اختلاف خصائص الغلاف الجوي بالارتفاع

تتغير خصائص الغلاف الجوي بالارتفاع إلى أعلى تغيراً كبيراً يفوق معدلات التغير الأفقي عدة مرات. عزيزي الدارس، إن مقدار التغير في الضغط الجوي بين الدورين الأول والأخير في إحدى العمارات الضخمة متعددة الأدوار يفوق مقدار التغير في الضغط الجوي الذي يرافق مرور كثير من المنخفضات الجوية.

وعلى الرغم من أن معظم خصائص الغلاف الجوي تتغير بالارتفاع إلا أننا سنكتفي بدراسة التغير الذي يحدث في كل من درجة الحرارة والضغط الجوي وكثافة الهواء فقط.

درجة الحرارة:

كان الناس في الماضي يعتقدون أن درجة الحرارة تزداد بالارتفاع حيث أننا كلما ارتفعنا إلى أعلى كلما اقتربنا من الشمس التي تعد المصدر الأساسي لتسخين الغلاف الجوي، إلا أن الأمر غير ذلك تماماً فالغلاف الجوي لا يسخن من أشعة الشمس مباشرة، بل إن تلك الأشعة تصل سطح الأرض الذي يمتص الجزء الأكبر منها فيسخن ويشخن طبقة الهواء القريبة منه. ولهذا فإن درجة الحرارة تتناقص بالارتفاع في طبقة الهواء القريبة من سطح الأرض التي تعرف بطبقة التروبوسفير Troposphere. تأمل الشكل (1) الذي يبين طبيعة التغير في درجة الحرارة كلما ارتفعنا إلى أعلى. لاحظ أن درجة الحرارة في الطبقة السفلى التي تعرف بالتروبوسفير تتناقص بالارتفاع. ويقدر معدل التناقص بدرجة مئوية واحدة كلما ارتفعنا 15 متراً. أما في الطبقة الثانية وهي الطبقة التي تلي طبقة التروبوسفير وتعرف بالستراتوسفير Stratosphere، فإن درجة الحرارة تزداد بالارتفاع، إذ أن مصدر تسخين تلك الطبقة هي أشعة الشمس فوق البنفسجية التي تمتصها طبقة الأوزون التي توجد على ارتفاع 35 - 50 كيلومتراً. لاحظ أن درجة الحرارة على ارتفاع 50 كم تساوي معدل درجة الحرارة على سطح الأرض تقريبا.

تتناقص درجة الحرارة بالارتفاع في الطبقة الثالثة من طبقات الغلاف الجوي وهي طبقة الميزوسفير Mesosphere . لعلك تستطيع استنتاج السبب في ذلك من ملاحظتك للشكل (1). إذ أن مصدر تسخين الميزوسفير هي طبقة الأوزون الواقعة أسفلها. الطبقة الأخيرة من طبقات الغلاف الجوي هي طبقة الثيروموسفير Thermosphere التي تعرف أحياناً بالأيونوسفير Ionosphere لأنها تتكون من ذرات بعض الغازات الخفيفة المتأينة بفعل أشعة الشمس فوق البنفسجية. تمتد هذه الطبقة إلى الفضاء الخارجي، وتزداد درجة حرارتها كلما ارتفعنا إلى أعلى.

لا يتم الانتقال بين طبقة وأخرى بشكل مفاجئ بل يفصل بين كل طبقتين طبقة انتقالية يتوقف فيها تغير درجة الحرارة بالارتفاع. تعرف تلك الطبقات الانتقالية بالتروبوبوز Tropopause والستراتوبوز Stratopause والميزوبوز Mesopause.