حل درس الغلاف الجوي والطقس علوم أول متوسط

استقصاء الهواء من حولنا 

الحياة على سطح الأرض غير ممكنة من دون الهواء. يقوم الغلاف الجوي - وهو طبقة الغازات المحيطة بالأرض - بتزويد الأرض بجميع الغازات اللازمة للحياة، إضافة إلى حماية المخلوقات الحية من التأثير الضار للأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية، وفي الوقت نفسه يقوم بامتصاص الحرارة وتوزيعها. كان جاليليو جاليلي (1564م – ۱۹۶۲ م) يرى أن الهواء أكثر من مجرد فراغ، بخلاف الاعتقاد الذي كان سائدا في عصره. ولإثبات ذلك قاس كتلة دورق مغلق بإحكام، ثم حقن فيه كمية إضافية من الهواء، ثم قاس كتلته مرة أخرى. ويبين الشكل 1 أن كتلة الدورق الذي حقن بالهواء أكبر من كتلته قبل الحقن. استنتج جاليليو من تجربته أن للهواء كتلة، لذا فهو يحتوي على مادة. أما اليوم فقد أصبح معروفا للعلماء أن للهواء خصائص أخرى، منها أنه يخزن الحرارة ويطلقها، ويحمل البخار، ويولد ضغطا بسبب وزنه. وتسهم جميع هذه الخصائص – مع الطاقة القادمة من الشمس - في تكوين الطقس اليومي لمنطقة ما على الأرض

مكونات الغلاف الجوي 

مما يعرفه العلماء أيضا عن الغلاف الجوي أنه يتأثر بالجاذبية؛ لأنه يتكون من مادة، وله كتلة، وهذا يبقيه قريبا من الأرض، ويمنعه من الانفلات. وتصعب ملاحظة الغلاف الجوي أو الإحساس به؛ لأنه يولد ضغطا مساو للضغط الداخلي في جسم الإنسان. ويعادل وز الغلاف الجوي وزن طبقة ماء مکها 10 أمتار تغلف الأرض. ويعتقد العلماء أن الغلاف الجوي خليط من غازات وماء ودقائق مجهرية الحجم تتكون من مواد صلبة وسائلة

الغازات 

يتكون الغلاف الجوي من عدة غازات، أهمها النيتروجين ,N والأكسجين , O بنسبة 99%، حيث يشكل النيتروجين ,N نحو ۷۸%، ويشكل الأكسجين ونحو ۲۱ %، أما النسبة الضئيلة جدا المتبقية فتتكون من غازات مختلفة، كما يوضحها الشكل ۲. ومن بين هذه الغازات الضئيلة التركيز غازات تؤدي دورا مهما في الطقس. فبخار الماء الموجود بتركيز يتراوح بين 0 - 4 % هو المسؤول عن تكون الغيوم والأمطار. ويعد غاز ثاني أكسيد الكربون CO الغاز الثاني من حيث الأهمية؛ إذ تحتاج إليه النباتات بشدة من أجل عملية البناء الضوئي وصنع الغذاء. كما يقوم غاز ثاني أكسيد الكربون CO بامتصاص الحرارة ، وبثها من جديد في اتجاه سطح الأرض. وهذه العملية مهمة جداً في المحافظة على دفء كوكب الأرض

الهباء الجوي 

يتكون الهباء الجوي من مواد صلبة، مثل الغبار والأملاح وحبوب اللقاح ، و مواد سائلة مثل القطيرات الحمضية يدخل الغبار إلى الغلاف الجوي عن طريق الرياح التي تقوم بحمل دقائق التربة وبعثرتها، أو بفعل البراكين التي تقذف عند ثورانها كميات هائلة من الرماد البركاني في الهواء. وتدخل الأملاح إلى الغلاف الجوي عندما تتحرك الرياح فوق المحيطات. أما حبوب اللقاح فتدخل الغلاف الجوي مباشرة من النباتات. وتضيف بعض نشاطات الإنسان - ومنها حرق الوقود الأحفوري - الهباء الجوي إلى الغلاف الجوي تعكس بعض دقائق الهباء الجوي – ومنها تلك التي تقذفها البراكين – الطاقة الشمسية، مما يؤثر في الطقس والمناخ الأرضي.

طبقة الأوزون O3

يغلف الأوزون الموجود في طبقة الستراتوسفير الأرض ويحميها من أشعة الشمس فوق البنفسجية. وقد اكتشف العلماء مؤخرا أن طبقة الأوزون تتعرض للتدمير، مما يسمح الكميات متزايدة من الأشعة فوق البنفسجية بالوصول إلى الأرض. وتسبب هذه الإشعاعات سرطانات الجلد، كما تؤثر في البصر. ترى، ما الذي يمكن أن تفعله حتى تقي جلدك وبصرك عندما تكون في خارج المنزل؟

التروبوسفير (الطبقة المتقلبة) 

إن طبقة التروبوسفير هي أقرب طبقات الغلاف الجوي إلى سطح الأرض. وتمتد إلى ارتفاع ۱۰ کم، وهي تضم ثلاثة أرباع المادة الكلية الموجودة في الغلاف الجوي، وتحوي تقريبا جميع الغيوم والتغيرات الطقسية. يمتص الغلاف الجوي بعض طاقة الشمس، ويعكس جزءا منها إلى الفضاء، إلا أن 50 % من الطاقة الشمسية يخترق طبقة التروبوسفير ، فتصل إلى سطح الأرض، وتتسبب في تسخينه. يسخن الغلاف الجوي الملامس السطح الأرض بالتوصيل، وهذا يعني أن معظم حرارة الغلاف الجوي مصدرها سطح الأرض؛ لذا فإن درجة حرارة التروبوسفير تكون غالبا أعلى عند سطح الأرض، وتقل مع الارتفاع بمعدل 6,5 س/ کم تقريباً

الطبقات العليا 

تقع طبقة الميزوسفير فوق طبقة الستراتوسفير، وتمتد من ارتفاع 50 كم إلى 85 كم فوق سطح الأرض، وتعتبر أكثر طبقات الغلاف الجوي برودة لاحتوائها على كمية قليلة من الأوزون؛ تمكنها من امتصاص القليل جدا من الحرارة، لذا فهي أكثر طبقات الغلاف الجوي برودة. تلي طبقة الميزوسفير طبقة الثيرموسفير ، وتمتد من ارتفاع ۸۵ کم۔ 500 کم فوق سطح الأرض. وترتفع درجة الحرارة في هذه الطبقة بشكل سريع لتصل إلى أكثر من ۱۷۰۰ س. وتقوم هذه الطبقة بتصفية أشعة الشمس من الأشعة السينية وأشعة جاما الضارة. ويسمى جزء من كل من طبقتي الثيرموسفير والميزوسفير ، طبقة الأيونوسفير (الطبقة المتأينة)؛ لأ ذراتها تكون مشحونة كهربائيا، أي في حالة أيونية، نتيجة كثافة تصادم أشعة الشمس بالذرات. ولهذه الطبقة أهمية کبری؛ لأنها تقوم بعكس أمواج الراديو AM وإبقائها داخل الغلاف الجوي، انظر الشكل 4. أما الطبقة الأخيرة من الغلاف الجوي فتحتوي على القليل من الذرات، وتسمى الإكسوسفير. وتمتد هذه الطبقة من أعلى طبقة الثيرموسفير، إلى أن تتلاشى عند حدود الفضاء الخارجي. ولا يوجد فاصل واضح بين نهايتها وبين الفضاء.

مياه الأرض

تسمى الأرض عادة الكوكب المائي، لأن الماء يغلي ۷۰ ؟ من سطحها، ويوجد في الحالات الفيزيائية الثلاث : العملية و السائلة والغازية، لذا فقد يخزن في اليابسة والمحيط والغلاف الجوي. ويوضح الجدول انب وجود الماء في حيالاتيه الثلاثة في الحالة الصلبة على شكل ثلج، آو جليد في الغطاء الجليدي، وفي الحالة السائلة في المحيطات والبحيرات والأنهار، وفي الحالة الغازية على شكل بخار ماء في الغلاف الجوي. وللماء أهمية عقلية للمخلوقات الحية

نقل الطاقة 

تسخن طاقة الشمس سطح الأرض، فتقيم جزيئات الهواء المتحركة بسرعة عالية بنقل الطاقة إلى الجزيئات البطيئة الحركة علي هيا تمر دلدم بها، وتسمى عملية نقل الطاقة نتيجة الأصطدام الترحيل، ومن خلال عملية التوصيل تنتقل الحرارة من سطح الأرض إلى الهواء الملابس له فتقل كثافته ويرتفع للأعلى فيبرد بالتدريج إلى أن تزداد كثافته فينزل إلى أسفل ، وتسي عملية صعود الهواء الساخن وهبوط الهواء البارد ( الحمل ) ، وهي الطريقة الرئيسة التي تنتقل بها الحرارة في الغلاف الجوي