زمين از فضا   

از فضا، جو زمين همانند پوسته آبي نازكي ديده مي شود ؛اين پوسته حساس در واقع محفظه اي از گازهايي است كه ما هر روز تنفس مي كنيم. اتمسفر يا همان جو زمين دماي آن را تنظيم كرده و پرتوهاي خورشيدي را فيلتر مي كند
جو زمين همان قدر كه نقش موثري در زندگي ما دارد، به همان اندازه مورد غفلت واقع شده است. اگر از كسي بپرسيد كه جو زمين چيست، احتمالا با خنده اي تمسخرآميز مواجه خواهيد شد كه پس از آن، اين جمله ادا خواهد شد: خب، جو زمين فضاي اطراف آن است ديگر. آري، جو زمين و كلا جو هر جرم آسماني ديگري، فضاي اطراف آن است، اما نقش اين فضا چيست؟ وجود آن، چه ضرورتي دارد؟ و هزاران سئوال ديگر. امروز در اين نوشته سعي خواهد شد بخوبي با يكي از بزرگترين موهبت هاي الهي آشنا شويم و اجزاي تشكيل دهنده آن را بشناسيم.
از فضا، جو زمين همانند پوسته آبي نازكي ديده مي شود. اين پوسته شكستني و حساس در واقع محفظه اي از گازهايي است كه ما هر روز تنفس مي كنيم. علاوه بر اين، اتمسفر يا همان جو زمين، دماي آن را تنظيم كرده و سطوح خطرناك پرتوهاي خورشيدي را فيلتر مي كند.
در سالهاي اخير تحقيقات علمي مشخص كرده كه ساختار شيميايي اتمسفر در حال تغيير بوده و دو دليل عمده آن عوامل طبيعي و دخالت هاي انسان است. در مورد فعاليت هاي انساني بايد گفت كه هر سال نگراني در اين مورد بيشتر مي شود، چون انسان با كارهاي خود گازهاي جذب كننده گرماي بيشتري توليد مي كند، بر پديده گرم شدن زمين دامن مي زند، ازن را نابود مي كند و... كه همگي اينها باعث نابودي تدريجي اتمسفر مي شوند و نابودي اتمسفر يعني نابودي محض تمام موجوداتي كه زير آن زندگي مي كنند.
پيشينه اتمسفر
باور عموم دانشمندان بر اين است كه زمين، 5 ميليارد سال پيش به وجود آمده است. در 500 ميليون سال اول، اتمسفر غليظي متشكل از گازها و بخاري كه حاصل واكنش هاي دروني زمين بود، اطراف زمين را پوشانده بود. اين گازها احتمالا هيدروژن (H2)، بخار آب، متان (CH4) و اكسيدهاي كربن بوده اند. تا سه و نيم ميليارد سال پيش، اتمسفر زمين احتمالا از دي اكسيدكربن (CO2)، منوكسيد كربن (CO)، آب (H2O)، نيتروژن (N2) و هيدروژن (H2) تشكيل شده بوده است. مهمترين ويژگي محيط باستاني جو، غيبت عنصر آزاد اكسيژن در آن است. شواهدي از وجود چنين اتمسفري در برخي صخره ها وجود دارد كه شامل عناصري مانند آهن و اورانيوم هستند. به اين ترتيب كه فسيل هاي موجود در صخره ها جوان تر مي شوند و تا مرز 3 ميليارد سال قبل باز مي گردند، وجود اين عناصر در اتمسفر هم كمتر مي شود.
در حدود يك ميليارد سال پيش ارگانيزم هاي دريايي اوليه كه جلبك هاي سبز- آبي ناميده مي شوند، شروع كردند به گرفتن انرژي از خورشيد براي تجزيه CO2 و H2O به اجزاي ارگانيك و اكسيژن مولكولي (O2)، به اين روش جذب انرژي خورشيدي و به كارگيري هدف دار آن، فتوسنتز مي گويند.
قسمتي از اكسيژني كه توسط عمل فتوسنتز به وجود مي آمد با كربن تركيب شده و دي اكسيدكربن توليد مي كردند. قسمت اضافي اكسيژن در فضا يا همان اتمسفر رها مي شد و به اين ترتيب هرچه اكسيژن اتمسفر بيشتر مي شد، دي اكسيدكربن كمتر مي شد.
در مناطق بالاي اتمسفر، برخي از مولكول هاي اكسيژن (O2)، از اشعه هاي مادون بنفش خورشيد انرژي جذب مي كردند و به اتم هاي تكي اكسيژن تبديل مي شدند. اين اتم هاي تكي در تركيب با مولكول اكسيژن (O2)، مولكول هاي ازن (O3) را تشكيل دادند كه در جذب اشعه هاي مادون بنفش بسيار مهم هستند. لايه نازكي كه اطراف كره زمين را محاصره كرده همانند يك سپر عمل كرده و از سياره در برابر پرتوافكني نور مادون بنفش محافظت مي كند. ازن به صورت دقيق تر، اشعه هاي مادون بنفشي را جذب مي كند كه طول موجي از 200 تا 300 نانومتر دارند و كشنده محسوب مي شوند. باور دانشمندان بر اين است كه ازن از 600 ميليون سال پيش در اتمسفر زمين وجود داشته است. در اين هنگام سطح اكسيژن در اتمسفر 10 درصد غلظت فعلي آن بوده است. پيش از اين دوره، زندگي در زمين فقط محدود به اقيانوس ها بود. وجود ازن باعث شد ارگانيزم ها پيشرفته تر شوند و بتوانند روي زمين هم زندگي كنند. در واقع مي توان گفت ازن نقش بسيار چشمگيري در تكامل حيات داشته و در واقع اين ازن بوده است كه اجازه داده زندگي به حدي از تكامل كه ما امروز مي بينيم برسد.
اتمسفر امروز
اتمسفري كه ما امروز استنشاق مي كنيم تركيب پايداري از چندصد نوع گاز متفاوت با منشاهاي گوناگون است. اين محفظه گازي، زمين را پوشانده و با آن مي چرخد. نسبت گازهاي اتمسفر به جز بخارآب تا 80كيلومتر بالاتر از سطح زمين، تقريبا يك دست و ثابت است. اجزاي اصلي اين گازها بر حسب حجم، اكسيژن(21درصد)، نيتروژن(78درصد) و آرگون
(93/0درصد) هستند. مقادير كمي از گازهاي ديگر هم يافت مي شود. اين گازهاي ديگر به قدري كم هستند كه به عنوان نسبت تركيبي اندازه گيري مي شوند. مثلا ازن، دي اكسيدكربن و كلروفلوئوروكربن ها(CFC) با مقياس هاي چند بخش از ميليون، چند بخش از ميليارد و چند بخش از تريليارد اندازه گيري مي شوند. نقش اين گازهاي كم حجم احتمالا در كنترل دما و وضعيت شيميايي اتمسفر است. شواهدي در دست است كه نشان مي دهد درصد حجم اين گازها به دليل عوامل طبيعي و انساني در حال تغيير هستند.
نمونه هاي گازهايي كه توسط انسان دستخوش تغيير حجم شده اند كلروفلوئوروكربن هاي CFC-11 و CFC-12 هستند. دي اكسيد كربن، اكسيد نيترات و متان از سوختن سوخت هاي فسيلي، بدن هاي مرده يا زنده يا فرآيند متابوليك ميكروارگانيزم هاي موجود در خاك ، لجن زارها و اقيانوس هاي سياره به دست مي آيند.
ساختار اتمسفر
محفظه گازي اطراف زمين خود به چندين لايه متفاوت تقسيم مي شود. حد بالاي اتمسفر يعني جايي كه گازها به درون فضا راه پيدا مي كنند، يكهزاركيلومتر بالاتر از سطح دريا است. بيش از 90درصد حجم نهايي اتمسفر در 40كيلومتر ابتدايي اين ارتفاع يكهزار كيلومتري قرار دارد.
لايه هاي اتمسفر باتوجه به شرايط شيميايي به پنج قسمت تقسيم مي شوند كه تفاوت هاي اساسي در دما دارند:
تروپوسفر: تروپوسفر نزديك ترين 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 مي كند. با افزايش ارتفاع، دما و حجم بخار آب بشدت كاهش مي يابد. بخار آب نقش بسيار مهمي در كنترل دما دارد، چون انرژي خورشيدي و پرتوافكني هاي گرمايي سطح سياره را جذب مي كند. تروپوسفر 99درصد بخار آب موجود در اتمسفر را در خود جاي داده است. غلظت بخارآب باتوجه به عرض جغرافيايي هم تغيير مي كند. روي مدارهاي اصلي غليظ تر و روي قطب ها غلظتشان بيشتر مي شود. تمام پديده هاي آب و هوايي در اين منطقه صورت مي گيرند. تروپوسفر به معناي منطقه تركيب شدن است و دليل آن وجود بادهاي شديدي است كه درهم مي پيچند.
حد بالاي اين لايه از 8كيلومتر در عرض هاي بالايي و تا 18كيلومتر روي استوا متغير است. اين مرز با تغيير فصل ها تغيير مي كند، به گونه اي كه در تابستان در بلندترين حالت است و در زمستان در كوتاه ترين . منطقه بسيار باريكي به نام تروپوپاس نقش حايل بين تروپوسفر و لايه بالايي را بازي مي كند. نكته جالب اينجاست كه باوجود افزايش ارتفاع در تروپوپاس دما همچنان ثابت مي ماند.
استراتوسفر: بالاي لايه تروپوسفر، استراتوسفر قرار دارد؛ جايي كه جريان هوا بيشتر افقي است. لايه ازن نازكي كه در بالاي منطقه استراتوسفر قرار دارد، مقادير بسيار زيادي ازن در خود دارد. همان طور كه اشاره شد، ازن حالت خاصي از اكسيژن است. وظيفه اصلي اين لايه اين است كه اشعه مادون قرمز خورشيد را جذب كند. درحال حاضر انسان ها با فعاليت هاي مخرب خود از قبيل توليد بيش از حد فلوئوروكربن ها باعث تخريب بخش هايي از لايه ازن شده اند.
مزوسفر: مزوسفر تقريبا از 50 كيلومتري سطح زمين شروع مي شود و در 80كيلومتري به پايان مي رسد. مشخصه ويژه اين لايه اتمسفري كاهش بسيار شديد دما در آن است. غلظت ازن 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 مي شود.
ترموسفر: ترموسفر بالاتر از مزوسفر قرار دارد. منطقه اي به نام فروسپاس بين ترموسفر و مزوسفر حائل است. دما در اين لايه با افزايش ارتفاع، بالا مي رود. اين افزايش دما به دليل جذب پرتوافكني هاي شديد خورشيدي است كه توسط ميزان بسيار كم و محدود مولكول هاي اكسيژن انجام مي گيرد. در ارتفاع 100 تا۲۰۰ كيلومتري هنوز هم عناصر اصلي اتمسفر نيتروژن و اكسيژن هستند.
اگزوسفر: اگزوسفر دورترين لايه اتمسفري از سطح زمين است . شايد حد بالاي اين لايه به ارتفاع۹۶۰ تايكهزار كيلومتر برسد. به هر حال نمي توان براي آن حد معيني تعيين كرد. اگزوسفر فضاي انتقالي بين اتمسفر زمين و فضاي بين سياره اي محسوب مي شود.
مطالبي كه گفته شد، بخش بسيار ناچيزي از اطلاعاتي است كه در مورد اتمسفر مي توان داشت، اما همين ميزان اطلاعات هم نقش انكارنشدني اتمسفر در ايجاد زمينه حيات را به خوبي نمايان مي كند، پس بر ماست كه از اين سپر شكستني هرچه بيشتر محافظت كنيم.


مطلب‌های دیگر در رابطه با :


لینک
چهارشنبه ٢٥ مهر ۱۳۸٦ - ویدا وحیدنیا