في الطبقات الأخيرة للغلاف الجوي للأرض، يتطلب فهم تكوين أغلفة الكرة الأرضية دراسة تاريخها الجيولوجي، حيث تحتوي طبقات الصخور على دلائل عن عمليات التطور التي مرت بها.
أنواع أغلفة كوكب الأرض
- يقدر العلماء عمر الأرض بحوالي ٤.٦ مليار سنة، وهذه هي نفس الفترة التي تكونت فيها معظم عناصر النظام الشمسي.
- وعلى الرغم من ذلك، يبلغ عمر أقدم الصخور المكتشفة ٤.٢٣ مليار سنة.
- وهذا يعني وجود فجوة في سجل الأحداث الجيولوجية للأرض، وقد قام العلماء بدراسة عدة عوامل لفهم طبيعة هذه الفترة المهمة من تاريخ الأرض.
- مثل دراسة النظائر المختلفة للرصاص التي وصلت إلى الأرض عبر النيازك التي سقطت منذ ملايين السنين.
- مثلما حدث في المراحل المبكرة لتشكل الأرض، غرقت العناصر المعدنية ذات الكتل الأثقل نحو مركز الأرض.
- بينما انتقلت العناصر الأخف وزنا إلى الطبقات العليا، فإن الغازات الأخف وزنا مثل الهيدروجين والهيليوم.
- ربما شكلت الغلاف الجوي الأولي للأرض، مع ارتفاع درجة الحرارة.
- هذا أدى إلى انصهار مكونات المركز وارتفاع السوائل المنصهرة الخفيفة الوزن نحو الأعلى وتبريدها.
تشكلت القشرة الأرضية لأول مرة، وغرقت المواد الثقيلة مثل الحديد والنيكل في العمق لتشكيل لب الأرض، بينما ارتفعت المواد الطافية والغازات نحو الأعلى.
يتم تكوين الغلاف الجوي الثانوي والمحيطات من خلال عملية تسمى تمايز الأرض، والتي تشرح تطور أغلفة الكرة الأرضية بالترتيب التالي:
شاهد أيضًا: بحث عن طبقات الغلاف الجوي ووظائفها
الغلاف الصخري
- يعد هذا المرحلة واحدة من مراحل تشكل قشرة الأرض، ويمثل الغلاف الخارجي للكرة الأرضية، ويتضمن القشرة الأرضية والغطاء العلوي الذي يشكل الطبقة الصلبة للأرض.
الغلاف المائي
- وهي الكتلة المائية الموجودة على سطح الأرض بجميع أشكالها، بما في ذلك المياه السائلة والمتجمدة ومياه الجوف والمحيطات والبحيرات والبرك.
- وحجمها يبلغ ١٣٨٦ مليون كيلومتر مكعب، وتشكل المياه المالحة ٩٧.٥٪ منها، بينما تشكل المياه العذبة ٢.٥٪ فقط.
الغلاف الجوي
- يتألف الجو من طبقات متعددة من الغازات المحيطة بكوكب الأرض، ويتكون بشكل أساسي من النيتروجين بنسبة تقدر بحوالي ٧٨٪.
- يحتوي الهواء على حوالي ٢١٪ من الأكسجين وكميات ضئيلة من الأرجون وثاني أكسيد الكربون وغازات أخرى، والأكسجين ضروري لتنفس الكائنات الحية.
- يتم تحويل النيتروجين إلى النيوكليوتيدات والأحماض الأمينية بواسطة البرق وأنواع من البكتيريا.
- ثاني أكسيد الكربون يستخدم من قبل النباتات والطحالب في عملية التمثيل الضوئي.
- ويؤدي أيضا إلى حماية الأرض من الأشعة فوق البنفسجية والرياح الشمسية والأشعة الكونية، مما يجعلها مناسبة للحياة على عكس الكواكب الأخرى.
الغلاف الحيوي
- يشكل المرحلة الأخيرة من مراحل تشكل الغلاف الجوي للكرة الأرضية، وتضم جميع الكائنات الحية على الأرض بما في ذلك الحيوانات والنباتات وحتى الكائنات أحادية الخلية.
- تتواجد معظم أشكال الحياة الأرضية في منطقة تمتد من ٣ أمتار تحت الأرض إلى ٣٠ متر فوقها.
- أما في المحيطات والبحار، فتعيش معظم الكائنات المائية في منطقة تمتد من السطح إلى حوالي ٢٠٠ متر تحت السطح.
- هناك بعض الكائنات التي يمكنها العيش خارج هذه النطاقات، مثل بعض أنواع الطيور
آخر طبقات الغلاف الجوي
- يعرف الغلاف الجوي للأرض بأنه الطبقة المحيطة بسطح الكرة الأرضية بجميع مكوناتها من بر وبحر وجبال جليدية.
- يمتد هذا الغلاف الجوي المحيط بالأرض إلى الفضاء الخارجي، ويحتوي على عدة طبقات تبدأ من الأرض وتمتد حتى الفضاء الخارجي.
- تعرف طبقات الغلاف الجوي الخارجية بـ “الإكسوسفير” وتأتي كلمتها من اليونانية وتعني “خارج.
- تمتد طبقة إكسوسفير بشكل مرتفع فوق طبقة الثيرموسفير وتصل حتى نهاية الغلاف الجوي عند ارتفاع يبلغ حوالي ٦٤٤٠٠ كم.
- مثلما تصبح جزيئات الهواء نادرة في طبقة الإكسوسفير حتى تصبح غير موجودة، على سبيل المثال، يمكن لجزيئة غازية أن تنطلق من الأسفل وتسافر لمسافة تصل إلى ١٠ كيلومترات قبل أن تصطدم بجزيئة غازية أخرى.
- وعادة يعرف العلماء المسافة التي تقطعها الذرات الغازية قبل أن تصطدم مع ذرة أخرى بالممر الحر، الطبقة الخارجية،” الذي يكون احتمال اصطدام الجزيئات فيه احتمالا ضئيلا بسبب انخفاض الكثافة.
- من المعروف أن الغلاف الجوي يرتبط بشكل مباشر بكثافته بالقرب من سطح الأرض، فكلما تقربنا من السطح زادت كثافة الغلاف الجوي والعكس صحيح.
- يمكن أن تنتج بعض الجزيئات مثل الهيدروجين وتتجه نحو الفضاء الخارجي، خارج نطاق جاذبية الأرض.
- بسبب ذلك، تصبح جزيئات الهواء نادرة في طبقة الإكسوسفير بحيث يكاد يكون وجودها غير ملحوظ.
آخر طبقات الغلاف الجوي
- تبدأ هذه الطبقة منطقة تسمى الثيرموبوز أو Exobase باللغة الإنجليزية.
- والارتفاع يتراوح بين ٢٥٠ إلى ٥٠٠ كيلومترا عن الأرض، ويرتبط هذا الارتفاع بالنشاط الشمسي الذي يؤثر على الغلاف الجوي، ولا يمكن تحديد الحد العلوي الذي تنتهي به هذه الطبقة بشكل كامل.
- ومع ذلك، من الناحية النظرية، يمكن أن يصل الارتفاع إلى حوالي ١٩٣ ألف كيلومتر، وهو يعادل نصف المسافة إلى القمر.
- عند هذه المسافات الهائلة، يتأثر ضغط الشمس الإشعاعي لذرات الهيدروجين.
- القوة الموجودة هناك تكون أكبر من قوة الجاذبية التي تفرضها الأرض، مما ينتج ظاهرة معينة.
- تعرف بإسم الهالة الأرضية وتكتب باللغة الإنجليزية Geocorona، وترصد هذه الظاهرة من الفضاء على ارتفاع يقدر بحوالي ٩٦.٥٦٠ كم.
- يمتد طبقة الإكسوسفير في الغلاف الجوي فوق طبقة الثيرموسفير وحتى الفضاء الخارجي.
- تظل درجات الحرارة في الغلاف الخارجي للأرض ثابتة مع الارتفاع، حيث يتراوح متوسطها حوالي 1500 كلفن.
- هنا يحدث الاجتماع بين الغلاف الجوي والفضاء الخارجي، وهو المكان الذي توجد فيه الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض.
درجة الحرارة
- عندما تتعرض طبقة الإكسوسفير لأشعة الشمس مباشرة، يزيد مستوى الحرارة فيها عن ١٠٠٠ درجة مئوية، في حين يصل إلى الصفر المطلق -٢٧٣ درجة مئوية في الظل.
الغلاف الأيوني للطبقات
- هو في الغلاف الذي يغطي المناطق بين الطبقات، فبين كل طبقة يوجد غلاف فاصل بينهما.
- يسمح ويؤهل لعمليات التغيير في الحرارة والكثافة، وهذا يساهم في جعل كل طبقة مختلفة عن السابقة.
- وهي تتألف من جزيئات أيونية مؤينة ومستقرة، وجميعها تحمل شحنة كهربائية سواء كانت أيونات أو إلكترونات.
- ويجب أن نلاحظ أن غلاف الأيونوسفير يتغير مع تغير المواسم وأيضا خلال فترة النهار، ويعد الغلاف الأيوني أمرا هاما، لذا يجب تعريفه بالإضافة إلى الطبقات الأخرى للغلاف الجوي.
شاهد أيضًا: بحث عن الغلاف الجوي وطبقاته
الطبقات الأخرى الغلاف الجوي
- طبقة التروبوسفير: التروبوسفير هي الطبقة الأقرب إلى سطح الأرض، حيث ترتفع بمسافة تتراوح بين ٦ إلى ٢٠ كم، وتحتوي على ٥٠٪ من جميع أنواع غازات الغلاف الجوي.
- بالإضافة إلى ذلك، تعرف هذه الطبقة أيضا بطبقة الطقس، حيث يتحول الهواء فيها ليشكل الأحوال الجوية اليومية العامة، وكلما ارتفعنا إلى طبقة أعلى، قلت درجة الحرارة.
- طبقة الستراتوسفير: ويطلق عليه أيضا اسم مخزن الأوزون، وهو يمتد من ٢٠ كم فوق سطح الأرض إلى ٥٠ كم، وتتم في هذه الطبقة حركة الطائرات التجارية.
- نظرا لاختلاف حرارة الهواء بين قعر وقمة الطبقة، فإن عمليات النقل الحراري فيها تكاد تكون معدومة.
- وطبقة الميزوسفير: وهي الطبقة التي تمتد من ارتفاع ٥٠ كم فوق سطح الأرض إلى ٨٥ كم، وهي طبقة ذات درجة حرارة منخفضة جدا، حيث يمكن أن تصل إلى درجات تحت -١٤٣ مئوية.
- طبقة الثيرموسفير: تمتد هذه الطبقة من ٨٥ كم إلى ٦٠٠ كم فوق سطح الأرض، وتتميز بدرجات حرارة عالية تصل إلى ٢٠٠٠ درجة مئوية.
- ومع ذلك، سيؤدي وجود هواء رقيق وعدد قليل من جزيئات الغاز التي تنقل الحرارة إلى الشعور بالبرودة بشكل كبير.
- طبقة الإكسوسفير: في هذا المكان يتلاقى الغلاف الجوي مع الفضاء الخارجي، وهو المكان الذي توجد به الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض.
شاهد أيضًا: تعريف الضغط الجوي والرياح
يعد الاهتمام بدراسة الغلاف الجوي وطبقاته وظواهرها ذا فائدة كبيرة في مجال الأرصاد الجوية، التي تؤثر في العديد من الأمور مثل السفر والتجارة وغيرها، والاهتمام بهذا الجانب يمكن أن يكون حلا للكوارث الطبيعية ومساعدة في تقليل الأضرار.
