الغلاف الجوي
هناك الكثير من الناس الذين يعتقدون أن الغلاف الجوي ليس إلّا طبقة هوائية فقط، والتي تحوي الغيوم، وأنّ هذه الطبقة يقل فيها نسبة الهواء كلما ارتفعنا إلى أعلى، لكن الكثير منهم لا يعلمون أن متسلقي الجبال كهملايا يحملون معهم إسطوانات الهواء؛ وذلك لأن الهواء في هذه المرتفعات يقل بشكل كبير عما تكون عليه بالقرب من الأرض، وهذه الاعتقادات الخاطئة عند الناس بسبب أن الكثير منهم لا يدرّون بأنّ هناك طبقات مختلفة يتضمنها الغلاف الجوي هذا، وأنّ لكل طبقة مميزات وخصائص كبيرة، وأنّ كل طبقة لها أهميتها الخاصة، لكن بفضل انتشار وسائل العلم المختلفة بين الناس وبشكل كبير، فأن معرفتنا قد تطورت بعض الشيء
تركيب الغلاف الجوي
الغلاف الجوي يتألف من غازت تتكون من قسمين، وهما: الغازات النشيطة: وهي التي تعبر عن طريق عدة تفاعلات حيوية إلى الأرض، وهذه الغازات النشطة هي: غاز النيتروحين والذي يشكل حوالي 78% من أجمالي الغازات المتواجدة في الغلاف الجوي، هناك غاز الأكسجين والذي يشكل 21%، وهناك أيضاً غازات أخرى مثل ثاني أكسيد الكريون وغازات أخرى تشكل النسبة الباقية من إجمالي الغازات، والقسم الآخر هي المركبات رئيسية هامة كبخار الماء، والذي تختلف كميته تبعاً للمنطقة والزمن وكمية الحرارة، وعوامل أخرى، وهناك كذلك الغبار والعوالق التي تتواجد في أغلفة الجو وتتكون من معادن ومركبات عضوية التي تكون متواجدة على سطح الأرض.
طبقات الغلاف الجوي
يتألف الغلاف الجوي من أربعة عناصر، وينضم إلى هذه الأغلفة الطبقة الخامسة وهي الإكسوسفير، والتي يعتبرها الكثير من العلماء طبقة من طبقات الغلاف الجوي.
طبقة التروبوسفير
هي الطبقى الدنيا -السفلى- من المحيط الجوي والتي تسمى بالتروبوسفير، وهي الطبقة التي يتم فيها الأحداث والاضطرابات الجوية، وهذه الطبقة تكون واضحة تماماً، ومن أهمّ مميّزات طبقة التروبوسفير:
- تتضمن حوالي 75% من المحتوى الغازي للغلاف الجوي، وتحتوي كذلك على كل بخار الماء، وتتضمن العوالق الصغيرة والإيروسول.
- درجة الحرارة منخفضة في هذه الطبقة تكون بشكلٍ عام.
- هذه الطبقة وبشكل عام تغلف بانقلابات حرارية -وجود طبقة من الهاء الدافئ فوق طبقة من الهواء البارد-، وهناك بعض المناطق التي تعتبر ذات حرارة متناسقة.
- تباين في ارتفاع التروبوبوز حسب دوائر العرض المتباينة، حيث يصل إلى 16كم فوق منطقة الاستواء؛ بسبب تواجد عمليات التسخين المستمرة والكبيرة وكذلك التيارات الرأسية الانقلابية، وارتفاعه يصل إلى 8 كم فوق القطبين، لهذا يكون التروبوسفير في منطقة الاستواء بارد ومرتفع بعكس مناطق العروض الوسطى والعليا.
طبقة الستراتوسفير
وهي الطبقة التالية من طبقات الغلاف الجوي، والتي تبدأ من طبقة التروبوبوز -نهاية الطبقة الأولى- وتمتد إلى أعلى وحتى ارتفاع حوالي 50 كم، وبالرغم من أن طبقة الستراتوسفير -تتضمن أغلب الأوزون الجوي والذي يصل إلى أعلى كثافته عند ارتفاع حوالي 25 كم، أي فيما بين 32-20 كم- فإنّ درجة الحرارة العظمى والتي تتعلق بامتصاص أشعة الشمس الفوق البنفسجية من خلال الأوزون تحدث عند الستراتوسفير، والتي تعتبر الحد النهائي لطبقة الستراتوسفير، حيث تزيد الحرارة عن الصفر المئوي، ومميزات هذه الطبقة:
- كثاف الهواء تنخفض في طبقة الستراتوسفير؛ ولهذا فإنّه عندما يحدث أي امتصاص وإن كان محدوداً لأشعة الشمس تؤدي إلى زيادة كبيرة في درجات الحرارة.
- تعتبر طبقة الستراتوسفير مستقرة نسبياً مع تواجد الهواء الساخن فوق الهواء البارد، لهذا فإن الحركة الرأسية تكون ضعيفة نسبياً.
- تتميز طبقة الستراتوسفير أيضاً بأنه يحتوي على القليل من الرطوبة؛ لذلك يقل وجود الغيوم، أو أنّه يحدث فقط في مناطق محدودة جداً، مثل: القارة القطبية المتجمدة في الجنوب خلال الشتاء.
- لا يوجد تساقط في طبقة الستراتوسفير.
- طبقة الستراتوسفير تتواجد فيها حركة، فتتواجد فيها الرياح الأفقية.
- طبقة الستراتوسفير في المناطق المدارية تتميز بوجود نوع من الرياح التي تستمر 26 شهراً.
- هناك بعض الأمور المعقدة والتي لا زالت قبد البحث، مثل: كيف لهذه الأحداث -مثل الرياح- أن تتواجد مع تغيّرات في الدورة الجوية العامة، وغيرها من التساؤلات.
طبقة الميزوسفير
تقع هذه الطبقة فوق الستراتوسفير مباشرة، دائماً ما تسمى هذه الطبقة بهذا الاسم، لكن لا يوجد اتفاق علمي على مصطلحات ومسميات الطبقات الغلاف الجوي حتى الآن، حيث يطلق بعض العلماء على الطبقة الثانية -الستراتوسفير- اسم الغلاف الجوي الأوسط، ومميّزات هذه الطبقة:
- تعتبر ذات درجة حرارة منخفضة حيث تصل إلى 90- درجة مئوية عند ارتفاع 85 كم، وبذلك يكون من أبرد أقاليم الغلاف الجوي وخاصة على هذه الارتفاع.
- تكون الغيوم الثلجية في هذه الطبقة والتي تسمى بـ Noctilucent Clouds- الغيوم الليلية المضيئة.
- تسمى هذه الطبقة بالميزوسفير عند الكثير من العلماء.
- تشاهد الغيوم الليلية في مناطق العروض العليا في فصل الصيف، حيث يرجع وجود هذه الغيوم إلى ذرات الغبار الكوني.
- تتميّز بضغط جوي منخفض جداً.
طبقة الثيرموسفير
تتواجد هذه الطبقة فوق الميزوبوز تماماً، حيث تقل الكثافة الجوية وبشكل شديد، وبالرغم من الجو الرقيق فإنّه لا يزال يؤثر على السفن الفضائية، وذلك عندما تحتك به، ومميزات طبقة الثيرموسفير:
- درجة الحرارة في هذه الطبقة تتعرض للعديد من الاختلافات الفصلية واليومية، وبشكلٍ كبير جداً؛ وذلك بسبب أنّ الغازات تكون ذات كثافة قليلة جداً، حيث تزداد درجات الحرارة في فترة ما بعد الظهر عن فترة الصباح الباكر.
- فوق ارتفاع 100كم يزداد تأثير ونتائج الغلاف الجوي بالأشعة الكونية، وكذلك أشعة X، والأشعة المُسببة للتأين الفوق البنفسجية.
- تؤثر طبقة الثيرموسفير على أحوال الطقس اليومية لكن بشكل خفيف، لكنها تؤثر على موجات الراديو بشكل كبير.
- حسب دراسات العلماء، فإنّ طبقة الثيرموسفير تكون أكثر نشاطاً كل 11عام، حيث تتاثر هذه الطبقة ببعض الجزيئات القادمة من ألسنة الشمس، وعندما تصطدم مع عناصر الغلاف الجوي العلوي تُنشط الذرات المتعرضة للتصادم وتشع ضوءاً، وهذا الذي يكون الضوء الشمالي والجنوبي.
طبقة الغلاف الخارجي والغلاف المغناطيسي
تبدأ قاعدة الأكسوسفير فيما بين 500-700كم، وفي هذا الارتفاع تُشكل ذرات الهيليوم والهيدروجين والأكسجين الغلاف الرقيق، وفي هذا الارتفاع فإنّ الغازات لا تعدّ صالحة للتفاعل والاستخدام، ومميّزات طبقة الإكسوسفير:
- فوق ارتفاع 200 كم فإنّ تردد الجزيئات المؤينة تزداد، أما في الغلاف المغناطيسي يتواجد به الإلكترونات السالبة والبروتونات الموجبة فقط، وهذه الأجسام المشحونة تتواجد في ناطقين:
الأول حول 300كم، والثاني حول 16000كم، ويطلق عليها أحزمة اشعة البلازماسفير، بسبب انها تحجز من خلال الحقل المغناطيسي الأرضي. الأجسام أو الجزيئات التي تحمل طاقة عالية تنبعث من الشمس على شكل قناة أو مجرى، ويسمى ذلك بالرياح الشمسية.
- هذه الطبقة أو الغلاف الشجوي المغناطيسي يتميز بوجود ذيل يمتد إلى اتجاه الأرض في الجزء الليلي من الأرض، أي أنه يكون بعيداً عن الشمس. لكن في الجزء المقابل للشمس ضوء النهار، فإنّه يتعرض للضغط من خلال الرياح الشمسية.
- هذه الدقائق حصلت عليها الأقمار الصناعية، وعموماً فإنّه أي اضطراب يحصل في المناطق العليا بواسطة الألسنة الملتهبة، قد تكون ذات أهمية وفائدة مناخية أو متيرولوجية في الطبقات السفلى للغلاف الجوي.
- وعلى ارتفاع 80000 كم فإنّ الغلاف الجوي قد ينغمس مع غلاف الشمس الهليوسفير، وعلى الرغم من هذا فإنّ يلأجسام الدقيقة للغلاف الجوي والرياح ودرجة الحرارة تكون غير مؤكدة في تلك المناطق.
