الخلق والتحطيم الطبيعي

2012 دليل الطقس

روس رينولدز

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

علوم الأرض والجيولوجيا

يتغيّر الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى سطح الأرض بشكل كبير في طريقه عبر الغلاف الجوي. تعكس السحب وطبقات الغبار واليابسة والمحيطات بعضه ثانيةً إلى الفضاء: تعتبر أشعة الشمس المنعكسة هذه ضائعة تماماً بالنسبة للمنظومة الجوية للأرض. ومن ناحية أخرى، يتم امتصاص بعضه من قبل السحب والغبار وبالطبع سطح الأرض. يُسخّن هذا الامتصاص المادة المعنية – مثلاً، المحيطات، أو الجبال الجليدية، أو سطح الأرض.

يتم امتصاص مُعظم أشعة الشمس ذات الأطوال الموجية حتى 0.21 ميكرومتر لمسافة أعلى من 50 كم (30 ميلاً) من قبل النيتروجين والأكسجين. يسخّن امتصاص الإشعاع الشمسي الغلاف الجوي في طبقة الأوزون وكذلك يمنع هذا الإشعاع، الضار بالحياة، من الوصول إلى سطح الأرض أو الغلاف الجوي السفلي.

يقوم الأوزون في الغلاف الجوي بشكل رئيسي بامتصاص الإشعاع الشمسي الوارد في المجال 0.21 – 0.31 ميكرومتر.

تقوم الأشعة فوق البنفسجية القصيرة الموجة جداً، بأطوال موجية أقل من 0.24 ميكرومتر، فعلاً بتقسيم جزيء الأكسجين O2 إلى ذرتي أكسجين (O + O). وفي جزء من الثانية، ستتحد ذرات الأكسجين النشطة جداً هذه مع جزيئات O2 الأخرى لتنتج الأوزون.

بالإضافة إلى ذلك، تقوم الأشعة فوق

البنفسجية بطول موجة أطول من 0.29 ميكرومتر بتحطيم الأوزون بتقسيمه إلى O2 و O. تُعرف هذه العملية التفكيك بالضوء. وكما يُظهر ذلك، لا يتم تركيب الأوزون بشكل

طبيعي فقط بل ويتم تحطيمه بعمليات طبيعية تماماً.

تستمر عمليات التركيب والتحطيم خلال ساعات الشمس وكانت تحدث بنفس المعدل تقريباً، حتى نشوء المشاكل الحديثة المرتبطة بالاستنفاذ الصناعي الخطير لطبقة الأوزون. معنى هذا أنّ الكمية الكلية للغاز بقيت ثابتة بشكل عام. ومع ذلك، قد يميل الميزان في هذا الإتجاه أو ذاك نتيجة الدورة الفصلية، الإنفجارات البركانية، التغيُّرات في شدّة المخرج الشمسي، والتقلب كل ما يقارب السنتين، وهو التحول في الجريان ضمن الغلاف الجوي الطبقي الإستوائي من شرقي إلى غربي ومن ثمّ إلى شرقي ثانية في فترة حوالي 26 شهراً.

إنّ تسخين الهواء الناتج عن التفاعل بين

الإشعاع الشمسي والأوزون ضروري لأنّه يلعب دوراً في تحديد دوران الغلاف الجوي على ارتفاعات كبيرة وإلى حد ما طبقة التربوسفير في الأسفل. ويعود سبب ذلك إلى أنّ أنماط الضغط تتأثّر بشدّة بالأنماط الحرارية؛ وبدوره يحدد نمط الضغط الأفقي اتجاه وقوة الرياح.