حامي حمى الأرض 2/1

حثَّ فضول العلماء والفلاسفة على دراسة غلاف الأرض الجوي، أو الأتموسفير Atmosphère. وسبر أسراره ممهدين الطريق نحو واحد من أهم وأوسع الميادين المعقدة في البحث العلمي فمنه تمر اليوم علوم الأرض قاطبة ككل المسافرين على سطحها أو في فضائها الفسيح.
يعتبر عالم الرياضيات الإغريقي ثاليس Thalés، أول من أعطى أهمية حقة للهواء المحيط بالأرض في القرن السادس قبل الميلاد. فقد حاول تفسير ظواهر مختلفة مثل كسوف الشمس وتشكل السحب وهطول الأمطار.

وطرح أرسطو Aristote (384-322 ق.م) في دوره، أفكارا فلسفية امتدت ألفي سنة من بعده. فجعل من الهواء أول عناصر الكون الأربعة إلى جانب التراب والنار والماء. ولما كان الهواء مجموعة من الغازات التي يصعب رؤيتها أو لمسها. فقد تركت علومه جانبا تنتظر دورها في الأجيال القادمة.
ويعود الفضل في العودة ثانية إلى دارسة الغلاف الجوي إلى الإيطالي غاليلو غاليلي Galillée الذي استطاع في القرن السادس عشر أن يسبر بمنظاره الفراغ الكوني ويرصد البقع الشمسية وبحار القمر.


وفيما اعتقد أرسطو أن سرعة سقوط الأجسام في الهواء يتعلق بثقلها النوعي أثبت غاليلي سقوط مختلف الأجسام في سرعة واحدة ونَسَب تباين سرعتي سقوط الريش والحصى إلى دور الهواء في منح "مقاومة السقوط" للأجسام التي تخترقه وذهب غاليلي إلى أبعد من ذلك عندما استطاع بفضل قارورته الشهيرة قياس وزن الهواء واعتبره أخف من الماء بمقدار 460 مرة (تشير التحاليل الحديثة إلى خفة الهواء 816 مرة على مستوى سطح البحر). وهكذا أخذ الهواء بعدا جديدا فاعتبر مادة قابلة للقياس.

وأثبتت تجارب العالم الفرنسي باسكال Pascale "مرونة الهواء" إذ يتغير وزنه وضغطه مع تبدل الارتفاع عن سطح البحر، ويتحول من حالته الغازية المعروفة إلى الحالة السائلة أو الصلبة تبعا لدرجة ترابط جزئياته.


يتركب الهواء في شكله الغازي من 21% من الأوكسجين و78% من الآزوت ويشغل غازي الكربون والأرغون جزءا يسيرا يقل عن 1% وتمثل الغازات النادرة كالهيليوم والكريبتون والنيون والكزينون الجزء الباقي.

تشكل هذه الغازات إلى جانب مجموعة هائلة من الجزيئات الغازية والسائلة والصلبة تركيبة حيوية معقدة يسمح مزيجها في انتشار الحياة على الأرض، ويطلق على مجموعها "غلاف الأرض الجوي" أو اتموسفير Atmosphère.
يتحكم هذا الغلاف في عدد لا متناه من العمليات الحيوية تتوزع فيها العناصر الغازية الضرورية في تركيب الأنسجة الحية النباتية والحيوانية.
تمتد الطبقة الجوية ما يقارب العشرة آلاف كيلومتر فوق سطح الأرض وتقي في توضع طبقاتها أفقيا. الأرض وقاطنيها من مختلف القذائف الكونية التي تنهال من كل صوب في الفراغ الكوني انطلاقا من جزيئات الريح الشمسية الصغيرة وانتهاء بالنيازك الضخمة (المركبة أساسا من الحديد والحجر)، والتي قد تنجح أحيانا في اختراق درع الأرض في سرعة تتجاوز 150 ألف كيلومتر في الساعة لكنها لا تلبث أن تتحطم تحت تأثير الحرارة الهائلة الناتجة عن احتكاكها في الهواء المحيط قبل أن تدرك سطح الأرض.
ومع احتكاك بخار الماء الجوي بجزيئات الهواء في قوة هائلة – تفوق تلك التي تمتلكها الغازات المسببة لتألق البرق – ترسم الشهب آثارا مضيئة في السماء يطلق عليها اسم "المذنبات". وقد تم في القرن التاسع عشر(19) دراسة الطبقات الجوية. ثم بعد ذلك تم إطلاق الأقمار الاصطناعية.
تتركب الأتموسفير من مجموعة من الطبقات الغازية المنضدة كأسوار قلعة حصينة تحمل كل منها مميزاتها النوعية وتتعاقب تبعا لخصائصها الفيزيائية، وتوزع جزيئاتها المعلقة ودرجة إشعاعيتها أطلق عليها أسماء خاصة وهي على التوالي:
*الطبقة الجوية السفلى أو التروبوسفير Troposphère
أقرب الطبقات من سطح الأرض تمتد حتى علو قدره 15 كيلومترا تبلغ سماكتها خمسة كيلومترات عند القطبين وتدرك 18 كم فوق خط الاستواء تتواجد فيها السحب والغيوم المعروفة. وتنخفض فيها درجة الحرارة كلما ابتعدنا عن سطح البحر لتدرك 60 درجة تحت الصفر عند قمتها.

*طبقة السكاك أو الستراتوسفير Stratosphère
تتوضع فوق الطبقة السابقة في سماكة تقارب الثلاثين كيلومترا درجة الحرارة فيها ثابتة نسبيا، تتواجد فيها طبقة الأوزون Ozone التي يتم من خلالها امتصاص الغالبية العظمى من الأشعة فوق البنفسجية مسببة ارتكاسا حراريا في الطبقات العليا من الجو.

*الطبقة الجوية الوسطى أو الميزوسفير Mésosphère
تلي طبقة الستراتوسفير ويراوح ارتفاعها بين 40 و80 كيلومترا تقريبا تحتوي في طبقاتها الباردة (140 درجة تحت الصفر) على سحب خاصة – ليست لها أية علاقة بالسحب المعروفة في طبقة التروبوسفير – تسمى السحب المضيئة Noctilumineux تتحطم في هذه الطبقة معظم الشهب والنيازك قبل وصولها إلى سطح الأرض.

*الطبقة الحرارية العليا أو الترموسفير Thermosphère
وتمتد فوق سابقتها حتى ارتفاع 800 كيلومتر يقل فيها الهواء وتنعدم حركتي الرياح والنقل الحراري. تشهد هذه الطبقة تبدلات حادة في درجات الحرارة بين الليل والنهار إذ تصل فيها الحرارة إلى 2000 درجة مئوية عند الظهيرة وتنخفض إلى 500 درجة ليلا.

*الغلاف الجوي الخارجي أو الإكزوسفير Exosphère
وتمتد على ارتفاعات تتجاوز الألف كيلومتر ينعدم فيها تأثير قوى الجاذبية الأرضية وتتحرك من خلالها الجزيئات الخفيفة في بطء شديد نحو الفراغ الكوني. أما حرارتها فتزيد درجتها عن الألفين مئوية.
تنتقل الكتل الهوائية أو جزيئاتها الغازية المختلفة من سطح الأرض إلى الطبقات الأعلى بواسطة الحمل الحراري محتفظة بحرارتها الأرضية لبعض الوقت إلى أن تدرك منطقة التروبوبوز Tropopause (المنطقة الفاصلة بين التروبوسفير والستراتوسفير) فتبرد ويتمدد حجمها بسبب انخفاض الضغط الجوي.

كذلك يتوقف تشكل السحب في ما وراء التروبوسفير بسبب تبدد الحمل الحراري في منطقة التروبوبوز. ويلاحظ تأثير هذا "الاختناق الجوي" في فصل الصيف خاصة مع ظهور الغيوم الراعدة في شكل سندان ضخم يلامس سطحه المستوى الأدنى من حدود التروبوبوز.
يتبع ....

*-..*-..*-..*
والله الموفق
2017-04-26
محمد الشودري