مورد الهواء

مورد الهواء
مورد الهواء: التركيب والاهمية
يتواجد الهواء منذ القدم ولا توجد حياة بدون وجود هواء. نستطيع ان نبقى على قيد الحياة بدون غذاء لفترة اسابيع، وبدون ماء لفترة ايام ولكن بدون هواء فقط لبضعة دقائق ومن هنا اهمية الهواء لنا. بدون ودود هواء لا نستطيع ان نسمع الصوت وايضًا لن يكون وجود لحالات طقس مختلفة.

• تركيب الهواء في الغلاف الجوي للكرة الارضية، مصدر المواد بالهواء، تغيير مبنى الهواء في الطبقات المختلفة في الغلاف الجوي.
يتكون الغلاف الجوي من خليط من الغازات لا تتفاعل مع بعضها البعض. هذه الغازات موجودة على ارتفاع 80 كم تقريبًا ولكن كلما ارتفعنا كمية الغازات تقل أي تنخفض كثافتها. يظهر الجدول التالي تركيب الغلاف الجوي:
جدول رقم : تركيب الغلاف الجوي
الغاز النسبة بالهواء (%)
نيتروجين N2 78.08
اكسجين O2 20.95
ارغون Ar 0.93
ثاني اكسيد الكربون CO2 0.035
اوزون O3 0.0012
بخار الماء H2O 0 – 0.4

يظهر من الجدول ان النيتروجين هو الغاز الاكثر انتشارًا وهو ضروري لجميع الكائنات الحية ويستهلك مباشرة من الجو فقط بواسطة بعض انواع البكتيريا او بطرق كيميائية اما بالصناعة او بواسطة البرق. اما باقي الكائنات فتأخذه جاهزًا عن طريق الغذاء وعلى شكل مركبات نيتروجينية. بدون الاكسجين لا توجد حياة لاغلب الكائنات. يشكل الاكسجين 21% من الهواء وهو ضروري لعمليات التنفس والحرق.
عملية التنفس: طاقة C6H12O6 + O2 CO2 + H2O +
يحافظ على تركيز ثابت للاكسجين بواسطة عملية التمثيل الضوئي
ضوء
CO2 + H2O C6H12O6 + O2
غاز ثاني اكسيد الكربون ينتج خلال عملية التنفس وعملية الحرق. كما نرى يستهلك بواسطة النباتات والطحالب خلال عملية التمثيل الضوئي وتكوين مواد عضوية في النبات. بالرغم من تركيزه المنخفض له تأثير كبير على الاحتباس الحراري.
اما الاوزون فيتكون من ثلاث ذرات اكسدين وهو موجود في إحدى طبقات الغلاف الجوي ووظيفته امتصاص الاشعة فوق البنفسجية الضارة (اشعة UV)، ويمنع بذلك وصولها الى الكرة الارضية.

يحتوي الغلاف الجوي على خليط مستقر نسبيًا من مئات انواع الغازات، والتي كميتها النسبية، ما عدا بخار الماء، تعتبر ثابتة حتى ارتفاع 80 كم. مع هذا كلما ارتفعنا الى اعلى في الغلاف الجوي، تقل كثافة الغازات وذلك بسبب الانخفاض في جاذبية الارض، التي تجذب الغازات الى الطبقات السفلى. نتيجة لذلك اكثر من 90% من غازات الغلاف الجوي موجودة في الطبقة على ارتفاع 16 كم، واكثر من 99% موجودة على ارتفاع 40 كم فوق سطح البحر. لهذا السبب كثافة الهواء (عدد الجزيئات الموجودة في وحدة حجم) مرتفعة جدًا في هذه الطبقات.
ان ضغط الهواء في الغلاف الجوي يتأثر، إضافة الى قوة الجاذبية، من التصادمات بين جزيئات الغازات في الهواء والموجودة في حالة حركة. كلما كانت كثافة الغازات اعلى، يزيد عدد التصادمات بينها ولذلك ضغط الهواء يرتفع والعكس صحيح. مع الارتفاع الى اعلى، تقل كثافة الهواء ويقل ايضًا ضغط الهواء. ان التغييرات في تركيب الغازات في الطبقات المختلفة يؤدي الى تغيير في درجة الحرارة السائدة في هذه الطبقات.
متبع تقسيم الغلاف الجوي الى طبقات حسب التغيير في درجات الحرارة كلما ارتفعنا الى اعلى. الطبقة الاولى هي القريبة من الكرة الارضية والتي تصل الى ارتفاع 18 كم تقريبًا تدعى تروبوسفيرا. في هذه الطبقة تنخفض درجة الحرارة كلما ارتفعنا الى اعلى. السبب في ذلك ان هذه الطبقة تأخذ درجة حرارتها من اشعة الشمس المنعكسة من الارض. تصل اشعة الشمس الى الارض، تمتص الارضض جزءً منها والجزء الآخر ينعكس الى اعلى، لذلك طبقة الهواء الملامسة لسطح الارض تكون حرارتها مرتفعة، وكلما ابتعدنا عن سطح الارض تنخفض درجة الحرارة. في هذه الطبقة تحدث جميع التغييرات في المناخ من ناحية تكوين الغيوم، هطول الامطار وشدة الرياح. ايضًا جميع الملوثات المنطلقة تتراكم في هذه الطبقة حيث لا يوجد اختلاط بينها وبين الطبقة التي فوقها. الهواء بها كثيف نسبيًا، لانه يحتوي على 75% من كتلة الغازات وعلى 99% من بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي. يلعب بخار الماء دورًا هامًا في تنظيم درجة حرارة هذه الطبقة لأنه يمتص الاشعة التي تصل من الشمس والاشعة المنطلقة من الكرة الارضية.
اما الطبقة الثانية تدعى ستارتوسفيرا وبها ترتفع درجة الحرارة كلما ارتفعنا الى اعلى. تحتوي هذه الطبقة على الاوزون الذي يمتص الاشعة فوق البنفسجية ويحمي جميع الكائنات من هذه الاشعة. ان التغيير بدرجة الحرارة نابع من امتصاص الاوزون للاشعة فوق البنفسجية وبما ان تركيز الاوزون يرتفع في هذه الطبقة كلما ارتفعنا الى اعلى لذلك ترتفع ايضًا درجة الحرارة. هذه الطبقة تصل الى ارتفاع 50 كم. مبنى الهواء في هذه الطبقة يشبه الطبقة الاولى ولكن تركيز بخار الماء اقل ب- 1000 ضعف، بينما تحتوي على 90% من الاوزون الموجود في الغلاف الجوي. لطبقة الاوزون دور آخر عدا حماية الكائنات الحية من اضرار الاشعة فوق البنفسجية، وهو منع تحويل الاكسجين في طبقة التروبوسفيرا الى اوزون، هذا التحويل يتم بتأثير الاشعة فوق البنفسجية. كذلك طبقة الاوزون تلعب دورًا هامًا في تصميم المناخ على سطح الكرة الارضية.
الطبقة الثالثة تدعى ميزوسفيرا وتصل الى ارتفاع 85 كم فوق سطح الارض. في هذه الطبقة تنخفض درجة الحرارة كلما ارتفعنا الى اعلى. تصل درجة الحرارة الى 90 درجة مئوية على ارتفاع 80 كم، وذلك بسبب ان تركيز بخار الماء والاوزون في هذا الارتفاع يكاد ان يكون صفرًا. تؤدي اشعة الشمس الى إخراج الكترون او اكثر من الهواء مما يكون ما يسمى بالايونات.
الطبقة الاخيرة تدعى تيرموسفيرا وبها ترتفع درجة الحرارة كلما ارتفعنا الى اعلى. السبب للارتفاع هو امتصاص اشعة الشمس بواسطة جزيئات الاكسجين وقربها النسبي من اشعة الشمس حيث ممكن ان تصل درجة الحرارة الى 1500 درجة مئوية. الجدير بالذكر اننا اذا وصلنا الى هذه الطبقة لا نشعر بهذه الدرجة وذلك بسبب كثافة الهواء المنخفضة.


• اهمية المواد في الهواء للحياة (تنفس وتمثيل ضوئي) ولعمليات اخرى بالبيئة (تجميل المنظر والمناخ)
فقط 0.0003% من كمية الماء بالعالم موجودة بالهواء، ولكن لهذه الكمية اهمية كبيرة. تتعلق الحياة على الكرة الارضية بهذه المياه، ولذلك وجود الترسبات هي ظاهرة طقس مهمة جدًا. تتركب الغيوم من قطرا ماء