مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

هواکره

جَو یا اتمسفر یا هواکره (به انگلیسی: Atmosphere) به معنای لایه‌هایی از گازها است که دور یک جرم فضایی مانند یک سیاره را احاطه می‌کنند. جو به واسطهٔ نیروی جاذبه به دور جرم فضایی نگه‌داشته می‌شود.

۹۹ درصد از هواکره در فاصله ۳۰ کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. اگرچه سیاره‌های دیگر منظومهٔ شمسی نیز هواکره دارند، اما هواکرهٔ زمین تنها هواکره‌ای است که از ادامهٔ زندگی ما و دیگر موجودات زنده پشتیبانی می‌کند.

هواکره از 6 لایهِ به نام های تروپوسفر (به انگلیسی: Troposphere)، استراتوسفر (به انگلیسی: Stratosphere)، مزوسفر (به انگلیسی: Mesosphere)، ترموسفر (به انگلیسی: Thermosphere) و اگزوسفر(به انگلیسی: Exosphere) تشکیل شده است .

ساختار جو: زیر لایه ها ی اصلی

تروپوسفر

تروپوسفر (به انگلیسی: Troposphere): دارای ضخامتی حدود 9 كيلومتر و در قطب‌ ها 16 تا 18 كيلومتر است. در مناطق استوايی از ویژگی عمده آن كاهش دما در جهت قائم حدود °6 سانتی‌گراد (°18 فارنهایت یا 279 کلوین)، در هر 1000 متر افزايش سرعتِ بادها با افزایش رطوبت (H2O) نسبت به سطوح پايين ‌تر قابل ملاحظه است، و به طور كلی مجموعه پديده‌های اتمسفری كه هوا ناميده ميشود در اين لايه قابل بررسی هستند. تروپوپوز (به انگلیسی: Tropopause) مرز میان تروپوسفر و لایهِ فوقانیِ آن یعنی استراتوسفر که مرز انتقال ویژگی های اتمسفری را در مقياس بزرگی از تلاطم و اختلاط را تشكيل میدهد. اين لايه كم‌ژرفا در ناحیهِ استوا نسبتاً مشخص شده است، اين مرز فوقانی تروپوسفر نسبت به فصول سال تغيير ‌میکند.

استراتوسفر

استراتوسفر (به انگلیسی: Stratosphere): دومين لايه ی بزرگ اتمسفر كه بالای تروپوسفر و پايين مزوسفر قرار دارد، استراتوسفر ناميده ميشود. افزايش تدريجی دما از ويژگی آن است، يكی ديگر از ويژگی ‌های استراتوسفر ميزان نسبتاً زياد گاز اوزون (O3) به ویژه در اطراف لايه ی استراتوپوز است كه ضخامتی حدود 16 تا 30 كيلومتر دارد و لایه ی ازن (به انگلیسی: Ozone Layer) نیز در اين لايه را تشكيل ميشود، دما در بعضی نواحیِ این لایه به °60- سانتی‌گراد (°76- فارنهایت یا 213 کلوین) میرسد. اين لايه از نظر جلوگيری از اثرات مرگبارِ تابش‌های شديد ماوراء بنفش با وجود اوزون موجود در آن بسيار موثر است. از طرف ديگر گاز ازن (O3) توأم با کربن دی اکسید (CO2) اثر بسزای در پراكندگی عمودی دما دارد. استراتوپوز (به انگلیسی: Stratopause) مرز میان این لایه و لایهِ فوقانیِ آن یعنی مزوسفر، از ارتفاع حدود 51 كيلومتری شروع شده و ناحیه انتقالی بين استراتوسفر و مزوسفر را تشكيل میدهد.

مزوسفر

مزوسفر (به انگلیسی: Mesosphere): دارای ضخامتی حدود 30 تا 35 كيلومتر و در اين لايه درجه حرارت به سرعت كاهش می یابد به حالتی كه در ارتفاع 80 كيلومتری ميزان آن به حدود °85- سانتی‌گراد (°97- فارنهایت یا 188 کلوین) میرسد که سردترین مکان زمین است . فشار هوا در مزوسفر بسيار پايين است و ميزان آن از يک ميلی‌ بار در ارتفاع 50 كيلومتری به 1٪ در 90 كيلومتری كاهش می یابد. مزوپوز (به انگلیسی: Mesopause) مرز میان این لایه و لایهِ فوقانیِ آن یعنی ترموسفر است. مزوپوز در ارتفاع 80 تا 85 كيلومتری به وسيله حداقل دما °100- سانتی‌گراد (°112- فارنهایت یا 173 کلوین) و وارونگی پس از آن مشخص میشود. مزوپوز ناحیه انتقالی بين مزوسفر و ترموسفر را تشكيل میدهد.

ترموسفر

ترموسفر (به انگلیسی: Thermosphere): فاقد مرز فوقانی معين است. اصطلاح ترموسفر به سبب دمای بسیار زياد ترموديناميک (به انگلیسی: Thermodynamics) به اين لايه داده شده است كه اين ميزان ممكن است به °1227 سانتی‌گراد (°1239 فارنهایت یا 1500 كلوين) برسد، جلوه سرخی شفق يكی از پديده‌ های ترموسفر پايينی است قسمت پايينی ترموسفر به طور عمده ترکیبی از ازت (N2) و اكسيژن (O2) به صورت مولكولی یا اتمی است در حالی كه در كيلومترهای بالا اكسيژن (O2) به ازت (N2) غلبه میکند. دمای زياد در اين لايه به دلیل جذب تشعشع ماوراء بنفش بوسيله اكسيژن اتمی است، تربوپوز (به انگلیسی: Turbopause) ناحیه انتقالی بين ترموسفر و اگزوسفر را تشكيل میدهد.

اگزوسفر

اگزوسفر از زیر لایه ی دیگری به نام يونسفر نیز تشکیل شده است.

يونسفر

يونسفر (به انگلیسی: Magnetosphere): بخشی از اتمسفر زمين است كه از حدود بالا ی 60 كيلومتر به سبب يونيزاسيون، به صورت ناحیهِ (تمركز يون ‌ها و الكترون‌ های) آزادی در می ‌آيد كه سبب بازتاب امواج راديويی میشود. از طرف ديگر فجرهای قطبی شمالی و جنوبی نيز بوسيله نفوذ ذرات يونيزه، در درون اتمسفر از 30 تا 80 كيلومتری به ويژه در مناطق حدود °20 تا °25 از قطب ‌های مغناطيسی مشاهده میشوند. اين لايه فاقد گازهای سنگينی نظير بخارآب (H2O) ‌، اكسيژن‌ (O2) و ازت (N2) حالت مولكولی است. در اين لايه ناوه‌های كم‌ژرفا به صورت لايه‌های يونسفری E و F1 و F2 جداسازی میشوند. كه به ترتيب در حدود 110 ، 160 و 300 كيلومتری قرار دارند. بازتاب های راديويی گاهی در سطوحی به ارتفاع 65 تا 80 كيلومتری رخ میدهند كه به نام لايه D ناميده میشوند. اين لايه با حداكثر تمركز يونيزاسيون مشخص میشود.

لايه‌های E و F1 تقريباً منظم و در ميزان ‌های حداكثر خود از نظر يون و چگالی، الكترون ‌ها دارای تغييرات منظم روزانه ‌یا فصلی و چرخه لک های خورشيدی میباشند. لايهِ F2 در ارتباط با كشنده ‌های خورشيدی ‌، قمری و اثر ميدانِ مغناطيسیِ زمين واکنش های غیر طبیعی بسياری را نشان میدهند. جابجایی های كوتاه مدت از پراكندگی و تمركز در اين لايه دقيقاً وابسته به طوفان‌ های مغناطيسی ای است كه به نام طوفان ‌های يونسفری ناميده میشوند.

اگزوسفر

اگزوسفر (به انگلیسی: Exosphere): در ارتفاع بيش از 300 كيلومتری از زمين و در ورای يونسفر، ناحیه‌ايی كه جاذبه زمين نيروی چندانی ندارد. در اينجا اتم های اكسيژن (O2) و هليوم (He) اتمسفر رقيقی را تشكيل میدهند. هليوم (He) خنثی و اتم های هيدروژن (H2) كه دارای جرمِ اتمی پايينی هستند میتوانند فرار كنند. هيدروژن با تجزيه بخار آب (H2O) و متان (CH4) از نزديكی مزوپوز جايگزين میشود. در حالی كه هليوم به روش عمل پرتو های كيهانی در ازت و از تجزیه ی آخشیج های پرتوزا در پوسته ی سطحی زمين به طور آرام ولی مداوم توليد میشوند.