علوم الغلاف الجوي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

علوم الغلاف الجوي ( بالإنجليزية Atmospheric sciences ) هو تعبير شامل لدراسات الغلاف الجوي والعمليات التي تتم به وتأثيرات الأنظمة الأخرى عليه، وتأثيره على تلك الأنظمة. علم الأرصاد الجوية يشمل الكيمياء الجوية والفيزياء الجوية ويركز بشكل خاص على التنبؤ بالأرصاد الجوية. علم المناخ هو دراسة التغيرات الجوية – على المدى الطويل والقصير– التي تؤدى إلى تحديد أنواع المناخ والتغيرات التي تطرأ عليه مع الزمن بسبب التغيرات الطبيعية أو التي يسببها الإنسان. علم الأجواء العليا (Aeronomy) هو علم يختص بدراسة الطبقات العليا من الغلاف الجوي حيث يهتم بعمليات الانفصال الكيميائي والتأين. وقد توسعت العلوم الجوية في مجال علوم الكواكب والأغلفة الجوية للكواكب الأخرى في المجموعة الشمسية.

وقد تم استخدام أجهزة تجريبية في العلوم الجوية مثل الأقمار الصناعية، صواريخ سبر الأعماق، بالونات الطقس، الليزر. علم الهواء هو مصطلح بديل يطلق أحيانا على علوم الغلاف الجوي للأرض.


الكيمياء الجوية[عدل]

هو فرع من علوم الغلاف الجوي حيث يدرس كيمياء الغلاف الجوي للأرض والكواكب الأخرى، وهو مجال متعدد التخصصات وينسحب على مجالات أخرى مثل : كيمياء البيئة، الفيزياء، الأرصاد الجوية، النماذج المصنعة بالحاسب، علم تخطيط المحيطات، الجيولوجيا والبراكين ومجالات أخرى. وتتصل مواضيعه بشكل أكبر مع مجالات أخرى مثل علم المناخ. إن دراسة تركيب وكيمياء الغلاف الجوي أمر مهم لعدة أسباب ولكن أهمها هو التداخل الموجود بين الغلاف الجوي والكائنات الحية. وقد تغير التركيب الكيميائي للغلاف الجوي نتيجة للنشاط الإنساني وبعض هذه التغيرات ضار بصحة الإنسان والمحاصيل الزراعية والأنظمة البيئية، وكمثال على هذه المشاكل هناك الأمطار الحمضية والضباب الضوءكيميائي والاحتباس الحراري. يهدف هذا المجال إلى فهم أسباب هذه المشاكل، والوصول إلى فهم علمي ونظريات تسمح بوضع حلول يمكن تجربتها.

الديناميكا الجوية[عدل]

هو علم يتعامل مع المشاهدات وكل أنظمة الحركة ذات الأهمية الخاصة بالأرصاد الجوية.ويشمل ظواهر متنوعة مثل : العواصف الرعدية، الأعاصير القمعية، الأعاصير المدارية، موجات الجاذبية الأرضية، التيارات المتدفقة، مقياس الدوران العالمي. إن هدف دراسات ديناميكية الغلاف الجوي هو شرح عمليات الدوران المرصودة على أساس المبادئ الرئيسية للفيزياء. وأغراض هذه الدراسات تشمل أيضا تحسين توقع الأحوال الجوية، وتطوير طرق التنبؤ بالتقلبات المناخية السنوية والموسمية، وفهم الاضطرابات الناشئة من البشر مثل زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون واستنزاف طبقة الأوزون. .[1]

الفيزياء الجوية[عدل]

هي التطبيق الفيزيائي في دراسة الغلاف الجوي، إن علماء الفيزياء الجوية يحاولون عمل نماذج للغلاف الجوي للأرض والكواكب الأخرى باستخدام معادلات تدفق الموائع ،نماذج كيميائية، التوازن الإشعاعي وعمليات تحول الطاقة في الغلاف الجوي وأسفل المحيطات. ولعمل نماذج للأحوال الجوية، يوظف الفيزيائيون عدة عناصر مثل نظرية الاستطارة، نماذج انتشار الموجات، فيزيائية الغيوم، الميكانيكا الإحصائية والإحصاء الكوني ذو الحسابات الكثيرة المتصلة بالفيزياء. ولهذا المجال علاقة قوية بعلم الأرصاد الجوية وعلم المناخ ويغطي كذلك تصميم وتنفيذ أجهزة لدراسة الغلاف الجوي وتفسير البيانات المتوفرة لدى العلماء بما في ذلك أجهزة الاستشعار عن بعد. يتم دعم دراسات الغلاف الجوي في بريطانيا عن طريق مكتب الأرصاد الجوية. وتراقب إدارة الجو والمحيطات الوطنية الأمريكية مشاريع البحوث وأنماط الطقس. ويقوم أيضا مركز الفلك والغلاف الأيوني الوطني الأمريكي بعمل دراسات على الطبقات العليا من الغلاف الجوي.

الغلاف الجوي للكواكب الأخرى[عدل]

كل كواكب المجموعة الشمسية لها غلاف جوي حيث أن كتلتهم الكبيرة تعني أن الجاذبية قوية بما يكفي لإبقاء الجزيئات الغازية قريبة من السطح. الجزيئات الغازية الكبيرة ضخمة بما يكفي لإبقاء كميات كبيرة من الغازات الخفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم قريبة بينما الكواكب الصغيرة تفقد هذه الغازات في الفضاء.[2] إن تركيب الغلاف الجوي للأرض يختلف عن غلاف باقي الكواكب لأن العمليات الحيوية التي حدثت على الكوكب أنتجت أكسجين جزيئي حر.[3] ويعتبر كوكب عطارد هو الكوكب الوحيد الذي ليس له غلاف جوي حقيقي حيث تم تدمير معظمه بواسطة الرياح الشمسية.[4] القمر الوحيد الذي يحتفظ بغلاف جوي كثيف هو تايتان وهناك غلاف جوي رفيع في قمر تريتون وهناك أثر لغلاف جوي على قمر الأرض. إن الغلاف الجوي للكواكب يتأثر بتفاوت الطاقة الناتجة من كل من الشمس وباطن الكوكب مما يؤدي إلى تكون أنظمة جوية حركية مثل الأعاصير (على الأرض)، العواصف الترابية الشاملة (على المريخ)، منطقة الإعصار الحلزوني المضاد (على المشترى) - والمسماة بالبقعة الحمراء العظيمة -، والثقوب في الغلاف الجوي (على نبتون).[5] وهناك كوكب واحد على الأقل وهو الكوكب HD189733b يملك منظومة جوية شبيهة بالبقعة الحمراء العظيمة ولكنها ضعفها في الحجم.[6] إن كواكب المشترى الحارة قد ظهر أنها تفقد غلافها الجوي في الفضاء بسبب إشعاعات النجوم بشكل يشبه ذيول المذنبات.[7][8] ويوجد في هذه الكواكب فارق ضخم في الحرارة بين الليل والنهار مما يسبب رياح فوق صوتية.[9] أما على كوكب HD189733b فيبدو أن الليل والنهار متقاربين في الحرارة مما يشير إلى أن الغلاف الجوي لهذا الكوكب يعيد توزيع طاقة النجوم حول الكوكب.[6]

علم المناخ[عدل]

Regional impacts of warm ENSO episodes (El Niño).

In contrast to meteorology, which studies short term weather systems lasting up to a few weeks, climatology studies the frequency and trends of those systems. It studies the periodicity of weather events over years to millennia, as well as changes in long-term average weather patterns, in relation to atmospheric conditions. Climatologists, those who practice climatology, study both the nature of climates - local, regional or global - and the natural or human-induced factors that cause climates to change. Climatology considers the past and can help predict future climate change.

Phenomena of climatological interest include the atmospheric boundary layer, circulation patterns, heat transfer (radiative, convective and latent), interactions between the atmosphere and the oceans and land surface (particularly vegetation, land use and topography), and the chemical and physical composition of the atmosphere. Related disciplines include astrophysics, atmospheric physics, chemistry, ecology, geology, geophysics, glaciology, hydrology, oceanography, and volcanology.

المراجع[عدل]

  1. ^ University of Washington. Atmospheric Dynamics. Retrieved on 1 June 2007.
  2. ^ Sheppard، Scott S.؛ Jewitt, David; Kleyna, Jan (2005). "An Ultradeep Survey for Irregular Satellites of Uranus: Limits to Completeness". The Astronomical Journal 129: 518–525. doi:10.1086/426329. أرشيف خي:astro-ph/0410059v1. 
  3. ^ Zeilik، Michael A.؛ Gregory, Stephan A. (1998). Introductory Astronomy & Astrophysics (الطبعة 4th). Saunders College Publishing. صفحة 67. ISBN 0030062284. 
  4. ^ Hunten D. M., Shemansky D. E., Morgan T. H. (1988), The Mercury atmosphere, In: Mercury (A89-43751 19-91). University of Arizona Press, pp. 562–612
  5. ^ Harvey، Samantha (1 May 2006). "Weather, Weather, Everywhere?". NASA. اطلع عليه بتاريخ 9 September 2007. 
  6. ^ أ ب Knutson، Heather A.؛ Charbonneau, David; Allen, Lori E.; Fortney, Jonathan J. (2007). "A map of the day-night contrast of the extrasolar planet HD 189733b". Nature 447 (7141): 183. doi:10.1038/nature05782. PMID 17495920.  (Related press release)
  7. ^ Weaver, D.; Villard, R. (31 January 2007). "Hubble Probes Layer-cake Structure of Alien World's Atmosphere". University of Arizona, Lunar and Planetary Laboratory (Press Release). اطلع عليه بتاريخ 15 August 2007. 
  8. ^ Ballester، Gilda E.؛ Sing, David K.; Herbert, Floyd (2007). "The signature of hot hydrogen in the atmosphere of the extrasolar planet HD 209458b". Nature 445 (7127): 511. doi:10.1038/nature05525. PMID 17268463. 
  9. ^ Harrington، Jason؛ Hansen, Brad M.; Luszcz, Statia H.; Seager, Sara (2006). "The phase-dependent infrared brightness of the extrasolar planet Andromeda b". Science 314 (5799): 623. doi:10.1126/science.1133904. PMID 17038587.  (Related press release)

انظر أيضا[عدل]

وصلات خارجية[عدل]

  • []