سوف نتعلم عن التكوين والطبقات المختلفة للغلاف الجوي في سلسلة من المقالات المتعمقة والمثيرة للاهتمام. أصبحت هذه المعرفة حيوية للغاية في عصرنا الحالي ، حيث يلعب الغلاف الجوي دورًا رئيسيًا ، مع وجود مجريات شديدة الخطورة يمكن أن تؤثر على مستقبل البشرية ، مثل الاحتباس الحراري ، مما يجعل فهم هذا الغلاف الواقي لكوكبنا ضروريًا لمعالجة القضايا البيئية واستغلال الموارد.
بالرغم من اختلاط الهواء بالتوازن في كافة جوانب الغلاف الجوي ، إلا أن الغلاف الجوي نفسه ليس متجانسًا ماديًا ، ولكنه يحتوي على تغير كبير في درجة الحرارة والضغط بالنسبة لـ الارتفاع ، مما يحدد مجموعةًا من طبقات الغلاف الجوي. هذه الطبقات هي طبقة التروبوسفير (التروبوسفير(: 0-12 كم ، الستراتوسفير)الستراتوسفير(: من 16 لـ 50 كم ، ميزوسفير)الميزوسفير(: من 50 لـ 80 كم ، الغلاف الحراري)الغلاف الحراري): 80 لـ 640 كم.
تتميز الحدود بين هذه الطبقات الأربع بالتغيرات المفاجئة في درجة الحرارة ، وهذه الحدود هي منطقة الراحة في طبقة التروبوسفير ، على التوالي (تروبوبوز) وكلاهما عبر إيقاف المناطق في الستراتوسفير)ستراتوبوزوالميزوسفيرالميزوبوس). في التروبوسفير والميزوسفير ، تنخفض درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع ، وفي الستراتوسفير والغلاف الحراري تزداد درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع.
بالإضافة لـ درجة الحرارة ، يمكن استعمال معلمات أخرى لوصف الطبقات المختلفة في منحنيات الغلاف الجوي. على سبيل المثال الأيونوسفير (الأيونوسفير) ، يتحدد بوجود الأيونات التي تحتل نفس المنطقة مثل الغلاف الحراري للغلاف الجوي (الأيونات) وهو معيار فيزيائي-كيميائي. المنطقة فوق الأيونوسفير ، الغلاف الخارجي (اكسوسفير).
يبني الأيونوسفير والغلاف الخارجي معًا الغلاف الجوي العلوي (أو الغلاف الحراري). الغلاف المغناطيسي (الغلاف المغناطيسيإنها المنطقة فوق سطح الأرض حيث تتأثر الجسيمات المشحونة بالمجال المغناطيسي للأرض.
تشتهر إحدى طبقات الغلاف الجوي أيضًا بدورها في طبقة الأوزون (منظمة الصحة العالمية) وتحتل جزءًا كبيرًا من الستراتوسفير. تحدد هذه الطبقة التركيب الكيميائي لغاز الأوزون على وجه الخصوص.
تروبوسفير
يسمى الغلاف الجوي السفلي طبقة التروبوسفير. يتراوح سمكها من 8 كم عند القطبين لـ 16 كم فوق خط الاستواء. يحد التروبوسفير طبقة الستراتوسفير العليا ، وهي حدود تتميز بدرجات حرارة ثابتة. يطل الستراتوسفير على طبقة التروبوسفير. بالرغم من أنها ليست محصنة ضد التباين ، تنخفض درجة الحرارة بشكل عام مع زيادة طبقة التروبوسفير. يعرف متسلقو التلال أن درجة الحرارة في الجزء العلوي أقل ببضع درجات مما هي عليه في الوادي أدناه.
يعتبر التروبوسفير أكثر كثافة من طبقات الغلاف الجوي فوقه (بسبب الوزن الذي يضغط عليه) ويحتوي على حوالي 75 بالمائة من كتلة الغلاف الجوي. يتكون بشكل أساسي من النيتروجين (78٪) والأكسجين (21٪) وتركيزات صغيرة فقط من الغازات النزرة. تقريبا كل الماء في الغلاف الجوي ، رطب أو بخار ، موجود في طبقة التروبوسفير.
طبقة التروبوسفير هي الطبقة التي توجد فيها معظم التغيرات في الغلاف الجوي للأرض. مع انخفاض درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع في طبقة التروبوسفير ، يتصاعد الهواء الدافئ بالقرب من سطح الأرض بسرعة لأنه أقل كثافة من الهواء البارد فوقه. في الواقع ، يمكن أن ترتفع جزيئات الهواء لـ قمة طبقة التروبوسفير وتنزل مرة ثانية في غضون أيام قليلة. هذه الحركة العمودية للهواء ، أو الحمل الحراري ، تخلق سحبًا تتساقط في النهاية من الرطوبة المخزنة في الهواء ، مما يتسبب في الكثير من التقلبات التي نشهدها.
منطقة الراحة في طبقة التروبوسفير هي رأس منطقة درجة الحرارة الثابتة ، طبقة التروبوسفير. ثم تبدأ درجة حرارة الهواء في الارتفاع في الستراتوسفير. وبالتالي ، فإن درجة الحرارة المرتفعة تمنع معظم حمل الهواء من عبور منطقة الركود ، وبالتالي فإن الكثير من الظواهر الجوية ، بما في ذلك السحب الرعدية ، محاصرة في طبقة التروبوسفير.
في بعض الأحيان لا تنخفض درجة الحرارة في طبقة التروبوسفير ، بل ترتفع. يُعرف مثل هذا الموقف باسم انعكاس الحرارة (انقلاب درجة الحرارة). تمنع الانعكاسات الحرارية أو تحد من الخلط الرأسي للهواء. يمكن أن يؤدي مثل هذا الاستقرار في الغلاف الجوي لـ حوادث تلوث الهواء في ضوء تعرض ملوثات الهواء المنبعثة على مستوى الأرض للوقوع تحت الانقلاب الحراري.
الستراتوسفير
طبقة الستراتوسفير هي ثاني أكبر طبقة. وهي تواجه طبقة التروبوسفير وتفصلها عنها منطقة التروبوسفير الدائمة. تحتل منطقة الغلاف الجوي على زيادة حوالي 12-20 كم ، لكن حدها الأدنى يميل لـ أن يكون أقرب لـ خط الاستواء وأقرب لـ القطبين في الأسفل.
يحدد الستراتوسفير الطبقة التي ترتفع فيها درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع. في الجزء العلوي من الستراتوسفير ، يمكن أن يصل الهواء الرقيق لـ درجات حرارة قريبة من 0 درجة مئوية. هذه الزيادة في درجة الحرارة ناتجة عن امتصاص طبقة الأوزون لأشعة الشمس فوق البنفسجية.
تخلق خصائص درجة الحرارة هذه ظروفًا جوية مستقرة جدًا ويفتقر الستراتوسفير لـ الاضطرابات الجوية الشائعة جدًا في طبقة التروبوسفير. لذلك ، فإن طبقة الستراتوسفير مستقلة تمامًا تقريبًا عن السحب أو أي مظهر انتهاء لتقلبات الغلاف الجوي.
يوفر الستراتوسفير بعض المزايا للسفر الجوي لمسافات طويلة لأنه يتفوق على الطقس العاصف وله رياح أفقية قوية ومستقرة ، ويتم فصل الستراتوسفير عن طبقة الميزوسفير بحد يُعرف باسم منطقة توقف الستراتوسفير.
