طبقات الغلاف الجوي – أين توجد وما هي ارتفاعاتها

يحتوي الغلاف الجوي على عدة طبقاتٍ مختلفةٍ، تتحدد هذه الطبقات من تنوع درجات حرارة الغلاف الجوي التي تتغير بدورها تبعًا للارتفاع عن مستوى سطح الأرض، ومن خلال فهم طريقة تغير درجة الحرارة مع الارتفاع يمكننا تعلم الكثير حول طبقات الغلاف الجوي ، فالطقس مثلًا يحدث في طبقة الغلاف الجوي السفلية (التروبوسفير)، ويحدث أيضًا في هذه الطبقة أشياء مثيرة للاهتمام كالشفق الجميل.

يبين هذا الرسم الغلاف الجوي العلوي للأرض حيث يظهر سطح الكرة الأرضية في الجزء الأسفل منه بالإضافة إلى طبقات التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير في الأعلى، كما يوضح الفرق في اختلاف درجات الحرارة كلما ازددنا في الارتفاع عن سطح الأرض، ويبين الاختراق الجوي لمختلف أطوال الأطياف الموجية عند دخولها للنظام الجوي، ويظهر لنا كثافة الأكسجين، والنيتروجين، وثاني أكسيد الكربون أثناء ازدياد الارتفاع عن سطح الأرض.

عادًة ما ندرك الأحداث التي تحصل فقط في أدنى طبقة من طبقات الغلاف الجوي (التروبوسفير) كوننا نعيش على سطح الأرض، إذ يحدث ما يسمى الطقس وجميع الظواهر المتعلقة به في هذه الطبقة، تعتبر قاعدة هذه الطبقة أكثر حرارة من قمتها، لأن الهواء فيها يتم تسخينه بواسطة سطح الأرض الذي يمتص طاقة الشمس.

تقع الستراتوسفير فوق التروبوسفير، وهي الطبقة التي تطير فيها الطائرات النفاثة، ترتفع درجات الحرارة فيها مع ازدياد الارتفاع عن سطح الأرض، وذلك بسبب زيادة كمية الأوزون، حيث يمتص الأوزون الموجود داخل طبقة الستراتوسفير الأشعة فوق البنفسجية للشمس علمًا أن هذه الأشعة ضارة.

هي ثالث طبقة من طبقات الغلاف الجوي ، تتناقص درجات الحرارة في طبقة الميزوسفير مع ازدياد الارتفاع، لا تستطيع هذه الطبقة امتصاص الحرارة مباشرةً من أشعة الشمس نظرًا لوجود عدد قليل من جزيئات الغاز فيها، وبالتالي يكون مصدر حرارة الميزوسفير هو طبقة الستراتوسفير التي تقع أسفلها مباشرةً، وبذلك تكون الميزوسفير شديدة البرودة وخاصةً في قمتها حيث تبلغ درجة الحرارة حوالي -90 درجة مئوية (-130 درجة فهرنهايت).

تنخفض كثافة الهواء للغاية في طبقة الميزوسفير حيث يتركز 99.9% من كتلة الغلاف الجوي أسفل هذه الطبقة، يمكنك من هذا الرقم تصور شدة انخفاض كثافة الهواء وشدة انخفاض ضغطه أيضًا، تخيل لو أن شخصًا عاديًا قرر أن يسافر عبر الميزوسفير بدون ارتداء المعدات المناسبة سيتعرض هذا الشخص- لسوء حظه- لحروقٍ شديدةٍ ناتجة عن الأشعة فوق البنفسجية وذلك لأن طبقة الأوزون التي توفر الحماية من الأشعة فوق البنفسجية موجودة في الستراتوسفير وليس في الميزوسفير إضافةً إلى أنه لن يكون هناك كمية كافية من الأوكسجين للتنفس، والأمر الأكثر غرابةً أنه لو قرر نفس الشخص أن يسافر في هذه الطبقة بعد أن قام بارتداء البذلة الخاصة التي ستحميه من الأشعة فوق البنفسجية فإنه ما زال سيتعرض لظاهرة غليان الدم في درجة حرارة الجسم الطبيعية بسبب انخفاض الضغط الشديد.

أو ما يسمى بالغلاف الحراري، تعد الترموسفير رابع طبقة من طبقات الغلاف الجوي حيث يكون الهواء فيها رقيقًا للغاية، مما يعني أن هناك عدد جزيئات هواء أقل بكثير مقارنةً مع الطبقات الأخرى. الترموسفير حساسة جدًا للنشاط الشمسي ويمكن لها أن تسخُن حتى درجة 1500 مئوية أو أعلى عندما تكون الشمس في أوج نشاطها، مما يؤدي لحدوث ظاهرة الشفق القطبي التي تضيء سماء الليل.

يقضي رواد الفضاء وقتهم في هذه الطبقة وهم يدورون حول الأرض في مكوك الفضاء أو داخل المحطة الفضائية، ويوجد داخل هذه الطبقة ما يسمى بالغلاف الأيوني، وهي طبقةٌ وفيرةٌ بالإلكترونات، والذرات، والجزيئات المؤَينة التي تمتد ابتداءًا من 48 كيلومتر فوق سطح الأرض وحتى حافة الفضاء أي ما يصل إلى حوالي 965 كم متداخلةً في الميزوسفير والترموسفير، من أهم ما يميز هذه الطبقة أنها تجعل الاتصالات اللاسلكية ممكنة.

وهي الطبقة العليا من طبقات الغلاف الجوي ، هذه الطبقة رقيقة للغاية وتُعتبر المكان الذي يندمج فيه الغلاف الجوي في الفضاء الخارجي، تحتوي الإكسوسفير بشكلٍ أساسيٍ على ذرات الأكسجين والهيدروجين ولكن بأعداد قليلة جدًا حيث أن الذرات والجزيئات نادرًا ما تصطدم مع بعضها، تتبع هذه الجزيئات مسارات بالستية، كونها تخضع لتأثير الجاذبية الأرضية ويقوم بعضها بالانفلات مباشرةً إلى الفضاء.

الطبقة الخارجية، ويمكنك تشبيهها بمغناطيس ضخم، إذ تحجز هذه الطبقة الالكترونات (الشحنات السالبة) والبروتونات (الشحنات الموجبة)، وتركّزهم في شريطين حول الأرض؛ يبعد أحدهما 3000 كم والآخر 6000 كم، وتُسمّى هذه الأحزمة أحزمة فان آلن الإشعاعية Van Allen Radiation Belts، حيث تدور الجسيمات المشحونة على طول المجال المغناطيسي.

إذن، تُقسم هذه الطبقة أيضًا إلى عدة مناطق بناءً على سلوك وعدد الالكترونات الحرة والجسيمات المشحونة الأخرى: