اكتشاف طبقات الغلاف الجوي - Atmospheric Layers

سنة الاكتشاف:  1902م

ما هو هذا الاكتشاف؟

• يمتلك الغلاف الجوي للأرض طبقات متمايزة من الهواء، كل طبقة منها تنفرد بدرجات حرارتها، كثافتها، رطوبتها، وغيرها من الخصائص

من مكتشف طبقات الغلاف الجوي؟

•  ليون فيليب تيسيرين دي بور Leon Philippe Teisserenc de Bort

لماذا يعد هذا الاكتشاف ضمن أهم 100 اكتشاف تاريخياً؟

ما الذي يمكنه أن يكون أكثر أساسية لفهم كوكب الأرض من معرفة ما يقع بين سطح الأرض ومركزه، أو بين سطحه والفضاء الخارجي؟ ومع ذلك بزغ فجر القرن العشرين على العلم وهو لا يمتلك أدين فكرة عما كان عليه الغلاف الجوي بأكثر من ميلين اثنين فوق سطح الأرض.

كان تيسيرين دي بور أول من وسع مدارك العلم ليستوعب الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض. فقد أمدّنا اكتشافه بأول صورة دقيقة لغلافنا الجوي وأرسى أسس فهمنا للظواهر الجوية (العواصف، الرياح، السحب...الخ). كما كان تيسيرين دي بور أول من يأخذ بأدوات علمية إلى أعالي الجو.

كيف جاء اكتشاف طبقات الغلاف الجوي؟

من مواليد باريس عام 1855م، عين ليون فيليب تيسيرين دي بور Leon Philippe Teisserenc de Bort رئيساً للمركز الإداري لدراسات الأرصاد الجوية الوطنية في باريس وهو بعمر الثلاثين. هناك، أصابته خيبة أمل لاعتقاده بأن عجز العلم عن فهم وتوقع الطقس ناجم عن قلة معرفة بالجو لأكثر من ثلاث أو أربع كيلومترات فوق سطح الأرض.

بالطبع، كانت الرحلات المنطادية الجوية (المملوءة بالهواء الحار والغاز) التي قام بها البعض، قد حملت أجهزة إلى الجو لدراسته. ولكنها لم تخاطر قط بالصعود لمستوى أعلى من أربع أو خمس كيلومترات بالجو، طالما تفتقد هذه المناطق للأوكسجين الكافي لتنفس رواد هذه المناطيد.

في عام 1895م، تخلى تيسيرين دي بور عن منصبه مکرساً جل وقته لتطوير مناطيد غازية عالية الانطلاق وبدون رواد من البشر، وذلك في قصره بفيرسيل (في ضواحي مدينة باريس). على مر السنوات الخمسة اللاحقة، صمم تيسيرين دي بور علبة من الأدوات موضوعة في سلة مصنوعة من أغصان الأشجار اللدنة لتطير بها مناطيده.

كانت مجموعة من المحارير والمضاغيط قد ربطت إلى أجهزة قياس بحيث يحصل صاحبها على قياسات مدونة للظروف الجوية العليا حالماً يعود المنطاد إلى الأرض.

كما صمم نظام إطلاق ومظلة لحمل السلة بعد إطلاقها من المنطاد الطائر وذلك بغرض إنزال علبة أدواته برفق نحو الأسفل.

وجد تيسيرين دي بور بأن اقتفاء السلة والمظلة أكثر صعوبة مما تخيله للوهلة الأولى، حتى بعد الاستعانة بتلسكوب، فقد اقتضت كل رحلة للمنطاد تدافعاً مجنوناً عبر الريف للإبقاء بالعلبة الهابطة ضمن مستوى النظر. ومع هذا لم يعثر على بعض هذه العلب قط، فقد غاصت بعضها في الأنهار والبحيرات، وتحطمت أخرى بعد فشل عمل مظلاتها.

إستمر تيسيرين دي بور بالمواظبة على عمله- وإندهش من هول ما اكتشف. كانت درجات حرارة الجو تنخفض بمعدل ثابت مقداره 6.5درجة سيليزية لكل كيلومتر من العلو (19 درجة فهرنهایت لکل میل)، وقد كان هذا الانخفاض متوقعاً.

حدث ما لم يكن في الحسبان على علو حوالي 11 كم (7 میل، أو قرابة 37000 قدم)، حيث توقفت الحرارة كلياً عن الإنخفاض وحافظت على مستوى مقداره -53 درجة سيليزية لعلو فاق 48000 قدماً (و هو العلو الذي كان بمقدور مناطيد تيسرين دي بور بلوغه).

لم يستوعب تيسيرين دي بور فكرة أن تكون الحرارة قادرة على التوقف عن الهبوط، فتوقع بأن تكون أدواته قد صعدت إلى علو تدفئ فيه حرارة الشمس المحرار لتعوض بذلك عن الهبوط المستمر لحرارة الجو.

ومن هنا عزم على إطلاق مناطيده أثناء الليل تلافياً لاحتمالية التسخين الشمسي هذه رغم صعوبة اقتفاء نزول المظلة. فتكررت نتائجه حتى في الليل، وبقيت الحرارة ثابتة فوق مستوى 11 كم.

بعد إجراء 234 تجربة، سلم تیسیرین دي بور بدقة نتائجه وبوجود طبقتين منفصلتين من الغلاف الجوي. فبالقرب من سطح الأرض، تقع طبقة سفلی بسمك 11 كم تحدث فيها التغيرات الحرارية المسؤولة عن حدوث التيارات والرياح والغيوم والطقس، وفوقها طبقة أخرى تتمتع بدرجة حرارية ثابتة تسمح باستقرار الهواء ضمن طبقات هادئة مُرتّبة.

أطلق دي بور على الطبقة السفلى اسم troposphere أو «التروبوسفير» المشتق من كلمات إغريقية تعني «كرة التغير»، وعلى الطبقة العليا اسم stratosphere أو «الستراتوسفير»ª المشتق كذلك من كلمات إغريقية تعني «كرة الطبقات». لا يزال هذا الاكتشاف لتيسيرين دي بور أساس فهمنا للغلاف الجوي.