• تعمل زيادة نسبة الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي بنفس طريقة الصوبة الزجاجية.
• فالغلاف الجوي يسمح بمرور الإشعاع الشمسي ذي الأطوال الموجية القصيرة نحو سطح الأرض، فيمتصه السطح ويسخن.
• ثم يعيد السطح إشعاع جزء من هذه الطاقة على هيئة إشعاع حراري (تحت أحمر) ذي طول موجي كبير.
• وهنا تمنع الغازات الدفيئة بشكل كبير مرور هذا الإشعاع إلى الفضاء الخارجي فتحتجز الحرارة، فترتفع حرارة الغلاف الجوي القريب من السطح.

• والاحتباس الحراري الطبيعي ضروري للحياة، فبدونه كان متوسط حرارة الأرض نحو −18°C بدلًا من +15°C تقريبًا.
• المشكلة تكمن في زيادته بسبب الأنشطة البشرية.

✍️ أمثلة محلولة

• مثال محلول (1) يمر في الغلاف الجوي إشعاع شمسي قوته 340 W/m² (متوسط عالمي)، يعكس منها 30% إلى الفضاء.
• كم تبلغ القدرة الممتصة من النظام؟

الممتص =

340 × (1 – 0.30) =238 W/m2

• وفي حالة التوازن يجب أن يشع النظام قدرة مساوية، ولكن الغازات الدفيئة تحتجز جزءًا من الإشعاع الخارج فترتفع الحرارة حتى يرجع التوازن عند درجة أعلى.

✍️ أمثلة محلولة

• غاز عديم اللون والرائحة، ينتج غالبًا من الاحتراق غير الكامل للوقود الأحفوري (البنزين والفحم والغاز الطبيعي) عند نقص الأكسجين:
• 2C + O₂ → 2CO

• وجزيئه يستطيع النفاذ بسرعة من الرئتين إلى الدم، حيث يتنافس CO مع الأكسجين على الارتباط بجزيئات الهيموجلوبين داخل خلايا الدم الحمراء.
• وقوة ارتباط CO بالهيموجلوبين أكبر بنحو 200–250 مرة من ارتباط الأكسجين.
• وعند ارتباطه يتكون مركب كربوكسي هيموجلوبين (HbCO) وهو مستقر نسبيًا يمنع الأكسجين من الارتباط.
• فيؤدي نقص ارتباط الأكسجين بالهيموجلوبين إلى انخفاض إمداد الأنسجة بالأكسجين، فتعتمد الخلايا على التنفس اللاهوائي ويتراكم حمض اللاكتيك فيشعر الشخص بالتعب والصداع والدوار، وفي التركيزات العالية قد يحدث فقدان الوعي وتلف الدماغ والموت.
• وخطورته أنه لا يُرى ولا تُشم رائحته، ولذلك يحدث الاختناق بدفايات الغاز في الغرف المغلقة.

✍️ أمثلة محلولة

النسبة الظاهرة للتنافس =

(0.1 × 220) ÷ 21 = 22 ÷ 21 ≈ 1.05

1. أي أن نحو نصف مواقع الهيموجلوبين تقريبًا ستشغلها جزيئات CO رغم صغر تركيزه
2. فالغاز خطر جدًا.

• طور العلماء تقنيات مثل أجهزة تنقية الغازات (Scrubbers) التي توضع في مداخن المصانع ومحطات توليد الطاقة وتزيل أكاسيد الكبريت والنيتروجين قبل انبعاثها إلى الغلاف الجوي.
• ومثال ذلك رش مسحوق الحجر الجيري أو الجير في المدخنة ليتفاعل مع SO₂:
• CaCO₃ + SO₂ → CaSO₃ + CO₂

• (ثم يتأكسد إلى CaSO₄ «الجبس» الذي يستخدم في البناء).
• كما تستخدم العوامل الحفازة في عادم السيارات (المحول الحفاز) لتحويل CO وNOₓ إلى CO₂ وN₂:

CO + 2NO → 2CO₂ + N₂

• ويشجع العلم على استخدام مصادر طاقة أنظف كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية التي لا تنتج هذه الأكاسيد الضارة.

✍️ أمثلة محلولة

C + O₂ → CO₂

عدد المولات =

1 000 000 ÷ 12 = 83 333 mol

كتلة

CO2 = 83 333 × 44 ≈ 3 666 667 g ≈ 3667 kg

1. أي أن كل كيلوجرام من الكربون ينتج نحو 3.67 kg من ثاني أكسيد الكربون
2. لأن الكتلة المولية للغاز (44) تساوي 3.67 ضعف كتلة الكربون (12).

✍️ أمثلة محلولة

كتلة الكبريت =

0.02 × 500 = 10 kg = 10 000 g

S + O₂ → SO₂

عدد المولات =

10 000 ÷ 32 = 312.5 mol

كتلة

SO2 = 312.5 × 64 = 20 000 g =20 kg

• ويظهر أن كتلة SO₂ ضعف كتلة الكبريت لأن الكتلة المولية 64 مقابل 32.

✍️ أمثلة محلولة

• مثال محلول (13): الرقم الهيدروجيني. مطر عادي pH = 5.6 ومطر حمضي pH = 4.6. كم مرة يزيد تركيز أيون H⁺ في الثاني؟
• الفرق = 1.0 وحدة pH فالزيادة = 10¹ = 10 مرات.
• وبذلك فانخفاض وحدة واحدة في pH يعني حموضة أكبر عشر مرات.
• الربط بين المحاور:

• الوقود الأحفوري مصدر مشترك للمشكلات الثلاث CO₂ (احتباس حراري)، وSO₂ وNOₓ (أمطار حمضية)، وCO (تسمم).
• ولهذا فالتحول إلى الطاقة النظيفة حل جامع، وكذلك التشجير الذي يمتص CO₂ ويرشح الهواء من الغبار والملوثات.

كما أن بعض الإجراءات تخدم أكثر من قضية؛

• فالمحول الحفاز يخفض CO وNOₓ معًا، ومرشحات المداخن تخفض SOₓ فتخفض الأمطار الحمضية وتقلل الجسيمات الدقيقة الضارة بالرئة.
• جدول مقارنة الملوثات:

🔬 atmospheric_layers_and_greenhouse

• التفاصيل العلمية والملاحظات الدقيقة المأخوذة من الرسم التوضيحي:

1 1 10 0 1 0 |[ |[ أذ 122 ا 1

• بولاع بها أفقية.
• : اتحرارة فى الجزء العلوى لطبقة الستراتوس في ركلما ارتفعنا لأكثرمن 1613 20 عن
• د طلبقة الأوزون.
• الميزوسفيردورًا حيويًا فى حماية الحياة على سطح الأرض.
• شهب التى تدخل الغلاف الجوى من الفضاء الخارجى تحترق وتتالاشى خلال مرورها

قةء

1. نيز وسفير أكثرالطبقات انخفاضًا فى درجة الحرارة.
2. ت الغا زالقادرة على امتصاص الإشعاع الشمسى.

.حرارة طبقة الثرموسفيروتصل إلى أعلى من ©2000

★ كتاب الشرح والتفصيل العلمي الشامل المعتمد ★

| | 2026/2027 |

• 🎯 أهداف التعلم والمخرجات التعليمية المقررة بالتفصيل:
• • تحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية لطبقات الغلاف الجوي الأربع وتغيرات الضغط والحرارة بها.
• • شرح آلية التوازن الإشعاعي والحراري لكوكب الأرض وكيفية حدوث ظاهرة الاحتباس الحراري الطبيعية والصناعية.
• • تحليل أثر الغازات الدفيئة (CO2, CH4, N2O, CFCs) في رفع متوسط درجات حرارة الغلاف الجوي والمحيطات.
• • تفسير ظاهرة تآكل طبقة الأوزون في الستراتوسفير والمخاطر البيولوجية المترتبة على نفاذ الأشعة فوق البنفسجية UV-B.
• ◄ أولاً التركيب الهيكلي والخصائص الفيزيائية لطبقات الغلاف الجوي

• ينقسم الغلاف الجوي رأسياً إلى أربع طبقات متباينة في خصائصها الحرارية والفيزيائية والحركية تفصل بينها حدود توقف حراري:

• يستقبل كوكب الأرض الإشعاع الشمسي على شكل موجات كهرومغناطيسية قصيرة تشمل الضوء المرئي وقسماً من الأشعة فوق البنفسجية، فتمتص الأرض قسماً منه وتدفأ، ثم تعيد إشعاعه نحو الفضاء الخارجي على هيئة إشعاع حراري تحت أحمر ذي أطوال موجية طويلة.

• في الحالة الطبيعية، تحافظ الغازات الدفيئة الطبيعية على بقاء متوسط حرارة الأرض عند 15 °م، ولولاها لانخفضت إلى -18 °م وتجمدت الحياة.
• ولكن مع الثورة الصناعية وحرق الوقود الأحفوري وقطع الغابات، ارتفعت تركيزات ثاني أكسيد الكربون CO2 والميثان CH4 وأكسيد النيتروز N2O بشكل حاد.
• تمتلك هذه الغازات روابط كيميائية قادرة على امتصاص الفوتونات تحت الحمراء والاهتزاز، مما يعيد بعث الحرارة نحو سطح الأرض محبوسة في التروبوسفير، وهو ما يعرف بظاهرة الاحتباس الحراري المتزايد (Global Warming).
• ◄ ثالثاً تآكل طبقة الأوزون والكيمياء الحفزية لمركبات الفريون (CFCs)

• يمثل غاز الأوزون O3 الدرع الواقي للأرض من الإشعاعات الكونية الضارة.
• غير أن الاستخدام المكثف لمركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs – الفريونات) في أجهزة التبريد وعبوات الإيروسول، والهالونات المستخدمة في إطفاء الحرائق، أدى إلى حدوث استنزاف خطير لطبقة الأوزون وظهور "ثقب الأوزون" فوق القطب الجنوبي.

• تتفكك مركبات CFCs في الستراتوسفير بفعل الأشعة فوق البنفسجية منتجة ذرات كلور حرة نشطة جداً (Cl•).
• تعمل ذرة الكلور الواحدة كعامل حفاز يفكك أكثر من 100,000 جزيء أوزون قبل أن تخرج من السلسلة التفاعلية، وفق الآلية:
  CF₂Cl₂ —UV→ CF₂Cl· + Cl·
  Cl· + O₃ → ClO· + O₂
  ClO· + O → Cl· + O₂
  مما يعيد تحرير ذرة الكلور الحرة لمواصلة التدمير المتسلسل.
• ◄ رابعاً التداعيات البيئية والمناخية لارتفاع درجة حرارة الكوكب
• يؤدي استمرار ظاهرة الاحتباس الحراري إلى اضطرابات خطيرة في النظام المناخي العالمي، تشمل: ذوبان الكتل الجليدية الضخمة في القطبين وجبال الألب، مما يسبب ارتفاع مستوى أسطح البحار والمحيطات ويهدد بغرق الدلتاوات الساحلية والمدن الشاطئية كالإسكندرية ودمياط وبورسعيد وبندقية إيطاليا.

• كما يتسبب الاحترار في زيادة حدة وتكرار الظواهر المناخية المتطرفة، كالأعاصير المدارية المدمرة، وموجات الجفاف الطويلة التي تؤدي إلى التصحر ونقص المحاصيل الغذائية، واشتعال حرائق الغابات، وتغير مواسم الأمطار ونظم تدفق الأنهار، مما يهدد الاستقرار المائي والغذائي العالمي.
• 🧮 التطبيقات والمسائل النموذجية المحلولة بالخطوات (Step-by-Step Worked Examples):
• مثال نموذجي 1 تطبيق حسابي رقم 1 – حساب درجة الحرارة والضغط على قمة جبل