الغلاف الجوي لدينا طبقات مختلفة التي توجد فيها غازات مختلفة من تركيبات مختلفة. كل طبقة من الغلاف الجوي لها وظيفتها وخصائصها التي تجعلها مختلفة عن باقي الطبقات.
نحن التروبوسفير وهي طبقة الغلاف الجوي التي نعيش فيها والتي تحدث فيها جميع الظواهر الجوية ، الستراتوسفير وهي طبقة الغلاف الجوي التي توجد فيها طبقة الأوزون ، الميزوسفير حيث تحدث الأضواء الشمالية و الغلاف الحراري يقع على حدود الفضاء الخارجي وحيث تكون درجة الحرارة عالية جدًا. سنركز في هذا المنشور على طبقة الستراتوسفير وأهميتها للحياة على كوكبنا.
خصائص الستراتوسفير
الستراتوسفير على ارتفاع يبلغ ارتفاعه حوالي 10-15 كم ويمتد حتى حوالي 45-50 كم. تختلف درجة الحرارة في الستراتوسفير بالطريقة التالية: أولاً ، تبدأ في الاستقرار (حيث توجد على ارتفاعات قريبة من التروبوبوز حيث تظل درجة الحرارة كما هي) ومنخفضة جدًا. مع زيادة الارتفاع ، تزداد درجة حرارة طبقة الستراتوسفير ، حيث تمتص المزيد والمزيد من الإشعاع الشمسي. يعمل سلوك درجة الحرارة في طبقة التروبوسفير على عكس ما تفعله طبقة التروبوسفير التي نعيش فيها ، أي أنه بدلاً من التناقص مع الارتفاع ، يزداد.
في الستراتوسفير لا تكاد توجد أي حركة في الاتجاه الرأسي للهواء ، لكن الرياح في الاتجاه الأفقي يمكن أن تصل في كثير من الأحيان إلى 200 كم / ساعة. المشكلة مع هذه الريح أي مادة تصل الستراتوسفير تنتشر في جميع أنحاء الكوكب. مثال على ذلك مركبات الكربون الكلورية فلورية. هذه الغازات المكونة من الكلور والفلور تدمر طبقة الأوزون وتنتشر في جميع أنحاء الكوكب بسبب الرياح القوية من الستراتوسفير.
لا يوجد تقريبًا أي سحب أو تكوينات جوية أخرى في طبقة الستراتوسفير. يخلط الناس أحيانًا بين ارتفاع درجات الحرارة في طبقة الستراتوسفير وقربها من الشمس. من المنطقي الاعتقاد بأنه كلما اقتربنا من الشمس، زادت الحرارة. ومع ذلك، هذا ليس هو الحال، حيث يمكننا أن نجد في طبقة الستراتوسفير طبقة الأوزون الشهيرة. طبقة الأوزون ليست في حد ذاتها "طبقة" ، لكنها منطقة من الغلاف الجوي يكون فيها تركيز هذا الغاز أعلى بكثير مما هو عليه في باقي الغلاف الجوي. جزيئات الأوزون مسؤولة عن امتصاص الإشعاع الشمسي الذي يضربنا مباشرة من الشمس ويسمح للحياة على الأرض. تقوم هذه الجزيئات التي تمتص أشعة الشمس فوق البنفسجية بتحويل هذه الطاقة إلى حرارة ، وبالتالي ، فإن ارتفاع درجة حرارة الستراتوسفير يزيد.
لأن هناك التروبوبوز حيث يكون الهواء مستقرًا للغاية ولا توجد تيارات ريحية ، يكون تبادل الجسيمات بين طبقة التروبوسفير والستراتوسفير صفرًا تقريبًا. لهذا السبب لا يكاد يوجد أي بخار ماء في الستراتوسفير. هذا يعني أن السحب في الستراتوسفير لا تتشكل إلا إذا كان الجو باردًا جدًا لدرجة أن الكمية الصغيرة من الماء الموجود تتكثف وتشكل بلورات الجليد. يطلق عليها غيوم الكريستال الجليدية ولا تسبب هطول الأمطار.
في نهاية الستراتوسفير هو الستراتوبوز. إنها منطقة الغلاف الجوي حيث تنتهي تركيزات الأوزون العالية وتصبح درجة الحرارة مستقرة للغاية (حوالي 0 درجة مئوية). الستراتوبوز هو الذي يفسح المجال لميزوسفير.
ومن المثير للفضول أن المركبات الكيميائية التي تتمتع بعمر طويل هي فقط تلك التي يمكنها الوصول إلى طبقة الستراتوسفير. الآن، بمجرد وصولهم هناك، يمكنهم البقاء لفترة طويلة. على سبيل المثال، المواد الصادرة عن الشركات الكبيرة ثورات بركانية إنهم قادرون على البقاء في طبقة الستراتوسفير لمدة عامين تقريبًا.
طبقة الأوزون
طبقة الأوزون لا يحتوي دائمًا على نفس تركيز هذا الغاز بعيد عنه. في الستراتوسفير ، يحدث تكوين وتدمير مستمر للأوزون في نفس الوقت. لتكوين الأوزون ، يجب أن تكسر أشعة الشمس جزيء الأكسجين (O2) إلى ذرتين من الأكسجين (O). تتفاعل إحدى هذه الذرات عند اجتماعها مع جزيء أكسجين آخر لتكوين الأوزون (O3).
هذه هي الطريقة التي تتشكل بها جزيئات الأوزون. ومع ذلك ، بطبيعة الحال ، بمجرد إنشائها ، يتم تدميرها بواسطة الإشعاع الشمسي. تضرب أشعة الشمس جزيء الأوزون وتدمره مرة أخرى لتكوين جزيء الأكسجين (O2) وذرة الأكسجين (O). الآن تتفاعل ذرة الأكسجين مع جزيء أوزون آخر لتكوين جزيئين من الأكسجين، وهكذا. إنها دورة طبيعية متوازنة بين تكوين جزيئات الأوزون وتدميرها. وبهذه الطريقة، تستطيع هذه الطبقة من الغازات امتصاص كمية كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية الضارة وحمايتنا.
كان هذا هو الحال لفترة طويلة. دورة يتم فيها الحفاظ على تركيز الأوزون عند تركيز ثابت وثابت نسبيًا بمرور الوقت. ومع ذلك ، هناك طريقة أخرى للتحلل إلى طبقة الأوزون في الغلاف الجوي. مركبات الكلورو فلورو كربون (CFCs) فهي مستقرة جدًا في الغلاف الجوي وبالتالي يمكنها الوصول إلى طبقة الستراتوسفير. تتمتع هذه الغازات بعمر طويل إلى حد ما ، ولكن عندما تصل إلى طبقة الستراتوسفير ، فإن الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس تدمر الجزيئات ، مما يؤدي إلى ظهور جذور الكلور شديدة التفاعل. تدمر هذه الجذور التفاعلية جزيئات الأوزون ، لذا فإن الكمية الإجمالية للأوزون التي يتم تدميرها أكبر بكثير من تلك المتولدة. وبهذه الطريقة ، تم كسر التوازن بين توليد وتدمير جزيئات الأوزون القادرة على امتصاص الإشعاع الشمسي الضار بنا.
عواقب الثقب في طبقة الأوزون
ولسوء الحظ، لم تكن هذه القضية معروفة في الماضي بمثل هذه التفاصيل، لذلك تمكنت الأنشطة البشرية (استخدام الهباء الجوي المكون من الكلورو فلورو كربون) من الوصول إلى طبقة الستراتوسفير. كميات كبيرة من الكلور والبروم التي تدمر جزيئات الأوزون. وبما أن التفاعل يتطلب الضوء وتكوين السحب القطبية في درجات حرارة منخفضة للغاية، فإن أدنى مستويات الأوزون تحدث في الربيع القطبي الجنوبي، ويتشكل ثقب الأوزون بشكل خاص فوق القارة القطبية الجنوبية. وتسمح هذه الثقوب في طبقة الأوزون لمزيد من الأشعة فوق البنفسجية بالوصول إلى سطح الأرض وتسريع ذوبان الجليد، وهو أمر مرتبط بتغير المناخ.
في البشر ، تدهور طبقة الأوزون تسبب في زيادة الإصابة بسرطان الجلد بسبب كمية أكبر من الإشعاع الشمسي الذي يصل إلينا. تتأثر النباتات أيضًا ، خاصةً تلك التي تنمو ولديها سيقان وأوراق أضعف وأقل نموًا.
آثار الطائرات في الستراتوسفير
كما شهدت الطائرات حوادث في طبقة الستراتوسفير، لأنها عادة ما تحلق على ارتفاعات تتراوح بين 10 و12 كيلومترًا، أي بالقرب من طبقة التروبوبوز وبداية طبقة الستراتوسفير. مع تزايد حركة المرور الجوي، زادت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2) وبخار الماء (H2O) وأكاسيد النيتروجين (NOx) وأكاسيد الكبريت (SOx) والسخام في الغلاف الجوي بين طبقة التروبوسفير العليا وطبقة الستراتوسفير السفلى.
اليوم، تسبب الطائرات فقط ما بين 2 و 3٪ من انبعاثات الاحتباس الحراري العالمية. وهذا ليس له أهمية كبيرة فيما يتعلق بالاحتباس الحراري العالمي أيضًا. ومع ذلك، فإن ما هو مهم حقا بشأن الطائرات هو أن الغازات التي تطلقها تفعل ذلك في الجزء العلوي من طبقة التروبوسفير. ويؤدي هذا إلى زيادة احتمالية تشكل سحب سمحاقية بسبب بخار الماء المنبعث، والتي تحتفظ بقدر أكبر من الحرارة على الأرض وتساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي.
من ناحية أخرى ، تعتبر أكاسيد النيتروجين المنبعثة من الطائرات خطرة أيضًا ، لأنها مرتبطة باختفاء الأوزون في الستراتوسفير. علينا أن نفكر أنه على الرغم من أن غازات الدفيئة المنبعثة من الطائرات ليس لها عمر طويل جدًا للوصول إلى الستراتوسفير ، إلا أنها تستطيع فعل ذلك ، لأنها تنطلق على ارتفاع قريب جدًا منه.
فضول الستراتوسفير
هذه الطبقة من الغلاف الجوي لها بعض الفضول الذي قد يفاجئنا. من بين تلك الفضول:
- كثافة الهواء هو 10٪ أقل هذا على سطح الأرض
- درجات الحرارة في الطبقات السفلية حولها -56 درجة في المتوسط وتصل التيارات الهوائية إلى 200 كيلومتر في الساعة.
- هناك تقارير تضمن وجود الكائنات الحية الدقيقة الصغيرة الذين يعيشون في الستراتوسفير. يعتقد أن هذه الميكروبات أتت من الفضاء. إنها جراثيم بكتيرية ، كائنات شديدة المقاومة يمكن أن تشكل طبقة واقية حول نفسها ، وبالتالي تنجو من درجات الحرارة المنخفضة والظروف الجافة والمستويات العالية من الإشعاع الموجودة في الستراتوسفير.
كما ترون، فإن الغلاف الجوي له وظائف مهمة بالنسبة لنا ولباقي الكائنات الحية التي تسكن كوكبنا. تحتوي طبقة الستراتوسفير على شيء ضروري لبقائنا، ورغم ارتفاعها عدة كيلومترات، يتعين علينا حمايتها.
