لغلاف الغازي - نشأته وتركيبه

الغلاف الغازي - نشأته وتركيبه

كيف
نشأ الغلاف الغازي؟؟.. هو غلاف من الهواء يحيط بالكرة الأرضية، منذ أن
كانت كتلة منصهرة، أحاطت بها الغازات العديدة ولما تبردت الأرض تبرد الغلاف
الغازي حولها.. وهو يتشكل من الغازات التي تخرج من باطن الأرض مع البراكين
والينابيع الحارة ومن المحروقات، وتنفس المخلوقات الحية.. وأهمها غاز
الآزوت، وغاز ثاني أو كسيد الكبريت، وثاني أكسيد الفحم، ومن بخار الماء
الذي تتناقص كميته مع الارتفاع عن سطح الأرض.. ثم غاز الهيدروجين، وغاز
الميتان، وغير ذلك.. وقد تعرض الغلاف الجوي إلى تغيرات هامة منذ بدء
تكوينه. فقد تبرد الهيدروجين في الفضاء الخارجي، وانطلق الأوكسجين من
عمليات التحليل الضوئي للنباتات وشكل طبقة من غاز الأوزون بعيداً عن سطح
الأرض لتحمي الأرض من الإشعاعات فوق البنفسجية الضارة كما توجد عناصر غازية
نادرة مثل: الأرغون، والنيون، والكزينون، والهليوم، وغيرها. وجميعها لا
تتجاوز نسبتها في الهواء 1%... تركيب الهواء: الهواء مزيج من الغازات
المكونة له، وهو غاز لاطعم له، ولا لون ولا رائحة. به نحيا وعليه نعيش وهو
موجود بوفرة حول الأرض. وفيه غازات دائمة وغازات متبدلة. ومواد صلبة
أخرى... ولم يعرف الإنسان تركيب الغلاف الجوي قبل العالم "لافوا زييه" فهو
أول من كشف عن تركيب الهواء في أواخر القرن السابع عشر الميلادي. ومن
الغازات الدائمة في الجو: 1. الآزوت: ونسبته 78% من حجم الهواء، وهو غاز
لون له عديم الرائحة وهو غاز خامل لا يتحد مع العناصر الأخرى بسهولة وهو
يلطف فعل الأوكسجين ولولاه لاحترق الإنسان عند التنفس وهو لا يساعد على
الحياة، ولكن وجوده من ضروريات الحياة وقد سماه "لافوا زييه" بالآزوت أي
"بدون حياة"، ويدخل في تركيب معظم الأشياء الحية، إذ يحتوي "البروتين" على
16% من الآزوت الموجود أصلاً في الهواء ويعد من المواد المعدنية الأساسية
المغذية لحياة النبات، يمتصه على شكل نترات باتحاد الأزوت بالأوكسجين،
ويمكن أن يحصل عليه النبات من مياه الأمطار.. وقد اكتشف كعنصر عام 1772 م
من قبل العلماء: شيل وبريستلي وراذرفورد في وقت واحد. 2. الأوكسجين: ونسبته
21% من حجم الهواء، غاز عديم اللون والطعم والرائحة، وهو أكثر كثافة من
بقية الغازات، ولذلك فهو يوجد في أدنى الطبقات الهوائية، وملازم لسطح
الأرض، للمحافظة على نمو وبقاء الكائنات الحية، وهو ينفع لتنفس المخلوقات
الحية من إنسان وحيوان ونبات، وهو سبب الاحتراق. يوجد في الماء الذي يحتوي
88.8% من وزن الأوكسجين. كما يوجد في صخور القشرة الأرضية بنسبة 27% بشكل
متحد مع عناصر أخرى، وتستهلك الكائنات الحية الأوكسجين في تنفسها لأكسدة
المواد الغذائية، من أجل الحصول على الطاقة اللازمة لحياتها كما يستهلك في
عمليات الاحتراق وقد اكتشفه جوزيف بر ستلي 1774 م. 3. غاز الفحم: نسبته 3
بالألف من حجم الهواء، وهو غاز سام قاتل للبشر لالون له وله رائحة خفيفة
مميزة وطعم حمضي خفيف، نلفظه بالزفير إلى الهواء، فتتلقاه النباتات بلهفة
لتعيش عليه وتحصل عملية المقايضة بين النباتات وباقي المخلوقات الحية
كالإنسان والحيوان وهو لا يساعد على الحياة، كما لا يساعد على الاحتراق،
ويستفاد منه في تبريد المثلجات وتجميد الأغذية وفي إطفاء الحريق، وهو
يستخرج من تنفس الكائنات الحية وبخاصة النباتات ومن الاحتراقات كالتدفئة،
والمحركات الصناعية ومن اندفاع البراكين، ومن بعض التخمرات الكيميائية مثل
البكتريا والخمائر وغير ذلك... 4. الهيدروجين: غاز خفيف يدخل في تركيب
الماء، ينطلق إلى الفضاء بسرعة عظيمة لخفة وزنه.. فهو أخف الغازات جميعاً
يبلغ وزنه 1/14 من وزن الهواء وقد استخدم قديما في تعبئة المناطيد والسفن
الهوائية. ولذلك فهو لا يوجد إلا في أعلى الطبقات الهوائية كما يوجد بكثرة
في أرجاء الفضاء. 5. الأوزون: O3 هو نوع من الأوكسجين الزائد، تقع طبقته
على ارتفاع 45كم من سطح الأرض، تمتص مقداراً كبيراً من أشعة الشمس فوق
البنفسجية، لضمان حياة الكائنات الحية على الأرض، وما يفلت من هذه الأشعة
الضارة نحو الأرض يحول بعض المواد إلى فيتامين D الضروري للصحة والحياة..
ومن المواد الصلبة التي تدخل في تركيب الهواء: 6. الغبار: وينشأ من تفتت
الأجسام الحية وغيرها، وهي جزيئات غير حية يحملها الهواء إلى أماكن بعيدة
فتسقط مع الأمطار أحياناً على شكل أمطار طينية وغالباً ما توجد في الطبقات
السفلى من الجو... 1. الدخان: ينشأ من المواقد التي يتم فيها الاحتراق بشكل
جيد والتي تستعمل الفحم.... 7. الرماد: وهو من مقذوفات البراكين في الجو
وقت ثورانها، ومن احتراق الشهب والنيازك في الهواء.. 8. الأملاح: توجد بعض
الأملاح المعلقة في الهواء التي تنشأ من تبخر رذاذ مياه البحر المنطلق من
الأمواج والأعاصير، كما توجد بعض العناصر الكيماوية كاليود الذي يأتي من
البحر، فهو ينبعث من الجراثيم والكائنات الحية الميكروبية النباتية التي
تعيش في المحيطات.. ولهذه الذرات الصلبة العالقة في الهواء أهمية كبرى في
الأحوال الجوية، فهي تشكل نواة للتكاثف وتتشبع ببخار الماء، وبذلك تفسر
ظواهر تشكل الضباب في المدن الصناعية، فكل ذرة صلبة تحاط بكرة مجهرية من
الماء، وتسمح للجراثيم بالتكاثر في الهواء الرطب والفاسد، كما تعد تلك
الذرات الغبارية سطوحا تستقبل أشعة الشمس، وتنشرها فتسبب الإضاءة والنور،
ولولاها لساد الظلام وشاهدنا نجوم السماء في النهار... مركبات الهواء
بالحجم والوزن: الغاز الحجم الوزن الآزوت 78.09% 75.54% الأوكسجين 20.95%
23.14% غازات خاملة 095% 1.27% ثاني أكسيد الفحم 003% 005% وبذلك يزن المتر
المكعب من الهواء في درجة الصفر المئوية على مستوى سطح البحر حوالي 1.293
كغ بينما يعادل وزن الهواء الكلي الذي يحيط بالأرض 5000 مليون مليون طن وهي
تساوي وزن طبقة من الماء سمكها 11م تغطي سطح الأرض بكامله. وهذه هي النسب
التي اختارها الله لتكون أساساً للحياة على سطح الأرض, فلو زادت نسبة
الأوكسجين لزادت الإحتراقات عند أقل شرارة في الجو , ولو نقصت عن ذلك
لأصبنا بالاختناق , وكذلك غاز الفحم الخانق لو زادت نسبته قليلاً لأصبنا
بالاختناق والتسمم .ولذلك قال تعالى: } وكل شيء خلقناه بقدر { وهنا يتبادر
للذهن سؤال: لماذا لا تتناقض كمية هذه الغازات التي تتنفس منها المخلوقات
الحية؟؟ والجواب على ذلك: أن نسبة الغازات في الجو ثابتة لا تتغير أبداً,
لأن الله جعل غذاء النباتات من حمض الكربون فهي تمتصه من الهواء, أو من
المطر, أو من التربة بأوراقها وجذورها, لتكون منه خلاياها وأنسجتها, ثم
تنفثه كالزفير وقد أحالته بقدرة الله إلى أوكسجين جديد الصنع ليستنشقه
الإنسان والحيوان بالتنفس, ثم يتحول بقدرة الله إلى حمض كربون جديد الصنع
بالزفير وينتشر في الهواء, فتمتصه النباتات وتنفثه على شكل أوكسجين
فيستنشقه الحيوان والإنسان وهكذا حتى يرث الله الأرض ومن عليها..
فالمخلوقات الحية تكمل بعضها ليبقى توازن الكون ثابتاً وأكيداً, فلو زرعنا
نباتاً تحت غطاء زجاجي لم ينم, ولكننا لو وضعنا فأراً ونباتاً تحت الغطاء
الزجاجي لعاشا معاً لمدة أطول مما يعيشه أحدهما بمفرده!!.. بماذا يفيد
الهواء: للهواء فوائد جمة وعظيمة الأهمية, فهو غطاء يغلف الأرض على بعد
حوالي 1000كم , بما يحتويه من الأوكسجين والرطوبة والغازات اللازمة للحياة
وللوقاية من الإشعاعات الشمسية القاتلة, فالهواء يحفظ درجة الحرارة الأرضية
في حدودها المناسبة, فهو يخفف من شدة الحرارة ارتفاعاً في النهار
وانخفاضاً في الليل. ولحركة الغلاف الجوي دور عظيم الأهمية للبشرية, فحركة
الرياح توزع الحرارة وتنقل بخار الماء, وتسبب سقوط الأمطار التي تبعث
الحياة على الأرض بعد موتها والتي لولاها لما عاشت المخلوقات الحية على سطح
الأرض الميتة, وتؤدي حركة الرياح إلى التوازن والاعتدال في الجو, فهي تبدل
الهواء الفاسد بالهواء النقي والبارد بالحار أو بالعكس.. ولولا الهواء
لانعدمت الحياة, لأن السماء تصبح مظلمة تماماً والى الأبد, وهو الذي يقي
الأرض من كثير من الإشعاعات الضارة, ويخفف من لهيب الحرارة على سطح الأرض,
وكأنه درع عظيم شفاف فهو يمنع وصول ملايين الشهب القاتلة إلى سطح الأرض,
ويدمر بالاحتكاك كتل النيازك والشهب التي تتساقط على الأرض بسرعة هائلة
تصل50كم في الثانية, ويفيد الهواء في حماية الإنسان والكائنات الحية من خطر
الإشعاعات الضارة, ولولا الهواء لما تمتعنا برؤية منظر السماء الصافية
بلونها الأزرق الجميل, ولا بألوان شروق الشمس وغروبها, ولا حتى بألوان قوس
قزح الزاهية, ولا الهالات الشمسية والقمرية التي نشاهدها أيام الشتاء, حيث
تحلل جزيئات الغازات الدقيقة وجسيمات الغبار في الهواء تحلل ضوء الشمس إلى
ما يتحلل منه من ألوان متنوعة وتنثره في الكون بألوان جميلة. وللرياح طاقة
هائلة, تدفع الغلاف الجوي للقيام بالدورة الجوية التي تسبب تغيير أحوال
الجو, وكل الكواكب التي لا هواء فيها ولا حياة.

الطبقات الهوائية

مهما
حاول الإنسان تفسير عجائب الطبقات الهوائية الجوية تفسيراً طبيعياً فإنه
عاجز عن ذلك. بل إن تلك المحاولات تدفعه دائماً إلى الاعتراف بوجود إله
عظيم، منظم ومنسق لهذا الكون البديع. وما مثل هذه الطبقات الهوائية إلا
كمثل مظلات واقية لنا من أخطار الفضاء، كالإشعاعات الخارجية الضارة
المتسربة من طبقة الأوزون وغيرها. ولا توجد حدود دقيقة بين هذه الطبقات،
وهي مظلات في غاية الدقة واللطافة، فسبحان من وضعها...!! وقد اكتشف العلم
الحديث العجائب من الغلاف الجوي المحيط بالكرة الأرضية حتى ارتفاع 1000كم
من سطح الأرض... وفيها من الأسرار الإلهية التي تدل على عظمة الخالق الشيء
الكثير.. وهذه الطبقات هي: 1. الطبقة الأولى: وتسمى "تروبوسفير" وهي الطبقة
الهوائية السفلى التي يعيش فيها الأحياء، تحدث فيها المتقلبات الجوية
المعروفة، ويتراوح سمكها اعتباراً من سطح الأرض 8 كم فوق المناطق القطبية
إلى 16 كم فوق المنطقة الاستوائية الحارة.. وهو المقدار المحدد للسحب
والأمطار والعواصف والأعاصير والتيارات الهوائية. وتضم حوالي 80% من كتلة
الجو، بنتيجة انضغاط الهواء فيها وبتأثير الجاذبية الأرضية وهي تتميز
بالرياح التي تزداد سرعتها كلما ارتفعنا عن سطح البحر وفيها كميات وافرة من
الرطوبة، فنسبة بخار الماء تصل حتى 4% من حجم الهواء فيها.. أما المناطق
الحارة فتتناقص كلما ارتفعنا عن سطح البحر بمعدل درجة واحدة لكل 150 متر
ارتفاع وهي تتسخن من الأرض والشمس معاً، وفي أعلاها طبقة جوية رقيقة، تتميز
بانخفاض درجة حرارتها بشكل واضح، تدعى طبقة "التروبوبوز" تفصلها عن الطبقة
التي تعلوها، ويتناقص فيها الضغط الجوي مع الارتفاع، حيث يتخلخل الهواء،
ويصعب على الإنسان العيش في المرتفعات الجبلية العالية. 2. الطبقة الثانية:
وتسمى" ستراتوسفير" يصل ارتفاعها إلى 85كم وهي خالية من الاضطرابات الجوية
نسبياً وينعدم فيها بخار الماء والغبار الأرضي وتقل فيها كثافة الهواء مع
الارتفاع، فهي تحتوي 19% من كتلة الجو، وفي أسفلها تنتشر جزيئات من الغازات
الكبريتية، والغبار التي تقوم بعملية التلقيح بين السحب وتسهل عملية سقوط
الأمطار، ولولا هذه الغازات وذرات الغبار لما نزلت قطرة ماء من السماء،
وتعد هذه الطبقة مسرحاً لحركات الهواء الأخف وزناً، والرياح الشديدة السرعة
التي تنطلق في تيارات متدفقة. وتوجد بداخلها طبقة الأوزون على ارتفاع
يتراوح بين 40-60 كم وهي التي تحمي الأرض من الأشعة فوق البنفسجية القاتلة
التي تنبعث من الشمس ولولاها لانعدمت الحياة على الأرض، ولا يتسرب منها إلا
جزء يسير جداً يصل إلى الأرض لقتل الجراثيم الضارة ولولا هذه الكمية
اليسيرة لملئت الأرض بالأوبئة المتنوعة وانعدمت الحياة وبعدها تبدأ درجات
الحرارة ترتفع تدريجياً بدءاً من طبقة الأوزون هذه.. وتسمى " الميزوسفير"
وتصبح شديدة الحرارة تتمكن من صهر الشهب والنيازك المعدنية المتساقطة من
الكواكب الأخرى وتحولها إلى غبار كوني دقيق جداً ولولا وجود هذه الطبقة
لرجمت الكائنات الأرضية بها رجماً وانعدمت الحياء على الأرض وعم الدمار كل
شيء فوقها... يقول العالم " بول سوزان" في كتابه " الملاحة الفلكية" : ( إن
الجو الأرضي حاجز حقيقي، هو حقاً قليل الكثافة ولكنه سميك جداً فهو يوقف
الأشعة ويحرق الشهب، إن هذا الحاجز الذي لا نحسه باللمس، ولا نراه بالعين
حتى لكأنه غير مادي يحمي حياتنا الدنيوية ويحافظ عليها لأنه لا يسمح
بالوصول إلى سطح الأرض إلا لكل ما هو مفيد لنا). 3. الطبقة الثالثة: وتسمى
"الإيونوسفير" ، تبدأ من 85 كم إلى 400 كم كثافتها منخفضة، ولا تضم أكثر من
1% من كتلة الجو وفيها غازات على شكل جسيمات مشحونة بالكهرباء ( من
الإلكترونات والأيونات) وهي طبقة مضطربة كثيرة التموج وتكثر فيها عناصر
الهليوم والهيدروجين والأوكسجين وأول أكسيد الكربون حيث يتخلخل الهواء
تماماً وينتج عن حركة الهواء في الطبقات العليا، واختراقه المجال
المغناطيسي الأرضي، تولد تيارات كهربائية فوق رؤوسنا، تحدث مجالات
مغناطيسية فضائية وهذه الطبقة المتأينة تسبب انعكاس الموجات اللاسلكية إلى
الأرض وبدونها يستحيل استعمال المواصلات اللاسلكية ذات المدى البعيد
كالراديو والتلفزيون وسبب التأين هو الأشعة فوق البنفسجية الصادرة عن أشعة
الشمس ومرور الشهب في الطبقة المتأينة بشكل سريع حيث تتجزأ الغازات في
الطبقات العليا وخاصة الأوكسجين وتزداد فيها الحرارة مع الارتفاع لتصل
أقصاها في أعلاها ولذلك تسمى بالمنطقة الحارة أو تروموسفير على ارتفاع
200كم. 4. الطبقة الرابعة: وتسمى " الأكزوسفير" ، ترتفع فوق 400 كم وتمتد
إلى 2000كم أو 3000كم يقل فيها الهواء تدريجياً حتى يكاد ينعدم وتضم نسبا
من الأوكسجين والهليوم والهيدروجين ويتدنى فيها الضغط الجوي عمليا إلى حد
يشبه الفراغ والعدم إلا أن الفراغ المطلق لا وجود له وتنتشر فيها الأشعة
فوق البنفسجية كما تنتشر فيها حزم من الإشعاعات الضخمة الموزعة في كل
اتجاه.... 5. الطبقة الخامسة: وتسمى " الماجينتوسفير"، وتشكل خطراً عظيماً
على رواد الفضاء وتمتد من 10 آلاف -65 ألف كم ويؤكد العلماء بأنه: ( مادامت
هذه الطبقة الإشعاعية موجودة فإن سكان الأرض في مأمن من كل خطر يتهددهم من
الفضاء الخارجي). وفي هذا المعنى يتجلى قوله تعالى: }وجعلنا السماء سقفاً
محفوظا{. وقوله:}وزينا السماء الدنيا بمصابيح وحفظا، ذلك تقدير العزيز
العليم{. غاز الأوزون: O3 كثر الحديث عن غاز الأوزون في الأيام الأخيرة وعن
خطورته على الكائنات الحية على الأرض فما هو الأوزون؟. الأوزون: هو غاز
أزرق غامق ينتشر في كل ناحية من الغلاف الجوي وهو غاز ملوث وضار للتنفس
ويشكل طبقة سميكة في بعض المناطق من طبقة ستراتوسفير ورقيقة في أماكن أخرى
ويشكل الأوزون أقل من جزء واحد في المليون من غازات الجو وهو يمتص معظم
الأشعة فوق البنفسجية الصادرة عن الشمس ويمنعها من الوصول إلى سطح الأرض
فهو يشكل المظلة الطبيعية الوحيدة الواقية للأرض من هذه الأشعة وهي ذات
قدرة عالية تكفي لتحطيم جزيئات بيولوجية مهمة ويمكنها زيادة الإصابة في
السرطان الجلدي ونقص المناعة والساد العيني وهي عتمة تصيب عدسة العين
البلورية أو محفظتها ويمكنها إلحاق الأذى بالمحاصيل الزراعية والنظام
البيئي والمائي فيتضرر بها الإنسان والنبات والحيوان.. ويمكن القول إن طبقة
ستراتوسفير التي تحتوي على الأوزون قد تعرضت للخطر حيث أثبت العلماء أن
مقادير الأوزون انخفضت بنسبة 40% بين عامي 1977-1984 وخاصة في أواخر شهر آب
وأوائل شهر أيلول وتستقر في شهر تشرين الأول ثم تتزايد في تشرين الثاني
حيث توجد فتحة في المنطقة الجنوبية للكرة وقد بلغت أقصى اتساع لها في عام
1987 م وتنقص كذلك في المناطق الشمالية الممتدة بين 30-60 درجة عرض حيث تقع
الدول الصناعية الكبرى فيها... والسؤال هنا ما سبب اتساع الثقب في ربيع كل
عام في النصف الجنوبي داخل الدائرة القطبية؟ تقول دراسات الباحثين إن سبب
نقص الأوزون إما الملوثات البيئية أو حدوث تغير طبيعي في حركات الهواء التي
تنقل الهواء الغني بالأوزون إلى طبقة ستراتوسفير القطبية خلال فصل الربيع
في نصف الكرة الجنوبي أما الملوثات البيئية مثل غاز أكسيد النتروجين نتيجة
الاحتراق المتزايد والاستعمال المتزايد للأسمدة الغنية بالنتروجين والخطر
الأكبر يأتي من مركبات كلوروفلوريد الكربون ويرمز لها اختصارا CFC5 والتي
تنطلق بملايين الأطنان في البيئة المحيطة بنا. تؤدي بالنهاية إلى تآكل
الدرع الأوزوني وتحطيمه وقد استخدمت هذه المادة منذ اكتشافها في عام 1982
للتبريد والتكييف وأغراض أخرى وفي عام 1974 أعلن أن هذا المركب يزداد في
الغلاف الجوي باضطراد مما يشكل خطراً على طبقة الأوزون الواقية.. فالولايات
المتحدة وحدها تنتج وتستهلك 30% من المادة، والمجموعة الأوروبية 30%
واليابان 15% منها.. وقد عقد مؤتمر مونتريال في شهر أيلول عام 1987 من
ممثلين عن إحدى وثلاثين دولة لوضع حل لهذه المشكلة الخطيرة التي تهدد
بالبشرية بالفناء بزوال الأوزون المهدد دائماً بغاز كلوروفلوريد الكربون
CFC5 من المصانع والصناعات... وقد عقدت مؤتمرات أخرى للحد من تسرب الخطر
الأوزوني باتجاه الأرض... فهل سيكون الدمار ضريبة الحضارة والازدهار؟؟..