عدد طبقات الغلاف الجوي بالتفصيل مع شرح كامل لتعريفاتها وكم عددها وما هو تركيبها، كل ذلك في هذا المقال الشيق.
الغلاف الجوي للأرض
الغلاف الجوي للأرض عبارة عن طبقة من خليط الغازات المحيطة بالأرض، تنجذب إليها بفعل الجاذبية. يحتوي على 78.09% غاز نيتروجين، 20.95% أكسجين، 0.93% أرجون، 0.04% ثاني أكسيد الكربون، بخار الماء، الهيدروجين، الهيليوم، والنيون. وزينون. يحمي الغلاف الجوي الأرض من امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ويعمل على اعتدال درجات الحرارة على سطح الكوكب.
ويعتبر الغلاف الجوي خزاناً كبيراً للمياه يستخدم لنقل المياه حول الأرض. ويصل حجم الماء في الغلاف الجوي إلى حوالي 12900 كيلومتر مكعب، ويتساقط معظمه على شكل أمطار في المحيطات والبحار. ولو حدث أن تساقطت كل المياه الموجودة في الغلاف الجوي في نفس وقت هطول الأمطار، فإنها ستغطي الكرة الأرضية بعمق يصل إلى 2.5 سم. ويقدر وزن السحب التي تحتويها بآلاف المليارات من الأطنان.
تركيب الغلاف الجوي
يقسم العلماء الغلاف الجوي إلى أربع طبقات على أساس الاختلافات في درجات الحرارة. وهذه الفئات مرتبة من الأدنى إلى الأعلى:
1- التروبوسفير
2- طبقة الستراتوسفير (طبقة الغلاف الجوي العليا)
3- الميزوسفير (الغلاف الجوي الأوسط)
4- الغلاف الحراري (الغلاف الحراري).
وتتناقص سماكة الغلاف الجوي كلما ارتفعنا عن سطح الأرض. وتختفي الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي تدريجياً في الفضاء الخارجي حيث تلتقي بالرياح الشمسية. الرياح الشمسية عبارة عن تيار مستمر من الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس.
فوائد الغلاف الجوي
إن الله تعالى لم يخلق أي شيء عبثا، وللجو فوائد كثيرة تجعل وجوده ضروريا لاستمرار الحياة على كوكب الأرض. ومن أهم فوائده ما يلي:
يعتبر درعاً واقياً للأرض، حيث يحميها من كافة الإشعاعات الضارة المتدفقة من الفضاء، كما أنه يقلل من نسبة الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس إلى الأرض.
– يحمي الأرض من الشهب والنيازك التي تصطدم بها، ويعمل على اشتعالها وتفككها قبل وصولها إلى الأرض.
– ينظم عملية انتشار وتشتت الضوء بطريقة سليمة، حيث يمتص بعض الإشعاع ويعكس بعضاً منه.
فهو يسمح بمرور الأشعة المرئية والأشعة تحت الحمراء، مما يسمح باستمرار الحياة على الأرض.
– يعمل على موازنة درجة الحرارة على كوكب الأرض، فيمنعها من الارتفاع إلى مستويات عالية، أو الانخفاض إلى ما دون درجات التجمد.
عدد طبقات الغلاف الجوي
اختلف العلماء في عدد طبقات الغلاف الجوي. فمنهم من جعلها خمسة، ومنهم من قسمها أربعا، ومنهم من جعلها سبعة. وتباينت آراءهم حول درجات الحرارة في كل طبقة، لكن أشهرها ما يلي:
التروبوسفير: هي الطبقة السفلية التي تتصل مباشرة بسطح القشرة الأرضية. ويتراوح سمكها من 5 أميال في القطبين إلى 11 ميلا في المناطق الاستوائية. وتتناقص درجة الحرارة في هذه الطبقة مع الارتفاع، وتكون غير مستقرة بسبب حدوث بعض الاضطرابات والطيران وبعض الظواهر الجوية وغيرها. تحتوي هذه الطبقة على أبخرة الماء المتصاعدة من الأرض، وتسمى نهاية هذه الطبقة بالتروبوبوز.
طبقة التروبوبوز: هي الطبقة الهامشية الواقعة بين الستراتوسفير والتروبوسفير. وتصل درجة حرارة الهواء فيها إلى 80 درجة فهرنهايت، كما أنها تتعرض لهبوب رياح عالية السرعة تسمى “التيارات النفاثة”.
– الستراتوسفير: هي الطبقة التي تعلو طبقة التروبوسفير وتعرف باسم “طبقة الغلاف الجوي العليا”. ويبدأ من الطبقة العليا من الغلاف الجوي ويصل ارتفاعه إلى 50/55 كم من سطح الأرض. ترتفع درجات الحرارة في المرتفعات، وأهم ما يميزها هو ثباتها لعدم وجود اضطرابات هوائية فيها. تحتوي على غاز الأوزون، ولكنها خالية من أبخرة الماء والظواهر الجوية، ونهاية هذه الطبقة هي طبقة وهمية تسمى “الستراتوبوز”.
– الميزوسفير: هي الطبقة الهوائية “الوسطى” التي تقع خلف الأطراف العليا لطبقة الستراتوسفير. وتتميز بارتفاع درجات الحرارة في الجزء السفلي منها، وتنخفض تدريجياً مع الارتفاع ووصولاً إلى الجزء العلوي من الميزوسفير، الذي يبعد عن سطح الأرض حوالي 45/50 ميلاً. لا توجد فيها نسبة من أبخرة الماء، وتتميز بحدوث بعض الدوامات الهوائية، ولكنها مستقرة من حيث حدوث الظواهر الطبيعية، وهي الطبقة المسؤولة عن احتراق النيازك والنيازك القادمة من الفضاء قبل ذلك. وعندما يصل إلى الأرض ينتهي عند طبقة وهمية تسمى “الميزوبواز”.
– الغلاف الجوي: هي الطبقة الممتدة من الميزوبويز إلى نهاية الغلاف الجوي. أثبتت الأبحاث العلمية التي أجريت على الطبقات العليا من الغلاف الجوي أن درجات الحرارة في هذه الطبقة تتميز بارتفاع درجات حرارتها، وقد تصل درجات الحرارة إلى ما يقارب 2000 درجة فهرنهايت، وذلك نتيجة امتصاص ذرات الأكسجين للأشعة فوق البنفسجية. ويحتوي على العديد من أيونات الأكسجين والنيتروجين، ويتجاوز سمكه 300 ميل.
أصل الغلاف الجوي
لا يوجد تاريخ محدد يمكن الاعتماد عليه لتكوين فكرة صحيحة عن تاريخ تكوين الغلاف الجوي، رغم أن بعض الباحثين في تاريخ نشأة الأرض يشيرون إلى أنه تشكل قبل 4.5 مليار سنة، وعلى الأغلب أنه حدث لا تحتوي على الغلاف الجوي. وتدريجيًا بدأت الغازات المنبعثة من الأرض تتجمع حولها. على سبيل المثال، أطلقت أعداد هائلة من البراكين على الأرض الناشئة العديد من الغازات مثل الأمونيا، وثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، والهيدروجين، والميثان، والنيتروجين، وثاني أكسيد الكبريت، وبخار الماء. وهكذا فإن هذه الغازات المنبعثة من البراكين شكلت الجزء الأكبر من الغلاف الجوي القديم لسطح الأرض. ويتكثف جزء كبير من بخار الماء المنبعث من البراكين ليشكل الأنهار والبحيرات والمحيطات. أما بقية الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي القديم، فقد ذابت في المحيطات أو شكلت صخورًا في القشرة الأرضية. لكن معظم النيتروجين بقي في الغلاف الجوي، وأضيف إليه فيما بعد الأرجون والزينون بسبب تحلل بعض العناصر المشعة على سطح الأرض. يبدو أن الجو في العصور القديمة لم يكن يحتوي على نسبة كبيرة من الأكسجين، ولكن بعد ظهور الطحالب وغيرها من الكائنات النباتية الخضراء في المحيطات قبل 3.5 مليار سنة، بدأت كمية الأكسجين في الزيادة نتيجة عملية التمثيل الضوئي. مع انتشار النباتات على سطح الأرض، يتم إضافة المزيد من الأكسجين إلى الغلاف الجوي. قبل 400 مليون سنة، كان الغلاف الجوي يحتوي في الغالب على نفس كمية الأكسجين الموجودة الآن. مع مرور الوقت، تسببت الأنشطة البشرية في حدوث تغييرات مهمة في تكوين الغلاف الجوي. على سبيل المثال، يضاف ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي عن طريق احتراق الفحم أو النفط أو الوقود المحتوي على الكربون. ومنذ عام 1900م، أدى استخدام مثل هذا الوقود إلى زيادة ثاني أكسيد الكربون بنسبة 15% من حجم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. وبشكل عام، ظلت نسبة الغازات في الغلاف الجوي كما هي تقريبًا على مدى ملايين السنين.