الاثنين، يوليو 16، 2012
استقصاء الهواء من حولنا
الحياة على سطح الأرض غير ممكنة دون وجود الهواء . يقوم الغلاف الجوي - و هو طبقة الغازات المحيطة بالأرض - بتزويد الأرض بجميع الغازات اللازمة للحياة ، إضافة إلى حماية المخلوقات الحية من التأثير الضار للأشعة فوق البنفسجية و الأشعة السينية . و في الوقت نفسه ، يقوم بامتصاص الحرارة و توزيعها .
كان غاليليو غاليلي ( 1564 م - 1642 م ) يرى أن الهواء أكثر من مجرد فراغ ، بعكس الاعتقاد الذي كان سائداً في عصره . و لإثبات ذلك قاس كتلة دورق مغلق بإحكام ، ثم حقن فيه كمية إضافية من الهواء ، ثم قاس كتلتة مرة أخرى . يبين الشكل 1 أن كتلة الدورق الذي حقن بالهواء أكبر من كتلة قبل الحقن . استنتج غاليليو من تجربته أن للهواء كتلة ، و من ثم فهو يحتوي على مادة . أما اليوم فقد أصبح معروفاً للعلماء أن للهواء خصائص أخرى ، منها أنه يخزن الحرارة و يطلقها ، و يحمل البخار ، و يوليد ضغطاً بسبب وزنه . و تسهم جميع هذه الخصائص مع الطاقة القادمة من الشمس ، في تكوين الطقس اليومي لمنطقة ما على الأرض .
مكوّنات الغلاف الجوي
ما الذي يعرفة العلماء أيضاً عن الغلاف الجوي ؟ يتأثر الغلاف الجوي بالجاذبية ؛ لأنه يتكون من مادة , و له كتلة . و هذا ما يبقي الغلاف الجوي قريباً من الأرض ، و يمنعه من الانفلات . تصعب ملاحظة الغلاف الجوي أو الإحساس به ؛ لأنه يولد ضغطاً في جميع الاتجاهات . يُعادل وزن الغلاف الجوي وزن طبقة ماء سُمكها 10 أمتار تغلّف الأرض . و يعتقد العلماء أنه خليط من غازات ، و ماء ، و دقائق مجهرية الحجم من مواد صلبة و سائلة .
مكوّنات الغلاف الجوي
ما الذي يعرفة العلماء أيضاً عن الغلاف الجوي ؟ يتأثر الغلاف الجوي بالجاذبية ؛ لأنه يتكون من مادة , و له كتلة . و هذا ما يبقي الغلاف الجوي قريباً من الأرض ، و يمنعه من الانفلات . تصعب ملاحظة الغلاف الجوي أو الإحساس به ؛ لأنه يولد ضغطاً في جميع الاتجاهات . يُعادل وزن الغلاف الجوي وزن طبقة ماء سُمكها 10 أمتار تغلّف الأرض . و يعتقد العلماء أنه خليط من غازات ، و ماء ، و دقائق مجهرية الحجم من مواد صلبة و سائلة .
 |
| الشكل 1 كتلة الدورق المحقون بالهواء أكبر من كتلته قبل الحقن |
 | ||
| ||
الغازات : يتكون 99
من الغلاف الجوي من غازين ، هما : النيتروجين و الأكسجين . و نلاحظ من الشكل 2 أن النيتروجين 
هو أكثر الغازات وفرة في الغلاف الجوي ، و يشكل 78 منه . و يليه الأكسجين الضروري للحياة ، و يشكل 21 منه ، أما باقي الغلاف فيتكون من غازات مختلفة بنسب ضئيلة جدًّا .
من الغلاف الجوي من غازين ، هما : النيتروجين و الأكسجين . و نلاحظ من الشكل 2 أن النيتروجين هو أكثر الغازات وفرة في الغلاف الجوي ، و يشكل 78 منه . و يليه الأكسجين الضروري للحياة ، و يشكل 21 منه ، أما باقي الغلاف فيتكون من غازات مختلفة بنسب ضئيلة جدًّا .و من بين هذه الغازات الضئيلة التركيز غازات تؤدي دوراً مهمًّا في الطقس . فبخار الماء الموجود بتركيز يتراوح بين 0 - 4 هو المسؤول عن تكوّن الغيوم و الأمطار . و يُعد غاز ثاني أكسيد الكربون الغازَ الثاني من حيث الأهمية . إذ تحتاج إليه النباتات بشدة من أجل عملية البناء الضوئي و صنع الغذاء . كما يقوم ثاني أكسيد الكربون بامتصاص الحرارة ، و بثها من جديد باتجاه سطح الأرض . و هذه العملية مهمة جدًّا في المحافظة على دفء كوكب الأرض .
هو المسؤول عن تكوّن الغيوم و الأمطار . و يُعد غاز ثاني أكسيد الكربون الغازَ الثاني من حيث الأهمية . إذ تحتاج إليه النباتات بشدة من أجل عملية البناء الضوئي و صنع الغذاء . كما يقوم ثاني أكسيد الكربون بامتصاص الحرارة ، و بثها من جديد باتجاه سطح الأرض . و هذه العملية مهمة جدًّا في المحافظة على دفء كوكب الأرض .الهباء الجوّي : يتكون الهباء الجوي من مواد صلبة ، مثل الغبار و الأملاح و حبوب اللقاح ، و مواد سائلة مثل القطيرات الحمضية . يدخل الغبار إلى الغلاف الجوي بوساطة الرياح التي تقوم بحمل و بعثرة دقائق التربة ، أو بفعل البراكين التي تقذف عند ثورانها كميات هائلة من الرماد البركاني في الهواء . و تدخل الأملاح إلى الغلاف الجوي عندما تتحرك الرياح فوق المحيطات . أما حبوب اللقاح فتدخل الغلاف الجوي مباشرة من النباتات ، و تضيف بعض نشاطات الإنسان ( مثل حرق الوقود الأحفوري ) الهباء الجوي إلى الغلاف الجوي . تعكس بعض دقائق الهباء الجوي ( و منها تلك التي تقذفها البراكين ) الطاقة الشمسية ، مما يؤثر في الطقس و المناخ الأرضي .
طبقات الغلاف الجوّي
يُقسم الغلاف الجوي إلى طبقات كما هو موضح في الشكل 3 . و يعتمد تقسيم هذه الطبقات على تغير درجة الحرارة مع اختلاف الارتفاعات ، كما أنَّ لكل طبقة خصائص مميزة . تتضمن الطبقات السفلى التْرُوبوسفير و الِسْتراتوسفير , بينما تتضمن الطبقات العليا الميزوسفير و الثيرموسفير و الإكسوسفير .
 | |||
| الشكل 3 تَغيُّر درجات الحرارة بحسب الارتفاع يقسم الغلاف الجوي إلى طبقات معلومة . مقياس درجة الحرارة باللون الأبيض يوضح درجات الحرارة في طبقة الثيرموسفير و الإكسوسفير . التْرُوبوسفير ( الطبقة المتقلّبة ) : إنّ طبقة التروبوسفير هي أقرب طبقات الغلاف الجوي إلى سطح الأرض . و تمتد لارتفاع 10كم ، و هي تضم ثلاثة أرباع المادة الكلية الموجودة في الغلاف الجوي ، و تحوي تقريباً جميع الغيوم و التغيرات الطقسية . يمتص الغلاف الجوي بعض طاقة الشمس , و يعكس جزءاً منها إلى الفضاء , إلا أنّ 50 من الطاقة الشمسية يخترق طبقة الترويوسفير ، فتصل إلى سطح الأرض ، و تتسبب في تسخينه . يسخن الغلاف الجوي الملامس لسطح الأرض بالتوصيل ، و هذا يعني أنَّ معظم حرارة الغلاف الجوي مصدرها سطح الأرض ؛ لذا فإنَّ درجة حرارة التروبوسفير تكون غالباً أعلى عند سطح الأرض ، و تقل مع الارتفاع بمعدل  كم تقريباً .الِسْتراتوسفير : تقع هذه الطبقة فوق طبقة التروبوسفير ، و هي تمتد من ارتفاع 10كم ، إلى ارتفاع 50كم فوق سطح الأرض , انظر الشكل 3 . يتركز في هذه الطبقة معظم الأوزون الجوي ، الذي يمتص الكمية الأكبر من الأشعة فوق البنفسجية الصادرة من الشمس . و نتيجة لذلك تزداد درجة حرارة الستراتوسفير كلما ارتفعنا نحو الأعلى . و لولا وجود هذه الطبقة الغنية بالأوزون ، لوصلت كميات كبيرة من الأشعة الضارة إلى الأرض ، و سببت مشكلات صحية خطيرة للنباتات و الحيوانات . الطبقات العليا : تقع طبقة الميزوسفير فوق طبقة الستراتوسفير ، و تمتد من ارتفاع 50كم إلى 85 كم فوق سطح الأرض ، و تحتوي هذه الطبقة على كمية قليلة من الأوزون ؛ لذا لا يمكنها امتصاص إلا القليل جداً من الحرارة ، و من ثَمَّ فهي أكثر طبقات الغلاف الجوي برودة . تلي طبقةُ الثيرموسفير طبقةَ الميزوسفير ، و هي تمتد من ارتفاع 85 كم - 500 كم فوق سطح الأرض . و ترتفع درجة الحرارة في هذه الطبقة بشكل سريع لتصل إلى أكثر من 1700  س . و تقوم هذه الطبقة بتصفية أشعة الشمس من الأشعة السينية و أشعة جاما الضارة . و يسمى جزء من كل من طبقتي الثيرموسفير و الميزوسفير ، بطبقة الأيونوسفير ( الطبقة المتأينة ) ؛ لأنَّ ذراتها تكون مشحونة كهربائياً ، أي في حالة أيونية ، نتيجة كثافة تصادم أشعة الشمس بالذرات . و لهذه الطبقة أهمية كبرى ؛ لأنها تقوم بعكس أمواج الراديو AM و إبقائها داخل الغلاف الجوي . انظر الشكل 4الطبقة الأخيرة من الغلاف الجوي تحتوي على القليل من الذرات ، و تسمى الإكسوسفير . و تمتد هذه الطبقة من أعلى طبقة الثيرموسفير ، إلى أن تتلاشى عند حدود الفضاء الخارجي . و لا يوجد فاصل واضح بين نهايتها و بين الفضاء . مياه الأرض تسمى الأرض عادة الكوكب المائي ؛ لأن الماء يغطي 70 من سطحها . و لأن الماء يوجد في الحالات الفيزيائية الثلاث : الصلبة و السائلة و الغازية ، فإنه يمكن أن يخزن في اليابسة و المحيط و الغلاف الجوي . يوضح الجدول 1 نسب وجود الماء في حالاته الثلاث : في الحالة الصلبة ( على شكل ثلج أو جليد ) في الغطاء الجليدي ، و في الحالة السائلة في المحيطات و البحيرات و الأنهار ، و في الحالة الغازية ( على شكل بخار ماء ) في الغلاف الجوي . و للماء أهمية عظيمة للمخلوقات الحية ، فهو كما قال تعالى :    الأنبياء .دورة الماء تتحرك مياه الأرض بشكل مستمر في دورة لا تتوقف تسمى دورة الماء ( انظر الشكل 5 ) . و تعد الشمس مصدر الطاقة الرئيس لهذه الدورة . تمتص المياهُ الموجودة في المحيطات و الأنهار و البحيرات الطاقةَ الشمسية ، و تخزنها في الصورة حرارة . و عندما تصل الطاقة المختزنة في الماء إلى درجة كافية يتحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ، و يطلق على هذه العملية اسم التبخر . يدخل بعدها بخار الماء إلى الغلاف الجوي . يدخل الماء إلى الغلاف الجوي أيضاً عن طريق النباتات أثناء عملية النتح . و عندما يصعد بخار الماء إلى أعلى فإنه يبرد و تتباطأ حركة جزيئاته ، إلى أن يعود إلى الحالة السائلة ، و هذا ما يُسمى التكاثف . ثم تتحد قطيرات الماء المتكاثفة بعضها مع بعض لتكوّن الغيوم . و مع اتحاد المزيد من القطيرات بعضها ببعض يصبح وزنها أكبر مما يستطيع الهواء حمله ، فتسقط على شكل هطول . و مرة أخرى يتبخر جزء من هذه المياه ، و هكذا تستمر دورة الماء . طقس الأرض يصف الطقس الحالة السائدة في الغلاف الجوي . و تتضمن عوامل الطقس كلاًّ من درجة الحرارة ، و الغيوم ، و سرعة الرياح و اتجاهها ، و الرطوبة ، و الضغط الجوي . و يسمى الشخص الذي يتابع بيانات الطقس باستمرار لتوقع الحالة الجوية ( عالم الأرصاد الجوية ) . درجة الحرارة تعلمت سابقاً أن الشمس تزود دورة الماء بالطاقة . و الواقع أنَّ الشمس تكاد تكون مصدرا لجميع أشكال الطاقة الموجودة على كوكبنا . و عندما تصل أشعتها إلى الأرض فإن الغازات تمتص الطاقة . إتّ جزيئات الغاز في حالة حركة مستمرة ، و لكن عندما تمتص طاقة أكثر تتحرك بسرعة أكبر، متباعدة بعضها عن بعض . لذا ، تُعد درجة حرارة الجو مقياساً لسرعة حركة جزيئات الهواء . و تقاس درجة الحرارة بجهاز خاص يسمى مقياس الحرارة ( الثيرمومتر ) ، و عادة ما يكون تدرجه بالسلسيوس ( س ) أو الفهرنهايت ( ف ) .نقل الطاقة تقوم جزيئات الهواء المتحركة بسرعة عالية بنقل الطاقة إلى الجزيئات البطيئة الحركة عندما تصطدم بها . و تسمى عملية نقل الطاقة نتيجة الاصطدام ( التوصيل ) . و من خلال عملية التوصيل تنتقل الحرارة من سطح الأرض إلى الهواء الملامس له . و يتحرك الهواء الساخن الملامس للأرض إلى أعلى ما دام أسخن من الهواء المحيط به . و يبرد بالتدريج كلما ارتفع إلى أعلى ، إلى أن يصبح أبرد من الهواء المحيط به ، فينزل إلى أسفل . تسمى عملية صعود الهواء الساخن و هبوط الهواء البارد (الحمل ) ، و هي الطريقة الرئيسة التي تنتقل بها الحرارة في الغلاف الجوي .
بسبب تناقص وزن الهواء الذي يعلونا . و هناك علاقة بين الضغط الجوي و درجة الحرارة . فعند تسخين الهواء تتحرك جزيئاته بسرعة و يتمدد ، فيؤدي ذلك إلى تناقص كثافته ؛ لذلك يصعد إلى أعلى . و يولّد الهواء الأقل كثافة ضغطاً أقل على ما تحته فتصبح المنطقة ذات ضغط منخفض . و في المقابل ، فإن الهواء البارد يكون أكبر كثافة و ينزل لأسفل مولداً ضغطاً مرتفعاً في المنطقة . الرطوبة عندما يَسخن الهواء يؤدي إلى تبخر الماء الملامس له مكوناً بخار الماء . و تُعرّفالرطوبة بأنها مقدار بخار الماء في الغلاف الجوي . و يوضح الشكل 7 كيف تؤثر درجة الحرارة في مقدار الرطوبة في الهواء . فعندما ترتفع درجة الحرارة يزداد التبخر ، و يمكن أن تضاف كميات أكبر من بخار الماء إلى الهواء . كمية بخار الماء التي يمكن أن يحملها الهواء الساخن أكبر من كمية بخار الماء التي يمكن أن يحملها الهواء البارد . و عندما تصل كمية بخار الماء إلى الحد الأقصى الذي يستطيع الهواء حمله يصبح الهواء مشبعاً ، و تبدأ عملية التكاثف . و تسمى درجة الحرارة التي يصل عندها الهواء إلى حالة الإشباعدرجة الندى .  الرطوبة النسبية عندما تبرد الكتلة الهوائية فإنَّ مقدار بخار الماء الموجود فيها لا يتغير إلا إذا تم تكثيفه . لكن كمية البخار التي يمكن إضافتها له تقل . و تعرّف الرطوبة النسبية بأنها كمية بخار الماء الموجودة في الهواء ، مقارنة بكمية بخار الماء التي يستطيع الهواء حملها عند درجة حرارة معينة . و مع انخفاض درجة الحرارة تزداد الرطوبة النسبية للهواء ، إذا لم تتغير كمية بخار الماء الموجودة فيه . و عندما يحتوي الهواء على الحد الأقصى الذي يستطيع حمله من بخار الماء عند درجة حرارة محددة ، تكون رطوبته النسبية = 100 .
|
الاشتراك في:
تعليقات الرسالة (Atom)
2 التعليقات:
السلام
السلام عليكم
اذا كنت تضن أنك فهمت كيف تنشأ السحب من النظرية الواهية ( تبخر- تكثف- مطر)
البرق و الرعد و المطر= عملية واحدة، كيف ذلك ؟ 2016
اليكم في صفحة واحدة http://pdf.lu/w45p
1- التحلل الضوئي لمياه المحيطات:
يتم بفعل انقسام الجزيء المائي إلى هيدروجين و أكسيجين تحت تأثير الأشعة الشمسية و بالأخص منها ما فوق البنفسجية
https://fr.wikipedia.org/wiki/Photolyse www.google.dz/search?q=photolyse
2- فجزيئات الهيدروجين و ذرات الأكسجين المحررة تحملها التيارات الهوائية الصاعدة (الساخنة و الجافة) التي تكون قوة ميكانيكية صاعدة والتي تعترضها قوة ميكانيكية معاكسة و هي ذات التيارات الهوائية الهابطة و الباردة (و أرسلنا الرياح) فالهواء المنضغط و المشبع بهاذين الغازين فبفعل الاحتكاك و أشعة الشمس تتأين (تتكهرب) ذرات الهيدروجين إيجابـا و ذرات الأكسيجين سلبأا و عند بلوغ نسبة معيـنة من الانـضغاط ( المعصرات)، تلقح ذرات الهيدروجين ذرات الأكسيجين(لواقح) في انفعال كيميائي انفجاري (و أنت تعلم أن اصطناع الماء انفعال كيميائ انفجاري) فتكون ماء (فأنزلنا من السماء ماء) يسقط على شكل مطر رعدي . و هنا نفهم أيضا كيف أن ماء المطر مقطر(طهورا).كونه تكون من الغازين فقط .فإرسال الرياح و المعصر من فعل يعصر و اللقاح (تزويج الذرات) فإنزال المطر
فيصلنا ضوء البرق الناتج عن هذا الانفجار ( سرعة الضوء 299.792.458 م/ث) ثم يصلنا صوت الانفجار الذي هو الرعد (سرعة الصوت 340 م/ث و أخيرا حبات المطر لأن سرعة نزولها أقل من سرعتي الضوء و ا الصوت.
إذن فان اصطناع ماء المطر و البرق و الرعد عملية واحدة
الآية 22 من سورة الحجر ( و أرسلنا الرياح لواقح فأنزلنا من السماء ماء)ألا تعتبر لقاح ذرات الأكسيجين بذرات الهيدروجين لقاحا
الآية 14 من سورة النبأ( وأنزلنا من المعصرات ماء ثجاجا)،
الآية 48 من سورة الفرقان( و هو الذي أرسل الرياح بشرا بين يدي رحمته وأنزلنا من السماء ماء طهورا)
يحدث حول الأرض من 2000 إلى 5000 عاصفة رعدية في الثانية
http://www.planetoscope.com/atmosphere/252-nombre-d-orages-dans-le-monde.html
و تولد كل خلية عاصفة أكثر من 100 برق في الدقيقة
http://www.astrosurf.com/luxorion/meteo-orages3-eclairs.htm
3- يعني أن الأمطار الرعدية تتكون من 200.000الى 500.00 مرة في الدقيقة حول الأرض على شكل أمطار غزيرة غير أن كمية كبيرة تبقى في السماء على شكل غيوم تسوقها الرياح و تتسبب في تكثفها فتسقط بعيدا على شكل مطر هادئ بدون برق و لا رعد(الآية 27 من سورة السجدة :أولم يروا أنا نسوق الماء إلى الأرض الجرز ِ...) و لكن أصل تكوينها يبقى هو نفسه. و يتكلم عن أن البرق هو تفريغ شحنة كهربائية نتيجة التقاء سحب موجبة و سحب سالبة و في الحقيقة ما هي إلا ذرات الهيدروجين المتئينة إيجابا و ذرات الأكسيجين المتأنية سلبا لان الكل يعلم أن الغيوم تتكون من جزيئات ماء مثلها مثل الضباب وكلنا نعلم أن الجزيء المائي أصلا ذو قطبين قطب سالب و قطب فيصعب تخيل سحب موجبة و أخرى سالبة.
لو كان ماء المطر يتكون كما نزعم بفعل التبخر( يعني صعود الجزيئات المائية) لكانت الأمطار في الصيف أكثر من الشتاء لأن نسبة التبخر في الصيف أكثر.
4- مامصير البخار الذي نراه بأعيننا ؟
فبخار الماء الذي نراه و نضن أنه صعد كما هو (يعني جزيئات ماء) ناتج عن اصطدام ذرتي هيدروجين و ذرة أكسيجين المتوفرة بكثرة غير أن مدة حياتها قصيرة لأنها تتعرض لنفس التحلل الضوئي بفعل ألأشعة ما فوق البنفسجية فتتحرر ذرات الغازين و تصعد على شكل أجسام غارية بسيطة و لا تعود إلى الأرض إلا أن تلقح بعضها بعضا و يخلق جسم آخر مركب و ثقيل يسقط إلى الأرض و هو الماء.
Compression : المعصرات
Fecondation : اللقاح
Distillé :طهورا
و الله و رسوله أعلم
إرسال تعليق