بحث حول مكونات الهواء

الهواء

يُعرَّف الهواء بأنه خليط من الغازات، وبخار الماء، ومواد أخرى، فبحسب وكالة ناسا (الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء) فإن الغلاف الجوي للأرض يتكون بنسبة 99.998% من أربعة مكونات أساسية إلى جانب بخار الماء، والذي لا يتم شموله عند دراسة التركيب الجاف للهواء، أو ما يُعرف بالهواء الجاف.

مكوّنات الهواء

فيما يأتي أهم مكونات الهواء في الغلاف الجوي:

• النيتروجين: يشكل النتيروجين نسبة 78% من الغلاف الجوي للأرض، وهو غاز عديم اللون، ويوجد في جميع الكائنات الحية على الكوكب، كما يوجد في أزواج القواعد التي تشكل الأحماض النووية، مما يجعله مكوناً أساسياً للحياة، ويستخدم العلماء النتيروجين لتتبع حركته من الغلاف الجوي إلى التربة، والحيوانات، والنباتات، والتي تتحلل لتطلق الغاز إلى الغلاف الجوي من جديد.
• الأكسجين: الأكسجين هو غاز عديم اللون، والرائحة، ويعدّ ثالث أكثر المواد الكيميائية الموجودة في الكون بعد الهيدروجين، والهيليوم، كما أنه ثاني أكثر الغازات الموجودة في الغلاف الجوي، إذ يشكل نسبة 21% منه، و23% من كتلته، ويتواجد الأكسجين أيضاً في التربة، والماء، حيث يشكل نسبة 88.8% من كتلة المحيطات الأرضية.
• الأرجون: يعد الأرجون غازاً عديم اللون، والطعم، والرائحة، وهو غاز خامل في أغلب الظروف، ويعدّ ثالث أكثر الغازات وفرةً في الغلاف الجوي، حيث يشكل نسبة 0.93% منه، و 1.28% من كتلته.
• مجموعة غازات بنسب قليلة: توجد في الهواء العديد من الغازات الإضافية بكميات قليلة، وتشمل ثاني أكسيد الكربون، والميثان، والهيليوم، والهيدروجين، والأوزون، وبخار الماء، ولكل من هذه الغازات أغراض وأشكال إنتاج خاصة.
• مكونات أخرى: يحمل الهواء العديد من الجسيمات الدقيقة على الرغم من أنه يتكون في الغالب من الغازات المختلفة، ومن الأمثلة على هذه الجسيمات الغبار، وحبوب اللقاح، وملوثات الهواء كالدخان، والسخام، وبعض الملوثات الأخرى الناتجة عن محطات توليد الطاقة، وعوادم السيارات، وقد يؤثر وجود الكثير من هذه الجسيمات الدقيقة على تنفس الحيوانات، والنباتات.

أهمية الهواء

تكمن أهمية الهواء في العديد من الأمور، ومنها ما يأتي:

• أهمية الهواء في دورة الماء: يشكل الهواء عاملاً مُساعداً على انتقال الماء بين حالاته المختلفة، فقد يكون على صورة سائلة كما في المحيطات التي تحتوي على غالبية المياه في الكوكب، أو على شكل جليد، أو بخار ماء، وقد أطلق العلماء على عملية انتقال الماء بين حالاته اسم دورة المياه، وفيها يتم تسخين المياه بواسطة الشمس، مما يؤدي إلى تبخر الماء السطحي، وانتقاله إلى الهواء ليصبح بخار الماء، وعند انخفاض درجة الحرارة يتكاثف بخار الماء على شكل غيوم، والتي تُعيد بدورها الماء إلى الأرض، وبسبب حركة الغيوم في الهواء يتم نقل الماء في كثير من الأوقات إلى الأماكن البعيدة عن أماكن نشأتها، مما يضمن هطول المياه التي تحتاجها الأماكن المختلفة حول الكوكب، ويساعد على تجديد الأنهار، والبحيرات، ومجاري المياه الأخرى.
• الحفاظ على درجة الحرارة: يلعب الهواء دوراً مهماً في الحفاظ على درجة حرارة الأرض؛ إذ يؤدي عدم وجوده إلى انخفاض متوسط درجات الحرارة على الأرض إلى أقل من درجة التجمد، فعند امتصاص الأرض للطاقة من الشمس تمتص الغازات المكونة للهواء كثاني أكسيد الكربون، والغازات الدفيئة بعض الأشعة تحت الحمراء التي تُطلق أثناء تبريد الأرض، مما يؤدي إلى تدفئة الأرض.
• أهمية الهواء في دورة الكربون: يشكل الهواء عاملاً حيوياً مهماً في إعادة تدوير الكربون، والذي يعد واحداً من أهم المواد على الأرض، إذ يشكل الإنسان نموذجاً يعتمد على الكربون، ويحتاجه للبقاء على قيد الحياة، ومن الأمثلة على مصادر الكربون تحلل الحيوانات الذي ينتج عنه عودة الكربون إلى الهواء، وعملية تنفس الإنسان التي ينتج عنها ثاني أكسيد الكربون يُطلق في الهواء، وعملية التمثيل الضوئي التي تحتاج إليها النباتات لإنتاج الطاقة باستخدام ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء، لذا فإن الهواء يلعب دوراً مهماً في إكمال هذه الدورة.

حقائق مهمة حول الهواء

هناك العديد من الحقائق المهمة التي تتعلق بالهواء، ومنها ما يأتي:

• تشير الدراسات العلمية إلى أنه إذا تناقص تركيز الأكسجين إلى أقل من 19.5% في الغلاف الجوي فمن الممكن أن يكون هناك تغيرات فسيولوجية عديدة في كافة أشكال الحياة الموجودة على الأرض، كما يشكل التناقص فيه، والذي يقل عن 16% خطراً كبيراً على حياة الكائنات الحية جميعاً.
• تلعب درجة الحرارة دوراً في اختلاف سعة الاحتفاظ ببخار الماء في الهواء، فكلما زادت درجة الحرارة قل محتوى بخار الماء فيه، لذا فإن تركيز بخار الماء يختلف من مكان إلى آخر، فمثلاً يحتوى الهواء في البيئات الصحراوية على مستويات منخفضة من الرطوبة، بينما تكون هذه المستويات عالية في المناطق القريبة من البحر.
• تشكل الغازات الدفيئة في الهواء كثاني أكسيد الكربون، والميثان عوامل مهمة في التغيرات المناخية العالمية، حيث يعد رفع مستواها سبباً أساسياً في الاحتباس الحراري.
• يقل ضغط الهواء مع الارتفاع، فمثلاً يكون الضغط عند مستوى سطح البحر أعلى من الضغط الموجود في قمم الجبال.
• تعيش العديد من الكائنات الحية الدقيقة في الهواء، والتي يمكن أن تنتقل عن طريقه لمسافات طويلة.
• تنتقل الموجات الصوتية من نقطة إلى نقطة أخرى عن طريق الهواء الذي يحمل هذه الموجات، والذي لا يمكن سماع أي أصوات بدونه.
• يلعب الهواء دوراً مهماً في رؤية السماء باللون الأزرق، وذلك بفعل الجزيئات الموجودة فيه، حيث تتسبب في تشتيت ضوء الشمس إلى الأشعة ذات الأطوال الموجية الزرقاء، والبنفسجية، ودون الهواء ستغدو السماء سوداء اللون.
• يساعد الهواء على حدوث تقلبات الطقس، فمثلاً تنشأ العواصف عند اصطدام كتلة هوائية باردة بأخرى دافئة.