ما هي مكونات الغلاف الجوي وطبقاته بالتفصيل

ما هي مكونات الغلاف الجوي الذي يحيط بالأرض، والذي بدوره يساعد على حماية الكائنات الحية من الأشعة فوق البنفسجية الضارة، والتي تسبب أمراض عديدة مثل سرطان الجلد، وأمراض جلدية، وبصرية كثيرة، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن الغلاف الجوي، كما وسنذكر جميع مكوناته، وسنوضح ما هي الطبقات الرئيسية التي يتكون منها هذا الغلاف الذي يحمي الأرض.

ما هو الغلاف الجوي

الغلاف الجوي (بالإنجليزية: Atmosphere)، هو طبقة من الغازات موجودة حول الكرة الأرضية، وذلك بفعل وتأثير الجاذبية الأرضية، والمعروفة بإسم الهواء الطبيعي، وإن هذا الغلاف مهم جداً لكوكب الأرض، حيث يحمي الغلاف الجوي للأرض الحياة على سطح الأرض، وذلك من خلال خلق ضغط يسمح بوجود الماء السائل على سطح الأرض، ويساعد ايضاً على إمتصاص الأشعة الشمسية فوق البنفسجية والقادمة من الشمس، كما ويعمل هذا الغلاف على تسخين سطح الأرض من خلال الإحتفاظ بالحرارة حيث تعرف هذه الظاهرة بتأثير الإحتباس الحراري، وتساعد هذه الطبقة على تقليل درجات الحرارة القصوى بين النهار والليل، ويصل إرتفاع هذه الطبقة لمئات الكيلو مترات من سطح الأرض، ويصبح الغلاف الجوي أرق وأرق مع زيادة الإرتفاع، ويعتبر خط كارمان هو الحد الفاصل بين الغلاف الجوي للأرض وبين الفضاء الخارجي.[1]

ما هي مكونات الغلاف الجوي

في الواقع إن الأرض هي الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الذي يتمتع بغلاف جوي يمكنه الحفاظ على الحياة، ولا يحتوي هذا الغلاف من الغازات على الهواء الذي نتنفسه فحسب، بل يحمي الكائنات الحية ايضاً من إنفجارات الحرارة والإشعاع المنبعث من الشمس، حيث يسخن الغلاف الجوي الكوكب نهاراً ويبرده ليلاً، وفي الواقع يبلغ سمك الغلاف الجوي للأرض حوالي 300 ميل أي ما يعادل حوالي 480 كيلو متر، ولكن معظم هذا الغلاف يقع في نطاق 16 كيلو متر من السطح، حيث ينخفض ضغط الهواء مع الإرتفاع، وعلى سبيل المثال عند مستوى سطح البحر، يبلغ ضغط الهواء حوالي 1 كيلو جرام لكل سنتيمتر مربع، أما عند إرتفاع 3 كيلو متر، يبلغ ضغط الهواء حوالي 0.7 كيلو جرام لكل سنتيمتر مربع، كما وإن عند هذا الإرتفاع هناك كمية أقل من الأكسجين للتنفس، وتشمل الغازات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض ما يلي:[2]

• الينتروجين (بالإنجليزية: Nitrogen): حيث يحتوي الغلاف الجوي على نسبة تصل لحوالي 78% من النيتروجين.
• الأكسجين (بالإنجليزية: Oxygen): يحتوي الغلاف الجوي على نسبة تصل لحوالي 21% من الأكسجين.
• الأرجون (بالإنجليزية: Argon): يحتوي الغلاف الجوي على نسبة تصل لحوالي 0.93% من الأرجون.
• ثاني أكسيد الكربون (بالإنجليزية: Carbon Dioxide): يحتوي الغلاف على نسبة 0.04% من ثاني أكسيد الكربون.
• النيون (بالإنجليزية: Neon): يحتوي الغلاف الجوي على نسبة ضئيلة جداً من النيون.
• الهيليوم (بالإنجليزية: Helium): يحتوي الغلاف الجوي على نسبة ضئيلة جداً من الهيليوم.
• الميثان (بالإنجليزية: Methane): يحتوي الغلاف الجوي على نسبة ضئيلة جداً من الميثان.
• الكريبتون (بالإنجليزية: Krypton): يحتوي الغلاف الجوي على نسبة ضئيلة جداً من الكريبتون.
• الهيدروجين (بالإنجليزية: Hydrogen): يحتوي الغلاف الجوي على نسبة ضئيلة جداً من الهيدروجين.
• بخار الماء (بالإنجليزية: Water Vapor): يحتوي الغلاف الجوي على نسبة ضئيلة جداً من بخار الماء.

شاهد ايضاً: يبلغ سمك الغلاف الجوي المحيط بالارض نحو

ما هي طبقات الغلاف الجوي

يحتوي الغلاف الجوي للأرض على عدة طبقات مختلفة، ولكل طبقة منها سماتها الخاصة، ويمكن تلخيص هذه الطبقات للغلاف الجوي على النحو الأتي:[3]

طبقة التروبوسفير

طبقة التروبوسفير (بالإنجليزية: Troposphere)، هي الطبقة الدنيا من الغلاف الجوي، حيث تبدأ هذه الطبقة من مستوى سطح الأرض، وتمتد صعوداً إلى حوالي 10 كيلو متر، وفي الواقع كل الكائنات الحية مع البشر تعيش في طبقة التروبوسفير، كما وتحدث كل الأحوال الجوية تقريباً في هذه الطبقة الدنيا، حيث تظهر معظم الغيوم في أعلى هذه الطبقة، ويرجع ذلك إلى وجود 99% من بخار الماء في الغلاف الجوي في طبقة التروبوسفير، وينخفض ضغط الهواء، وتصبح درجات الحرارة أكثر برودة، كلما تم الإرتفاع في طبقة التروبوسفير.

طبقة الستراتوسفير

طبقة الستراتوسفير (بالإنجليزية: Stratosphere)، هي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي، وتمتد هذه الطبقة من أعلى طبقة التروبوسفير إلى حوالي 50 كيلو متر فوق سطح الأرض، وفي الواقع إن طبقة الأوزون موجودة داخل الستراتوسفير، حيث تمتص جزيئات الأوزون في هذه الطبقة ضوء الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس، وتحول طاقة الأشعة فوق البنفسجية إلى حرارة، وعلى عكس طبقة التروبوسفير، فإن طبقة الستراتوسفير تزداد درجات الحرارة فيها كلما زاد الإرتفاع، كما وإن الهواء في الستراتوسفير لا يحدث فيه أي إضطرابات أو حركات صاعدة مثل طبقة التروبوسفير، ولهذا السبب تحلق طائرات الركاب التجارية في الجزء السفلي من الستراتوسفير، ويرجع ذلك إلى أن هذه الطبقة أقل اضطراباً في الهواء، لذا فإنها توفر قيادة أكثر سلاسة للطائرات.

طبقة الميزوسفير

طبقة الميزوسفير (بالإنجليزية: Mesosphere)، هي الطبقة الثالثة في الغلاف الجوي، حيث تمتد هذه الطبقة من أعلى طبقة الستراتوسفير إلى حوالي 85 كيلو متر، وفي الحقيقة تحترق معظم الشهب الساقطة على الأرض في طبقة الميزوسفير، وعلى عكس طبقة الستراتوسفير، ستقل درجات الحرارة أكثر مع الإرتفاع عبر طبقة الميزوسفير، وتم العثور على أبرد درجات حرارة في الغلاف الجوي للأرض، والتي وصلت إلى حوالي 90 درجة مئوية تحت الصفر، وذلك بالقرب من الجزء العلوي من هذه الطبقة، كما وإن الهواء في طبقة الميزوسفير رقيق جداً بحيث لا يمكن للكائنات أن تتنفسه، وإن ضغط الهواء في أسفل الطبقة أقل بكثير من 1% من الضغط عند مستوى سطح البحر.

طبقة الثيرموسفير

طبقة الثيرموسفير (بالإنجليزية: Thermosphere)، هي الطبقة الرابعة في الغلاف الجوي، حيث تمتد هذه الطبقة من أعلى طبقة الميزوسفير لحوالي 500 إلى 1000 كيلو متر فوق سطح الأرض، ويتم إمتصاص الأشعة السينية عالية الطاقة، والأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس في هذه الطبقة، مما يؤدي ذلك إلى رفع درجة الحرارة في هذه الطبقة إلى مئات أو أحياناً إلى آلاف الدرجات، كما وتشبه طبقة الثيرموسفير الفضاء الخارجي أكثر من كونها جزءاً من الغلاف الجوي، وإن العديد من الأقمار الصناعية تدور في الواقع حول الأرض داخل هذه الطبقة.

طبقة الإكزوسفير

طبقة الإكزوسفير (بالإنجليزية: Exosphere)، هي من الطبقات العليا في الغلاف الجوي، وعلى الرغم من أن بعض الخبراء يعتبرون طبقة الثيرموسفير هي الطبقة العلوية من الغلاف الجوي، الا إن بعض العلماء يعتبرون طبقة الإكزوسفير هي الحد النهائي والفعلي للغلاف الغازي للأرض، وسبب ذلك الإختلاف بين العلماء، هو أن الهواء في طبقة الإكزوسفير رقيق جداً جداً، مما يجعل هذه الطبقة أشبه بالفضاء الخارجي أكثر من الغلاف الجوي، وفي الواقع إن الهواء في هذه الطبقة يتسرب بإستمرار وبشكل تدريجي من الغلاف الجوي للأرض إلى الفضاء الخارجي، ولا توجد حدود عليا واضحة لهذه الطبقة، حيث تتداخل هذه الطبقة مع الفضاء الخارجي في الحدود العليا لها، ويعتقد العلماء أن الحدود العليا لهذه الطبقة تقع على إرتفاع حوالي 100000 إلى 190000 كيلو متر فوق سطح الأرض، وهي نصف المسافة بين الأرض والقمر.

طبقة الأيونوسفير

طبقة الأيونوسفير (بالإنجليزية: Ionosphere)، هي في الواقع ليست طبقة حقيقية مثل باقي طبقات الغلاف الجوي، حيث إن طبقة الأيونوسفير هي عبارة عن سلسلة من المناطق في أجزاء من الغلاف الجوي والغلاف الحراري، حيث تسببت الإشعاعات عالية الطاقة القادمة من الشمس، في إفلات الإلكترونات من الذرات والجزيئات، وتسمى الذرات والجزيئات المشحونة كهربائياً والتي تتشكل بهذه الطريقة بإسم الأيونات، مما يعطي الغلاف المتأين اسمه على هذه الطبقة، ويمنح هذه المنطقة بعض الخصائص الخاصة بها، ويمكن تسمية هذه الطبقة بالغلاف الأيوني.

شاهد ايضاً: ما الغاز الذي يعد مذيبا للهواء الجوي .. مكونات الهواء الجوي

تلوث الغلاف الجوي

يمكن وصف التغيير الفيزيائي أو البيولوجي أو الكيميائي للهواء في الغلاف الجوي بأنه تلوث، حيث يحدث هذا التلوث عندما تدخل أي غازات ضارة أو غبار أو دخان في الغلاف الجوي، وتجعل من الصعب على النباتات والحيوانات والبشر البقاء على قيد الحياة، وذلك بسبب أن الهواء يصبح متسخاً بالغبار ومليء بالغازات السامة والضارة مع تقدم الزمن، وفي الواقع يعود سبب إستدامة جميع الكائنات الحية على الأرض، إلى مجموعة من الغازات الطبيعية، والتي تشكل معاً الغلاف الجوي، ويمكن أن يكون عدم التوازن الناجم عن زيادة أو نقص نسبة هذه الغازات ضاراً بالكائنات الحية كلها.

إن طبقة الأوزون والتي تعتبر ضرورية لوجود النظم البيئية على الكوكب أصبحت تقل وتتأثر بسبب زيادة التلوث، كما وأصبح الإحتباس الحراري، وهو نتيجة مباشرة لإختلال توازن الغازات في الغلاف الجوي، أكبر تهديد وتحدي يجب على العالم المعاصر التغلب عليه في محاولة للبقاء على قيد الحياة.[4]

أسباب تلوث الغلاف الجوي

هناك نوعان من مصادر تلوث الغلاف الجوي، وهما كالأتي:[4]

مصادر طبيعية

حيث تشمل المصادر الطبيعية للتلوث، ما يلي:

• الغبار الذي تحمله الرياح من مواقع ذات غطاء أخضر قليل جداً أو معدوم.
• الغازات المنبعثة من عمليات الأجسام للكائنات الحية، مثل ثاني أكسيد الكربون من الإنسان أثناء التنفس، والميثان من الماشية أثناء الهضم، والأكسجين من النباتات أثناء التمثيل الضوئي.
• الدخان الناتج عن إحتراق الغابات.
• الدخان والغازات المنبعثة من الإنفجارات البركانية.

مصادر صناعية

إن المصادر الصناعي للتلوث سببها الرئيسي هو الإنسان، وهي تعد من أخطر أنواع التلوث، ومن أكثرها تأثيراً على الغلاف الجوي، وفي ما يلي قائمة لمصادر التلوث التي تكون من صنع الإنسان:

• حرق النفايات.
• توليد الطاقة من عمليات حرق الوقود الأحفوري.
• الغازات المنبعثة من المصانع.
• الغازات المنبعثة من المركبات.
• الغازات السامة والضارة والمستخدمة في الصناعة، وخاصة غازات التدفئة والتبريد.
• الأنشطة الزراعية.
• عمليات التعدين الصناعية.
• المواد الكيميائية والمركبات الضارة التي تكون من صنع الإنسان.
• القنابل والصواريخ المستخدمة في الحروب.

شاهد ايضاً: من هو المتضرر من تلوث البيئة

مخاطر تلوث الغلاف الجوي

هناك العديد من المخاطر على الكائنات الحية بسبب تلوث الغلاف الجوي، وفي ما يلي قائمة بأخطر هذه التأثيرات بسبب التلوث:[5]

مشاكل الجهاز التنفسي والقلب

إن تلوث الغلاف الجوي والهواء يتسبب بالعديد من الأمراض للجهاز التنفسي والقلب، مثل الربو، والتهاب الشعب الهوائية المزمن، وإنتفاخ الرئة، والنوبات القلبية، والسكتات الدماغية، بالإضافة إلى السرطان، وفي الواقع هناك عدة ملايين من البشر قد ماتوا بسبب الآثار المباشرة أو غير المباشرة لتلوث الغلاف الجوي.

مشاكل صحة الأطفال

إن تلوث الغلاف الجوي والهواء يضر بصحة الأطفال، حتى قبل أن يولدوا، حيث يؤدي التعرض لمستويات عالية من تلوث الهواء أثناء الحمل إلى حدوث حالات إجهاض، وكذلك الولادة المبكرة، والتوحد، والربو، وإضطراب الطيف لدى الأطفال الصغار، كما وإن التلوث يؤدي إلى إتلاف نمو الدماغ المبكر عند الطفل، والتسبب في الإلتهاب الرئوي الذي يقتل ما يقرب من مليون طفل دون سن الخامس سنوياً، ويتعرض الأطفال لخطر أكبر للإصابة بالتهابات الجهاز التنفسي قصيرة المدى، وأمراض الرئة، في المناطق المعرضة لملوثات الهواء والغلاف الجوي.

الإحتباس الحراري

إن إرتفاع درجات الحرارة في جميع أنحاء العالم بسبب الإحتباس الحراري، سيؤدي إلى الزيادة في مستويات سطح البحر، وذوبان الجليد من المناطق الأكثر برودة والجبال الجليدية، وتشرد الحيوانات، وفقدان الموائل، وهناك بالفعل كارثة وشيكة الوقوع بسبب الإحتباس الحراري الناتج من التلوث، إذا لم يتم إتخاذ أي إجراءات دولية للحفاظ على البيئة.

المطر الحمضي

حيث تنطلق الغازات الضارة مثل أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت في الغلاف الجوي أثناء حرق الوقود الأحفوري، وعندما تمطر ستتحد قطرات الماء مع ملوثات الهواء هذه، وتصبح حمضية ثم تسقط على الأرض في شكل مطر حمضي، ويمكن أن تسبب الأمطار الحمضية أضراراً كبيرة للإنسان والحيوان والمحاصيل الزراعية.

وفي ختام هذا المقال نكون قد عرفنا ما هي مكونات الغلاف الجوي، كما ووضحنا ما هو الغلاف الجوي، وذكرنا جميع الطبقات الموجودة في هذا الغلاف، ووضحنا يالتفصيل ما هي المخاطر التي قد تحدث بسبب تلوث الغلاف الجوي، وذكرنا جميع مصادر هذا التلوث الكارثي لغلاف الأرض.