الغلاف الجوي (دروس المناخ)

الغلاف الجوي (دروس المناخ)


  • محاور هذا الجزئ هي على الشكل التالي


  • أولاً : أهمية الغلاف الجوي .
  • ثانياً : مكونات الغلاف الجوي .
  • ثالثاً : التوزيع الأفقي والرأسي للغلاف الجوي .
  • رابعاً : الإشعاع الشمسي .





أولاً : أهمية الغلاف الجوي :
يعد الغلاف الجوي سبب الحياة على سطح الكرة الأرضية وذلك لعدة أسباب هي :
1-      وجود الغازات المهمة مثل الاوكسجين والنيتروجين وثاني اكسيد الكربون والتي لا يمكن للكائنات الحية أن تعيش بدونها .
2-               حدوث الظواهر الجوية والمناخية بكل عناصرها
3-      ينظم مظاهر الحياة للكائنات الحية ويتسبب في تنظيم عناصر المناخ من حرارة وضغط جوي ورياح وسحب وتكاثف وتساقط .
أ – تؤثر الحرارة على كل عناصر المناخ وتسبب تنوع الكائنات والمحصولات الزراعية الاستوائية والمدارية والمعتدلة في نصفي الكرة وتبادلهما وتناظرهما .
ب- يتسبب الضغط الجوي في الحركة الأفقية للهواء من المرتفع للمنخفض .
جـ- الرياح من أهم عناصر المناخ وتسبب تغير عناصره وحركة الغلاف المائي وتشكيل سطح الأرض وتسوق السحب حيث يودع المولى عز وجل ماءها كيف يشاء يحي به الأرض الميته ورزقاً للعباد حيث المطر سر الحياة .
4- حدوث الدورة المائية والتبخر والتكاثف والتساقط .
5- جعله المولى عز وجل لحماية النظم البيئية من الاخطار الخارجية والتي تتمثل في الصواعق الكهرومغناطيسية والشهب والنيازك والأشعة الكونية والشمسية الضارة بالكرة الأرضية .
6- يؤثر على الغلاف الصخري في حدوث التجوية والتعرية وتكون التربة التي يزرع بها الإنسان غذاءه .
7- يشترك مع الغلاف الصخري والمائي لتكوين الغلاف الحيوي .
8- حدوث أي تغير في عناصر الغلاف الجوي يترتب عليه تغير في كل عناصر الأغلفة الأرضية والأنظمة البيئية .
9- تغير الغلاف الجوي المكاني والزماني يترتب عليه تغير سطح هذا الكوكب .
10- يحمي الكرة الأرضية من الأشعة الشمسية الذائدة فيمتصها ولا يسمح بتبدد درجات الحرارة المكتسبة من الإشعاع الأرضي في الفضاء الخارجي .
11- تدخل الإنسان في البيئة لإشباع رغباته يؤدي إلى افساده , لكن المولى عز وجل يجدد الغلاف الجوي من خلال الغازات المنبثقة من النشطات البركانية والمحيطات تمتص الغازات الضارة .
ويختلف الغلاف الجوي في خواصه وتوزيع عناصره وغازاته ومكوناته , ونسبه الإشعاع الشمسي والأرضي, والاشعة الضوئية والحرارية المكتسبة والمفقودة على المستويين الأفقي والرأسي والعوامل المؤثرة في كل منهما , حيث تتحكم درجة الحرارة في التوزيع الأفقي من القطبين باتجاه دائرة الاستواء , وترتبط الحرارة بدرجة عرض المكان وزاوية سقوط الاشعة الشمسية , أما الطبقات الرأسية من سطح البحر لأعلى فيتحكم فيها البعد أو القرب من سطح الأرض .



ثانياً : مكونات الغلاف الجوي :
يتركب الغلاف الجوي من مجموعة من الغازات التي تشكل الهواء والتي تختلف في نسبتها المئوية بحسب الحجم والوزن وتتركز في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي , وتشكل نسب مختلفة أكثرها النيتروجين 78%, و الاكسجين 21% , والأرجون 93% , وثاني أكسيد الكربون 0.3% , وتتفاوت نسبة كل من الهليوم , والأوزون , النيون , والميثان , والهيدروجين , والكريبتون , والزينون , وبخار الماء , وذرات الغبار كما يوضحها جدول (1)

جدول (1) يوضح مكونات الغلاف الجوي

الغازات
نسبتها من حجم الهواء (%)
نيتروجين N2
اوكسجين O2
الأرجون A
ثاني اكسيد الكربون CO2
بخار الماء  W V
النيون والرادون
الهيليوم والكريتون
وغازات أخرى
78
21
0.39
0.33
متغير
النسب قليلة
وهي الباقية


ثالثاً : التوزيع الأفقي والرأسي للغلاف الجوي :

وسوف أتحدث عن كل منهما بإيجاز على النحو التالي :
1-               التوزيع الأفقي .
2-               التوزيع الرأسي
قسمت سطح الأرض إلى عدة مناطق على أساس الحرارة كما يوضحها شكل (1) إلى الآتي :
1-1-المناطق القارسة .
1-2-المناطق الباردة .
1-3-المناطق المعتدلة .
1-4-المناطق الحارة .
وسيكون الحديث على نفس الترتيب السابق لعدة أسباب هي :
أ- تغطي النطاقات الباردة مساحات أكبر من الحارة .
ب- تؤثر درجات الحرارة الباردة على النشاط البشري تأثيراً واضحاً مقارنة بالحارة .
جـ- تأثيرها أوضح على مناخات سطح الأرض .
1-1-                  المناطق القارسة :
تقع بين القطبين ودائرة عرض 65 ْ شمالاً وجنوباً , ودرجة الحرارة معدومة ولا يزيد متوسط أي من شهور السنة عن عشر درجات , لذلك فهي عبارة عن فصل واحد طول السنة , ويكون النهار ستة أشهر عند القطب الشمالي عندما تتعامد الشمس على مدار السرطان , يقابله الليل بنفس الفترة عند القطب الجنوبي , ويحدث العكس عندما تتعامد الشمس على مدار الجدي .
وتعد هذه المناطق ذات فصل واحد بارد نظراً لضعف الأشعة التي تصل إليها , حيث تقل زاوية سقوط الأشعة عن 23 درجة وتصل إلى الصفر عند القطبين , وتتوزع جغرافيا شمال قارتي أوراسيا وأيسلندا وجرينلند وشمال أمريكا الشمالية والقارة القطبية الجنوبية .
1-2-المناطق الباردة :-
يحدها دائرتي عرض 65 ْ-45 ْ شمالاً وجنوباً , ودرجة الحرارة منخفضة طول العام وهي 15 ْ مئوية في المتوسط ويختلف طول الليل والنهار ويتراوح كل منهما بين 4 ساعات إلى 18 ساعة في نصفي الكرة بحسب زاوية سقوط أشعة الشمس وتعامدها على كل من المدارين ودائرة الاستواء, وهي عبارة عن فصلين , صيف دفيء متوسطة ثلاثة أشهر وباقي السنة بارد .
وتكون زاوية سقوط الاشعة الشمسية بين 23 ْ-45 ْ لذلك تكون درجات الحرارة منخفضة وذلك بحسب موقع الشمس من دوائر العرض , ويتوزع جغرافيا في وسط أوراسيا من المحيط الهادي شرقاً حتى سواحل الاطلنطى غرباً وفي أمريكا الشمالية ايضاً من الاطلنطي شرقاً إلى الهادي غرباً واقصى جنوب الطرف الجنوبي لأمريكا الجنوبية عند جزيرة تيرادلفيجو ورأس هورن .

1-3-المناطق المعتدلة :
تمتد بين 45 ْ-30 ْشمالاً وجنوباً , ودرجة الحرارة فيها بين 10 ْ-20 ْمئوية ويختلف طول الليل والنهار بين 5-10ساعة-5-13ساعة , وهي عبارة عن أربعة فصول صيف وخريف وشتاء وربيع , يتراوح الصيف بين 3-5أشهر وبقية الفصول باردة وحرارتها قليلة , وتكون زاوية سقوط الأشعة الشمسية بين 67 ْ-45 ْ بحسب وجودها على دوائر العرض .
وينتشر في وسط قارات أوراسيا وأمريكا الشمالية وجنوب استراليا ورأس افريقيا وجنوب أمريكا الجنوبية .
1-4-المناطق الحارة :
تقع على جانبي دائرة الاستواء دون دائرة 30 ْ شمالاً وجنوباً , ودرجة الحرارة لا تقل في المتوسط عن 20 ْ مئوية في شهر من أشهر السنة , حيث تكون الشمس أشعتها شديدة
وتشمل المنطقة ذات الحرارة المرتفعة طول العام ذات الفصل الواحد بين 15 ْ-صفر درجة شمالاً وجنوباً وذلك لتعامد الشمس بزاوية قائمة عليها طول العام تقريباً , بينما يكون بين 30 ْ- 15 ْ شمالاً وجنوباً فصلين لانخفاض درجة الحرارة وتكون زاوية سقوط الاشعة بين 67 ْ-90 ْ ويتعادل الليل والنهار في المنطقة ذات الفصل الواحد طول العام تقريباً , أما بين دائرتي 15 ْ-30 ْ شمالاً وجنوباً فيكون الليل والنهار بين 5-10 و 5-13 ساعة بحسب تعامد الشمس على كل من المدارين ويوضح شكل (2) حركة الشمس وتعامدها على الدائرة الاستوائية والمدارين .

2- التوزيع الرأسي :-
قسم العلماء الغلاف الجوي رأسياً إلى أربعة أقسام رئيسية على أساس إختلاف درجات الحرارة ومكونات الغلاف من الغازات , وإن الحدود بين هذه الطبقات ليست جامعة مانعة أو تمثل حدوداً فاصلة وإنما هناك تداخلات , ويوضحها شكل (3) وهي على النحو التالي :
2-1- طبقة التروبوسفير .
2-2- طبقة الستراتوسفير .
2-3- طبقة الميزوسفير .
2-4- طبقة الايونوسفير.

2-1- طبقة التروبوسفير Troposphere     
ويتراوح ارتفاعها بين 9-15كم ويختلف ارتفاعها باختلاف دوائر العرض والفصول .
وتنخفض درجة الحرارة بها كلما ارتفعنا عن منسوب سطح البحر 6و0ْمئوية لكل 100متر حتى تصل إلى 70 مئوية تحت الصفر عند خط الاستواء في الجزء العلوي منها .
وتتأثر بالجاذبية الأرضية والحرارة المنبعثة من سطح الأرض وحدوث التيارات الرأسية الصاعدة والهابطة ولذا تحدث بها كل الظواهر الجوية والتقلبات المناخية وتحتوى على بخار الماء والجسيمات الدقيقة من الذرات الغبارية .
مما جعلها تنفرد وتتميز عن بقية الطبقات الأخرى بهذه الخواص والصفات .
وتحصر فيما بينها وبين الطبقة التى تعلوها طبقة التروبوبوز وغاز الأوزون الذى يتكون نتيجة التفاعلات الكيميائية والضوئية وينتج أيضاً بسبب البرق وظاهرة الفجر القطبي Auror a وله رائحة نفاذة وعديم اللون ويساعد على الاشتعال ويذوب في الماء ومطهر . ويحافظ على مظاهر الحياة على سطح الأرض , لأنه يمتص الاشعة الفوق بنفسجية ويشاركه في هذه الصفة مياه البحار , وتعرض الجسم فترة طويلة لها يسبب سرطان الجلد .
2-2- طبقة الستراتوسفير :Stratosphere
ويمكن أن نسميها طبقة الزمهرير ويتراوح ارتفاعها بين 50-55كم فوق منسوب سطح البحر , وتنخفض درجات الحرارة فيها من اسفل وتزداد عند حدودها العليا , وتنعدم الظواهر الجوية واسفلها تحوى غاز الأوزون .
2-3- طبقة الميزوسفير Mesosphere    
يتراوح ارتفاعها بين 50-80كم وتنخفض درجة الحرارة بها حتى تصل إلى 100 ْ مئوية تحت الصفر وتعد نهاية الغلاف الجوي المتجانس تقريباً , وتحمي الأرض بإذن الله تعالى من الشهب التي تحرق بها 
2-4- طبقة الايونوسفير Ionosphere    
وهي الطبقة المتأنية التي تزداد بها نسبة الايونات أى جزيئات الغازات المشحونة كهربائياً , ويتراوح ارتفاعها بين 640-750كم, ولا تتأثر بالجاذبية الأرضية ومتخلخلة الهواء ويسود بها غاز الهيدروجين وكثافة الهواء ضئيلة لذلك قليلة الاحتكاك فتسير فيها الاقمار الصناعية .وتعكس الموجات اللاسلكية وحدوث ظاهرة الفجر القطبي ( الأورورا ) .
رابعاً: الاشعاع الشمسي       Solar Insolartion                      
تعد الطاقة الشمسية مصدر الحياة على سطح الكرة الأرضية وتتمثل في الطاقة الكهرومغناطيسية من ضوء وحرارة ويمثلان معاً المجال الكهربائي والمغناطيسي الذي يعبر الفضاء الكوني والغلاف الجوي ويؤثر في المادة ويتفاعل معها , وهذه الاشعة عبارة عن موجات تقسم بحسب طولها إلى قصيرة مثل اشعة اكس , وجاما والاشعة الكونية وهي أقل من 01وميكرون ومتوسطة وطويلة بين 1متر –10كيلومترات مثل الراديو شكل (4).
أو تقسم بحسب ترددها في فترة زمنية محددة بنقطة ما عن طريق الهيرتز أو بحسب ألوانها الستة المعروفة وهي البنفسيجية والزرقاء والخضراء والصفراء والارجونية والحمراء .
وهذه الموجات الكهرومغناطيسية عبارة عن الطيف الشمسي الذي يمكن أن نقسمه إلى قسمين حسب الألوان والأطوال كما يوضحها شكل (5)على النحو التالي :
1-1- المرئية :- التي يراها الإنسان ممثلة في ألوان الطيف وموجاتها بين 0.40-0.74 ميكرون وتمثل حوالي 46% من الأشعة .
1-2-غير المرئية :-  ذات موجات طويلة بين 0.75-4.0ميكرون وتتمثل في الأشعة فوق البنفسجية حوالي 7% وتحت الحمراء بنسبة 46% من الطيف الشمسي .
وتشع الأرض طاقة منخفضة بموجات طويلة لأن درجة حرارتها 300كلفن بينما الشمس حرارتها 6000كلفن فتشع طاقة عالية بموجات قصيرة .
خامساً : العوامل المؤثرة في الإشعاع الشمسي :
ويستمد الغلاف الجوي الملامس لسطح الأرض حرارته من الإشعاع الأرضي وليس من الإشعاع الشمسي الذي يعبر الفراغ الكوني إلى الغلاف الجوي ويتأثر هذا الإشعاع بعدة عوامل مختلفة ومختلطة معقدة ومتداخلة , حيث تتفاعل الطاقة مع المادة على شكل جزيئات من الفوتونات Photons
والتي ترتبط طردياً مع تردد الموجة وعكسياً مع طولها .
وإن أى تغير في واحدة منها يؤدي إلى تغير بقية العوامل حيث إنها مرتبطة ارتباطاً وثيقاً – المادة والطاقة – فالأشعة الشمسية تسقط على سطح الأرض فيعكسها أو يمتصها أو تنبعث وذلك على حسب تركيزها أو بحسب خواص الظواهر الأرضية فلكل منها خواص في رد أو استقبال أو إنعكاس أو انتقال أو امتصاص بحسب المواد المكونة لهذه الظاهرة .
وهناك مجموعة من العوامل تؤثر في الإشعاع الذي يسخن الغلاف الجوي وهي على النحو التالي :
1-1-      الغلاف الجوي
1-2-      سطح الأرض
1-3-      زاوية سقوط الأشعة الشمسية .

1-1-      الغلاف الجوي :
يؤثر الغلاف الجوي بما يحتوى عليه من غازات وبخار ماء وذرات غبار ودخان وسحب ومواد عالقة على الأشعة الشمسية وتحدث بها تغيرات كمية ونوعية وتخسم نسبة منها فلا تصل إلى سطح الأرض وذلك عن طريق كل من :-
أ‌-       التشتت.
ب‌- الإمتصاص .
     جـ- الإنعكاس .
يتم التشتت عن طريق وجود ذرات في الغلاف الجوي خاصة الموجات القصيرة , ولذلك تظهر السماء بلونها الأزرق نتيجة لتشتت الضوء الأزرق بين 0.4-0.5ميكرومتر .
أما الإمتصاص فيحدث بسبب غاز ثاني اكسيد الكربون والأوزون وجزيئات الغبار والدخان والاكسجين والنيتروجين وبخار الماء .
بينما الإنعكاس لا تتأثر الطاقة بل تنعكس كما هي في السحب حيث تعكس حوالي 50%من الأشعة الساقطة عليها .
واحياناً يتم انتقال الطاقة كما هي دون أن تتأثر من خلال عبورها فتحات أو نوافذ الغلاف الجوي .

1-2- سطح الأرض :
يستقبل سطح الأرض الأشعة الشمسية التي تصل إليه ويمتصها أو يعكسها ثم تنبعث أو ترد مرة أخرى للغلاف الجوي بحسب طول الموجة وتركيزها وايضاً الظواهر الأرضية كل على حسب خواصها فالتكوينات الصخرية تختلف عن المسطحات المائية , والتربات عن الغابات , والمزروعات والصحراوات والجليديات شكل (6)

ويقوم سطح الأرض بإمتصاص نسبة من الإشعاع  لرفع درجة حرارته ثم يبعثه مرة أخرى للهواء الملامس , أو عن طريق الانعكاس ترد الأشعة دون تأثيرها على الظواهر الأرضية .
وتنبعث الأشعة من سطح الأرض , حيث إن كل المواد التي تزيد درجة حرارتها عن الصفر المطلق تبعث طاقة
(صفر كلفن =-273 ْ مئوية ).

1-2-      زاوية سقوط الأشعة الشمسية :-
من العوامل المؤثرة في الإشعاع الشمسي زاوية سقوط الأشعة على سطح الكرة الأرضية , حيث تحدد درجة عرض المكان هذه الزاوية التي تختلف بحسب تعاقب الليل والنهار والفصول الأربعة وحركة الشمس الظاهرية فيما بين المدراين حركة تموجية عمودية أبزاوية مائلة على سطح الكرة الأرضية , والأشعة العمودية تقطع مسافة أقصر وتشغل حيز أقل من المائلة كما يوضحها شكل (7)  :
ويكون تعامد الشمس على دوائر العرض على النحو التالي :
أ‌-       في 21 يونيه على مدار السرطان .
ب‌- في 23 سبتمبر عند خط الاستواء .
جـ- في21 ديسمبر على مدار الجدي .
د- في 21 مارس عند خط الاستواء .

مما يجعلها تسخن سطح الأرض الذي يرد أو يعكس أو تنبعث منه الأشعة الأرضية التي تسخن الغلاف الجوي .
هل أعجبك الموضوع قم بنشره ؟

انظمو معنا لصفحة الجغرافيا التطبيقية على الفايسبوك