طبقات الغلاف الجوي: تعرف ما هي وخصائصها

يتكون الغلاف الجوي للأرض من عدة طبقات من الغازات التي تحيط بالأرض نتيجة لتأثيرات مجال الجاذبية.

تحتوي كل طبقة على تركيبة محددة من الغازات التي يتم تنظيمها وفقًا لكثافتها. يتم سحب الغازات الأكثر كثافة بالقرب من سطح الأرض بينما تبقى الغازات الأخرى بعيدة عن الكوكب.

نظرًا للسمات المختلفة التي تتمتع بها الغازات ، فإن طبقات الغلاف الجوي لها خصائصها الخاصة وتلعب أدوارًا محددة في علاقتها بالأرض.

في خمس طبقات تشكل الغلاف الجوي للأرض هي: التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والغلاف الحراري والإكسوسفير.

تروبوسفير

طبقة التروبوسفير هي أكثر طبقات الغلاف الجوي كثافة ، وبالتالي فهي الأقرب إلى سطح الأرض. تشير التقديرات إلى أن إجمالي كتلة الغلاف الجوي هي 5 × 10¹⁸ كجم ، وأن 75٪ من هذه الكمية يقع في طبقة التروبوسفير.

يتراوح سمك طبقة التروبوسفير من 8 كم إلى 14 كم ، اعتمادًا على منطقة الأرض. أنحف النقاط (حيث يصل سمكها إلى 8 كم) تقع في القطبين الشمالي والجنوبي.

باعتبارها الطبقة الدنيا من الغلاف الجوي ، فإن طبقة التروبوسفير هي المسؤولة عن إسكان الحياة على هذا الكوكب ، وهي أيضًا المكان الذي تحدث فيه جميع الظواهر الجوية تقريبًا. مصطلح تروبوسفير مشتق من اليونانية

المجازات (التغيير) لتعكس الطبيعة الديناميكية لتغير المناخ وسلوك هذه الطبقة من الغلاف الجوي.

تسمى منطقة التروبوسفير التي تحدد نهايتها وبداية الستراتوسفير بالتروبوبوز. يمكن التعرف على تروبوبوز بسهولة من خلال أنماط الضغط ودرجة الحرارة المختلفة لكل طبقة.

تكوين طبقة التروبوسفير

من حيث الحجم ، يتكون التروبوسفير من 78.08٪ نيتروجين ، 20.95٪ أكسجين ، 0.93٪ أرجون و 0.04٪ ثاني أكسيد كربون. يتكون الهواء أيضًا من نسبة متغيرة من بخار الماء الذي يدخل طبقة التروبوسفير من خلال ظاهرة التبخر.

درجة حرارة التروبوسفير

مثل الضغط ، تنخفض درجة الحرارة في طبقة التروبوسفير أيضًا مع زيادة الارتفاع. وذلك لأن الأرض تمتص معظم الطاقة الشمسية وتسخن المستويات الأدنى من طبقة التروبوسفير. وبالتالي ، بالنظر إلى أن التبخر يكون أكبر في المناطق الأكثر دفئًا ، فإن أبخرة الماء تكون أكثر تواجدًا عند مستوى سطح البحر وتكون نادرة في الارتفاعات العالية.

ما الذي يمكن العثور عليه في طبقة التروبوسفير؟

بعض الأمثلة على ما يمكن العثور عليه في طبقة التروبوسفير هي:

• مناخ
• التساقط مثل المطر والثلج والبرد ؛
• غازات مثل النيتروجين والأكسجين والأرجون وثاني أكسيد الكربون
• سحاب
• الطيور

الستراتوسفير

طبقة الستراتوسفير هي ثاني أكبر طبقة من الغلاف الجوي وثاني أقرب طبقة من سطح الأرض. تشير التقديرات إلى أنها تحتوي على حوالي 15٪ من إجمالي كتلة الغلاف الجوي للأرض.

يبلغ سمك الستراتوسفير 35 كم من التروبوبوز ، مما يعني أنه يقع بين طبقة التروبوسفير والميزوسفير. مصطلح الستراتوسفير مشتق من اللغة اليونانية طبقة (طبقة) ، للإشارة إلى حقيقة أن طبقة الستراتوسفير نفسها تنقسم إلى طبقات أخرى أصغر.

تتكون طبقات الستراتوسفير بسبب غياب الظواهر المناخية التي تمزج الهواء. وبالتالي ، هناك تقسيم واضح بين الهواء البارد والثقيل الموجود في الأسفل والهواء الدافئ الخفيف الموجود في الأعلى. وهكذا ، من حيث درجة الحرارة ، يعمل الستراتوسفير تمامًا في الاتجاه المعاكس لطبقة التروبوسفير.

نظرًا لأنها منطقة مستقرة للغاية (بسبب عدم وجود تبادل جوي) ، يميل طياري الطائرات إلى البقاء في بداية طبقة الستراتوسفير لتجنب الاضطرابات. في هذا الارتفاع ، تصل الطائرات والبالونات إلى أقصى قدر من الكفاءة.

تصعد بعض الطائرات ، وخاصة الطائرات النفاثة ، إلى طبقة الستراتوسفير لتجنب الاحتكاك والتبادلات الجوية.

يحتوي الستراتوسفير أيضًا على الطبقة المشهورة طبقة الأوزون، المسؤولة عن امتصاص معظم الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس. بدون طبقة الأوزون ، لن تكون الحياة على الأرض كما نعرفها ممكنة.

مثل طبقة التروبوسفير ، يحتوي الستراتوسفير أيضًا على منطقة تحدد نهايته وتمثل بداية الغلاف الجوي ، تسمى الستراتوبوز.

تكوين الستراتوسفير

معظم العناصر الموجودة على سطح الأرض وفي طبقة التروبوسفير لا تصل إلى طبقة الستراتوسفير. بدلاً من ذلك ، من الشائع بالنسبة لهم:

• تتحلل في طبقة التروبوسفير
• يتم التخلص منها بواسطة ضوء الشمس
• إلى سطح الأرض بسبب المطر أو هطول الأمطار الأخرى

بسبب الانعكاس في ديناميات درجة الحرارة بين طبقة التروبوسفير والستراتوسفير ، لا يوجد تقريبًا أي تبادل الهواء بين الطبقتين ، مما يتسبب في وجود أبخرة الماء بكميات دقيقة فقط في الستراتوسفير. لهذا السبب ، يكون تكوين السحب في هذه الطبقة صعبًا للغاية.

فيما يتعلق بالغازات ، يتكون الستراتوسفير في الغالب من الأوزون الموجود في طبقة الأوزون. يُعتقد أن 90٪ من كل الأوزون الموجود في الغلاف الجوي موجود في هذه المنطقة. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الستراتوسفير على عناصر محمولة من خلال الانفجارات البركانية مثل أكاسيد النيتروجين وحمض النيتريك والهالوجينات ، إلخ.

درجة الحرارة في الستراتوسفير

تزداد درجة الحرارة في الستراتوسفير مع زيادة الارتفاع ، وتتراوح من -51 درجة مئوية عند أدنى نقطة (تروبوبوز) إلى -3 درجة مئوية عند أعلى نقطة (الستراتوبوز).

ما الذي يمكن العثور عليه في الستراتوسفير؟

بعض الأمثلة على ما يمكن العثور عليه في الستراتوسفير هي:

• طبقة الأوزون
• الطائرات ومناطيد الطقس
• بعض الطيور

الميزوسفير

طبقة الميزوسفير هي آخر طبقة في الغلاف الجوي حيث لا تزال الغازات مختلطة في الهواء ولا يتم تنظيمها حسب كتلتها. يعتبره العلم أكثر الطبقات صعوبة في الدراسة ، لذلك هناك القليل من المعلومات المؤكدة حوله.

يبلغ سمك الميزوسفير أيضًا 35 كم ، محسوبًا من الستراتوبوز ، مما يعني أنه يقع بين الستراتوسفير والغلاف الحراري. مصطلح الميزوسفير يأتي من اليونانية الشهور (وسط) ، فهي الثالثة من بين خمس طبقات من الغلاف الجوي للأرض

لا تستطيع المناطيد الجوية والطائرات الوصول إلى ارتفاع يصل إلى الغلاف الجوي. في الوقت نفسه ، لا تستطيع الأقمار الصناعية إلا أن تدور فوقها حتى لا تتمكن من قياس خصائص الطبقة بشكل صحيح. الطريقة الوحيدة لدراسة الغلاف الجوي ، حاليًا ، هي من خلال استخدام الصواريخ الصوتية التي تجمع القليل من المعلومات في كل مهمة.

يحدث احتراق الأجرام السماوية التي تدخل الغلاف الجوي للأرض في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى ظهور ظواهر مثل زخات النيازك.

يحدث زخات الشهب عندما يدخل جسم سماوي الغلاف الجوي للأرض. بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، يحترق الجسم السماوي ويذوب عادة إلى عدة قطع أصغر.

تكوين الغلاف الجوي

النسبة المئوية للأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هي نفسها في الأساس كما في الطبقات أدناه. أبخرة الماء أكثر ندرة من تلك الموجودة في طبقة الستراتوسفير ، والتي بدورها تنقل جزءًا من الأوزون إلى طبقة الميزوسفير.

يحتوي الغلاف الجوي أيضًا على مواد من النيازك تتبخر عند دخولها الغلاف الجوي. وبالتالي ، فإن طبقة الميزوسفير تتكون أيضًا من نسبة عالية نسبيًا من الحديد والمعادن الأخرى.

درجة الحرارة في الغلاف الجوي

تنخفض درجة الحرارة في طبقة الميزوسفير مع زيادة الارتفاع ، حيث تتراوح من -3 درجة مئوية عند أدنى نقطة (stratopause) و -143 درجة مئوية في أعلى نقطة ، الميزوبوز ، أبرد منطقة في الغلاف الجوي بأكمله ساكن الأرض.

ما الذي يمكن العثور عليه في الستراتوسفير؟

بعض الأمثلة على ما يمكن العثور عليه في الستراتوسفير هي:

• حرق الشهب
• غيوم ليلية مضيئة (نوع خاص من الغيوم التي تتوهج في الليل)

الغلاف الحراري

يقع الغلاف الحراري فوق طبقة الميزوسفير وتحت الغلاف الخارجي. يبلغ سمكها حوالي 513 كم ، وهو أكبر بكثير من جميع الطبقات السفلية مجتمعة.

على الرغم من أن الغلاف الحراري يعتبر جزءًا من الغلاف الجوي للأرض ، إلا أن كثافة الهواء منخفضة جدًا لدرجة أن معظم الطبقة يُنظر إليها عن طريق الخطأ على أنها فضاء خارجي. يتم تعزيز هذه الفكرة من خلال حقيقة أن الطبقة لا تحتوي على جزيئات كافية لتنتقل الموجات الصوتية.

في الغلاف الحراري ، تسبب الأشعة فوق البنفسجية ظاهرة التأين الضوئي للجزيئات ، أي تكوين الأيونات من خلال التلامس بين الفوتون والذرة. هذه الظاهرة مسؤولة عن تكوين طبقة الأيونوسفير الواقعة داخل الغلاف الحراري. يلعب الأيونوسفير دورًا مهمًا في انتشار الموجات الراديوية إلى مناطق بعيدة من الأرض.

في الغلاف الحراري ، تدور الأقمار الصناعية ومحطة الفضاء الدولية (ISS). علاوة على ذلك ، يحدث الشفق القطبي في الغلاف الحراري.

يحدث الشفق القطبي مع اصطدام الجسيمات الشمسية بكثافة الغلاف الجوي للأرض.

كلمة الغلاف الحراري تأتي من اليونانية الترمس (حرارة) ، مما يعكس حقيقة أن درجات الحرارة مرتفعة للغاية في هذه الطبقة.

تسمى الحدود بين الغلاف الحراري والغلاف الخارجي بالإيقاف الحراري.

تكوين ثيرموسفير

على عكس الطبقات أدناه ، التي تختلط فيها الغازات ، نادرًا ما تتصادم الجزيئات في الغلاف الحراري ، مما يؤدي إلى تقسيم العناصر بشكل متساوٍ. علاوة على ذلك ، يتم تكسير معظم الجزيئات الموجودة في الغلاف الحراري بواسطة ضوء الشمس.

تتكون الأجزاء العليا من الغلاف الحراري من الأكسجين الذري والنيتروجين الذري والهيليوم.

درجة حرارة الغلاف الجوي

يمكن أن تتراوح درجة الحرارة في الغلاف الحراري من 500 درجة مئوية إلى 2000 درجة مئوية. هذا لأن الكثير من ضوء الشمس عبثي في ​​هذه الطبقة.

ما الذي يمكن العثور عليه في الغلاف الحراري؟

بعض الأمثلة على ما يمكن العثور عليه في الغلاف الحراري هي:

• الأقمار الصناعية
• سابقا ، مكوك الفضاء
• ISS
• الاضواء الشمالية
• الأيونوسفير

اكسوسفير

الغلاف الخارجي هو أكبر وأبعد طبقة من الغلاف الجوي للأرض. يمتد لمسافة 600 كيلومتر حتى يخف ويمتزج مع الفضاء بين الكواكب. وهذا يجعل سمكها 10000 كم. تصل أقصى حدود الغلاف الخارجي إلى منتصف الطريق إلى القمر.

مصطلح exosphere يأتي من اليونانية exo (خارجي) ، مما يشير إلى حقيقة أن هذه هي آخر طبقة جوية قبل فراغ الفضاء.

تكوين الغلاف الخارجي

الجسيمات الموجودة في الغلاف الخارجي متباعدة للغاية ، وبالتالي لا يتم تصنيفها على أنها غازات لأن الكثافة منخفضة جدًا. يمكن لجسيم ما أن يسافر مئات الكيلومترات قبل أن يصطدم بآخر. كما أنها لا تعتبر بلازما لأنها غير مشحونة كهربائيًا.

في المناطق السفلية من الغلاف الخارجي ، من الممكن العثور على الهيدروجين والهيليوم وثاني أكسيد الكربون والأكسجين الذري ، ويبقى مرتبطًا إلى الحد الأدنى بالأرض بواسطة مجال الجاذبية.

درجة الحرارة في الغلاف الخارجي

نظرًا لحقيقة أن الغلاف الخارجي يكاد يكون فراغًا (بسبب عدم وجود تفاعل بين الجزيئات) ، فإن درجة الحرارة في الطبقة ثابتة وباردة.

ما الذي يمكن العثور عليه في الغلاف الخارجي؟

بعض الأمثلة على ما يمكن العثور عليه في exosphere هي:

• تلسكوب فضائي هابل
• الأقمار الصناعية

نرى أيضا:

• أجواء
• تروبوسفير
• الستراتوسفير
• الأقمار الصناعية
• مكنسة