الطبقات الأخيرة من الغلاف الجوي للأرض، وتتمثل معرفة مراحل تكوين الغلاف الجوي للأرض في دراسة تاريخه الجيولوجي، لأن طبقات الصخور الموجودة على سطح الأرض تحتوي على أدلة على العمليات التطورية التي مرت بها.
أنواع أغطية كوكب الأرض
- قدر العلماء عمر الأرض بحوالي 4.6 مليار سنة، وهي نفس الفترة الزمنية التي تشكلت خلالها معظم عناصر النظام الشمسي.
- ومع ذلك، فإن عمر أقدم الصخور المكتشفة هو 4.23 مليار سنة.
- هذا يعني أن هناك فجوة في السجل الجيولوجي للأرض، وكان العلماء يدرسون عوامل مختلفة لفهم طبيعة هذه الفترة المهمة في تاريخ الأرض.
- على سبيل المثال، دراسة النظائر المختلفة للرصاص التي وصلت إلى الأرض من خلال النيازك منذ ملايين السنين.
- كما في المراحل الأولى من تكوين الأرض، غرقت العناصر المعدنية ذات الكتلة الأكبر في مركز الأرض.
- بينما تميل العناصر الأخف إلى الطبقات العليا، الغازات الأخف مثل الهيدروجين والهيليوم.
- قد يكون هذا قد شكل الغلاف الجوي البدائي للأرض مع ارتفاع درجات الحرارة.
- وقد تسبب هذا في ذوبان مكونات المركز ورفع السوائل المنصهرة الأخف وتبريدها.
تشكلت قشرة الأرض أولاً، بينما غرقت العناصر الأثقل مثل الحديد والنيكل في الأعماق لتشكل لب الأرض، بينما ارتفعت العناصر المتطايرة والغازات إلى الأعلى.
من أجل تكوين الغلاف الجوي الثانوي والمحيطات، أطلق العلماء على هذه العملية اسم تمايز الأرض، والتي فسرت مراحل تكوين قشرة الأرض، والتي تشكلت بالترتيب التالي:
أنظر أيضا: دراسة طبقات الغلاف الجوي ووظائفها
ليثوسفير
- إنها إحدى مراحل تكوين غطاء الأرض، وتشكل القشرة الخارجية للأرض وتشمل القشرة والغطاء العلوي الذي يشكل الطبقة الصلبة للأرض.
المحيط المائي
- إنها الكتلة المعقدة من الماء الموجودة على سطح الأرض بجميع أشكالها، بما في ذلك المياه السائلة والمجمدة والمياه الجوفية والمحيطات والبحيرات والجداول.
- والتي يبلغ حجمها 1386 مليون كيلومتر مكعب، منها 97.5٪ مياه مالحة و 2.5٪ فقط مياه عذبة.
أَجواء
- وهي عبارة عن عدة طبقات من الغازات تحيط بالكوكب وتتكون أساسًا من النيتروجين بنسبة تقارب 78٪.
- تبلغ نسبة الأكسجين حوالي 21٪ وكميات صغيرة من الأرجون وثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى، والأكسجين ضروري لتنفس الكائنات الحية.
- يتحول النيتروجين إلى نيوكليوتيدات وأحماض أمينية تحت تأثير البرق والبكتيريا.
- تستخدم النباتات والطحالب ثاني أكسيد الكربون في عملية التمثيل الضوئي.
- كما أنه يحمي من الأشعة فوق البنفسجية والرياح الشمسية والأشعة الكونية، مما يجعل الأرض صالحة للسكن على عكس أي مكان آخر.
المحيط الحيوي
- هذه هي المرحلة الأخيرة من تكوين قشرة الأرض، وتتكون من جميع الكائنات الحية على الأرض من الحيوانات والنباتات وحتى الكائنات الحية وحيدة الخلية.
- تقع معظم الحياة الأرضية على الكوكب في المنطقة التي تمتد من 3 أمتار تحت الأرض إلى 30 مترًا فوقها.
- تعيش معظم الكائنات المائية في المحيطات والبحار في منطقة تمتد من السطح إلى حوالي 200 متر تحته.
- يمكن لبعض الكائنات الحية أن تعيش خارج هذه النطاقات، مثل بعض الطيور
الطبقات الأخيرة من الغلاف الجوي
- يُعرَّف الغلاف الجوي للأرض بأنه الفضاء المحيط بسطح الأرض بجميع مكوناته، بما في ذلك الأرض والمحيطات والجبال الجليدية.
- يمتد إلى الفضاء الخارجي، ويحتوي الغلاف الجوي المحيط بالأرض على العديد من الطبقات التي تبدأ من الأرض وتمتد إلى الفضاء الخارجي.
- تُعرف الطبقة الأخيرة من الغلاف الجوي أيضًا باسم “الغلاف الخارجي” ويأتي اسمها من الكلمة اليونانية “Exo” والتي تعني الخارج.
- يمتد الغلاف الخارجي العالي فوق الغلاف الحراري حتى نهاية الغلاف الجوي على ارتفاع حوالي 64400 كيلومتر.
- تصبح جزيئات الهواء أيضًا مخلخلة في الغلاف الخارجي لدرجة أنه يُعتقد أنها غير موجودة، على سبيل المثال في قاعها يمكن إخراج ذرة غازية حوالي 10 كيلومترات قبل الاصطدام بذرة غازية أخرى.
- عادة، يعرف العلماء المسافة التي تقطعها الذرات الغازية قبل أن تتصادم مع ذرة أخرى في المسار الحر، الغلاف الخارجي، حيث تقل احتمالية اصطدام الجسيمات بسبب الكثافة المنخفضة.
- من المعروف أن كثافة الغلاف الجوي تتناسب طرديًا مع قربه من سطح الأرض.
- يمكن أن يتسبب هذا في إرسال بعض الجزيئات، مثل الهيدروجين، إلى الفضاء الخارجي، خارج مجال جاذبية الأرض.
- لذلك، تصبح جزيئات الهواء نادرة جدًا في الغلاف الخارجي لدرجة أنها لم تعد موجودة.
الطبقات الأخيرة من الغلاف الجوي
- تبدأ هذه الطبقة بمنطقة تعرف باسم Thermopauz، مكتوبة Thermopauz باللغة الإنجليزية، أو ما يعرف باسم (Exobase).
- والتي ترتفع من الأرض إلى مسافة 250 إلى 500 كم، ويختلف هذا الارتفاع حسب النشاط الشمسي الذي يؤثر على الغلاف الجوي، ولا يمكن تحديد الحد الأعلى الذي تنتهي عنده هذه الطبقة تمامًا.
- ومع ذلك، فمن المتوقع نظريًا أن يصل ارتفاعه إلى حوالي 193000 كم، وهو نصف المسافة إلى القمر.
- في مثل هذه المسافات البعيدة يكون مقدار ضغط إشعاع الشمس على ذرات الهيدروجين.
- القوة الموجودة هناك تتجاوز قوة المقاومة التي تسببها جاذبية الأرض، والتي تخلق هذه الظاهرة.
- تُعرف باسم هالة الأرض، وهي مكتوبة بالإنجليزية Geocorona، وتُلاحظ هذه الظاهرة من الفضاء على ارتفاع حوالي 96560 كم.
- يمتد الغلاف الخارجي عالياً فوق الغلاف الحراري حتى نهاية الغلاف الجوي وفي الفضاء الخارجي.
- تظل درجة الحرارة في الغلاف الجوي للأرض ثابتة مع ارتفاع ويبلغ متوسطها حوالي 1500 كلفن.
- هذا هو المكان الذي يلتقي فيه الغلاف الجوي بالفضاء الخارجي، حيث توجد الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض.
درجة الحرارة
- تتجاوز درجة الحرارة في الغلاف الخارجي 1000 درجة مئوية تحت تأثير أشعة الشمس المباشرة، وفي الظل تصل إلى الصفر المطلق “-273 درجة مئوية.
طبقة الأيونوسفير
- إنه في مظروف يغطي المناطق الواقعة بين الطبقات، وبين كل طبقة يوجد مغلف يفصل بينها.
- إنها تسمح وتحضر عمليات التغيير في كل من درجة الحرارة والكثافة، مما يساهم في اختلاف كل طبقة عن سابقتها.
- تتكون من جزيئات أيونية ومتأينة ومتأينة، وكلها أيونات وإلكترونات مشحونة كهربائيًا.
- وتجدر الإشارة إلى أن ارتفاع الأيونوسفير يتغير مع تغير الفصول وكذلك أثناء النهار، والأيونوسفير مهم للغاية بحيث يجب تحديده بالإضافة إلى طبقات الغلاف الجوي الأخرى.
انظر أيضاً: دراسات الغلاف الجوي وطبقاته
طبقات الغلاف الجوي الأخرى
- التروبوسفير: طبقة التروبوسفير هي الطبقة الأقرب إلى سطح الأرض، فهي ترتفع من 6 إلى 20 كم وتحتوي على 50٪ من جميع أنواع الغازات الجوية.
- بالإضافة إلى ذلك، تسمى هذه الطبقة طبقة الطقس، حيث يتحول الهواء، مكونًا الطقس اليومي العام، وكلما زاد ارتفاع هذه الطبقة، انخفضت درجة الحرارة.
- الستراتوسفير: يُطلق عليه أيضًا مخزن الأوزون، ويمتد من 20 كم فوق سطح الأرض إلى 50 كم وهو المكان الذي تنتقل إليه الطائرات التجارية.
- بسبب الاختلاف في درجة حرارة الهواء بين الجزء السفلي والعلوي من الطبقة، لا تحدث عمليات الحمل الحراري عمليًا.
- وغلاف الميزوسفير: الذي يبدأ من ارتفاع 50 كم فوق سطح الأرض إلى 85 كم، وهي طبقة ذات درجة حرارة منخفضة جدًا، بحيث يمكن أن تنخفض إلى أقل من -143 درجة مئوية.
- الغلاف الجوي: تمتد هذه الطبقة من 85 كم إلى 600 كم فوق مستوى سطح الأرض وتتميز هذه الطبقة بدرجات حرارة عالية تصل إلى 2000 درجة مئوية.
- ومع ذلك، فإن الهواء الرقيق ووجود العديد من جزيئات الغاز، المسؤولة عن التبادل الحراري، تساهم بشكل كبير في الشعور بالبرودة.
- طبقة إكزوسفير: هذا هو المكان الذي يلتقي فيه الغلاف الجوي مع الفضاء الخارجي وهو المكان الذي توجد فيه الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض.
أنظر أيضا: تعريف الضغط الجوي والرياح
الاهتمام بدراسة الغلاف الجوي وطبقاته وظواهره يخدم مجال الأرصاد الجوية، حيث يمكن لحركة أشياء كثيرة مثل السفر والتجارة وغيرها، والاهتمام بهذا الجانب أن يكون حلاً للكوارث الطبيعية أو يخدم تقليل الضرر.