آشنايي با لايه هاي جو

اتمسفر زمين را بر حسب چگونگي روند دما، اختلاف چگالي، تغييرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ويژگيهاي الكتريكي به لايه‌هاي زير تقسيم كرده‌اند:

1- تروپوسفر (Troposphere)

2- استراتوسفر (Stratosphere)

3- مزوسفر (Mesosphere)

4- يونسفر (Ionosphere)

5- اگزوسفر (Exosphere)

1- تروپوسفر

تروپوسفر پايين ترين لايه اتمسفر است كه خود از لايه هاي كوچكتري تشكيل شده است.

وجه تمايز اين لايه با ديگر لايه هاي اتمسفر، تجمع تمامي بخار آب جو زمين در آن است؛ به همين دليل بسياري از پديده هاي جوي كه با رطوبت ارتباط دارند و عاملي تعيين كننده در وضعيت هوا به شمار مي آيند (از قبيل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در اين لايه رخ مي دهند.

منبع حرارتي لايه تروپوسفر انرژي تابشي سطح زمين است. از اين رو با افزايش ارتفاع با كاهش دما مواجه خواهيم بود.

ضخامت تروپوسفر، از شرايط حرارتي متفاوتي كه در عرضهاي جغرافيايي مختلف حاكم است تبعيت مي كند. اين ضخامت معمولاً از 17 تا 18 كيلومتر در استوا به 10 تا 11 كيلومتر در مناطق معتدل و 7 تا 8 كيلومتر در قطبها تغيير مي كند.

2- استراتوسفر

لايه استراتوسفر بر روي لايه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود 23 كيلومتر است. در 3 كيلومتر اول استراتوسفر، دماي هوا ثابت است اما در قسمتهاي بالاتر دماي هوا با ارتفاع افزايش مي يابد.

در استراتوسفر به ندرت ابر تشكيل مي شود و تنها در شرايط ويژه اي ممكن است ابرهاي كوهستاني به نام ابرهاي مرواريدي در ارتفاع 21 تا 29 كيلومتري از سطح زمين ظاهر شوند كه علت وجود آنها حركات موجي شكل هوا از سوي موانع مي باشد.

از ديگر ويژگيهاي مهم استراتوسفر وجود ازن در اين لايه است كه بخصوص در ارتفاع 20 تا 30 كيلومتري سطح زمين بر اثر واكنشهاي مختلف فتوشيميايي بدست مي آيد. مقدار ازن در اين لايه معمولاً روند فصلي دارد حداكثر آن در بهار و حداقل آن در پاييز مشاهده مي شود.

3- مزوسفر

در بالاي لايه گرم ازن لايه مزوسفر قرار دارد كه دما در آن متناسب با افزايش ارتفاع با آهنگ 3/0 سانتيگراد به ازاي هر 100 متر كاهش مي يابد به طوريكه دما در مرز فوقاني آن در ارتفاع 80 تا 90 كيلومتري به 80- درجه سانتيگراد مي رسد. و نتيجه اين دماي پايين انجماد بخار آب ناچيز موجود در اين لايه است كه باعث بوجود آمدن ابرهاي شب تاب مي شوند. اين ابرها درتابستان و در عرضهاي بالا ديده مي شوند. مزوسفر سردترين لايه اتمسفر تلقي مي شود.

4 - يونوسفر

از بخش فوقاني مزوسفر تا ارتفاع تقريبي 1000 كيلومتري اتمسفر زمين، بار الكتريكي شديدي حاكم است كه زاييده وجود يونها و الكترونهاي آزاد است. در حقيقت پرتوهاي پر انرژي خورشيد كه از فضاي خارج به طبقات بالايي اتمسفر وارد مي شوند باعث گسستگي پيوند يا يونيزاسيون مولكولها و اتمها مي شوند. بر اثر يونيزاسيون، الكترون آزاد مي شود و باقي مانده اتم به صورت يون در مي آيد؛ به همين علت اين لايه از جو را يونوسفر ناميده اند.

شدت يونيزاسيون در تمام ارتفاعات يونسفر يكسان نيست؛ بنابراين لايه هاي متفاوت با تراكم الكترون و يون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در يونسفر وجود دارد؛

اين لايه ها در ارتباطات راديويي اهميت بسياري دارند. اين لايه ها عبارتند از لايه هاي D,E,F .

5 - اگزوسفر

شرايط موجود در يونوسفر در اين لايه نيز حاكم است؛ بدين معني كه گازها در اين لايه همچنان قابليت هدايت الكتريكي خود را حفظ مي كنند. سرعت ذرات در اين لايه بسيار زياد است و در مواردي به 2/11 كيلومتر در ثانيه مي رسد.

اگزوسفر لايه گذار جو به فضاي كيهاني به شمار مي آيد كه بخش فوقاني آن را در ارتفاع بيش از سه هزار كيلومتري از سطح زمين برآورد كرده اند.



تغييرات اتمسفر



1- تغييرات با ارتفاع : گازهاي سبكتر (بويژه هيدروژن‌ـ هليوم) اصولاً بايد در اتمسفر فوقاني بسيار فراوان باشند. تغييرات اساسي وابسته به ميزان دو گاز عمده غير دائمي يعني بخارآب و ازن مي‌باشد.

بخار آب : هوا‌ در بعضي نواحي تقريباً فاقد بخار آب و دربرخي نقاط تا 4 درصد از نظر حجم خود داراي رطوبت است. 90 درصد از بخار آب در پايين‌ترين قسمت اتمسفر حدود 6 كيلومتري از سطح زمين قرار گرفته است.

ازن : عمدتاً در 15 تا 35 كيلومتري از ضخامت اتمسفر، متمركز مي‌شود. اشعه ماوراء بنفش كه لايه‌هاي فوقاني اتمسفر را منور مي‌كند سبب تجزيه مولكول‌هاي اكسيژن در لايه‌هاي بين 80 تا 100 كيلومتر مي‌گردد.

2- تغييرات در ارتباط با فصل و عرض جغرافيايي : مقدار ازن در روي استوا كم و در عرض‌هاي فوق 50 درجه شمالي بويژه در بهار بيشتر مي‌شود.
ازن ذخيره شده در طول «شب قطبي» سبب به وجود آمدن يك لايه غني از آن در اوايل بهار مي‌گردد.
مقدار آب دقيقاً وابسته به حرارت است از اين رو در عرض‌هاي پايين و تابستان‌ها بيشتر است ولي در بيابانهاي مناطق حاره استثنا مي‌باشد.

3- تغييرات با زمان : كميت‌هايي از دي‌اكسيدكربن و ازن در اتمسفر ممكن است مربوط به تغييرات در طي دوره‌ايي طولاني باشد. دي اكسيدكربن به طور عمده بوسيله كنش ارگانيزم‌هاي زنده در زمين و دريا وارد اتمسفر مي‌شود. از منابع كوچك ديگر فساد عناصر اورگانيك در خاك و اشتعال سوخت‌هاي فسيل مي‌باشند افزايش ميزان دي‌اكسيدكربن سبب مي‌شود كه اتمسفر به مقدار زياد، انرژي حاصل از خورشيد را بگيرد.
اگر تغييراتي در اشعه ماوراء بنفش خورشيد رخ دهد در ارتباط با آن تغييراتي نيز ممكن است در ميزان ازن حاصل آيد زيرا ازن هم تابش خورشيد و هم تشعشع زميني را جذب مي‌كند.