الرئيسية
ahmadasll الأربعاء مارس 04, 2009 10:39 pmمفهوم الغلاف الغازي
الغلاف الغازي هو الغلاف الهوائي الذي يحيط بالكرة الأرضية ويدور معها في أثناء حركتيها اليومية و السنوية لأنه جزء منها . و لقد تمكن العلماء منذ القديم من تقدير سمك هذا الغلاف بحوالي 300 كلم و لكنه تبث بعد إطلاق السفن الفضائية أن سمكه أكبر من ذلك و يقع نصف هذا الغلاف - من حيث الحجم – بين سطح البحر و ارتفاع 6000 متر بينما تقع ¾ منه تحت مستوى 12000 متر و من المعروف أن وزن الهواء يقل كلما ارتفعنا عن سطح البحر حتى يكاد ينعدم في الطبقات العليا من الغلاف الجوي .
24عناصر الغلاف الغازي
يتركب الغلاف الغازي من عدة عناصر أهمها :
1 - الغازات :
يحتوي الغلاف الغازي على جميع الغازات المعروفة في الطبيعة و هذه الغازات مختلطة ببعضها ميكانيكيا بحيث لا يؤثر أي منها في خواص الآخر بل يحتفظ كل غاز بخواصه , و أهم هذه الغازات هي:
أ- النيتروجين (الآزوت) :
يكون النيتروجين معظم الغلاف الجوي حجما و وزنا (78 % آزوت و 21 % أوكسجين و 1 % من بقية الغازات الأخرى). و تكمن فائدة النتروجين الأساسية في أنه عامل ملطف يخفف من درجة حدة الأوكسجين في عملية التنفس كما أن له تأثيرا كبيرا على المناخ من حيث الضغط والرياح كما أن النيتروجيبن يعد درعا واقيا تتحطم عليه الشهب الكثيرة المحترقة و التي تتحول إلى رماد كما يفيد في تغذية النباتات .
ب- الأوكسجين :
يكون 21% من حجم الغلاف الغازي الذي تتوقف عليه الحياة على سطح الأرض كما أنه عنصر هام في كثير من التفاعلات الكيميائية التي تتم في الطبيعة و لكن أثره في المناخ أقل كثيرا من أثر عنصر النتروجين .
ج- ثاني أكسيد الكربون :
يوجد في الغلاف الغازي بنسبة قليلة جدا تبلغ 0.04% و رغم ذلك فإن له أهمية كبيرة للنباتات حيث يعد عنصرا هاما جدا في غذائه كما أن له أهمية مناخية إذ يعمل وجوده في الغلاف الغازي على حفظ الحرارة المشعة من سطح الكرة الأرضية و لولا وجود ثاني أكسيد الكربون في الهواء لتشتت الحرارة إلى خارج الغلاف الغازي و تختلف نسبة وجود هذا الغاز من مكان لآخر فقد تصل في المدن إلى 10 أمثالها في القرى بسبب ازدحام الأولى بالمصانع .
و إلى جانب الغازات السابق ذكرها توجد غازات أخرى عديدة منها الهيدروجين والهليوم والأرغن و تختلف نسبة وجود الغازات في الغلاف الغازي كلما ارتفعنا عن سطح الأرض ففي طبقات الجو العليا تزداد نسبة وجود الغازات الخفيفة من الهيدروجين والهليوم بينما تزداد نسبة الغازات الثقيلة في الطبقات السفلى من الغلاف الغازي كالأكسجين و ثاني أكسيد الكربون.
2- بخار الماء :
و هو عبارة عن ذرات صغيرة جدا متطايرة في الهواء يكاد ينحصر وجودها في الطبقات السفلى للغلاف الغازي ، كما تختلف نسبة وجود بخار الماء من مكان لآخر تبعا لاختلاف درجة الحرارة ووجود الغطاء النباتي و المسطحات المائية و ما إلى ذلك .
و يتأثر بخار الماء بالتغيرات الحرارية الجوية فإذا ما انخفضت درجة الحرارة إلى نقطة الندى تكاثف بخار الماء إما على شكل مطر أو ثلج أو برد … الخ ، و إذا ما ارتفعت درجة الحرارة زادت مقدرة الهواء على حمل بخار الماء .
3- الغبار :
و المقصود به الغبار المتطاير في الغلاف الغازي ، و هو عبارة عن ذرات دقيقة سابحة في الهواء يوجد معظمها في الطبقات السفلى منه و يختلف وجود الغبار من منطقة لأخرى فنجده يكثر في المناطق شبه الجافة و الصحراوية و تتعدد مصادر الغبار، ومن أهمها :
Ø الشهب المحترقة و التي تتخلف عنها ذرات ترابية دقيقة يتشتت معظمها في الهواء قبل وصوله إلى الأرض .
Ø الغبار الأرضي الذي ينتج عند تفتت المعادن و الصخور المكونة لسطح الأرض .
Ø الغبار البركاني الذي ينتشر في الهواء بفعل الرياح .
Ø غبار المصانع .
و للغبار وظائف هامة منها :
Ø يعمل الغبار على انتشار أشعة الشمس و ضوئها و إنارة الغلاف الغازي و لولا وجوده لظهرت الشمس كبقعة مضيئة جدا في سماء مظلمة لا نور فيها و لأمكن رؤية النجوم وسط النهار و لانعدم ضوء الشفق قبل الشروق و بعد الغروب .
Ø يعمل الغبار المنتشر في الغلاف الغازي على حفظ التي يشعها سطح الأرض .
Ø يتكاثف بخار الماء حول ذرات الغبار المتطاير في الجو .
Ø يخفف من تأثير الأشعة فوق البنفسجية و التي إذا زادت كثيرا أضرت بالكائنات الحية .
34 طبقات الغلاف الغازي :
تشكل طبقات الغلاف الغازي المجال الهوائي الحيوي و مزيج لجزيئات غازية و صلبة منها ما يعود لأصل أرضي و منها ما يعود لأصل فضائي .و يتفق حاليا معظم العلماء على أن 1000 كلم من الارتفاع هو الحد الأقصى لها و ذلك لندرة جزيئات الهواء في هذا المستوى من الارتفاع و حيث تنعدم ملاحظة الظواهر (exosphère) و لذلك نجد لدى علماء الطقس تصنيف الطبقات الغازية للأرض تستند على التوزيع الرأسي للحرارة فعلى سبيل المثال نجد طبقة التربوسفير تتميز بـ (- °50 س ) فوق الأقطاب و على ارتفاع 7 كلم و (- °56 ) فوق خط الاستواء على ارتفاع 16 كلم .
و يشكل مجال التربوسفير 90 % من الكتلة الهوائية الموجودة في الغلاف الغازي للأرض و 100% من بخار ماء الأرض بغض النظر عن كونه موقع نشوء الظواهر المناخية كما يبين ذلك علم الطقس.
يلي هذه الطبقة الستراطوسفير أو (ozonosphère) التي تمتد الى حدود 50 كلم من الارتفاع بمعدل حرارة يقارب الصفر درجة حيث تتميز بوجود عواصف الرياح الشديدة التي تبلغ سرعة 350 كلم في الساعة و حيث تقوم أشعة الإصطاع الشمسي بتحويل قسم من الأكسجين (O2) الى أوزون (O3) .
أما في طبقة الميزوسفير الموالية والتي تمتد الى حدود 80 كلم من الارتفاع فإن درجة الحرارة تنخفض لتصل الى (-°90 س) ثم بعد ذلك تنعكس الظاهرة نحو الارتفاع الحراري .
طبقة الترموسفير أي الطبقة الحرارية و هي المجال المتميز بالتغير الحراري اليومي من جهة و ارتفاع درجة الحرارة التدريجي كلما ارتفعنا رأسيا عن السطح لتفوق °150 بعد 200 كلم من الارتفاع .
و الجدير بالذكر هنا أن كلا من الميزوسفير و الترموسفير هما مصرحا لتشكل طبقات مشحونة بالأيونات تجمع تحت اسم اليونوسفير و تلعب دورا كهرمغناطيسيا هاما في امتصاص أو انعكاس بعض الأمواج الكهرمغناطسية (الأشعة اللاسلكية) أو بزوغ الإبهار الضوئي في القطب أو العواصف المغنطيسية .
و يقسم الغلاف الغازي من حيث الهواء إلى ثلاثة طبقات كبرى تمتاز كل منها بعدة خصائص و هي :
1. التروبسفير :
و هي الطبقة السفلة من الغلاف الغازي ، و يتراوح سمكها ما بين 9 الى 15 كلم ، و يزيد هذا السمك في المناطق المدارية و يقل عند القطبين و تشتمل هذه الطبقة على ثلاثة أرباع الغلاف الغازي ، كما أنها تشتمل على جميع ظاهرات الطقس و المناخ من حرارة و ضغط و رياح و تساقط ، و تقل درجة الحرارة في هذه الطبقة بالارتفاع بمعدل درجة واحدة مئوية لكل 150 متر ، و يطلق على التروبوبوس : أي المجال الفضائي الواقع بين سطح الأرض و 10 كلم من الارتفاع. المجال الحيوي الغازي الأدنى و ينتهي بالتروبوبوز أي الحد الأعلى لمعيشة الإنسان .
2. ستراتوسفير :
هو المجال الفضائي الواقع بين طبقتي التروبوسفير و الميزوسفير أي بين 10 و 60 كلم من الارتفاع . و يتراوح سمك هذه الطبقة حوالي 50 كلم و تمتاز بثبات درجة حرارتها و خلوها من العواصف .
3. اليونوسفير:
هو المجال الفضائي الواقع فوق طبقة الستراطوسفير ما بين 60 و 600 كلم تقريبا حيث تتم الظاهرة الأيونية أي الطبقة العليا من الغلاف الغازي التي تمتاز بخفة غازاتها (الهيدروجين و الهليوم) و ببعض الخصائص الكهربائية و التي تجعلها قادرة على عكس الموجات اللاسلكية القصيرة نحو الأرض .
الغلاف الغازي هو الغلاف الهوائي الذي يحيط بالكرة الأرضية ويدور معها في أثناء حركتيها اليومية و السنوية لأنه جزء منها . و لقد تمكن العلماء منذ القديم من تقدير سمك هذا الغلاف بحوالي 300 كلم و لكنه تبث بعد إطلاق السفن الفضائية أن سمكه أكبر من ذلك و يقع نصف هذا الغلاف - من حيث الحجم – بين سطح البحر و ارتفاع 6000 متر بينما تقع ¾ منه تحت مستوى 12000 متر و من المعروف أن وزن الهواء يقل كلما ارتفعنا عن سطح البحر حتى يكاد ينعدم في الطبقات العليا من الغلاف الجوي .
24عناصر الغلاف الغازي
يتركب الغلاف الغازي من عدة عناصر أهمها :
1 - الغازات :
يحتوي الغلاف الغازي على جميع الغازات المعروفة في الطبيعة و هذه الغازات مختلطة ببعضها ميكانيكيا بحيث لا يؤثر أي منها في خواص الآخر بل يحتفظ كل غاز بخواصه , و أهم هذه الغازات هي:
أ- النيتروجين (الآزوت) :
يكون النيتروجين معظم الغلاف الجوي حجما و وزنا (78 % آزوت و 21 % أوكسجين و 1 % من بقية الغازات الأخرى). و تكمن فائدة النتروجين الأساسية في أنه عامل ملطف يخفف من درجة حدة الأوكسجين في عملية التنفس كما أن له تأثيرا كبيرا على المناخ من حيث الضغط والرياح كما أن النيتروجيبن يعد درعا واقيا تتحطم عليه الشهب الكثيرة المحترقة و التي تتحول إلى رماد كما يفيد في تغذية النباتات .
ب- الأوكسجين :
يكون 21% من حجم الغلاف الغازي الذي تتوقف عليه الحياة على سطح الأرض كما أنه عنصر هام في كثير من التفاعلات الكيميائية التي تتم في الطبيعة و لكن أثره في المناخ أقل كثيرا من أثر عنصر النتروجين .
ج- ثاني أكسيد الكربون :
يوجد في الغلاف الغازي بنسبة قليلة جدا تبلغ 0.04% و رغم ذلك فإن له أهمية كبيرة للنباتات حيث يعد عنصرا هاما جدا في غذائه كما أن له أهمية مناخية إذ يعمل وجوده في الغلاف الغازي على حفظ الحرارة المشعة من سطح الكرة الأرضية و لولا وجود ثاني أكسيد الكربون في الهواء لتشتت الحرارة إلى خارج الغلاف الغازي و تختلف نسبة وجود هذا الغاز من مكان لآخر فقد تصل في المدن إلى 10 أمثالها في القرى بسبب ازدحام الأولى بالمصانع .
و إلى جانب الغازات السابق ذكرها توجد غازات أخرى عديدة منها الهيدروجين والهليوم والأرغن و تختلف نسبة وجود الغازات في الغلاف الغازي كلما ارتفعنا عن سطح الأرض ففي طبقات الجو العليا تزداد نسبة وجود الغازات الخفيفة من الهيدروجين والهليوم بينما تزداد نسبة الغازات الثقيلة في الطبقات السفلى من الغلاف الغازي كالأكسجين و ثاني أكسيد الكربون.
2- بخار الماء :
و هو عبارة عن ذرات صغيرة جدا متطايرة في الهواء يكاد ينحصر وجودها في الطبقات السفلى للغلاف الغازي ، كما تختلف نسبة وجود بخار الماء من مكان لآخر تبعا لاختلاف درجة الحرارة ووجود الغطاء النباتي و المسطحات المائية و ما إلى ذلك .
و يتأثر بخار الماء بالتغيرات الحرارية الجوية فإذا ما انخفضت درجة الحرارة إلى نقطة الندى تكاثف بخار الماء إما على شكل مطر أو ثلج أو برد … الخ ، و إذا ما ارتفعت درجة الحرارة زادت مقدرة الهواء على حمل بخار الماء .
3- الغبار :
و المقصود به الغبار المتطاير في الغلاف الغازي ، و هو عبارة عن ذرات دقيقة سابحة في الهواء يوجد معظمها في الطبقات السفلى منه و يختلف وجود الغبار من منطقة لأخرى فنجده يكثر في المناطق شبه الجافة و الصحراوية و تتعدد مصادر الغبار، ومن أهمها :
Ø الشهب المحترقة و التي تتخلف عنها ذرات ترابية دقيقة يتشتت معظمها في الهواء قبل وصوله إلى الأرض .
Ø الغبار الأرضي الذي ينتج عند تفتت المعادن و الصخور المكونة لسطح الأرض .
Ø الغبار البركاني الذي ينتشر في الهواء بفعل الرياح .
Ø غبار المصانع .
و للغبار وظائف هامة منها :
Ø يعمل الغبار على انتشار أشعة الشمس و ضوئها و إنارة الغلاف الغازي و لولا وجوده لظهرت الشمس كبقعة مضيئة جدا في سماء مظلمة لا نور فيها و لأمكن رؤية النجوم وسط النهار و لانعدم ضوء الشفق قبل الشروق و بعد الغروب .
Ø يعمل الغبار المنتشر في الغلاف الغازي على حفظ التي يشعها سطح الأرض .
Ø يتكاثف بخار الماء حول ذرات الغبار المتطاير في الجو .
Ø يخفف من تأثير الأشعة فوق البنفسجية و التي إذا زادت كثيرا أضرت بالكائنات الحية .
34 طبقات الغلاف الغازي :
تشكل طبقات الغلاف الغازي المجال الهوائي الحيوي و مزيج لجزيئات غازية و صلبة منها ما يعود لأصل أرضي و منها ما يعود لأصل فضائي .و يتفق حاليا معظم العلماء على أن 1000 كلم من الارتفاع هو الحد الأقصى لها و ذلك لندرة جزيئات الهواء في هذا المستوى من الارتفاع و حيث تنعدم ملاحظة الظواهر (exosphère) و لذلك نجد لدى علماء الطقس تصنيف الطبقات الغازية للأرض تستند على التوزيع الرأسي للحرارة فعلى سبيل المثال نجد طبقة التربوسفير تتميز بـ (- °50 س ) فوق الأقطاب و على ارتفاع 7 كلم و (- °56 ) فوق خط الاستواء على ارتفاع 16 كلم .
و يشكل مجال التربوسفير 90 % من الكتلة الهوائية الموجودة في الغلاف الغازي للأرض و 100% من بخار ماء الأرض بغض النظر عن كونه موقع نشوء الظواهر المناخية كما يبين ذلك علم الطقس.
يلي هذه الطبقة الستراطوسفير أو (ozonosphère) التي تمتد الى حدود 50 كلم من الارتفاع بمعدل حرارة يقارب الصفر درجة حيث تتميز بوجود عواصف الرياح الشديدة التي تبلغ سرعة 350 كلم في الساعة و حيث تقوم أشعة الإصطاع الشمسي بتحويل قسم من الأكسجين (O2) الى أوزون (O3) .
أما في طبقة الميزوسفير الموالية والتي تمتد الى حدود 80 كلم من الارتفاع فإن درجة الحرارة تنخفض لتصل الى (-°90 س) ثم بعد ذلك تنعكس الظاهرة نحو الارتفاع الحراري .
طبقة الترموسفير أي الطبقة الحرارية و هي المجال المتميز بالتغير الحراري اليومي من جهة و ارتفاع درجة الحرارة التدريجي كلما ارتفعنا رأسيا عن السطح لتفوق °150 بعد 200 كلم من الارتفاع .
و الجدير بالذكر هنا أن كلا من الميزوسفير و الترموسفير هما مصرحا لتشكل طبقات مشحونة بالأيونات تجمع تحت اسم اليونوسفير و تلعب دورا كهرمغناطيسيا هاما في امتصاص أو انعكاس بعض الأمواج الكهرمغناطسية (الأشعة اللاسلكية) أو بزوغ الإبهار الضوئي في القطب أو العواصف المغنطيسية .
و يقسم الغلاف الغازي من حيث الهواء إلى ثلاثة طبقات كبرى تمتاز كل منها بعدة خصائص و هي :
1. التروبسفير :
و هي الطبقة السفلة من الغلاف الغازي ، و يتراوح سمكها ما بين 9 الى 15 كلم ، و يزيد هذا السمك في المناطق المدارية و يقل عند القطبين و تشتمل هذه الطبقة على ثلاثة أرباع الغلاف الغازي ، كما أنها تشتمل على جميع ظاهرات الطقس و المناخ من حرارة و ضغط و رياح و تساقط ، و تقل درجة الحرارة في هذه الطبقة بالارتفاع بمعدل درجة واحدة مئوية لكل 150 متر ، و يطلق على التروبوبوس : أي المجال الفضائي الواقع بين سطح الأرض و 10 كلم من الارتفاع. المجال الحيوي الغازي الأدنى و ينتهي بالتروبوبوز أي الحد الأعلى لمعيشة الإنسان .
2. ستراتوسفير :
هو المجال الفضائي الواقع بين طبقتي التروبوسفير و الميزوسفير أي بين 10 و 60 كلم من الارتفاع . و يتراوح سمك هذه الطبقة حوالي 50 كلم و تمتاز بثبات درجة حرارتها و خلوها من العواصف .
3. اليونوسفير:
هو المجال الفضائي الواقع فوق طبقة الستراطوسفير ما بين 60 و 600 كلم تقريبا حيث تتم الظاهرة الأيونية أي الطبقة العليا من الغلاف الغازي التي تمتاز بخفة غازاتها (الهيدروجين و الهليوم) و ببعض الخصائص الكهربائية و التي تجعلها قادرة على عكس الموجات اللاسلكية القصيرة نحو الأرض .
