اطلاعاتی درباره جو زمین و کرات منظومۀ شمسی

جو زمین ـ جو یا پوشش گازی شکل اطراف زمین جزء خود زمین بشمار می‌رود. یکی از فوائد آن تبدیل روشنایی و تاریکی خورشید و تبدیل آن به نور ملایم و آسمان آبی رنگی است که می‌بینیم. وسعت و ترکیب و خواص و تغییرات جو همگی جزء عوامل فیزیکی زندگی زمین است. به علاوه در همین غلاف بسیاری پدیده‌های جهانی مختلف که نتایج علل خارجی مسکن زمینی ما است و تأثیر کم و بیش در زندگی زمین دارد انجام می‌گردد.
وجود جو برای زندگی همه موجودات زنده یعنی انسان ها حیوانات و نباتات واجب است. در همه ستارگان جو نقش بزرگ بازی می‌کند. به واسطه وجود یا اختلاف ترکیب جو سایر کرات و مقایسه آن با کرۀ خودمان نتایج زیاد می‌توانیم بگیریم.
شناسایی کم و بیش عمق طبقه گازی که زمین را احاطه کرده موجب آشنایی به ظواهری که همسایه‌های فضایی ما سبب آن می‌شوند می‌گردد. به وسیله مطالعه جو زمین و مقایسه آن با سایر کرات اطلاعات جالبی به دست می‌آید. به‌منظور استفاده حیاتی زمین مطالعه جو بسیار لازم است ولی البته وارد شدن به جزئیات اعمال شیمیایی و مکانیکی آن میسر نیست در اینجا مطالب مهمه آن‌ را بیان می‌کنیم.
ارتفاع آتمسفر یا جو ـ ترکیب گاز شکلی زمین را احاطه کرده که هوا نام دارد و دور کره را گرفته است و هر چند تعیین این موضوع اشکال دارد ولی چنین تصور می‌شود که به طور یکنواخت دور همۀ زمین را گرفته است. جو تا حدود یک‌ هزار کیلومتر اطراف زمین دیده شده است و البته گردش زمین حدودی برای جو تعیین می‌کند ولی ملکول‌های هوا تا مقدار خیلی بیشتری در فضا پخش و از قدرت جاذبه فرار می‌کنند. محاسبات نشان داده که آثار جو تا حدود 35700 کیلومتری بالای زمین دیده شده است.
مطالعات مقدماتی و ابتدایی نشان می‌دهد که هر چه از سطح زمین دور شویم ترکیب هوا سبکتر و کم مایه‌تر می‌شود و اشکالی که کوهنوردان یا سرنشینان طیارات در ارتفاعات زیاد دارند به همین علت است. کوهنوردانی که به ارتفاعات زیاد رفته‌اند دیده‌اند که رنگ آبی آسمان در آنجا تیره‌تر و سیاه‌تر می‌شود و علت این است که مولکول‌های هوا که تنگ‌تر و فاصله‌دارتر شده است نمی‌تواند نور را پخش کند.
مسلماً هر چه بالا روند وزن مخصوص هوا کمتر می‌شود چون فشار و تراکم آن کمتر است. البته این کاهش منظم نیست زیرا هر چه بالا رویم ترکیبات و حرارت جو تفاوت دارد و تحقیقات نشان داده که پوشش جو اطراف زمین طبقاتی کم و بیش معین و دارای خواص مخصوص تشکیل می‌دهد. تا چندی پیش وسیله تحقیقاتی بشر بیش از ارتفاع سی کیلومتر نبود و از آن بالاتر ‌به وسیله مشاهدات و برخی آثار فیزیکی حدس می‌زدند اما بعداً بر اثر ارسال بالن های جوشناسی و موشک ها و تحقیقات ‌به وسیله اقمار مصنوعی این اطلاعات تکمیل شده است. مشاهدۀ شفق صبح و شفق های قطبی و ورود تیرهای شهاب به جو اطلاعات ابتدایی خوبی برای شناسایی جو به بشر داده‌اند به طوری که تحقیق شده ارتفاع جو نزدیک زمین تا 150 کیلومتر است و پس از آن طبقه تروپوپوز می‌باشد. بعد از آن طبقه استراتوسفر است که در بالای آن طبقه‌ای از ازن قرار دارد. ارتفاع جو نزدیک یا آتمسفر که تقریباً مطابق با ارتفاع بلندترین کوه‌های زمین است در حدود 10 کیلومتر و ارتفاع استراتوسفر در حدود 40 کیلومتر و ازن از 40 تا 50 کیلومتر می‌باشد که بلافاصله بالای آن به ارتفاع سه چهار کیلومتر طبقه یونیزه قرار دارد. پس از آن از 50 تا 80 کیلومتر طبقه گردهای آتشفشانی است و در این ارتفاع حدود شفق صبح قرار دارد. از 80 تا 10 کیلومتری را می‌توان طبقه‌ای که تیرهای شهاب در آن ظاهر می‌شوند دانست. در ارتفاع 90 الی 110 کیلومتری طبقه هویساید قرار دارد. پس از آن شفق قطبی است که بین 150 و 200 کیلومتر ارتفاع می‌باشد و آثار آن تا 900 کیلومتر هم دیده شده است.
ترکیب هوا ـ اولین بار در سال 1774 لاوازیه شیمیست فرانسوی ترکیب هوا را معین کرد و بعداً در اثر تحقیقات ممتد تکمیل گردید و فعلا هوائی که در سطح زمین تنفس می‌کنیم چنین ترکیبی دارد:

در این ترکیب بخار آب که همیشه در هوا هست حساب نشده است. مقدار آن متغیر است و نقش آن در زندگی مهم می‌باشد. ترکیب هوا در ارتفاعات مختلف فرق می‌کند و تحقیقاتی که توسط بالن‌ها و موشک‌ها و اقمار هواشناسی به عمل آمده این مطلب را روشن نموده است.
نکته مهمی که از آن نباید غافل بود فشار هوا است که به‌وسیله هواسنج روشن می‌شود. وزن یک لیتر هوا با فشار معمولی در سطح دریا 3/1 گرم است. هرگاه فرض کنیم هوای اطراف زمین مایع می‌بود سراسر سطح زمین را به ارتفاع ده متر مثل یک اقیانوس می‌پوشاند. جرم کلی آتمسفر یک میلیونیم جرم خود کره زمین است. لابد فکر می‌کنید کم است. با این حال بدانید که وزن هوائی که زمین را در فشار خود گرفته پنج میلیون میلیارد تن گاز می‌باشد.
هر چه از سطح زمین بالا برویم فشار کم می‌شود و فشار هوا که در سطح دریا 76 میلیمتر است در ارتفاع 20 کیلومتری فقط 41 میلیمتر می‌باشد. در ارتفاع 50 کیلومتری حساب کرده‌اند فشار 5/1 میلیمتر و در ارتفاع 100 کیلومتری 003/0 میلیمتر می‌باشد. پس هر چه بالا رویم هوا خیلی سبک و کم مایه می‌شود. در ارتفاع 150 کیلومتری کمی هوا طوری است که مطابق با کاملترین خلاء مصنوعی آزمایشگاه است (می‌دانید که بشر قادر به ایجاد خلاء کامل نخواهد بود) در ارتفاعات وضع هوا فرق دارد و ملکول های آن پیوسته نیست بلکه طوری است که باید گفت در آنجا گاز به معنی گاز نیست بلکه مادۀ است که همان ملکول های از هم دورافتاده می‌باشد. چیزی که مسلم شده سبک شدن هوا در ارتفاعات به طرز یکنواخت انجام می‌شود و در ارتفاعات مختلف ترکیبات و مواد به طرز خاصی در می‌آید. ترکیب ازت تا 50 کیلومتری تقریباً لایتغیر است و در این ارتفاع مقدار اکسیژن ثلث مقدار زمین ولی هیدروژن در حدود 13 درصد بیشتر از زمین است، در حدود یک صد کیلومتری آثار ازت هست ولی اکسیژن دیگر نیست و قریب 5/99 درصد هیدروژن و 45/0 هلیوم است. اما در جایی که شفق قطبی نیست تجزیۀ نور نشان داده که ازت و اکسیژن وجود دارد و هیدرژن نیست. به علاوه اتم‌های اکسیژن است که اجازه داده متوجه شوند که تا 1000 کیلومتری اطراف زمین آثار جو وجود دارد.
جو عطارد ـ ظاهراً جو گازی مهمی در اطراف آن نیست شاید به علت کوچکی خود نتوانسته حجم قابل توجهی گاز در اطراف خود نگاهدارد. گاهی هنگام مشاهده آن موانع سفید رنگی می‌بینند که فکر می‌کنند اختلالات جوی معلق در فضای آن است که نقاطی از آن کره را از نظر می‌پوشاند. تصور نمی‌شود این آثار ابرهای مرکب از بخار آب باشد بلکه ممکن است ذرات گرد و خاک بسیار لطیف آن‌ را تشکیل دهد. با وجود این که جو آن خیلی رقیق است ولی این قطعات ابر مانند به علت بادهای شدید سطح کره مریخ در حرکت و نوسان است. عطارد با خواص فیزیکی و جو بسیار رقیق و شرایط خاص سطح آن دنیائی است که با دنیائی که ما در آن زندگی می‌کنیم خیلی فرق دارد.
جو زهرهـ در اطراف این کره یک غلاف گازی وجود دارد که وقتی زهره بین زمین و خورشید قرار می‌گیرد به‌صورت یک حلقه درخشان در اطراف کره دیده می‌شود. منظره آن خیلی زیبا و لطیف است. این غلاف اغلب در حال تغییر است و آن‌ را در اثر اختلافات و تغییرات وضع جوی زهره می‌دانند ـ وجود این طبقه را برخی منجمین شبیه شرایط تشکیل ابر و مه در جو زمین دانسته‌اند. تحقیقات جدید نظر دیگری ابراز کرده و جو زهره را رقیق و غیرقابل توجه و به کلی مختلف با زمین می‌داند و حلقه اطراف زهره را وجود طبقه نسبتاً نازکی از جو می‌انگارد.
سابق تصور می‌کردند جو زهره شبیه جو زمین و فاقد بخار آب است اما تحقیقات جدید مخصوصاً مطالعات جان و نیکولسون در امریکا نشان داده که نه تنها بخار آب بلکه اکسیژن هم در جو زهره نیست و تحقیقات آدامس و لانهام نشان می‌دهد که قسمت عمده این جو از گازکربنیک درست شده است که ضخامت آن‌ را در حدود 400 متر گازکربنیک متراکم می‌دانند.
اخیراً معتقد شده‌اند که زیر طبقه گازکربنیک طبقه‌ای از بخار آب به‌صورت قطرات کوچک و بلورهای ریز وجود دارد و در این باره تحقیقات مفصلی به عمل آمده است.
جو مریخ - وجود یک طبقه جو در اطراف مریخ تقریباً مسلم شده و عکسبرداری از این سیاره آن‌ را به‌خوبی نشان می‌دهد. قطعات ابر مانندی کم و بیش موقتاً سطح کره را از نظر مخفی می‌دارد. پس در وجود جو شکی نیست بلکه در ترکیب آن صحبت است. نخستین دلائل وجود جو در این کره شب کلاه‌های قطبی است که در زمستان ایجاد و در تابستان کم‌کم محو می‌گردد و آن‌ را منطقاً در اثر وجود یخ و برف می‌دانستند که ایجاد این پدیده مستلزم وجود جو و تغییرات آن می‌باشد. بنابراین وضع این کره در فصول مختلف با نظم مخصوصی در حال تغییر است. در فصول سرد در قطبین آن شب کلاه سفید تولید می‌شود و در فصول گرم از بین می‌رود و به جای آن لکه‌های ابر مانند دیده می‌شود. فصول آن به ترتیب از بهار تا زمستان 146 روز ـ 160 روز ـ 199 روز و 182 روز طول می‌کشد.
وجود این تغییرات و پیدایش باندهای تیره‌ای در تابستان که فکر می‌کنند در اثر ذوب شدن یخ های قطبی است لزوم جو را ثابت می‌کند ـ از آنها بیشتر لکه‌های سفید ابر مانندی مرتباً در سطح آن ایجاد می‌شود که قسمت هایی از کره را از نظر مخفی می‌دارد که شبیه به ابرهای نوع سیروس زمین است.
سابقاً تصور می‌شد مریخ جوی مانند زمین دارد و تجزیۀ طیفی وجود بخار آب را در آن نشان می‌داد. تحقیقات جدید وجود فشار شدید جوی را ثابت کرده و نشان می‌دهد که این فشار قادر است آب ‌را به‌صورت مایع در سطح کره نگاه دارد.
تحقیقات اخیر در رصدخانه‌های کوه ویلسون نشان می‌دهد که نه اکسیژن و نه بخار آب در جو مریخ نیست و اگر اکسیژن باشد کمتر از یک صدم مقدار زمین است و اگر بخار آب باشد کمتر از یک پانصدم مقدار موجود در زمین است.
آخرین اطلاعات نشان می‌دهد که جو مریخ نسبت به زمین خیلی فقیر و حرارت آن در نواحی استوایی آن تا 20+ و 30+ هم می‌رسد. در مدت روز به علت رقت هوا حرارت بسیار پائین می‌آید.
در هر حال هوای آن طوری نیست که افراد کرۀ زمین بدون وسائل و تجهیزات مخصوص بتوانند در آن زندگی کنند.
جو مشتری ـ وضعی که از کرۀ مشتری به نظر منجمین می‌رسد نشان می‌دهد که یک جو ضخیم آن‌ را احاطه می‌کند. تجزیه طیفی نشان می‌دهد که این جو مخصوصاً دارای متان و آمونیاک به مقدار زیاد است. اما دربارۀ طبقات گازی و ماهیت پدیده‌هایی که در آنجا اتفاق می‌افتد اطلاعی در دست نیست و آثار جوی را که مشاهده می‌شود در اثر مقدار آمونیاک مایع به علت حرارت خیلی کم کره می‌دانند.
بر خلاف سابق که خیال می‌کردند مشتری کره‌ای داغ  و در حال تشکیل است سایه‌هایی که اقمار مشتری بر سطح آن به طور واضح و سیاه ترسیم می‌کند نشان می‌دهد که سطح کره جامد است. این امر نشان می‌دهد که روشنی مشتری از خودش نیست بلکه در اثر تابش خورشید است.
جو زحل ـ وجود لکه‌هایی در جو زحل و گردش منظم آنها نشان داده که تشابهی بین زحل و مشتری وجود دارد. وجود یک طبقه جو در اطراف زحل دیده شده که در اثر تجزیه طیفی حرارت آن‌ را کمتر از منهای 150 درجه تشخیص داده‌اند. وجود آمونیاک و مخصوصاً متان در آن معلوم گردیده است. به علت سرمای آنجا فکر می‌کنند که آمونیاک به‌صورت جامد است و برخی لکه‌های بزرگ که در منطقه استوایی است ممکن است برف آمونیاکی باشد. در هر حال نبایستی جو زحل را با جو زمین مقایسه نمود.
جو اورانوس ـ در اثر تجزیه طیفی معلوم شده که طبقه جو آن بیشتر از متان تشکیل شده و آمونیاکی که در آن است به علت برودت منهای 170 درجه تقریباً به‌صورت جامد است.
جو نپتونـ تحقیقات و تجزیه طیفی نشان می‌دهد که وضع جو نپتون شبیه به سایر سیارات بزرگ است و در جو مخصوصاً متان وجود دارد. تصور می‌شود که برودت آن منهای 70 درجه است و مقدار زیادی از گاز مزبور به‌صورت مایع است. 
ترجمه و تلخیص از کتاب نجوم و ستارگان و عالم Astronomie, LesAstres, L’Univers. 
تألیف لوسین رود ووژرار دو و کولور چاپ کتابخانه لاروس