غلاف الأرض الجوي

(تم التحويل من غلاف جوي)
لمعلومات عن استخدامات أخرى، انظر الغلاف الجوي (توضيح).
يتبعثر الضوء الأزرق أكثر من الأطوال الموجية الأخرى للغازات في الغلاف الجوي، المحيطة بالأرض في طبقة زرقاء مرئية في الستراتوسفير، فوق غيوم التروبوسفير، كما تظهر من الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية على ارتفاع 335 كم (يظهر القمر هلالاً في الخلفية).[1]

الغلاف الجوي للأرض (إنگليزية: atmosphere of Earth)، هي طبقة من الغاز، تُعرف مجتمعة باسم الهواء تجذبها جاذبية الأرض المحيطة بالكوكب الغلاف الجوي للكواكب. يحمي الغلاف الجوي للأرض الحياة على الكوكب من خلال خلق ضغط مما يسمح بوجود الماء السائل على سطح الأرض، ممتصاً الأشعة فوق البنفسجية للشمس، مسخناً السطح من خلال الاحتفاظ بالحرارة (تأثير الاحتباس الحراري)، ومقللاً درجات الحرارة القصوى بين النهار والليل (تغير درجات الحرارة اليومية).

اعتبارًا من عام 2023، بواسطة الكسر المولي (أي احتساب عدد الجزيئات)، كان الهواء الجاف يحتوي على 78.08% نيتروجين، 20.95% أكسجين، 0.93% أرگون، 0.04% ثاني أكسيد الكربون وكميات صغيرة من الغازات الأخرى.[8]

كما يحتوي الهواء على كمية متغيرة من بخار الماء، في المتوسط حوالي 1% عند مستوى سطح البحر، و0.4% فوق الغلاف الجوي بأكمله. يختلف تكوين الهواء ودرجة الحرارة والضغط الجوي باختلاف الارتفاع. داخل الغلاف الجوي، الهواء المناسب لتستخدمه النباتات الأرضية في التمثيل الضوئي وتستخدمه الحيوانات الأرضية في التنفس من الحيوانات الأرضية يوجد فقط في التروپوسفير.[بحاجة لمصدر]

كان الغلاف الجوي للأرض يتألف من غازات في السديم الشمسي، وبشكل أساسي الهيدروجين. بمرور الوقت، تغير الغلاف الجوي بشكل كبير، متأثرًا بالعديد من العوامل مثل البراكين والحياة والتجوية. في الآونة الأخيرة، ساهم النشاط البشري أيضاً في تغيرات الغلاف الجوي، مثل الاحترار العالمي واستنفاد الأوزون والترسب الحمضي.

تبلغ كتلة الغلاف الجوي حوالي 5.15×1018 كج،[9] ثلاثة أرباعها في نطاق 11 كم من السطح. مع زيادة الارتفاع يصبح الغلاف الجوي أرق، مع عدم وجود حدود محددة بين الغلاف الجوي والفضاء الخارجي. غالباً ما يستخدم خط كارمان، على بعد 100 كم أو 1.57% من نصف قطر الأرض، كحدود بين الغلاف الجوي والفضاء الخارجي. تصبح التأثيرات الجوية ملحوظة أثناء إعادة دخول المركبات الفضائية للغلاف الجوي على ارتفاع 120 كم تقريباً. يمكن تمييز عدة طبقات في الغلاف الجوي، بناءً على خصائص مثل درجة الحرارة والتركيب. تسمى دراسة الغلاف الجوي للأرض وعملياته بعلم الغلاف الجوي (علم الهواء)، وتشمل عدة حقول فرعية، مثل علم المناخ وفيزياء الغلاف الجوي. الرواد الأوائل في هذا المجال هما ليون تيسرنك ده بور ورتشارد أسمان.[10] أما دراسة الغلاف الجوي التاريخي فتسمى علم المناخ القديم.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التكوين

المقالة الرئيسية: كيمياء الغلاف الجوي
تكوين الغلاف الجوي للأرض عن طريق العد الجزيئي، باستثناء بخار الماء. تمثل الفطيرة السفلية الغازات النزرة التي تشكل معًا حوالي 0.0434% من الغلاف الجوي (0.0442% في تركيزات أغسطس 2021[4][5]). الأرقام بشكل أساسي من عام 2000، وأرقام ثاني أكسيد الكربون والميثان من 2019، ولا تمثل أي مصدر منفرد.[3]

المكونات الثلاثة الرئيسية للغلاف الجوي للأرض هي النيتروجين والأكسجين والأرگون. يشكل بخار الماء حوالي 0.25% من الغلاف الجوي بالكتلة. يختلف تركيز بخار الماء (أحد غازات الدفيئة) بشكل كبير من حوالي 10 جزء في المليون بالكسر الجزيئي في أبرد أجزاء الغلاف الجوي إلى ما يصل إلى 5% بالكسر الجزيئي في كتل الهواء الساخنة والرطبة، وتكون تركيزات غازات الغلاف الجوي الأخرى عادةً وتنتقل من حيث الهواء الجاف (بدون بخار الماء).[11]:8 غالبًا ما يشار إلى الغازات المتبقية باسم الغازات النزرة،[12] ومن بينها غازات الدفيئة الأخرى، بشكل أساسي ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز والأوزون. بالإضافة إلى الأرگون، الذي سبق ذكره، توجد أيضًا أنواع أخرى من الغازات النبيلة والنيون والهيليوم والكريپتون والزينون. يحتوي الهواء المنقى على كميات ضئيلة من العديد من المركبات الكيميائية الأخرى. قد توجد العديد من المواد ذات الأصل الطبيعي بكميات صغيرة متغيرة محليًا وموسميًا مثل الرذاذ في عينة هواء غير مصفاة، بما في ذلك الغبار من المكونات المعدنية والعضوية، حبوب اللقاح والأبواغ ورذاذ البحر والرماد البركاني. قد توجد ملوثات صناعية مختلفة أيضًا كالغازات أو الرذاذ، مثل الكلور (عنصري أو في مركبات)، مركبات الفلور وعناصر بخار الزئبق. يمكن اشتقاق مركبات الكبريت مثل كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكبريت من مصادر طبيعية أو من تلوث الهواء الصناعي.


المكونات الرئيسية للهواء الجاف، بالكسر الجزيئي[8]
الغاز كسر المول(A)
الاسم التركيب بـ ppm(B) %
النتروجين N2 780.840 78.084
الأكسجين O2 209.460 20.946
الأرگون Ar 9.340 0.9340
ثاني أكسيد الكربون
(أبريل 2022)(C)[13] 		CO2 417 0.0417
النيون Ne 18.18 0.001818
الهليوم He 5.24 0.000524
الميثان CH4 1.87 0.000187
الكريپتون Kr 1.14 0.000114
غير مشمول في الجو الجاف أعلاه:
بخار الماء(D) H2O 0–30,000(D) 0–3%(E)
ملاحظات:
  • (A) كسر المول يشار إليه أحيانًا باسم حجم الكسر؛ ويتطابق هذا مع الغاز المثالي فقط.
  • (B) ppm: جزء في المليون بالعد الجزيئي.
    • يصل إجمالي الجزء في المليون أعلاه إلى أكثر من مليون (حاليًا أكبر من 83.43) بسبب الخطأ التجريبي.
  • (C) ازداد تركيز ثاني أكسيد الكربون في العقود الأخيرة.
  • (D) تبلغ نسبة بخار الماء حوالي 0.25% بالكتلة في الغلاف الجوي بأكمله.
  • (E) تختلف نسب بخار الماء بشكل كبير محلياً[11]

متوسط الوزن الجزيئي للهواء الجاف، والذي يمكن استخدامه لحساب الكثافة أو للتحويل بين الكسر الجزيئي وكسر الكتلة، حوالي 28.946[14] أو 28.96[15][16] گ/مول. وتنخفض عندما يكون الهواء رطباً.

يظل التركيز النسبي للغازات ثابتًا حتى حوالي 10.000 متر.[17]


طبقات الغلاف الجوي

الغلاف الجوي للأرض كما يظهر من الفضاء، كشرائط من ألوان مختلفة في الأفق. من الأسفل، الشفق يضيء التروپوسفير بظلال من السحب باللون البرتقالي، والستراتوسفير بالأبيض والأزرق. بعد ذلك، يمتد الميزوسفير (المنطقة الوردية) إلى أسفل حافة الفضاء على بعد مائة كيلومتر والخط الوردي للوهج الهوائي للجزء السفلي من الغلاف الحراري (الظلام)، الذي يستضيف الشفق الأخضر والأحمر على امتداد عدة مئات من الكيلومترات.
الغلاف الجوي للأرض. 4 طبقات سفلية من الغلاف الجوي في 3 أبعاد كما تُرى قطريًا من فوق حدود الغلاف الجوي (الإكسوبيز). الطبقات المرسومة للقياس، والأجرام الموجودة داخل الطبقات لا تظهر بأحجامها اطبيعية. يمكن أن يتشكل الشفق القطبي الموضح هنا في الجزء السفلي من الغلاف الحراري على أي ارتفاع في هذه الطبقة الجوية.

بشكل عام، ينخفض ضغط الهواء وكثافته مع الارتفاع في الغلاف الجوي. ومع ذلك، تتميز درجة الحرارة بمظهر أكثر تعقيدًا مع الارتفاع، وقد تظل ثابتة نسبيًا أو حتى تزيد مع الارتفاع في بعض المناطق (راجع قسم درجة الحرارة أدناه). نظرًا لأن النمط العام لملف تعريف درجة الحرارة/الارتفاع، أو معدل السقوط ثابت وقابل للقياس عن طريق قياسات المناطيد، فإن سلوك درجة الحرارة يوفر مقياسًا مفيدًا للتمييز بين طبقات الغلاف الجوي. بهذه الطريقة، يمكن تقسيم الغلاف الجوي للأرض (تسمى طبقات الغلاف الجوي) إلى خمس طبقات رئيسية: التروپوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والثرموسفير والإكسوسفير.[18] وتكون ارتفاعات الطبقات الخمس كاتالي:

  • الإكسوسفير: 700 إلى 10.000 كم[19]
  • الثرموسفير: 80 إلى 700 كم[20]
  • الميزوسفير: 50 إلى 80 كم
  • الستراتوسفير: 12 إلى 50 كم
  • التروپوسفير : 0 إلى 12 كم[21]

الإكسوسفير

المقالة الرئيسية: إكسوسفير

الإكسوسفير هو الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي للأرض (أي الحد الأعلى للغلاف الجوي). يمتد من الجزء العلوي في طبقة الثرموسفير، على ارتفاع 700 كم تقريباً فوق مستوى سطح البحر، لحوالي 10.000 كم، حيث يندمج في الرياح الشمسية.[19]

تتكون هذه الطبقة بشكل أساسي من كثافات منخفضة للغاية من الهيدروجين والهيليوم والعديد من الجزيئات الثقيلة بما في ذلك النيتروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون الأقرب إلى القاعدة الخارجية. الذرات والجزيئات متباعدة للغاية بحيث يمكنها الانتقال مئات الكيلومترات دون الاصطدام ببعضها البعض. وهكذا، لم يعد الإكسوسفير يتصرف مثل الغاز، والجسيمات تهرب باستمرار إلى الفضاء. تتبع هذه الجسيمات الحرة حركة المسارات الباليستية وقد تهاجر داخل وخارج الغلاف المغناطيسي أو الرياح الشمسية.

يقع الإكسوسفير فوق الأرض بمسافة بعيدة للغاية عن إمكانية حدوث الظواهر الجوية. ومع ذلك، فإن الشفق الأرضي - الشفق القطبي (الأضواء الشمالية) والشفق الأسترالي (الأضواء الجنوبية) - يحدث أحيانًا في الجزء السفلي من الإكسوسفير، حيث يتداخلان في الثرموسفير. يحتوي الإكسوسفير على العديد من السواتل التي تدور حول الأرض.


الثرموسفير

المقالة الرئيسية: ثرموسفير

الثرموسفير هو ثاني أعلى طبقة من الغلاف الجوي للأرض. يمتد من الميزوپوز (الذي يفصله عن الميزوسفير) على ارتفاع حوالي 80 كم حتى الثرموپوز على ارتفاع يتراوح بين 500 و1000 كم. يختلف ارتفاع الثرموپوز بشكل كبير بسبب التغيرات في النشاط الشمسي.[20] نظرًا لأن الثرموپوز يقع عند الحد السفلي من الإكسوسفير، يُشار إليه أيضًا باسم بالإكسوبيز. يحتوي الجزء السفلي من الثرموسفير، من 80 إلى 550 كم فوق سطح الأرض، على الأيونوسفير.

تزداد درجة حرارة الثرموسفير تدريجيًا مع الارتفاع ويمكن أن ترتفع حتى 1500 درجة مئوية، على الرغم من أن جزيئات الغاز متباعدة جدًا لدرجة أن درجة الحرارة بالمعنى المعتاد ليس لها معنى كبير. يتخلل الهواء لدرجة أن الجزيء الفردي (من الأكسجين، على سبيل المثال) ينتقل بمعدل كيلومتر واحد بين الاصطدامات مع الجزيئات الأخرى.[22] على الرغم من أن الثرموسفير يحتوي على نسبة عالية من الجزيئات ذات الطاقة العالية، إلا أن الإنسان الذي يكون على اتصال مباشر به لن يشعر بالحرارة، لأن كثافته منخفضة جدًا بحيث لا يمكن توصيل كمية كبيرة من الطاقة من وإلى الجلد.

هذه الطبقة خالية تمامًا من السحب وخالية من بخار الماء. ومع ذلك، فإن الظواهر غير الجوية المائية مثل الشفق القطبي والشفق الأسترالي تُرى أحيانًا في الثرموسفير. تدور محطة الفضاء الدولية في هذه الطبقة على ارتفاع يتراوح بين 350 و420 كم. هذه هي الطبقة التي يوجد بها العديد من السواتل التي تدور حول الأرض.


الميزوسفير

المقالة الرئيسية: ميزوسفير
ضوء الغسق في التروپوسفير (بالبرتقالي)، الستراتوسفير (بالأزرق) والميزوسفير (المظلم) الذي يبدأ عنده دخول الغلاف الجوي، تاركًا آثار دخان، كما هو الحال في هذه الحالة لإعادة دخول المركبات الفضائية.

طبقة الميزوسفير هي ثالث أعلى طبقة من الغلاف الجوي للأرض، وتحتل المنطقة فوق طبقة الستراتوسفير وتحت طبقة الثرموسفير. يمتد من طبقة الستراتوبوز على ارتفاع حوالي 50 كم إلى الميزوپوز على ارتفاع 80-85 كم فوق مستوى سطح البحر.

تنخفض درجات الحرارة مع زيادة الارتفاع إلى الميزوپوز الذي يمثل الجزء العلوي من هذه الطبقة الوسطى من الغلاف الجوي. إنه أبرد مكان على الأرض ويبلغ متوسط درجة الحرارة فيه حوالي -85 درجة مئوية.[23][24]

تحت طبقة الميزوپوز مباشرة، يكون الهواء شديد البرودة لدرجة أن بخار الماء النادر جداً عند هذا الارتفاع يمكن أن يتكثف في جزيئات السحب البراقة الجليدية-الميزوسفيرية. هذه هي أعلى سحب في الغلاف الجوي وقد تكون مرئية للعين المجردة إذا انعكس عليها ضوء الشمس بعد حوالي ساعة أو ساعتين من غروب الشمس أو ما شابه ذلك قبل شروق الشمس. تكون أكثر وضوحًا عندما تكون الشمس تحت الأفق بحوالي 4-16 درجة. التصريفات التي يسببها البرق والمعروفة باسم الأحداث مضيء عابر (TLEs) تتشكل أحيانًا في طبقة الميزوسفير فوق طبقة السحب الرعدية التروپوسفيرية. طبقة الميزوسفير هي أيضاً الطبقة التي تحترق فيها معظم النيازك عند دخول الغلاف الجوي. وهي طبقة مرتفعة جداً فوق الأرض بحيث لا يمكن الوصول إليها بواسطة الطائرات والمناطيد التي تعمل بالطاقة النفاثة، ومنخفضة جداً بحيث لا تسمح بدخول المركبات الفضائية المدارية. يمكن الوصول للميزوسفير بشكل أساسي بواسطة صواريخ التجارب والطائرات الصاروخية.

الستراتوسفير

المقالة الرئيسية: ستراتوسفير

الستراتوسفير هي ثاني أدنى طبقة من الغلاف الجوي للأرض. تقع فوق طبقة التروپوسفير ويفصلها عنها التروپوپوز. تمتد هذه الطبقة من قمة التروپوسفير على ارتفاع 12 كم تقريباً فوق سطح الأرض إلى طبقة الستراتوپوز على ارتفاع 50-55 كم تقريباً.

يبلغ الضغط الجوي في الجزء العلوي من الستراتوسفير حوالي 1/1000 من الضغط عند مستوى سطح البحر. ويحتوي على طبقة الأوزون، وهي جزء من الغلاف الجوي للأرض يحتوي على تركيزات عالية نسبيًا من هذا الغاز. يحدد الستراتوسفير الطبقة التي ترتفع فيها درجات الحرارة مع زيادة الارتفاع. هذا الارتفاع في درجة الحرارة ناتج عن امتصاص الأشعة فوق البنفسجية من الشمس بواسطة طبقة الأوزون، مما يحد من الاضطراب والاختلاط. على الرغم من أن درجة الحرارة قد تكون -60 درجة مئوية في التروپوپوز، إلا أن الجزء العلوي من الستراتوسفير يكون أكثر دفئًا، وقد يقارب 0 درجة مئوية.[25]

تخلق درجة حرارة الستراتوسفير ظروفًا جوية مستقرة للغاية، لذلك يفتقر الستراتوسفير إلى اضطراب الهواء الناتج عن الطقس السائد في طبقة التروپوسفير. وبالتالي، فإن طبقة الستراتوسفير يكاد يكون خالية تمامًا من السحب والظواهر الطقسية الأخرى. ومع ذلك، فإن أو سحب الستراتوسفير القطبية تُرى أحيانًا في الجزء السفلي من هذه الطبقة من الغلاف الجوي حيث يكون الهواء أبرد. طبقة الستراتوسفير هي أعلى طبقة يمكن الوصول إليها بواسطة الطائرات النفاثة.


التروپوسفير

المقالة الرئيسية: تروپوسفير
صورة لطبقة التروپوسفير مع أنواع السحب المختلفة من ظلالها ذات الارتفاع المنخفض إلى العالي. ينعكس ضوء الشمس على المحيط، بعد أن يتم ترشيحه إلى ضوء ضارب إلى الحمرة بمروره عبر جزء كبير من طبقة التروپوسفير عند غروب الشمس. يمكن رؤية الستراتوسفير الموجود أعلاه في الأفق كشريط من التوهج المميز لضوء الشمس الأزرق المتبعثر.

طبقة التروپوسفير هي الطبقة الدنيا من الغلاف الجوي للأرض. تمتد من سطح الأرض إلى متوسط ارتفاع يبلغ حوالي 12 كم، على الرغم من أن هذا الارتفاع يختلف من حوالي 9 كم عند القطبين الجغرافيين إلى 17 كم عند خط الاستواء،[21] مع بعض الاختلاف بسبب الطقس. تمثل التروپوپوز الحد العلوي من طبقة التروپوسفير، حد تم تمييزه في معظم الأماكن بواسطة انعكاس درجة الحرارة (أي طبقة من الهواء الدافئ نسبيًا فوق طبقة أكثر برودة)، وفي مناطق أخرى تكون منطقة الحرارة متساوية مع الارتفاع.[26][27]

على الرغم من حدوث تغيرات، عادة ما تنخفض درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع في طبقة التروپوسفير لأن طبقة التروپوسفير تسخن في الغالب من خلال نقل الطاقة من السطح. وبالتالي، فإن الجزء الأدنى من طبقة التروپوسفير (أي سطح الأرض) هو عادةً الجزء الأكثر دفئًا في طبقة التروپوسفير . هذا يعزز الاختلاط الرأسي (ومن هنا أصل اسمه في الكلمة اليونانية τρόπος، "تروپوس"، بمعنى "منعطف"). تحتوي طبقة التروپوسفير على ما يقرب من 80% من كتلة الغلاف الجوي للأرض.[28] تعتبر طبقة التروپوسفير أكثر كثافة من جميع طبقاتها التي تعلوها لأن وزنًا أكبر في الغلاف الجوي يقع على قمة طبقة التروپوسفير ويسبب انضغاطه بشدة. يقع خمسون في المائة من إجمالي كتلة الغلاف الجوي في الجزء السفلي من طبقة التروپوسفير البالغ 5.6 كيلومتر.

عُثر على كل بخار الماء أو الرطوبة في الغلاف الجوي تقريبًا في طبقة التروپوسفير، لذلك فهي الطبقة التي يحدث فيها معظم طقس الأرض. يحتوي بشكل أساسي على جميع أنواع أجناس السحابة المرتبطة بالطقس الناتجة عن دوران الرياح النشط، على الرغم من أن السحب الرعدية الطويلة جدًا يمكن أن تخترق التروپوپوز من الأسفل وترتفع إلى الجزء السفلي من الستراتوسفير. تحدث معظم أنشطة الطيران التقليدية في طبقة التروپوسفير، وهي الطبقة الوحيدة التي يمكن الوصول إليها عن طريق الطائرات المروحية.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

طبقات أخرى

ضمن الطبقات الخمس الرئيسية أعلاه، والتي تتجدد إلى حد كبير حسب درجة الحرارة، يمكن تمييز عدة طبقات ثانوية بخصائص أخرى:

  • طبقة الأوزون توجد في طبقة الستراتوسفير. تتراوح تركيزات الأوزون في هذه الطبقة من 2 إلى 8 أجزاء في المليون، وهو أعلى بكثير مما هو عليه في الغلاف الجوي السفلي لكنه لا يزال صغيرًا جدًا مقارنة بالمكونات الرئيسية للغلاف الجوي. يقع بشكل أساسي في الجزء السفلي من الستراتوسفير من حوالي 15 إلى 35 كم، على الرغم من أن سمكها يختلف موسميًا وجغرافيًا. حوالي 90% من الأوزون الموجود في الغلاف الجوي للأرض يوجد في طبقة الستراتوسفير.
  • الأيونوسفير هي منطقة من الغلاف الجوي تتأين بالإشعاع الشمسي. وهي مسؤولة عن الشفق القطبي. خلال ساعات النهار، تمتد من 50 إلى 1000 كم وتشمل الميزوسفير والثرموسفير وأجزاء من الإكسوسفير. ومع ذلك، فإن التأين في طبقة الميزوسفير يتوقف إلى حد كبير أثناء الليل، لذلك لا يُرى الشفق القطبي عادةً إلا في الثرموسفير والإكسوسفير السفلي. تشكل طبقة الأيونوسفير الحافة الداخلية الغلاف المغناطيسي. لها أهمية عملية لأنها تؤثر، على سبيل المثال، على الانتشار الراديوي على الأرض.
  • تتحدد طبقة الهوموسفير والهتروسفير من خلال ما إذا كانت غازات الغلاف الجوي مختلطة جيدًا. يشمل الهوموسفير طبقة التروپوسفير، والستراتوسفير، والميزوسفير، والجزء الأدنى من الثرموسفير، حيث لا يعتمد التركيب الكيميائي للغلاف الجوي على الوزن الجزيئي لأن الغازات تختلط بالاضطراب.[29] تنتهي الطبقة المتجانسة نسبيًا عند التربوپز الموجودة على بعد 100 كم تقريباً، حافة الفضاء نفسها تم قبلها الاتحاد الدولي للرياضات الهوائية، مما يضعها على ارتفاع 20 كم فوق منطقة الميزوپوز.
فوق هذا الارتفاع يقع الغلاف الجوي الذي يشمل الإكسوسفير ومعظم الثرموسفير. هنا، يختلف التركيب الكيميائي باختلاف الارتفاع. وذلك لأن المسافة التي يمكن أن تتحركها الجسيمات دون الاصطدام ببعضها البعض كبيرة مقارنة بحجم الحركات التي تسبب الاختلاط. يسمح هذا للغازات بالتقسيم إلى طبقات حسب الوزن الجزيئي، مع وجود الغازات الأثقل، مثل الأكسجين والنيتروجين، بالقرب من قاع الهتروسفير. يتكون الجزء العلوي من الهتروسفير بالكامل تقريبًا من الهيدروجين، العنصر الأخف.[مطلوب توضيح]
  • طبقة حدود الكواكب هي جزء من طبقة التروپوسفير الأقرب إلى سطح الأرض وتتأثر بها بشكل مباشر، بشكل أساسي من خلال الانتشار المضطرب. خلال النهار، عادةً ما تكون الطبقة حدود الكواكب مختلطة جيدًا، بينما تصبح في الليل مقسمة إلى طبقات ثابتة مع اختلاط ضعيف أو متقطع. يتراوح عمق طبقة حدود الكوكب من حوالي 100 متر في الليالي الصافية والهادئة إلى 3000 م أو أكثر خلال فترة الظهيرة في المناطق الجافة.

يبلغ متوسط درجة حرارة الغلاف الجوي على سطح الأرض 14 درجة مئوية [30] أو 15 درجة مئوية[31] بحسب المرجع.[32][33][34]


الخصائص الفيزيائية

مقارنة الرسم البياني للارتفاع الهندسي للغلاف الجوي القياسي للولايات المتحدة عام 1962 مقابل كثافة الهواء والضغط وسرعة الصوت ودرجة الحرارة مع ارتفاعات تقريبية لأشياء مختلفة.[35]

الضغط والسمك

المقالة الرئيسية: الضغط الجوي

يحدد متوسط الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر بحسب معيار الغلاف الجوي القياسي الدولي بمقدار 101325 پاسكال. يشار إلى هذا أحيانًا بوحدة الغلاف الجوي القياسي (atm). يبلغ مجموع كتلة الغلاف الجوي 5.1480×1018 كج،[36] أقل 2.5% تقريباً مما يمكن استنتاجه من متوسط ضغط مستوى سطح البحر ومساحة الأرض البالغة 51007.2 ميجا هكتار، ويتم إزاحة هذا الجزء بواسطة التضاريس الجبلية للأرض. الضغط الجوي هو الوزن الإجمالي للهواء فوق مساحة الوحدة عند النقطة التي يتم فيها قياس الضغط. وبالتالي يختلف ضغط الهواء باختلاف الموقع والطقس.

إذا كان للكتلة الكاملة للغلاف الجوي كثافة منتظمة تساوي كثافة مستوى سطح البحر (حوالي 1.2 كج لكل مsup>3) من مستوى سطح البحر إلى أعلى، لينتهي فجأة على ارتفاع 8.50 كم.

في الواقع، ينخفض ضغط الهواء بشكل كبير مع الارتفاع، حيث ينخفض بمقدار النصف كل 5.6 كيلومتر أو بعامل 1/e (0.368) كل 7.64 كيلومتر، (ويسمى هذا ارتفاع المقياس) - لارتفاعات تصل إلى حوالي 70 كم. ومع ذلك، الغلاف الجوي يصمم بدقة أكبر باستخدام معادلة مخصصة لكل طبقة تأخذ في الاعتبار درجة الحرارة والتركيب الجزيئي والإشعاع الشمسي والجاذبية. على ارتفاعات تزيد عن 100 كم، قد لا يكون الجو مختلطًا جيدًا. ثم أن لكل نوع كيميائي ارتفاع مقياس خاص به.

باختصار، تتوزع كتلة الغلاف الجوي للأرض تقريبًا على النحو التالي:[37]

  • 50% على ارتفاع أقل من 5.6 كم.
  • 90% على ارتفاع أقل من 16 كم.
  • 99.99997% على ارتفاع أقل من 100 كم، خط كارمان. وفقًا للاتفاقيات الدولية، يمثل هذا بداية الفضاء حيث يتم اعتبار المسافرين البشر رواد الفضاء.

وبالمقارنة، فإن ارتفاع قمة جبل إيڤرست يبلغ 8848 م؛ عادة ما تحلق الطائرات التجارية على ارتفاع يبلغ 10-13 كم حيث تعمل الكثافة المنخفضة ودرجة حرارة الهواء على تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود؛ تصل مناطيد الطقس لارتفع 30.4 كم وأكثر؛ ووصلت الرحلة إكس-15 لأقصى ارتفاع عام 1963 بلغ 108.0 كيلومترات.

حتى فوق خط كارمان، لا تزال هناك تأثيرات جوية هامة مثل الشفق القطبي. تبدأ النيازك في الاحتراق في هذه المنطقة، على الرغم من أن النيازك الكبيرة قد لا تحترق حتى تخترق بشكل أعمق. الطبقات المختلفة من الأيونوسفير، الهام لانتشار الترددات المرتفعة، تبدأ على ارتفاع أقل من 100 كم وتمتد إلى ما بعد 500 كم. وبالمقارنة، فإن محطة الفضاء الدولية ومكوك الفضاء يدوران عادةً على ارتفاع 350-400 كيلومتر داخل الطبقة F من الأيونوسفير حيث يواجهان ما يكفي السحب الجوي المطلوب لإعادة تعزيزهاّّّّّّّّّّّّ كل بضعة أشهر، وإلا فإن الاضمحلال المداري سيحدث مما يؤدي إلى العودة إلى الأرض. اعتمادًا على النشاط الشمسي، يمكن أن تتعرض السواتل لسحب جوي ملحوظ على ارتفاعات تصل إلى 700-800 كيلومتر.


درجة الحرارة

المقالة الرئيسية: درجة الحرارة الجوية
توجهات درجات الحرارة في طبقتين سميكتين من الغلاف الجوي كما قيست بين يناير 1979 وديسمبر 2005 بواسطة وحدات القياس المكروية وووحدات القياس المكروية المتقدمة على سواتل الطقس التابعة الادارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي. تسجل الأجهزة الموجات الدقيقة المنبعثة من جزيئات الأكسجين في الغلاف الجوي. المصدر:[38]

نوقش تقسيم الغلاف الجوي إلى طبقات في الغالب بالرجوع إلى درجة الحرارة أعلاه. تنخفض درجة الحرارة مع بدء الارتفاع عند مستوى سطح البحر، لكن الاختلافات في هذا الاتجاه تبدأ فوق 11 كم، حيث تستقر درجة الحرارة على مسافة رأسية كبيرة عبر بقية طبقة التروپوسفير. في الستراتوسفير، بدءًا من حوالي 20 كم تقريبًا، تزداد درجة الحرارة مع الارتفاع ، بسبب التسخين داخل طبقة الأوزون الناتج عن التقاط أشعة فوق بنفسجية كبيرة من الشمس بواسطة ثنائي الأكسجين وغاز الأوزون في هذه المنطقة. لا تزال هناك منطقة أخرى تزداد فيها درجة الحرارة مع الارتفاع تحدث على ارتفاعات عالية جدًا، في الثرموسفير المحدد في ارتفاع أعلى من 90 كم.

سرعة الصوت

المقالة الرئيسية: سرعة الصوت

بسبب الغاز المثالي ذي التكوين الثابت، تعتمد سرعة الصوت فقط على درجة الحرارة وليس على الضغط أو الكثافة، فإن سرعة الصوت في الغلاف الجوي مع الارتفاع تأخذ شكل ملف تعريف درجة الحرارة المعقد (انظر الشكل إلى اليسار)، ولا يعكس التغيرات الطولية في الكثافة أو الضغط.

الكثافة والكتلة

درجة الحرارة وكثافة الكتلة مقابل الارتفاع من نموذج NRLMSISE-00 للغلاف الجوي القياسي (الخطوط الثمانية المنقطة في كل "عقد" هي المكعبات الثمانية 8، 27، 64، ... ، 729).
المقالة الرئيسية: كثافة الهواء

كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر تبلغ حوالي 1 كگ/مkg/m3 (1.2 گ/ل، 0.0012 گ/سم3). لا يتم قياس الكثافة بشكل مباشر ولكن يتم حسابها من قياسات درجة الحرارة والضغط والرطوبة باستخدام معادلة الحالة للهواء (إحدى أشكال قانون الغاز المثالي). تنخفض كثافة الغلاف الجوي مع زيادة الارتفاع. يمكن نمذجة هذا الاختلاف تقريبًا باستخدام الصيغة البارومترية. تُستخدم نماذج أكثر تطوراً للتنبؤ بالتآكل المداري للسواتل.

يبلغ متوسط كتلة الغلاف الجوي حوالي 5 كوادريليون (5×1015) طن أو 1/1،200،000 من كتلة الأرض. بحسب المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي بالولايات المتحدة، "يبلغ متوسط الكتلة الكلية للغلاف الجوي 5.1480×1018 كگ بمدى سنوي بسبب بخار الماء 1.2 أو 1.5×1015 كگ، اعتمادًا على ما إذا كان يستخدم ضغط السطح أو بيانات بخار الماء؛ أصغر إلى حد ما من التقدير السابق. يقدر متوسط كتلة بخار الماء بـ 1.27 1.27×1016 كگ، أما كتلة الهواء الجاف فتبلغ ×1018 كگ."


الخصائص المجدولة

جدول الخصائص الفيزيائية والحرارية للهواء عند الضغط الجوي:[39][40]

درجة الحرارة (ك) الكثافة (كگ/م^3 ) Specific heat (ج/كگ°س) اللزوجة الديناميكية (كگ/م ث) اللزوجة الحركية (م^2/ث) التوصيل الحراري (و/م °س) الانتشار الحراري (م^2/س) عدد پرانتل معامل الحجم (ك^-1 )
100 3.601 1026.6 6.92E-06 1.92E-06 0.000925 2.50E-06 0.77 0.01
150 2.3675 1009.9 1.03E-05 4.34E-06 0.013735 5.75E-06 0.753 0.006667
200 1.7684 1006.1 1.33E-05 7.49E-06 0.01809 1.02E-05 0.738 0.005
250 1.4128 1005.3 1.60E-05 1.13E-05 0.02227 1.57E-05 0.722 0.004
300 1.1774 1005.7 1.85E-05 1.57E-05 0.02624 2.22E-05 0.708 0.003333
350 0.998 1009 2.08E-05 2.08E-05 0.03003 2.98E-05 0.697 0.002857
400 0.8826 1014 2.29E-05 2.59E-05 0.03365 3.76E-05 0.689 0.0025
450 0.7833 1020.7 2.48E-05 3.17E-05 0.03707 4.22E-05 0.683 0.002222
500 0.7048 1029.5 2.67E-05 3.79E-05 0.04038 5.56E-05 0.68 0.002
550 0.6423 1039.2 2.85E-05 4.43E-05 0.0436 6.53E-05 0.68 0.001818
600 0.5879 1055.1 3.02E-05 5.13E-05 0.04659 7.51E-05 0.68 0.001667
650 0.543 1063.5 3.18E-05 5.85E-05 0.04953 8.58E-05 0.682 0.001538
700 0.503 1075.2 3.33E-05 6.63E-05 0.0523 9.67E-05 0.684 0.001429
750 0.4709 1085.6 3.48E-05 7.39E-05 0.05509 1.08E-04 0.686 0.001333
800 0.4405 1097.8 3.63E-05 8.23E-05 0.05779 1.20E-04 0.689 0.00125
850 0.4149 1109.5 3.77E-05 9.08E-05 0.06028 1.31E-04 0.692 0.001176
900 0.3925 1121.2 3.90E-05 9.93E-05 0.06279 1.43E-04 0.696 0.001111
950 0.3716 1132.1 4.02E-05 1.08E-04 0.06525 1.55E-04 0.699 0.001053
1000 0.3524 1141.7 4.15E-05 1.18E-04 0.06753 1.68E-04 0.702 0.001
1100 0.3204 1160 4.44E-05 1.39E-04 0.0732 1.97E-04 0.704 0.000909
1200 0.2947 1179 4.69E-05 1.59E-04 0.0782 2.25E-04 0.707 0.000833
1300 0.2707 1197 4.93E-05 1.82E-04 0.0837 2.58E-04 0.705 0.000769
1400 0.2515 1214 5.17E-05 2.06E-04 0.0891 2.92E-04 0.705 0.000714
1500 0.2355 1230 0.000054 2.29E-04 0.0946 3.26E-04 0.705 0.000667
1600 0.2211 1248 5.63E-05 2.55E-04 0.1 3.61E-04 0.705 0.000625
1700 0.2082 1267 5.85E-05 2.81E-04 0.105 3.98E-04 0.705 0.000588
1800 0.197 1287 6.07E-05 3.08E-04 0.111 4.38E-04 0.704 0.000556
1900 0.1858 1309 6.29E-05 3.39E-04 0.117 4.81E-04 0.704 0.000526
2000 0.1762 1338 0.000065 3.69E-04 0.124 5.26E-04 0.702 0.0005
2100 0.1682 1372 6.72E-05 4.00E-04 0.131 5.72E-04 0.7 0.000476
2200 0.1602 1419 6.93E-05 4.33E-04 0.139 6.12E-04 0.707 0.000455
2300 0.1538 1482 7.14E-05 4.64E-04 0.149 6.54E-04 0.71 0.000435
2400 0.1458 1574 7.35E-05 5.04E-04 0.161 7.02E-04 0.718 0.000417
2500 0.1394 1688 7.57E-05 5.44E-04 0.175 7.44E-04 0.73 0.0004
3000 0.1135 2.726 9.55E-05 8.41E-04 0.486 1.57E-03 0.536 0.0003333333333


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الخصائص البصرية

انظر أيضاً: ضوء الشمس

الإشعاع الشمسي (أو ضوء الشمس) هي الطاقة التي تتلقاها الأرض من الشمس. تعكس الأرض أيضًا الإشعاع مرة أخرى إلى الفضاء، لكن بأطوال موجية أطول لا يستطيع البشر رؤيتها. يمتص الغلاف الجوي أو ينعكس جزءًا من الإشعاع الوارد والمنبعث. في مايو 2017، وُجد أن بريق الضوء، الذي يُنظر إليه على أنه يتلألأ من السواتل في مدار على بعد مليون ميل، هو انعكاس الضوء من بلورات الجليد في الغلاف الجوي.[41][42]

التشتت

المقالة الرئيسية: تشتت رايلي

عندما يمر الضوء عبر الغلاف الجوي للأرض، يتفاعل الفوتون معه من خلال "التشتت". إذا لم يتفاعل الضوء مع الغلاف الجوي، فإنه يسمى "التشتت المباشر" وهو ما تراه إذا كنت تنظر مباشرة إلى الشمس. "التشتت غير المباشر" هو ضوء منتشر في الغلاف الجوي. على سبيل المثال، في الأيام الغائمة عندما لا يتمكن الشخص من رؤية ظله، لا يوجد إشعاع مباشر يصل إليه، فقد تشتت جميعه. كمثال آخر، بسبب ظاهرة تسمى تشتت رايلي، تنتشر الأطوال الموجية الأقصر (الزرقاء) بسهولة أكبر من الأطوال الموجية الأطول (الحمراء). لهذا تبدو السماء زرقاء. كنت ترى الضوء الأزرق المتشتتة.

وهذا أيضًا سبب لون غروب الشمس باللون الأحمر. نظرًا لأن الشمس قريبة من الأفق، فإن أشعة الشمس تمر عبر الغلاف الجوي أكثر من المعتاد قبل أن تصل إلى العين. يُشتت الكثير من الضوء الأزرق، تاركًا الضوء الأحمر عند غروب الشمس.

الامتصاص

المقالة الرئيسية: امتصاص (إشعاع كهرومغناطيسي)
مخطط تقريبي لنفاذية الغلاف الجوي للأرض (أو العتامة) لأطوال موجية مختلفة من الإشعاع الكهرومغناطيسي، بما في ذلك الضوء المرئي.

تمتص الجزيئات المختلفة أطوال موجية مختلفة من الإشعاع. على سبيل المثال، O2 وO3 تمتص جميع الإشعاعات تقريبًا بأطوال موجية أقصر من 300 نانومتر. يمتص الماء (H2O) عند الكثير من الأطوال الموجية ففوق 700 ن.م. عندما يمتص الجزيء فوتونًا، فإنه يزيد من طاقة الجزيء. يؤدي هذا إلى ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي، لكن الغلاف الجوي يبرد أيضًا عن طريق انبعاث إشعاع، كما هو موضح أدناه.

أطياف الامتصاص المدمجة للغازات في الغلاف الجوي تترك "نوافذ" منخفضة العتامة، مما يسمح بنقل نطاقات معينة فقط من الضوء. تمتد النافذة الضوئية من حوالي 300 ن.م. (الأشعة فوق البنفسجية-س) وصولاً إلى النطاق الذي يمكن للبشر رؤيته، الطيف المرئي (يُسمى عادةً الضوء)، بمعدل 400-700 نانومتر تقريبًا ويستمر في الأشعة تحت الحمراء إلى حوالي 1100 ن.م. هناك أيضًا نافذة الأشعة تحت الحمراء والنافذة الراديوية التي تنقل بعض الأشعة تحت الحمراء والموجات الراديوية بأطوال موجية أطول. على سبيل المثال، تمتد النافذة الراديوية من حوالي 1 سنتيمتر إلى حوالي 11 مترًا.


الإنبعاث

للمزيد من المعلومات: إنبعاث (إشعاع كهرومغناطيسي)

Emission is the opposite of absorption, it is when an object emits radiation. Objects tend to emit amounts and wavelengths of radiation depending on their "black body" emission curves, therefore hotter objects tend to emit more radiation, with shorter wavelengths. Colder objects emit less radiation, with longer wavelengths. For example, the Sun is approximately 6,000 K (5,730 °C; 10,340 °F), its radiation peaks near 500 nm, and is visible to the human eye. Earth is approximately 290 K (17 °C; 62 °F), so its radiation peaks near 10,000 nm, and is much too long to be visible to humans.

Because of its temperature, the atmosphere emits infrared radiation. For example, on clear nights Earth's surface cools down faster than on cloudy nights. This is because clouds (H2O) are strong absorbers and emitters of infrared radiation. This is also why it becomes colder at night at higher elevations.

The greenhouse effect is directly related to this absorption and emission effect. Some gases in the atmosphere absorb and emit infrared radiation, but do not interact with sunlight in the visible spectrum. Common examples of these are CO2 and H2O.

معامل الانكسار

Distortive effect of atmospheric refraction upon the shape of the sun at the horizon.
المقالة الرئيسية: انكسار الغلاف الجوي
انظر أيضاً: Scintillation (astronomy)

The refractive index of air is close to, but just greater than 1. Systematic variations in the refractive index can lead to the bending of light rays over long optical paths. One example is that, under some circumstances, observers on board ships can see other vessels just over the horizon because light is refracted in the same direction as the curvature of Earth's surface.

The refractive index of air depends on temperature,[43] giving rise to refraction effects when the temperature gradient is large. An example of such effects is the mirage.

الدوران

المقالة الرئيسية: دوران الغلاف الجوي
An idealised view of three pairs of large circulation cells.

Atmospheric circulation is the large-scale movement of air through the troposphere, and the means (with ocean circulation) by which heat is distributed around Earth. The large-scale structure of the atmospheric circulation varies from year to year, but the basic structure remains fairly constant because it is determined by Earth's rotation rate and the difference in solar radiation between the equator and poles.

تاريخ الغلاف الجوي للأرض

انظر أيضاً: تاريخ الأرض and Paleoclimatology

الغلاف الجوي المبكر

The first atmosphere consisted of gases in the solar nebula, primarily hydrogen. There were probably simple hydrides such as those now found in the gas giants (Jupiter and Saturn), notably water vapor, methane and ammonia.[44]

الغلاف الجوي الثاني

انظر أيضاً: Prebiotic atmosphere

Outgassing from volcanism, supplemented by gases produced during the late heavy bombardment of Earth by huge asteroids, produced the next atmosphere, consisting largely of nitrogen plus carbon dioxide and inert gases.[44] A major part of carbon-dioxide emissions dissolved in water and reacted with metals such as calcium and magnesium during weathering of crustal rocks to form carbonates that were deposited as sediments. Water-related sediments have been found that date from as early as 3.8 billion years ago.[45]

About 3.4 billion years ago, nitrogen formed the major part of the then stable "second atmosphere". The influence of life has to be taken into account rather soon in the history of the atmosphere because hints of early life-forms appear as early as 3.5 billion years ago.[46] How Earth at that time maintained a climate warm enough for liquid water and life, if the early Sun put out 30% lower solar radiance than today, is a puzzle known as the "faint young Sun paradox".

The geological record however shows a continuous relatively warm surface during the complete early temperature record of Earth – with the exception of one cold glacial phase about 2.4 billion years ago. In the late Archean Eon an oxygen-containing atmosphere began to develop, apparently produced by photosynthesizing cyanobacteria (see Great Oxygenation Event), which have been found as stromatolite fossils from 2.7 billion years ago. The early basic carbon isotopy (isotope ratio proportions) strongly suggests conditions similar to the current, and that the fundamental features of the carbon cycle became established as early as 4 billion years ago.

Ancient sediments in the Gabon dating from between about 2.15 and 2.08 billion years ago provide a record of Earth's dynamic oxygenation evolution. These fluctuations in oxygenation were likely driven by the Lomagundi carbon isotope excursion.[47]

الغلاف الجوي الثالث

Oxygen content of the atmosphere over the last billion years[48][49]

The constant re-arrangement of continents by plate tectonics influences the long-term evolution of the atmosphere by transferring carbon dioxide to and from large continental carbonate stores. Free oxygen did not exist in the atmosphere until about 2.4 billion years ago during the Great Oxygenation Event and its appearance is indicated by the end of the banded iron formations.

Before this time, any oxygen produced by photosynthesis was consumed by the oxidation of reduced materials, notably iron. Free oxygen molecules did not start to accumulate in the atmosphere until the rate of production of oxygen began to exceed the availability of reducing materials that removed oxygen. This point signifies a shift from a reducing atmosphere to an oxidizing atmosphere. O2 showed major variations until reaching a steady state of more than 15% by the end of the Precambrian.[50] The following time span from 539 million years ago to the present day is the Phanerozoic Eon, during the earliest period of which, the Cambrian, oxygen-requiring metazoan life forms began to appear.

The amount of oxygen in the atmosphere has fluctuated over the last 600 million years, reaching a peak of about 30% around 280 million years ago, significantly higher than today's 21%. Two main processes govern changes in the atmosphere: Plants using carbon dioxide from the atmosphere and releasing oxygen, and then plants using some oxygen at night by the process of photorespiration while the remaining oxygen is used to break down organic material. Breakdown of pyrite and volcanic eruptions release sulfur into the atmosphere, which reacts with oxygen and hence reduces its amount in the atmosphere. However, volcanic eruptions also release carbon dioxide, which plants can convert to oxygen. The cause of the variation of the amount of oxygen in the atmosphere is not known. Periods with much oxygen in the atmosphere are associated with the rapid development of animals.

تلوث الهواء

المقالة الرئيسية: تلوث الهواء

Air pollution is the introduction into the atmosphere of chemicals, particulate matter or biological materials that cause harm or discomfort to organisms.[51] Stratospheric ozone depletion is caused by air pollution, chiefly from chlorofluorocarbons and other ozone-depleting substances.

Since 1750, human activity has increased the concentrations various greenhouse gases, most importantly carbon dioxide, methane and nitrous oxide. This increase has caused an observed rise in global temperatures. Global average surface temperatures were 1.1 °C higher in the 2011-2020 decade than they were in 1850.[52]

Animation shows the buildup of tropospheric CO2 in the Northern Hemisphere with a maximum around May. The maximum in the vegetation cycle follows in the late summer. Following the peak in vegetation, the drawdown of atmospheric CO2 due to photosynthesis is apparent, particularly over the boreal forests.

صور من الفضاء

المقالة الرئيسية: ساتل الطقس

On October 19, 2015, NASA started a website containing daily images of the full sunlit side of Earth at https://epic.gsfc.nasa.gov/. The images are taken from the Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) and show Earth as it rotates during a day.[53]

  • The geomagnetic storms cause displays of aurora across the atmosphere.

    The geomagnetic storms cause displays of aurora across the atmosphere.

  • Limb view, of Earth's atmosphere. Colors roughly denote the layers of the atmosphere.

    Limb view, of Earth's atmosphere. Colors roughly denote the layers of the atmosphere.

  • This image shows the Moon at the centre, with the limb of Earth near the bottom transitioning into the orange-colored troposphere. The troposphere ends abruptly at the tropopause, which appears in the image as the sharp boundary between the orange- and blue-colored atmosphere. The silvery-blue noctilucent clouds extend far above Earth's troposphere.

    This image shows the Moon at the centre, with the limb of Earth near the bottom transitioning into the orange-colored troposphere. The troposphere ends abruptly at the tropopause, which appears in the image as the sharp boundary between the orange- and blue-colored atmosphere. The silvery-blue noctilucent clouds extend far above Earth's troposphere.

  • Earth's atmosphere backlit by the Sun in an eclipse observed from deep space onboard Apollo 12 in 1969.

    Earth's atmosphere backlit by the Sun in an eclipse observed from deep space onboard Apollo 12 in 1969.

انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ "Gateway to Astonaut Photos of Earth". NASA. Retrieved 2018-01-29.
  2. ^ Cox, Arthur N., ed. (2000), Allen's Astrophysical Quantities (Fourth ed.), AIP Press, pp. 258–259, ISBN 0-387-98746-0 , which rounds N2 and O2 to four significant digits without affecting the total because 0.004% was removed from N2 and added to O2. It includes 20 constituents.
  3. ^ أ ب Haynes, H. M., ed. (2016–2017), CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.), CRC Press, p. 14-3, ISBN 978-1-4987-5428-6 , which cites Allen's Astrophysical Quantities but includes only ten of its largest constituents.
  4. ^ أ ب Trends in Atmospheric Carbon Dioxide, 2019, https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/, retrieved on 2019-05-31 
  5. ^ أ ب Trends in Atmospheric Methane, 2019, https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends_ch4/, retrieved on 2019-05-31 
  6. ^ National Aeronautics and Space Administration (1976), U.S. Standard Atmosphere, 1976, p. 3, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19770009539.pdf 
  7. ^ Allen, C. W. (1976), Astrophysical Quantities (Third ed.), Athlone Press, p. 119, ISBN 0-485-11150-0, https://archive.org/details/AstrophysicalQuantities/page/n127 
  8. ^ أ ب Two recent reliable sources cited here have total atmospheric compositions, including trace molecules, that exceed 100%. They are Allen's Astrophysical Quantities[2] (2000, 100.001241343%) and CRC Handbook of Chemistry and Physics[3] (2016–2017, 100.004667%), which cites Allen's Astrophysical Quantities. Both are used as references in this article. Both exceed 100% because their CO2 values were increased to 345 ppmv, without changing their other constituents to compensate. This is made worse by the April 2019 CO2 value, which is 413.32 ppmv.[4] على الرغم من كونها ثانوية، فإن حجم الميثان اعتباراً من يناير 2019 بلغ 1866.1 ppbv (جزء لكل مليار).[5] Two older reliable sources have dry atmospheric compositions, including trace molecules, that total less than 100%: U.S. Standard Atmosphere, 1976[6] (99.9997147%); and Astrophysical Quantities[7] (1976, 99.9999357%).
  9. ^ Lide, David R. Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, FL: CRC, 1996: 14–17
  10. ^ Vázquez, M.; Hanslmeier, A. (2006). "Historical Introduction". Ultraviolet Radiation in the Solar System. Astrophysics and Space Science Library. Vol. 331. Springer Science & Business Media. p. 17. Bibcode:2005ASSL..331.....V. doi:10.1007/1-4020-3730-9_1. ISBN 978-1-4020-3730-6.
  11. ^ أ ب Wallace, John M. and Peter V. Hobbs. Atmospheric Science: An Introductory Survey Archived 2018-07-28 at the Wayback Machine. Elsevier. Second Edition, 2006. ISBN 978-0-12-732951-2. Chapter 1
  12. ^ "Trace Gases". Ace.mmu.ac.uk. Archived from the original on 9 October 2010. Retrieved 2010-10-16.
  13. ^ "Vital signs: Carbon Dioxide". NASA Climate. April 2022. Retrieved 16 May 2022.
  14. ^ Detlev Möller: Luft: Chemie, Physik, Biologie, Reinhaltung, Recht. Walter de Gruyter, 2003, ISBN 3-11-016431-0, S. 173. (View in Google Books).
  15. ^ Yunus Çengel. Termodinamica e trasmissione del calore.
  16. ^ "Air - Molecular Weight and Composition". www.engineeringtoolbox.com. Retrieved 2021-04-27.
  17. ^ "Air Composition". The Engineering ToolBox. Retrieved 2017-07-04. The composition of air is unchanged until elevation of approximately 10.000 m
  18. ^ Zell, Holly (2015-03-02). "Earth's Upper Atmosphere". NASA (in الإنجليزية). Retrieved 2017-02-20.
  19. ^ أ ب "Exosphere - overview". UCAR. 2011. Archived from the original on 17 May 2017. Retrieved April 19, 2015.
  20. ^ أ ب Randy Russell (2008). "The Thermosphere". Retrieved 2013-10-18.
  21. ^ أ ب "The height of the tropopause". Das.uwyo.edu. Retrieved 2012-04-18.
  22. ^ Ahrens, C. Donald. Essentials of Meteorology. Published by Thomson Brooks/Cole, 2005.
  23. ^ States, Robert J.; Gardner, Chester S. (January 2000). "Thermal Structure of the Mesopause Region (80–105 km) at 40°N Latitude. Part I: Seasonal Variations". Journal of the Atmospheric Sciences. 57 (1): 66–77. Bibcode:2000JAtS...57...66S. doi:10.1175/1520-0469(2000)057<0066:TSOTMR>2.0.CO;2.
  24. ^ Joe Buchdahl. "Atmosphere, Climate & Environment Information Programme". Ace.mmu.ac.uk. Archived from the original on 2010-07-01. Retrieved 2012-04-18.
  25. ^ Journal of the Atmospheric Sciences (1993). "stratopause". Retrieved 2013-10-18.
  26. ^ Barry, R.G.; Chorley, R.J. (1971). Atmosphere, Weather and Climate. London: Menthuen & Co Ltd. p. 65. ISBN 9780416079401.
  27. ^ Tyson, P.D.; Preston-Whyte, R.A. (2013). The Weather and Climate of Southern Africa (2nd ed.). Oxford: Oxford University Press. p. 4.
  28. ^ "Troposphere". Concise Encyclopedia of Science & Technology. McGraw-Hill. 1984. It contains about four-fifths of the mass of the whole atmosphere.
  29. ^ "homosphere – AMS Glossary". Amsglossary.allenpress.com. Archived from the original on 14 September 2010. Retrieved 2010-10-16.
  30. ^ "Earth's Atmosphere". Archived from the original on 2009-06-14.
  31. ^ "NASA – Earth Fact Sheet". Nssdc.gsfc.nasa.gov. Archived from the original on 30 October 2010. Retrieved 2010-10-16.
  32. ^ "Global Surface Temperature Anomalies". Archived from the original on 2009-03-03.
  33. ^ "Earth's Radiation Balance and Oceanic Heat Fluxes". Archived from the original on 2005-03-03.
  34. ^ "Coupled Model Intercomparison Project Control Run" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2008-05-28.
  35. ^ Geometric altitude vs. temperature, pressure, density, and the speed of sound derived from the 1962 U.S. Standard Atmosphere.
  36. ^ Trenberth, Kevin E.; Smith, Lesley (1970-01-01). "The Mass of the Atmosphere: A Constraint on Global Analyses". Journal of Climate. 18 (6): 864. Bibcode:2005JCli...18..864T. CiteSeerX 10.1.1.727.6573. doi:10.1175/JCLI-3299.1. S2CID 16754900.
  37. ^ Lutgens, Frederick K. and Edward J. Tarbuck (1995) The Atmosphere, Prentice Hall, 6th ed., pp. 14–17, ISBN 0-13-350612-6
  38. ^ "Atmospheric Temperature Trends, 1979–2005 : Image of the Day". Earthobservatory.nasa.gov. 2000-01-01. Retrieved 2014-06-10.
  39. ^ Holman, Jack P. (2002). Heat transfer (in English) (9th ed.). New York, NY: McGraw-Hill Companies, Inc. pp. 600–606. ISBN 9780072406559. OCLC 46959719.{{cite book}}: CS1 maint: unrecognized language (link)
  40. ^ Incropera 1 Dewitt 2 Bergman 3 Lavigne 4, Frank P. 1 David P. 2 Theodore L. 3 Adrienne S. 4 (2007). Fundamentals of heat and mass transfer (in English) (6th ed.). Hoboken, NJ: John Wiley and Sons, Inc. pp. 941–950. ISBN 9780471457282. OCLC 62532755.{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link) CS1 maint: unrecognized language (link)
  41. ^ St. Fleur, Nicholas (19 May 2017). "Spotting Mysterious Twinkles on Earth From a Million Miles Away". The New York Times. Retrieved 20 May 2017.
  42. ^ Marshak, Alexander; Várnai, Tamás; Kostinski, Alexander (15 May 2017). "Terrestrial glint seen from deep space: oriented ice crystals detected from the Lagrangian point". Geophysical Research Letters. 44 (10): 5197. Bibcode:2017GeoRL..44.5197M. doi:10.1002/2017GL073248. S2CID 109930589.
  43. ^ Edlén, Bengt (1966). "The refractive index of air". Metrologia. 2 (2): 71–80. Bibcode:1966Metro...2...71E. doi:10.1088/0026-1394/2/2/002.
  44. ^ أ ب Zahnle, K.; Schaefer, L.; Fegley, B. (2010). "Earth's Earliest Atmospheres". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2 (10): a004895. doi:10.1101/cshperspect.a004895. PMC 2944365. PMID 20573713.
  45. ^ B. Windley: The Evolving Continents. Wiley Press, New York 1984
  46. ^ J. Schopf: Earth's Earliest Biosphere: Its Origin and Evolution. Princeton University Press, Princeton, N.J., 1983
  47. ^ Timothy W. Lyons, Christopher T. Reinhard & Noah J. Planavsky (2014). "Atmospheric oxygenation three billion years ago". Nature. 506 (7488): 307–15. Bibcode:2014Natur.506..307L. doi:10.1038/nature13068. PMID 24553238. S2CID 4443958.
  48. ^ Martin, Daniel; McKenna, Helen; Livina, Valerie (2016). "The human physiological impact of global deoxygenation". The Journal of Physiological Sciences. 67 (1): 97–106. doi:10.1007/s12576-016-0501-0. ISSN 1880-6546. PMC 5138252. PMID 27848144.
  49. ^ Graph: Atmospheric Oxygen and CO2 vs Time
  50. ^ Christopher R. Scotese, Back to Earth History : Summary Chart for the Precambrian, Paleomar Project
  51. ^ Starting from [1] Pollution – Definition from the Merriam-Webster Online Dictionary
  52. ^ IPCC (2021). "Summary for Policymakers" (PDF). IPCC AR6 WG1. pp. 4–5. Archived from the original (PDF) on 2021-08-11. Retrieved 2021-11-20.
  53. ^ Northon, Karen (2015-10-19). "Daily Views of Earth Available on New NASA Website". NASA. Retrieved 2015-10-21.

وصلات خارجية

Wikiquote-logo.svg اقرأ اقتباسات ذات علاقة بغلاف الأرض الجوي، في معرفة الاقتباس.

قالب:Earth's atmosphere

الكلمات الدالة:
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=غلاف_الأرض_الجوي&oldid=2893506"