الغلاف الجوي Atmosphere

الغلاف الجوي
تركيبه
...
2 الغلاف الجوي Atmosphere
2- 1- تركيبه:
الغلاف الجوي "أو الجو" هو الغلاف الغازي، الذي يحيط بالكرة الأرضية إحاطة تامة، وهو يتكون من قطاعه الأسفل القريب من سطح الأرض من الهواء الحقيقي، الذي يتركب، وهو جاف ونقي، من عدة عناصر غازية متحدة مع بعضها بنسب معينة، وأهمها النيتروجين "الأزوت" والأكسوجين اللذان يشكلان معًا حوالي99% من حجم الهواء "78% نيتروجين و21% أكسوجين"، وأما الباقي وقدره 1% فتشترك فيه مجموعة من العناصر الأخرى أهمها الأرجون "Argon 0.8%" وثاني أوكسيد الكربون "0.03%" والأيدروجين "Hydrogen 0.01%" وعدد آخر من الغازات التي توجد بنسب ضئيلة جدًّا مثل النيون والأوزون.
والنسب المذكورة لتركيب الهواء ثابتة تقريبًا في كل مكان عند سطح الأرض، باستثناء ثاني أوكسيد الكربون الذي يتغير تغيرًا بسيطًا على حسب توفر مصادره وأهمها عمليات الاحتراق والتلوث في المناطق الصناعية والمدن المزدحمة. وينطبق هذا أيضًا على عنصر الأوزون، وهو شكل من الأشكال التي يتحول إليها الأكسوجين، إذ إن نسبته تتغير تغيرًا بسيطًا مع تغير الأحوال الجوية، حيث ترتفع نوعًا ما في الجو المضطرب عنها في الجو الساكن، وقد أظهرت الأبحاث الحديثة أن نسبته قد تناقصت في الوقت الحاضر وصغر سمك الطبقة الأولى التي توجد فيها بسبب تزايد ملوثات الهواء.

وعلى العموم فإن تركيب الهواء يتغير تدريجيًّا كلما زاد الارتفاع حيث تتناقص نسب عناصره الثقيلة وهي النيتروجين والأكسوجين وثاني أوكسيد الكربون، بينما تتزايد نسب عناصره الخفيفة مثل الأيدروجين والهيليوم والنيون، ولكنها لا تلبث هي الأخرى أن تتناقص في القطاعات العليا حتى تختفي تقريبًا على ارتفاع يتراوح بين 300 و 500 كم، وهو أعلى ارتفاع للغلاف الجوي.
ويقدر على وجه الإجمال أن حوالي 50% من الوزن الكلي للغازات التي يتألف منها الغلاف الجوي تتجمع في قطاعه الأسفل حتى ارتفاع ستة كيلومترات وأن 25% من هذا الوزن توجد في الست كيلومترات والنصف التي تعلو ذلك.
وعلى الرغم من أن الهواء يتركب أساسًا من العناصر الغازية السابقة فإنه يحتوي أيضًا على نسب متباينة من الغبار وبخار الماء، وهي مواد عالقة تتباين كمياتها ومعدلاتها من مكان إلى آخر ومن وقت إلى آخر على حسب توفر مصادرها، وهي تتناقص بصفة عامة، وخصوصًا الغبار، كلما زاد الارتفاع.
ولكل من بخار الماء والغبار أهمية مناخية خاصة، فبخار الماء هو كل مظاهر التكثف من سحب وأمطار وضباب وثلج وندى وصقيع، وتتباين نسبته في الهواء من مكان إلى آخر على حسب توفر مصادرها، وأهمها المسطحات المائية التي يؤدي تبخر مياهها إلى زيادة نسبة الرطوبة "بخار الماء" في الهواء، فإذا ما انتقل هذا الهواء إلى مناطق أخرى فإنه ينقل معه ما يحمله من بخار، فإذا ما صادف ظروفًا تساعد على تكيفه وسقوطه بأية صورة من الصور فإنه يعود إلى الأرض لينتهي مرة أخرى إلى البحر، فتتم بذلك الدورة المائية المعروفة.
أما الغبار فيتكون بمعناه من كل الجزيئات والحبيبات الصلبة التي يحملها الهواء وأهمها جزيئات الأتربة والرمال الناعمة وحبوب اللقاح المتطايرة من الأشجار وجزيئات النباتات الجافة والغبار الذي ينطلق من فوهات البراكين.
ويعتبر الغبار من أهم الملوثات الطبيعية للهواء، كما أنه هو مصدر النويات التي يتكثف عليها بخار الماء في الجو، وأنه يساعد الهواء على امتصاص الحرارة من أشعة الشمس في أثناء النهار وعلى سرعة فقدانها بالإشعاع في أثناء الليل، وهو يشترك مع بخار الماء في إحداث بعض الظاهرات الضوئية المعروفة مثل الشفق الذي يظهر عادة عند غروب الشمس وأحيانًا عند شروقها.
2- 2- طبقات الغلاف الجوي "شكل1":
ونظرًا للطبيعة الغازية للغلاف الجوي واختلاف كثافة العناصر التي يتكون منها والمواد العالقة به، وارتباطه بالجاذبية الأرضية فإن كثافته تتناقص كلما زاد الارتفاع بسبب تناقص غازاته الكثيفة وتناقص المواد العالقة به فيأخذ نتيجة لذلك في التخلخل والانتشار ولا تبقى به في مستوياته العليا التي يزيد ارتفاعها على 200 كيلو متر إلا بعض الغازات الخفيفة التي تتلاشى بدورها تدريجيًّا حتى تختفي في منطقة التقائه بالفضاء.
ويترتب على التغير الذي يطرأ على تركيب هذا الغلاف وكثافته نتيجة لتزايد الارتفاع تغير في خصائصه الضوئية والحرارية والكهرومغناطيسية وعلى الرغم من أن التغير يحدث ببطء وبالتدريج فقد أمكن تقسيم هذا الغلاف إلى عدة طبقات لكل منها خصائص معينة، ولكنها تتداخل في بعضها تداخلًا تدريجيًّا بحيث لا يسهل وضع حدود واضحة لكل منها، ولهذا فإن ما يفصلها عن بعضها عبارة عن مناطق انتقالية تختلط فيها صفاتها وليس لها بدورها حدود واضحة.
وكأي مادة غازية فإن الهواء الذي يشكل الطبقة السفلى من الغلاف الجوي، تتميز بسهولة التحرك في كل الاتجاهات، وبأنه قابل للانضغاط والانكماش، وبأنه قابل للتمدد والانتشار، وهو دائم التحرك والانتقال سواء على نطاق واسع بين مختلف الأقاليم، أو في حدود ضيقة بين الأماكن المتجاورة.
وعلى الرغم من أن صفات الهواء تتغير أفقيًّا ورأسيًّا تغيرًا واضحًا فمن غير الممكن وضع حدود واضحة بين أنواعه المختلفة؛ لأن هذه الأنواع تتداخل في بعضها تداخلًا تدريجيًّا بحيث تظهر عادة مناطق انتقالية بين الأنواع المتجاورة ولهذا فإن الحدود الخطية التي ترسم على الخرائط أو في الأشكال التوضيحية بين طبقات الجو، أو بين الكتل الهوائية المختلفة، أو بين الأنواع المناخية لا تمثل في الواقع حدودًا بمعنى الكلمة.
ومن السهل تتبع التغير الرأسي الذي يطرأ على خصائص الغلاف الجوي وتركيبه إذا ما ارتفعنا فيه من سطح الأرض إلى أعلى بحيث يمكن تقسيمه إلى طبقات متداخلة بعضها في بعض، وأول هذه الطبقات هي طبقة التروبوسفير Tropsphere التي يتراوح سمكها بين 8 و18 كيلومترًا. وفيها يتجمع معظم الهواء بمعناه المعروف، كما تحدث فيها معظم الظاهرات الجوية التي لها علاقة مباشرة بمناخ الأرض، وفيها يتدرج الهواء في تركيبته وكثافته ودرجة حرارته إلى أعلى.
وتستأثر طبقة التروبوسفير وحدها بنحو 75% من وزن الغلاف الجوي كله، وفيها توجد كل الغازات الثقيلة التي تدخل في تركيب الهواء، وأهمها النيتروجين والأكسوجين وثاني أكسيد الكربون، وكل المواد العالقة بالهواء وهي بخار الماء والغبار، وكلما ارتفعنا في هذه الطبقة تناقصت هذه الغازات وهذه المواد، وقلت كثافة الهواء، وتناقصت درجة حرارته، كما تتناقص درجة الحرارة فيها تناقصًا عامًّا كلما اتجهنا من خط الاستواء نحو القطبين، وتتداخل طبقة التروبوسفير هذه تدريجيًّا في الطبقة التي فوقها، وهي طبقة الاستراتوسفير Stratosphere، وتوجد بينهما طبقة انتقالية هي الاستراتوبوز statopuse ويتميز الاستراتوسفير بشدة برودته حتى إن درجة حرارته تصل إلى -50 ْم ولكنها لا تتناقص بالارتفاع، وفي هذه الطبقة تنعدم تقريبًا الغازات الثقيلة والمواد العالقة، وعلى العكس مما يحدث في الطبقة السفلى أي التروبوسفير، فإن درجة الحرارة تتزايد في الاستراتوسفير كلما اتجهنا من خط الاستواء نحو القطبين. وتتداخل هذه الطبقة بدورها تداخلًا تدريجيًّا في الطبقة التي فوقها وهي طبقة الميزوسفيرMesosphere. وتفصل بينهما طبقة انتقالية يطلق عليها اسم استراتوبوزStratopause وتبقى درجة الحرارة شديدة الانخفاض في طبقة الميزوسفير، ويتزايد انخفاضها بسرعة في أجزائها العليا حتى تصل إلى أقل من -70 ْ. وفي هذه الطبقة تحترق آلاف الشهب التي تندفع يوميًّا من الفضاء نحو الأرض.
وفي الطبقات الأعلى من الجو تتداخل طبقة الميزوسفير في طبقة الأيونوسفير lonosphere من خلال طبقة انتقالية يطلق عليها اسم الميزوبوزMesopause وفيها تأخذ درجة الحرارة في الارتفاع بسرعة ثم تواصل ارتفاعها السريع في الأيونوسفير، وهنا تحدث بعض الظاهرات الضوئية المعروفة وأهمها ظاهرة الشفق أو الوهج القطبي أو "الأورورا Aurora". وهي تظهر قرب الدائرة القطبية بشكل ستائر من الأشعة الملونة التي تتدلى نحو الأرض. ويتدرج الأيونوسفير إلى أعلى حتى يتداخل في أعلى طبقات الغلاف الجوي وهي الترموسفيرThermosphere أي الغلاف الحراري، وهو غلاف انتقالي نحو الفضاء، وفيه ترتفع درجة الحرارة إلى 1000 ْ أو أكثر، وفيه تنعكس الموجات اللاسلكية القصيرة التي تنطلق من الأرض فتعود إليها مرة أخرى حيث يمكن أن يلتقطها جهاز المذياع.

قياس عناصر الجو المناخية
قياسها في الطبقات العليا
...
2- 3- قياس عناصر الجو المناخية:
أولًا- قياسها في الطبقات العليا:
رغم أن ما يهمنا في دراسة المناخ هو قياس العناصر المناخية في التربوسفير بصفة عامة وفي الهواء المجاور لسطح الأرض بصفة خاصة بسبب ما لها من علاقات مباشرة وغير مباشرة بكل المظاهر الطبيعية والحيوية والبشرية على سطح الأرض فإن قياس نفس هذه العناصر في أعلى الجو وخصوصًا في أعلى التربوسفير مهم هو الآخر لدراسة الدورة الهوائية العامة وحركات السحب والتنبوءات الجوية وحركات الطيران ورحلات الفضاء وغيرها.
ومن الواضح أن طرق قياس العناصر المناخية في أعلى الجو تختلف عن طرق قياسها في أسفله، فبالنسبة لقياس العناصر المناخية في أعلى الجو يستخدم عادة جهاز معروف باسم "الراديو سوند Radio Sonde". وهو عبارة عن جهاز في حجم الراديو الصغير، وبه أجهزة تسجيل وإرسال لقياس الضغط الجوي والحرارة وغيرهما وإرسال نتائج القياس إلى محطة الاستقبال على الأرض. ويعلق هذا الجهاز في بالون مملوء بالأيدروجين أو الهيليوم ليكون أخف من الهواء فيستطيع الارتفاع إلى مستويات عالية، ولكن المستويات التي يمكن قياس عناصرها بهذا الجهاز لا تزيد غالبًا على 35 كيلو مترًا. أما المستويات الأعلى من ذلك فكانت المعلومات الخاصة بها مبنية على الحساب والاستنتاج. وإلا أن تقدم أبحاث الفضاء واستخدام الأقمار الصناعية قد ساعد في توفير كثير من المعلومات المحققة عن هذه المستويات.
وتدور حول الأرض في الوقت الحاضر عدة أقمار صناعية متيورولوجية Meteosats لإرسال كل ما يمكن إرساله من بيانات عن مختلف عناصر الجو المتيورولوجية، فهي ترسل مثلًا صور للسحب والأمطار التي تظهر في مناطق واسعة، كما ترسل بيانات عن الإشعاع الشمسي والضغط الجوي، ودرجة الحرارة وحركات الرياح ونشأة الأعاصير وغيرها.
وبالإضافة إلى الأقمار الصناعية التي تدور باستمرار حول الأرض تستخدم كذلك أقمار ثابتة فوق أماكن معينة لتصوير كل ما يمر في مجالها من ظاهرات جوية في مساحات شاسعة من الغلاف الجوي بل وعلى سطح الأرض.
ثانيًا- قياسها في الطبقة السفلى "المجاورة لسطح الأرض":
تعتمد دراسة المناخ في أي منطقة على القياسات التي تقوم بها المراصد الجوية لعناصر الجو المناخية المختلفة، وأهمها الإشعاع الشمسي ودرجات الحرارة والضغط الجوي والرياح والتبخر والمطر وغيرها، ويوجد في العالم الوقت الحاضر العديد من محطات الأرصاد الجوية التي تزيد كثافتها بصفة خاصة في الدول المتقدمة عنها في الدول النامية، وخصوصًا الدول النامية الفقيرة التي ما زالت مساحات واسعة منها مفتقرة إلى الرصد الجوي، وحتى المراصد التي أسست بها لم تمض على تأسيسها إلا سنوات قليلة، ولهذا فإن المتوسطات المتوفرة فيها لعناصر المناخ لا تعطي الفترة المتفق عليها دوليًّا لحساب المعدلات المناخية وهي ثلاثون سنة.
وتتباين محطات الأرصاد الجوية في مراتبها، فمنها محطات رئيسية تتلقى نتائج الأرصاد من مجموعة من المحطات الأصغر منها والمنتشرة في منطقة واسعة ولتكن دولة بأكملها، وبعد أن تتلقى المحطة الرئيسية نتائج الأرصاد من المحطات التابعة لها تقوم باستخراج معدلاتها ونشرها، كما تقوم باستخدامها في رسم خرائط الطقس وعمل التنبوءات الجوية.
وبالإضافة إلى قياس عناصر المناخ قرب سطح الأرض فإن المحطات الرئيسية تقوم كذلك بقياس هذه العناصر في المستويات الجوية الأعلى بواسطة جهاز الراديو سوند الذي سبقت الإشارة إليه، والذي يطلق عادة مرة كل يوم حوالي منتصف النهار ليقيس عناصر المناخ في قطاع رأسي ابتداء من سطح الأرض حتى أقصى ارتفاع يستطيع أن يرتفع إليه، وهو لا يزيد عادة على 35 كيلو مترًا.
ثالثًا- أجهزة الرصد ومواصفات المرصد الجوي البسيط:
تضم أجهزة الرصد الجوي في الوقت الحاضر أنواعًا متعددة بعضها تقليدي بسيط وبعضها حديث ومعقد، وإن ما يهمنا هنا هو الأجهزة البسيطة التي تستخدم عادة في كل المراصد ومنها المراصد التعليمية ومراصد محطات البحوث الزراعية ومناطق تخزين المياه وغيرها.
والأجهزة المستخدمة في هذه المراصد على نوعين هما:
1- أجهزة تقرأ نتائج القياس عليها بواسطة الراصد أو غيره، وتشمل كل أنواع الترمومترات، والبارومترات والهيدرومترات "أجهزة قياس المطر" والهيجرومترات "أجهزة قياس الرطوبة" وأجهزة قياس التبخر.
2- أجهزة تسجيل أوتوماتيكية، وهي تسجل نتائج القياس باستمرار بالرسم البياني على خرائط خاصة. وهي أهم مميزات هذه الأجهزة أن نتائجها ليست معروضة للأخطاء البشرية، وأنها تعطي تسجيلات مستمرة للعناصر المناخية بحيث يمكن حفظ خرائطها في سجلات خاصة للرجوع إليها والاستفادة بها في أي وقت، ومن أشهر هذه المسجلات مسجل الضغط الجوي "الباروجراف"، ومسجل درجة الحرارة "الترموجراف" ومسجل الرطوبة "الهيجروجراف" وجهاز تسجيل سرعة الرياح "الأنيمومتر" وأجهزة قياس المطر.
وباستثناء أجهزة قياس الضغط الجوي التي لا يشترط وضعها في المرصد نفسه، بل توضع عادة في إحدى الحجرات المجاورة له فإن كل الأجهزة الباقية تقريبًا توزع بترتيب خاص على المساحة المخصصة للمرصد. ولكن بينما يشترط لبعضها أن يكون معرضًا للجو مباشرة مثل أجهزة قياس المطر والإشعاع.
الشمسي والوعاء المستخدم لقياس التبخر فإن بعضها الآخر يجب أن يوضع في داخل كشك خاص screen يحميه من الشمس والرياح ولكن لا يفصله تمامًا عن الجو، وأهم هذه الأجهزة هي أجهزة قياس درجات الحرارة "الترمومترات، والترموجراف"، وأجهزة قياس رطوبة الهواء.
وأهم مواصفات المرصد البسيط هي:
1- أن تكون أرضه مستوية، وبعيدة عن أي مبان أو أشجار أو أي عوائق أخرى تؤثر على حركة الرياح وتوزيع أشعة الشمس على المرصد والمعتاد هو أن تكون مساحة القطعة التي يقام عليها المرصد هي 6×9 أمتار.
2- على الرغم من أن أكشاك الرصد المخصصة لحفظ أجهزة قياس درجة الحرارة والرطوبة قد تتباين في أحجامها فإنها يجب أن تشترك في مواصفات خاصة هي:
أ- أن توضع بحيث تكون مرتفعة ارتفاعًا كافيًا عن الأرض حتى لا تتأثر درجة الحرارة بداخلها بالإشعاع الأرضي أو بالغطاء النباتي أو الجليدي إن وجد، والمعتاد هو أن يكون البعد بين قاعدة الكشك وسطح الأرض حوالي 140 سنتيمترًا.
ب- أن يكون بابه متجهًا نحو الشمال "في نصف الكرة الشمالي" حتى لا تدخله الشمس عند فتحه فتؤثر على الأجهزة.
ج- أن تكون جوانبه وبابه مصنوعة من الخشب المزدوج "مثل شيش النوافد" حتى لا تسخن هذه الجوانب عند سقوط أشعة الشمس عليها، كما تسمح في نفس الوقت بتهويته.
3- من الممكن أن يضم المرصد ترمومترات خاصة لقياس درجات حرارة التربة على أعماق مختلفة وقياس درجة حرارة سطح الحشائش.

نموذج مستعمرة : النوع قائمة

بث مباشر || قناة القرآن الكريم || Makkah Live

قائمة

الروابط

الروابط

الروابط

ديموفنف 4

مواقع التواصل

نموذج مستعمرة : النوع قائمة

بث مباشر || قناة القرآن الكريم || Makkah Live

قائمة