الغلاف الجوي

• يتكوّن الغلاف الجوي من عدّة طبقات، ولكل طبقة خصائص تميّزها من غيرها وتحافظ على توازن الحياة على الكرة الأرضية.

ما الغلاف الجوي؟

طبقة من الغازات التي تحيط بالكرة الأرضية، ويمتد من سطحها حتى الفضاء الخارجي.

• يتكوّن بشكل رئيس من غازي النيتروجين والأكسجين، إضافةً إلى غازات أخرى، مثل: الأرغون، وثاني أكسيد الكربون، وبخار الماء.
• إضافة إلى كميات ضئيلة من الغازات النادرة.

لماذا لا تستغني الحياة عن الغلاف الجوي؟

يحافظ الغلاف الجوي على توازن الحياة على الأرض.

• الحماية: حماية الأرض من الأشعة الشمسية الضارة، ومن الشُّهب والنيازك الصغيرة.
• تنظيم الحرارة: يمنع حدوث التباين الحراري الكبير بين الليل والنهار.
• ويسهم في نقل الحرارة والرطوبة بوساطة الرياح.
• الغازات الضرورية: الأكسجين اللازم للتنفس، وثاني أكسيد الكربون الضروري لعملية البناء الضوئي في النباتات.
• الظواهر الجوية: تهيئة البيئة المُناسبة لحدوث الظواهر الجوية، مثل: تشكّل السحب، وهطول الأمطار.
• الطاقة: يعدّ مصدراً مهماً للطاقة المُتجددة، مثل: طاقة الرياح.

خمس طبقات: ماذا يحدث في كل واحدة؟

يتكوّن الغلاف الجوي من خمس طبقات رئيسة.

التروبوسفير: طبقة الطقس والمناخ

تعدّ طبقة التروبوسفير من أهم طبقات الغلاف الجوي عند دراسة المناخ.

• الكتلة والامتداد: تُشكّل ما بين (75%) إلى (80%) من كتلة الغلاف الجوي، وتمتدّ من سطح الأرض حتى ارتفاع 12 كيلومتراً في المُتوسِّط.
• اختلاف الارتفاع: يختلف ارتفاعها ما بين المناطق القطبية والمناطق الاستوائية.
• ويُعزى هذا التفاوت إلى انخفاض درجة حرارة الهواء في المناطق القطبية، مما يزيد من كثافته.

• بخار الماء: يتركّز فيها بخار الماء الناتج عن تبخّر المياه من اليابسة والمُسطحات المائية.
• الظواهر الجوية: تحدث فيها جميع الظواهر الجوية، مثل: التكاثف، وهطول المطر والثلوج، والعواصف الرعدية.
• وذلك بسبب وجود بخار الماء والتدرّج الحراري الذي يسهم في حدوث الاضطرابات الجوية.
• الحرارة: تنخفض درجة الحرارة في هذه الطبقة بمعدّل 6.5° / 1000 متر؛ لأن مصدر تسخين الهواء فيها هو سطح الأرض نفسه.

ما النتائج المُترتبة على تركُّز بخار الماء في طبقة التروبوسفير؟

(3) تنخفض درجة الحرارة بالارتفاع في طبقة التروبوسفير بمقدار: أ- 4.5° / 1000 متر.

• ب. 5.5° / 1000 متر.

• جـ. 6.5° / 1000 متر.

• د. 7.5° / 1000 متر.

من أين تأتي الطاقة؟

تعدّ الشمس المصدر الرئيس للطاقة على سطح الأرض وفي الغلاف الجوي.

• أطياف الإشعاع الشمسي: يتكوّن الإشعاع الشمسي الذي يخترق الغلاف الجوي من ثلاثة أطياف رئيسة.
• الأشعة فوق البنفسجية.
• الضوء المرئي.
• الأشعة تحت الحمراء.

أربعة عوامل تحدّد الإشعاع الواصل

يتأثر الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى سطح الأرض بعدّة عوامل رئيسة.

الحضيض والأوج: متى تكون الأرض أقرب؟

• يسبّب الشكل البيضاوي (الإهليجي) لمدار الأرض اختلاف المسافة بينها وبين الشمس، ومن ثم تتغير كمية الإشعاع الشمسي الواصلة إلى قمّة الغلاف الجوي.
• الحضيض: في شهر كانون الثاني تكون الأرض في أقرب نقطة لها من الشمس.
• وتبلغ المسافة نحو 147 مليون كيلومتر.
• الأوج: تكون في أبعد نقطة في شهر تموز.
• وتصل إلى نحو 152 مليون كيلومتر.
• النتيجة: زيادة الإشعاع الشمسي في الحضيض بنسبة تصل إلى 7% مقارنة بالأوج.

ما النتائج المُترتبة على اختلاف المسافة بين الأرض والشمس؟

أبيّن تأثير اختلاف المسافة بين الأرض والشمس على كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى الغلاف الجوي.

لماذا الاستواء أدفأ من القطبين؟

• الأشعة العمودية: كلّما كانت الأشعة عمودية أو شبه عمودية، تركّزت على مساحة صغيرة وزادت شدّتها، كما في المناطق الاستوائية.
• ما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة.
• الأشعة المائلة: في المناطق القطبية تسقط الأشعة بزاوية مائلة، فتنتشر على مساحة أوسع وتفقد جزءاً من طاقتها أثناء اختراقها الغلاف الجوي.
• مما يقلّل من شدّتها ويُضعف تأثيرها الحراري.

كلّما سطعت الشمس أكثر، زادت الطاقة

• تعتمد كمية الإشعاع الشمسي على مدّة سطوع الشمس خلال اليوم، فكلّما زادت ساعات سطوع الشمس زادت كمية الطاقة الواصلة إلى الأرض.

الغيوم وبخار الماء والشوائب

• حالة الجو، مثل: وجود الغيوم في السماء، ونسبة بخار الماء، والشوائب العالقة في الهواء.

أُكوّن تعميماً يوضّح العلاقة بين مدّة سطوع الشمس وكمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى قمّة الغلاف الجوي.

الموازنة الإشعاعية وظاهرة الدفيئة

• الوصول: تصل أشعة الشمس إلى الأرض عبر الغلاف الجوي على شكل طاقة حرارية أو أشعة قصيرة الموجة.
• الانعكاس: يُعاد جزء من هذه الأشعة إلى الفضاء بفضل الانعكاس من سطح الأرض والسحب والغلاف الجوي.
• الامتصاص: الأجزاء المُتبقية تمتصها اليابسة والمُسطحات المائية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض.

• إعادة الإطلاق: يُعاد إطلاق هذه الطاقة على شكل أشعة طويلة الموجة (الأشعة تحت الحمراء).
• غازات الدفيئة: تمتصّها غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون، وتحتجز جزءاً منها.
• مما يؤدي إلى تسخين الغلاف الجوي وارتفاع درجة الحرارة.

• السبب الرئيس: ظاهرة الدفيئة هي السبب الرئيس الذي يجعل الحياة مُمكنة على سطح الأرض.

أوضّح أهمية الغلاف الجوي للكرة الأرضية.

1. الطبقة التي تحتوي على الأوزون وتمتصّ الأشعة فوق البنفسجية، هي طبقة: أ- التروبوسفير.

• ب. الستراتوسفير.

• جـ. الميزوسفير.

• د. الثيرموسفير.

2. الطبقة التي تتكوّن فيها السحب وهطول الأمطار، هي طبقة: أ- الميزوسفير.

• جـ. التروبوسفير.

أذكر العمليات الثلاث التي يتعرّض لها الإشعاع الشمسي داخل الغلاف الجوي.

(4) من العوامل المُؤثّرة تأثيرًا مباشرًا في اختلال الموازنة الإشعاعية للأرض:

• أ. دوران الأرض حول محورها.

• ب. زيادة تركيز غازات الدفيئة، مثل: ثاني أكسيد الكربون.

• جـ. اختلاف الضغط الجوي بين اليابسة والماء.

• د. تكوّن السحب في طبقة التروبوسفير.

أوضّح المقصود بكل مما يأتي: الغلاف الجوي، ظاهرة الدفيئة، الموازنة الإشعاعية.

أسئلة للتفكير والأنشطة

أتوقّع الآثار المُترتّبة على حياة الإنسان والأنظمة البيئية على الأرض في حال اختفاء الغلاف الجوي.

كيف تسهم الأنشطة البشرية، مثل قطع الغابات أو التوسُّع العمراني، في تغيّر الموازنة الإشعاعية؟

ما الإجراءات التي يمكن أن يتخذها الإنسان للحفاظ على التوازن الإشعاعي؟