الكلمات الأساسية على هيكل وتكوين الغلاف الجوي
قراءة هذه المقالة للحصول على ملاحظات مهمة على هيكل وتكوين الغلاف الجوي!
الغلاف الجوي هو مساحة واسعة من الهواء الذي يغلف الأرض في كل مكان. يتكون من خليط من الغازات التي تحيط بالأرض.
Image Courtesy: msnbcmedia.msn.com/i/reuters/2013-06-26t212738z_757463140_gm1e96r0ex201_rtrmadp_3_elsalvador.jpg
يحتوي على حياة تعطي غازات مثل الأكسجين للإنسان والحيوان وثاني أكسيد الكربون للنباتات. يمتد إلى آلاف الكيلومترات لكن ليس له حدود قصّة واضحة ويدمج تدريجيا مع الفضاء الخارجي.
هيكل وتكوين الغلاف الجوي:
بناء:
على أساس درجة الحرارة ، ينقسم الغلاف الجوي إلى خمس طبقات.
1. التروبوسفير:
وهي أدنى طبقة وتقع على مقربة من سطح الأرض. يبلغ متوسط الارتفاع 16 كم فوق خط الاستواء و 6 كم فوق القطبين. وهي المنطقة التي تجري فيها جميع عمليات الغلاف الجوي المؤدية إلى الظروف المناخية والطقس.
ومن ثم ، فإنه يعتبر الطبقة الأكثر أهمية. في الواقع ، لا يناسب التروبوسفير الطيران بسبب جيوب الهواء الوعر. لذا ، فإن الطائرات من الطائرات النفاثة تتجنب هذه الطبقة وتطير فوقها. تنخفض درجة الحرارة مع ارتفاع متزايد بمعدل 1 درجة مئوية لمدة 165 متر من الصعود الذي يعرف باسم "معدل زلات العادي".
2. الستراتوسفير:
وتعرف الطبقة الرئيسية الثانية التي تقع خلف طبقة التروبوسفير والمنطقة التي تفصل بين الطبقتين باسم "التروبوبوز". تمتد هذه الطبقة صعوداً من التروبوبوز إلى حوالي 50 كم. تتوقف درجة الحرارة عن الانخفاض مع زيادة في الارتفاع ودرجة الحرارة حوالي -80 درجة مئوية فوق خط الاستواء و- 45 درجة مئوية فوق القطبين. هناك وجود طبقة الأوزون وفي النهاية ، هو "stratopause".
3. الميزوسفير:
يمتد إلى ارتفاع 80 كيلومترا فوق طبقة الستراتوسفير. تنخفض درجة الحرارة مع ارتفاع وتصل إلى -100 درجة مئوية. الحد الأعلى يسمى "Mesopause".
4. الأيونوسفير:
تقع بين 80 و 400 كيلومتر. وهي طبقة مشحونة كهربائياً ، وتنعكس الموجات الراديوية التي تنتقل من الأرض إلى الأرض بهذه الطبقة. تبدأ درجة الحرارة في الارتفاع مع الارتفاع ، بسبب امتصاص الأشعة فوق البنفسجية بواسطة الأكسجين الذري.
5. Exosphere:
وهو أعلى طبقة من الغلاف الجوي ويمتد إلى ما وراء الأيونوسفير فوق ارتفاع 400 كيلومتر. هذه الطبقة هي نادرة للغاية وتدمج تدريجيا مع الفضاء الخارجي.
تكوين:
المكونات الرئيسية للهواء في الغلاف الجوي هي النيتروجين (78 ٪) ، الأوكسجين (21 ٪) ، الأرجون (0.93 ٪) وثاني أكسيد الكربون (0.03 ٪). إلى جانب بخار الماء ، توجد جزيئات الغبار والدخان والأملاح والشوائب الأخرى في الهواء بكميات مختلفة. إن تركيبة الهواء ليست ثابتة أبدا ، فهي تختلف من وقت لآخر ومكانها.
تشمس:
التشمس هو الإشعاع الشمسي الوارد ويستقبل على شكل موجات قصيرة. يتلقى سطح الأرض الشوائب بمعدل سعرين حراريين لكل سنتيمتر مربع في الدقيقة.
مجموع الطاقة الشمسية المشعة التي تضرب السطح الخارجي للغلاف الجوي ، فقط نصف (حوالي 51٪) قادر على الوصول إلى سطح الأرض بشكل مباشر أو غير مباشر ويتم امتصاصه من قبل الأرض. لكن ليس كل جزء يتلقى نفس الطاقة.
تعتمد كمية التشوة المتاحة على كثافة ومدة الإشعاع من الشمس. يتم تحديدها من قبل: - 1. عدد ساعات ضوء النهار. 2. الزاوية التي يضرب فيها أشعة الشمس الأرض.
يتم فقدان الباقي من خلال التشتت والتأمل والامتصاص.
التشظي السنوي هو الحد الأقصى داخل المناطق المدارية ويقل تدريجيا نحو القطبين. وعلى طول خطوط العرض عند خط العرض 45 درجة ، لا يمثل ذلك سوى 75 في المائة من خط الاستواء وينخفض إلى 50 في المائة على طول دوائر القطب الشمالي والقطب الجنوبي و 40 في المائة عند القطبين.
الميزانية الحرارية:
يظل متوسط درجة حرارة الأرض ثابتًا بسبب التوازن بين كمية الإشعاع الشمسي الوارد ومقدار الإشعاع الأرضي الخارج.
ويطلق على هذا التوازن من الإشعاع الوارد والصادر على أنه ميزانية حرارة الأرض وتسمى الكمية المنعكسة من الإشعاع ببياض الأرض.
درجة الحرارة:
وهو مقياس لشدة الحرارة ، أي درجة الحرارة ، التي يتم تسجيلها بواسطة مقياس الحرارة.
توزيع درجة الحرارة:
1. التوزيع الأفقي:
يشير إلى توزيع درجة الحرارة عبر خطوط العرض ؛ مبين من قبل "isotherms". إيسوثرم هو خط وهمي ينضم للأماكن ذات درجة الحرارة المتساوية. درجة الحرارة هي الأعلى في المناطق المدارية وتنخفض تدريجيًا نحو القطب بسبب التوزيع غير المتساوي للإشعاع على سطح الأرض. لمعظم الأماكن على وجه الأرض. يمثل شهري يناير ويوليو درجات الحرارة القصوى الموسمية.
2. التوزيع الرأسي:
أهم ميزة مميزة من العمودي
توزيع درجة الحرارة هو أنه يتناقص مع زيادة الارتفاع. ينخفض بمعدل 1 درجة مئوية لمدة 165 متر من الصعود. طبقة الغلاف الجوي التي تعلو سطح الأرض هي الأكثر دفئًا.
3. التوزيع الإقليمي لدرجة الحرارة
وفقا للمفكرين اليونانيين ، يتم تقسيم العالم إلى ثلاث مناطق درجة الحرارة.
ط) المنطقة الاستوائية:
يمتد بين مدار السرطان وجدي الجدي. درجة حرارة عالية تسود على مدار السنة.
ب) المنطقة المعتدلة:
يمتد بين 23.5 و 66.5 درجة خطوط العرض في كل من نصفي الكرة الأرضية.
iii) منطقة Frizid:
يمتد بين خطوط العرض والقطب 66.5 درجة في كلا نصفي الكرة الأرضية. درجة حرارة منخفضة تسود على مدار السنة.
العوامل التي تؤثر على درجة الحرارة:
خط العرض:
درجة الحرارة تنخفض من خط الاستواء نحو القطبين. ويرجع ذلك إلى الاختلاف في شدة التشوية التي يتم التحكم بها في حد ذاتها من خلال مدة أشعة الشمس وزاوية انتشار الأشعة الشمسية.
ارتفاع:
تنخفض درجة الحرارة مع الارتفاع لأن الغلاف الجوي يتم تسخينه من الأسفل.
المسافة من البحر:
المناطق الساحلية لديها درجة حرارة أكثر اعتدالا من المناطق القارية منذ البحر هو وسيلة محافظة.
الرياح السائدة:
تؤدي الرياح الباردة إلى خفض درجة حرارة المنطقة ورفع الرياح الدافئة درجة الحرارة.
شروط مهمة
الإشعاع الأرضي:
إنه أشعة طويلة الموجة المنبعثة من سطح الأرض.
التوصيل:
إنه انتقال الحرارة من خلال المادة عن طريق النشاط الجزيئي ، وتكمن أهميتها في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي.
الحمل:
نقل الحرارة عن طريق حركة الكتلة أو المادة من مكان إلى آخر.
المدى السنوي لدرجة الحرارة:
الفرق بين متوسط درجة الحرارة لأجمل وأبرد الشهور.
انقلاب درجة الحرارة:
عكس في التوزيع الرأسي لدرجة الحرارة.
درجة حرارة الشذوذ:
الفرق بين متوسط درجة الحرارة في أي مكان ومتوسط درجة الحرارة في موازنته. أكبر حالات الشذوذ هي في نصف الكرة الشمالي والأصغر في نصف الكرة الجنوبي.
حركة الهواء الأفقية:
النقل الجانبي للحرارة في الغلاف الجوي بواسطة حركات الرياح الأفقية.
غطاء من الغيوم:
تعكس السحابة أشعة الشمس وهذا يقلل من كمية الشوائب التي تصل إلى سطح الأرض. أكبر الغطاء أقل درجة الحرارة. غياب الغطاء السحابي هو سبب ارتفاع درجة حرارة الصحارى المدارية.
تيارات المحيط:
حرارة النقل الحارة الحالية إلى المناطق الباردة وهذا يسبب درجات حرارة عالية في تلك الأراضي التي غسلتها التيارات الدافئة ، والتيار البارد يقلل من درجة حرارة الأرض التي غسلتها به.
جوانب المنحدر:
ما وراء مدار السرطان ، فإن المنحدر الجنوبي يواجه الشمس بينما المنحدر الشمالي في ظل الشمس. لذا فإن المنحدرات الجنوبية تتمتع بدرجة حرارة أعلى من المنحدرات الشمالية. في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية ، هي المنحدرات المواجهة للشمال والتي تتمتع بدرجة حرارة أعلى.
أحزمة الضغط:
يسمى الضغط الذي يمارسه الغلاف الجوي نتيجة لوزنه فوق منطقة وحدة من سطح الأرض بالضغط الجوي. يعبر عنها في قضبان طاحونة (ميغابايت) وقياسها مع بارومتر الزئبق. عموما ، يرتبط الضغط عكسيا لدرجة الحرارة. ينخفض الضغط أيضًا ، تمامًا مثل درجة الحرارة مع الارتفاع في الارتفاع.
توزيع الضغط الجوي ليس متجانسًا على سطح الأرض. يرجع ذلك جزئيا إلى الاختلاف في توزيع درجة الحرارة. يتم عرض التوزيع على الخريطة بواسطة "Isobars". Isobar هو خط وهمي تم رسمه في أماكن ذات ضغط جوي متساوٍ إلى مستوى البحر.
التوزيع العمودي:
إن الهواء الذي يكون خليطًا من الغازات يكون قابلاً للإنضغاط ومن ثم فإن الطبقات السفلى من الغلاف الجوي لها ضغط مرتفع وكثافة عالية وطبقات أعلى ذات ضغط منخفض منخفض الكثافة. ينخفض ضغط الهواء دائمًا مع زيادة الارتفاع ولكن معدل الانخفاض غير ثابت. ومع ذلك ، ينخفض الضغط الجوي بمعدل متوسط بمعدل 34 بارًا بارتفاعًا لكل 300 متر ارتفاعًا.
التوزيع الأفقي:
السمة الرئيسية للتوزيع الأفقي للضغط الجوي هو حرف المنطقة التي تعرف باسم أحزمة الضغط. هناك سبعة أحزمة ضغط على سطح الأرض.
(1) الاستوائية انخفاض ضغط حزام:
بسبب التسخين الشديد ، يصبح الهواء دافئًا ويرتفع فوق المنطقة الاستوائية وينتج حزام الضغط المنخفض الاستوائي. يمتد من خط الاستواء إلى حوالي 10 ° شمالاً و S. ويتميز بضغط منخفض جداً مع ظروف هادئة ، وبسبب حركة الهواء الهادئة فإنه يُعرف أيضاً بالدرود.
(2) أحزمة الضغط الاستوائي الفرعي:
وهي تمتد من قرب المناطق المدارية إلى حوالي 35 درجة شمالاً و S. يتم إنشاء حالة هدوء مع رياح متغيرة واهتزاز في هذه الأحزمة ذات الضغط العالي ، المسماة "خطوط العرض". كما كان من الصعب الإبحار في السفن الشراعية بحمولة من الخيول في الأيام الأولى حتى اعتادوا على رمي خيولهم في البحر لجعلها أخف وزنا. ومن ثم تُعرف خطوط العرض هذه بخطوط العرض للخيول.
(3) أحزمة الضغط المنخفض القطبية:
يقع هذا الحزام بين 45 درجة شمالاً و S إلى دوائر القطب الشمالي والقطب الجنوبي. يتم إنتاج العواصف الإعصارية أو "الانخفاضات" بسبب التباين الشديد بين درجة حرارة الرياح من المناطق شبه الاستوائية والمناطق القطبية.
(4) عالية القطبية:
هذه الأحزمة تحيط بالقطبين وبسبب كثافة البرودة العالية في القطبين ، يصبح الهواء شديد البرودة ويطور أحزمة الضغط العالي حول القطبين.
