الوحده الثانيه الدرس الأول طبقات الغلاف الجوي

تحاط الأرض بغلاف غازي يدور معها حول محورها ويمتد بارتفاع حوالي 1000 كم فوق سطح البحر ويعرف بالهواء الجوي أو الغلاف الجوى0
الضغط الجوي
تعريفه هو وزن عمود من الهواء مساحة مقطعة وحدة المساحات وطوله هو ارتفاع الغلاف الجوى0
وحدة قياسه يقدر الضغط الجوى بوحدة } البار ( b ) - المللي بار ( mb ) {
ملحوظة : } (b) = 1000 (mb) {
س/ أشرح نشاط يوضح كيفية قياس الضغط الجوى المعتاد؟
الأدوات * حوض زجاجي . * زئبق .
* مسطرة طولها متر. * قمع .
* أنبوبة زجاجية مساحة مقطعها ( 1 سم ) وارتفاعها واحد متر .
الخطوات 1) أملأ الحوض إلى منتصفه بالزئبق0
2) إملاء الأنبوبة إلى حافتها بالزئبق وغطها بالغطاء0
3) أقلب الأنبوبة وضع فوهتها فى حوض الزئبقي ثم ارفع الغطاء0
الملاحظات الاستنتاج
طول عمود الزئبق فى الأنبوبة الزجاجية يصل إلى 76سم . الضغط الجوى المعتاد يساوى وزن عمود من الزئبق مساحة مقطعة 1سم2 وارتفاعه 76 سم .


حقيقة علمية
الضغط الجوى المعتاد عند سطح البحر يساوى ( 76 سم زئبق ) وهو ما يعادل ( 1013,25 ) مللى بار.
تدريب
ما قيمة الضغط بالمللى بار عند قمة أحد الجبال إذا كانت قراءة البارومتر فى هذا الموضع 72 سم زئبق؟
الحل 76 سم زئبق 1013.25 مللى بار
72 سم زئبق س مللى بار
الضغط الجوى عند قمة الجبل = = = 959.92 مللى بار

أجهزة قياس الضغط الجوي
يقاس الضغط الجوى بأجهزة تعرف بالبارومترات ومنها:
*البارومتر الزئبقي * البارومتر المعدني *البارومتر المسجل (الباروجراف)
العوامل المؤثرة فى الضغط الجوى
يختلف الضغط الجوى باختلاف الارتفاع عن سطح البحر0
• عملت أن الضغط الجوى عند سطح الأرض يساوى وزن عمود الهواء فوق وحدة المساحات من هذا السطح .
• وعند الارتفاع عن مستوى سطح البحر (قمة جبل مثلا) فإن جزء من عمود الهواء يتم اقتطاعة فيقل تبعا لذلك وزن الهواء عند هذا الارتفاع .
• أى أن الضغط الجوى يقل كلما ارتفعنا إلى أعلى .




س أثبت بالتجربة أن الضغط الجوى يختلف باختلاف الارتفاع عن سطح البحر0
الأدوات 4 كتب كبيرة ، 60 رقائق من البلاستيك ,3 قطع من الصلصال مختلفة الألوان .
الخطوات كون من الصلصال 3 كرات متماثلة .
الملاحظات • يتغير شكل كرات الصلصال نتيجة الضغط عليها .
• التغير الكبير فى الشكل حدث للكرة السفلية .
• التغير الطفيف فى الشكل حدث للكرة العلوية .
الاستنتاج كلما زاد (ضغط) الكتب تبعا لزيادة عددها (ارتفاعها) يزداد التغير فى شكل قطع الصلصال وبنفس الكيفية : يزداد الضغط الجوى بزيادة طول عمود الهواء .

حقيقة علمية
• 50% من الهواء الجوى يتواجد فى المنطقة ما بين سطح البحر وحتى ارتفاع ( 3 كم ) .
• فى حين يتواجد 90% منه حتى ارتفاع ( 16 كم ) فوق سطح البحر

س : ما أثر النقص فى طول عمود الهواء على وزنه؟
• الضغط الجوى المعتاد يساوى وزن عمود الهواء فوق وحدة المساحات من الأرض .
• وبالتالي كلما نقص طول عمود الهواء فوق السطح يقل طبعا لذلك وزنه فيقل ضغطه .

س : ما أثر الارتفاع فوق سطح البحر على كثافة الهواء الجوى؟
كلما ارتفعنا فوق سطح تقل كثافة الهواء الجوى فيقل تبعا لذلك وزنه وضغطه0

معلومة إثرائية

 أكبر ضغط جوى تتم تسجيله على سطح الأرض كان فى يناير 1968 فى سيبيريا وبلغ (1080مللى بار)0
 بينما أقل ضغط جوى كان فى عين الإعصار الإستوائى (تيفون) عام 1979 م وبلغ (780 مللى بار)0
 يتعادل الضغط الجوى الداخلي فى الإنسان مع الضغط الخارجي للهواء الجوى0



تطبيق حياتي
بارومتر تحديد طقس اليوم

يمكن معرفة طقس اليوم المحتمل بطريقة بسيطة مباشرة بواسطة جهاز شخصي يعرف باسم الأنيرويد ( Aneroid ) وهو نوع من أنواع البارومترات0

طبقات الغلاف الجوي

يقسم الغلاف الجوى تبعا للتغيرات الحادثة فى الضغط الجوى ودرجات الحرارة إلى عدة طبقات هى ابتداء من سطح الأرض .
1) طبقة التروبوسفير
2) طبقة الستراتوسفير
3) طبقة الثرموسفير (الأيونوسفير)

أولا: خصائص طبقة التروبوسفير 0
ترتيبها ومعناها : التروبوسفير هى الطبقة الأولى من طبقات الغلاف الجوى .
ومعناها: الطبقة المضطربة لحدوث معظم التقلبات الجوية فيها .
سمكها • متوسط ارتفاع الطبقة فوق القطبين (8كم)
• ارتفاعها فوق خط الاستواء (18كم)
• سمك الطبقة (13 كم) وهو متوسط ارتفاعها .
ارتفاعها تمتد من سطح البحر وحتى (التروبوبوز) بسمك حوالى 13 كم .
درجة حرارتها • تقل دراجات الحرارة فيها بالارتفاع لأعلى بمعدل 6.5 درجة لكل واحد كيلو متر .
• حتى تصل إلى أقل قيمة لها وهى (60 5) عند التروبوبوز .
الضغط الجوى يقل فيها الضغط الجوى كلما ارتفعنا الأعلى ويصل عند نهاية الطبقة إلى (0.1) من قيمة الضغط الجوى المعتاد عند سطح البحر .
مميزاتها 1) تحتوى على حوالي 75% من كتلة الغلاف الجوى لذلك تحدث بها كافة الظواهر الجوية كالأمطار والرياح والسحب وغيرها التى تتكون منها الطقس ويبنى عليها المناخ وهو ما يؤثر بشكل عام على نشاط الكائنات الحية0
2) تحتوى على حوالي 99% من بخار ماء الهواء الجوى وهو ما ينظم درجة حرارة الأرض , كما يفسر تركز كتلة الغلاف الجوي فيها0
3) حركة الهواء فيها رأسية حيث تتصاعد التيارات الهوائية الساخنة لأعلى وتهبط التيارات الباردة لأسفل , وهو ما يفسر العلاقة بين الضغط والحرارة

معلومة إثرائية
سمك التروبوسفير(13 كم) وهو متوسط ارتفاع الطبقة فوق القطبين ( 8 كم ) وفوق خط الاستواء ( 18 كم )
تدريب
إذا كانت درجة الحرارة عند سطح أعلى مرتفعات جبال إيفرست هى 20.6˚ فكم تبلغ عند قمته التى ترتفع عن الأرض بمقدار 8862 م ؟

الحل
الارتفاع بالكيلومتر = = 8.862 كيلومتر
مقدار الانخفاض فى درجة الحرارة = الارتفاع بالكيلومتر × 6.5 = 57.6 درجة0
درجة الحرارة عند القيمة = درجة الحرارة عند السطح – معدل الانخفاض فى درجة الحرارة
= 20.6 - 57.6 = 37 درجة0

ثانيا : خصائص طبقة الستراتوسفير

ترتيبها هي الطبقة الثانية من طبقات الغلاف الجوى ويطلق عليها الغلاف الجوى الأوزوني وذلك الإحتوائها على طبقة غاز الأوزون التى تحمى من خطر الأشعة فوق البنفسجية 0
سمكها تمتد من التروبوبوز ( 13كم فوق سطح البحر ) وحتى الستراتوبوز (50كم )0
درجة حرارتها • تثبت درجة الحرارة فى الجزء السفلى فيها عند - 60˚ ثم تزداد تدريجيا بالارتفاع لأعلى حتى تصل عند نهايتها إلى درجة الصفر المئويى0
• ويرجع ذلك لوجود طبقة الأوزون بالجزء العلوي منها التى تمتص الأشعة الفوق بنفسجية الصادرة من الشمس0
الضغط الجوى فيها يقل فيها الضغط الجوى كلما ارتفعنا لأعلى ويصل عند نهايتها إلى (0.001) من قيمة الضغط الجوى المعتاد عند سطح البحر0
مميزاتها 1) تحتوى على معظم غاز الأوزون الموجود بالغلاف الجوى على ارتفاع (20 : 40 كم ) فوق سطح البحر0
2) الجزء السفلى منها خالى من الغيوم والاضطرابات الجوية ويتحرك الهواء فيها افقيا لذلك تعتبر هذه المنطقة مناسبة لتحليق الطائرات0

ثالثا: أهم خصائص طبقة الميزوسفير
ترتيبها هي الطبقة الثالثة من طبقات الغلاف الجوى والميزوسفير تعنى باليونانية (الطبقة المتوسطة) لأنها تحتل موقعا متوسطا بين طبقات الغلاف الجوى .
ارتفاعها تمتد من الستراتوبوز (50 كم ) فوق سطح البحر إلى المينروبوز ( 80 كم )
حرارتها تتناقص فيها درجات الحرارة بمعدل كبير بالارتفاع لأعلى حتى تصل عند نهايتها إلى ( - 90 5 )
مميزاتها 1) طبقة مضطربة شديدة التخلخل وذلك لاحتوائها فقط على كميات محدودة من غازى الهليوم والهيدروجين0
2) تتكون فيها الشهب نتيجة لاحتكاكها بجزئيات الهواء

رابعا: أهم خصائص طبقة الثرموسفير

ترتيبها الثرموسفير هى الطبقة الرابعة من طبقات الغلاف الجوى ومعناها الطبقة الحرارية لأنها أسخن طبقات الغلاف الجوى0
ارتفاعها تمتد من الميزوبوز وحتى ارتفاع ) 675كم ( وسمكها حوالى (590 كم ) .
حرارتها تزداد فيها درجات الحرارة بمعدل كبير بالارتفاع لأعلى حتى تصل إلى حوالي 1200˚.
مميزاتها يطلق عليها اسم (الأيونوسفير) لأن الجزء العلوي منها يحتوى على أيونات مشحونة ويمتد وجود هذه الايونات حتى ( 700 كم ) فوق سطح البحر0
استخدامها يقوم الأيونوسفير بدور هام فى الاتصالات اللاسلكية والبث الإذاعي حيث ينعكس عليه موجات الراديو التى تبثها مراكز الاتصالات أو محطات الإذاعة0
أهميتها للأرض يحاط الأيونوسفير بحزامين مغناطيسين يعرفان باسم ( حزامي فان ألين ) يقومان بدور هام فى تشتيت الإشعاعات الكونية الضارة بعيدا عن الأرض وهو ما يسبب فى نفس الوقت حدوث ظاهرة ( الشفق القطبي أو الأورورا ) والتي تظهر على هيئة ستائر ضوئية مبهرة من القطبين الشمالي والجنوبي للأرض0

معلومة إثرائية
يندمج الغلاف الجوى بالفضاء الخارجي فى منطقة تعرف باسم الأكسوسفير تسبح فيها الأقمار الصناعية والتي تستخدم فى الاتصالات والبث التليفزيوني عبر القارات وكذلك فى التعرف على الطقس .



• يقل الضغط الجوى بالارتفاع عن سطح البحر؟
لأن جزء من عمود الهواء تم اقتطاعة فيقل تبعا لذلك وزن الجزء المتبقي فيقل ضغطه .
• تحدثه كافة الظواهر الجوية فى طبقة التروبوسفير؟
لأن هذه الطبقة تحتوى على 75% من كتلة الغلاف الجوى لذلك تحدث فيها كافة الظواهر المتعلقة بالطقس والمناخ كالأمطار والرياح والسحب .
• طبقة التروبوسفير تعمل على تنظيم درجة حرارة الأرض ؟
لأنها تحتوى على حوالي 99% من بخار الماء الموجود فى الغلاف الجوى0
• بالارتفاع تدريجيا لأعلى فى طبقة الستراتوسفير ترتفع درجة الحرارة؟
يرجع ذلك لوجود طبقة الأوزون بالجزء العلوي منها تمتص الأشعة الفوق بنفسجية الصادرة من الشمس0
• الجزء السفلى من الستراتوسفير مناسب لتحليق الطائرات؟
لأن هذا الجزء خالي من الغيوم والاضطرابات الجوية ويتحرك الهواء فيها أفقيا ؟
• تحترق الشهب فى طبقة الميزوسفير بينما لا تحترق سفن الفضاء؟
لا تحرق سفن الفضاء أثناء مرورها فى طبقة الميزوسفير لأن مقدمتها المخروطية تشتت الحرارة وذليلها مصنوع من مادة عازلة0
• أهمية الأيونوسفير بالنسبة للمحطات الإذاعية؟
يقوم الأيونوسفير بدور هام فى الاتصالات اللاسلكية والبث الإذاعي حيث ينعكس عليه موجات الراديو التى تبثها مراكز الاتصالات أو محطات الإذاعة .
• أهمية حزامي فان ألين (حدوث ظاهرة الشفق القطبي) ؟
يحاط الأيون وسفير بحزامين مغناطيسين تقومان بدور هام فى تشتيت الإشعاعات الكونية المشحونة الضارة بعيدا عن الأرض وهو ما يسبب فى نفس الوقت حدوث ظاهرة الشفق القطبي .
• أهمية الأكسوسفير؟
تسبح فيها الأقمار الصناعية التى تستخدم فى الاتصالات والبث التليفزيوني عبر القارات وكذلك تستخدم فى التعرف على الطقس .
• يطلق على طبقة الثرموسفير الحارة اسم ( الأيونوسفير ) ؟
لأن الجزر العلوي منها يحتوى على أيونات مشحونة ويمتد وجود هذه الأيونات حتى 700 كم فوق سطح البحر .