طبقات الغلاف الجوي،والإختلاف بين الغازات ودرجة الحرارة في كل منها

الغلاف الجوي للارض

الغلاف الجوى لكوكب الأرض غلافاً غازياً عدم اللون يرتبط بالأرض بفعل الجاذبية الأرضية.ينقسم الغلاف الجوي للأرض إلى مستويين رئيسيين اتباعاً لطبيعة المكونات الغازية لكل منها ،المستوى الأول يتحدد من مستوى سطح البحر حتى ارتفاع حـوالى 80 كيلو مـتراً ومستواه الأدنى هـو الذي تعيش فيـه الكائنات الحية وتتـنفس منـه ويتصـف بوجـود جميـع الغـازات المكونة للغلاف الجوى فى حالة مختلطة أو متجانسة ولذلك سمى طبقة الهوموسفير.أما المستوى الثاني فهو موجود في منطقة أعلى من المستوى الأول وحـتى نهايـة الغـلاف الجـوى ويتصـف بوجـود الغـازات المكونـة للغـلاف الجـوى ، فى حالـة غـير مختلطـة غـير متجانسة على هيئة طبقات متتالية مختلفة السمك تترتب من الأعلى كثافة في المستوى الأدنى إلى الأقل كثافة في المستوى الأعلى الذي يليه وتسمة طبقة الهتروسفير.سنذكر بالتفصيل في هذا المقال طبقات الغلاف الجوي،وما يحتويه من غازات.

1- طبقة الهوموسفير

تختلط الغـازات فى طبقـة الهوموسـفير بنسـب متباينـة تشكل فى النهاية مركباً غازياً يحيط بالكرة الأرضية ومن المحتمل أن ينتاب هذه النسب بعض التغيير من مكان إلى آخر أو من وقـت إلى آخـر تبعـاً للتغـير الـذى يمكـن أن يحـدث فى مستويات مصـادرها الأساسـية.يتكـون هـواء طبقـة الهوموسـفير مـن مجموعة من الغازات تتوزع أحجامها بنسب مختلفة،اشارت بعض الدراسات ان 99 % مـن حجـم الهـواء فى طبقـة الهوموسـفير يتكـون مـن النيتروجين و الأوكسجين.ويعد غاز النيتروجين مـن الغازات التى لا تـدخل بسـهولة فى اتحـاد كيميـائى مـع عناصـر آخـرى،ونسـبة صغيرة جداً منه تمتص بواسطة بكتريا التربة التي تصبح ذات فائدة كبيرة للنبات.أما الأكسجين فيتصـف بالنشاط الكميائي الكبـير حيـث أنـه يمثـل أحـد أسـس الحياة على سطح الأرض،حيث يعتمد عليه الكائنات الحية في عملية التنفس وتستخدمه فى بناء أجسامها وأستمرار بقائها .وكذذلك النبات في عملية البناء الضوئي.

غازات اخرى في طبقـة الهوموسـفير

أمـا النسبة الباقية في حجـم الهـواء فى طبقة الهوموسفير والتي تساوي 1% تتوزع على باقى الغازات المكونة للغلاف الجوى.حيث يشـكل الأرجـوان 0.93% مـن حجـم الهـواء وهـو غـاز خامل له أهمية قليلة فى العمليات الطبيعية.بينما يشكل غاز ثانى أكسيد الكربون نحو 0.036 % من حجم الهواء وعلى الرغم من ضآلة نسبته فهو غاز ـام جداً يشكل أحد طرفى كـل مـن عمليـة التنفس لدى جميع الكائنات الحية وعملية التمثيل الضوئى لدى الكائنات النباتية كما أنه يعد عامل الربط بين عناصر البيئة الطبيعية .ولثانى أكسيد الكربـون القـدرة على امتصـاص الأشـعة الحرارية تحت الحمـراء وبخاصـة المنبعثة مـن سطح الأرض وحفظها.وتتوزع النسبة الضئيلة جداً المتبقية من حجم الهواء على غازات النيون Ne، والهليوم He،الميثان Ch4،الكريبتون Kr، الهيدروجين 2H،أكسيد النيتروز NO ،الأوزون O3،ويعد غاز الميثان أكثـر الهيدروكربونات توافراً فى الغـلاف الجـوى وينـتج بشكل طبيعى عند تحلل المخلفات الحيوية تحللا هوائياً في البرك والمستنقعات والبحيرات والمناطق الرطبة.كما يتسرب أيضاً من مناجم الفحم وخطوط الغاز الطبيعى وآبار النفط .ويعد النيتروز Ne أحد أكاسيد النيتروجين الناتجـة بفعـل اتحاد ذرات الأكسجين والنيتروجين معـاً.كما يعـد الأوزون أحد أهم الغازات المتغيرة فى الغلاف الجوى ،وهـو أحد الغازات المسببة للإحتباس الحـرارى وارتفاع حرارة الأرض .

2- طبقة الهتروسفير

هي الطبقة التي تقع على بعد يزيد عن 80 كيلو متراً فوق سطح البحر وتمتد حتى نهاية الغلاف الجوى وفيها تتوزع الغازات على هيئة أربع طبقات متتالية تترتب حسب كثافتها،ويفصلها عن بعضها منـاطق انتقالية.يشكل غاز النيتروجين الطبقـة الأولى مـن الهتروسـفير،وهـى أثقـل الطبقـات وتمتـد حـتى ارتفـاع 200 كيلـو مـتراً وتتسبب فى إنكسار الأشعة الشمسية عنـد إختراقها  للغلاف الجوى،وتمثل نطاقاً واقياً للأرض.تعلو طبقة النيتروجين طبقة أقل كثافة منها وهى طبقة الأكسجين التي تمتد من ارتفاع 200 كيلو مـتراً إلى نحـو 1100 كيلو متراً بعيداً عـن سطح البحر.ويليها طبقة غاز الهليوم التي يتراوح ارتفاعها بين 1100 كيلو متراً ونحـو 3500 كيلـو مـتراً.ثم تعلوهـا طبقـة الهيـدروجين الرابعـة والأخـيرة،وهـى أخـف الطبقـات الـتى تمتـد إلى حـوالى 10000 كيلو متراً تقريباً .

3- طبقة التروبوسفير

ويقصد بها الطبقة السفلية من الغلاف الجوى وتبدأ من سطح البحر وحتى ارتفاع 13 كم فى المتوسط.ويفصـل التروبوسفير عـن الطبقة الـتي تليها منطقـة انتقالية تسمى التروبوبوز.توجد معظم أنواع السحب في طبقة التروبوسفير ، وتحدث كل الأحوال الجوية تقريبًا داخل هذه الطبقة.يكون الهواء أكثر دفئًا في قاع طبقة التروبوسفير بالقرب من مستوى الأرض.بينما يصبح الهواء أكثر برودة عندما يرتفع المرء عبر طبقة التروبوسفير. هذا هو السبب في أن قمم الجبال الشاهقة يمكن أن تكون مغطاة بالثلوج حتى في فصل الصيف.

4- طبقة الاستراتوسفير

تقع فوق طبقة التروبوسفير وهى طبقة جافة خالية مـن بخار الماء والسحب وتتبدل خلالها خصائص التغير الحرارى من الانخفاض فى درجة الحرارة إلى الارتفاع فى درجة الحرارة، ويرجع السبب فى ارتفاع درجة الحرارة في طبقة الاستراتوسفير إلى احتوائهـا علـى غـاز الأوزون،ويقوم الأوزون بإمتصاص الأشعة الفوق بنفسجية،ثم يطلقها علـى شكل طاقة حرارية علـى هيئـة أشعة تحت الحمراء،فتزداد درجة الحرارة في الاستراتوسفير وهذه العملية تحمى الأرض من وصول 97% من كمية الأشعة البنفسجية الآتية مـن الشمس.

5- طبقة الميزوسفير

هي الطبقة الثالثة من طبقات الغلاف الجوي، تقع مباشرة فوق طبقة الستراتوسفير وتحت طبقة الثرموسفير.وتبدأ درجة الحرارة ، فى التغـير مـرة آخـرى مـن نهاية الاستراتوسفير فتتناقص درجة الحرارة بالأرتفاع في طبقة الميزوسفير حيث تثبت درجة الحرارة من بدايتها عند ارتفاع 50 كيلو متراً وحتى ارتفاع 52 كيلو متراً بعدها تبدأ فى التناقص التدريجى حتى نهايتها التي يسـمى حدها العلوى الميزوبوز عنـد ارتفـاع 80 كم فى المتوسط،فتبلغ درجة الحرارة عندها 100 درجة مئوية.

6- طبقة الثرموسفير

هي الطبقة التي تبدأ من ارتفاع 500 كم-600 كيلو متر فوق سطح الارض الى نهاية الغلاف الجوي. تبدأ درجة الحرارة فى التغير مرة آخرى من نهاية الميزوبوز،حيث تتزايد تدريجياً بالارتفاع مـن بدايـة الطبقة عند ارتفاع 80 كيلومتراً وحتى نهاية الغلاف الجوى.تتزايد درجة الحرارة بالارتفاع بمعدل يبلغ نحو ١٢ درجة مئوية /كيلو متراً وهو معدل مرتفع. إذ تبلغ نحو 700 ْ مئوية عند ارتفاع 300 كم، وقد تتخطى 1700 ْ مئوية.ويحدث التسخين في طبقة الثروموسفير نتيجة تأين جزئيات كل من غاز النيتروجين والأوكسجين بواسطة الاشعاع الشمسى.وعنـد هـذه الطبقـة تنعكس الموجات الصوتية القصيرة مثل موجات الراديو نحو الأرض.كما تتميز هذه الطبقة بحدوث ظاهرة الشفق القطبى المعروفـة باسـم الأورورا الـتى تشـاهد فى المناطق القريبة من القطبين على هيئة ستائر ضوئية تتدلى نحو سطح الأرض من ارتفاعات تتراوح بين مائة وألف كيلومتراً .

ملخص دراسة طبقات الغلاف الجوي

• يعد الغلاف الجوى غلافاً غازياً ينتج بفعل عمليات فيزيائية وكيميائية طويلة بدأت منذ نشأة الكـرة الأرضية ومستمرة حتى الأن.
• يتكون الغلاف الجوى من طبقتين رئيسيتين الأولى طبقة مختلطة الغازات تسمى الهوموسفير وتمتد من مستوى سطح البحر وحتى ارتفاع حوالى 80 كيلومتراً،والثانية طبقة غير مختلطة الغازات تسمى الهتوسفير تمتد أعلى الطبقة الأولى وحتى نهاية الغلاف الجوى.
• تتباين نسبة الغازات المكونة لطبقة الهوموسفير وهى تشكل مركباً غازياً يغلف سطح الأرض يؤثر فيه ويتأثر به،فتدخل الغازات طرفاً اساسياً فى عمليات التفاعل الكيميائي مع عناصر سطح الأرض وعمليات التنفس ، التمثيل الضوئى ، تحلـل المـواد العضـوية ، وينـتج عـن تلـك العمليـات تغـيرات بيئية متعددة ومتنوعة.
• تتسـم طبقـة الهوموسفير إلى أربعة طبقات تبعـاً للتغير الرأسى فى درجة حرارة الهواء بكل منها وتشكل طبقة التروبوسـفير الطبقـة السفلية للغـلاف الجـوى نحـو 80% مـن حجم الغلاف الجوى والوحيدة التي تحتوى على بخار الماء والمـواد العالقـة،وتحـث فيهـا معظـم الظـواهر الجويـة وتعـد وسـطاً مناسباً لحياة الكائنات الحية .