الغلاف الجوي: الدرع الحامي لكوكبنا! هل تساءلت يومًا عن الهواء الذي نتنفسه؟ ما هو سره؟ وكيف يحمينا من مخاطر الفضاء؟ في هذه المقالة الشاملة، سننطلق في رحلة استكشافية إلى الغلاف الجوي، هذا الدرع الغازي الذي يحيط بالأرض ويجعل الحياة ممكنة. سنتعرف على تركيبه، طبقاته، أهميته في تنظيم المناخ، وتأثير التلوث عليه. لا تفوت فرصة اكتشاف هذا العالم الخفي الذي يؤثر علينا جميعًا.
يُعرف كوكب الأرض بأنّه الكوكب الوحيد الذي يوجد حياة على سطحه في النظام الشمسي، والذي يُصنّف ضمن الكواكب الأرضية الأربعة؛ بالإضافة إلى أنّه أكبرها، حيث يقع كوكب الأرض ضمن النظام الشمسي الداخلي بين كوكبيّ الزهرة والمريخ، والتي تُصنّف أيضًا على أنّها كواكب أرضية، ومن الجدير ذكره أنّ متوسط نصف قطر كوكب الأرض يُقدّر بحوالي 6371 كيلو متر، وكتلته 5.97*1024 كيلو جرام، إذ يُعد كوكب الأرض خامس أكبر كوكب في النظام الشمسي، كما أنّه أصغر وأقل كتلة من الكواكب العملاقة الغازية أو الجليدية في النظام الشمسي الخارجي، ويبلغ متوسط كثافته حوالي 5.514 جرام/ سم مكعب؛ فهو الكوكب الأكثر كثافة في النظام الشمسي، وفي هذا المقال سيتم تعريف الغلاف الجوي.
الغلاف الجوي
يعرف الغلاف الجوي على أنّه مجموعة من الطبقات المختلفة بتركيبها، والتي تحيط بكوكب الأرض، والمكونة أساسًا من الغازات، فهي تتكون من غاز النيتروجين بنسبة 78%، وكذلك غاز الأكسجين بنسبة لا تزيد عن 21%، وكذلك غاز الأرجون وغاز ثاني أكسيد الكربون، فضلًا عن وجود كميات ضئيلة من الغازات الأخرى، كما تأتي أهمية غاز الأكسجين بكونه المصدر الأساسي لتنفس العديد من الكائنات الحية، ومن هنا تأتي أهمية الغلاف الجوي، وذلك نتيجةً لدوره في حماية جميع الكائنات الحية من التلف الجيني الناجم عن تراكم العديد من الأشعة الضارة، مثل الأشعة فوق البنفسجية، والأشعة الكونية، وكذلك الحماية من الرياح الشمسية، وذلك بواسطة الطبقات المختلفة التي يتكون منها الغلاف الجوي.
طبقات الغلاف الجوي
يمكن اعتبار الغلاف الجوي بأنّه جسم هوائي أو غازي ذو كثافة عالية جدًا محاط بكوكب الأرض، وهو المسؤول الأول عن استمرارية الحياة عليه، والذي يتكون من 5 طبقات رئيسة، بحيث يبدأ توزيع هذه الطبقات بدايةً من مستوى سطح الأرض، وترتفع عاليًا إلى أن تصل حدود الفضاء الخارجي، ولعل أهم ما يميز الحديث عن عدد طبقات الغلاف الجوي، هو وجود مناطق انتقالية ما بين جميع هذه الطبقات، تتم بها تغيرات كبيرة في درجات الحرارة، وكذلك كثافة الهواء، وفي ما يأتي توضيح لطبقات الغلاف الجوي:
- طبقة التروبوسفير: تعد طبقة التروبوسفير الطبقة الأقرب لسطح الأرض، فهي ترتفع مسافة 6 إلى 20 كم، والتي تضم 50% من كافة أنواع غازات غلاف الجوي، إضافةً لذلك تسمى هذه الطبقة بطبقة الطقس، ففيها يتحول الهواء ليشكل الطقس العام اليومي، وكلما تم الانتقال لارتفاع أعلى من هذه الطبقة كلما قلت درجة الحرارة.
- طبقة الستراتوسفير: وتسمى أيضًا باسم مخزن الأوزون، فهو يمتد من 20 كم فوق سطح الأرض إلى 50 كم، كما أنّ حركة الطائرات التجارية تتم في هذه الطبقة، ونظرًا لاختلاف حرارة الهواء ما بين قاع وقمة الطبقة، فإنّ عمليات الحمل الحراري بها شبة معدومة.
- طبقة الميزوسفير: والتي تبدأ من ارتفاع 50 كم فوق سطح الأرض حتى 85 كم، وهي الطبقة ذات الحرارة المنخفضة جدًا، بحيث يمكن أن تنخفض إلى ما دون -143 درجة مئوية.
- طبقة الثيرموسفير: تمتد هذه الطبقة بدءًا من 85 كم وحتى 600 كم فوق مستوى سطح الأرض، كما تتميز هذه الطبقة بدرجات حرارة عالية تصل إلى 2000 درجة مئوية، إلا أنّ الهواء الرقيق، ووجود عدد قليل من جزئيات الغاز المسؤولة عن نقل الحرارة سيساهم بالإحساس بالبرودة إلى حد كبير.
- طبقة الإكزوسفير: وهنا يتم الاجتماع ما بين الغلاف الجوي مع الفضاء الخارجي، وهو المكان الذي تتواجد فيه الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض.
الغلاف الأيوني للطبقات
إضافةً لمعرفة عدد طبقات الغلاف الجوي، وكذلك معرفة أهم المعلومات التي تميزها، تأتي أهمية معرفة غلاف الأينوسفير الأيوني، فهو في الغلاف الذي يغطي المناطق ما بين الطبقات، فما بين كل طبقة يوجد غلاف فاصل بينهما، يتيح ويهيئ عمليات التغير في كل من الحرارة والكثافة وغيرها، وهو ما يسهم في جعل كل طبقة تختلف عن سابقتها، والذي يتكون من جزيئات أيونية، مؤينة ومتأينة وجميعها أيونات وإلكترونات ذات شحنة كهربائية، ومن الجدير للذكر أنّ ارتفاع غلاف الأينوسفير يتغير مع تغير الموسم، وكذلك خلال النهار.
أهمية الغلاف الجوي
تكمن أهمية طبقات الغلاف الجوي في الغازات والهباء الموجودة في هذه الطبقات، فهي تلعب دورًا أساسيًا في الحفاظ على الحياة على سطح الأرض ومن هذه الغازات والجزيئات:
- غاز ثاني أوكسيد الكربون: الذي يؤثر بصورة مباشرة على مناخ الأرض وعلى الحياة فيها، والتي تتمثل بعملية التمثيل الضوئي للنباتات، وباعتبار غاز ثاني أكسيد الكربون من الغازات الدفيئة فهو يعمل على امتصاص الأشعة تحت الحمراء من الإشعاع الشمسي ويعكسها على سطح الأرض.
- بخار الماء: الذي يتواجد في طبقات الغلاف الجوي القريبة من سطح الأرض يلعب دورًا كبيرًا في الدورة الهيدرولوجية المسؤولة عن نقل المياه من البحار والمحيطات إلى البر أي عن الطقس وتشكل الغيوم مع وجود البرودة المناسبة.
- غاز الأوزون: الذي يتواجد في الطبقات من ارتفاع 15حتى60 كم، والذي تكمن أهميته في استمرارية الحياة على الأرض كونه يمتص أغلب الاشعة فوق البنفسجية ذات الطاقة العالية والتي تضر بالنباتات والحيوانات.
- الأيروسولات: بالإضافة إلى الغازات هناك العوالق التي تسمى الهباء الجوي أو الأيروسولات والتي تؤثر أيضًا بالمناخ، فهذه العوالق تساعد على تجميع جزيئات الماء وبالتالي قطرات السحب، وكذلك تعمل على عكس بعض الأشعة الحرارية القادمة من الشمس.
