الغلاف الجوي

  • تاريخ الغلاف الجوي للأرض , كيف تكون الغلاف الجوي ؟

    المركز العربي للمناخ- المهندس احمد العربيد

    في الخمسمائة مليون سنة الأولى من تاريخ الأرض، خرج الغلاف الجوي كثيفًا من الأبخرة والغازات التي طردت بفعل التفريغ من داخل اعماق الكوكب. تلك الغازات قد تكون اشتملت على الهيدروجين، وبخار الماء، والميثان، وأكاسيد الكربون. من ثم فغالبًا ما احتوى الغلاف الجوي قبل 3.5 مليار سنة على ثاني أكسيد الكربون، وأحادي أكسيد الكربون، والماء، والنيتروجين، والهيدروجين.

    لقد تشكل المحيط المائي منذ حوالي أربعة مليارات عام جرَّاء تكثُّف بخار الماء، مما نتج عنه المحيطات؛ حيث تكونت الترسبات. ولقد كانت أهم خصائص البيئة القديمة هي عدم وجود أكسجين؛ حيث توجد أدلة على ذلك الغلاف الجوي اللاهوائي المقلص في التكونات الصخرية الأولى، والتي تشمل عناصر كثيرة - مثل الحديد واليورانيوم - في حالاتها المقلصة. ولا توجد عناصر في تلك الحالة في صخور منتصف العصر ما قبل الكمبري والعصور الأقدم والتي تصل إلى أقل من ثلاثة مليارات سنة مضت.

    منذ مليار سنة، بدأت الكائنات البحرية الأولية، والمسماة بالطحالب الخضراء المزرقة، في استخدام طاقة الشمس لفصل جزيئات الماء (H2O) وثاني أكسيد الكربون (CO2)، ثم إعادة دمجها في مركبات عضوية وجزيئات أكسجين (O2)؛ هذا التحول في الطاقة الشمسية هو عملية التمثيل الضوئي. ولقد اتحد بعض الأكسجين الناتج عن تلك العملية مع الكربون العضوي لإعادة تكوين جزيئات ثاني أكسيد الكربون بينما تراكم باقي الأكسجين في الغلاف الجوي؛ وبزيادة الأكسجين في الغلاف الجوي، قَلَّ ثاني أكسيد الكربون.

    وفي أعلى الغلاف الجوي، امتصت بعض جزيئات الأكسجين (O2) الطاقة من أشعة الشمس فوق البنفسجية؛ لتنفصل إلى ذرات أكسجين مستقلة؛ حيث اتحدت مع جزيئات الأكسجين؛ لتشكل جزيئات أوزون (O3) تقوم بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية بفعالية. تقوم الطبقة الرقيقة من الأوزون التي تحيط الأرض بدور الدرع؛ حيث تحمي الكوكب من الأشعة فوق البنفسجية.

    يُعتَقَد أن كمية الأوزون التي تحتاجها الأرض للاحتماء من الأشعة فوق البنفسجية القاتلة، والتي يتراوح طولها الموجي ما بين 200 و300 نانومتر، موجودة منذ ستمائة مليون سنة. في ذلك الوقت، كان مستوى الأكسجين حوالي 10% من معدله الحالي في الغلاف الجوي. قبل ذلك، انحصرت الحياة في المحيطات "والله أعلم".

    وينقسم الغلاف الجوي الأرضي اليوم إلى عدة طبقات محددة: التروبوسفير، والستراتوسفير، وطبقة الأوزون، والميزوسفير، والأيونوسفير. طبقة التروبوسفير هي الطبقة التي يحدث فيها المناخ؛ فهي الطبقة التي ترتفع وتنخفض فيها الكتل الهوائية، أما طبقة الستراتوسفير فتقع أعلى طبقة التروبوسفير ويتحرك فيها الهواء أفقيًّا. أعلى ذلك تقع طبقة الميزوسفير؛ حيث تنخفض درجة الحرارة إلى قرابة -100 درجة مئوية، ومن ثم تقع طبقة الأيونوسفير أو الثيرموسفير؛ حيث تتأين الكثير من الذرات. والأيونوسفير طبقة رقيقة جدًّا، إلا أنها حيث يحدث الشفق، وهي أيضًا مسئولة عن امتصاص الفوتونات الأكثر حيوية من الشمس، وعلى عكس موجات الراديو؛ الأمر الذي يسمح باتصالات الراديو بعيدة المسافات.

counter create hit