الغلاف الحراري

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة
يظهر الغلاف الجوي العلوي للأرض من الأسفل على شكل أشرطة من التوهج اللاحق ، تُضيء طبقة التروبوسفير باللون البرتقالي مع ظلال السحب، وطبقة الستراتوسفير باللونين الأبيض والأزرق. ثم تمتد طبقة الميزوسفير (المنطقة الوردية) إلى الخط البرتقالي والأخضر الباهت لأدنى توهج جوي ، على بُعد حوالي مئة كيلومتر عند حافة الفضاء والحافة السفلية لطبقة الثيرموسفير (غير المرئية). وتستمر هذه الظاهرة مع أشرطة الشفق القطبي الخضراء والحمراء الممتدة على عدة مئات من الكيلومترات.
رسم تخطيطي لطبقات الغلاف الجوي للأرض

الغلاف الحراري هو الطبقة الموجودة في الغلاف الجوي للأرض، والتي تقع مباشرة فوق طبقة الميزوسفير وتحت طبقة الإكسوسفير . ضمن هذه الطبقة، يتسبب الإشعاع فوق البنفسجي في تأين /تفكك الجزيئات ضوئيًا، مما يُنتج أيونات؛ وبالتالي، فإن الجزء الأكبر من طبقة الأيونوسفير يقع ضمن الغلاف الحراري. يُشتق اسم الغلاف الحراري من الكلمة اليونانية θερμός (تُنطق ثيرموس ) التي تعني الحرارة، ويبدأ على ارتفاع حوالي 80  كيلومترًا (50  ميلًا) فوق مستوى سطح البحر. [ 1 ] عند هذه الارتفاعات الشاهقة، تتوزع الغازات المتبقية في الغلاف الجوي في طبقات وفقًا لكتلتها الجزيئية (انظر الغلاف المضطرب ). ترتفع درجات حرارة الغلاف الحراري مع الارتفاع نتيجة امتصاص الإشعاع الشمسي عالي الطاقة . وتعتمد درجات الحرارة بشكل كبير على النشاط الشمسي، ويمكن أن تصل إلى 2000 درجة مئوية (3630 درجة فهرنهايت) أو أكثر. يؤدي الإشعاع إلى شحن جزيئات الغلاف الجوي في هذه الطبقة كهربائيًا، مما يسمح بانكسار الموجات الراديوية واستقبالها عبر الأفق. في طبقة الإكسوسفير، بدءًا من حوالي 600 كيلومتر (375 ميلًا) فوق مستوى سطح البحر، يتحول الغلاف الجوي إلى فضاء خارجي ، مع أن معظم طبقة الثيرموسفير، وفقًا لمعايير تحديد خط كارمان (100 كيلومتر؛ 62.1 ميلًا)، يُعتبر جزءًا من الفضاء الخارجي. يُعرف الحد الفاصل بين الثيرموسفير والإكسوسفير باسم الحد الحراري .     

يمكن أن تصل درجة حرارة الغاز شديد الكثافة في هذه الطبقة إلى 2500 درجة مئوية (4530 درجة فهرنهايت) . ورغم هذه الحرارة المرتفعة، فإن أي مراقب أو جسم سيشعر بدرجات حرارة منخفضة في الغلاف الحراري، لأن الكثافة المنخفضة للغاية للغاز (تكاد تكون فراغًا تامًا ) غير كافية لتوصيل الحرارة بين جزيئاته. سيقرأ مقياس الحرارة العادي درجة حرارة أقل بكثير من الصفر المئوي (32 درجة فهرنهايت) ، على الأقل ليلًا، لأن الطاقة المفقودة بالإشعاع الحراري ستتجاوز الطاقة المكتسبة من الغاز الجوي عن طريق التلامس المباشر. في المنطقة غير الصوتية فوق 160 كيلومترًا (99 ميلًا) ، تكون الكثافة منخفضة جدًا لدرجة أن التفاعلات الجزيئية نادرة جدًا بحيث لا تسمح بانتقال الصوت.     

تهيمن ديناميكيات الغلاف الحراري على المد والجزر الجوي ، والتي تُحركها في المقام الأول عملية التسخين اليومي . وتتلاشى الموجات الجوية فوق هذا المستوى بسبب التصادمات بين الغاز المحايد وبلازما الأيونوسفير.

إن الغلاف الحراري غير مأهول باستثناء محطة الفضاء الدولية ، التي تدور حول الأرض في منتصف الغلاف الحراري بين 408 و 410 كيلومترات (254 و 255 ميلاً) ومحطة الفضاء تيانغونغ ، التي تدور بين 340 و 450 كيلومترًا (210 و 280 ميلاً) .  

مكونات الغاز المحايد

من الملائم فصل طبقات الغلاف الجوي وفقًا لأدنى قيمتين لدرجة الحرارة، إحداهما على ارتفاع حوالي 12 كيلومترًا (7.5 ميل) ( التروبوبوز ) والأخرى على ارتفاع حوالي 85 كيلومترًا (53 ميلًا) ( الميزوبوز ) (الشكل 1). تُعرف طبقة الثيرموسفير (أو الغلاف الجوي العلوي) بأنها المنطقة التي تقع فوق 85 كيلومترًا (53 ميلًا) ، بينما تُعرف المنطقة الواقعة بين التروبوبوز والميزوبوز بالغلاف الجوي الأوسط ( الستراتوسفير والميزوسفير )، حيث يؤدي امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الشمسية إلى توليد أعلى درجة حرارة بالقرب من ارتفاع 45 كيلومترًا (28 ميلًا) ، مما يُسبب تكوّن طبقة الأوزون .    

الشكل 1. يوضح الرسم التخطيطي ما يلي: الموصلية الكهربائية (الخطوط على اليسار، المقياس أعلاه)، بما في ذلك منطقة الدينامو - درجة الحرارة (الخط في المنتصف، المقياس أدناه)، الأسفل هو التروبوسفير ، والوسط هو الستراتوسفير والميزوسفير، والأعلى هو الثيرموسفير والإكسوسفير - الإلكترونات لكل متر مكعب (الخط على اليمين، المقياس أعلاه)، بداية حزام فان ألين الداخلي

تتناقص كثافة الغلاف الجوي للأرض تقريبًا بشكل أُسّي مع الارتفاع. تبلغ الكتلة الإجمالية للغلاف الجوي M = ρ A H  ≃ 1  كجم/سم² ضمن عمود مساحته سنتيمتر مربع واحد فوق سطح الأرض (حيث ρ A = 1.29  كجم/م³ هي كثافة الغلاف الجوي على سطح الأرض عند الارتفاع z = 0 م، و H ≃ 8  كم هو متوسط ​​ارتفاع مقياس الغلاف الجوي ). يتركز 80% من هذه الكتلة في طبقة التروبوسفير . أما كتلة طبقة الثيرموسفير فوق حوالي 85 كم (53 ميلًا) فلا تمثل سوى 0.002% من الكتلة الإجمالية. لذلك، لا يُتوقع وجود أي تأثير طاقي يُذكر من طبقة الثيرموسفير إلى المناطق السفلى من الغلاف الجوي. 

تتسبب الاضطرابات الجوية في أن يكون الهواء في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، أسفل حد الاضطراب عند ارتفاع حوالي 90 كيلومترًا (56 ميلًا)، خليطًا من الغازات لا يتغير تركيبه. يبلغ متوسط ​​وزنه الجزيئي 29 غ/مول، ويُعد الأكسجين الجزيئي (O₂ ) والنيتروجين (N₂ ) المكونين الرئيسيين. أما فوق حد الاضطراب، فيكون الفصل الانتشارى للمكونات المختلفة كبيرًا، بحيث يتبع كل مكون هيكل ارتفاعه البارومتري، ويتناسب ارتفاعه عكسيًا مع وزنه الجزيئي. وتسيطر المكونات الأخف، الأكسجين الذري (O) والهيليوم (He) والهيدروجين (H)، تباعًا فوق ارتفاع حوالي 200 كيلومتر (124 ميلًا) ، وتختلف باختلاف الموقع الجغرافي والوقت والنشاط الشمسي. وتتأثر نسبة N₂ / O، التي تُعد مقياسًا لكثافة الإلكترونات في منطقة F من الغلاف الأيوني، بشدة بهذه التغيرات. [ 2 ] وتنتج هذه التغيرات عن انتشار المكونات الثانوية عبر المكون الغازي الرئيسي خلال العمليات الديناميكية.   

تحتوي طبقة الثيرموسفير على تركيز ملحوظ من عنصر الصوديوم، يقع ضمن نطاق سمكه 10 كيلومترات (6.2 ميل) على حافة طبقة الميزوسفير، على ارتفاع يتراوح بين 80 و100 كيلومتر (50 إلى 62 ميل) فوق سطح الأرض. ويبلغ متوسط ​​تركيز الصوديوم فيها 400,000 ذرة لكل سنتيمتر مكعب. ويتم تجديد هذا النطاق بانتظام عن طريق تصاعد الصوديوم من النيازك القادمة. وقد بدأ علماء الفلك باستخدام نطاق الصوديوم هذا لإنشاء " نجوم مرجعية " كجزء من عملية التصحيح البصري لإنتاج صور أرضية فائقة الوضوح. [ 3 ]  

مدخلات الطاقة

ميزانية الطاقة

يمكن تحديد درجة حرارة الغلاف الحراري من خلال رصد الكثافة وكذلك من خلال القياسات المباشرة عبر الأقمار الصناعية. ويمكن محاكاة العلاقة بين درجة الحرارة والارتفاع z في الشكل 1 باستخدام ما يُعرف بملف تعريف بيتس : [ 4 ]

(1) تي=تي∞-(تي∞-تي0)هـ-s(z-z0){\displaystyle T=T_{\infty }-(T_{\infty }-T_{0})e^{-s(z-z_{0})}}

حيث T∞ هي درجة حرارة الغلاف الخارجي فوق  ارتفاع 400 كم تقريبًا، وT₀ = 355  كلفن، وz₀ = 120  كم هي درجة الحرارة والارتفاع المرجعيين، وs هو مُعامل تجريبي يعتمد على T∞ ويتناقص معها . تُشتق هذه الصيغة من معادلة بسيطة للتوصيل الحراري. يُقدّر إجمالي مدخلات الحرارة بـ q₀ ≃ 0.8 إلى 1.6  ملي واط/م² فوق z₀ = 120  كم. وللوصول إلى حالة التوازن، تُفقد هذه الحرارة q₀ فوق z₀ إلى الطبقات السفلى من الغلاف الجوي عن طريق التوصيل الحراري.

تُعدّ درجة حرارة الغلاف الخارجي T∞ مقياسًا جيدًا للإشعاع الشمسي فوق البنفسجي الشديد. وبما أن انبعاثات الراديو الشمسية F عند  طول موجي 10.7 سم مؤشر جيد على النشاط الشمسي، فيمكن تطبيق الصيغة التجريبية في ظروف الغلاف المغناطيسي الهادئ. [ 5 ]

(2) تي∞≃500+3.4F0{\displaystyle T_{\infty }\simeq 500+3.4F_{0}}

حيث T∞ بالكلفن ، وFo بوحدة 10⁻² واط /م² هرتز⁻¹ ( مؤشر كوفينغتون)، وهي قيمة F مُعدّلة على مدى عدة دورات شمسية. يتراوح مؤشر كوفينغتون عادةً بين 70 و250 خلال الدورة الشمسية، ولا ينخفض ​​أبدًا عن 50 تقريبًا. وبالتالي، تتراوح T∞ بين 740 و1350 كلفن تقريبًا. في ظل ظروف مغناطيسية هادئة للغاية، تُساهم طاقة الغلاف المغناطيسي المتدفقة باستمرار بحوالي 250 كلفن في درجة الحرارة المتبقية البالغة 500 كلفن في المعادلة (2). أما الـ 250 كلفن المتبقية في المعادلة (2) فتُعزى إلى الموجات الجوية المتولدة داخل التروبوسفير والمتبددة داخل الثيرموسفير السفلي.    

الإشعاع الشمسي فوق البنفسجي الشديد

 تُمتص الأشعة السينية الشمسية والأشعة فوق البنفسجية القصوى (XUV) ذات الأطوال الموجية الأقل من 170 نانومترًا بشكل شبه كامل داخل الغلاف الحراري. ويتسبب هذا الإشعاع في تكوين طبقات الأيونوسفير المختلفة ، فضلًا عن ارتفاع درجة الحرارة عند هذه الارتفاعات (الشكل 1). وبينما  يظل الضوء المرئي الشمسي (من 380 إلى 780 نانومترًا) ثابتًا تقريبًا، مع تغير لا يتجاوز 0.1% من الثابت الشمسي [ 6 ] ، فإن الأشعة فوق البنفسجية القصوى الشمسية شديدة التغير زمانيًا ومكانيًا. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تزيد شدة انفجارات الأشعة السينية المصاحبة للتوهجات الشمسية بشكل كبير عن مستويات ما قبل التوهج بعدة مراتب خلال فترة زمنية تمتد لعشرات الدقائق. وفي نطاق الأشعة فوق البنفسجية القصوى،  يُمثل خط لايمان ألفا عند 121.6 نانومترًا مصدرًا مهمًا للتأين والتفكك عند ارتفاعات طبقة D في الأيونوسفير [ 7 ] . وخلال فترات هدوء النشاط الشمسي ، يحتوي هذا الخط وحده على طاقة أكبر من بقية طيف الأشعة فوق البنفسجية القصوى . تُعدّ التغيرات شبه الدورية التي تصل إلى 100% أو أكثر، بفترات زمنية تتراوح بين 27 يومًا و11 عامًا، من أبرز التغيرات في إشعاع الأشعة فوق البنفسجية الشديدة الشمسية. مع ذلك، توجد تقلبات غير منتظمة على جميع النطاقات الزمنية بشكل دائم. [ 8 ] خلال فترات انخفاض النشاط الشمسي، يُعتقد أن حوالي نصف إجمالي الطاقة الداخلة إلى الغلاف الحراري هي إشعاع الأشعة فوق البنفسجية الشديدة الشمسية. ويحدث هذا الإشعاع فقط خلال ساعات النهار، ويبلغ ذروته عند خط الاستواء في الاعتدالين .

الرياح الشمسية

يُعدّ مصدر طاقة الرياح الشمسية المصدر الثاني لدخول الطاقة إلى الغلاف الحراري، حيث تنتقل هذه الطاقة إلى الغلاف المغناطيسي عبر آليات غير مفهومة تمامًا. إحدى الطرق المحتملة لنقل الطاقة هي عملية الدينامو الهيدروديناميكي. تخترق جزيئات الرياح الشمسية المناطق القطبية للغلاف المغناطيسي، حيث تكون خطوط المجال المغناطيسي الأرضي عمودية بشكل أساسي. يتولد مجال كهربائي، موجه من الفجر إلى الغسق. على طول آخر خطوط المجال المغناطيسي الأرضي المغلقة، والتي تقع نقاط ارتكازها داخل المناطق الشفقية ، يمكن أن تتدفق تيارات كهربائية موازية للمجال إلى منطقة دينامو الأيونوسفير، حيث تُغلق بواسطة تيارات بيدرسن وهول الكهربائية . تُسخّن الخسائر الأومية لتيارات بيدرسن الطبقات السفلى من الغلاف الحراري (انظر، على سبيل المثال، مجال الحمل الحراري الكهربائي في الغلاف المغناطيسي ). كما أن اختراق الجسيمات عالية الطاقة من الغلاف المغناطيسي إلى المناطق الشفقية يُعزز بشكل كبير الموصلية الكهربائية، مما يزيد من التيارات الكهربائية وبالتالي التسخين الجولي . خلال فترات هدوء النشاط المغناطيسي، يُساهم الغلاف المغناطيسي بنحو ربع ميزانية طاقة الغلاف الحراري. [ ٩ ] يُمثل هذا حوالي ٢٥٠ كلفن من درجة حرارة الغلاف الخارجي المذكورة في المعادلة (٢). مع ذلك، خلال فترات النشاط الشمسي المكثف، قد يزداد هذا المدخل الحراري بشكل كبير، بمقدار أربعة أضعاف أو أكثر. ويحدث هذا المدخل من الرياح الشمسية بشكل رئيسي في المناطق الشفقية ليلاً ونهاراً. 

الموجات الجوية

يوجد نوعان من الموجات الجوية واسعة النطاق في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي: موجات داخلية ذات أطوال موجية رأسية محدودة، قادرة على نقل طاقة الموجات إلى الأعلى، وموجات خارجية ذات أطوال موجية لا نهائية، غير قادرة على نقل طاقة الموجات. [ 10 ] تنتمي موجات الجاذبية الجوية ومعظم المد والجزر الجوي المتولد في طبقة التروبوسفير إلى الموجات الداخلية. تتزايد سعة كثافتها أُسّيًا مع الارتفاع، بحيث تصبح هذه الموجات مضطربة عند الميزوبوز، وتتبدد طاقتها (على غرار تكسر أمواج المحيط على الساحل)، مما يُسهم في تسخين الثيرموسفير بمقدار 250  كلفن تقريبًا، وفقًا للمعادلة (2). من جهة أخرى، يُعد المد والجزر اليومي الأساسي المُسمى (1، -2)، والذي يُثار بكفاءة عالية بفعل الإشعاع الشمسي ، موجة خارجية، ولا يلعب سوى دور هامشي في الطبقات السفلى والوسطى من الغلاف الجوي. مع ذلك، يصبح الموجة السائدة عند ارتفاعات الثيرموسفير. وهو يحرك التيار الكهربائي Sq داخل منطقة الدينامو الأيونوسفيرية بين  ارتفاع 100 و 200 كيلومتر تقريبًا.

يحدث التسخين، الذي ينتج في الغالب عن أمواج المد والجزر، بشكل رئيسي في خطوط العرض الدنيا والمتوسطة. ويعتمد تباين هذا التسخين على الظروف الجوية داخل طبقة التروبوسفير والغلاف الجوي الأوسط، وقد لا يتجاوز 50%.

الديناميكيات

الشكل 2. رسم تخطيطي للمقطع العرضي على مستوى خط الزوال لدوران (أ) مركبة الرياح المتناظرة (P20 ) ، (ب) مركبة الرياح غير المتناظرة (P10 ) ، و(د) مركبة الرياح اليومية المتناظرة (P11 ) عند الساعة 3 و 15 بالتوقيت المحلي. تُظهر اللوحة العلوية اليمنى (ج) متجهات الرياح الأفقية للمركبة اليومية في نصف الكرة الشمالي تبعًا للتوقيت المحلي.

في طبقة الثيرموسفير فوق ارتفاع حوالي 150 كيلومترًا (93 ميلًا) ، تتحول جميع الموجات الجوية تدريجيًا إلى موجات خارجية، ولا تظهر أي بنية موجية رأسية ملحوظة. وتتحول أنماط الموجات الجوية إلى دوال كروية P = n m ، حيث m هو العدد الموجي الزوالي و n هو العدد الموجي القطاعي (m = 0: التدفق المتوسط ​​القطاعي؛ m = 1: المد والجزر اليومي؛ m = 2: المد والجزر نصف اليومي؛ وهكذا). وتصبح طبقة الثيرموسفير نظامًا متذبذبًا مخمدًا بخصائص مرشح تمرير منخفض. وهذا يعني أن الموجات الأصغر حجمًا (أعداد أكبر من (n,m)) والترددات الأعلى تُقمع لصالح الموجات الأكبر حجمًا والترددات الأقل. إذا أخذنا في الاعتبار الاضطرابات المغناطيسية الهادئة للغاية ودرجة حرارة الغلاف الخارجي المتوسطة الثابتة (المحسوبة على الكرة)، فإن التوزيع الزمني والمكاني المرصود لتوزيع درجة حرارة الغلاف الخارجي يمكن وصفه بمجموع الدوال الكروية: [ 11 ] 

(3) تي(φ،λ،ت)=تي∞{1+Δتي20P20(φ)+Δتي10P10(φ)كوس⁡[ωأ(ت-تأ)]+Δتي11P11(φ)كوس⁡(τ-τد)+⋯}{\displaystyle T(\varphi ,\lambda ,t)=T_{\infty }\{1+\Delta T_{2}^{0}P_{2}^{0}(\varphi )+\Delta T_{1}^{0}P_{1}^{0}(\varphi )\cos[\omega _{a}(t-t_{a})]+\Delta T_{1}^{1}P_{1}^{1}(\varphi )\cos(\tau -\tau _{d})+\cdots \}}

هنا، تمثل φ خط العرض، وλ خط الطول، وt الزمن، وωa التردد الزاوي لسنة واحدة، و ωd التردد الزاوي ليوم شمسي واحد، وτ = ωdt + λ التوقيت المحلي. يمثل ta = 21 يونيو تاريخ الانقلاب الصيفي في نصف الكرة الشمالي، وτd = 15:00 التوقيت المحلي لأقصى درجة حرارة يومية.

يمثل الحد الأول في المعادلة (3) على اليمين المتوسط ​​العالمي لدرجة حرارة الغلاف الخارجي (في حدود 1000  كلفن). أما الحد الثاني [مع P₂₀ = 0.5 (3 sin² ( φ)⁻¹)] فيمثل فائض الحرارة عند خطوط العرض المنخفضة، وما يقابله من عجز حراري عند خطوط العرض العليا (الشكل 2أ). يتشكل نظام رياح حرارية، حيث تتجه الرياح نحو القطبين في الطبقة العليا ، وتبتعد عنهما في الطبقة السفلى. معامل ΔT₂₀ ≈ 0.004 صغير لأن التسخين الجولي في مناطق الشفق القطبي يعوض فائض الحرارة هذا حتى في ظل ظروف مغناطيسية هادئة. أما في ظل الظروف المضطربة، فيصبح هذا الحد هو السائد، ويتغير اتجاهه بحيث ينتقل فائض الحرارة من القطبين إلى خط الاستواء. يمثل الحد الثالث (حيث P 1 0 = sin φ) فائض الحرارة في نصف الكرة الصيفي، وهو المسؤول عن نقل الحرارة الزائدة من الصيف إلى الشتاء (الشكل 2ب). تبلغ سعته النسبية حوالي ΔT 1 0 ≃ 0.13. أما الحد الرابع (حيث P 1 1 (φ) = cos φ) فهو الموجة اليومية السائدة (النمط المدّي (1,−2)). وهو المسؤول عن نقل الحرارة الزائدة من نصف الكرة النهاري إلى الليلي (الشكل 2د). تبلغ سعته النسبية حوالي ΔT 1 1 ≃ 0.15، أي حوالي 150 كلفن. يجب إضافة حدود أخرى (مثل الحدود نصف السنوية، والحدود نصف اليومية، والحدود ذات الرتب الأعلى) إلى المعادلة (3)، إلا أنها ذات أهمية ثانوية. يمكن اشتقاق مجاميع مماثلة للكثافة والضغط ومكونات الغاز المختلفة. [ 5 ] [ 12 ] 

العواصف الحرارية

على عكس إشعاع الأشعة فوق البنفسجية الشديدة الشمسية، تُظهر الاضطرابات المغناطيسية، التي تُشير إليها التغيرات الجيومغناطيسية على سطح الأرض، طابعًا نبضيًا غير متوقع، بدءًا من اضطرابات دورية قصيرة في حدود ساعات وصولًا إلى عواصف عملاقة طويلة الأمد تستمر لعدة أيام. يُطلق على رد فعل الغلاف الحراري لعاصفة مغناطيسية كبيرة اسم العاصفة الحرارية. نظرًا لأن تدفق الحرارة إلى الغلاف الحراري يحدث عند خطوط العرض العليا (وخاصةً في المناطق الشفقية)، فإن نقل الحرارة المُمثَّل بالحد P 2 0 في المعادلة (3) يكون معكوسًا. كذلك، وبسبب الطبيعة النبضية للاضطراب، تتولد حدود من الرتبة الأعلى، والتي تتميز بأوقات اضمحلال قصيرة، وبالتالي تختفي بسرعة. يُحدد مجموع هذه الأنماط "زمن انتقال" الاضطراب إلى خطوط العرض الدنيا، وبالتالي زمن استجابة الغلاف الحراري للاضطراب المغناطيسي. يُعدّ ارتفاع نسبة النيتروجين إلى الأكسجين (N₂ / O₂) عاملاً مهماً في تطور العاصفة الأيونوسفيرية أثناء العاصفة الحرارية في خطوط العرض المتوسطة والعالية. [ 13 ] يؤدي ارتفاع نسبة النيتروجين إلى زيادة فقدان بلازما الأيونوسفير، وبالتالي انخفاض كثافة الإلكترونات داخل طبقة F الأيونوسفيرية (عاصفة أيونوسفيرية سالبة).

تغير المناخ

لوحظ انكماش الغلاف الحراري كنتيجة محتملة، ويعزى ذلك جزئيًا إلى زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون، حيث يحدث أقوى تبريد وانكماش في هذه الطبقة خلال الحد الأدنى للنشاط الشمسي . وكان آخر انكماش في الفترة 2008-2009 هو الأكبر منذ عام 1967 على الأقل. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

الظواهر في الغلاف الحراري

تُعدّ ظاهرة البرق الخافت (ELVES) نوعًا من أنواع البرق الذي يحدث في الطبقات العليا من الغلاف الجوي، وتحديدًا عند الحد السفلي للغلاف الحراري. غالبًا ما تظهر هذه الظاهرة على ارتفاع 100 كيلومتر (62 ميلًا) فوق سطح الأرض فوق العواصف الرعدية ، على شكل توهج أحمر خافت مسطح ومتوسع، يبلغ قطره حوالي 400 كيلومتر (250 ميلًا) ، ويستمر لمدة ميلي ثانية واحدة تقريبًا . [ 17 ] سُجّلت ظاهرة البرق الخافت لأول مرة خلال مهمة مكوك فضائي قبالة سواحل غويانا الفرنسية في 7 أكتوبر 1990. [ 18 ]    

ELVES هو اختصار طريف لعبارة "انبعاثات الضوء والاضطرابات منخفضة التردد للغاية الناتجة عن مصادر النبضات الكهرومغناطيسية". [ 19 ] يشير هذا إلى عملية توليد الضوء؛ وهي إثارة جزيئات النيتروجين نتيجة تصادم الإلكترونات (ربما تكون الإلكترونات قد اكتسبت طاقة من النبضة الكهرومغناطيسية الناتجة عن تفريغ من عاصفة رعدية كامنة). [ 20 ] [ 21 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ دوكسبوري ودوكسبوري (1997). مقدمة إلى محيطات العالم (  الطبعة الخامسة).
  2. ↑ برولس، جي دبليو، وبيرد، إم كيه، "فيزياء بيئة الفضاء للأرض"، سبرينغر فيرلاغ، هايدلبرغ، 2010
  3. ↑ "مارتن إندرلين وآخرون، تلسكوب ESO الكبير جدًا يرصد ضوءًا أكبر بأربع مرات من الضوء الأول ، ليزر فوكس وورلد، يوليو 2016، الصفحات 22-24" . 11 يوليو 2016.
  4. ↑ راور، ك.، نمذجة الغلاف الجوي المحايد والمتأين، في فلوغه، س. (محرر): موسوعة الفيزياء، 49/7 ، سبرينغر فيرلاغ، هايدلبرغ، 223
  5. 1 2 هيدين، أ.إ.، نموذج منقح للغلاف الحراري يعتمد على بيانات مطياف الكتلة وبيانات التشتت غير المتماسك: MSIS-83، مجلة البحوث الجيوفيزيائية، 88 ، 10170، 1983
  6. ↑ ويلسون، آر سي، قياسات الإشعاع الشمسي الكلي وتغيراته، مجلة علوم الفضاء، 38 ، 203، 1984
  7. ↑ براسور، جي.، وس. سالومون، "علم طبقات الجو العليا في الغلاف الجوي المتوسط"، دار ريدل للنشر، دوردريخت، 1984
  8. ^ Schmidtke، G.، نمذجة الإشعاع الشمسي للتطبيقات الجوية، في Flügge، S. (ed)، Encycl. فيز. 49/7 ، سبرينغر فيرلاغ، هايدلبرغ، 1
  9. ↑ Knipp, DJ, WK Tobiska, and BA Emery, Direct and indirect thermospheric heat source for solar cycles, Solar Phys., 224 , 2506, 2004
  10. ↑ فولاند، هـ.، "موجات المد والجزر الجوية والموجات الكوكبية"، كلوير، دوردريخت، 1988
  11. ↑ كوهنلين، دبليو، نموذج لدرجة حرارة الغلاف الحراري وتكوينه، علوم الكواكب والفضاء 28 ، 225، 1980
  12. ↑ فون زان، يو، وآخرون، نموذج ESRO-4 لتكوين الغلاف الحراري العالمي ودرجات الحرارة خلال فترات انخفاض النشاط الشمسي، رسائل البحوث الجيوفيزيائية، 4 ، 33، 1977
  13. ↑ برولس، جي دبليو، اضطرابات الكثافة في الغلاف الجوي العلوي الناتجة عن تبديد طاقة الرياح الشمسية، مجلة المسح الجيوفيزيائي، 32 ، 101، 2011
  14. ↑ أخبار العلوم، ناسا (15 يوليو 2010). "انهيار محير للغلاف الجوي العلوي للأرض" . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء - أخبار العلوم . مؤرشف من الأصل في 2 نوفمبر 2019. تم الاطلاع عليه في 16 يوليو 2010 .
  15. ↑ هو، ديريك (17 يوليو 2010). "حيرة العلماء بسبب انكماش غير عادي في طبقات الجو العليا" . شبكة سي إن إن الإخبارية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2010 .
  16. ↑ ساوندرز، أرون؛ سوينيرد، غراهام ج.؛ لويس، هيو ج. (2009). "نتائج أولية تدعم أدلة انكماش الغلاف الحراري" (ملف PDF) . مؤتمر ماوي المتقدم لتقنيات المراقبة البصرية والفضائية : 8. رمز Bibcode : 2009amos.confE..55S . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2011-07-07.
  17. ↑ إلفس، مقدمة: التسخين الأيوني بواسطة النبضات الكهرومغناطيسية من البرق
  18. ↑ بوك، دبليو إل؛ وآخرون . (مايو 1998). "دور أشرطة الفيديو الخاصة بمكوك الفضاء في اكتشاف العفاريت والنفثات والجنيات" . مجلة فيزياء الغلاف الجوي والشمس والأرض . 60 ( 7-9 ): 669-677 . Bibcode : 1998JASTP..60..669B . doi : 10.1016/S1364-6826(98)00025-X . 
  19. ↑ القاموس الحر – الجان
  20. ↑ فالتر بينوتو (5 أبريل 2023). "فالتر بينوتو على إنستغرام" . إنستغرام . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أبريل 2023 .
  21. ↑ فيليبو تيري (2023-04-04). "فيليبو تيري على إنستغرام" . إنستغرام . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-04-05 .