اتمسفر زمین

واضح آرشیو وب فارسی:سایت ریسک: farshid 200704-04-2008, 10:15 PMبسياري از مردم پوشش اطراف زمين را تا آنجا كه جو ناميده ميشودبه مشابه پوششي تحت نام اقيانوس هوا مي شناسند كه زمين را در بر گرفته است و اين پوشش لايه هايي از گازها وبخار آب است . با اينكه از نگاه اوليه اين تصور شكل مي گيرد اما بايد بدانيم كه در اين نگرش ساده مواردي وجوددارد كه در بحثهاي عمومي كمتر بدان پرداخته مي شود. بحثهائي كه تحت آن علم هواشناسي شكل مي گيرد و به راستي يكي از زيبا ترين وپيچيده ترين مكانيسم هاي طبيعي را مورد بررسي قرار ميدهد. آنچه كه برروي اين كره خاكي حيات را مقدور ساخته است ارتباط بسيار منظم وتنگاتنگي ما بين اعضاي تشكيل دهنده اين پوشش با طبقات مختلف است.طبقاتي كه هر لايه آن وظيفه بسيار مهم وتعيين كننده اي در تشكيل و ادامه حيات داراست. به نحوي كه با حذف مجازي هر لايه ومحاسبات مربوط به آن دگرگوني ژرفي در ساير طبقات وبه تبع آن، تغيير كامل مكانيسم فعلي را سبب مي شود.در ديد اغلب افراد اهميت جو در لايه مجاور زمين است كه داراي اكسيژن كافي براي تنفس مي باشد.براي شكل گيري اين لايه كه موجودات در تماس مستقيم با آن مي باشندطبقات ديگر طبق چينش خاص خود با خصوصيات منحصر به فرد دخالت دارند كه در اين مشاركت با حذف هر كدام قطعا حيات به خطر جدي خواهد افتاد. گر چه جو به معناي واقعي يك سوسيال كامل است و هيچ جاي خالي در جو نمي توان يافت و كاملا فضا را به يك نسبت ويك شكل پوشش مي دهد اما در هر لايه تركيبات خاص از عناصر و ملوكولها با توجه به خصوصيات آن لايه قرار دارد.از ديدگاه مخابرات ماكروويو وابستگي ارسال تحت كانال هوا به پارامترهاي فيزيكي ،جاي پائي براي مطالعه وباز بيني دقيقي بر اين رويه ميطلبد. اهميت لايه هاي جو در مخابرات بدين سبب است كه محيط انتقال امواج الكترومغناطيس بوده و گاهي به عنوان Reflector مورد استفاده قرار ميگيرد ماهواره اي كه در مدار زمين قرار ميگيرد وتنها راه ارتباطي آن با زمين امواج راديوئي ميباشد، امواجي را دريافت ميدارد كه از اين لايه ها در شرايط مختلف جوي ودر زمانهاي مختلف فصلي وشبانه روزي عبور نموده است.دو مشخصه عمده امواج صرفنظر از نوع قطبي شدگي و اختلاف فاز ، دامنه موج و فركانس موج ميباشد.كه هرچه فركانس موج بالاتر رود نفوذ وانتشار آن در فاصله هاي بعيد بهتر صورت ميگيرد.اما اين دو كميت به چه نسبت وتا چه حدود افزايش يابند كه اولا اختلاف زيادي با سطح Optimize خود نداشته از طرف ديگر ارتباط به شكلي دائمي وجود داشته باشد.چرا كه طبق آنچه كه در ادامه توضيح داده خواهد شد جو تركيبي پيچيده از عوامل محدود كننده ميباشد كه بر اساس ماهيت فيزيكي منحصر به فرد خود در ارتباط با امواج راديوئي در طول شبانه روز رفتار متغييري از خود نشان ميدهد. مختصري در خصوص اتمسفر زمين فضاي بين اتمسفر زمين وسيارات منظومه شمسي خلا كامل نيست اگر چه چگالي مواد بين سيارات كم است اين فضا مقاديري گازهاي داغ وذرات گرد و غبار در بر دارد. مواد گازي موجود در اين نواحي را گاز بين سيارات مينامند زيرا اين گازها بين سيارات قرار دارند واغلب از پروتونها و الكترونها تشكيل شده اند و چگالي مولوكولي آن بسيار كم است. مدار حركت زمين به دور خور شيد از فضاي بين سيارات ميگذرد وبه همين دليل با گازهاي بسيار رقيق بين سيارات ادغام مي شود. جو از نظر عمودي ممكن است بنا به تركيبات ،عكس العملهاي شيميايي ، يونيزه شدن ، دما ، فشار وغيره برحسب ارتفاع طبقه بندي شود كه در اين بخش مختصري از خصوصيات اين طبقات شرح داده ميشود.از موارد بر شمرده شده يونيزه شدن از اهميت فوق العاده اي بر خوردار است. به طور خلاصه ميتوان گفت كه جو از چهار لايه كاملا مشخص تروپوسفر ، استراتوسفر ،مزوسفر و ترموسفر تشكيل شده است. دماهاي زياد نزديك سطح زمين ،در مجاورت استراتوپاز و ناحيه ترموسفر ديده ميشود.اين زياد بودن دما به تابش خورشيد و جذب آن مربوط است.بيشتر تابش خورشيدي توسط سطح زمين جذب ميشود.بنا بر اين تروپوسفر از ناحيه زيرين شروع به گرم شدن ميكند.تغييرات دما از سطح زمين با افزايش ارتفاع ، كاهش مي يابد و اين بدين سبب است كه از منبع گرمائي كه سطح زمين مي باشد دور ميشويم.بر عكس تروپوسفر ناحيه گرمائي استراتوسفر در بالاي آن قرار دارد واينجا همان نقطه اي است كه در آن شكل گيري اوزن و تجزيه ملوكولهاي اكسيژن صورت ميگيرد ودر اثر اين واكنش گرما ايجاد ميشود .با نزديك شدن به اين بخش چون به منبع گرمائي نزديك ميشويم تغييرات دما با افزايش ارتفاع افزايش مي يابد.در بخش بالاتر، مزوسفر قرار دارد كه در اينجا چگالي مولكولي كم ميشود وبا افزايش ارتفاع به دليل دور شدن از استراتوسفر كه منبع گرمائي ميباشد، دما به شدت نزول ميكند تا بخش بالاتر كه ترموسفر ناميده ميشود از اينجا به بعد دما باز هم افزايش مي يابدو توجيه آن خروج از حيطه زمين وكاسته شدن اثرات حرارتي آن ونزديك شدن به منبع اصلي گرما در منظومه شمسي مي باشد.از اينجا به بعد تغييرات دما سير صعودي دارد. در اتمسفر زمين تقريبا از ارتفاع 50 تا 500 كيلومتر يعني بخشهائي از مزوسفر و ترموسفر لايه هائي از گازهاي يونيزه به نام يونسفر وجود دارد.يونسفر از الكترونهاي آزاد و يونهاي مثبتي تشكيل ميشودكه با جذب تشعشع ماوراء‎‎ بنفش خورشيد توسط اتمها ومولكولهاي اتمسفر بالائي ايجاد ميگردند.ذرات باردار در اين ناحيه توسط ميدان مغناطيسي زمين به دام مي افتند.خصوصيات اين لايه ها از نظر ارتفاع وچگالي يوني از طرفي به تركيبات مزوسفر و ترموسفر و از سوي ديگر به طبيعت تشعشعات خورشيدي و چگونگي چرخه لكه خورشيدي(Sunspot cycle) بستگي دارد.طوفانهاي خورشيدي كه در اثر انفجارات سطحي خورشيد به وجود مي آيندو از ميزان بسيار زياد انرژي آزاد شده آن تنها بخش بسيار كوچكي به زمين ميرسد نيز در اين مشخصه ها نقش اساسي دارند .از آنجائيكه اين انفجارات و تشعشعات پريوديك نبوده وميزان ومعياري براي تناوبي شدن آنها در فواصل كوتاه شبانه روز،فصلها وحتي سالها وجود ندارد پيش بيني مشخصه هاي چگالي يوني و ارتفاع توسعه يافته لايه يونسفر تقريبا غير ممكن ميباشد.لايه يونسفر با توجه به دارا بودن حالت يوني وپلاسما گونه اش به لايه پلاسما نيز شهرت دارد.از خصوصيات بارز اين لايه ايجاد شفق قطبي كه پديده اي نادر است رامي توان نام برد.اين پديده در اثر به دام افتادن ذرات باردار ويونها در ميدان مغناطيسي قوي موجود در قطبها مي باشد.در اين لايه چگالي الكترون ويون در لايه هاي يونيزه جداگانه اساسا يكسان است .وجه تسميه پلاسماي اين لايه بر اساس همين توازن چگالي الكترون و يون مي باشد.يونسفر نقش اصلي در انتشار امواج الكترومغناطيسي دارد واثرات مهمي بر ارتباطات راه دور را داراست.از آنجائيكه جرم الكترونها نسبت به يونهاي مثبت بسيار سبكتر است توسط ميدانهاي الكتريكي امواج الكترومغناطيس گذرنده بيشتر شتاب مي يابند.در تحليل ارائه شده بر اساس اين واقعيت از شتاب يونها صرفنظر شده و لابه يونسفر به عنوان يك گاز الكترون آزاد Free electron gas در نظر گرفته شده است. گرم شدن اتمسفر بطور كلي اتمسفر كره زمين تمام گرماي طبيعي خود را به طور مستقيم و يا غيرمستقيم از خورشيد دريافت مي‌كند. اين امر به طرق زير صورت مي‌پذيرد: 1- انرژي تابشي : انرژي تابشي دريافت شده از خورشيد، گستره‌اي از طول موج‌ها است كه بنام طيف خورشيدي معروف است. در اين طيف وسيع بلندترين امواج (امواج راديويي) حدود 10n برابر امواج كوتاه (اشعه گاما) مي‌باشد ولي حداكثر انرژي و مقدار زيادي از كل انرژي تابش در محدوده كم عرض قسمت مرئي واقع است. امواج مرئي خورشيدي از درون گازهاي اتمسفر عبور مي‌كنند ولي اشعه ماوراي بنفش با طول موج كوتاه، در اتمسفر فوقاني جذب مي‌گردد. مقداري از اشعه مادون‌قرمز توسط دي‌‌اكسيدكربن و بخار آب اتمسفر تحتاني جذب مي‌شود. اما بيشتر انرژي خورشيدي بدون اينكه توسط هوا جذب شود. به زمين مي‌رسد. گرما قسمت اعظمي از اتمسفر در وهله اول بوسيله سطح زيرين آن، پس از گرم شدن توسط تابش خورشيدي تأمين مي‌شود. سه طريقه انتقال گرما (تابش‌ـ رسانش‌ـ همرفت) به همراه گرماي نهان تبخير در هم آميخته اتمسفر را گرم مي‌كنند. 2- تشعشع زمين : سطح زمين با جذب نورخورشيدي، به نوبه خود گرم مي‌شود. مواد گرم ساطع كننده انرژي هسته و طول موج اين تابش به درجه حرارت جسمي كه انرژي تابشي از دست مي‌‌دهد بستگي دارد. زمين نورمرئي را به اشعه مادون‌قرمز با طول موج بلندتر تبديل مي‌كند بخار ‌آب و تا حدي كمتر دي‌اكسيدكربن، اشعه مادون قرمز را جذب مي‌كنند. قطرات مايع آب موجود در ابرها نيز يك جاذب خيلي قوي اشعه مادون قرمز هستند و در نتيجه شب‌هاي ابري هميشه گرمتر از شب‌هاي صاف است. 3- انتقال آشفته : دومين طريقه مهم گرم شدن اتمسفر، انتقال انرژي بوسيله هدايت مستقيم، گرما از سطح زمين به اتمسفر با تماس مستقيم با آن است هوا يك هادي خيلي ضعيف انرژي گرمايي است چرا كه فقط پايين‌ترين قسمت اتمسفر بوسيله آن گرم مي‌شود. اما به محض گرم شدن، هوا گسترش يافته، صعود مي‌كند و از طريق همرفت گرمايي هدايت شده را به سطوح بالا انتقال مي‌دهد تركيب اعمال هدايت و همرفت در گرم كردن هوا را معمولاً تبادل گرمايي آشفته مي‌نامند. 4- گرماي نهان : هنگامي كه آب بخار شده از حالت مايع خارج مي‌گردد. 540 تا 600 كالري توسط هر گرم آب تبديل شده به بخار جذب مي‌شود. هيچ مقداري از اين گرما در تغيير دما دخالت ندارد. بلكه صرفاً براي تأمين انرژي لازم مولكول‌هاي آب جهت خارج شدن از حالت مايع به گاز مي باشد (تنها يك كالري لازم است كه دماي يك گرم آب را يك درجه سانتي‌گراد بالا ببرد) 540 تا 600 كالري كه براي تبديل يك گرم آب به گاز لازم است بسيار زياد مي‌باشد. سرانجام بخار آب در فرآيند تراكم قطرات آب، ابرها را بوجود آورده و در نتيجه گرماي نهان خود را به صورت گرماي محسوس آزاد مي‌كند. 5- پديده گلخانه : اتمسفر كره زمين همانند شيشه گلخانه، با جلوگيري از اتلاف انرژي برگشتي از سطح زمين، بخش اعظم انرژي تابش از خورشيد را محبوس مي‌كند زيرا جو زمين تقريباً شرايط شفافي را نسبت به تابش خورشيدي با امواج كوتاه دارد ولي در مقابل امواج طولاني تشعشع زمين تقريباً شرايط كدري را دارا مي باشد در اين بين بخار‌آب‌ـ ابرها و دي‌اكسيدكربن نقش بسيار عمده‌ايي در مقياس وسيعي در درون اتمسفر جهت بازداشتن از خروج تشعشع زمين به عهده دارند اين امر سرانجام شرايط پديده‌ گلخانه‌اي را براي جو زمين بوجود آورده و سبب افزايش درجه حرارت آن مي‌گردد سایت ما را در گوگل محبوب کنید با کلیک روی دکمه ای که در سمت چپ این منو با عنوان +1 قرار داده شده شما به این سایت مهر تأیید میزنید و به دوستانتان در صفحه جستجوی گوگل دیدن این سایت را پیشنهاد میکنید که این امر خود باعث افزایش رتبه سایت در گوگل میشود

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: سایت ریسک]

[مشاهده در: www.ri3k.eu]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 645]