ساختار اتمسفر
بطور خلاصه می‌توان گفت که جو از چهار لایه کاملا مشخص
تروپوسفر ،
استراتوسفر ،
مزوسفر و
ترموسفر تشکیل شده است. محفظه گازی اطراف زمین خود به چندین لایه متفاوت تقسیم می‌شود. حد بالای اتمسفر یعنی جایی که گازها به درون فضا راه پیدا می‌کنند، یکهزار کیلومتر بالاتر از سطح دریا است. بیش از 90 درصد حجم نهایی اتمسفر در 40 کیلومتر ابتدایی این ارتفاع یکهزار کیلومتری قرار دارد. لایه‌های اتمسفر با توجه به شرایط شیمیایی به پنج قسمت تقسیم می‌شوند که تفاوتهای اساسی در دما دارند:
تروپوسفر
تروپوسفر نزدیکترین لایه اتمسفری به زمین بوده و بیشترین درصد حجم کلی اتمسفر را در خود جای داده است. ویژگی بارز این لایه غلظت هوای آن است. در این لایه به ازای هر کیلومتر ارتفاع ، دمای هوا 6درجه سلسیوس تغییر می‌کند. با افزایش ارتفاع ، دما و حجم بخار آب بشدت کاهش می‌یابد. بخار آب نقش بسیار مهمی در کنترل دما دارد، چون
انرژی خورشیدی و پرتو افکنیهای گرمایی سطح سیاره را جذب می‌کند. تروپوسفر 99 درصد بخار آب موجود در اتمسفر را در خود جای داده است.
غلظت بخار آب با توجه به عرض جغرافیایی هم تغییر می‌کند. روی مدارهای اصلی غلیظتر و روی قطبها غلظتشان بیشتر می‌شود. تمام پدیده‌های آب و هوایی در این منطقه صورت می‌گیرند. تروپوسفر به معنای منطقه ترکیب شدن است و دلیل آن وجود بادهای شدیدی است که درهم می‌پیچند. حد بالای این لایه از 8 کیلومتر در عرضهای بالایی و تا 18کیلومتر روی استوا متغیر است. این مرز با تغییر فصلها تغییر می‌کند، به گونه‌ای که در تابستان در بلندترین حالت است و در زمستان در کوتاهترین. منطقه بسیار باریکی به نام
تروپوپاس نقش حایل بین تروپوسفر و لایه بالایی را بازی می‌کند. نکته جالب اینجاست که با وجود افزایش ارتفاع در تروپوپاس دما همچنان ثابت می‌ماند.
استراتوسفر
بالای لایه تروپوسفر ، استراتوسفر قرار دارد؛ جایی که جریان هوا بیشتر افقی است.
لایه اوزون نازکی که در بالای منطقه استراتوسفر قرار دارد، مقادیر بسیار زیادی اوزون در خود دارد. همانطور که اشاره شد، اوزون حالت خاصی از اکسیژن است. وظیفه اصلی این لایه این است که اشعه مادون قرمز خورشید را جذب کند. درحال حاضر انسانها با فعالیتهای مخرب خود از قبیل تولید بیش از حد فلوئورو کربنها باعث تخریب بخشهایی از لایه اوزون شده‌اند.
مزوسفر
مزوسفر تقریبا از 50 کیلومتری سطح زمین شروع می‌شود و در 80 کیلومتری به پایان می‌رسد. مشخصه ویژه این لایه اتمسفری کاهش بسیار شدید دما در آن است. غلظت اوزون و بخار آب در این منطقه بسیار ناچیز است و به همین علت دمای هوا در این لایه بسیار کمتر از تروپوسفر و استراتوسفر است. با افزایش فاصله از سطح زمین ، ترکیب شیمیایی هوا شدیدا به ارتفاع وابسته شده و اتمسفر سرشار از گازهای سبک می‌شود.
ترموسفر
ترموسفر بالاتر از مزوسفر قرار دارد. منطقه‌ای به نام فروسپاس بین ترموسفر و مزوسفر حائل است. دما در این لایه با افزایش ارتفاع ، بالا می‌رود. این افزایش دما به دلیل جذب پرتوافکنیهای شدید خورشیدی است که توسط میزان بسیار کم و محدود مولکولهای اکسیژن انجام می‌گیرد. در ارتفاع 100 تا۲۰۰ کیلومتری هنوز هم عناصر اصلی اتمسفر نیتروژن و اکسیژن هستند.
اگزوسفر
اگزوسفر دورترین لایه اتمسفری از سطح زمین است. شاید حد بالای این لایه به ارتفاع۹۶۰ تایکهزار کیلومتر برسد. به هر حال نمی‌توان برای آن حد معینی تعیین کرد. اگزوسفر فضای انتقالی بین اتمسفر زمین و فضای بین سیاره‌ای محسوب می‌شود.
تغییرات دمایی
دماهای زیاد نزدیک سطح زمین ، در مجاورت استراتوپوز و ناحیه ترموسفر دیده می‌شود. این زیاد بودن دما به تابش خورشید و جذب آن مربوط است. بیشتر تابش خورشیدی توسط سطح زمین جذب می‌شود. بنابراین تروپوسفر از ناحیه زیرین شروع به گرم شدن می‌کند. تغییرات دما از سطح زمین با افزایش ارتفاع ، کاهش می‌یابد و این بدین سبب است که از منبع گرمایی که سطح زمین می‌باشد دور می‌شویم. برعکس تروپوسفر ناحیه گرمایی استراتوسفر در بالای آن قرار دارد و اینجا همان نقطهای است که در آن شکل گیری اوزون و تجزیه ملوکولهای اکسیژن صورت می‌گیرد و در اثر این واکنش گرما ایجاد می‌شود.
با نزدیک شدن به این بخش چون به منبع گرمایی نزدیک می‌شویم، تغییرات دما با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد.در بخش بالاتر ، مزوسفر قرار دارد که در اینجا چگالی مولکولی کم می‌شود و با افزایش ارتفاع به دلیل دور شدن از استراتوسفر که منبع گرمایی می‌باشد، دما به شدت نزول می‌کند تا بخش بالاتر که ترموسفر نامیده می‌شود. از اینجا به بعد دما باز هم افزایش می‌یابد و توجیه آن خروج از حیطه زمین و کاسته شدن اثرات حرارتی آن و نزدیک شدن به منبع اصلی گرما در
منظومه شمسی می‌باشد. از اینجا به بعد تغییرات دما سیر صعودی دارد.
دما و لایه‌های جوی
دمای جو زمین همراه با ارتفاع تغییر می کند؛ رابطه ریاضی بین دما وارتفاع مابین لایه های مختلف جومتغیر است:
- تراپوسفر ، 0 - 7.17 کیلومتر ، دما با افزایش ارتفاع کم می‌شود.
- استراتوسفر ، 7.17 - 50 کیلومتر ، دما با افزایش ارتفاع زیاد می‌شود.
- مزوسفر ، 50 - 80.85 کیلومتر ، دما با افزایش ارتفاع کم می‌شود.
- ترموسفر ، 8.85 - +640 کیلومتر دما با افزایش ارتفاع زیاد می‌شود.
- اگزوسفر
مرزهای بین این مناطق
تروپوپوز ، استراتوپوز و
مزوپوز نامگذاری شده‌اند. میانگین دمای جو در سطح زمین 14 درجه سانتیگراد است.
لایه استراتوپوز
استراتوپوز لایه‌ای از جو زمین است که مرز بین استراتوسفر و مزوسفر نیز می‌باشد. در استراتوسفر دما به همراه ارتفاع افزایش می‌یابد و استراتوپوز بخشی است که بیشترین دما را دارد. این مسئله تنها در
اتمسفر زمین رخ نمی‌دهد بلکه در سیارات دیگری که دارای اتمسفر هستند نیز رخ می‌دهد. بر روی زمین عموما معتقدند که استراتوپوز در ارتفاع 50 کیلومتری واقع شده است. فشار اتمسفری حدود یک هزارم فشار در سطح دریاست.
مباحث مرتبط با عنوان
