تمييز الغلاف الجوي عن الفضاء الخارجي

مقدمة

غالبًا ما يُنظر إلى الفضاء على أنه المنطقة التي ينتهي فيها الغلاف الجوي للأرض. يعمل الغلاف الجوي كحاجز بين كوكبنا والفضاء الشاسع، لكن تحديد نقطة البداية الدقيقة للفضاء يمثل تحديًا. يمتد الغلاف الجوي لمسافة تزيد عن 600 ألف ميل فوق سطح الأرض، بينما تقع محطة الفضاء الدولية على ارتفاع 240 ألف ميل. هذا التعارض يسلط الضوء على الطبيعة التدريجية للانتقال بين هذين المجالين.

تحديد خط كارمان

لتوحيد تعريف بداية الفضاء، تم اعتماد مفهوم “خط كارمان”. يمثل هذا الخط الوهمي بداية الفضاء على ارتفاع 60 ميلًا (100 كيلومتر) فوق مستوى سطح البحر. ويقع هذا الخط بين الجزء العلوي من طبقة الميزوسفير والجزء السفلي من طبقة الثيرموسفير.

الفروق البنيوية بين المجال الجوي والفضاء

الغلاف الجوي والفضاء يختلفان اختلافًا كبيرًا في الخصائص الفيزيائية مثل درجة الحرارة والضغط ونقل الصوت. فيما يلي بعض الاختلافات الرئيسية:

• التركيب: الغلاف الجوي هو طبقة من الغازات تحيط بجرم سماوي ذي جاذبية كافية. أما الفضاء، فهو في الأساس فراغ.
• الكثافة ودرجة الحرارة: يحتوي الغلاف الجوي على جزيئات غازية. تنخفض درجة الحرارة والكثافة مع الارتفاع. الغلاف الجوي يدعم الحياة. الفضاء فارغ أو شبه فارغ.
• درجة الحرارة: تختلف درجة حرارة الغلاف الجوي حسب الارتفاع. درجة حرارة الفضاء تقترب من الصفر المطلق (2.7 كلفن).
• نقل الصوت: الغلاف الجوي ينقل الصوت. الفضاء لا ينقل الصوت بسبب عدم وجود وسيط ناقل (غازات). يتم التواصل في الفضاء عبر موجات الراديو.

تكوين المجال الجوي: الطبقات

يتكون الغلاف الجوي من عدة طبقات متميزة، ولكل منها خصائصها الفيزيائية الفريدة:

• التروبوسفير (Troposphere): تمتد من سطح البحر إلى ارتفاع 9000 متر عند القطبين و 17000 متر فوق خط الاستواء. تحدث فيها معظم الظواهر الجوية، وهي الأكثر كثافة وتحتوي على حوالي 80٪ من كتلة الغلاف الجوي.
• الستراتوسفير (Stratosphere): تقع فوق التروبوسفير ويبلغ سمكها حوالي 35 كيلومترًا. لا تحدث فيها تقلبات جوية، وتحتوي على طبقة الأوزون التي تحمي الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة.
• الميزوسفير (Mesosphere): تقع فوق الستراتوسفير ويبلغ سمكها حوالي 35 كيلومترًا. تحتوي على كميات كبيرة من الغازات وهي أبرد طبقات الغلاف الجوي.
• الثيرموسفير (Thermosphere): تقع فوق الميزوسفير وتتميز بدرجات حرارة عالية. لا تنتقل فيها الحرارة أو الصوت بسبب قلة الجزيئات الغازية، ويبلغ سمكها حوالي 513 كيلومترًا. توجد فيها محطة الفضاء الدولية والأقمار الصناعية الأخرى.
• الأيونوسفير (Ionosphere): جزء نشط من الغلاف الجوي ينمو ويتقلص حسب كمية الإشعاع الشمسي الممتص. يحتوي على أيونات بسبب التحفيز الشمسي. تتداخل في هذه الطبقة المجالات المغناطيسية للأرض والشمس، وتظهر فيها ظاهرة الشفق.
• الإكسوسفير (Exosphere): الطبقة الخارجية للغلاف الجوي، وتفصل بين الغلاف الجوي للأرض والفضاء الخارجي. يبلغ سمكها حوالي 10000 كيلومتر. يحتوي الغلاف الخارجي على غازات مثل الهيدروجين والهيليوم، لكنها متباعدة جدًا ولا يوجد هواء للتنفس، والطقس بارد جدًا.

المصادر

1. National geographic. “Where, exactly, is the edge of space? It depends on who you ask.”
2. NASA SCIENCE. “The Edge of Space”
3. Difference between.com. “Difference Between Atmosphere and Space”, 30/3/2013.
4. Space place NASA. “Earth’s Atmosphere”