• الصفحة الرئيسية
  • الكون والفضاء
  • نظامنا الشمسي
  • المركبات الفضائية
  • اسألنا نجيبك
  • مقالات علمية
  • المكتبة العلمية
  • صور وخلفيات
  • الغلاف الجوي

    تعريف الغلاف الجوي

    الغلاف الجوي هو عبارة عن طبقة من الغازات التي قد تحيط بجسم مادي ذو كتلة كافية ، بسبب جاذبية ذلك الجسم. ويتم الاحتفاظ بها لمدة أطول إذا كانت الجاذبية عالية ، ودرجة الحرارة للغلاف الجوي منخفضة . بعض الكواكب مثل المشتري أو زحل تتكون أساسا من غازات مختلفة ، ولكن فقط الطبقة الخارجية منها تعتبر غلافها الجوي .

     

    هناك ثلاثة أمور مهمة يُمكن التحدث عليها لفهم الغلاف الجوي لأي جرم فضائي.. وهي:

     

    أولا: الضغط الجوي

    الضغط الجوي هو عبارة عن القوة العمودية في وحدة المساحة الواقعة على سطح ما والناجمة عن الغازات المحيطة به. ويحدد من خلال قوة الجاذبية للكوكب بالإضافة إلى الكتلة الكلية لعمود الهواء فوق الموقع.

     

    ضغط الغاز في الغلاف الجوي يتناقص مع الارتفاع نتيجة لتناقص كتلة من الغاز فوق كل موقع. الارتفاع الذي يتناقص عنده ضغط الغلاف الجوي بمعامل - هـ - (العدد النيبيري وقيمته 2.71828) يسمى الارتفاع المقياسي. عندما تكون درجة حرارة الجو منتظمة فإن الارتفاع المقياسي يتناسب طرديا مع درجة الحرارة وعكسيا مع الكتلة الجزيئية لجزيئات الهواء الجاف مضروبة في تسارع الجاذبية للكوكب. لمثل هذا النموذج من الغلاف الجوي، ينخفض الضغط بشكل كبير مع زيادة الارتفاع. لكن الغلاف الجوي غير منتظم في درجة الحرارة، لذلك فإن التحديد الدقيق للضغط الجوي عند أي ارتفاع معين هو أمر معقد كثيرا.

     

    ثانيا: هروب الغلاف الجوي

    جاذبية السطح هي القوة التي تمسك الغلاف الجوي. تختلف هذ القوة إلى حد كبير بين الكواكب. على سبيل المثال، قوة الجاذبية الهائلة على كوكب المشتري العملاق قادرة على الاحتفاظ بالغازات الخفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم التي تهرب من كواكب الاقل جاذبية.

     

    و من ناحية أخرى فإن المسافة بين الكوكب و الشمس تحدد الطاقة المتاحة لتسخين غازات الغلاف الجوي إلى النقطة التي تتجاوز عندها الحركة الحرارية للجزيئات سرعة الهروب للكوكب، وهي السرعة التي تتغلب عندها جزيئات الغاز على قوة الجاذبية للكوكب. وبالتالي، فإن القمر تايتن البعيد والبارد، و ترايتون و بلوتو قادرين على الاحتفاظ بغلافهم الجوي على الرغم من قوة جاذبيتهم المنخفضة نسبيا.

     

    بما أن الغاز عند أي درجة حرارة معينة تتحرك جزيئاته على نطاق واسع من السرعة، سيكون هناك تقريبا دائما بعض التسرب البطيء للغاز في الفضاء. الجزيئات الاخف تتحرك بسرعة أكبر من تلك الأثقل وتملك نفس الطاقة الحركية الحرارية، ولذلك فإن الغازات ذات الكتلة الجزيئية الأقل تفقد بسرعة أكبر من تلك التي تملك كتلة جزيئية عالي. يعتقد ان كوكب الزهرة و المريخ قد يكونا فقدا الكثير من الماء على حد سواء، بعد انحلاله ضوئيا إلى الهيدروجين والاوكسجين من أشعة الشمس فوق البنفسجية . المجال المغناطيسي للأرض يساعد على منع هذا الهروب للغازات، ولكن عادة تقوم الرياح الشمسية بتعزيز هروب الهيدروجين . ومع ذلك فحسب الدراسات العلمية فإن الأرض فقدت الكثير من الغازات على مدى ثلاث مليارات سنة مضت من خلال المناطق القطبية المغناطيسية بسبب النشاط الشفقي ، بما في ذلك 2 ٪ من صافي الأوكسجين في الجو.

     

    ثالثا: تركيب الغلاف الجوي

    بنية الغلاف الجوي الأولية عموما مرتبطة بالتركيب الكيميائي ودرجة الحرارة للسديم الشمسي المحلي أثناء تشكيل الكواكب والهروب المتتابع للغازات الداخلية . الأغلفة الجوية الأصلية خضعت لتطور كبير على مر الزمن، والخصائص المتباينة لكل كوكب أسفرت عن نتائج مختلفة جدا:

     

    - الغلاف الجوي لكوكبي الزهرة والمريخ يتكون أساسا من ثاني أكسيد الكربون، مع كميات صغيرة من النيتروجين والأرغون والأكسجين وآثار من غازات أخرى.

     

    - الغلاف الجوي على الأرض محكوم إلى حد كبير بالمنتجات اللازمة لتدوم الحياة . يحتوي الغلاف الجوي للأرض تقريبا (بالمحتوى المولي / حجم) 78.08 ٪ من النيتروجين و 20.95 ٪ من الأكسجين، وكمية متغيرة (في المتوسط حوالي 0.247 ٪) بخار الماء، و 0.93 ٪ الآرجون، 0.038 ٪ من ثاني أكسيد الكربون، وآثار من الهيدروجين والهليوم، وغيرها من الغازات الأخرى النبيلة (والملوثات المتطايرة).

     

    - الغلاف الجوي لـ الكواكب الخارجية ( البعيدة عن الشمس وهي المشتري - زحل - أورانوس - نبتون ) احتفظت بالغازات ذات الكتلة الجزيئية المنخفضة وذلك بسبب انخفاض درجات الحرارة وارتفاع الجاذبية على تلك الكواكب . وبالتالي فإن هذه الكواكب تملك غلافا جويا من الهيدروجين والهيليوم ، مع كميات ضئيلة من مركبات أكثر تعقيدا.

     

    - يمتلك قمران للكواكب الخارجية غلاف جوي جدير بالاهتمام وهما : تايتن و هو قمر تابع لكوكب زحل ، و ترايتن وهو قمر تابع لكوكب نبتون ، وحيث يتكون الغلاف الجوي لهما أساسا من النيتروجين.

     

    الأجرام السماوية الأخرى داخل النظام الشمسي تملك أغلفة جوية رقيقة للغاية وليست مستقرة. وعلى سبيل المثال: القمر الأرضي ( غاز الصوديوم )، و كوكب عطارد (غاز الصوديوم)، ويوروبا (الأوكسجين)، آيو (الكبريت)، وإنسيلادوس (بخار الماء).