طبقات الغلاف الجوي وخصائصها والمشاكل التي تواجهها

نشأت طبقات الغلاف الجوي نتيجة عدم تجانس الغلاف الجوي وتباينه من حيث درجات الحرارة والضغط. ليتشكل لدينا ست طبقات من الغلاف الجوي، لكل منها خصائصها التي تميزها عن غيرها من الطبقات. وهي بالترتيب من الأقرب إلى سطح الأرض إلى الأبعد، طبقة التربوسفير وطبقة الستراتوسفير وطبقة الميزوسفير وطبقة التيرموسفير وطبقة الأيونوسفير وأخيرًا طبقة الإكسوسفير. لذلك سنتعرف في هذا المقال عبر مفاهيم، على الغلاف الجوي وطبقاته بالتفصيل، لتتكون لديكم نظرة واسعة وشاملة لكل ما يحدث في غلاف كوكب الأرض الذي نحب.

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

جدول المحتويات

• تعريف الغلاف الجوي
• غازات الغلاف الجوي
• طبقات الغلاف الجوي بالترتيب
  • طبقة المتكور الدوار- التربوسفير
  • طبقة المتكور الطبقي- الستراتوسفير
  • طبقة المتكور الأوسط- الميزوسفير
  • طبقة المتكور الحراري- الثيرموسفير
  • طبقة المتكور المتأين- الأيونوسفير
  • طبقة المتكور الخارجي- الإكسوسفير
• خصائص طبقات الغلاف الجوي
• أهمية الغلاف الجوي
• المشاكل التي يواجهها الغلاف الجوي حول الأرض
  • الاحتباس الحراري
  • التلوث من الغازات
  • أضرار طبقة الأوزون

تعريف الغلاف الجوي

يحيط الغلاف الجوي بكوكب الأرض، وهو يتكون من مجموعة منوعة من الغازات مما يساعد على توفر الحياة على كوكب الأرض. ولعل أبرز الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي، هو:

• غاز الأوكسجين الهام لإبقاء الكائنات الحية على قيد الحياة، إذ تصل نسبته في الغلاف الجوي إلى 20.95%. كما يعمل على حماية الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة التي تأتي مباشرةً من الشمس.
• من ناحية أخرى، يساهم الغلاف الجوي في بقاء درجة الحرارة مناسبة للعيش على سطح كوكب الأرض، من خلال تأثير الاحتباس الحراري.
• كما يمنع الاختلافات الحادة في درجات الحرارة بين الليل والنهار. وتجدر الإشارة إلى وجود أغلفة جوية محيطة بالكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي، إلا أنها تختلف في مكوناتها عن مكونات الغلاف الجوي المحيط بالأرض، مما يمنع تواجد الحياة على تلك الكواكب إلى حد هذه اللحظة.

غازات الغلاف الجوي

• يتكون الغلاف الجوي من خليط من الغازات التي توجد فيه نتيجةً للجاذبية الأرضية، وأهمها وأكثرها شيوعًا على الإطلاق هما غازي الأوكسجين والنتروجين.
• إذ يتكون الهواء الجاف من حوالي 78٪ نيتروجين (N2) و 21٪ أكسجين (O2)، إلى جانب الأرجون وثاني أكسيد الكربون والعديد من الغازات الأخرى وبخار الماء الذي يشكل نسبة 1% من نسبة خليط غازات الغلاف الجوي.
• كما يضم الغلاف الجوي مجموعة من الجسيمات الصلبة والسائلة العائمة فيه، التي تعرف علميًا باسم الهباء الجوي، إذ تضم الغبار والجراثيم والملح الناتج عن البحار إلى جانب الرماد البركاني والدخان وغيرها من الجزيئات التي تأتي من سطح الأرض بصورة أدق.

طبقات الغلاف الجوي بالترتيب

تبدأ طبقات الغلاف الجوي من سطح الأرض وصولًا إلى حدود الفضاء الخارجي، لتتباين فيما بينها من حيث الخصائص والوظيفة التي تؤديها لحماية كوكب الأرض وتسهيل الحياة على سطحه. وفيما يلي نظرة أقرب على هذه الطبقات:

طبقة المتكور الدوار- التربوسفير

• تعد طبقة التربوسفير الطبقة الأدنى والأقرب إلى سطح الأرض من طبقات الغلاف الجوي، وهي الجزء الذي نعيش فيه مع غيرنا من الكائنات الحية. كما أنها الطبقة المسؤولة عن المناخ وتغيراته، إذ تحدث فيها معظم التغيرات الجوية من سحاب ومطر وثلوج، وتقل درجة الحرارة كلما ارتفعنا في طبقة التربوسفير.
• وتحتوي طبقة التروبوسفير على حوالي 75٪ من كل الهواء الموجود في الغلاف الجوي، وتقريبًا كل بخار الماء الذي يشكل السحب والأمطار لذلك تعد أكثف الطبقات في الغلاف الجوي.
• ويسمى الجزء العلوي من طبقة التروبوسفير بالتروبوبوز وهو الأدنى عند القطبين، حيث يقع على ارتفاع حوالي 7-10 كيلومترات فوق سطح الأرض. أما أعلى نقطة تصل إلى حوالي 17-18 كم بالقرب من خط الاستواء.

طبقة المتكور الطبقي- الستراتوسفير

• تمتد طبقة الستراتوسفير من طبقة الترويوبوز إلى 50 كم صعودًا، وهي الطبقة التي تضم نسبة كبيرة من غاز الأوزون من طبقات الغلاف الجوي.
• مما يسبب زيادة في درجات الحرارة في هذه الطبقة، نتيجة لامتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. وتكمن أهمية طبقة الستراتوسفير في حماية كوكب الأرض من الأشعة الشمسية الضارة، من خلال طبقة الأوزون لتحمينا من الإصابة بسرطان الجلد بصورة رئيسية.
• من ناحية أخرى، تعرضت طبقة الأوزون إلى أضرار كبيرة أدت إلى ظهور واحدة من أبرز المشاكل البيئية وهي مشكلة ثقب الأوزون، التي حددت نتيجة الاستخدام الكبير لمركبات الكربون الكلورية فلورية التي كانت تستخدم في السابق في الثلاجات وعلب الرش وطفايات الحريق
• . أما الخبر الجيد في هذا الأمر هو توقف البشر عن إنتاج معظم مركبات الكربون الكلورية الفلورية الضارة، إذ يتوقع العلماء أن يتعافى ثقب الأوزون خلال القرن الحادي والعشرين، لكنها عملية بطيئة وتحتاج إلى الكثير من الوقت.

طبقة المتكور الأوسط- الميزوسفير

• ترتفع طبقة الميزوسفير 80 كم عن سطح البحر، وهي الطبقة التي تتميز بأنها أكثر طبقة باردة من طبقات غلافنا الجوي، إذ يمكن أن تصل فيها درجة الحارة إلى ما يقارب -100 درجة مئوية. هنا في هذه الطبقة حيث تحترق الملايين من الشهب قبل وصولها إلى سطح الأرض، وذلك بسبب امتداد الغلاف الجوي الكبير.

طبقة المتكور الحراري- الثيرموسفير

• ترتفع درجات الحرارة في هذه الطبقة من الغلاف الجوي كلما ارتفعنا إلى الأعلى باتجاه الفضاء الخارجي، وذلك بسبب امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية النشطة من الشمس من جهة، وكثافة الهواء القليلة جدًا مقارنة بسطح الأرض وغيرها من الطبقات.

طبقة المتكور المتأين- الأيونوسفير

• يعمل الإشعاع الشمسي النشط على قطع الإلكترونات عن الجزيئات والذرات، ويحولها إلى أيونات بشحنة موجبة. وتتفاوت درجة حرارة الغلاف الحراري بين الليل والنهار وبين الفصول، وكذلك تتفاوت أعداد الأيونات والإلكترونات الموجودة في هذه الطبقة.
• وتعكس طبقة الأيونوسفير الموجات الراديو وتمتصها، مما يسمح باستقبال البث الإذاعي على سطح الأرض.

طبقة المتكور الخارجي- الإكسوسفير

• تُعد من طبقات الغلاف الجوي ويزيد ارتفاع طبقة الإكسوسفير عن 500 كيلو متر عن سطح البحر، وتعرف بأنها منطقة الفضاء الخارجي. ويندر في هذه المنطقة وجود الهواء لوجود كمية قليلة من الغازات التي تجد طريقها خارج الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي.

خصائص طبقات الغلاف الجوي

الغلاف الجوي يتميز بعدة خصائص تجعله فريدًا وضروريًا للحياة على كوكب الأرض، ومن أهم هذه الخصائص:

1. التركيب الكيميائي: النيتروجين (78%): المكون الرئيسي، والأكسجين (21%): ضروري للتنفس والاحتراق، وثاني أكسيد الكربون (0.03%): مهم لعملية البناء الضوئي، وغازات أخرى بنسب صغيرة، مثل الأرجون، الهيليوم، والميثان.
2. الضغط الجوي: الضغط الجوي يقل كلما ارتفعنا عن سطح البحر، والضغط على مستوى سطح البحر يعادل 1013 مليبار تقريبًا.
3. درجة الحرارة: تختلف درجة الحرارة في الغلاف الجوي بناءً على الطبقة: تنخفض في التروبوسفير كلما ارتفعنا، وترتفع في الستراتوسفير والثرموسفير.
4. الشفافية: الغلاف الجوي شفاف للضوء المرئي، مما يسمح بوصول أشعة الشمس إلى سطح الأرض، ويمتص الأشعة فوق البنفسجية والحرارية، مما يوفر حماية من الإشعاعات الضارة.
5. الحركة والديناميكية: الغلاف الجوي في حركة مستمرة بسبب الرياح والتيارات الهوائية، مما يساهم في توزيع الحرارة والرطوبة حول الكوكب.
6. وجود الظواهر الجوية: الغلاف الجوي يسبب الظواهر الجوية مثل الأمطار، الرياح، الثلوج، العواصف، والضباب.
7. المرونة والتجدد: الغلاف الجوي يمتلك القدرة على استعادة توازنه بعد التأثيرات الطبيعية أو البشرية (مثل التلوث)، لكن هذا قد يستغرق وقتًا طويلًا.

أهمية الغلاف الجوي

الغلاف الجوي له أهمية كبيرة للحياة على الأرض وللكوكب ككل، فيما يلي أبرز وظائفه وأهميته:

1. حماية الأرض من الإشعاعات الضارة: يعمل الغلاف الجوي كدرع واقٍ يمتص الأشعة فوق البنفسجية الضارة بفضل طبقة الأوزون، مما يحمي الكائنات الحية من أضرارها.
2. تنظيم درجة الحرارة: يحافظ الغلاف الجوي على درجة حرارة الأرض ضمن نطاق مناسب للحياة من خلال ظاهرة الاحتباس الحراري، حيث يحبس بعض الحرارة الصادرة من الأرض.
3. توفير الأكسجين وثاني أكسيد الكربون: يحتوي الغلاف الجوي على غازات ضرورية للحياة، مثل الأكسجين اللازم للتنفس، وثاني أكسيد الكربون اللازم لعملية البناء الضوئي للنباتات.
4. الحماية من الشهب والنيازك: يؤدي الغلاف الجوي إلى احتراق معظم الشهب والنيازك عند دخولها إلى الأرض بسبب الاحتكاك مع الهواء، مما يمنع سقوطها على السطح.
5. دعم دورة الماء: الغلاف الجوي هو وسيط أساسي في دورة المياه من خلال تبخر الماء وتكثيفه وسقوطه كأمطار، مما يحافظ على توازن الماء على الأرض.
6. توفير الظروف المناسبة للحياة: يضمن الغلاف الجوي وجود ضغط جوي مناسب للحياة واستمرار العمليات البيولوجية.
7. نقل الصوت: يعمل الغلاف الجوي كوسيط لنقل الموجات الصوتية، مما يتيح التواصل بين الكائنات الحية.
8. حماية الكوكب من التغيرات المناخية العنيفة: يخفف الغلاف الجوي من التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة بين الليل والنهار، مما يجعل البيئة أكثر استقرارًا.

المشاكل التي يواجهها الغلاف الجوي حول الأرض

يعد الغلاف الجوي رقيقًا عند مقارنته بحجم الأرض، لذلك تسبب الأنشطة البشرية المختلفة الكثير من المشاكل التي تنعكس سلبًا على الأرض والكائنات التي تعيش فيها. مما يسبب تغيرًا حقيقيًا في تركيبة الغلاف الجوي نفسه، ليسبب فيما بعد أضرارًا كارثية في ظل اعتماد حضارتنا الحالية على مختلف أشكال الطاقة الضارة. وفيما يلي أشهر وأبرز المشاكل التي تواجه الغلاف الجوي:

الاحتباس الحراري

• يشكل غازي النيتروجين والأوكسجين النسبة الأكبر من غازات الغلاف الجوي، إلى جانب نسبة تصل إلى حوالي 0.04 في المائة من ثاني أكسيد الكربون. إذ تسمح هذه الكمية الصغيرة من ثاني أكسيد الكربون لضوء الشمس بالمرور عبر الغلاف الجوي، لكنها تحبس الحرارة الناتجة عن ضوء الشمس عندما تضرب سطح الأرض.
• لذلك يعمل حرق الوقود الأحفوري على زيادة كمية غاز ثنائي أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، بالتالي تفاقم الاحتباس الحراري الذي ينتج عنه عدة تغيرات أبرزها التغيرات المناخية الشديدة.

التلوث من الغازات

• تنتج المصانع ومحطات الطاقة العديد من الغازات الضارة بالغلاف الجوي، مثل أكاسيد الكبريت والنيتروجين. وكلها أسباب لتفاقم وانتشار أمراض الجهاز التنفسي مثل الربو، إلى جانب الأضرار الكبيرة على البيئة والكائنات الأخرى وتساقط المطر الحمضي.

أضرار طبقة الأوزون

• تحدثنا في الفقرات السابقة عن طبقة الأوزون وأهميتها في حماية كوكب الأرض من الأشعة الضارة القادمة من الشمس. وقد تعرضت هذه الطبقة إلى أضرار عدة نتيجة مواد التبريد مثل مركبات الكربون الكلورية فلورية.
• التي تقلل من نسبة وجود الأوزون في الغلاف الجوي، وبالتالي المزيد من الطفرات والأضرار للنباتات والحيوانات والإنسان على سطح الأرض.