يتكون الغلاف الجوي من طبقات مقسمة حسب درجة حرارتها كما هو مبين أدناه، هذه الطبقات هي التروبوسفير، الستراتوسفير حيث توجد طبقة الأوزون ، الميزوسفير والثيرموسفير ، توجد هناك منطقة أخرى على بعد حوالي 500 كيلومتر فوق سطح الأرض تُسمى بالأكسوسفير أو “الغلاف الخارجي”. يوضح الخط الأحمر في الشكل أدناه مدى اختلاف درجة الحرارة مع الارتفاع ( يُعطى مقياس درجة الحرارة على طول الجزء السفلي من الرسم). المقياس على اليمين يظهر الضغط. على سبيل المثال، يبلغ الضغط الجوي على ارتفاع 50 كم حوالي ألف من الضغط على سطح الأرض.
طبقات الغلاف الجوي من الأقرب إلى الأرض إلى الأبعد
طبقة التروبوسفير
هو الجزء الأدنى من طبقات الغلاف الجوي، الجزء الذي نعيش فيه، يحتوي على معظم الطقس لدينا مثل الغيوم والأمطار والثلوج. وفي هذا الجزء من الغلاف الجوي تصبح درجة الحرارة أكثر برودةً كلما ازدادت المسافة فوق الأرض بحوالي 6.5 درجة مئوية لكل كيلومتر. التغيير الفعلي في درجة الحرارة مع الارتفاع يختلف من يوم لآخر وهذا يعتمد كليًا على الطقس.
تحتوي طبقة التروبوسفير على حوالي 75٪ من مجمل الهواء الموجود في طبقات الغلاف الجوي ومجموع بخار الماء تقريبًا (الذي يشكل السحب والمطر). الانخفاض الكبير في درجة الحرارة مع الازدياد في الارتفاع هو نتيجة لانخفاض الضغط الجوي، إذا تحركت قطعة من الهواء للأعلى فإنها تتوسع (بسبب انخفاض الضغط). عندما يتوسع الهواء يبرد، يكون الهواء في الأعلى أبرد منه في الأسفل.
يسمى الجزء الأدنى من التروبوسفير بالطبقة الحدودية (boundary layer) وهو المكان الذي تُحدد فيه حركة الهواء حسب خصائص سطح الأرض. تتولد الاضطرابات الجوية (Air Turbulence) عندما تهب الرياح فوق سطح الأرض وترتفع التيارات الهوائية من الأرض نتيجة تسخينها بواسطة الشمس، هذه الاضطرابات الجوية تعيد توزيع الحرارة والرطوبة داخل الطبقة الحدودية وكذلك الملوثات وغيرها من مكونات الغلاف الجوي الأخرى.
يسمى الجزء العلوي من التروبوسفير بالتروبوبوز، وهو أدنى مستوى في القطبين؛ إذ يكون حوالي 7 – 10 كم فوق سطح الأرض، وهو الأعلى (حوالي 17 – 18 كم) بالقرب من خط الاستواء.
طبقة الستراتوسفير
يمتد هذا الغلاف فوق التروبوسفير بحوالي 50 كم ويحتوي على معظم الأوزون في طبقات الغلاف الجوي، تحدث الزيادة في درجة الحرارة مع الارتفاع نتيجةً لامتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية (UV) من الشمس، تكون درجات الحرارة في الستراتوسفير أعلى خلال القطب الصيفي والأدنى خلال القطب الشتوي.
عن طريق امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الخطيرة، يحمينا الأوزون في الستراتوسفير من سرطان الجلد والأضرار الصحية الأخرى المرتبطة به، ومع ذلك هناك مواد كيميائية (تسمى مركبات الكربون الكلور-فلورية أو الفريونات والهالونات) التي كانت تستخدم لفترة في الثلاجات، الرذاذات وطفايات الحريق والتي بدورها قللت من كمية الأوزون في طبقة الستراتوسفير وخاصةً في خطوط العرض القطبية، ما أدى إلى ما يسمى بـ “ثقب الأوزون في أنتاركتيكا”.
لقد توقف البشر الآن عن تصنيع معظم مركبات الكربون الكلور-فلورية الضارة ومن المتوقع أن يتعافى ثقب الأوزون في النهاية خلال القرن الواحد والعشرين، لكن هذه العملية بطيئة جدًا، وحالياً يعد الستراتوسفير أكثر طبقات الغلاف الجوي تضرراً من النشاط البشري.
طبقة الميزوسفير
تسمى المنطقة الواقعة فوق الستراتوسفير بالميزوسفير، هنا تنخفض درجات الحرارة نسبيًا مرةً أخرى مع الازدياد في الارتفاع إذ تصل إلى ما لا يقل عن -90 درجة مئوية في منطقة “الميسوبوس” وهي منطقة حدودية بين الميزوسفير والثيرموسفير.
طبقة الثيرموسفير والأيونوسفير
يقع الغلاف الحراري فوق الميسوبوس، وكما الحال مع الطبقات الأخرى، تزداد فيها درجات الحرارة مع الارتفاع، هذه الزيادة في درجة الحرارة ناتجة عن امتصاص الأشعة فوق البنفسجية النشطة والأشعة السينية من الشمس.
تسمى هذه المنطقة أيضًا بـ “الأيونوسفير” وتقع حوالي 80 كيلومتر فوق سطح الأرض. تطرد الإشعاعات الشمسية النشطة الإلكترونات من الجزيئات والذرات وتحولها إلى “أيونات” بشحنة موجبة. تختلف درجة حرارة الثيرموسفير بين الليل والنهار وبين الفصول كما تختلف أعداد الأيونات والإلكترونات الموجودة فيها أيضًا. تعكس الأيونوسفير الموجات الراديوية وتمتصها، ما يسمح لنا بتلقي البث الإذاعي على الموجات القصيرة من مسافات بعيدة للغاية.
طبقة الأكسوسفير
المنطقة فوق 500 كيلومتر تسمى الأكسوسفير أو “الغلاف الخارجي”. وتحتوي بشكل أساسي على ذرات الأكسجين والهيدروجين، ولكن هناك عدد قليل جدًا منها ما يجعل اصطدامها نادرًا -إذ تتبع هذه الذرات مسارات “بالستية” تحت تأثير الجاذبية وبعضها يفر هاربًا إلى الفضاء مباشرة. وفي معظم الحالات تعامل الأكسوسفير على أنها آخر طبقات الغلاف الجوي.
طبقة الماجنيتوسفير (الغلاف المغناطيسي)
الأرض هي مغناطيس ضخم، إنها تحبس الإلكترونات (ذات الشحنة السالبة) والبروتونات (ذات الشحنة الموجبة) وتركزها في ربطتين تبعدان عن سطح الكرة الأرضية بحوالي 3 آلاف و16 ألف كيلومتر وتسمى أيضًا بأحزمة “الإشعاع” أو حزام فان ألين، تسمى هذه المنطقة الخارجية المحيطة بالأرض، حيث الجسيمات المشحونة تطير على طول خطوط المجال المغناطيسي، بالغلاف المغناطيسي.
اقرأ أيضًا:
- هل يوجد أكسجين في المريخ ؟ الغلاف الجوي للمريخ
- أجرت الصين وروسيا تجارب مثيرة للجدل لتعديل الغلاف الجوي للأرض
- لماذا تنفجر الشهب عند وصولها إلى الغلاف الجوي للأرض؟
ترجمة: ليث أديب صليوه
تدقيق: محمد قباني
