جو زمین

این تصویر به وسیله فضانوردان ساکن در ایستگاه فضایی بین المللی و در بالای اقیانوس هند گرفته شده است. ایستگاه فضایی بین المللی که با سرعتی حدود 28 هزار کیلومتر در ساعت به دور کره زمین می چرخد، روزانه شاهد 16 غروب و طلوع خورشید است که هر کدام فقط چند ثانیه طول می کشد.

رنگهای نارنجی پررنگ و زرد در اولین لایه جو زمین یعنی تروپوسفر دیده می شود. ضخامت این لایه در قطبها حدود 6 کیلومتر و در استوا حدود 20 کیلومتر (در کشور ما حدود 11 کیلومتر) است. این لایه بیش از 80 درصد جرم جو زمین  و تقریبا همه بخار آب و ابرها را در خود دارد. در تصویر فوق ابرهای تیره متعددی در این لایه دیده می شود. تغییرات رنگ در این لایه اساسا به خاطر تغییرات تراکم ابرها و ذرات معلق است.

ناحیه با رنگ صورتی تا سفید مربوط می شود به لایه استراتوسفر. این لایه تقریبا بدون ابر است و یا ابرهای ناچیزی در آن ظاهر می شوند و تا ارتفاع حدود 50 کیلومتری از سطح زمین ادامه می یابد.

ناحیه آبی رنگ مربوط می شود به لایه های بالاتر جو یعنی مزوسفر، ترموسفر، یونوسفر، و اگزوسفر که به تدریج در داخل سیاهی فضا محو می شود.

تاریخ عکس برداری: 25 مه 2010

دوربین: NIKON D3

سرعت شاتر: ۱/۴۰۰ ثانیه

توضیحات بیشتر در مورد جو زمین

جو زمین مخلوطی از گازهایی چون نیتروژن (۷۸٪)، اکسیژن (۲۱٪)، آرگون (۰٫۹٪) و دی اکسید کربن (۰٫۰۳٪) است. جو زمین از سطح زمین آغاز شده و تا ارتفاع ۱۰٫۰۰۰ کیلومتر (۶٫۲۰۰ مایل) ادامه می‌یابد و پنج لایهٔ اصلی تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر، و اگزوسفر را در بر می گیرد.
سردترین بخش جو زمین با دمای ۹۰- درجهٔ سانتیگراد در بالای مزوسفر قرار دارد. یونوسفر، مگنتوسفر، و کمربند تابشی وان آلن بخش‌های جداگانه‌ای هستند که با توجه به خصوصیات مغناطیسی زمین تعریف می شوند.

تروپوسفر

تروپوسفر پایین‌ترین لایهٔ جو و نزدیک‌ترین لایه به سطح زمین است و از سطح زمین آغاز شده و تا ارتفاع ۱۰تا ۱۸کیلومتری ادامه می‌یابد. بیشتر ابرها و سیستم‌های آب‌وهوایی در این لایه قرار دارند. ضخامت تروپوسفر در قطب حدود ۸–۷ کیلومتر و دراستوا حدود ۱۸–۱۶ کیلومتر است. علاوه بر این، ارتفاع این لایه به تغییر فصل‌ها نیز بستگی دارد. ۸۰ درصد کل جرم جو و ۹۹ درصد بخار آب جو در تروپوسفر قرار دارد. بخار آب موجود در تروپوسفر در مناطق گرم و به ویژه مناطق استوایی زیاد و در مناطق قطبی کم است.
با افزایش ارتفاع در تروپوسفر دما، چگالی، و فشار هوا نیز کاهش می‌یابد. دمای هوا در سطح دریا ۱۵ درجهٔ سانتی‌گراد و ارتفاع ۱۰ کیلومتر ۴۹٫۹- درجهٔ سانتی‌گراد است. فشار در سطح دریا ۱۰۱۳٫۲ بار و در ارتفاع ۱۰ کیلومتر ۲۶۵ بار است. هواپیماها عمدتاً در این لایه پرواز می‌کنند.

استراتوسفر

استراتوسفر از ارتفاع ۱۶ کیلومتری بر فراز استوا و از ارتفاع ۱۰ کیلومتری بر فراز قطب آغاز می‌گردد. بخار آب بسیار کمی در استراتوسفر وجود دارد و تقریبا همهٔ ابرها به استثنای ابرهای استراتوسفری قطبی در تروپوسفر قرار دارند. این ابرها در ارتفاع ۲۵–۱۵ کیلومتری یافت می‌شوند.

در این لایه با افزایش ارتفاع، دما نیز با شیب ملایمی افزایش می‌یابد و دلیل آن وجود غلظت بالایی از مولکول‌های ازون است. دما در ارتفاع ۵۰ کیلومتری به حدود ۶- درجهٔ سانتی‌گراد می‌رسد.

مزوسفر

مزوسفر لایهٔ بعدی زمین است که میان استراتوسفر و ترموسفر قرار دارد. این لایه از ارتفاع ۵۰ کیلومتری آغاز شده و تا ارتفاع ۸۵ کیلومتری ادامه می‌یابد. با افزایش ارتفاع در مزوسفر، دما کاهش می‌یابد. سردترین بخش جو زمین با دمای ۹۰- درجهٔ سانتی‌گراد در بالای این لایه قرار دارد. فشار هوا در بخش‌های بالایی مزوسفر یک میلیونیم فشار هوا در سطح دریا است.

روزانه تعدادی شهاب سنگ وارد جو زمین می‌شوند و بیشتر آن‌ها در مزوسفر تبخیر می‌شوند. این‌گونه مواد موجود در شهاب‌سنگ‌ها در مزوسفر پراکنده می‌شوند و این لایه هم‌اکنون دارای مقادیری آهن و  فلزات دیگر است. بالون‌های هواشناسی و هواپیما نمی‌توانند به این لایه برسند.

ترموسفر

این لایه از ارتفاع ۹۰ کیلومتری آغاز شده و تا ارتفاع ۵۰۰  یا ۱۰۰۰ کیلومتری ادامه می‌یابد. با افزایش ارتفاع در ترموسفر، دما در بخش‌های پایینی این لایه به شدت افزایش می‌یابد اما در بخش‌های بالایی دما نسبتاً ثابت می‌ماند. اختلاف دما در شب و روز در این لایه به ۲۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد می رسد.

ایستگاه فضایی بین المللی در این لایه قرار دارد. در بخش‌های پایینی این لایه اکسیژن اتمی (O)، نیتروژن اتمی (N) و هلیم (He) اجزای اصلی هوا هستند. بخش عمده‌ای از اشعه ایکس و فرابنفش در این لایه جذب می‌شود. ذرات باردار یونوسفر با اتم‌ها و ذراتی که از خورشید می آیند برخورد می‌کنند و انرژی اضافی تولید می‌کنند. این انرژی اضافی به‌شکل نور ساطع می‌شود و شفق های قطبی را تشکیل می دهد. شفق‌های قطبی عمدتاً در ترموسفر رخ می‌دهند.

شفق قطبی

اگزوسفر

اگزوسفر بالاترین لایهٔ جو زمین است که جو پس از آن پایان می‌پذیرد و خلأ آغاز می‌گردد. هوا در این لایه بسیار رقیق است و تفاوت چندانی با خلأ ندارد. اجزای اصلی این لایه هیدروژن و هلیم هستند که تراکم کمی دارند. بسیاری از ماهوارها در این لایه قرار دارند.

تغییرات دما (خط سبز، کلوین) و چگالی جرمی هوا (خط آبی، گرم بر سانتیمتر مکعب) نسبت به ارتفاع تا ارتفاع 150 کیلومتری

اگزوسفر مرز میان جو و فضای بیرونی به‌شمار می‌رود و از ارتفاع حدود ۵۰۰ کیلومتری آغاز شده و تا ۱۰٬۰۰۰ کیلومتری ادامه می‌یابد. اتم‌ها و مولکول‌های هوا در این لایه به‌طور مداوم  وارد فضا می شوند و از زمین می گریزند.

شاید اشاره آیه ۱۳ سوره رعد در  قرآن کریم نیز به همین موضوع باشد:

اولم یروا انا ناتی الارض ننقصها من اطرافها: آیا نمی نگرند که ما به سراغ زمین می آییم و از اطراف از آن می کاهیم…

منابع: (با تلخیص و تصرف)

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D9%88_%D8%B2%D9%85%DB%8C%D9%86

http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=44267