ساختار اتمسفر

ساختار اتمسفر

بطور خلاصه مي‌توان گفت كه جو از چهار لايه كاملا مشخص تروپوسفر ، استراتوسفر ، مزوسفر و ترموسفر تشكيل شده است. محفظه گازي اطراف زمين خود به چندين لايه متفاوت تقسيم مي‌شود. حد بالاي اتمسفر يعني جايي كه گازها به درون فضا راه پيدا مي‌كنند، يكهزار كيلومتر بالاتر از سطح دريا است. بيش از 90 درصد حجم نهايي اتمسفر در 40 كيلومتر ابتدايي اين ارتفاع يكهزار كيلومتري قرار دارد. لايه‌هاي اتمسفر با توجه به شرايط شيميايي به پنج قسمت تقسيم مي‌شوند كه تفاوتهاي اساسي در دما دارند:

تروپوسفر

تروپوسفر نزديكترين لايه اتمسفري به زمين بوده و بيشترين درصد حجم كلي اتمسفر را در خود جاي داده است. ويژگي بارز اين لايه غلظت هواي آن است. در اين لايه به ازاي هر كيلومتر ارتفاع ، دماي هوا 6درجه سلسيوس تغيير مي‌كند. با افزايش ارتفاع ، دما و حجم بخار آب بشدت كاهش مي‌يابد. بخار آب نقش بسيار مهمي در كنترل دما دارد، چون انرژي خورشيدي و پرتو افكنيهاي گرمايي سطح سياره را جذب مي‌كند. تروپوسفر 99 درصد بخار آب موجود در اتمسفر را در خود جاي داده است.

غلظت بخار آب با توجه به عرض جغرافيايي هم تغيير مي‌كند. روي مدارهاي اصلي غليظتر و روي قطبها غلظتشان بيشتر مي‌شود. تمام پديده‌هاي آب و هوايي در اين منطقه صورت مي‌گيرند. تروپوسفر به معناي منطقه تركيب شدن است و دليل آن وجود بادهاي شديدي است كه درهم مي‌پيچند. حد بالاي اين لايه از 8 كيلومتر در عرضهاي بالايي و تا 18كيلومتر روي استوا متغير است. اين مرز با تغيير فصلها تغيير مي‌كند، به گونه‌اي كه در تابستان در بلندترين حالت است و در زمستان در كوتاهترين. منطقه بسيار باريكي به نام تروپوپاس نقش حايل بين تروپوسفر و لايه بالايي را بازي مي‌كند. نكته جالب اينجاست كه با وجود افزايش ارتفاع در تروپوپاس دما همچنان ثابت مي‌ماند.

استراتوسفر

بالاي لايه تروپوسفر ، استراتوسفر قرار دارد؛ جايي كه جريان هوا بيشتر افقي است. لايه اوزون نازكي كه در بالاي منطقه استراتوسفر قرار دارد، مقادير بسيار زيادي اوزون در خود دارد. همانطور كه اشاره شد، اوزون حالت خاصي از اتست فيلتريژن است. وظيفه اصلي اين لايه اين است كه اشعه مادون قرمز خورشيد را جذب كند. درحال حاضر انسانها با فعاليتهاي مخرب خود از قبيل توليد بيش از حد فلوئورو كربنها باعث تخريب بخشهايي از لايه اوزون شده‌اند.

مزوسفر

مزوسفر تقريبا از 50 كيلومتري سطح زمين شروع مي‌شود و در 80 كيلومتري به پايان مي‌رسد. مشخصه ويژه اين لايه اتمسفري كاهش بسيار شديد دما در آن است. غلظت اوزون و بخار آب در اين منطقه بسيار ناچيز است و به همين علت دماي هوا در اين لايه بسيار كمتر از تروپوسفر و استراتوسفر است. با افزايش فاصله از سطح زمين ، تركيب شيميايي هوا شديدا به ارتفاع وابسته شده و اتمسفر سرشار از گازهاي سبك مي‌شود.

ترموسفر

ترموسفر بالاتر از مزوسفر قرار دارد. منطقه‌اي به نام فروسپاس بين ترموسفر و مزوسفر حائل است. دما در اين لايه با افزايش ارتفاع ، بالا مي‌رود. اين افزايش دما به دليل جذب پرتوافكنيهاي شديد خورشيدي است كه توسط ميزان بسيار كم و محدود مولكولهاي اتست فيلتريژن انجام مي‌گيرد. در ارتفاع 100 تا۲۰۰ كيلومتري هنوز هم عناصر اصلي اتمسفر نيتروژن و اتست فيلتريژن هستند.

اگزوسفر

اگزوسفر دورترين لايه اتمسفري از سطح زمين است. شايد حد بالاي اين لايه به ارتفاع۹۶۰ تايكهزار كيلومتر برسد. به هر حال نمي‌توان براي آن حد معيني تعيين كرد. اگزوسفر فضاي انتقالي بين اتمسفر زمين و فضاي بين سياره‌اي محسوب مي‌شود.

تغييرات دمايي

دماهاي زياد نزديك سطح زمين ، در مجاورت استراتوپوز 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. بنابراين تروپوسفر از ناحيه زيرين شروع به گرم شدن مي‌كند. تغييرات دما از سطح زمين با افزايش ارتفاع ، كاهش مي‌يابد و اين بدين سبب است كه از منبع گرمايي كه سطح زمين مي‌باشد دور مي‌شويم. برعتست فيلتر تروپوسفر ناحيه گرمايي استراتوسفر در بالاي آن قرار دارد و اينجا همان نقطهاي است ‌كه در آن شكل گيري اوزون و تجزيه ملوكولهاي اتست فيلتريژن صورت مي‌گيرد و در اثر اين واكنش گرما ايجاد مي‌شود.

با نزديك شدن به اين بخش چون به منبع گرمايي نزديك مي‌شويم، تغييرات دما با افزايش ارتفاع افزايش مي‌يابد.در بخش بالاتر ، مزوسفر قرار دارد كه در اينجا چگالي مولكولي كم مي‌شود و با افزايش ارتفاع به دليل دور شدن از استراتوسفر كه منبع گرمايي مي‌باشد، دما به شدت نزول مي‌كند تا بخش بالاتر كه ترموسفر ناميده مي‌شود. از اينجا به بعد دما باز هم افزايش مي‌يابد و توجيه آن خروج از حيطه زمين و كاسته شدن اثرات حرارتي آن و نزديك شدن به منبع اصلي گرما در منظومه شمسي مي‌باشد. از اينجا به بعد تغييرات دما سير صعودي دارد.

دما و لايه‌هاي جوي

دماي جو زمين همراه با ارتفاع تغيير مي كند؛ رابطه رياضي بين دما وارتفاع مابين لايه هاي مختلف جومتغير است:

• تراپوسفر ، 0 - 7.17 كيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع كم مي‌شود.
• استراتوسفر ، 7.17 - 50 كيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود.
• مزوسفر ، 50 - 80.85 كيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع كم مي‌شود.
• ترموسفر ، 8.85 - +640 كيلومتر دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود.
• اگزوسفر
  
  

مرزهاي بين اين مناطق تروپوپوز ، استراتوپوز و مزوپوز نامگذاري شده‌اند. ميانگين دماي جو در سطح زمين 14 درجه سانتيگراد است.

لايه استراتوپوز

استراتوپوز لايه‌اي از جو زمين است كه مرز بين استراتوسفر و مزوسفر نيز مي‌باشد. در استراتوسفر دما به همراه ارتفاع افزايش مي‌يابد و استراتوپوز بخشي است كه بيشترين دما را دارد. اين مسئله تنها در اتمسفر زمين رخ نمي‌دهد بلكه در سيارات ديگري كه داراي اتمسفر هستند نيز رخ مي‌دهد. بر روي زمين عموما معتقدند كه استراتوپوز در ارتفاع 50 كيلومتري واقع شده است. فشار اتمسفري حدود يك هزارم فشار در سطح درياست.

مطالب بالا از سايت دانشنامه رشد گرفته شده است.