اتمسفر یا جو زمین چگونه به وجود آمده است؟

لایه‌های جو چه نام دارند؟

جو چگونه از زمین محافظت می‌کند؟

جو یا اتمسفر زمین

زمین را لایه‌ای از هوا به نام جو در میان گرفته است. هرگاه زمین را به یک نارنج تشبیه کنیم می‌توانیم بگوییم جو همانند پوست دور این نارنج پیچیده شده‌است. جو زمین مخلوطی از گازهای مختلف است. زمین شامل نیتروژن  و اکسیژن همراه مقدار کمی از آرگون، دی اکسید کربن، بخار آب و دیگر گازها می‌شود. جو امکان ادامه‌ی زندگی بر روی زمین را برای ما فراهم کرده‌است. نخستین اتمسفر زمین حدود ۴٫۵۷ میلیارد سال پیش شکل‌گرفت که شامل گازهای هیدروژن و هلیم بود؛ که پس از مدتی به‌دلیل سبک بودن، بر جاذبه‌ی غلبه کردند و به فضای بیرونی زمین گریختند.

اتمسفر زمین از سطح زمین آغاز شده و تا ارتفاع ۳۰۰۰ کیلومتر ادامه می‌یابد. زمین بر اساس خواص مختلف آن شامل پنج لایه‌ی اصلی است که به ترتیب از پایین به بالا عبارتند از: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر و اگزوزسفر.

تروپوسفر

اگر از سطح زمین به طرف بالا حرکت کنیم، به اولین لایه هواکره یعنی تروپوسفر می‌رسیم. تروپوسفر لایه‌ای از جو است که در آن زندگی می‌کنیم وشامل 90 درصد کل هوای جو است. دمای تروپوسفر در سطح زمین، بیشترین مقدار را دارد و هرقدر ارتفاع افزایش پیدا کند، این دما کاهش می‌یابد. در این لایه ابرها تشکیل می‌شوند و باد آن‌ها را روی سطح زمین به حرکت در می‌آورد. برای پیش‌بینی وضع هوا، بالون‌هایی را که در آن‌ها اسباب‌های اندازه‌گیری مختلف قرار دارد به هوا می‌فرستند تا ضمن عبور از تروپوسفر مشخصات آب و هوایی را اندازه‌گیری و به وسیله فرستنده‌ی رادیویی به زمین مخابره کنند.

از پایین به بالا هوا رقیق‌تر می‌شود به طوری که در بالای کوه‌های بلند اکسیژن برای تنفس راحت، کافی نیست.

استراتوسفر

بالای لایه تروپوسفر، استراتوسفر قرار دارد. گازها و خاکستر ناشی از فوران آتشفشان‌ها می‌توانند تا استراتوسفر یعنی دومین لایه جو زمین در بالای تروپوسفر منتقل شوند. زمانی که این ذرات به استراتوسفر برسند، تا سال‌ها در این لایه معلق می‌مانند چراکه لایه‌های استراتوسفر و تروپوسفر به ندرت با یکدیگر مخلوط می‌شوند. در این لایه هوا از تروپوسفر نیز رقیق‌تر است. پروازهای طولانی هواپیماها در طبقات پایین استراتوسفر انجام می‌شود که مقاومت هوا کمتر است. در استراتوسفر نوعی اکسیژن یافت می‌شود که آن را اوزون می‌نامند، اوزون پرتوهای فرابنفش نور خورشید را جذب می‌کند.

مزوسفر

مزوسفر تقریبا از ۵۰ كیلومتری سطح زمین شروع می شود و در ۸۰كیلومتری به پایان می رسد. مشخصه ویژه این لایه اتمسفری كاهش بسیار شدید دما در آن است. غلظت ازن و بخار آب در این منطقه بسیار ناچیز است و به همین علت دمای هوا در این لایه بسیار كمتر از تروپوسفر و استراتوسفر است. با افزایش فاصله از سطح زمین، تركیب شیمیایی هوا شدیدا به ارتفاع وابسته شده و اتمسفر سرشار از گازهای سبك می شود.

ترموسفر

ترموسفر بالاتر از مزوسفر قرار دارد. منطقه ای به نام فروسپاس بین ترموسفر و مزوسفر حائل است. دما در این لایه با افزایش ارتفاع، بالا می‌رود. این افزایش دما به دلیل جذب پرتوافكنی های شدید خورشیدی است كه توسط میزان بسیار كم و محدود مولكول های اكسیژن انجام می گیرد. در ارتفاع ۱۰۰ تا۲۰۰ كیلومتری هنوز هم عناصر اصلی اتمسفر نیتروژن و اكسیژن هستند.

اگزوسفر

اگزوسفر دورترین لایه اتمسفری از سطح زمین است در اگزوسفر گاز به ندرت یافت می‌شود، فقط چند مولکول هیدروژن و هلیم این‌جا و آن‌جا سرگردان‌اند. اگزوسفر در واقع جایی است که جو زمین به بخشی از فضا تبدیل می‌شود.

یونوسفر 

یونوسفر لایه‌ی منفردی نیست، بلکه مجموعه‌ای از چند منطقه در اتمسفر زمین است. یونوسفر به این دلیل انتخاب شده است زیرا تابش‌های خورشید، مولکول‌های این بخش را یونیزه و به یون‌های تبدیل می‌کند. این لایه پرتوهای خطرناک فرابنفش و پرتوایکس خورشید را ربوده و مانند سقفی از ورودشان به زمین پیش‌گیری کرده تا زندگی بر روی سیاره زمین، شدنی گردد. در این منطقه، اتم‌ها و مولکول‌های دارای بار الکتریکی هستند.

فواید جو برای زمین

تامین گازهای تنفسی

دی ‌اکسید کربن و اکسیژن گازهایی هستند که برای حیات موجودات زمین ضروری هستند. گیاهان از طریق فتوسنتز CO2 را به اکسیژن تبدیل می‌کنند و موجودات زنده از آن استفاده کرده و دی اکسید کربن تولید می کنند.

چرخه‌ی آب

آب مهمترین دلیل وجود حیات بر روی کره زمین است که در چرخه آب به صورت بخار وارد اتمسفر می شود  و باعث تغییرات آب‌ و‌ هوایی می‌شود.

وجود لایه‌ی ازن

وجود این لایه در اتمسفر زمین باعث جذب پرتوهای UV خورشید شده و از موجودات زمینی مراقبت می کند. بدون وجود این لایه بسیاری از موجودات قادر به زندگی بر روی زمین نیستند.

تنظیم دمای زمین

تنظيم دماي سطح و جوّ سياره زمين و جلوگيري از ايجاد تفاوت زياد در دماي شب و روز.

منبع

- دانشنامه آکسفورد، جلد دوم، نویسنده: آئروسل - ریه، مترجمان: شهریار بهرامی اقدم و دیگران، نشر نی، 1390.