الهواء
الهواء هو مجموعة من الغازات والمواد الأخرى، بما في ذلك بخار الماء. وفقًا لوكالة ناسا (الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء)، يتكون الغلاف الجوي للأرض بنسبة 99.998% من أربعة مكونات رئيسية، بالإضافة إلى بخار الماء، والذي لا يُحتسب عادة عند تحليل التركيب الجاف للهواء، المعروف بالهواء الجاف.
مكونات الهواء
فيما يلي المكونات الرئيسية للهواء في الغلاف الجوي:
- النيتروجين: يشكل النيتروجين حوالي 78% من الغلاف الجوي للأرض. وهو غاز عديم اللون يتواجد في جميع الكائنات الحية، ويشارك في تكوين الأحماض النووية، مما يجعله عنصرًا حيويًا للحياة. يستخدم العلماء النيتروجين لدراسة حركته بين الغلاف الجوي والتربة والحيوانات والنباتات، حيث يتم إعادة إطلاقه مرة أخرى إلى الغلاف الجوي.
- الأكسجين: هو غاز عديم اللون والرائحة، ويأتي في المرتبة الثالثة بين العناصر الكيميائية الأكثر وفرة في الكون بعد الهيدروجين والهليوم. يشكل الأكسجين 21% من الغلاف الجوي و23% من كتلته. ويوجد أيضًا في التربة والماء، حيث يمثل 88.8% من كتلة المحيطات.
- الأرجون: يُعتبر الأرجون غازاً عديم اللون والطعم والرائحة، وهو غاز خامل في معظم الظروف، ويُعد ثالث أكثر الغازات وفرة في الغلاف الجوي، حيث يشكل 0.93% منه و1.28% من كتلته.
- غازات إضافية بنسب منخفضة: يحتوي الهواء على العديد من الغازات الإضافية بكميات صغيرة، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون، والميثان، والهيليوم، والهيدروجين، والأوزون، وبخار الماء، ولدى كل من هذه الغازات استخدامات وإنتاجات خاصة.
- عناصر أخرى: على الرغم من أن الهواء يتكون في الغالب من الغازات، إلا أنه يحمل العديد من الجسيمات الدقيقة، مثل الغبار وحبوب اللقاح، بالإضافة إلى الملوثات مثل الدخان والسخام وبعض الملوثات الناتجة عن محطات الطاقة وعوادم السيارات، مما قد يؤثر سلبًا على تنفس الكائنات الحية.
أهمية الهواء
للهواء أهمية كبيرة تتجلى في عدة جوانب، منها:
- دوره في دورة المياه: يعتبر الهواء عاملاً أساسياً في انتقال الماء بين حالاته المختلفة، حيث يمكن أن يتواجد في شكل سائل مثل المحيطات، أو جليد، أو بخار ماء. تُعرف عملية انتقال الماء بين هذه الحالات بدورة المياه، حيث يتم تسخين الماء بواسطة الشمس، مما يؤدي إلى تبخر الماء السطحي وتحوله إلى بخار ماء، الذي يتكاثف لاحقًا إلى غيوم، ويعيد الماء إلى الأرض.
- المساهمة في استقرار درجة الحرارة: يلعب الهواء دورًا حيويًا في تنظيم درجة حرارة الأرض. ففي حال غياب الهواء، تنخفض متوسطات درجات الحرارة أقل من درجة التجمد. تمتص الغازات الموجودة في الهواء، مثل ثاني أكسيد الكربون، الأشعة تحت الحمراء المنبعثة أثناء تبريد الأرض، مما يسهم في تدفئتها.
- الأهمية في دورة الكربون: يُعتبر الهواء عنصرًا حيويًا في إعادة تدوير الكربون، أحد أهم العناصر الحيوية على الأرض. الكائنات الحية تعتمد على الكربون بشكل أساسي، ويعود الكربون إلى الهواء عن طريق تحلل الحيوانات وعمليات التنفس عند البشر، بينما تحتاج النباتات إلى ثاني أكسيد الكربون في الهواء لإجراء عملية التمثيل الضوئي، مما يُبرز دور الهواء في دعم الحياة.
حقائق مهمة حول الهواء
توجد حقائق مهمة تتعلق بالهواء، منها:
- تشير الأبحاث العلمية إلى أن انخفاض تركيز الأكسجين إلى أقل من 19.5% قد يؤدي إلى تغيرات فسيولوجية في جميع أشكال الحياة، بينما يشكل تركيز أقل من 16% خطرًا كبيرًا على حياة الكائنات.
- تلعب درجة الحرارة دورًا في قوة احتفاظ الهواء ببخار الماء. حيث يُعتبر الهواء في المناطق الصحراوية ذو رطوبة منخفضة، بينما تزداد مستويات الرطوبة بالقرب من البحار.
- تعد الغازات الدفيئة، مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان، عوامل رئيسية في التغيرات المناخية، حيث تسهم زيادة مستوياتها في الاحتباس الحراري.
- ينخفض ضغط الهواء مع الارتفاع، فمثلاً يكون الضغط عند مستوى سطح البحر أعلى مقارنة بقمم الجبال.
- تعيش الكائنات الدقيقة في الهواء، ويمكن أن تنتقل لمسافات طويلة من خلاله.
- تنتقل الموجات الصوتية عبر الهواء، الذي يحمل هذه الموجات، ولا يمكن سماع الأصوات بدونه.
- يساهم الهواء في جعل السماء تبدو زرقاء، بسبب تشتت ضوء الشمس بواسطة الجزيئات الموجودة في الهواء، دون الهواء ستظهر السماء سوداء.
- يلعب الهواء دورًا في تقلبات الطقس، مثل نشوء العواصف عند تداخل كتلتين هوائيتين باردتين ودافئتين.