نشأة الغلاف الجوي ومخاطر عصر الانحباس الحراري 2012

تمهيد
ليس هنالك تاريخ محدد يمكن أن يعوَّل عليه في تكوين فكرة صحيحة عن تاريخ خلق الله تعالى للأرض بالضبط والدقة التامة، قال تعالى: ﴿ ما أشهدتهم خلق السموات والأرض ولا خلق أنفسهم وما كنت متخذ المضلين عضدا﴾ الكهف: 51. على أن بعض الباحثين في تاريخ نشأة الأرض يرجحون أنها قد تشكلت منذ 4,5 بليون سنة، وغالبًا لم تكن تحتوي على غلاف جوي. وبالتدريج، بدأت الغازات المنطلقة من الأرض تتجمع حولها. فعلى سبيل المثال، أطلقت أعداد هائلة من البراكين على الأرض الناشئة العديد من الغازات مثل النشادر وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والهيدروجين والميثان والنيتروجين وثاني أكسيد الكبريت وبخار الماء. وبذلك شكَّلت هذه الغازات المنبعثة من البراكين الجزء الأكبر من الغلاف الجوي القديم لسطح الأرض. وتكاثف جزء كبير من بخار الماء المنبعث من البراكين ليشكل الأنهار والبحيرات والمحيطات. أما بقية الغازات المكونة للغلاف الجوي القديم فقد ذابت في المحيطات أو كونت صخور القشرة الأرضية. ولكن معظم النيتروجين بقي في الغلاف الجوي، وأضيف إليه لاحقًا غاز الأرجون والزينون بفعل تحلل بعض العناصر المشعة على سطح الأرض. ويبدو أن الغلاف الجوي في الأزمنة القديمة لم يكن يحتوي على نسبة كبيرة من الأكسجين، ولكن بعد ظهور الطحالب وغيرها من الكائنات النباتية الخضراء في المحيطات قبل 3,5 بليون سنة، بدأت كمية الأكسجين بالازدياد نتيجة لعملية التركيب الضوئي. وبانتشار النباتات على سطح الأرض يضاف مزيد من الأكسجين إلى الغلاف الجوي. وقبل 400 مليون سنة كان الغلاف الجوي يحتوي غالبًا على نفس كمية الأكسجين التي يحتوي عليها الآن.ومع مرور الأيام أحدثت الأنشطة البشرية تغييرات مهمة في تركيب الغلاف الجوي. فمثلاً، يضاف ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي بفعل احتراق فحم أو زيت أو وقود يحتوي على الكربون. فمنذ عام 1900م، تسبب استخدام مثل هذه الأنواع من الوقود في إحداث زيادة في ثاني أكسيد الكربون قدرها 15% من حجم ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي. وعمومًا، بقيت نسبة الغازات في الغلاف الجوي كما هي تقريبًا عبر ملايين السنين.
غلاف الأرض الجوي هو طبقة من خليط من غازات تحيط بالكرة الأرضية مجذوبة إليها بفعل الجاذبية الأرضية. ويحوي على 78 % من غاز النيتروجين و 21 % أوكسجين والارجون وثاني أكسيد الكربون وبحار الماء، والهيدروجين، والهليوم, والنيون, والزينون. ويحمي الغلاف الجوي الأرض من امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ويعمل على اعتدال درجات الحرارة على سطح الكوكب. يعتبر الغلاف الجوي مستودعا كبيرا للمياه يستخدم لنقل الماء حول الأرض، إذ يصل حجم الماء الموجود في الغلاف الجوي إلى حوالي 12.900 كيلومتر مكعب يتساقط معظمها على شكل أمطار في المحيطات والبحار حيث أن إذا حدث وسقطت كل المياه الموجودة في الغلاف الجوي في آن واحد كأمطار فإنها ستغطي الكرة الأرضية بعمق يصل إلى 2.5 سم. ويقدر ثقل السحب التي يحتويها بآلاف الملايير من الأطنان.

نشأة الغلاف الجوي:

عند كثير من الناس، الغلاف الجوي هو ذلك الهواء الذي نستنشقه، ولكن في الحقيقة هو مزيج من الغازات و الجزيئات الصلبة التي تحيط بالأرض، فتشكل طبقة غازية مثبتة حول الأرض بفعل الجاذبية. وسمك الغلاف الجوي يعتبر دقيقا جدا مقارنة بالأرض. فلا يكاد يوازي قشرة التفاحة مقارنة مع كتلتها الكاملة. فيرى من الفضاء كأنه طبقة دقيقة من الضوء الأزرق الغامق في الأفق والغلاف الجوي للأرض يتكون أساساً من الآزوت والأكسجين وهو ما يجعل الأرض كوكباً فريداً من نوعه في المجموعة الشمسية، حيث يمتاز على سائر الكواكب بوجود الحياة على سطحه. والغلاف الجوي قبل أن يصل إلى ما هو عليه الآن، مر بمراحل عديدة عبر الأحقاب والأزمنة. فقبل أربعة آلاف وخمسمائة مليون سنة كانت الوضعية مختلفة تماماً، حيث الأرض الشابة في مرحلة التكوين، كانت عبارة عن كرة من الحمم. فكانت الأرض تغلي بفعل الحرارة المرتفعة.
تبخر غاز الهيدروجين وغاز الهليوم المتواجدان على السطح، ليكونا غلافاً
جوياً، ولكن خفة هذه الغازات ودرجة حرارتها العالية وأشعة الشمس الحارقة مكنتها من أن تنفلت من جاذبية الأرض وتضيع في الفضاء الخارجي. وهكذا أصبحت الأرض في بداية نشأتها بدون غلاف جوي كما هو الحال بالنسبة للقمر الآن. وعلى مر العصور، اتجهت درجة حرارة الأرض إلى الانخفاض، فتكونت على السطح، مع مرور الزمن، قشرة أرضية صلبة بفعل البرودة التدريجية. فنتجت عنها ثورات بركانية عنيفة وزلازل قوية، ألقت بالصخور البركانية المنصهرة على السطح، وساهمت في تكوين الرواسي و الجبال. مما أتاح للأرض الاستقرار التدريجي وهبوطا حادا في النشاط البركاني . وهذه الثورات البركانية العنيفة قذفت في الهواء غازات كانت سجينة في أعماق الأرض، وتتكون، أساساً، من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت والآزوت و الميثان وغبار الجزيئات الصلبة. فنتج عن هذا: الغلاف الجوي البدائي للأرض.

مكونات الغلاف الجوي البدائي
والغبار الناتج عن الثورات البركانية واحتراق النيازك والمذنبات المتساقطة على الأرض ساهم في حجب الشمس عن سطح الأرض، فانخفضت درجة الحرارة مما أتاح الفرصة لبخار الماء المتواجد في الغلاف الجوي أن يتحول إلى ماء سائل، ليسقط بعد ذلك على الأرض بفعل الجاذبية. وهو ما نتج عنه أمطارا طوفانية، كانت الأساس في تكوين المحيطات والبحار. وهذه الأمطار الطوفانية الناتجة عن الأعاصير مكنت من إذابة ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت، الموجودين في الغلاف الجوي، فتفاعل ثاني أكسيد الكربون، المذاب في الماء، داخل المحيطات مع الكلسيوم فأنتج الجير الذي ترسب في قاع المحيطات. وتحول ثاني أكسيد الكبريت بفعل نشاطه الكيميائي إلى مركبات الكبريت. و مع استمرار هذه التفاعلات الكيميائية والأمطار الطوفانية تقلص تواجد بخار الماء في الغلاف الجوي، ولم يبق من ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت إلا بعض البقايا. أما الآزوت فبما أنه عديم النشاط الكيميائي، بقي على حاله في الجو، فازدادت نسبته حتى صار المكون الأساسي للغلاف الجوي. والأمطار الطوفانية الناتجة عن الزوابع والأعاصير سمحت بتطهير الجو من الجزيئات الصلبة التي كانت تلعب دورا أساسيا في تحول بخار الماء إلى ماء سائل، والتي كانت تحجب أشعة الشمس عن سطح الأرض مما يزيد في برودة الجو. وهكذا أصبح الغلاف الجوي شفافا مما مكن وصول أشعة الشمس إلى سطح الأرض وخصوصا البحار والمحيطات، مما أعطى الفرصة لظهور الحياة داخل البحار والمحيطات من خلال تكوين أولى الجزيئات العضوية داخل الماء، وبعد ذلك تكونت الطحالب الوحدانية الخلية. وظهور الحياة على الأرض مكن من إنتاج عنصر جديد في الغلاف الجوي، ألا وهو الأكسجين من خلال ميكانيزمات التخليق الضوئي. ومن خلال تفاعلات كيماوية معقدة بين الميثان والأزوت والماء والأكسجين والطاقة الشمسية نتج مولود جديد هو الآزوت الذي كون مع الوقت طبقة دقيقة في الأجواء العليا. وتواجد هذه الطبقة من الآزوت في الغلاف الجوي، أعطى للأرض غطاء واقياً من الأشعة فوق البنفسجية التي تضر بالحياة، مما مكن من ظهور الحياة على اليابسة، بعدما كانت مقتصرة على البحار والمحيطات، وإنتاج المزيد من الأكسجين.
وهكذا تكون غلاف جوي جديد عوض الغلاف الجوي البدائي منذ مليارين من السنين وبقي على حاله إلى الآن. والغلاف الجوي الجديد المتسم بالشفافية والمتكون من الغازات كون غطاء حراريا للأرض مما نتج عنه استقرار درجة حرارة الأرض السطحية في حدود 15 درجة حرارية في المعدل. مما مهد للحياة البشرية على سطح الأرض. وأي تغيير في نسب الغازات ينتج عنه اضطرابات مناخية وأمطار طوفانية كي ترجع النسب إلى ما كانت عليه من قبل والتي حددها المولى عز وجل، وهو ما نلاحظه في أيامنا هذه، حيت أن النشاط البشري الغير المتوازن نتج عنه إفسادا للغلاف الجوي، فترتب عنه تغيرات مناخية وأعاصير غير مألوفة. أهم مكونات الغلاف الجوي: v النيتروجين (N) ونسبته تقريبا 78%. v الأكسجسن (O2) ونسبته تقريبا 21%. v الغازات الخاملة كالأرغون, نيون, هيليوم ونسبتها 0.9% . v عدد كبير من الغازات مثل: * ثاني أكسيد الكربونأكاسيد الكبريت* الهيدروجين ....الخ

وهذه الغازات تسمى غازات الندرة وتعتبر شوائب تسبب التلوث الجوي عندما يزيد تركيزها في الجو وتؤدي إلى حدوث اختلال في مكونات الغلاف الجوي والاتزان الحراري. وهذا ينتج عنه تغيرات في المناخ والجو وآثار سيئة على صحة وحياة الانسان والأحياء. وان من أهم الأخطار التي تهدد التوازن الطبيعي زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون
دور الغلاف الجوي
v 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. v يقوم بتوزيع بخار الماء على مناطق العالم المختلفة. v حماية الكائنات الحية على سطح الأرض من الإشعاعات الكونية الضارة، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية. v يشكل درعا واقيا يحمي سطح الأرض من النيازك والشهب حيث يتفتت معظمها قبل وصوله إلى سطح الأرض. v 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.
أهمية الغلاف الجوي
يلعب الغلاف الجوى دوراً في خواص الأرض وطبيعتها كما أنه يتحكم في ظروف الحياة في البيئة المحيطة بنا ويتجلى ذلك من خلا الظواهر والحقائق التالية v بدون الغلاف الجوى ما ظهرت السماء كما نعرفها زرقاء ناصعة يغمرها ضوء الشمس في أثناء النهار ولظهرت السماء سوداء ليلاً ونهاراً. v لولا وجود الغلاف الجوى ما عرفنا ما نسميه بالجو والمناخ ولانعدمت الرياح والسحب والأمطار. v من خلال الغلاف الجوى عرف الإنسان النار ذلك الاكتشاف الذي أحدث انقلاباً خطيراً في حياة الإنسان على سطح الأرض v بدون الغلاف الجوى لاستحال علينا أن نسمع بعضنا بعضاً ولعشنا في سكون تام . v تعتمد جميع الكائنات الحية بما فيها التي تعيش في أعماق البحار على الغلاف الجوى . وبخلاف وظائف الغلاف الجوى السابقة الذكر فإنه يقوم كذلك بعدة مهام أساسية أخري تؤدي دوراً مهماً في حياة الإنسان على سطح هذه الأرض ومن هذه المهام
مايلي:
* في أثناء النهار يقوم هذا الغلاف الجوى مقام حاجز ضخم يحمى سطح الأرض وما
عليها من كائنات ويرد عنها الإشعاعات الضارة الصادرة عن الشمس.
* أما في أثناء الليل فيقوم الغلاف الجوى مقام غطاء شامل يساعد على احتباس
حرارة النهار ويمنعها من الانتشار أو التسرب إلى الفضاء الخارجي وهو يشبه
في ذلك تلك الأسقف الزجاجية المستعملة للغرض نفسه في صوبات النباتات.
v يزود المخلوقات الحية بالهواء للتنفس.
v يسمح بنفاذ الأشعة الحرارية والضوئية القادمة من الشمس والتي تمتصها الأرض مما يوفر الدفء والحماية.
v يقي سطح الأرض من الإشعاعات فوق البنفسجية الضارة ويمنع وصولها للأرض
v 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.
v يقوم بتوزيع بخار الماء على مناطق العالم المختلفة.
v حماية الكائنات الحية على سطح الأرض من الإشعاعات الكونية الضارة، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية.
v يشكل درعاً واقياً يحمي سطح الأرض من النيازك والشهب حيث يتفتت معظمها قبل وصوله إلى سطح الأرض، نتيجة أحتكاكه بالهواء وأحتراقه.
v يعد واسطة اتصال تستخدمه الطائرات، وتنتقل فيه الأصوات ولولا وجود الهواء في الغلاف الجوي لساد سكون وهدوء مخيف على سطح الأرض.
v ينظم انتشار الضوء بشكل مناسب.
الكواكب ذات الغلاف الجوي غير الارض « في نظامنا الشمسي
v الغلاف الجوي لعطارد.
v الغلاف الجوي لكوكب الزهرة.
v الغلاف الجوي للأرض ).
v الغلاف الجوي للقمر.
v الغلاف الجوي للمريخ.
v الغلاف الجوي لكوكب المشتري.
v الغلاف الجوي لقمر إيو.
v الغلاف الجوي لقمر كاليستو.
v الغلاف الجوي لقمر يوروبا.
v الغلاف الجوي لقمر جانيميد.
v الغلاف الجوي لكوكب زحل.
v الغلاف الجوي لقمر تيتان.
v الغلاف الجوي لقمر إنسيلادس.
v الغلاف الجوي لاورانوس.
v الغلاف الجوي لقمر تيتانيا.
v الغلاف الجوي لكوكب نبتون.
v الغلاف الجوي لقمر تريتون.
v الغلاف الجوي لكوكب بلوتو.
« خارج نظامنا الشمسي
v الغلاف الجوي للكوكب)


لم يدرك الإنسان مقدار خطره على تغيير مكونات غازات الغلاف الجوي وتلوثه
إلاّ منذ ظهور النهضة الصناعية في الدول الأوروبية والولايات المتحدة
الأمريكية. ومنذ ذلك الحين تميزت مدنها الصناعية بكثرة تعرضها للضباب
الأسود القاتل، وزيادة تلوث هوائها بالغبار والدخان وغازات ثاني أكسيد
الكربون وأول أكسيد الكبريت الناتجة عن النشاط الصناعي فيها.

معنى تلوث الغلاف الجوي

يعنى وجود شوائب غازية أو جسيمات أو طاقة أو عناصر مشعة في الهواء جراء
الأنشطة الطبيعية أو البشرية وبكميات كبيرة ولمدة طويلة تكفي للإضرار
بالبيئة وتشكل خطراً على حياة الإنسان والحيوان والنبات
ملوثات الغلاف الجوي ومصادرها:
« مصادر طبيعية:
أي لا يكون للإنسان دخل فيها مثل الغازات والأتربة الناتجة عن ثورات
البراكين ومن حرائق الغابات والأتربة الناتجة عن العواصف والانبعاثات
الناتجة عن شدّة أشعة الشمس خاصة في فصل الصيف في المناطق الصحراوية
المكشوفة (غاز الأوزون) وهذا بالإضافة إلى والانبعاث الناجمة عن تسرب الغاز
الطبيعي، وهذه المصادر عادة ما تكون محدودة في مناطق معينة تحكمها العوامل
الجغرافية والجيولوجية ويعد التلوث من هذه المصادر متقطعا وموسميا:
v الغازات: أهم أربعة ملوثات هي:
* . Co أول أكسيد الكربون
* . Co2 ثاني أكسيد الكربون
* أكاسيد النيتروجين.
v الجسيمات العالقة: وهي الأتربة الناعمة العالقة في الهواء والتي تأتي من
المناطق الصحراوية، أو تلك الملوثات الناتجة من حرق الوقود ومخلفات
الصناعات، بالإضافة إلي وسائل النقل.
v أمّا بعض الغازات والملوّثات الأخرى: مثل:
* غاز ثنائي أكسيد الكبريت فلوريد الإيدروجين وكلوريد الإيدروجين المتصاعد من البراكين المضطربة.
* أكاسيد النيتروجين الناتجة عن التفريغ الكهربي للسحب الرعدية.
* حبيبات لقاح النبات.
* تساقط الأتربة المختلفة عن الشهب والنيازك إلى طبقات الجو السطحية الإشعاعات المنطلقة من التربة أو صخور القشرة الأرضية.
* الأتربة الناتجة عن العواصف:
« مصادر صناعية:
أي أنها من صنع الإنسان وهو المتسبب الأول فيها فاختراعه لوسائل لتكنولوجيا
التي يظن أنها تزيد من سهولة ويسر حياته فهي على العكس تماما زيدها تعقيدا
وتلوثا.


v الغبار الصناعي:قد يحتوي الغبار الصناعي على مركبات الرصاص والبريليوم والزرنيخ والنحاس والخارصين وذلك يتوقف على نوعية المنشأة الصناعية المسببة للغبار ويلاحظ أنّ وقود السيارات (الكازولين) يحتوي على 3- 4 سم من مادة رابع آثيلات الرصاص تضاف هذه المادة لتقليل الفرقعة في أثناء حرق الوقود.
v الاختراقات المسببة لانطلاق بعض الغازات Co2 – co
v الاحتراق غير التام "لغاز البوتان والميثان :معناه أنه هناك بعض المواد الناتجة عن الاحتراق ويمكن لها أن تحترق مرة أخرى ونأخذ على سبيل المثال: * C4h10 البوتان: هو عبارة عن غاز عديم اللون والرائحة وصيغته الكيميائية . n2 و o2 حيث أثبتت التجارب أنّه يلتهب في الهواء في وجود غاز v الاحتراق التام "لغاز الميثان": هو عبارة عن تفاعل كيميائي بين جسم قابل للاحتراق وجسم حارق عادة المادة الحارقة v هي غاز الأوكسجين احتراق غاز الميثان بالأوكسجين:ينتج هذا الاحتراق الماء وغاز ثنائي أكسيد الكربون (الذي يعكر رائق الكلس ننمذج التحول الكيميائي بمعادلة كيميائية تحتوي طرفين: المتفاعلات والنواتج. v الغازات والأدخنة الملوثة للجو والاحتراقات التي تنجم عنها:هناك مجموعة من الغازات والأدخنة التي تؤثر سلبا على الجو
وختاما مع ملخص لاهم تحديات ومخاطر التي توجها بيئتنا الحالية


انظر اكثر موضوع:


[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]



صور أخذت من مركبة فضائية لشروق الشمس، تبين طبقات الغلاف الجوي بألوانها المختلفة