الأسبوع 9 · الوحدة الثانية «الغلاف الجوي» (افتتاحية) والموضوع ٢-١ «مكونات وطبقات الغلاف الجوي» (١): مكونات الهواء وأهمية الغلاف الجوي والتروبوسفير والستراتوسفير وطبقة الأوزون والميزوسفير · 3 دروس
2
التروبوسفير والتروبوبوز: طبقة الطقس والحياة
Integrated Science Sec 1 Term 1, Unit 2: pp. 67–72
الهدفأصف التروبوسفير والتروبوبوز، وأحسب درجات الحرارة عند ارتفاعات مختلفة بانخفاض مقداره ٦٫٥ °C لكل كيلومتر.
كلمات جديدة
التروبوسفير · أدنى طبقات الغلاف الجوي، وفيها يحدث كل الطقس تقريبًاالتروبوبوز · الحد الرقيق عند قمة التروبوسفير، على ارتفاع نحو ١١ kmمعدل انخفاض الحرارة · سرعة انخفاض درجة الحرارة مع الارتفاع: نحو ٦٫٥ °C لكل كيلومتر في التروبوسفيرالتنوع الحيوي · كل الكائنات الحية في مكان ما
الشرح
التروبوسفير هو الطبقة الأقرب إلى الأرض. ويمتد في الكتاب إلى نحو ١٠ km، ويقع التروبوبوز عند نحو ١١ km. وارتفاعه الحقيقي نحو ٨ km قرب القطبين ونحو ١٨ km قرب خط الاستواء (معلومة إضافية). وهو أكثف الطبقات ويحوي كل الطقس تقريبًا: السحب والمطر والرياح. ومتوسط درجة الحرارة عند الأرض نحو ١٥ °C، وتنخفض بنحو ٦٫٥ °C لكل كيلومتر حتى التروبوبوز. والسبب أن ضغط الهواء يقل مع الارتفاع فيتمدد الهواء، والتمدد يأخذ طاقة من حركة جزيئاته فيبرد. والتروبوبوز حد رقيق يمنع الهواء البارد في التروبوسفير من الاختلاط بالهواء الدافئ في الستراتوسفير. وتوجد معظم الحياة، أي معظم التنوع الحيوي، في التروبوسفير لأن فيه الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء ودرجة حرارة وضغطًا مناسبين.
أمثلة محلولة
درجة حرارة الأرض ٣٠ °C. كم تبلغ عند ٣ km؟ الانخفاض ٣ × ٦٫٥ = ١٩٫٥ °C، فدرجة الحرارة ٣٠ − ١٩٫٥ = ١٠٫٥ °C.
أوجد درجة الحرارة عند التروبوبوز (١١ km) إذا كانت حرارة الأرض ١٥ °C. الانخفاض ١١ × ٦٫٥ = ٧١٫٥ °C، فدرجة الحرارة ١٥ − ٧١٫٥ = −٥٦٫٥ °C. وعند ٨ km تكون ١٥ − ٨ × ٦٫٥ = −٣٧ °C.
عند أي ارتفاع تبلغ الحرارة ٠ °C إذا كانت حرارة الأرض ٢٠ °C؟ يجب أن تنخفض الحرارة ٢٠ °C، و٢٠ ÷ ٦٫٥ ≈ ٣٫١ km. فتبلغ ٠ °C على ارتفاع نحو ٣ km.
نشاط الفصل
سلم الحرارة، على الورق. ارسم سلمًا طويلًا بدرجات للارتفاعات ٠ و٢ و٤ و٦ و٨ و١٠ و١١ km. اختر درجة حرارة للأرض (مثلًا درجة حرارة اليوم من تطبيق الطقس) واكتب درجة الحرارة عند كل درجة بانخفاض ٦٫٥ °C لكل km. علّم أين تبلغ ٠ °C. ثم اكتب جملتين عن سبب انخفاض الحرارة مع الارتفاع مستخدمًا كلمتي الضغط والتمدد.
تدرّب
1
درجة حرارة الأرض ٢٥ °C. أوجد درجة الحرارة عند ٥ km.
25 − 5 × 6.5 = 25 − 32.5 = −7.5 °C.
2
محطة رصد على تل ترتفع ٢ km فوق بلدة درجة حرارتها ٢٤ °C. ما درجة الحرارة المتوقعة عند المحطة؟
٢٤ − ٢ × ٦٫٥ = ٢٤ − ١٣ = ١١ °C.
3
ماذا يفعل التروبوبوز؟
هو حد رقيق يمنع التروبوسفير البارد من الاختلاط بالستراتوسفير الدافئ.
4
اذكر سببين لوجود معظم الحياة في التروبوسفير.
مثلًا: فيه الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء ودرجة حرارة وضغط مناسبان.