کتاب بهرام

اتمسفر، یا جو، لایه‌ای از گازها است که اطراف یک سیاره، مانند زمین، را احاطه کرده و تحت تأثیر گرانش سیاره در جای خود نگه داشته می‌شود. این لایه از گازها علاوه بر فراهم کردن شرایط زیست‌محیطی برای موجودات زنده، نقش‌های حیاتی دیگری مانند محافظت از سیاره در برابر تابش‌های مضر خورشید و تنظیم دمای سطح زمین را نیز ایفا می‌کند. جو زمین از پنج لایه اصلی تشکیل شده که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. این لایه‌ها به ترتیب از نزدیک‌ترین لایه به سطح زمین عبارتند از: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر و اگزوسفر.

اجزای جو زمین

جو زمین از ترکیب چندین گاز مختلف تشکیل شده است که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

1. نیتروژن (N₂): حدود ۷۸٪ از جو زمین را نیتروژن تشکیل می‌دهد. این گاز عمدتاً غیر فعال است و در فرآیندهای زیستی یا شیمیایی خیلی دخالت نمی‌کند.

2. اکسیژن (O₂): حدود ۲۱٪ از جو را اکسیژن تشکیل می‌دهد. این گاز برای تنفس موجودات زنده ضروری است و در فرآیندهای حیاتی مختلف مانند تنفس سلولی و احتراق نقش دارد.

3. دی‌اکسید کربن (CO₂): این گاز کمتر از ۰.۰۴٪ از جو را تشکیل می‌دهد، اما نقش بسیار مهمی در گرم‌سازی زمین و تغییرات اقلیمی دارد. دی‌اکسید کربن به عنوان یکی از گازهای گلخانه‌ای، انرژی حرارتی را در جو نگه می‌دارد و دمای سطح زمین را تنظیم می‌کند.

4. ارگن (Ar): ارگن یکی از گازهای نادر است که حدود ۰.۹٪ از جو را تشکیل می‌دهد و عمدتاً غیر فعال است.

5. گازهای دیگر: علاوه بر این گازها، مقادیر کمی از هلیوم، متان، بخار آب و سایر گازها نیز در جو وجود دارند که هرکدام نقش خاص خود را ایفا می‌کنند.

ترتیب قرارگیری گازها در هوا یا در لیست گازهای جو، معمولاً بر اساس درصد فراوانی آن‌ها در جو زمین تعیین می‌شود. جو زمین عمدتاً از نیتروژن (78%)، اکسیژن (21%)، آرگن (تقریباً 0.93%) و مقادیر کمتری از دیگر گازها مانند دی‌اکسید کربن، نئون و هلیوم تشکیل شده است.

در مورد ترتیب گازها، دی‌اکسید کربن (CO₂) معمولاً به دلیل اهمیت زیست‌محیطی و نقش آن در تغییرات اقلیمی، مورد توجه قرار می‌گیرد، اما در مقایسه با آرگن از نظر حجم بسیار کمتر است.

لایه‌های جو

جو زمین به پنج لایه اصلی تقسیم می‌شود که هرکدام ویژگی‌های متفاوتی دارند:

1. تروپوسفر:

   • نزدیک‌ترین لایه به سطح زمین است و حدود ۸۰٪ از جرم جو در این لایه قرار دارد.
   • در این لایه، تغییرات دما، بارش، ابرها و پدیده‌های جوی دیگر رخ می‌دهند.
   • ارتفاع این لایه در نزدیکی استوا حدود ۱2 کیلومتر و در نزدیکی قطب‌ها حدود ۸ کیلومتر است.

2. استراتوسفر:

   • این لایه بالاتر از تروپوسفر قرار دارد و شامل لایه ازن است که به جذب اشعه ماوراء بنفش (UV) خورشید کمک می‌کند.
   • دما در این لایه با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد، به دلیل جذب اشعه UV توسط لایه ازن.
   • ارتفاع استراتوسفر از حدود ۱2 کیلومتری سطح زمین شروع شده و تا ۵۰ کیلومتری آن ادامه دارد.

3. مزوسفر:

   • در این لایه دما دوباره کاهش می‌یابد و به پایین‌ترین حد خود می‌رسد.
   • این لایه مسئول سوختن شهاب‌ها قبل از رسیدن به سطح زمین است.
   • ارتفاع این لایه بین ۵۰ تا ۸۰ کیلومتر از سطح زمین قرار دارد.

4. ترموسفر:

   • در این لایه، دما به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و می‌تواند به ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد یا بیشتر برسد.
   • در این لایه، ذرات یونیزه شده به وجود می‌آیند که باعث پدیده‌هایی مانند شمالگان یا جنوبگان (Auroras) می‌شوند.
   • این لایه از ارتفاع ۸۰ کیلومتری شروع می‌شود و تا 600 کیلومتری زمین ادامه دارد.

5. اگزوسفر:

   • این لایه بالاترین بخش جو است که مرز آن با فضای بیرونی مشخص نیست.
   • در این لایه، ذرات گاز به صورت پراکنده و با سرعت بالا حرکت می‌کنند.
   • ارتفاع اگزوسفر از حدود 600 کیلومتر شروع می‌شود و به تدریج به فضای بیرون از جو می‌پیوندد.

اهمیت اتمسفر

اتمسفر برای بقا و بقای حیات روی زمین ضروری است. برخی از مهم‌ترین نقش‌های اتمسفر عبارتند از:

1. تنظیم دما: جو زمین از طریق اثر گلخانه‌ای، حرارت خورشید را جذب کرده و آن را در سطح زمین حفظ می‌کند، که این امر دمای مناسب برای زندگی انسان‌ها و سایر موجودات زنده را فراهم می‌آورد.

2. محافظت از تابش‌های مضر: جو زمین به ویژه لایه ازن در استراتوسفر، از ورود تابش‌های مضر فرابنفش (UV) به سطح زمین جلوگیری می‌کند. این تابش‌ها می‌توانند به DNA موجودات زنده آسیب بزنند و موجب سرطان‌های پوستی و آسیب به اکوسیستم‌ها شوند.

3. تامین اکسیژن و دیگر گازها: اکسیژن در جو برای تنفس موجودات زنده و برای سوختن مواد آلی ضروری است. همچنین، دی‌اکسید کربن که گیاهان برای فتوسنتز به آن نیاز دارند، در جو موجود است.

4. حفاظت از سطح زمین در برابر شهاب‌ها: جو همچنین نقش محافظتی در برابر شهاب‌ها ایفا می‌کند. بیشتر شهاب‌ها قبل از برخورد با سطح زمین در مزوسفر می‌سوزند.

5. فرآیندهای جوی و تغییرات اقلیمی: جو همچنین به گردش آب در سطح زمین کمک می‌کند، از طریق تبخیر، بارش و چرخه هیدرولوژیک که برای زندگی موجودات زنده بسیار مهم است.

تهدیدات و چالش‌ها

با این حال، جو زمین در معرض تهدیدات زیادی قرار دارد که یکی از بزرگترین آن‌ها تغییرات اقلیمی است. افزایش سطح گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید کربن به علت سوخت‌های فسیلی و جنگل‌زدایی باعث گرم شدن کره زمین و تغییر الگوهای جوی می‌شود. این امر می‌تواند به بروز بلایای طبیعی مانند خشکسالی، سیل، طوفان‌های شدید و ذوب یخ‌های قطبی منجر شود.

نتیجه‌گیری

اتمسفر یا جو زمین یک سیستم پیچیده و حیاتی است که برای حفظ حیات و ایجاد شرایط زیست‌محیطی مناسب ضروری است. حفاظت از جو و تلاش برای کاهش آلودگی و گازهای گلخانه‌ای، از جمله اقدامات ضروری برای حفظ تعادل زیستی و جلوگیری از تغییرات اقلیمی است.