المثال يتحدث عن تسخين الأرض والغلاف الجوي وكيف ان مصدر التسخين هي الشمس وحرارتها. التسخين له فوائد كثيرة على الأرض والكائنات الحية التي تعيشها ولكنه احيانا قد يتحول الى مشكلة يحتاج الانسان أن يتخلص منها لأنه المسبب لها.
مقدمة عن تسخين الارض
درجة حرارة الهواء تعرف بأنها درجة سخونته او برودته. لكن لنفكر الآن بأن الهواء الجوي يتكون من ملايين الجزيئات والذرات وهذه الجزيئات تكون في حركة دائمة وباتجاهات عشوائية وكل جزيئة تتحرك بسرعة مختلفة عن الأخرى وهي بذلك تمتلك طاقة حركية وتزداد هذه الطاقة بتسخين الهواء فيزداد معدل سرعة هذه الجزيئات ومن ثم يمكن تعريف درجة حرارة الهواء تعريفاً آخر بانها مقياس لمعدل طاقته الحركية. وعند تبريد الهواء أكثر فأكثر ستتباطأ حركة الجزيئات حتى الوصول الى درجة حرارة 273-°C تمتلك عندها الجزيئات اقل مقدار طاقة وتكون مساوية لدرجة حرارة الصفر المطلق في المقياس المطلق (كلفن).
الحرارة الكامنة نتيجة تسخين الأرض
ان تحول بخار الماء الى سائل او صلب او بالعكس هو عملية تغير حالة والطاقة الحرارية اللازمة لتغير الحالة تسمى الحرارة الكامنة . وعندما يتحول الماء الى بخار ماء عند الدرجة الحرارية نفسها يمتص طاقة حرارية تسمى بالطاقة الكامنة للتبخر، لذا فالتبخر هو عملية تبريد أما عند تكثيف بخار الماء الى ماء سائل عند الدرجة الحرارية نفسها فإنه يحرر طاقة تسمى الحرارة الكامنة للتكثيف لذا فإن الطاقة الكامنة المخزونة في الغلاف الجوي هي مصدر مهم لطاقته (وخاصة في تكوين العواصف كالعواصف الرعدية) وبالتالي فان الغلاف الجوي سيحتوي على طاقة داخلية Internal energy مخزونة في جزيئاته .
طرائق انتقال الحرارة في الغلاف الجوي Atmospheric Heat Transfer paths
تنتقل الحرارة في الغلاف الجوي بثلاث طرائق هي:
1 – طريقة التوصيل Conduction
أن الحرارة المنقولة بهذه الطريقة تنساب من المناطق الأدفأ نحو المناطق الأبرد. إن الهواء رديء التوصيل للحرارة فالأرض الساخنة لا تستطيع تسخين الا طبقة رقيقة من عدة سنتمترات فقط من الهواء القريب منها بطريقة التوصيل.
2 – طريقة الحمل Convection
انتقال الحرارة بحركة كتل من المائع ( كالهواء والماء)، ففي الغلاف الجوي وفي يوم مشمس تمتص مناطق معينة من سطح الأرض الحرارة من الشمس فيسخن الهواء القريب منها ويتمدد ويصبح أقل كثافة من الهواء الأبرد المحيط به ونتيجة ذلك يطفو الهواء المتمدد الدافيء الى الأعلى ويصعد وينقل الطاقة الحرارية باتجاه الأعلى. أما الهواء الأبرد الأثقل فأنه سينزل الى الاسفل بإتجاه السطح . أن طريقة الحمل فعالة جداً في تسخين الهواء القريب من سطح الأرض كما ان لها تأثيراً كبيراً في تكون الغيوم في الأعلى.
3 – الإشعاع Radiation
تبعث الشمس الإشعاع بطيف واسع من الأطوال الموجية ، يصل جزء منه الى الأرض ويمنع الغلاف الجوي الجزء الذي يمثل الأشعة ذات الطاقات العالية مثل أشعة كاما والأشعة السينية وبعض الأشعة فوق البنفسجية من الوصول الى الأرض بينما تشع الأرض الساخنة جزء من طاقتها من ضمن المدى تحت الحمراء من الطيف فقط (طاقة واطئة) لأن درجة حرارة سطحها أقل بكثير من درجة حرارة الشمس .
الموازنة الحرارية وتسخين الأرض
ان الشمس تزود الأرض وغلافها الجوي بالإشعاع قصير الموجة الذي يكون اغلبه اشعاعاً مرئياً مع جزء قليل من الأشعة فوق البنفسجية وان هذه الطاقة التي تصل إلى الغلاف الجوي والارض تتوزع بنسب متفاوتة ويحصل الغلاف الجوي على معظم حرارته من الأرض والبحار فنحو 51% من الإشعاع الذي يخترق الغلاف الجوي يصل إلى سطح الأرض ويدفئ الأرض والبحار، ومن ثم تشع الأرض الكمية نفسها من الطاقة الى الفضاء ثانية وهذا ما يسمى بـ ( الموازنة الحرارية ) . ولأن الارض ابرد كثيراً من الشمس فانها تشع موجات طويلة ضمن المدى تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي.
الاحتباس الحراري Atmospheric Green House Effect
إن عملية امتصاص الإشعاع الأرضي (إشعاع تحت الحمراء) تتم بوساطة جزيئات الغازات الدفيئة greenhouse gases وهي بخار الماء وثنائي أوكسيد الكاربون والميثان وأوكسيد النتروز والاوزون والكلوروفلوروكاربون تلعب هذه الغازات دوراً حيوياً ورئيساً في تدفئة سطح الارض للمستوى الذي تجعل الحياة ممكنة عليه. وتقوم هذه الغازات بامتصاص جزء من الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من سطح الأرض تحتفظ بها في الغلاف الجوي لتحافظ على درجة حرارة سطح الأرض ثابتة و بمعدلها الطبيعي ( أي بحدود 15°C ) . ولولا هذه الغازات لوصلت درجة حرارة سطح الأرض إلى 18°C – وبالتالي تصبح الحياة غير ممكنة على الارض .
تسمى هذه الظاهرة بالاحتباس الحراري وهو مصطلح يصف الدور الذي يلعبه الغلاف الجوي للأرض في عزل وتسخين سطح الأرض . من دون هذه الظاهرة ستكون الأرض عبارة عن كوكب منجمد بدرجة حرارة سطحية بحدود 180 – . ان ظاهرة الإحتباس الحراري تعد ضرورية للحفاظ على درجات حرارة ملائمة للعيش ولكن زيادتها أكثر من الحد المقبول بفعل زيادة الغازات الدفيئة يؤدي إلى زيادة في درجات الحرارة والتي ستكون لها نتائج سلبية وهو ما ينبغي الانتباه إليه واقتراح الحلول لمعالجته.
إضافة تعليق
يجب عليك تسجيل الدخول او التسجيل لتستطيع اضافه تعليق .