يحيط بالكرة الأرضية غلاف من الغازات المتنوعة يدعى بالغلاف الجوي أو يدور مع الأرض ويشكل جزءاً منها غير محدود تماما لكنه لا يزيد عن 450كلم ويتميز بالخصائص التالية :
– هو مزيج من الغازات ، وفي مقدمتها الآزوت ( 78% ) والأكسجين ( 21% ) ومجموعة من الغازات النادرة بنسبة 1% وكمية ضخمة من غاز الفحم أو ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والغبار . وإذا كانت نسب هذه الغازات ثابتة تقريباً في الجو القريب من السطح الأرض فإنها تختلف في الطبقات العليا : فالأكسجين يخف بعد 5كلم ارتفاع والأجسام الغريبة كبخار الماء والغبار تختلف في الطبقات العليا كما يكثر الهيدروجين والمليم في نهاية الغلاف الجوي .
– تختلف كثافة الغلاف الجوي بين المناطق القريبة من سطح الأرض والمناطق الجوية العليا ، فالكيلومترات الخمسة الأولى المحيطة بنا تحتوي على نصف وزن الغلاف الجوي ، وبالتالي فان الكثافة تقل تدريجياً كلما ارتفعنا في الفضاء حيث يتخلخل الهواء ويتحلل إلى أيونات على ارتفع 80كلم تقريباً عن سطح الأرض .
– يمتص الغلاف الجوي قسماً من الحرارة التي تحتويها أشعة الشمس ويحتفظ بقسم منها ويعكس القسم الآخر . تحتوي الأشعة الشمسية ، كما هو معروف ، على طاقة حرارية وأخرى ضوئية وثالثة كيميائية تسهم في عمليات كثيرة تتم على سطح الأرض أو لها التمثيل تنعكس نسبة 40% من أشعة الشمس الواصلة إلى الأرض وتصطدم بالغلاف الجوي ، وينتشر 17% منها في الجو ويصل 43% إلى سطح الأرض ، الذي يعكس بدوره 10% منها وتمتص الباقي سطوح الأرض من يابسة ومسطحات مائية وهي بدورها نعكس جزاً منه عند غروب الشمس .
تختلف كمية الحرارة في الغلاف الجوي وعلى سطح الأرض بين خط الاستواء والقطبين ، والسبب في ذلك يعود إلى درجة انحناء أشعة الشمس لدى وصولها إلى سطح الأرض ، ثم أن الأشعة تقطع مسافة أكبر في الغلاف الجوي نحو المناطق القطبية ، من تلك التي تقطعها في غلاف المناطق الاستوائية .
طبقات الغلاف الجوي :
يتألف الغلاف الجوي من طبقات ثلاث هي :
1. التيربوسفير :
ومن أهم طبقات الغلاف الجوي لقربه من الأرض ويتألف من الغازات التي يتألف منها الغلاف الجوي ولكن بشكل مكثف بحيث يضم 43 من غازات هذا الغلاف ويحتوي على نسب مختلفة من الأجسام التالية : بخار الماء الناتج عن عملية التبحر على سطح الأرض ، المسطحات المائية أو البحيرات والأنهار ومن تنفس النباتات والمقذوفات البركانية . وتختلف نسبة بخار الماء في الجو بين منطقة وأخرى وفصل وآخر : فهو متوفر إجماليا في الطبقات القريبة من سطح الأرض ونادرا مع الارتفاع إلى أن يختفي مع نهاية طبقة التيربوسفير ويقل بخار الماء فوق المناطق الصحراوية والمناطق القطبية ويتضاعف الأقاليم الدافئة كالمناطق الاستوائية وغيرها . الجسم الثاني الذي يتألف التيربوسفير هو غاز الفحم أو ثاني أكسيد الكربون وينتج عن الثورانات البركانية و تنفس الكائنات الحية والنباتات و الاحتراق في المناطق الصناعية .ولغاز الفحم دور مهم في الغذاء النباتي وفي احتفاظ الغلاف الجوي بجزء من حرارة الشمس .
ثالث جسم يحتويه التربوسفير هو الغبار : هو كناية عن أجسام صغيرة صلبة قد ترى بالعين المجردة إذا نظرنا إلى أشعة الشمس تدخل في غرفة ما أو إلى الفضاء في بعض أيام الربيع حيث يكون الجو داكن مغبرا . وتنتشر معظم كمية الغبار في طبقات من الأرض وهو ناتج عم تحمله الرياح عن سطح الأرض وتنشره في الفضاء .
اخيا يحتوي التربوسفير على غازات ومواد مختلفة بكميات ضئيلة جدا تصدر عن البراكين والاحتراق ومختلف العمليات التي تحدث على سطح الأرض ، أولها أكسيد الكربون.
وتختلف سماكة التربوسفير فوق سطح الأرض فهي عند القطبين تبلغ بين 6او7 كم و15 كم عند خط الاستواء مع انتفاخ بسيط يصل إلى 17 كم فوق المدارين.
2. الستراتوسفير :
تحيط طبقة الستراتوسفير بالتيربوسفير من الخارج ، ونميز فيها بين طبقة سفلا هي الستراتوسفير وطبقة عليا وهي الميزوسفير .
وتصل الحرارة في اسفل طبقة الستراتوسفير إلى 80درجة تحت الصفر وتصل إلى 100 درجة تقريباً على ارتفاع 35 كلم في الساعة . هذه الحرارة المرتفعة تادي إلى تحطيم جزيأت الأكسجين والتحامها بجزيئات الأوكسجين و التحامها بجزيئات أخرى لم تتحطم وتشكل طبقة الأوزون التي تحمي الأرض من تأثير من أشعة متفوق البنفسجية قصيرة ( اقل من 0.29 ميكرون ) والتي تؤدي إلى تدمير الحياة على سطح الأرض. وطبقة الأوزون ذات لون ازرق غامق تختلف طبقة الستراتوسفير في الكثافة بين طبقاتها العليا والسفلى إذ يصعب العثور على خط واضح يفصلهما عن الطبقات العليا التي تليها . وقد يكون بامكاننا ضم قسم منها إلى الطبقة الأخرى نضراً لما يعتري الهواء على هذا الارتفاع الشاهق من تحلل في ايوناته .
3. الايونوسفير :
في هذه الطبقة يقل الهواء تدريجيا ويتحلل إلى ايوناته بتأثير من الأشعة ما فوق البنفسجية وضعف الجاذبية الأرضية . ويصبح نادرا بحيث لا يتجاوز وزنه 80 متر مكعب من الهواء على ارتفاع 100 كم وزن لتر منه عند سطح الأرض . وينذر الهواء تدريجيا حيث يختفي على ارتفاع لا يقل عن 450كم لكنه يظل كفيل بإحراق الشهب والنيازك التي تصل إلى الجو الأرضي .
تحتوي طبقة الايونوسفير على عدة طبقات لا نعكاس الموجات اللاسلكية المختلفة الطول وعلى ارتفاعات متتابعة 80و120 و200و300 كم كما يحدث فيها الوهج أو النور القطبي .
تتدرج الحرارة في الارتفاع في الايونوسفير حتى تصل إلى 2400 درجة سيليزية على ارتفاع 400كم تقريبا .
4. الاكسوسفير :
وهي الطبقة الأخيرة وتمتد إلى نهاية الغلاف الجوي ،وكثافة الهواء فيها منخفضة إلى درجة بالغة .والمسافات بين جزيئات الهواء كبيرة إلى حد انها تكاد انها لاصطدم ببعضها البعض ،وتدور في هذه الطبقة الأقمار الصناعية و سفن الفضاء التي تحمل أجهزة تزود العلماء بمعلومات عن الفضاء الخارجي