تعدّ الأشعة الشمسية المصدر الأساسي للطاقة والمحرك للحياة على سطح الحياة.

تعريف المناخ والفرق بينه وبين الطقس

- نستيقظ يوميًّا مُلقين نظرةً استطلاعيّةً من النافذة لمعرفة الأجواء في الخارج ولنحدد منها ما يمكن ممارسته من نشاطاتٍ، ويمكن أن تتابع نشرة الطقس اليومية. لنفرّق بين الطقس والمناخ؛ فالطقس إذًا هو الظروف الجوية السائدة خلال فترةً زمنيةً قصيرةٍ نسبيًّا تمتد من الدقائق وحتى الشهور، فيمكن أن يتغير بين ساعةٍ وأخرى أو من موسمٍ لآخر، أمّا المناخ فهو المجموع الوسطي لهذه الطقوس في منطقةٍ معينةٍ وخلال فترةٍ زمنيةٍ طويلةٍ تتجاوز الثلاثين عامًا، أو يمكن القول إنّ المناخ هو الطريقة التي يتصرف بها الغلاف الجوي خلال فتراتٍ طويلةٍ نسبيًّا، والتي نتمكن خلالها من التنبؤ بالطقس خلال الفترات القادمة، كأن يتوقع الخبراء بصيفٍ حارٍّ وجافٍّ، فالمناخ هو نمط متوسط للطقس في منطقة ما.

- التغيرات المناخية هي تغيراتٌ في متوسطات الطقس لفترات طويلة، وهذا ما يفسر روايات جدك عن الأجواء التي عاشها منذ عقود من الزمن، أي أن المناخ تغير خلال سنوات عمرهم الطويلة، سواء بزيادة درجات حرارة الصيف، أو انخفاض كمية الهطولات المطرية السنوية.

عناصر المناخ

- بما أن الطقس يتعلق بدرجات الحرارة والإشعاع الشمسي والضغط والرياح فجميعها تكوّن عناصر الطقس، وبالتالي فإن للمناخ عناصر أيضًا هي عبارة عن متوسطات درجات الحرارة والهطولات وسرعة الرياح وغيرها، والتي تستخدم لتقدير التغيرات في المناخ.

الإشعاع الشمسي

- تعدّ الأشعة الشمسية المصدر الأساسي للطاقة والمحرك للحياة على سطح الحياة، والعامل الأكثر تاثيرًا على المناخ، فانطلاقًا منها تحدث عملية التركيب الضوئي الضرورية لتصنيع الجزيئات الحيوية ضمن الكائنات ذاتية التغذية، وتصل إلى الأرض بجميع أطوالها الموجية من الأشعة فوق البنفسجية وحتى المرئية وتحت الحمراء، ولكنها تدخل في تفاعلات ضوئية في طبقة الستراتوسفير في الغلاف الجوي مشكلةً طبقة الأوزون؛ الأمر الذي يحمينا من الأشعة أطوال الأشعّة فوق البنفسجية الضارة، ويسمح بمرور باقي الأشعة بطاقتها إلى الأرض، فتعمل على تسخين المسطحات المائية وتبخيرها، وترفع درجة حرارة الهواء مُشكّلةً الرياح والتيارات المحيطية، وتمتص الأرض قسمًا كبيرًا منها ثم تعيد عكسه على شكل أشعةٍ حمراء، ويتحكم بطاقة الأشعة الشمسية ودورها في المناخ عدد من العوامل، منها:

- خطوط العرض: ويقصد به زاوية ورود الأشعة الشمسية إلى سطح الأرض، وبُعدُ الأرض عن الشمس، فهي تتغير بتغير خط العرض والوقت من اليوم، على سبيل المثال؛ تصل الطاقة الشمسية إلى ذروتها على مدار السرطان في نصف الكرة الشمالي في ظهيرة يوم 22 حزيران حيث تكون متعامدةً معه، في حين تكون في نفس الوقت في أبعد نقطة عن مدار الجدي في النصف الجنوبي، وتنتشر طاقتها على مساحاتٍ أوسع، والعكس صحيح في يوم 22 ديسمبر، أي أن الارتفاع الشمسي هو العامل الأساسي المحدد لدور خط العرض في المناخ.

- الغيوم والسحب: عندما تصل أشعة الشمس إلى سطح الأرض فإنها تنعكس عن سطحه بنسب مختلفةٍ تصل إلى 40-80% عن الأسطح الجليدية، ولا تتجاوز 4-10% عن الأسطح المائية، في حين تمتص الصحراء الجافة إشعاعًا أكثر من غيرها، فما السبب في ذلك؟ إنها تأثيرات الغلاف الجوي؛ فيمتص الغلاف الجوي بما يحويه من جزيئات بخار الماء والسحب والأوزون نسبة تصل إلى 23% من طاقة الأشعة، وبشكل خاص للأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء، ففي يوم مشمس وخال من السحب يصل إلى سطح الأرض 90% من الطيف المرئي، أي كلما زادت نسبة جزيئات بخار الماء أو الغبار المعترضة لطريق الأشعة الضوئية زادت نسبة تشتت الأشعة.

- وبذلك تزداد انعكاسية الإشعاع الشمسي بزيادة سماكة السحب لتصل إلى 80% للغيوم الكثيفة، وكذلك الأمر بالنسبة للأشعة المنبعثة من سطح الأرض والمتسربة للغلاف الجوي، فكلما زادت السحب والغازات في الغلاف الجوي زادت كمية الحرارة المحبوسة، وأيّ خلل في هذا التوازن (المساوي للصفر في الحالات الاعتيادية) بين كمية الأشعة الواصلة لسطح الأرض والمتسربة منه للفضاء يُسبب خللًا في المناخ العام للمنطقة.

الرطوبة (الهطولات المطرية)

- لعلّ تأثيرها يرتبط بنشاط الإشعاع الشمسي، ولكنها بطريقة ما تؤثر مباشرةً على المناخ، فالرطوبة هي بخار الماء الموجود في الهواء، وتحوي جزيئاه على طاقة كامنة تعمل دومًا على إيجاد توازن بين حالاته الفيزيائية الثلاثة؛ الصلبة والسائلة والغازية، فالحالة الغازية تستهلك أكبر كميةٍ من الطاقة، وبالتالي فإن كتلة الهواء الدافئ الجاف أقلّ طاقة من كتلة الهواء الرطب عند نفس درجة الحرارة، وتأتي هذه الطاقة بشكل أساسي من الشمس التي ترفع درجة حرارة الهواء والماء، لذلك ترتفع درجة حرارة المياه المدارية أكثر من المياه القطبية، وينتج عن هذه الاختلافات بالإضافة لدوران الأرض حول نفسها إلى حدوث تيارات هوائية ومائية تنشر الطاقة حول الأرض، وهي بدورها تدفع المناخ.

- وتعدّ العواصف الممطرة أفضل مثال عن تأثير الرطوبة على المناخ والطقس، فهي تنتج عن انتقال الهواء الرطب من فوق الأسطح المائية الدافئة في المحيطات إلى مناطق أبرد نسبيًّا، فيتكاثف بخار الماء ويتحول إلى أمطار.

درجة الحرارة

- ويقصد بها كمية الطاقة الحرارية المتواجدة في الغلاف الجوي، وتُقاس عالميًّا إما بالفهرنهايت أو بالدرجة المئوية، وتعدّ الشمس المصدر الأساسي للطاقة الحرارية فينعكس قسمٌ منها عن السحب والغيوم والغبار، في حين يخترقها القسم الآخر إلى سطح الأرض، لتمتصها كلٌّ من المياه والأرض، ويبقى قسم آخر يرتد منعكسًا إلى الفضاء مرّةً أخرى، وتختلف درجات الحرارة حول العالم باختلاف خطوط العرض ودوران الأرض حول الشمس والذي يسبب بدوره اختلاف الفصول بشكلٍ سنويٍّ.

الضغط الجوي

- بالتعريف، هو وزن الهواء على سطح الأرض، ويُقاس بواحدة البار أو الميلي بار، ويُؤخذ مستوى سطح البحر كمعيارٍ وهو 1 بار أو 1013,5 ميلي بار. فوق المسطحات الدافئة ترافع درجة حرارة الهواء، فتنخفض كثافته ويرتفع عاليًا وينخفض بالنتيجة الضغط الجوي، مما يتسبب بظهور السحب وهطول الأمطار، في حين تسود الأجواء الصافية والهادئة فوق أماكن الضغط العالي، وبذلك فللحرارة تأثيرٌ مباشرٌ على الضغط الجوي.

- ولتوضيح تأثير الضغط الجوي على المناخ، لنفكر في الهواء على أنه أعمدة متجاورة، ففي حال تواجد عمود هواء بارد مجاور لآخر بارد مع تساوي ضغط كل منهما، فهذا يعني أن العمود البارد سيكون أقصر من الدافئ، وهو التفسير لانخفاض طبقة التروبوبوز فوق المناطق الباردة كالقطبين وارتفاعها فوق الاستوائية، ثم ينتقل الهواء الدافئ إلى العمود البارد في محاولة لتعديل الحرارة والحجم، فيزداد ضغطه وينخفض ضغط الدافئ حتى يتساويان، هذا ما يُفسِّر انتقال الطقس.

خط العرض

- تتمتع جميع المناطق التي تقع على طول خط الاستواء بدرجات حرارة مرتفعة، وكلما ابتعدنا عنه شمالًا أو جنوبًا باتجاه القطبين انخفضت درجات الحرارة، وأمكن تفسير ذلك بكروية سطح الأرض، ويقصد به زاوية ورود الأشعة الشمسية إلى سطح الأرض، فكلما زادت انتشرت معها الأشعة على مساحة أوسع.

تيارات المحيط

- تمرّ المحيطات بدوراتٍ من التيارات المحيطية الدافئة أو الباردة، وهي بدورها تؤثر على درجة حرارة الهواء الموجود فوقها، وعلى اليابسة القريبة منها، فعلى سبيل المثال يمرّ تيار المحيط الهادئ الدافئ بالقرب من الساحل الغربي لكندا فتتميز المدن الساحلية القريبة مثل فكتوريا وفانكوفر بمناخ معتدل، في حين تتعرض السواحل الشرقية لالتقاء تيار لابرادور البارد مع تيار الخليج الدافئ فيسود المناخ الضبابي والرطب فيها، ويزداد خطر الملاحة.