الارتفاع في طبقة التروبوسفير. يعرف متنزّهو التلال أن الحرارة أقل بعدة درجات عند القمة عما هي في الوادي المترامي بالأسفل. التروبوسفير أكثف من طبقات الغلاف الجوي التي تعلوها (بسبب الوزن الضاغط عليها)، وهي تحتوي على ما يراوح 75 بالمئة من كتلة الغلاف الجوي. إنها تتألف أوّليًا من النيتروجين (بنسبة 78%) والأكسجين (بنسبة 21%)، بجانب تركيزاتٍ صغيرة وحسب من الغازات الضئيلة. تقريبًا كل ماء الغلاف الجوي، سواءٌ أرطبًا كان أم بخارًا، موجود في طبقة التروبوسفير. التروبوسفير هي الطبقة التي تقع فيها أغلب التقلّبات الجوية في العالم. بما أن درجة الحرارة تتناقص بزيادة الارتفاع في طبقة التروبوسفير، فإن الهواء الدافئ القريب من سطح الأرض سرعان ما يتصاعد، بما أنه أقل كثافةً من الهواء البارد الذي يعلوه. بالواقع، تستطيع جزيئات الهواء أن تتصاعد حتى قمة طبقة التروبوسفير ثم تهبط مجددًا خلال بضعة أيام وحسب. هذه الحركة العمودية للهواء أو الحَمْل الحراري، تولّد سحبًا وفي نهاية المطاف تمطر بفعل الرطوبة المخزونة في الهواء، وتتسبب في الكثير من التقلبات الجوية التي نختبرها. منطقة التوقف في التروبوسفير هي رأسُ طبقة التروبوسفير، وهي منطقة حرارتها ثابتة. ثم تبدأ حرارة الهواء ترتفع في طبقة الستراتوسفير. وارتفاع الحرارة هكذا يمنع الكثير من حَمْل الهواء من تجاوز منطقة التوقف، ومن ثمّ فإن الكثير من الظواهر الجوية، فيما يشمل رُكام السحب الرعادة الشاهقة، تُحتجَز في طبقة التروبوسفير. أحيانًا لا تنخفض درجة الحرارة في طبقة التروبوسفير، بل ترتفع. يُعرف مثل هذا الموقف بالانقلاب الحراري (temperature inversion). تمنع أو تحدُّ الانقلابات الحرارية من الاختلاط العموديّ للهواء. ومثل هذا الثبات الجوي يمكن أن يؤدي إلى حوادث تلوث هواء، في ظلّ تعرّض ملوثات الهواء المنبعثة على مستوى سطح الأرض للاحتجاز تحت الانقلاب الحراري. طبقة الستراتوسفير الستراتوسفير هي الطبقة الرئيسة الثانية. وهي تعلو طبقة التروبوسفير، وتفصلها عنها منطقة التوقف الخاصة بالتروبوسفير. إنها تحتلّ منطقة الغلاف الجوي الواقعة تقريبًا على ارتفاع 12 إلى 20 كم، إلا أن حدّها السفليّ يميل ليكون بالأعلى أقرب إلى خط الاستواء، وبالأسفل أقرب إلى القطبين. الستراتوسفير تحدد طبقة ترتفع فيها درجة الحرارة بزيادة الارتفاع. عند قمة طبقة الستراتوسفير، ربما يصل الهواء قليل الكثافة إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المئويّ. هذا الارتفاع في الحرارة ناجمٌ عن امتصاص طبقة الأوزون للأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس. وتخلق مواصفات الحرارة هذه ظروف جوية مستقرة جدًا، كما أن طبقة الستراتوسفير تفتقر إلى الاضطراب الجويّ السائد جدًا في طبقة التروبوسفير. ومن ثم، فإن طبقة الستراتوسفير تكاد تكون خالية تمامًا من السحب أو أي مظاهر التقلبات الجوية الأخرى. توفر طبقة الستراتوسفير بعض المزايا للسفر الجوي لمسافاتٍ طويلة لأنها تعلو الطقس العاصف، وتتمتع برياح أفقية شديدة وثابتة، ويفصل طبقة الستراتوسفير عن طبقةِ الميزوسفير حد يُعرف بمنطقة التوقف في الستراتوسفير.

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.

طبقات الغلاف الجوي وخصائصها pdf

لتحميل الملف اضغط هنا