الغلاف الجوي للأرض – التكوين والمناخ والطقس

كوكب الأرض هو الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الذي يحتوي على الغلاف الجوي الذي يساعد في الحفاظ على حياة الكائنات الحية التي تعيش عليه ، حيث يوفر الغلاف الجوي للكائنات الحية الهواء الذي تتنفسه وكذلك يحمي الكوكب من الحرارة والإشعاع المنبعث من الشمس والأجرام السماوية الأخرى ويحافظ على درجة حرارة الكوكب مستقر.

يبلغ ارتفاع الغلاف الجوي حوالي 300 ميل (480 كيلومترًا) ، لكن معظم الغازات الموجودة في الغلاف الجوي لا تزيد عن 10 أميال (16 كيلومترًا) فوق سطح الأرض ، ومع صعودنا إلى القمة ، ينخفض ​​الضغط الجوي ، ويبلغ هذا الضغط عند مستوى سطح البحر حوالي 1 كيلوجرام لكل سنتيمتر مربع ، وعلى ارتفاع ثلاثة كيلومترات فوق مستوى سطح البحر يصبح الضغط الجوي ما يعادل 0.7 كيلوجرام لكل سنتيمتر مربع ، وهذا ما يفسر نقص الأكسجين في الأماكن المرتفعة.

مما يتكون الغلاف الجوي؟

وفقًا لوكالة ناسا ، يحتوي الغلاف الجوي المحيط بكوكب الأرض على مجموعة من الغازات:

  • غاز النيتروجين 78 بالمائة
  • غاز الأكسجين 21٪
  • الأرجون 0.93 في المئة
  • ثاني أكسيد الكربون: 0.04 بالمائة

يحتوي الغلاف الجوي أيضًا على مجموعة من الغازات الأخرى ، ولكن بتركيزات أقل بكثير ، وتشمل هذه الغازات النيون والميثان والكربون والهيدروجين ، بالإضافة إلى بخار الماء.

طبقات الغلاف الجوي

تتناقص كمية الهواء والغازات بشكل عام مع صعودنا إلى القمة ، حتى نصل إلى مرحلة تتداخل فيها الغازات في الفضاء ، ولا يمكن للعلماء تحديد الحد الفاصل بين الغلاف الجوي والفضاء ، ولكن هناك خط وهمي يقع على ارتفاع يبلغ ارتفاعه 62 ميلاً (أي ما يعادل 100 كيلومتر) فوق سطح البحر يسمى خط كرماني ، ويقول العلماء إنه عند هذا الخط يلتقي الغلاف الجوي لكوكب الأرض بالفضاء الخارجي.

الطبقة الأولى الأقرب إلى سطح الأرض هي "طبقة التروبوسفير". ترتفع هذه الطبقة حتى 4 إلى 12 ميلاً (ما يعادل 7 إلى 20 كيلومترًا) فوق سطح الأرض. تتركز معظم كتلة الغلاف الجوي المحيط بالأرض في هذه الطبقة وتتركز الغازات القريبة من سطح الأرض. تتميز بدرجة حرارة أعلى من الغازات الموجودة في الجزء العلوي ، وهناك أيضًا كمية كبيرة جدًا من بخار الماء والغبار في هذه الطبقة ، وهذا ما يفسر تكوين السحب وهطول الأمطار فيها.

الطبقة التي تلي طبقة التروبوسفير هي "الستراتوسفير" (الغلاف الجوي العلوي). تمتد هذه الطبقة من فوق طبقة التروبوسفير إلى ارتفاع 31 ميلاً (ما يعادل 50 كيلومترًا) فوق مستوى سطح البحر. يوجد في هذه الطبقة غاز مهم للغاية وهو الأوزون. ، مما يساعد في الحفاظ على درجة حرارة الكوكب ومنع الأشعة الضارة التي تأتي من الشمس ، مما يحمي الكائنات الحية من الآثار الضارة التي تسببها ، وهذه الطبقة أيضًا رقيقة جدًا حيث أنها أرق بنحو 1000 مرة من الغلاف الجوي على مستوى الأرض ، لذلك ، هذه الطبقة مناسبة للطائرات للطيران.

الطبقة الثالثة هي "الغلاف الجوي الأوسط" (الغلاف الجوي الأوسط). تمتد هذه الطبقة من أعلى طبقة الستراتوسفير إلى ارتفاع 35 ميلاً (ما يعادل 85 كيلومترًا) فوق سطح الأرض. يتميز الجزء العلوي من هذه الطبقة بأنه أبرد أجزاء الغلاف الجوي الذي يحيط بالأرض. تصل درجة حرارته إلى (-90 درجة مئوية) ، وفيه تدور أعداد كبيرة من الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية ، تمامًا كما تحترق النيازك التي تسقط على الأرض.

الطبقة الرابعة في الغلاف الجوي هي "الغلاف الحراري" (الغلاف الحراري) ، وتمتد من نهاية الغلاف الجوي إلى ارتفاع 310-620 ميلاً (ما يعادل 500-1000 كم) ، وفيها تكون كثافة الغازات منخفضة جدًا وترتفع درجات الحرارة كثيرًا لتصل إلى (1500 درجة مئوية) ، وفي هذه الطبقة تدور محطة الفضاء الدولية حول الكوكب حيث يحدث الشفق القطبي فيه.

"الغلاف الخارجي" (الطبقة الخارجية الأخيرة) هو آخر وأعلى طبقة من الغلاف الجوي. إنها طبقة رقيقة جدًا يتداخل فيها الغلاف الجوي للأرض ويندمج مع الفضاء الخارجي ، وتنتشر جزيئات الغاز في هذه الطبقة على نطاق واسع وتقتصر على غازات الهيدروجين والهيليوم.

المناخ والطقس

تختلف درجات الحرارة على الكوكب بشكل واضح ، مما يؤدي إلى تكوين مجموعة من البيئات والمناخات الإقليمية المختلفة ، وتتراوح درجات الحرارة على الكوكب من شديدة البرودة عند القطبين إلى ساخنة في خط الاستواء ، وهناك العديد من الجوانب التي تميز الطقس. على الكوكب ، بما في ذلك الطقس مشمس وعاصف وجاف ورطب وغائم ، ويمكن أن يختلف المناخ ودرجة الحرارة في مكان ما على مدى عدة ساعات وأحيانًا على مدى فترة أطول.

يشهد العالم الآن ارتفاعًا في متوسط ​​درجة حرارة الكوكب ، وهذا ما يُعرف بظاهرة "الاحتباس الحراري" الناتجة عن النشاط البشري القائم على حرق الوقود الأحفوري وإطلاق غازات الدفيئة التي تتسبب في احتباس الحرارة في الغلاف الجوي للكوكب.

أجواء كواكب النظام الشمسي الأخرى

يعمل العلماء على دراسة تركيبة وبنية الغلاف الجوي للكواكب الأخرى في النظام الشمسي ، وخاصة الكواكب الصخرية ، وهي كوكب الزهرة والمريخ ، ويقومون بإجراء مقارنة مع الغلاف الجوي لكوكب الأرض.

يتكون غلاف كوكب الزهرة بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى بعض الغازات الأخرى مثل غاز النيتروجين وحمض الكبريتيك ، ولأن ثاني أكسيد الكربون موجود بكثرة في الغلاف الجوي ، فإن كوكب الزهرة شديد الحرارة ويتميز بظاهرة الاحتباس الحراري حيث تصل درجة حرارة السطح إلى (467 درجة مئوية) وهذا يشبه الفرن الساخن ، ويحتوي غلاف كوكب الزهرة على العديد من الغيوم الكثيفة التي تجعل سطحه غير مرئي وتمنع وصول ضوء الشمس إلى سطح الكوكب.

يحتوي المريخ أيضًا على غلاف جوي يحتوي على كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون ، بالإضافة إلى غازات أخرى مثل النيتروجين والأكسجين وأول أكسيد الكربون والأرجون والعديد من الغازات الأخرى. الغلاف الجوي للمريخ أقل كثافة بمئة مرة من الغلاف الجوي للأرض ، ولكن لم يكن هذا هو الحال في الماضي ، فقد أظهرت الأبحاث العلمية والمركبات الجوالة التي هبطت وسارت على سطح المريخ أن المياه تدفقت على سطح هذا الكوكب بأكثر من 4.5 مليار. منذ سنوات ، ويعتقد العلماء أن هذا الكوكب مر بظروف أدت إلى تجريده من جزيئات الغاز التي كانت في غلافه الجوي ، وقد يكون ذلك نتيجة. عن اصطدام نيزك أو مذنب فيه.

لا يحتوي الغلاف الجوي للمريخ على غيوم مثل كوكب الزهرة ، ولهذا يكون سطحه شبه مرئي بالكامل ، وبالتالي تصل أشعة الشمس إلى السطح ، مما يجعل الكوكب عرضة لتقلبات درجات الحرارة نتيجة تأثير ضوء الشمس عليه.

يقارن العلماء بين الغلاف الجوي للكواكب الصخرية الثلاثة في المجموعة الشمسية وهي كوكب الزهرة والأرض والمريخ وهذا ما مكنهم من الوصول إلى نتيجة معينة وهي أن كوكب الأرض أصبح صالحًا للسكن واحتضانًا للحياة. عليه لأنه يقع على مسافة كافية من نجمه (الشمس) ، مما يجعل الماء على سطحه يظل سائلاً ، وليس قريبًا جدًا بحيث يتبخر الماء أو بعيدًا جدًا بحيث يتجمد في الجليد.

لقد تغير الجو عبر التاريخ

خلال التاريخ الطويل لكوكب الأرض ، مر الغلاف الجوي بثلاث مراحل رئيسية ، تميزت المرحلة الأولى بكميات كبيرة من الأمطار تتساقط على الكوكب بأكمله ، مما تسبب في تكوين محيط كبير وضخم جدًا ، والمرحلة الثانية التي بدأت منذ حوالي 2.7 مليون سنة ، تميزت بإطلاق كميات كبيرة من الغاز والأكسجين في الغلاف الجوي هو نتيجة لعملية التمثيل الضوئي للطحالب. أما المرحلة الثالثة فقد بدأت بحركة الصفائح التكتونية التي تحركت قشرة الأرض وترتبت القارات.

تغير تكوين الغلاف الجوي بشكل كبير خلال التاريخ الطويل للأرض ، ويمكن ملاحظة هذا التغيير بوضوح على الصخور التي تحتوي على جزيئات الحديد في قشرة الأرض ، وقد أظهرت الدراسات أن الحديد على الكوكب قد تعرض تدريجياً للأكسدة ، مما يثبت أن كمية الأكسجين كانت أقل في الماضي وزادت مع مرور الوقت ، وشهدت بعض الفترات صعودًا وهبوطًا في كمية الأكسجين حتى وصلت إلى الكمية الموجودة في عصرنا.

الظواهر البصرية في الغلاف الجوي

بفضل الغلاف الجوي المحيط بكوكب الأرض ، يمكن رؤية العديد من الأوهام البصرية الجميلة ، وأول هذه الحيل التي نراها كل يوم هي اللون الأزرق للسماء ، وذلك لأن الغلاف الجوي يسمح بمرور معظم أطوال موجات الضوء ، ومنها الضوء الأحمر والبرتقالي والأصفر ولكن جزيئات الغازات تمتص موجات الضوء القصيرة (اللون الأزرق).

الغلاف الجوي أيضًا هو الذي يسبب ظاهرة "الشفق القطبي" التي نلاحظها في القطبين الشمالي والجنوبي للأرض. تعود هذه الظاهرة إذا اصطدمت الإلكترونات الخارجة من الشمس مع الأكسجين والنيتروجين في الغلاف الجوي. تتسبب هذه الإلكترونات في إثارة جزيئات الأكسجين والنيتروجين مما يؤدي إلى تضيءها بظهور الشفق القطبي.

المصادر

https://www.universetoday.com

https://www.space.com

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى