فصل: تقسيم الغلاف الغازي للأرض من حيث مواءمته للحياة الأرضية:

ويضم هذا النطاق ثلثي (66%) كتلة الغلاف الغازي للأرض، وتتناقص درجة الحرارة فيه مع الارتفاع باستمرار بمعدل 6 درجات مئوية كل كيلو متر ارتفاع في المتوسط حتي تصل إلي ستين درجة مئوية تحت الصفر في قمته المعروفة باسم مستوي الركود الجوي (The tropopause) وذلك لتناقص الضغط فيه إلي عشر الضغط الجوي عند سطح البحر تقريبا، وللبعد عن سطح الأرض وهو مصدر التدفئة الصاعدة إلي هذا النطاق.
وهذا النطاق هو نطاق تكثف بخار الماء الصاعد من الأرض، وتكون السحب، وهطول كل من المطر والبرد والثلج، وحدوث ظواهر الرعد والبرق، وتحرك الرياح، وتكون العواصف والدوامات، وتيارات الحمل الهوائية، وغير ذلك من الظواهر الجوية، ويتركب الغلاف الغازي في هذا النطاق أساسا من جزيئات كل من النيتروجين (بنسبة 78،1% بالحجم) والاوكسجين (بنسبة 21% بالحجم)، والأرجون بنسبة 0،93% بالحجم وثاني اكسيد الكربون (بنسبة 0،03% بالحجم)، بالإضافة إلي نسب ضئيلة من بخار الماء، وآثار طفيفة من كل من الميثان، وأكاسيد النيتروجين، وأول أكسيد الكربون، والإيدروجين، والهيليوم، والأوزون وبعض الغازات الخاملة مثل الأرجون.
(2) نطاق التطبق (The Stratosphere):
ويمتد من فوق مستوي الركود الجوي (TheTropopause) أي من ارتفاع 16- 17 كيلو مترا فوق مستوي سطح البحر إلي قرابة الخمسين كيلو مترا فوق مستوي سطح البحر، وبذلك يقدر سمكه بنحو 33- 34 كيلو مترا، وينتهي بمستوي الركود الطبقي (The Stratopause) وترتفع درجة الحرارة في هذا النطاق من اكثر من ستين درجة مئوية تحت الصفر عند قاعدته إلي نحو الثلاث درجات فوق الصفر المئوي عند قمته، ويرجع السبب المباشر في هذا الارتفاع الحراري إلي امتصاص قدر من الأشعة فوق البنفسجية المقبلة مع اشعة الشمس بواسطة جزيئات الأوزون التي تتركز في الجزء السفلي من هذا النطاق (بين ارتفاعي 18 و30 كيلو مترا فوق مستوي سطح البحر) مكونة جزءا مميزا منه يعرف باسم نطاق الأوزون (The Ozonosphere) يتركز فيه هذا الغاز المهم بنسبة 0،001% ولكنها نسبة كافية لحماية الأرض، وما عليها من صور الحياة من أضرار الأشعة فوق البنفسجية، وهي أشعة حارقة ومدمرة لجميع صور الحياة الأرضية، ولولا وجود طبقة الاوزون، وما أعطاها الله تعالي من قدرة لامتصاص وتحويل الأشعة فوق البنفسجية لكانت الحياة مستحيلة علي الأرض.
ويستمر الضغط في الانخفاض في نطاق التطبق من قاعدته إلي قمته حيث يصل فيه الي واحد من ألف من الضغط الجوي عند سطح البحر.
(3) النطاق المتوسط (The Mesosphere):
ويمتد من مستوي الركود الطبقي (أي من ارتفاع نحو خمسين كيلو مترا فوق مستوي سطح البحر إلي ارتفاع 80 إلي 90 كيلو مترا فوق هذا المستوي، ويتراوح سمكه بين 30 و40 كيلو مترا).
وتنخفض درجة الحرارة في نطاق التطبق بمعدل ثلاث درجات لكل كيلو متر ارتفاع تقريبا حتي تصل إلي نحو مئة درجة مئوية تحت الصفر عند حده العلوي والمعروف باسم مستوي الركود الأوسط (The Mesopause) وإن كانت درجة الحرارة تلك تتغير باستمرار مع تغير الفصول المناخية.
كذلك يستمر الضغط في الانخفاض مع الارتفاع حتي يصل في قمة هذا النطاق إلي أربعة من المليون من الضغط الجوي عند سطح البحر.
(ب) القسم العلوي من الغلاف الغازي للأرض (The upper Atmosphere):
وهذا القسم من الغلاف الغازي للأرض يختلف اختلافا كليا عن القسم السفلي ولذا يعرف باسم نطاق التباين (The Heterosphere) وتبدأ فيه جزيئات مكوناته في التفكك إلي ذراتها وأيوناتها بفعل كل من أشعة الشمس والأشعة الكونية، كذلك تسود فيه ذرات الغازات الخفيفة من مثل الايدروجين والهيليوم علي حساب الذرات الكثيفة نسبيا من مثل الاوكسجين والنيتروجين، وتواصل درجات الحرارة الارتفاع فيه حتي تصل إلي أكثر من ألفي درجة مئوية، ويواصل الضغط الانخفاض حتي يصل في قمة هذا النطاق إلي أقل من واحد في المليون من الضغط الجوي علي سطح البحر.
ويحوي هذا القسم نطاقين متميزين هما من أسفل إلي أعلي كما يلي:
(1) النطاق الحراري (TheThermosphere):
ويمتد من مستوي الركود المتوسط أي من ارتفاع يتراوح بين 80 و90 كيلو مترا فوق مستوي سطح البحر في المتوسط إلي عدة مئات من الكيلومترات فوق مستوي سطح البحر عند مستوي الركود الحراري (Thermopause) وتواصل درجات الحرارة في الأرتفاع في هذا النطاق من نحو المائة درحة مئوية في أعلي النطاق الأسفل منه لتصل إلي ما بين 227 و500 درجة مئوية عند ارتفاع مائة وعشرين كيلو مترا فوق مستوي سطح البحر، وتبقي درجة الحرارة ثابتة تقريبا عند درجة 500 مئوية إلي ارتفاع يتراوح بين ثلاثمائة واربعمائة كيلو مترا فوق مستوي سطح البحر، ثم تقفز بعد ذلك إلي درجات تتراوح بين 1500 و2000 درجة مئوية إلي نهاية النطاق وتزيد في فترات النشاط الشمسي.
(2) النطاق الخارجي (The Exosphere):
هو نطاق يعلو النطاق الحراري، تثبت فيه درجة الحرارة ثبوتا نسبيا، ولذا يطلق عليه أحيانا اسم نطاق التساوي الحراري (The Isothermalsphere) ويتضاءل الضغط فيه، وتتمدد الغازات تمددا كبيرا وتتحرك ذراتها بحرية كاملة في مساراتها فتقل فرص التلاقي بينها بعد أرتفاع يطلق عليه اسم الارتفاع الحرج (The Critical Elevation) أو خط ركود الضغط الجوي (The Baropause) أو قاعدة العوالم الخارجية عن الأرض (The Exobase) وعند هذا الحد يبدأ الغلاف الغازي للأرض في الالتصاق بقاعدة السماء الدنيا أو ما يطلق عليه اسم المادة بين الكواكب (The Interplanetary Matter) والتداخل أحيانا فيها لتضاؤل سيطرة الجاذبية الأرضية علي ذرات الغازات في الأجزاء العليا من هذا النطاق مما يزيد من قدرات تلك الذرات علي الانفلات من قيود الجاذبية الأرضية والهروب بعيدا عن الأرض وعن غلافها الجوي.
وفي المنطقة من قمة النطاق المتوسط (أي من ارتفاع مائة كيلو متر تقريبا) إلي أقصي الحدود العلوية للغلاف الغازي للأرض تتأين ذرات الغازات (أي تشحن بالكهرباء) بفعل كل من الأشعة فوق البنفسجية والسينية المقبلة مع أشعة الشمس، وبعض جسيمات كل من الاشعة الشمسية الكونية، ويطلق علي هذا السمك أسم نطاق التأين (The Ionosphere).
والمنطقة التي تفوق فيها طاقة الايونات الطاقة الحرارية فإنها تتحرك بين خطوط قوي مجال الجاذبية الأرضية مكونة منطقة متميزة تعرف باسم النطاق المغناطيسي للأرض (The Magnetosphere) وتمتد إلي نهاية الغلاف الغازي للأرض، وقد تتداخل في نطاق المادة بين الكواكب.
كذلك تم اكتشاف زوجين من الاحزمة الاشعاعية (The Radiation Belts) يحيطان بالكرة الأرضية علي هيئة هلالية مزدوجة تزيد فيها تلك الاحزمة في السمك زيادة ملحوظة عند خط الاستواء، وترق رقة شديدة عند القطبين، وفي هذه الاحزمة تحتبس الأيونات واللبنات الأولية للمادة (من مثل البروتونات والاليكترونات) والتي يقتنصها المجال المغناطيسي للأرض، فتتحرك عبر ذلك المجال من أحد قطبي الأرض للآخر وبالعكس في حركة دائبة.
ويتركز الزوج الداخلي من أحزمة الإشعاع علي أرتفاع 3200 كيلو متر فوق مستوي سطح البحر، بينما يتركز الزوج الخارجي علي ارتفاع 25000 كيلو متر فوق هذا المستوي.

.تقسيم الغلاف الغازي للأرض من حيث مواءمته للحياة الأرضية:

يقسم الغلاف الغازي للأرض من حيث مواءمته للحياة الأرضية إلي النطق التالية:
(1) نطاق المواءمة الكاملة للحياة الأرضية:
ويمثل الجزء الغازي من نطاق الحياة الذي يمتد من أعماق المحيطات (بمتوسط عمق 3800 متر تحت مستوي سطح البحر) إلي أرتفاع في الغلاف الغازي للأرض لا يتعدي الثلاثة كيلو مترات فوق مستوي سطح البحر. وهذا الجزء الهوائي من نطاق الحياة هو نطاق المواءمة البيئية الكاملة لحياة الإنسان، أي التي يستطيع الإنسان العيش فيها بدون مخاطر صحية، لملاءمة التركيب الكيميائي والصفات الطبيعية للغلاف الغازي للأرض في هذا النطاق لطبيعة جسم الإنسان ولوظائف كل أعضائه وأجهزته من مثل وفرة الاوكسجين، وتوسط كل من الضغط ودرجات الحرارة.
ومتوسط ارتفاع اليابسة لايكاد يصل إلي هذا الحد من الارتفاع فوق مستوي سطح البحر الذي تكون التغيرات الطبيعية والكيميائية عنده محتملة، ولذلك لا تظهر علي البشر الذين يعيشون في مثل هذه الارتفاعات أو يصلون إليها أية أعراض من أعراض نقص الاوكسجين أو تناقص الضغط، علي الرغم من الأنخفاض في درجة الحرارة، وبعض الاختلافات في سلوك سائل مثل الماء في تلك الارتفاعات العالية.
(2) نطاق شبه المواءمة للحياة الأرضية:
ويمتد هذا النطاق من ارتفاع ثلاثة كيلو مترات فوق مستوي سطح البحر إلي ارتفاع ستة عشر كيلو مترا فوق ذلك المستوي ويقترب في منتصفه من أعلي قمم الأرض ارتفاعا (8848 مترا) ويتميز بنقص تدريجي في نسبة الاوكسجين، وتناقص الضغط بمعدلات ملحوظة، ويمكن للإنسان العيش في الاجزاء السفلي من هذا النطاق بصعوبة فائقة لصعوبة التنفس، والخلل الذي يعتري بعض وظائف أعضاء جسده نتيجة لانخفاض الضغط الجوي فتبدو عليه أعراض نقص الاوكسجين (هيبوكسيا) وأعراض انخفاض الضغط الجوي (ديسباريزم).
(3) نطاق استحالة وجود الإنسان بغير عوامل وقائية كاملة:
ويمتد من ارتفاع ستة عشر كيلو مترا فوق مستوي سطح البحر إلي نهاية الغلاف الغازي للأرض، وهو نطاق يستحيل بقاء الإنسان فيه بغير عوامل كافية للوقاية من مخاطر هذا النطاق، وذلك بتكييف الجو المحيط به من حيث الضغط ودرجتي الحرارة والرطوبة، وامداده بالقدر الكافي من الاوكسيجين وتنقيته من ثاني اكسيد الكربون، وغير ذلك من النواتج الضارة، مع المراقبة المستمرة للاحوال الصحية ويتم ذلك بتزويده بحلل مشابهة لحلل رواد الفضاء المزودة بأجهزة كاملة لدعم حياة الإنسان في مثل هذه البيئات الخطرة من مثل النقص الحاد في كل من الضغط الجوي، ونسبة الاوكسجين، والتغيرات الشديدة في درجات الحرارة.
والحلل التي يرتديها رواد الفضاء في داخل مركباتهم الفضائية المكيفة بظروف موائمة لطبيعة الإنسان هي حلل محكمة غاية الإحكام غير منفذة للهواء ولا للأشعة الكونية- ومليئة بالهواء المضغوط بالقدر المطلوب لسلامة جسم الإنسان، وتتم مراقبة الضغط داخل تلك الحلل بأجهزة ضغط يمكن التحكم فيها بواسطة صمامات خارجية، ومزودة بجيوب لتجميع افرازات الجسم والسوائل الخارجة منه، وتسمح في الوقت نفسه بالوصول إلي الجسد لمعالجته بالحقن الطبية اللازمة في حالات الضرورة.
أما في ريادة الغلاف الغازي للأرض خارج المركبات الفضائية، فيحتاج رواد الفضاء إلي حلل مزودة بضوابط بيئية تفوق الحلل المستخدمة داخل المركبات الفضائية في تعقيدها، وذلك بتزويدها بضوابط لدعم الحياة محمولة تسمي باسم نظم الدعم الحياتي المحمولة (Portable Life-Support Systems)، وتضم بالإضافة إلي حلل داخل المركبات الفضائية مصادر محمولة للتزود بالاوكسيجين لها أنبوبتان إحداهما للشهيق والأخري للزفير، وأجهزة أتصال لاسلكية، ووحدة تكييف للهواء، ولوحات تحكم في الضغط، وخوذة وغطاء عازلان للحرارة ولكل من الأشعة الشمسية والكونية، وأحذية طويلة الرقبة، وقفازات عازلة لكل من الحرارة والأشعة ورجوم النيازك المتناهية في صغر الحجم.
الصعوبات التي يواجهها الإنسان حينما يتصعد في السماء بغير وقاية كافية إذا تجاوز الإنسان ارتفاع الثمانية كيلو مترات فوق مستوي سطح البحر فإنه يتعرض لمشكلات عديدة منها صعوبة التنفس لنقص الاوكسجين وتناقص ضغط الهواء، وهو مرض يسميه المتخصصون في طب الطيران باسم مرض عوز الاوكسجين Hypoxia ومنها مشكلات انخفاض الضغط الجوي والذي يسمي باسم خلل الضغط الجوي Dysbarism وتحت هذين العارضين لا يستطيع جسم الإنسان القيام بوظائفه الحيوية، فتبدأ في التوقف الوظيفة تلو الاخري، وهنا يمكن تفسير ضيق الصدر الذي يمر به الإنسان عند الصعود إلي تلك المرتفعات بغير استعدادات وقائية كافية، فيبدأ بالشعور بالإجهاد الشديد، والصداع المستمر، والشعور بالرغبة في النوم، ونتيجة للنقص في الضغط الجوي تبدأ الغازات المحبوسة في داخل انسجة الجسم وتجاويفه المختلفة في التمدد من مثل الجهاز التنفسي من الرئتين والقصبة الهوائية وتشعباتهما والأنف، والجيوب الانفية، والجهاز الدوري من القلب والاوردة والشرايين، والجهاز السمعي خاصة الاذن الوسطي، والجهاز الهضمي من مثل المعدة والأمعاء الدقيقة والغليظة، خاصة القولون، والفم والأسنان والاضراس واللثة مما يؤدي إلي آلام شديدة في كل أجزاء الجسم، وإلي ضغوط شديدة علي الرئتين والقلب وإلي تمزق خلاياهما وانسجتهما، ويسبب الشعور بضيق الصدر وحشرجة الموت.
كذلك تبدأ الغازات الذائبة في جميع سوائل الجسم وأنسجته في الانفصال والتصاعد إلي خارج حيز الجسد، وأهمها غاز النيتروجين الذي يصل حجمه في جسم الفرد البالغ إلي نحو اللتر موزعة بين الدم وأنسجة الجسم المختلفة، وتخرج هذه الغازات علي هيئة فقاعات تندفع الي الخارج بسرعة فائقة مما يزيد من تمزق الخلايا والانسجة، وإلي حدوث آلام مبرحة بكل من الصدر والمفاصل، وإلي ضيق شديد في التنفس نتيجة لتصاعد فقاعات النيتروجين من أنسجة الرئتين، ومن داخل الشعيرات الدموية، ومن الانسجة المحيطة بها ومن الجلد ومن انسجة وخلايا الجهاز العصبي، فتتأثر رؤية الشخص، ويختل توازنه، ويصاب بصداع شديد، ثم اغماء كامل أو صدمة عصبية أو بشلل جزئي أو كلي وزرقة بالجسم تنتهي بالوفاة بسبب توقف كل من القلب والرئتين، وانهيار الجهاز العصبي، وفشل كامل في وظائف بقية أعضاء الجسم ولعل ذلك هو المقصود بقول الحق تبارك وتعالى: {فمن يرد الله أن يهديه يشرح صدره للإسلام ومن يرد أن يضله يجعل صدره ضيقا حرجا كأنما يصعد في السماء كذلك يجعل الله الرجس علي الذين لا يؤمنون} [الأنعام: 125].
وهذه حقائق لم يدركها الإنسان إلا في العقود المتأخرة من القرن العشرين وإن بدأ يتحسسها منذ نهاية القرن الثامن عشر، وورودها في كتاب الله الذي أنزل قبل أربعة عشر قرنا علي نبي أمي صلي الله وسلم وبارك عليه في أمة كانت غالبيتها الساحقة من الأميين مما يؤكد أن القرآن الكريم هو كلام الله الخالق، وأن هذا النبي الخاتم والرسول الخاتم كان موصولا بالوحي ومعلما من قبل خالق السماوات والأرض. اهـ.