الغلاف الجوي للأرض

تمهيد
يعتبر كوكب الأرض كوكباًفريداً ليس فقط ضمن كواكب المجموعة الشمسية أو في مجرة درب التبانة فقط بل يمكن أنيكون في الكون بأسرة , هناك العديد من الأسباب وراء هذا التفرد , فكوكب الأرض هوالكوكب الوحيد الذي نعرفه ويحمل جميع مقومات الحياة البشرية من هواء وماء ونباتإضافة إلى ذلك فان بعده المناسب عن الشمس يوفر لها ضوءً وحرارة مناسبتين للحياة , كما يوفر دوران الأرض حول الشمس وحول نفسها, بسر عات متناسبة, اختلاف الفصولالأربعة و تعاقب الليل والنهار مما يسبب تنوعاً في ظروف الحياة بطريقة تحافظ علىمقومات الحياة على سطح الأرض كما أن وجود غلاف جوي حول الأرض بخصائص و مميزات فريدةمقارنتاً بالأغلفة الجوية المحيطة بكواكب المجموعة الشمسية يعتبر من أهم المميزاتالفريدة والمهمة لكوكب الأرض. ة الغلاف الجوي
الغلاف الجوي الأرضي هو عبارة عن طبقة رقيقة مركبة من الغازات وبعضالمركبات الكيميائية تحيط بالأرض وتحميها بنفس الطريقة التي تحمي بها قشرة التفاحةالخفيفة التفاحة

يعتبر وجود الغلاف الجويحول الأرض عاملاًً أساسيا و مهماً جداً في نشأة الحياة علىالأرض.
فالغلاف الجوي بمكوناته الغازية يوفر الموادالأساسية اللازمة للحياة كالأكسجين وغاز ثاني أكسيد الكربون و غاز النيتروجين الذييعتبر حجر الأساس في كل صور الحياة الموجودة على سطح الأرض, كما أن هناك غازاتومركبات كيميائية أخرى مهمة تدخل بطريقة مباشرة أو غير مباشرة في معظم أنشطةالإنسان على سطح الأرض .
تتسبب حركة الغلاف الجوي سواء على مستوىالكرة الأرضية أو على المستوى الإقليمي المحدود في حدوث الكثير من الظواهر الطبيعيةمثل تجانس مكونات الهواء وتكون السحب والمطر وهبوب الرياح, و كذلك حفظ كوكب الأرضمن التغييرات الكبيرة و المفاجئة في درجات الحرارة.
بالإضافة إلى ما سبق فأن الغلاف الجوي الأرضييعمل على حمايتنا من الأشعة الشمسية الضارة كالأشعة الفوق البنفسجية والأشعةالسينية الصادرة والمنطلقة من الشمس بصفة مستمرة, وكذلك الأشعة الكونية القادمة منالشمس و الفضاء الخارجي والتي لولا إرادة الله تعالى ثم وجود الغلاف الجوي لا أنهتهذه الأشعة جميع أنواع الحياة البشرية الممكنة على سطح الأرض. والأهم من ذلك كله أنالغلاف الجوي يشكل سقفاً فوق الأرض يعمل على حمايتها من الشهب الكونية الكبيرة التيتحترق في أعلى الغلاف الجوي لتصل إلى الأرض على هيئة نيازك صغيرة نسبياً.
قالتعالى : ( وجعلنا السماء سقفاً محفوظاً وهم عن آياتها معرضون ) . الأنبياء 32
مكوناتالغلاف الجوي
يتكون الغلاف الجوي من خليط من الغازات تنقسم إلى قسمين أساسيين, الغازاتالأساسية أو النشطة وهي الغازات التي تدخل مباشرةًً في التفاعلات الحيوية على الأرضوهذه الغازات هي: غاز النيتروجين ونسبته 78% من مجموع الغازات الموجودة وغازالأكسجين ونسبته 21% وغاز ثاني أكسيد الكربون ومجموعة أخرى من الغازات بنسب ضئيلة
أماالقسم الثاني فهي الغازات النادرة أو الخاملة والتي نادراً ما تدخل في التفاعلاتالحيوية ومن هذه الغازات غاز الميثان والارجون والهليوم والهيدروجين والأوزون .
بالإضافة إلىالغازات السابقة فان الغلاف الجوي يتكون من بعض المركبات الكيميائية المهمة مثلبخار الماء الذي تختلف نسبته باختلاف المكان والزمان والحرارة والعوامل الجويةالمسببة في تغيره, كما يوجد في الغلاف الجوي نسبة من الغبار العالق المكون فيالغالب من المعادن والمركبات العضوية الموجودة على سطح الأرض أو تلك التي فيالنيازك والتي هي عبارة عن جزئيات صغيرة جداً(ميكروسكوبية) من الغبار و التي تعملعلى تشتت أشعة الشمس والاحتفاظ بدرجة حرارة الكرة الأرضية و المساهمة في تكثيف بخارالماء لتكوين حبات المطر.

الأقسام الرئيسية (الأساسية) للغلافالجوي:-
ينقسم الغلاف الجوي المحيط بالأرض إلى قسمين أساسيين هما الغلاف الجويالداخلي و الغلاف الجوي الخارجي شكل.
قسم العلماء الغلاف الجوي الداخلي إلى طبقاتمختلفة بناءً على الاختلاف في درجات الحرارة مع الارتفاعوهي:
1. طبقةالتروبوسفير أو الطبقة المناخية Troposphere
إن كلمةتروبوسفير هي تسمية يونانية فتروبو تعني متغير و سفير تعني الكرة . طبقةالتروبوسفير هي الطبقة السفلي من الغلاف الجوي والملاصقة لسطح الأرض تعتبر هذهالطبقة من أهم طبقات الغلاف الجوي الأرضي بالنسبة لجميع أنواع الحياة على سطحالأرض. يبلغ متوسط ارتفاع هذه الطبقة حوالي 11 كلم. بالرغم من قلة سمك طبقةالتروبوسفير مقارنتاًً بسمك الغلاف الجوي فأن حوالي 75 % من كتلة ومادة الغلافالجوي الأرضي توجد في هذه الطبقة يختلف سمك هذه الطبقة بين خط الاستواء والأقطابوذلك بسبب الاختلاف في درجات الحرارة في هذه المنطقتين. تعتبر طبقة التروبوسفيرالطبقة الفعالة في تغيرات المناخ, حيث يطلق عليها الطبقة المناخية لأنة يحدث بهاجميع الظواهر الجوية كالضباب والغيوم والأمطار والعواصف الرعدية والعواصف الرمليةوكذلك حدوث تقلبات المناخ و الطقس وما يتبع ذلك من رطوبة وحرارة وضغط. تحتوي طبقةالتروبوسفير أيضا على معظم بخار الماء الموجود في الغلاف الجويلذلك تعبر هذه الطبقة من أهم طبقات الغلاف الجوي بالنسبة لعلماء الأرصاد الجوية meteorology وعلماء المناخ climatologic

يبلغ متوسط درجة حرارةسطح الأرض في اسفل هذه الطبقة حوالي 15 درجة مئوية. تتميز طبقة التروبوسفير بانخفاضفي درجة الحرارة مع الارتفاع بمعدل 6 درجات مئوية لكل كيلومتر حيث يقل معدل التناقصهذا إلى ارتفاع 15 كلم إلى أن يتوقف هذا التناقص تماماً على ارتفاع حوالي 20 كلموالتي هي الحد الفاصل بين طبقة التروبوسفير والطبقة التي تليها طبقة الستراتوسفيريعرف هذا الفاصل بطبقة التروبوبوز(تروبو تعني تغير , بوز تعني الاستقرار , أي طبقةوقف التغيرات)حيث تعرف طبقة التروبوسفير و التروبوبوز لدي العلماء بالغلاف الجويالسفلي Lower Atmosphere .
يعتبر احتباس الأشعة الشمسية التي تصل إلىالأرض أو ما يعرف بظاهرة البيوت الزجاجية هو مصدر الحرارة و التسخين لطبقةالتروبوسفير..
2. طبقة الستراتوسفير الطبقة الهادئةstratosphere
تمتد طبقة الستراتوسفير من ارتفاع 20 كلم إلى حوالي65 كلم فوق سطح البحرتتميز هذه الطبقة بازدياد في درجة الحرارة بشكل عام من حوالي 60 درجة مئوية تحتالصفر من طبقة التربوبوز إلى حوالي صفر درجة مئوية في أعلى الستراتوسفير (ستراتوبوز) . تتميز هذه الطبقة بالاستقرار التام في جوها حيث ينعدم فيها بخارالماء وتكون جافة واقل كثافة من التروبوبوز , كما تخلو من الظواهر الجوية كالغيوموالضباب والأمطار.. الخ لذا فإن الطيران في هذه الطبقة يعد مثاليا ومريحاًللطائرات، تحتوي طبقة الستراتوسفير على مجموعة من الغازات الحقيقة التي تكون بصورةذرية أو جزئية أو مركبات غازية. في أعلى الستراتوسفير يوجد طبقة الأوزون و التي لهادور كبير في امتصاص الأشعة الفوق البنفسجية الشمسية وحمياتنا منمخاطرها.
3 . طبقة الميز وسفير-الطبقة الوسطيmesospher e
وهي الطبقة التيتلي طبقة الستراتوسفير وتمتد من ارتفاع 56 كلم إلى حوالي 90 كلم فوق سطح البحر أيبسمك حوالي 24 كلم. تتميز هذه الطبقة بتناقص مضطرب في درجات الحرارة مع الارتفاعحتى تصبح الحرارة في أعلى هذه الطبقة منخفضة جداً حوالي 100 درجة مئوية تحت الصفروالتي تعتبر أقل درجة حرارة في الغلاف الجوي في أعلى هذه الطبقة. في طبقة الميزوسفير يتم احتراق الشهب الكونية القادمة إلى الأرض و التي تصل إلى سطح الأرض علىهيئة نيازك صغيرة نسبياً. في الغالب يستخدم علماء الأرصاد الجوية هذه الطبقة فيإرسال ووضعالمناطيد الخاصة بهم التي تطلق يومياُ من الأرض لأخذ بعض المعلومات عنالغلاف الجوي كأجهزة Radios node

تصل كثافة الغلاف الجوي في هذه الطبقة حوالي 0.0007 % من كثافة الغلاف الجوي عند سطح الأرض وهذه الكثافة هي في حقيقة الأمرمتغيرة نتيجة المتغيرات التي تحصل في هذه الطبقة بسبب التغير في النشاط الشمسي. تفصل الميزيوبوز طبقة الميز وسفير عن الطبقة التي تليه الايونوسفير ويطلق العلماءعلى منطقة الستراتوسفير و الميز وسفير مع الستراتوبوز و الميزيوبوز الغلاف الجويالأوسط Middle Atmosphere .

4 الطبقة المتأينة الايونوسفير Ionosphere
تمتد طبقة الايونوسفير من ارتفاع حوالي 90 كلم إلى حوالي 775 إلى 1000كلم عن سطح البحر أي بسمك يصل بين 685 إلى 910 كلم . سميت هذه الطبقة بالطبقةالمتأنية لأنها تحتوي على كميات كبيرة من الأكسجين والنيتروجين المتأين( التأين هوفقدان ذرات المواد لبعض من الكتروناتها). إن السبب الرئيسي في تأين مكونات هذهالطبقة هو امتصاص غازات طبقة الايونوسفير للأشعة السينية والأشعة الفوق البنفسجيةالقادمة و الموجودة في الإشعاع القادم من الشمس حيث تعمل هذه الأشعة على اقتلاعإلكترونات ذرات هذه الغازات وترك ذراتها في حالة تأين.
ملوثات الهواء
الملوثات الرئيسة :
ـالجسيمات العالقة( TSP ) : هي الجسيمات الصلبة والسائلة العالقة بالهواء وقطرها أقل من 100 ميكرون . من مصادر هذا الملوث بالإضافة إلى الاغبرة المثارة طبيعياً : النقل ، حرق الوقود فيالمصادر الثابتة ، الصناعات، حرائق الغابات، والغبار المثار من الطرق غيرالمعبدة.
ـ ثاني أكسيد الكبريت ( SO2 ): ينتج هذا الملوث الغازي من احتراق الوقود الذي يحتويعلى الكبريت ومن أهم مصادر هذا الملوث محطات توليد الكهرباء والمركبات الآليةوافران الصهر.
ـ أول أكسيد الكربون( CO ): ينتج هذا الملوث الغازي في المناطق المأهولة بشكلرئيس من الاحتراق غير الكامل في محركات المركبات الآلية خاصة المحركات التي تعملبالبنزين . ـ أكاسيد النيتروجين(NOx ): يقصد بها غازي NO وNO2 فقط وذلك لوجودأكاسيد نيتروجين أخرى غيرهما..
ـ المواد الهيدروكربونية:من مصادر هذه الملوثات المركبات الآلية، كما تنتجالمذيبات العضوية من صناعات الدهانات ومنالمصابغ

الملوثات الثانوية:
ـثاني أكسيد الكربون CO2 - ينتج عن جميع عمليات الاحتراقوبعض التفاعلات الكيماوية الأخرى .
ـكبريتيدالهيدروجين H2S - ينتج أثناء عمليات تقطير البترولالذي يحتوي على الكبريت وإثناء التحلل اللاهوائي للمواد العضوية في محطات التنقيةوفي المجاري ويمكن الحد من انبعاثه باستخدام تقنيات خاصة مثل Claus Unit في عملياتتقطير البترول .
ـالأمونيا NH3 - تنبعث خلال استخدامها في صناعةالأسمدة وصناعات التبريد وفي مصفاة البترول وهي غاز غير عضوي .
ـالفلورين F2 : غير ملوث بنفسه وإنما يشكلملوثات بعد تفاعله مع الماء وأهمها الأوزون وفلوريد الهيدروجين، ويستخدم الفلور فيالصناعات الكيماوية والبتروكيماوية .
ـالكلوروفلوركاربونات ( (CFCs والهالونات : تستخدم في عمليات التبريد، صناعات الإسفنج، الرذاذات، وكمادةإطفاء في طفايات الحريق .
ـ المبيدات الحشريةوالزراعية :مواد كيماوية ضارة إذاانبعثت إلى الهواء أثناء استخدامها .
ـالكبريتات والنيترات( NO3, SO4 ) : تتكون الكبريتات والنيتراتعن طريق تأكسد أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت في الغيوم وتعد هذه منالتفاعلات البطيئة. ويتم نزولها إلى الأرض عن طريق هطول الأمطار الحمضية.
ـالرصاص ( (Pb : معدن ثقيل سام يستخدم في عدة صناعات منها صناعة البطاريات ورفعرقم اكتان البنزين وبعض صناعات الدهان التأسيسة، وأهم مصدر له عوادم المركباتالآلية .
ـالكلورين( Cl2 ) : يستخدم في الصناعات الكيماوية كصناعة المنظفات وتعقيم المياه .
ـالزئبق( Hg ) : معدن ثقيل سام، يستخدم في عمليات إنتاج الكلور والمبيدات الحشرية وغيرها .
ـ كافة الأبخرة والغازات الضارة داخل بيئةالعمل .

غازات الجُنّة ( Green house gases ):
* ثاني أكسيد الكربون( CO2 ) :
* الميثان( CH4 ) :
ـ الكلوروفلوروكاربونات( CFCs ) :
- أكسيد النيتروز( Nitrous Oxide N2O )
- الهباء الجوي ( (Aerosol Particles :
ملوثات أخرى :
ــ الضجيج( Noise ) :
ــ الرائحة :
الملوثات الرئيسة مرتبة حسب الأولوية :
* الجسيمات العالقة بالهواء(TSP ) .
* أكاسيد الكبريت SOx .
* كبريتيد الهيدروجين H2S .
* أول أكسيد الكربون CO .
* المواد الهيدروكريونية .
* أكاسيد النيتروجين NOX .
* المبيدات الزراعية والحشرية .
* الرصاص .
ممارسات سلبية مثل :
* حرق الإطاراتالمستعملة .
* حرق النفايات المنزلية والصناعية .
* تواجد مساكب الرصاص داخل المدن .
* مخلفات الأبنية .
الغازات المنطلقة من الإحتراقات و ملوثة للغلافالجوي
-الجسيمات العالقة في الغازاتالمتصاعدة( TSP )
ـ أول أكسيد الكربون( CO )
ـثاني أكسيد الكربون CO2
ـ المواد الهيدروكربونية
ـ ثاني أكسيد الكبريت ( SO2 )
-الميثان( CH4 )
ثقب الأوزون النتائج السلبية لتلوث الغلاف الجوي
خلال الخمسة عشرسنة الأخيرة وجد أن طبقة الأوزون حصل لها تحلل depletion و اختلاف في توازنمكوناتها الكيميائية والسبب الرئيس في ذلك هو التصاعد المستمر للمواد الكيمائيةالناتجة من المصانع التي عملها الإنسان على سطح الأرض والمكونة في الغالب من عنصرالكلورين مثل ( CFS ) والمركبات الكيميائية التي تحتوي على البرومين والهيدروجينوكذلك أكسيد النيتروجين. مركبات CFC هي في الغالب ناتجة من منتجات صناعية كأنظمةالتبريد( غاز الفريون) أجهزة التكييف.... . أما أكسيد النيتروجين فهو ناتج منالانبعاث الغازي من الطائرات.
الاحتباس الحراري
الإحتباس الحراري (بالإنجليزية: Greenhouse effect‏) هي ظاهرة ارتفاع درجة الحرارة في بيئة ما نتيجة تغيير في سيلان الطاقة الحرارية من البيئة وإليها. وعادة ما يطلق هذا الاسم على ظاهرة ارتفاع درجات حرارة الأرض عن معدلها الطبيعي. وقد ازداد المعدل العالمي لدرجة حرارة الهواء عند سطح الأرض خلال المائة عام المنتهية سنة 2005. وحسب اللجنة الدولية لتغير المناخ(IPCC) فان "أغلب الزيادة الملحوظة في معدل درجة الحرارة العالمية منذ منتصف القرن العشرين تبدو بشكل كبير نتيجة لزيادة غازات الاحتباس الحراري(غازات البيت الزجاجي) التي تبعثها النشاطات التي يقوم بها البشر

أهمية الغلاف الجوي
· يزود المخلوقات الحية بالهواء للتنفس.
· يسمح بنفاذ الأشعة المرئية والاشعة تحت الحمراء وغيرها من الاشعات الحرارية والضوئية القادمة من الشمس والتي تمتصها الأرض مما يوفر الدفء والحماية.
· يقي سطح الأرض من الإشعاعات فوق البنفسجية الضارة ويمنع وصولها للأرض التي تسبب امراض عديدة مثل سرطان الجلد وامراض جلدية وبصرية كثيرة
· يساهم في تنظيم وتوزيع درجات الحرارة السائدة على سطح الكرة الأرضية حيث ينظم وصول أشعة الشمس ويمنع نفاذ كل الإشعاع الأرضي إلى الفضاء الخارجي، ولو لم يكن هناك غلافا جويا للأرض لتجاوز المدى اليومي 200 درجة حرارية.
· يقوم بتوزيع بخار الماء على مناطق العالم المختلفة.
· حماية الكائنات الحية على سطح الأرض من الإشعاعات الكونية الضارة، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية.
· يشكل درعاً واقياً يحمي سطح الأرض من النيازك والشهب حيث يتفتت معظمها قبل وصوله إلى سطح الأرض، نتيجة أحتكاكه بالهواء وأحتراقه.
· يعد واسطة اتصال تستخدمه الطائرات، وتنتقل فيه الأصوات ولولا وجود الهواء في الغلاف الجوي لساد سكون وهدوء مخيف على سطح الأرض.
· ينظم انتشار الضوء بشكل مناسب.
·
تحديد أسباب استنزاف موارد قطاع الغلاف الجوي:

* عدم وجود قوانين وأنظمة وتعليمات شاملة وكافيةللحد من التلوث الجوي وحماية نقاوة الهواء .

* زيادة عدد السكان بشكل سريعومطرد وما صاحبه من زيادة في عدد وسائل النقل على اختلاف أنواعها وزيادة استهلاكالطاقة في المملكة .

* نمو حركة التصنيع في نهاية السبعينات وبدايةالثمانينات بشكل غير منظم مما أدى الى تداخل المناطق الصناعية والحرفية مع المناطقالسكنية والتجارية .

* بعض الممارسات السلبية مثل حرق إطارات الكاوتشوكوالنفايات والمخلفات الصناعية .

* الطرق الترابية المنتشرة في أنحاء المملكة .

* قلة المساحة الخضراء واستنزافها في بعض المناطق والتعدي على الأراضيالزراعية .

* عدم توفر مدن صناعية وحرفية كافية تخدم كافة أنحاء المملكة .

* ازدهار قطاع الانشاءات والبناء وما صاحبه من زيادة في عدد الكساراتوالمقالع وعمليات نقل مواد البناء ومخلفات الانشاءات .

* عدم الصيانةالدورية للآلات وأجهزة حرق الوقود الثابتة والمتحركة .

* نوعية الوقود منحيث نسبة أحتوائه على مواد ضارة مثل الكبريت والرصاص .

* عمليات النقلوالشحن والتصدير للمواد الأولية مثل الفوسفات والأسمنت وغيرها .

* عواملطبيعية مرتبطة بمناخ المنطقة مثل العواصف الرملية المرتبطة بالمنخفضات الخماسينيةوغيرها .

* عدم ارتباط المشاريع التنموية السابقة بدراسة تقييم الآثارالبيئية السلبية الناجمة عنها .

* نوعية التكنولوجيا القديمة المستخدمة فيكثير من الصناعات التي لا تراعى فيها الاعتبارات البيئية .

* قلة الوعيالبيئي .

* الازدواجية في مجال مكافحة ومراقبة تلوث الهواء من جهات رسميةوغير رسمية وضعف التنسيق فيما بينها .

* قلة توفر الامكانات المالية والفنيةفي مجال مراقبة النشاطات التنموية وعمل الابحاث والدراسات والقياسات اللازمةلمكافحة التلوث.