الغلاف الجوي ليس مجرد هواء يحيط بالأرض، بل نظام متدرج ومعقد يتغير فيه الضغط والكثافة ودرجة الحرارة والتركيب كلما ارتفعنا عن سطح الكوكب. ورغم أننا لا نرى حدودًا تفصل جزءًا من السماء عن الآخر، فإن العلماء يقسمون الغلاف الجوي إلى خمس طبقات رئيسية اعتمادًا بصورة أساسية على طريقة تغير درجة الحرارة مع الارتفاع.
تبدأ هذه الطبقات بطبقة التروبوسفير التي نعيش فيها وتحدث داخلها معظم الظواهر الجوية، ثم الستراتوسفير التي تحتوي على أعلى تركيزات الأوزون، وبعدها الميزوسفير التي تحترق فيها نسبة كبيرة من الشهب، ثم الثرموسفير ذات الهواء شديد التخلخل ودرجات الحرارة المرتفعة، وأخيرًا الإكسوسفير التي تمثل المنطقة الانتقالية بين الغلاف الجوي والفضاء.
في هذا الدليل سنجري مقارنة شاملة بين طبقات الغلاف الجوي من حيث الارتفاع والحرارة والكثافة والضغط والظواهر التي تحدث في كل طبقة، مع توضيح العلاقة بينها والفرق بين الطبقات الرئيسية والمناطق الثانوية مثل الأيونوسفير وطبقة الأوزون.
ما الغلاف الجوي؟
الغلاف الجوي هو الغلاف الغازي المرتبط بالأرض بفعل الجاذبية. ويتكون الهواء الجاف في معظمه من نحو 78% من النيتروجين و21% من الأكسجين، إضافة إلى الأرجون وثاني أكسيد الكربون وكميات صغيرة من غازات أخرى. ويضاف إلى ذلك بخار الماء الذي تتغير كميته بدرجة كبيرة من مكان إلى آخر ومن حالة جوية إلى أخرى.
ولا تقتصر أهمية الغلاف الجوي على توفير الغازات اللازمة للحياة؛ فهو يشارك كذلك في تنظيم حرارة سطح الأرض، ويقلل وصول جزء من الإشعاعات الشمسية الضارة، ويسمح بتكون السحب وهطول الأمطار وحركة الرياح، كما يساعد على إبطاء كثير من الأجسام الصغيرة القادمة من الفضاء قبل وصولها إلى سطح الأرض.
هل للغلاف الجوي نهاية واضحة؟
لا يمتلك الغلاف الجوي حدًا علويًا حادًا يمكن عنده القول إن الهواء ينتهي فجأة ويبدأ الفضاء. بل تنخفض كثافة الجزيئات تدريجيًا مع الارتفاع حتى يصبح وجودها شديد الندرة، ولهذا تعتبر الطبقة الخارجية منطقة انتقالية تتداخل تدريجيًا مع الفضاء.
وبالمثل، فإن الحدود بين طبقات الغلاف الجوي ليست جدرانًا ثابتة، بل مناطق انتقال تتغير ارتفاعاتها تبعًا لخط العرض والفصل والنشاط الشمسي والظروف الجوية.
كم عدد طبقات الغلاف الجوي؟
وفق التقسيم الحراري الأكثر شيوعًا، يتكون الغلاف الجوي للأرض من خمس طبقات رئيسية مرتبة من سطح الأرض إلى الخارج كما يلي:
- التروبوسفير (Troposphere): الطبقة الأقرب إلى سطح الأرض.
- الستراتوسفير (Stratosphere): تقع فوق التروبوسفير.
- الميزوسفير (Mesosphere): الطبقة الوسطى تقريبًا.
- الثرموسفير (Thermosphere): طبقة شديدة التخلخل ترتفع فيها درجة الحرارة.
- الإكسوسفير (Exosphere): أبعد مناطق الغلاف الجوي وأكثرها اندماجًا مع الفضاء.
هناك أيضًا مناطق مهمة مثل الأيونوسفير وطبقة الأوزون، لكنها لا تمثل طبقات إضافية مستقلة في التقسيم الحراري؛ لأنها تتداخل مع واحدة أو أكثر من الطبقات الخمس.
جدول مقارنة بين طبقات الغلاف الجوي
| الطبقة | الارتفاع التقريبي | سلوك درجة الحرارة | أبرز الخصائص |
|---|---|---|---|
| التروبوسفير | من سطح الأرض إلى نحو 8–15 كم في المتوسط، وقد يتسع النطاق حسب الموقع | تنخفض غالبًا مع الارتفاع | السحب والأمطار والرياح ومعظم الطقس |
| الستراتوسفير | من نهاية التروبوسفير إلى نحو 50 كم | ترتفع تدريجيًا مع الارتفاع | توجد فيها أعلى تركيزات الأوزون |
| الميزوسفير | نحو 50–85 كم | تنخفض مع الارتفاع | تحترق فيها نسبة كبيرة من الشهب الصغيرة |
| الثرموسفير | تبدأ قرب 85 كم وتمتد لمئات الكيلومترات | ترتفع بشدة مع الارتفاع | هواء شديد التخلخل، وتظهر فيها ظواهر مرتبطة بالنشاط الشمسي والشفق القطبي |
| الإكسوسفير | تبدأ تقريبًا بعد عدة مئات من الكيلومترات وتمتد إلى آلاف الكيلومترات | لا يمكن وصفها بالطريقة المعتادة نفسها بسبب ندرة الجزيئات | منطقة انتقال تدريجي إلى الفضاء |
الأرقام السابقة تقريبية؛ فالحدود الفعلية تتحرك ولا تقع دائمًا عند الارتفاع نفسه. ويظهر ذلك بوضوح في ارتفاع قمة التروبوسفير وفي بداية الإكسوسفير التي تتأثر بدرجة كبيرة بالنشاط الشمسي.
طبقة التروبوسفير: الطبقة التي نعيش فيها
التروبوسفير هي أدنى طبقات الغلاف الجوي وأكثرها ارتباطًا بحياتنا اليومية. تبدأ مباشرة من سطح الأرض، ويختلف ارتفاع قمتها من منطقة إلى أخرى؛ فهي أعلى عادة بالقرب من خط الاستواء وأقل ارتفاعًا باتجاه المناطق القطبية.
وعلى الرغم من أن سمكها صغير إذا قورن بالامتداد الكلي للغلاف الجوي، فإنها تحتوي على معظم كتلة الهواء، كما يتركز فيها تقريبًا معظم بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي.
لماذا يحدث الطقس داخل التروبوسفير؟
يتم تسخين الجزء السفلي من التروبوسفير بدرجة كبيرة من سطح الأرض الذي يمتص الطاقة الشمسية ثم ينقل جزءًا منها إلى الهواء. ينتج عن اختلاف التسخين حركة صاعدة وهابطة للهواء، ومع وجود بخار الماء تتكون السحب وتحدث الأمطار والعواصف وتتغير الرياح.
لهذا فإن ما نطلق عليه عادة حالة الطقس يحدث بصورة شبه كاملة داخل التروبوسفير.
كيف تتغير الحرارة في التروبوسفير؟
تنخفض درجة الحرارة بصورة عامة كلما ارتفعنا داخل التروبوسفير. ويبلغ معدل الانخفاض المتوسط في الظروف القياسية نحو 6.5 درجات مئوية لكل كيلومتر، إلا أن القيمة الحقيقية تختلف حسب الرطوبة والوقت والموقع والظروف الجوية.
ولا يعني ذلك أن الحرارة تنخفض دائمًا بلا استثناء؛ فقد تحدث حالات يزداد فيها دفء الهواء مع الارتفاع ضمن جزء محدود، وهي ظاهرة تعرف بالانقلاب الحراري.
ما التروبوبوز؟
عند أعلى التروبوسفير توجد منطقة انتقالية تسمى التروبوبوز. وتمثل الحد الفاصل التقريبي بين التروبوسفير والستراتوسفير، وتتميز بتغير واضح في الاتجاه العام لدرجة الحرارة.
طبقة الستراتوسفير: الهواء الأكثر استقرارًا
تبدأ الستراتوسفير فوق التروبوبوز وتمتد تقريبًا حتى ارتفاع 50 كيلومترًا. ويختلف سلوكها الحراري عن التروبوسفير؛ إذ تميل درجة الحرارة فيها إلى الارتفاع كلما اتجهنا إلى الأعلى.
لماذا ترتفع الحرارة في الستراتوسفير؟
يرتبط هذا الارتفاع بوجود الأوزون الذي يمتص جزءًا مهمًا من الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. وتتحول بعض الطاقة الممتصة إلى طاقة حرارية، ولذلك يصبح الجزء الأعلى من الستراتوسفير أدفأ من المناطق الواقعة تحته.
هذا التوزيع الحراري يجعل الستراتوسفير أكثر استقرارًا من التروبوسفير ويحد من حركة الحمل الرأسية القوية التي تميز الطبقة القريبة من سطح الأرض.
أين توجد طبقة الأوزون؟
عندما نتحدث عن طبقة الأوزون فنحن لا نقصد طبقة منفصلة تمامًا عن الستراتوسفير، وإنما منطقة داخلها تحتوي على تركيز أعلى نسبيًا من جزيئات الأوزون.
ويمثل الأوزون الموجود على هذه الارتفاعات درعًا مهمًا لأنه يمتص نسبة كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية ذات التأثيرات الضارة قبل وصولها إلى سطح الأرض.
هل تحلق الطائرات داخل الستراتوسفير؟
تحلق الطائرات النفاثة على ارتفاعات مرتفعة بالقرب من الجزء الأعلى من التروبوسفير أو الجزء السفلي من الستراتوسفير حسب خط السير ونوع الطائرة والظروف التشغيلية. ويساعد استقرار الهواء نسبيًا في هذه المناطق على تجنب جزء من الاضطرابات الجوية الموجودة في المستويات الأدنى.
ما الستراتوبوز؟
تنتهي الستراتوسفير عند منطقة انتقال تسمى الستراتوبوز، وبعدها تبدأ الميزوسفير ويتغير اتجاه الحرارة مرة أخرى.
طبقة الميزوسفير: أبرد مناطق الغلاف الجوي
تمتد الميزوسفير تقريبًا من ارتفاع 50 إلى 85 كيلومترًا. وتعود درجة الحرارة فيها إلى الانخفاض مع زيادة الارتفاع، ويمكن بالقرب من قمتها تسجيل بعض أدنى درجات الحرارة في الغلاف الجوي للأرض.
لماذا تحترق الشهب في الميزوسفير؟
عند دخول أجسام صغيرة من الفضاء إلى الغلاف الجوي بسرعات كبيرة، تتفاعل مع جزيئات الهواء وتتعرض لتسخين شديد نتيجة عمليات معقدة تشمل ضغط الهواء أمام الجسم وانتقال الطاقة إلى الغاز المحيط.
ويحدث جانب كبير من التوهج المرئي للشهب في نطاق الميزوسفير، ولذلك تعد هذه الطبقة خط دفاع طبيعيًا مهمًا أمام كثير من الأجسام الصغيرة التي تدخل الغلاف الجوي.
لماذا يصعب دراسة الميزوسفير؟
تقع الميزوسفير في منطقة مرتفعة أكثر من قدرة البالونات التقليدية والطائرات، وفي الوقت نفسه منخفضة بالنسبة إلى المدارات المستقرة لمعظم الأقمار الصناعية. ولهذا تعتمد دراستها على وسائل من بينها صواريخ الأبحاث وأجهزة الاستشعار عن بعد والرصد من سطح الأرض.
ما الميزوبوز؟
يسمى الحد العلوي للميزوسفير الميزوبوز، ويمثل المنطقة الانتقالية بينها وبين الثرموسفير. وتوجد بالقرب منه درجات حرارة شديدة الانخفاض مقارنة بأجزاء أخرى من الغلاف الجوي.
طبقة الثرموسفير: درجات حرارة مرتفعة وهواء شديد التخلخل
تبدأ الثرموسفير تقريبًا بعد ارتفاع 85 كيلومترًا، وتمتد إلى عدة مئات من الكيلومترات. ولا يوجد رقم ثابت تمامًا لنهايتها؛ لأن ارتفاع حدودها يتأثر بالنشاط الشمسي وطريقة تعريف الطبقات.
لماذا تصل الحرارة في الثرموسفير إلى قيم عالية؟
تمتص الذرات والجزيئات في هذه المنطقة الأشعة الشمسية ذات الطاقة العالية، ومن بينها الأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة والأشعة السينية، ولذلك ترتفع الطاقة الحركية للجزيئات بصورة كبيرة.
وقد تصل درجات الحرارة المحسوبة في الأجزاء العليا من الثرموسفير إلى مئات أو آلاف الدرجات المئوية وفق مستوى النشاط الشمسي.
هل سيشعر الإنسان بحرارة شديدة في الثرموسفير؟
ليس بالمعنى الذي نشعر به بالقرب من سطح الأرض. فالحرارة المقاسة تعبر عن متوسط الطاقة الحركية للجزيئات، لكن عدد الجزيئات في وحدة الحجم داخل الثرموسفير قليل للغاية.
وبالتالي لا توجد كمية كافية من المادة لنقل الحرارة إلى جسم الإنسان بالطريقة المعتادة. وهذا مثال مهم يوضح أن درجة الحرارة ومقدار الطاقة الحرارية المنقولة ليسا الشيء نفسه.
أين يحدث الشفق القطبي؟
ترتبط الأضواء القطبية بتفاعل جسيمات مشحونة قادمة من البيئة الشمسية مع ذرات وجزيئات موجودة في الغلاف الجوي العلوي تحت تأثير المجال المغناطيسي للأرض. ويظهر جانب مهم من هذه الظاهرة على ارتفاعات تقع ضمن الثرموسفير والأيونوسفير المتداخل معها.
الأقمار الصناعية والثرموسفير
يدور عدد من المركبات والأقمار الصناعية في مدارات أرضية منخفضة تقع داخل المناطق العليا شديدة التخلخل من الغلاف الجوي، بما في ذلك أجزاء من الثرموسفير.
وعلى الرغم من ندرة الهواء هناك، فإن مقاومته لا تصبح صفرًا، ولذلك يمكن أن تؤثر الكثافة الجوية الضعيفة في مدارات الأجسام بمرور الوقت، خصوصًا عندما يؤدي النشاط الشمسي إلى تمدد الطبقات العليا وزيادة كثافتها على بعض الارتفاعات.
طبقة الإكسوسفير: البوابة التدريجية إلى الفضاء
الإكسوسفير هي أبعد منطقة في الغلاف الجوي. ويختلف الارتفاع المستخدم لتحديد بدايتها، لكنه يقع عمومًا بعد عدة مئات من الكيلومترات فوق سطح الأرض، وقد يمتد تأثير هذه المنطقة إلى آلاف الكيلومترات.
لا يوجد حد خارجي حاد للإكسوسفير، لأن كثافة الجزيئات تستمر في الانخفاض تدريجيًا حتى يصبح التمييز بين الغلاف الجوي والفضاء مسألة مرتبطة بالتعريف العلمي المستخدم.
كيف تتحرك الجزيئات داخل الإكسوسفير؟
تكون المسافات بين الجزيئات كبيرة للغاية، ولذلك يمكن لبعض الذرات أن تتحرك لمسافات طويلة قبل حدوث تصادم مع جسيم آخر. وتوجد فيها عناصر خفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم، ويمكن لبعض الجسيمات التي تمتلك سرعة واتجاهًا مناسبين الإفلات تدريجيًا من تأثير جاذبية الأرض.
هل الإكسوسفير جزء من الغلاف الجوي أم من الفضاء؟
يصفها كثير من المراجع بأنها الطبقة الخارجية للغلاف الجوي، بينما ينظر إليها بعض الباحثين باعتبارها منطقة انتقالية شديدة الشبه ببيئة الفضاء. والاختلاف هنا يتعلق بالتعريف؛ إذ لا توجد عند قمتها حدود مادية حادة.
كيف تتغير درجة الحرارة بين طبقات الغلاف الجوي؟
يعد تغير درجة الحرارة مع الارتفاع أحد أهم المعايير المستخدمة لتقسيم الغلاف الجوي. ويمكن تلخيص النمط العام بهذه الصورة:
- التروبوسفير: تنخفض الحرارة غالبًا مع الارتفاع.
- الستراتوسفير: ترتفع الحرارة مع الارتفاع بسبب امتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية.
- الميزوسفير: تنخفض الحرارة من جديد مع الارتفاع.
- الثرموسفير: ترتفع الحرارة بصورة كبيرة بسبب امتصاص الإشعاع الشمسي عالي الطاقة.
- الإكسوسفير: تصبح فكرة درجة الحرارة أكثر تعقيدًا بسبب الندرة الشديدة للجزيئات.
ومن هنا يمكن فهم أسماء المناطق الفاصلة؛ فالتروبوبوز والستراتوبوز والميزوبوز تمثل نقاطًا أو نطاقات يحدث حولها تغير في الاتجاه العام لمنحنى درجة الحرارة.
كيف يتغير ضغط الهواء والكثافة مع الارتفاع؟
على خلاف درجة الحرارة التي قد تنخفض ثم ترتفع من طبقة إلى أخرى، فإن ضغط الهواء وكثافته ينخفضان عمومًا مع زيادة الارتفاع.
والعامل الرئيسي هو الجاذبية. فعند سطح الأرض توجد فوقنا كمية كبيرة من الهواء تضغط على الطبقات السفلية، بينما تقل كمية الهواء الموجودة فوق نقطة ما كلما ارتفعنا.
وبذلك تكون الجزيئات أكثر تقاربًا بالقرب من سطح الأرض، ثم تزداد المسافات بينها تدريجيًا في الارتفاعات الكبيرة. ولهذا يصبح التنفس أكثر صعوبة على الجبال العالية، وتحتاج الطائرات التي تحلق على ارتفاعات كبيرة إلى المحافظة على ضغط مناسب داخل المقصورة.
الفرق بين طبقات الغلاف الجوي من حيث كثافة الهواء
تحتوي التروبوسفير على معظم كتلة الغلاف الجوي رغم أنها تمثل جزءًا صغيرًا جدًا من امتداده الرأسي. وبعدها تتناقص الكثافة بسرعة كلما اتجهنا إلى الستراتوسفير والميزوسفير ثم الطبقات الأعلى.
وفي الثرموسفير والإكسوسفير تكون الجزيئات متباعدة بدرجة هائلة مقارنة بالهواء الذي نتنفسه، ولهذا لا ينبغي تصور هذه المناطق على أنها هواء كثيف وساخن يشبه الهواء الموجود قرب سطح الأرض.
ما الأيونوسفير؟ وهل هو طبقة سادسة؟
الأيونوسفير منطقة من الغلاف الجوي تحتوي على أعداد كبيرة نسبيًا من الإلكترونات الحرة والذرات والجزيئات المتأينة نتيجة تعرضها للإشعاع الشمسي عالي الطاقة.
ولا تعتبر الأيونوسفير طبقة سادسة مستقلة وفق التقسيم الحراري؛ لأنها تتداخل مع أجزاء من الميزوسفير والثرموسفير وتمتد إلى ارتفاعات أعلى.
لماذا تعد الأيونوسفير مهمة؟
تؤثر حالة الأيونوسفير في انتشار بعض موجات الراديو، كما أن تغيراتها يمكن أن تؤثر في دقة بعض أنظمة الملاحة والاتصالات التي تعتمد على إشارات تمر عبر الغلاف الجوي العلوي.
وتتغير درجة التأين تبعًا للإشعاع الشمسي ووقت اليوم والموقع والنشاط الشمسي، ولهذا تعد الأيونوسفير منطقة ديناميكية وليست ثابتة.
هل خط كارمان هو نهاية الغلاف الجوي؟
يستخدم ارتفاع يقارب 100 كيلومتر فوق سطح البحر كحد اصطلاحي شائع لتمييز بداية الفضاء في بعض التطبيقات، ويعرف باسم خط كارمان.
لكن هذا الخط لا يمثل نهاية حقيقية للغلاف الجوي؛ فهناك جزيئات غازية على ارتفاعات أعلى بكثير، كما أن خط كارمان نفسه يقع ضمن المنطقة التي تصنف علميًا ضمن الثرموسفير وفق التقسيم الحراري الشائع.
لذلك ينبغي التفريق بين حد اصطلاحي للفضاء وبين النهاية الفيزيائية للغلاف الجوي، التي لا يمكن تمثيلها بخط واحد حاد.
مقارنة طبقات الغلاف الجوي من حيث الظواهر الرئيسية
- التروبوسفير: السحب والأمطار والثلوج والرياح والعواصف ومعظم التغيرات الجوية اليومية.
- الستراتوسفير: أعلى تركيزات الأوزون واستقرار أكبر نسبيًا للهواء.
- الميزوسفير: توهج واحتراق نسبة كبيرة من الشهب الصغيرة الداخلة إلى الغلاف الجوي.
- الثرموسفير: امتصاص إشعاع شمسي عالي الطاقة وظهور الشفق القطبي ووجود عدد من المدارات الأرضية المنخفضة.
- الإكسوسفير: حركة متباعدة جدًا للجسيمات والانتقال التدريجي إلى بيئة الفضاء.
لماذا لا تكون حدود الطبقات ثابتة؟
الأرقام المستخدمة لوصف ارتفاع طبقات الغلاف الجوي متوسطات تقريبية وليست حدودًا مطلقة. فعلى سبيل المثال يتغير ارتفاع التروبوبوز بصورة واضحة بين المناطق الاستوائية والقطبية، كما يمكن أن يتغير ارتفاع الثرموسفير وحدود الإكسوسفير مع النشاط الشمسي.
عندما تتلقى الطبقات العليا كمية أكبر من الطاقة يمكن أن تتمدد، بينما قد تنكمش عندما تنخفض الطاقة الواصلة إليها. ولهذا من الطبيعي أن تعرض المراجع العلمية أرقامًا مختلفة قليلًا لبداية بعض الطبقات ونهايتها دون أن يعني ذلك وجود تناقض جوهري بينها.
ما الفرق بين تقسيم الغلاف الجوي حسب الحرارة وحسب التركيب؟
التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والثرموسفير والإكسوسفير أسماء ناتجة بصورة أساسية عن التقسيم الحراري للغلاف الجوي.
لكن العلماء يستطيعون تقسيم الغلاف الجوي بطرق أخرى. فعند التركيز على تركيب الغازات ودرجة اختلاطها، يمكن الحديث عن مناطق تكون فيها الغازات مختلطة بدرجة كبيرة، ومناطق عليا تبدأ فيها الجزيئات المختلفة في إظهار توزيع يعتمد بدرجة أكبر على كتلتها وخصائصها.
وعند التركيز على التأين تظهر تسمية الأيونوسفير، بينما عند التركيز على الأوزون تظهر تسمية طبقة الأوزون. لذلك يمكن أن توجد المنطقة نفسها ضمن أكثر من تصنيف علمي في الوقت نفسه.
كيف تحفظ ترتيب طبقات الغلاف الجوي بسهولة؟
أفضل طريقة لفهم ترتيب الطبقات ليست حفظ الأسماء منفردة، بل ربط كل طبقة بظاهرة رئيسية:
- ابدأ من سطح الأرض والطقس لتتذكر التروبوسفير.
- اربط الأوزون بالستراتوسفير.
- اربط الشهب بالميزوسفير.
- اربط الشفق والهواء شديد التخلخل بالثرموسفير.
- اربط الانتقال إلى الفضاء بالإكسوسفير.
ويمكن أيضًا حفظ نمط الحرارة: تنخفض، ترتفع، تنخفض، ترتفع عند الانتقال من التروبوسفير إلى الثرموسفير. هذه القاعدة البسيطة تجعل فهم التقسيم الحراري أسهل بكثير من الاعتماد على الحفظ المجرد.
نصائح لفهم طبقات الغلاف الجوي دون خلط
- تذكر أن ارتفاعات الطبقات تقريبية وليست حدودًا ثابتة.
- لا تخلط بين الإكسوسفير وخط كارمان؛ فالغلاف الجوي يستمر بعد ارتفاع 100 كيلومتر.
- تذكر أن الأيونوسفير منطقة متأينة تتداخل مع طبقات أخرى وليست طبقة حرارية مستقلة.
- اربط التروبوسفير دائمًا بالطقس وبخار الماء.
- اربط الستراتوسفير بالأوزون وارتفاع الحرارة مع الارتفاع.
- اربط الميزوسفير بانخفاض الحرارة وتوهج كثير من الشهب.
- لا تفسر الحرارة المرتفعة في الثرموسفير على أنها إحساس مماثل لحرارة الهواء عند سطح الأرض؛ فكثافة الجزيئات هناك شديدة الانخفاض.
- اعتمد على اتجاه تغير الحرارة لفهم سبب تقسيم الغلاف الجوي إلى طبقاته الأساسية.
الخلاصة
يتكون الغلاف الجوي للأرض من خمس طبقات رئيسية: التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والثرموسفير والإكسوسفير. ولكل طبقة خصائص مختلفة من حيث الحرارة والكثافة والضغط والظواهر التي تحدث داخلها.
التروبوسفير هي موطن الإنسان ومعظم الطقس، والستراتوسفير تضم المنطقة الغنية بالأوزون، والميزوسفير تشهد توهج كثير من الشهب، بينما تمتص الثرموسفير قدرًا كبيرًا من الإشعاع الشمسي عالي الطاقة وتتميز بهواء شديد التخلخل، أما الإكسوسفير فتمثل الانتقال التدريجي بين الغلاف الجوي والفضاء.
والفكرة الأهم هي أن هذه الطبقات ليست أغلفة صلبة منفصلة، وإنما أجزاء متصلة من نظام واحد تتغير خصائصه تدريجيًا مع الارتفاع. وفهم هذه التغيرات يجعل من السهل تفسير الطقس، وحماية الأرض من بعض الإشعاعات، وسلوك الشهب، وحركة الأقمار الصناعية، والعديد من الظواهر المرتبطة بالبيئة المحيطة بكوكبنا.
الأسئلة الشائعة حول طبقات الغلاف الجوي
ما ترتيب طبقات الغلاف الجوي من الأقرب إلى الأبعد عن الأرض؟
الترتيب هو: التروبوسفير، ثم الستراتوسفير، ثم الميزوسفير، ثم الثرموسفير، وأخيرًا الإكسوسفير.
في أي طبقة من الغلاف الجوي نعيش؟
نعيش عند الجزء السفلي من التروبوسفير، وهي الطبقة الأقرب إلى سطح الأرض والتي تحدث فيها معظم الظواهر الجوية.
في أي طبقة توجد طبقة الأوزون؟
تتركز معظم كمية الأوزون المهمة للحماية من الأشعة فوق البنفسجية داخل الستراتوسفير، ولذلك توصف المنطقة الغنية به باسم طبقة الأوزون.
ما أبرد طبقات الغلاف الجوي؟
توجد أدنى درجات الحرارة في الغلاف الجوي بالقرب من أعلى الميزوسفير عند المنطقة المسماة الميزوبوز.
ما أكثر طبقات الغلاف الجوي حرارة؟
يمكن أن تسجل الثرموسفير أعلى درجات الحرارة الحركية بسبب امتصاص الإشعاع الشمسي عالي الطاقة، لكن الهواء فيها شديد التخلخل ولا ينقل الحرارة بالطريقة نفسها التي يحدث بها ذلك قرب سطح الأرض.
في أي طبقة تحترق الشهب؟
يحدث جانب كبير من التوهج والاحتراق الظاهر لكثير من الشهب الصغيرة أثناء مرورها عبر الميزوسفير.
أين تحدث معظم الظواهر الجوية؟
تحدث السحب والأمطار والعواصف ومعظم تغيرات الطقس داخل التروبوسفير لأنها تحتوي على معظم بخار الماء وكتلة كبيرة من الهواء.
هل الأيونوسفير إحدى الطبقات الخمس للغلاف الجوي؟
لا. الأيونوسفير منطقة تعرف بوجود نسبة مرتفعة نسبيًا من الجسيمات المتأينة، وتتداخل مع أجزاء من عدة طبقات حرارية، وخاصة المناطق العليا من الغلاف الجوي.
هل ينتهي الغلاف الجوي عند ارتفاع 100 كيلومتر؟
لا. يستخدم هذا الارتفاع تقريبًا كحد اصطلاحي لبداية الفضاء في بعض التطبيقات، لكن جزيئات الغلاف الجوي تستمر إلى ارتفاعات أكبر بكثير.
لماذا تقل كثافة الهواء كلما ارتفعنا؟
لأن معظم كتلة الغلاف الجوي تتركز بالقرب من سطح الأرض بفعل الجاذبية. ومع الارتفاع تقل كمية الهواء الموجودة فوقنا وينخفض الضغط وتتباعد الجزيئات بصورة أكبر.
لماذا تختلف أرقام ارتفاع طبقات الغلاف الجوي بين المصادر؟
لأن الحدود بين الطبقات انتقالية وتتغير مع الموقع والفصل والنشاط الشمسي والظروف الجوية، ولذلك تستخدم المراجع العلمية نطاقات ومتوسطات تقريبية بدلًا من حدود ثابتة تمامًا.