ما هي مكونات الغلاف الجوي ، حقيقة أن القمر سطح مغطى تأثير الحفر النيزك هو واضح لنا اليوم. على الرغم من أن القمر ليس بعيدًا عنا ، إلا أن الحفر الصادمة قليلة ومتباعدة على الأرض. كما اتضح ، استقبلت الأرض عددًا من النيازك الواردة مثل القمر ، لكن وجود الغلاف الجوي حدد مصير العديد منها. تحترق النيازك الصغيرة في الغلاف الجوي قبل أن تصل إلى الأرض. تلك التي تصطدم بالسطح وتحدث فوهة تصادم تُفقد بالنسبة لنا بطريقة مختلفة - تتآكل الفوهات بسرعة بسبب الطقس المتولد في الغلاف الجوي من ناحية أخرى ، لا يوجد غلاف جوي للقمر ، وبالتالي يصطدم به كل نيزك يستهدفه ، وبقيت الفوهات بشكل أساسي دون تغيير لمدة 4 مليارات سنة ، عروس يقدم لك كل ما تحتاج إلي معرفته عن الغلاف الجوي.

تكوين الغلاف الجوي للأرض


اعتبر الإغريق الأوائل "الهواء" واحدًا من أربع مواد أولية. إلى جانب الأرض والنار والماء ، كان يُنظر إلى الهواء على أنه مكون أساسي للكون . ومع ذلك ، بحلول أوائل القرن التاسع عشر ، أدرك العلماء مثل جون دالتون أن الغلاف الجوي كان في الواقع مكونًا من عدة غازات مميزة كيميائيًا ، والتي تمكن من فصلها وتحديد الكميات النسبية داخل الغلاف الجوي السفلي. كان قادرًا بسهولة على تمييز المكونات الرئيسية للغلاف الجوي: النيتروجين والأكسجين وكمية صغيرة من شيء غير قابل للاحتراق ، تبين لاحقًا أنه الأرجون.
سمح تطوير مقياس الطيف في العشرينيات من القرن الماضي للعلماء بالعثور على الغازات الموجودة بتركيزات أقل بكثير في الغلاف الجوي ، مثل الأوزون وثاني أكسيد الكربون. تباينت تركيزات هذه الغازات ، على الرغم من صغرها ، بشكل كبير من مكان إلى آخر. في الواقع ، غالبًا ما يتم تقسيم غازات الغلاف الجوي إلى المكونات الرئيسية والثابتة والمكونات شديدة التغير ، كما هو موضح في الجدول 1 والجدول 2.

نيتروجين (N 2 ) 78.08٪
الأكسجين (O 2 ) 20.95٪
الأرجون (Ar) 0.93٪
نيون ، هيليوم ، كريبتون 0.0001٪
الجدول 1: المكونات الثابتة. تبقى النسب كما هي مع مرور الوقت والمكان.

ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) 0.038٪
بخار الماء (H 2 O) 0-4٪
الميثان (CH 4 ) أثر
ثاني أكسيد الكبريت (SO 2 ) أثر
أوزون (O 3 ) أثر
أكاسيد النيتروجين (NO ، NO 2 ، N 2 0) أثر
الجدول 2: المكونات المتغيرة. تختلف المبالغ بمرور الوقت والمكان.

على الرغم من أن كلا من النيتروجين والأكسجين ضروريان لحياة الإنسان على الكوكب ، إلا أنهما لهما تأثير ضئيل على الطقس وعمليات الغلاف الجوي الأخرى. و متغير المكونات التي تشكل أقل بكثير من 1٪ من الغلاف الجوي ، لديها الكثير من أكبر تأثير على كل من المدى القصير الطقس وطويلة الأجل المناخ . على سبيل المثال ، الاختلافات في بخار الماء في الغلاف الجوي مألوفة لنا على أنها رطوبة نسبية. بخار الماء ، CO 2 ، CH 4 ، N 2 O ، و SO 2 جميعها لها خاصية مهمة: فهي تمتص الحرارةالمنبعثة من الأرض وبالتالي تدفئة الغلاف الجوي ، مما يخلق ما نسميه "تأثير الاحتباس الحراري". بدون هذه الغازات المسببة للاحتباس الحراري ، سيكون سطح الأرض أبرد بحوالي 30 درجة مئوية - وهو بارد جدًا لدرجة لا تسمح بوجود الحياة كما نعرفها. على الرغم من أن ظاهرة الاحتباس الحراري يصور أحيانا باعتبارها أمرا سيئا، كميات ضئيلة من الغازات مثل CO 2 دافئة بما فيه الكفاية الغلاف الجوي لكوكبنا لاستمرار الحياة. من ناحية أخرى ، فإن ظاهرة الاحتباس الحراري هي عملية منفصلة يمكن أن تنتج عن زيادة كميات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي.
بالإضافة إلى الغازات ، يحتوي الغلاف الجوي أيضًا على مواد جسيمية مثل الغبار والرماد البركاني والمطر والثلج. هذه ، بالطبع ، شديدة التباين وهي عمومًا أقل ثباتًا من تركيزات الغازات ، لكنها يمكن أن تبقى في الغلاف الجوي لفترات طويلة نسبيًا في بعض الأحيان. الرماد البركاني من ثوران بركان جبل عام 1991. بيناتوبو في الفلبين ، على سبيل المثال ، سماء مظلمة حول العالم لأكثر من عام.
على الرغم من أن المكونات الرئيسية للغلاف الجوي تختلف قليلاً اليوم ، إلا أنها تغيرت بشكل كبير على مدار تاريخ الأرض ، حوالي 4.6 مليار سنة. لم يكن الغلاف الجوي المبكر غطاء الهواء الذي يحافظ على الحياة كما هو عليه اليوم ؛ يعتقد معظم الجيولوجيين أن المكونات الرئيسية كانت غاز النيتروجين وثاني أكسيد الكربون ، ولكن لا يوجد أكسجين حر. في الواقع ، لا يوجد دليل على وجود الأكسجين الحر في الغلاف الجوي حتى قبل حوالي ملياري عام ، عندما تطورت البكتيريا التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي وبدأت في امتصاص ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وإطلاق الأكسجين. ارتفعت كمية الأكسجين في الغلاف الجوي بشكل مطرد من 0٪ قبل 2 مليار سنة إلى حوالي 21٪ اليوم.

قياس الجو

لدينا الآن مراقبة مستمرة للأقمار الصناعية للغلاف الجوي ورادار دوبلر لإخبارنا بما إذا كنا سنشهد هطول أمطار في أي وقت قريب ؛ ومع ذلك ، كانت قياسات الغلاف الجوي قليلة ومتباعدة. اليوم ، لا تساعدنا القياسات مثل درجة الحرارة والضغط على التنبؤ بالطقس فحسب ، بل تساعدنا أيضًا في النظر إلى التغيرات طويلة المدى في المناخ العالمي (انظر وحدة درجة الحرارة لدينا ). كان علماء الغلاف الجوي الأوائل أقل اهتمامًا بالتنبؤ بالطقس ، وكانوا أكثر اهتمامًا بتكوين وبنية الغلاف الجوي.
تم تطوير أهم أداتين لأخذ القياسات في الغلاف الجوي للأرض منذ مئات السنين: يرجع الفضل إلى جاليليو في اختراع مقياس الحرارة في عام 1593 ، واخترع إيفانجليستا توريشيلي المقياس في عام 1643. باستخدام هاتين الأداتين ، يمكن تسجيل درجة الحرارة والضغط في أي مكان في أي وقت وفي أي مكان. بالطبع ، تم إجراء أول قياسات الضغط ودرجة الحرارة على سطح الأرض . لقد مرت مائة عام قبل أن يرتفع مقياس الحرارة والبارومتر.
في حين أن العديد من الناس على دراية طائرة ورقية بن فرانكلين والرئيسية التجربة أن اختبار البرق وجود الكهرباء، وعدد قليل يدركون أن الطائرات الورقية كانت الوسيلة الرئيسية للحصول على قياسات الغلاف الجوي فوق الأرض سطح . طوال ال 18 عشر و 19 عشر قرنا، وأدوات جمع قراءات الضغط ودرجة الحرارة، والرطوبة طائرة ورقية محمولة. لسوء الحظ ، يمكن للعلماء فقط الوصول إلى ارتفاع حوالي 3 كيلومترات باستخدام هذه التقنية.

المسبار اللاسلكي

كانت البالونات بدون طيار قادرة على أخذ قياسات على ارتفاعات أعلى من الطائرات الورقية ، ولكن نظرًا لأنه تم إطلاقها ببساطة بدون ركاب وبدون قيود ، كان لا بد من استرجاعها من أجل الحصول على البيانات التي تم جمعها. تغير هذا مع تطور المسبار اللاسلكي ، وهو منطاد بدون طيار قادر على تحقيق ارتفاعات عالية ، في أوائل الثلاثينيات. تضمن المسبار اللاسلكي جهاز إرسال لاسلكي من بين العديد من أجهزته ، مما يسمح بنقل البيانات أثناء جمعها بحيث لم تعد هناك حاجة لاسترجاع البالونات. تم تطوير شبكة مسبار لاسلكي في الولايات المتحدة عام 1937 ، وما زالت مستمرة حتى يومنا هذا تحت رعاية خدمة الطقس الوطنية.