الغلاف الجوي
- الغلاف الجوي هو طبقة من الغازات التي تحيط بالكرة الأرضية، ويمتد من سطحها حتى الفضاء الخارجي
أهمية الغلاف الجوي للكرة الأرضية
- حماية الأرض من الأشعة الشمسية الضارة، ومن الشُّهب والنيازك الصغيرة.
- تنظيم درجة الحرارة، إذ يمنع حدوث التباين الحراري الكبير بين الليل والنهار، ويسهم في نقل الحرارة والرطوبة بوساطة الرياح.
- توفير الغازات الضرورية للكائنات الحية، مثل: الأكسجين اللازم للتنفس، وثاني أكسيد الكربون الضروري لعملية البناء الضوئي في النباتات.
- تهيئة البيئة المُناسبة لحدوث الظواهر الجوية، مثل: تشكّل السحب، وهطول الأمطار.
- يعدّ مصدراً مهماً للطاقة المُتجددة، مثل: طاقة الرياح.
طبقات الغلاف الجوي
- تُشكّل هذه الطبقة ما بين (75%) إلى (80%) من كتلة الغلاف الجوي، وتمتد من سطح الأرض حتى ارتفاع 12 كيلومتراً في المُتوسِّط، ويختلف ارتفاعها ما بين المناطق القطبية والمناطق الاستوائية، ويُعزى هذا التفاوت إلى انخفاض درجة حرارة الهواء في المناطق القطبية، مما يزيد من كثافته.
- يتركّز فيها بخار الماء الناتج عن تبخّر المياه من اليابسة والمُسطحات المائية، وتحدث فيها جميع الظواهر الجوية، مثل: التكاثف، وهطول المطر والثلوج، والعواصف الرعدية؛ وذلك بسبب وجود بخار الماء والتدرّج الحراري الذي يسهم في حدوث الاضطرابات الجوية.
- تنخفض درجة الحرارة في هذه الطبقة بمعدّل 6.5° / 1000 متر؛ لأن مصدر تسخين الهواء فيها هو سطح الأرض نفسه.
مصدر الطاقة على الأرض
- الأشعة فوق البنفسجية.
- الضوء المرئي.
- الأشعة تحت الحمراء.
اختلاف المسافة بين الأرض والشمس
- يسبّب الشكل البيضاوي (الإهليجي) لمدار الأرض اختلاف المسافة بينها وبين الشمس، ومن ثم تتغير كمية الإشعاع الشمسي الواصلة إلى قمّة الغلاف الجوي.
- ففي شهر كانون الثاني تكون الأرض في أقرب نقطة لها من الشمس (الحضيض) وتبلغ المسافة نحو 147 مليون كيلومتر.
- في حين تكون في أبعد نقطة (الأوج) في شهر تموز وتصل إلى نحو 152 مليون كيلومتر، ما يؤدي إلى زيادة الإشعاع الشمسي في الحضيض بنسبة تصل إلى 7% مقارنة بالأوج.
اختلاف زاوية سقوط الأشعة الشمسية على الأرض
- تؤثر زاوية سقوط الأشعة الشمسية في شدّة الإشعاع، فكلّما كانت الأشعة عمودية أو شبه عمودية، تركّزت على مساحة صغيرة وزادت شدّتها، كما في المناطق الاستوائية، ما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة.
- أما في المناطق القطبية فتسقط الأشعة بزاوية مائلة، فتنتشر على مساحة أوسع وتفقد جزءاً من طاقتها أثناء اختراقها الغلاف الجوي، مما يقلّل من شدّتها ويُضعف تأثيرها الحراري.
الموازنة الإشعاعية
- الموازنة الإشعاعية هي عملية التوازن بين كمية الإشعاع الشمسي التي تستقبلها الأرض وبين كمية الإشعاع الحراري (الأرضي) التي تُعيد الأرض إطلاقها نحو الغلاف الجوي
- تصل أشعة الشمس إلى الأرض عبر الغلاف الجوي على شكل طاقة حرارية أو أشعة قصيرة الموجة، ويُعاد جزء من هذه الأشعة إلى الفضاء بفضل الانعكاس من سطح الأرض والسحب والغلاف الجوي.
- أما الأجزاء المُتبقية فتمتصها اليابسة والمُسطحات المائية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض.
- بعد ذلك يُعاد إطلاق هذه الطاقة على شكل أشعة طويلة الموجة (الأشعة تحت الحمراء) التي تمتصها غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون، وتحتجز جزءاً منها،