ما هو الغلاف الجوي
الغلافُ الجوي طبقةٌ من الغازات التي تُحيط بالكرة الأرضية، وبفعل جاذبية الأرض يبقى الغلاف الجوي ثابتاً في مكانه؛ إذ إنها تُحافظ على أغلبية الغازات في الغلاف الجوي لتبقى قريبةً من سطح الأرض. ويتكون الغلاف الجوي من النيتروجين، والأكسجين، وكمياتٍ قليلةٍ من غازاتٍ أخرى كثاني أكسيد الكربون، والأرغون، وأول أكسيد الكربون، والأوزون، والهيدروجين، والنيون، والزينون، والكربتون، والميثان، والهيليوم. ومن أهم الغازات في الغلاف الجوي الأكسجين، وسبب ذلك أن البشر والحيوانات تحتاجه بشكلٍ أساسي للتنفس والبقاء على قيد الحياة؛ حيث نستنشق الأكسجين ونُخرج ثاني أكسيد الكربون عند التنفس، بعكس الأشجار والنباتات التي تستنشق ثاني أكسيد الكربون وتُخرج الأكسجين لصُنع غذائها.[١]
ما طبقات الغلاف الجوي
يتكون الغلاف الجوي من طبقاتٍ تختلف كلٌّ منها عن الأخرى تبعاً لاختلاف درجة الحرارة والارتفاع، ومن طبقات الغلاف الجوي ما يأتي:[٢]
- طَبقة الثيرموسفير: تُعدّ طبقة الثيرموسفير أعلى طبقات الغلاف الجوي؛ إذ تكون بدايتها من نهاية حد الميزوبوز وتنتهي إلى الفضاء الخارجي، ويكون الهواء في هذه الطبقة خفيفاً إلى حدٍّ ما؛ حيث تختلف التركيبة الكيميائية للهواء في هذه الطبقة عن الطبقات الاخرى، ففي الأجزاء الدنيا من هذه الطبقة تتحول أغلب جزيئات الأكسجين إلى ذراتٍ، أما الأجزاء العليا فتتكون بشكلٍ رئيسيٍ من الهيليوم والهيدروجين. تكون طبقة الثيرموسفير قريبةً من أشعة الشمس، فتعملُ على تسخين الهواء الخفيف إلى درجة حرارةٍ عاليةٍ، وعندما تصطدم أشعة الشمس والأشعة الأخرى القادمة من مصادر أخرى من الكون بطبقة الثيرموسفير، فإنّ بعضاً من الذرات والجزيئات تتأيّن بسبب شَحنها بالكهرباء، وتُسمى تلك الذرات المشحونة بالأيونات، ويوجد مُعظمها في الأجزاء السفلى من طبقة الثيرموسفير، فتُسمى تلك الأجزاء بطبقة الأيونوسفير. ويسمى الغلاف الخارجي من طبقة الثيرموسفير بالإكسوسفير، ويوجد فيه كميةٌ قليلةٌ من الهواء، كما يجدر ذكر عدم وجود مقاومةٍ للأقمار الصناعية والسفن الفضائية التي تدور حول الأرض في هذه الطبقة، وتكون حركةُ الجزيئات والذرات في هذه الطبقة هائلة السرعة، كما تتغلب بعضها على قوة الجاذبية الأرضية، وتنطلق بدورها إلى الفضاء الخارجي.
- طبقة الميزوسفير: تكون طبقة الميزوسفير أسفل طبقة الثيرموسفير، ويمتد ارتفاع هذه الطبقة من (56 كم-90 كم) فوق سطح البحر. تتميّز طبقة الميزوسفير باختلالٍ وتناقصٍ في درجات الحرارة تزامناً مع الارتفاع؛ حيث تُصبح درجة الحرارة في الجزء العلوي من هذه الطبقة منخفضةً جداً، وقد تصل إلى -100 درجة مئوية، وهي أقلُّ درجة حرارةٍ في الغلاف الجوي كاملاً. ويتم حرق الشهب القادمة إلى سطح الأرض من خلال هذه الطبقة، وتصل كثافة هذه الطبقة حوالي 0.0007% من كثافة الغلاف الجوي عند سطح الأرض في هذه الطبقة، وتتغير الكثافة في طبقة الميزوسفير نتيجة التغيّر في النشاط الشمسي.
- طبقة الستراتوسفير: تمتد طبقة الستراتوسفير من ارتفاع 20 كم -65 كم فوق سطح البحر، وتتميّز هذه الطبقة بالاستقرار الكلي في جوّها وارتفاع درجة الحرارة فيها بشكلٍ عامٍ؛ إذ ينعدم وجود بخار الماء فيها وتكون جافةً إلى حدٍ ما، ولا وجود للضباب، والغيوم، والأمطار في هذه الطبقة، لذلك تُعتبر طبقة الستراتوسفير مكاناً مناسباً لطيران الطائرات. وتتكون طبقة الستراتوسفير من الغازات التي تكون على صورة مركباتٍ غازيةٍ، أو بصورةٍ ذريةٍ، أو جزئيةٍ. ويحدث في طبقة الستراتوسفير امتصاص الأشعة فوق البنفسجية مما يؤدي إلى حماية كوكب الأرض من مخاطرها نتيجة وجود الأوزون في هذه الطبقة.
- طبقة التروبوسفير: إنّ أصل كلمة تروبوسفير هي يونانية؛ إذ (تروبو) تعني متغير و(سفير) تعني الكرة. تُعدّ طبقة التروبوسفير من أهم طبقات الغلاف الجوي لاحتوائها على نسبةٍ كبيرةٍ من بخار الماء الموجود في ذلك الغلاف، وهي الطبقة الدنيا والمتصلة بسطح الأرض، كما يَصل متوسط ارتفاع هذه الطبقة إلى حوالي 12كم. من الجدير بالذكر أنّ طبقة التروبوسفير هي طبقةٌ فعّالةٌ في التغيرات التي تطرأ على المناخ، ويحدُث في هذه الطبقة جميع الظواهر الجوية كالأمطار، والضباب، والغيوم، والعواصف الرملية والرعدية، إضافةً إلى ذلك تقلبات الطقس والمناخ وما يتبعها من ضغطٍ ورطوبةٍ وحرارةٍ؛ لذلك تُسمى (بالطبقة المناخية). وجديرٌ بالذكر هنا الإشارة إلى الحد الفاصل بين طبقة التروبوسفير وطبقة الستراتوسفير والذي يُسمّى بطبقة التروبوبوز؛ إذ تُعرف طبقة التروبوبوز والتروبوسفير بالغلاف الجوي السفلي، ويكون الغلاف الجوي القريب من سطح الأرض دافئاً؛ لأن أشعة الشمس التي تَمُر من خلاله تُسخّن سطح الأرض، وتقوم الأرض بدورها بتسخين الهواء الذي يُلامسها، أمّا الهواء في طبقة التروبوبوز فيكون بارداً.
أهمية الغلاف الجوي
يُحقق الغلاف الجوي العديد من الفوائد المهمة لسطح الأرض والكائنات الحية التي تعيش عليه، منها ما يأتي:[٣]
- يحمي كوكب الأرض من فقدان جزءٍ كبيرٍ من حرارته عن طريق الإشعاع الأرضي.
- يحمي الأرض من الإشعاعات المُضرّة؛ كالأشعة الكونيّة وفوق البنفسجيّة.
- يلعب الغلاف الجوّي دوراً في عدم اكتساب الأرض جزءاً كبيراً من الحرارة بواسطة الإشعاع الشمسي.
- يحتوي الغلاف الجوي على بخار الماء، وهو المسؤول عن وجود الماء العذب على كوكب الأرض.
- أصبح الطيران متاحاً بوجود الهواء الذي يعمل على انتشار الأشعة وتشتتها من جهةٍ، وتكاثف بخار الماء من جهةٍ أخرى.
- لولا الهواء لما تمكنّا من سماع الأصوات، فَهِي لا تنتقل بالفراغ؛ إذ يُعدّ الهواءُ وسطاً مُهِمّاً لنقل الأمواج الصوتية.