الارض
الأرض هي ثالث كواكب المجموعة الشمسية بعدًا عن الشمس بعد عطارد والزهرة، وتعتبر أكبر الكواكب الأرضية في النظام الشمسي، وذلك من حيث قطرها
وكتلتها وكثافتها. ويطلق على هذا الكوكب أيضًا اسم العالم واليابس.
تعتبر الأرض مسكنًا لملايين الأنواع [2] من الكائنات الحية، بما فيها الإنسان؛ وهي المكان الوحيد المعروف بوجود حياة عليه في الكون. تكونت الأرض منذ حوالي 4.54 مليار سنة،وقد ظهرت الحياة على سطحها في المليار سنة الأخيرة. ومنذ ذلك الحين أدى الغلاف الحيوي للأرض إلى تغير الغلاف الجوي والظروف غير الحيوية الموجودة على الكوكب، مما سمح بتكاثر الكائنات التي تعيش فقط في ظل وجود الأكسجين وتكوّن طبقة الأوزون، التي تعمل مع المجال المغناطيسي للأرض على حجب الإشعاعات الضارة، مما يسمح بوجود الحياة على سطح الأرض. تحجب طبقة الأوزون الأشعة فوق البنفسجية، ويعمل المجال المغناطيسي للأرض على إزاحة وإبعاد الجسيمات الأولية المشحونة القادمة من الشمس بسرعات عظيمة ويبعدها في الفضاء الخارجي بعيدا عن الأرض، فلا تتسبب في الإضرار بالكائنات الحية.[7]
أدت الخصائص الفيزيائية للأرض والمدار الفلكي المناسب التي تدور فيه حول الشمس حيث تمدها بالدفء والطاقة ووجود الماء إلى نشأة الحياة واستمرار الحياة عليها حتى العصر الحالي. ومن المتوقع أن تستمر الحياة على الأرض لمدة 1.2 مليارات عام آخر، يقضي بعدها ضوء الشمس المتزايد على الغلاف الحيوي للأرض، حيث يعتقد العلماء بأن الشمس سوف ترتفع درجة حرارتها في المستقبل وتتمدد وتكبر حتى تصبح عملاقا أحمرا ويصل قطرها إلى كوكب الزهرة أو حتى إلى مدار الأرض، على نحو ما يروه من تطور للنجوم المشابهة للشمس في الكون عند قرب انتهاء عمر النجم ونفاذ وقوده من الهيدروجين.[8] عندئذ تنهي حرارة الشمس المرتفعة الحياة على الأرض. هذا إذا لم يحدث لها حدث كوني آخر قبل ذلك - كأنفجار نجم قريب في هيئة مستعر أعظم - ينهي الحياة عليها.
تعمل موارد الأرض المختلفة على إبقاء جمهرة عالمية ضخمة من البشر، الذين يقتسمون العالم فيما بينهم ويتوزعون على حوالي 200 دولة مستقلة، ويتفاعلون مع بعضهم البعض بأساليب متنوعة تشمل التواصل الدبلوماسي السياحة التجارة والقتال العسكري أيضًا. ظهر في الثقافة البشرية نظرات وتمثيلات مختلفة للأرض، فبعض الحضارات القديمة جسدتها كإلهة، والبعض إعتقدها مسطحة، وقال آخرون أنها مركز الكون، والاتجاه السائد حاليًا ينص على أن هذا الكوكب هو عبارة عن بيئة متكاملة تتطلب إشراف الإنسان عليها لصيانتها من الأخطار التي تهددها، والتي من شأنها أن تهدد الإنسان نفسه في نهاية المطاف
محتويات
1 الكرة الأرضية
2 التسلسل الزمني للأحداث التي وقعت على كوكب الأرض
2.1 نشأة الحياة على كوكب الأرض
2.2 المستقبل
3 تكوين كوكب الأرض وتركيبه
3.1 شكل كوكب الأرض
3.2 التكوين الكيميائي لكوكب الأرض
3.3 البنية الداخلية للأرض
3.4 حرارة الأرض
3.5 الألواح التكتونية
3.6 سطح كوكب الأرض
3.7 الغلاف الهيدروجيني
3.8 الغلاف الجوي
3.8.1 الطقس والمناخ على سطح الأرض
3.8.2 الغلاف الجوي العلوي
3.9 المجال المغناطيسي
4 مدار ودوران كوكب الأرض
4.1 الدوران
4.2 المدار
4.3 الفصول وميل محور الأرض
5 القمر
6 صلاحية كوكب الأرض للحياة
6.1 المحيط الحيوي
6.2 استغلال اليابسة والموارد الطبيعية
6.3 المخاطر الطبيعية والبيئية
6.4 الجغرافيا البشرية
7 في الثقافة الإنسانية
8 انظر أيضًا
9 المراجع
9.1 معلومات
10 مصادر الكتب
11 وصلات خارجية
الكرة الأرضية
توجد الأرض في مجموعة كواكب المجموعة الشمسية، والمجموعة الشمسية نفسها واحدة من ضمن مئات المليارات من النجوم التي تشكل مجرة درب التبانة أو درب اللبانة. المنطقة التي تميز كوكب الأرض حول الشمس عن غيرها هي منطقة تعرف بأنها نطاق صالح للسكن، بمعنى أن بـُعد الأرض عن الشمس الذي يبلغ نحو 150 مليون كيلومتر ومدار الأرض حول الشمس في فلك دائري يجعل عليها درجات حرارة مناسبة ليست بالمرتفعة كثيرا وليست باردة شديدا بحيث تلائم نشأة حياة واستمرارها عليها. بالإضافة إلى ذلك حجم مناسب للأرض يجعلها تحتفظ بغلافها الجوي ووجود الماء عليها، ووجود غاز الأوزون في جو الأرض الذي يحمي الأحياء عليها من الأشعة فوق البنفسجية الضارة، علاوة على مجالها المغناطيسي الذي يحميها من الجسيمات الأولية السريعة التي تأتي مع الرياح الشمسية فتهدد سلامة الأحياء على الأرض.
ينقسم السطح الخارجي للأرض إلى عدة أجزاء:
القشرة الأرضية الصلبة، التي تصل إلى عمق نحو خمسين كيلومتر، والغلاف الأرضي الذي تصل سماكته إلى 4000 كيلومتر، ونواة الأرض المركزية الصلبة المكونة من الحديد والنيكل. ويوجد الغلاف الأرضي في حالة سائلة موصلة للكهرباء متحركة بحيث ينشأ عن حركتها المجال المغناطيسي للأرض. وتتسم القشرة الأرضية بأنها تطفو فوق الغلاف الأرضي المنصهر. وتنقسم القشرة الأرضية إلى عدد من الصفائح التكتونية العظيمة، ظهرت تدريجيًا على سطح الأرض بسبب برودتها بالتدريج عبر ملايين السنين. تطفو تلك القشرة الرقيقة نسبيا فوق ما يسمى بالغلاف الأرضي وهو الجزء الكبير من كتلة الأرض ويتكون من صهارة شديدة السخونة توجد تحت القشرة بدرجة حرارة تبلغ نحو 1700 درجة مئوية ويزداد معدلها مع الاقتراب من مركز الأرض الحديدي. تنفذ تلك الصهارة في جهات مختلفة على الأرض من القشرة مكونة ما نعرفه من البراكين. تغطي المياه نحو 71% من سطح الأرض في المحيطات وهي مياه مالحة تعم بالحياة المائية، بينما يتكون الجزء الباقي من القارات، والجزر، والأنهار، ذات المياه العذبة الضرورية للحياة على اليابسة بجميع أشكالها من نبات وحيوان.
ولم تثبت حتى الآن وجود حياة على سطح أي كوكب من الكواكب الأخرى، إلا أن المسبارات التي هبطت على سطح كوكب المريخ ربما تنوه بوجود حياة في صورة كائنات بدائية لم تتطور كثيرا قبل أن تنتهي الحياة المزعومة على سطح المريخ بعد تدهور الأحوال الجوية عليه. ويفسر بعض العلماء صور المسبار بقولهم أن هناك احتمال لوجود الحياة على المريخ في الماضي، ولكن الفصل في هذا الشأن يحتاج إلى مجهودات ضخمة، وأرسال أجهزة ومعدات في استطاعتها القيام بتحليل العينات أو العودة بها إلى الأرض لدراستها وتحليلها.[معلومة 1]
يحتوي باطن الأرض النشط على طبقة وسطى سميكة، تصل في سمكها إلى حوالي 4000 كيلومتر، وهي تشكل الغلاف الأرضي، وهو سائل صلب نسبيًا، ويقسمه العلماء إلى لب خارجي سائل عالي اللزوجة، يخرج أحيانا في صورة صهارة إلى سطح الأرض عندما تنشط البراكين. ويوجد ذلك اللب الخارجي في حركة دائمة تعمل على توليد المجال المغناطيسي للأرض. أما اللب الداخلي فصلب شديد الكثافة، وتزداد نسبة كثافته مع ازدياد الاقتراب من النواة المركزية للأرض، وهي تصل إلى حوالي 7 غرامات/سنتيمتر مكعب، ويتكون اللب الداخلي من الحديد والنيكل بشكل أساسي، وتتخذ نواة الكرة الأرضية شكلاً كرويًا يصل نصف قطرها إلى حوالي 2000 كيلومتر.[9]
بالإضافة إلى ذلك، فإن كوكب الأرض يتأثر مع الكواكب الموجودة في الفضاء الخارجي وبصفة خاصة الشمس حيث يدور في فلكها والقمر، الذي يدور في فلك حول الأرض. وفي الوقت الحاضر، تدور الأرض حول الشمس مرة كل 366.26 يوم، وذلك بالإضافة إلى دورانها حول محورها. ويطلق على هذه الفترة من الوقت لدورتها حول الشمس "السنة الفلكية" التي تعادل 365.26 يوم شمسي. هذا ويميل محور دوران الأرض حول نفسها بمقدار 23.4 درجة عن العمودي على مستوى مدارها حول الشمس، مما ينتج عنه تنوع الفصول على سطح الكوكب.[10]
تتمير الأرض بوجود تابع طبيعي وحيد لها هو "القمر"، الذي بدأ في الدوران حولها منذ 4.53 مليار عام. ويترتب على دوران القمر حول الأرض بروز ظاهرة المد والجزر، الذي يحدث في المسطحات المائية، والحفاظ على ثبات ميل محور الأرض والبطء التدريجي في دورانها. تأثر سطح الأرض بالكويكبات التي سقطت عليه خلال الفترة الممتدة بين 4.1 و 3.8 مليارات سنة تقريبًا مما أدى إلى تغيرات في بيئة السطح.
هذا وتعتبر الموارد المعدنية لكوكب الأرض والموارد الموجودة في نطاق الغلاف الحيوي من المصادر المساهمة في توزيع السكان على الأرض. ويتركز سكان الأرض في حوالي 200 دولة تتمتع كل منها بسيادة مستقلة لأراضيها، وتتعامل هذه الدول مع بعضها البعض من خلال العلاقات الدبلوماسية والسياحة والتبادل التجاري والعلاقات العسكرية. وهناك العديد من وجهات النظر التي تبنتها الثقافات البشرية المختلفة عن كوكب الأرض، من بينها تقديس الأرض إلى حد العبودية. وساد في الماضي الاعتقاد بأن الأرض مسطحة، ولم يكتشف الإنسان كروية الأرض إلا في العصور الوسطى بعدما تحسنت وسائله العلمية، رغم أن علماء المسلمين قاطبة أجمعوا على أن الأرض كروية حيث يقول ابن حزم (ت 456 هـ):
«وجوابنا وبالله تعالى التوفيق إن أحداً من أئمة المسلمين المستحقين لاسم الإمامة بالعلم م لم ينكروا تكوير الأرض ولا يحفظ لأحد منهم في دفعه كلمة بل البراهين من القرآن والسنة قد جاءت بتكويرها» – الفصل في الملل والأهواء والنحل (2/ 78)
وتَسمح البيئة على الأرض بالحياة بسبب بعدها المناسب عن الشمس، ووجود الماء والأكسجين والكربون والنيتروجين التي تكون المادة الحية، وهي بيئة متكاملة تحتاج إلى الحفاظ عليها، وعدم اضرارها فتفقد حياة البشر نضورها وقوتها على البقاء، وقد تختفي أيضا بعض الأحياء الأخرى بسبب استغلال الإنسان لثروات الأرض بدون حساب.
التسلسل الزمني للأحداث التي وقعت على كوكب الأرض
مقالات مفصلة: تاريخ الأرض تاريخ جيولوجي للأرض
خريطة لقارة بانجيا العظمى قبل نحو 250 مليون سنة مضت.
استطاع العلماء جمع معلومات مفصلة عن العهود الماضية لكوكب الأرض؛ حيث يرجع تاريخ بداية النظام الشمسي إلى حوالي 4.5672±0.0006 مليار سنة، ومنذ 4.54 مليار عام[11](وهذه المعلومة غير مؤكدة بنسبة 1%) تكونت الأرض والكواكب الأخرى الموجودة في النظام الشمسي من سديم شمسي – عبارة عن كتلة قرصية الشكل من الغبار والغاز تبقت من تكون الشمس. وقد اكتمل تكوّن الأرض عن طريق هذه الأجزاء الخارجية في غضون فترة تتراوح ما بين 10 و 20 مليون عام.[12] وفي بادئ الأمر كانت الأرض منصهرة، ثم بردت طبقتها الخارجية؛ لكي تكوّن قشرة صلبة وذلك عندما بدأت المياه تتراكم في الغلاف الجوي للأرض. ثم تكوّن القمر بعد ذلك بوقت قريب، وذلك عندما اصطدم جرم سماوي ـ في حجم كوكب المريخ (أحيانًا يطلق عليه "فرضية تأثير الارتطام بالجسم العملاق") تمثل كتلته 10% من كتلة كوكب الأرض،[13] ـ بالأرض في صدمة عارضة.[14] وبعد ذلك اندمجت أجزاء من هذا الجرم السماوي مع كوكب الأرض، وتناثرت أجزاء منه في الفضاء، ولكن أجزاء من هذا الجرم استقرت في مدار وكونت القمر. وقد نتج عن النشاط البركاني وانبعاث الغازات من كوكب الأرض تكون الغلاف الجوي الأساسي للكوكب. وقد تكونت المحيطات من تكثف بخار الماء الذي يزيد بفعل الثلوج والمياه السائلة التي تحملها الكويكبات والكواكب الأصلية الأكبر حجمًا والمذنبات وأي كوكب في النظام الشمس يدور حول الشمس على مسافة أبعد من نبتون. هذا وقد تم اقتراح احتمالين أساسيين لشكل تطور القارات:[15] الأول هو التطور الثابت الذي ما زال مستمرًا حتى العصر الحالي،[16] والثاني هو تطور سريع مبدئي حدث في فترة مبكرة من تاريخ الأرض.[17] وقد أوضحت الأبحاث أن النظرية الثانية هي الأقرب للصواب، فقد حدث تطور سريع ومبدئي لقشرة القارات الأرضية،[18] تلاه تطور ثابت على المدى البعيد للمنطقة القارية.[19][20][21] وإذا قيس ذلك بمقياس الزمن، فإنه قد استمر على مدى مئات الملايين من السنين؛ حيث أن سطح كوكب الأرض قد أعاد تشكيل نفسه بشكل مستمر حيث تكونت القارات، ثم انفصلت بعد ذلك. فالقارات تباعدت وتزحزحت على سطح الأرض ولكنها كانت تتجمع في بعض الأحيان مرة أخرى لكي تكوّن قارة كبيرة. وتعتبر قارة "رودينيا" إحدى أقدم القارات الكبيرة التي ظهرت منذ 750 مليون سنة تقريبًا، ثم بدأت أجزائها في الانفصال. ثم بعد ذلك تجمعت القارات مرة أخرى لكي تكون القارة العظمى "بانوتيا"، وذلك خلال الفترة الممتدة بين 600 و 540 مليون عام، ثم تكونت في النهاية قارة بانجيا، التي انفصلت أجزاؤها منذ 180 مليون عام مضت.[22][23][24]
نشأة الحياة على كوكب الأرض
الفرش الصخرية، إحدى أقدم أشكال الحياة الباقية على سطح الأرض.
يعتبر كوكب الأرض، حتى الوقت الحالي، الكوكب الوحيد الذي توجد عليه بيئة عامرة بأسباب الحياة.[25] فمنذ حوالي 4 مليارات سنة، نتج عن التفاعلات الكيميائية المليئة بالطاقة التي حدثت على كوكب الأرض جزئيات لديها القدرة على مضاعفة نفسها، ثم بعد مرور نصف مليار سنة تقريبًا، نشأ الكائن الحي أو السلالة التي تطورت منها الأنواع اللاحقة على سطح الأرض.[26] إن التخليق الضوئي (تخليق مركبات كيميائية في الضوء) يسمح باستغلال الطاقة الناتجة عن الشمس بشكل مباشر في الحياة بجميع أشكالها؛ حيث يتراكم الأكسجين الناتج عن هذه العملية في الغلاف الجوي مكونًا طبقة الأوزون (O3) في الجزء العلوي من الغلاف الجوي. هذه النظرية توضح أصل الميتوكندوريا والبلاستيدات (أجزاء الخلايا النباتية المحتوية على الكلوروفيل) والتي تعتبر وحدات فرعية مكونة لخلايا إيوكاريوت (التي تفتقر إلى النواة والغشاء النووي). ينتج عن اندماج الخلايا الصغيرة داخل الخلايا الكبيرة تكوين خلايا معقدة يطلق عليها خلايا حقيقية النواة (أي أنها تتميز بنواة واحدة). وتتخذ الكائنات ـ متعددة الخلايا الحقيقية ـ والتي تكونت في شكل خلايا داخل مستعمرات سمات أكثر خصوصية.[27] وبفضل امتصاص طبقة الأوزون للأشعة فوق البنفسجية الضارة، فقد استقرت الحياة على سطح كوكب الأرض.[28]
اصطدام الكويكب الذي يُعتقد أنه سبّب انقراض العصر الطباشيري
خلال عقد الستينات من القرن العشرين، افترض بعض العلماء أن عاصفة ثلجية شديدة قد هبت على الأرض خلال الفترة الممتدة بين 750 و 580 مليون سنة، وذلك أثناء العصر الفجري الحديث، مما أدى إلى تغطية معظم أجزاء الكوكب بصفائح أو ألواح من الجليد.وقد تم إطلاق مصطلح "الأرض كرة ثلجية" على هذا الافتراض، ويحظى هذا الحدث باهتمام كبير؛ لأنه يسبق الانفجار الكمبري، أي عندما بدأت الكائنات متعددة الخلايا في الظهور على سطح كوكب الأرض.[29] وعقب الانفجار الذي حدث في العصر الكمبري، منذ حوالي 535 مليون سنة، حدثت خمسة حالات انقراض كبرى.[30] وكان آخر حدث انقراض قد وقع منذ 65 مليون سنة، عندما أدى اصطدام حجر نيزكي بالأرض إلى انقراض الديناصورات والزواحف الأخرى الكبيرة، ولكن بقيت الحيوانات الصغيرة مثل الثدييات، التي كانت تشبه في ذلك الوقت الزبابة (حيوانات آكلة الحشرات شبيهة بالفأر).وقد اختلفت وتنوعت أشكال الثدييات على مدى 65 مليون سنة، فقد استطاعت إحدى أسلاف الإنسان، الشبيه بالقرود، الوقوف على ساقيها منتصبةً منذ ملايين السنيين وفقًا لنظرية داروين،[31] وقد أدى ذلك إلى تطور مقدرتها على استخدام الأدوات وتشجيع التواصل بين الأفراد منها ـ مما ساهم بدوره في ارتفاع كفائة توفير الغذاء وأوجد التحفيز الملائم، الذي ساعد في نهاية المطاف على زيادة حجم المخ، ووصول الإنسان إلى ما هو عليه اليوم وفق هذه النظرية. وفي الوقت نفسه، أدى ظهور النشاط الزراعي والحضارات إلى أن يخلف الإنسان تأثيرًا كبيرًا على الأرض خلال فترة قصيرة، لم يحدث أن مثلها من قبل ـ الأمر الذي أدى تباعًا إلى التأثير على أشكال الحياة الأخرى من حيث الطبيعة والكم.[32] بدأ النمط الحالي للعصور الجليدية منذ حوالي 40 مليون سنة، ثم تكاثف خلال العصر الحديث الأقرب منذ حوالي 3 ملايين سنة. ومنذ ذلك الحين خضعت المناطق القطبية لدورات متكررة من هطول وذوبان للجليد، تتكرر خلال فترة تمتد بين كل 40 و 100.000 عام، وقد انتهى العصر الجليدي الأخير منذ 10,000 سنة.[33]
المستقبل
يرتبط مستقبل كوكب الأرض بشكل كبير بمستقبل الشمس. فمثلاً، يترتب على التراكم المطرد لعنصر الهيليوم والعناصر الثقيلة الأخرى في جوف الشمس زيادة بطيئة في الإضاءة الكلية للشمس؛ حيث ستزيد إضاءة الشمس بنسبة 10% على مدى 1.1 مليار سنة قادمة، وبنسبة 40% على مدى 3.5 مليارات سنة قادمة.[34] وجدير بالذكر أن الأبحاث المتعلقة بالأحوال المناخية تدل على أن ارتفاع نسبة الإشعاعات التي تصل إلى الأرض قد ينتج عنها عواقب وخيمة، ومن بين هذه العواقب الفقد المحتمل للمسطحات المائية الموجودة على كوكب الأرض.[35] يعمل ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض على تسريع دورة ثاني أكسيد الكربون غير العضوية والتقليل من مستوى تركيزها ليصل بها إلى مستويات تؤدي إلى هلاك النباتات (10 أجزاء في المليون ـ PPMـ للتمثيل الضوئي C4) في غصون 900 مليون سنة. بالإضافة إلى ذلك، فإن عدم وجود نباتات على سطح الأرض سيؤدي إلى انعدام الأكسجين في الغلاف الجوي، وبذلك، فإن الحيوانات ستنقرض في خلال عدة ملايين أخرى من السنيين.[36] ولكن حتى إذا كانت الشمس خالدة ولن تمر بأية تغيرات، فإن التبريد المستمر الذي يحدث لجوف الأرض سيؤدي إلى فقدها لمعظم غلافها الجوي والمحيطات الموجودة عليها، وذلك نتيجة قلة النشاط البركاني.[37] وبعد مرور مليار سنة أخرى فإن جميع المسطحات المائية ستختفي،[8] وسيصل الحد الأدنى لدرجة حرارة الكون إلى 70 درجة مئوية. ومن المتوقع أن تصبح الأرض صالحة للحياة عليها لمدة حوالي 500 مليون سنة أخرى فقط.[38]
دورة حياة الشمس.
يقول العلماء أن الشمس ستصبح نجمًا عملاقًا أحمر، كجزء من تطورها، في غضون 5 مليارات سنة. فقد أوضحت الدراسات أن الشمس سيتمدد حجمها بنسبة تعادل حوالي 250 مرة من نصف قطرها الحالي، أي ما يعادل تقريبًا حوالي وحدة فلكية واحدة (150,000,000 كم)، أي أن نصف قطرها سوف يطل على الأرض، ولكن بحلول ذلك الوقت ستكون الحياة على الأرض قد انتهت منذ مئات ملايين السنين، ذلك لأن الحياة على الأرض لا تتحمل أرتفاع كبير في دراجات الحرارة يفوق تلك الموجودة حاليًا.[39] وبما أن الشمس ستصبح نجمًا عملاقًا أحمر، فإنها ستفقد تقريبًا 30% من كتلتها، وبذلك فمن غير وجود تأثيرات مدية وجزرية، ستتحرك الأرض إلى مدار يقع على بعد 1.7 وحدات فلكية (250.000.000 كيلومتر) من الشمس عندما يصل النجم إلى أقصى نصف قطر له. وبناءً على ذلك، فإنه من المتوقع، أن تهرب الأرض من الغلاف المحيط بها وذلك بفعل تمدد الغلاف الجوي الخارجي غير الكثيف الذي يحيط بالشمس. وبذلك فإن معظم، إن لم يكن كل، مظاهر الحياة المتبقية على سطح الأرض ستتدمر بسبب ضوء الشمس المتزايد.[34] بينما أشارت دراسة أحدث من الدراسة السابقة، إلى أن مدار الأرض سيهلك بسبب تأثيرات المد والجزر على الأرض مما سيؤدي إلى دخولها إلى الغلاف الجوي للنجم الأحمر العملاق وهلاكها.[39]
تكوين كوكب الأرض وتركيبه
تعتبر الأرض كوكبًا أرضيًا، مما يعني أنها عبارة عن جسم صخري، وليست جسمًا غازيًا عملاقًا مثل كوكب المشتري. كما أنها تعتبر أكبر الكواكب الأرضية الأربعة الموجودة في النظام الشمسي، من حيث الحجم والكتلة. بالإضافة إلى ذلك، فإن كوكب الأرض يتمتع من بين هذه الكواكب الأربعة أيضًا بأعلى نسبة كثافة وأعلى مستوى من الجاذبية على سطحها وأقوى مجال مغناطيسي وأسرع دوران.[40] فضلاً عن أنه الكوكب الأرضي الوحيد التي توجد عليه ألواح تكتونية نشطة.[41]
شكل كوكب الأرض
إن شكل كوكب الأرض قريب جدًا من الشكل الكروي المفلطح، فهي جسم كروي مفلطح عند القطبيين، ومنبعج عند خط الاستواء.[42] وينتج عن هذا الانبعاج دوران كوكب الأرض، كما أنه يتسبب في أن قطر الأرض عند خط الاستواء يكون أكبر من قطرها عند القطبين بحوالي 43 كم.[43] هذا ويكون متوسط قطر الجسم الكروي المرجعي حوالي 12,742 كم، الذي يعادل تقريبًا 40,000 كم/TT؛ حيث أن المتر كان يساوي في الأصل 1/10.000.000 من المسافة الواقعة بداية من خط الاستواء وحتى القطب الشمالي عبر مدينة باريس في فرنسا.[44]
مقارنة بين حجم الكواكب الداخلية (من اليسار إلى اليمين): عطارد والزهرة والأرض والمريخ.
وجدير بالذكر أن الطبوغرافيا المحلية تختلف عن هذا الشكل الكروي المثالي، على الرغم من أن هذه الاختلافات بسيطة على النطاق الكوني: فالأرض لها معدل تفاوت حوالي جزء من أصل 584، أو 0.17% من الجسم الكروي المرجعي، وهي نسبة أقل من 0.22% من نسبة التفاوت المسموح بتواجده بين كرات البلياردو.[45] هذا وتتمثل أكبر معدلات تفاوت أو انحراف محلية في السطح الصخري لكوكب الأرض في قمة إيفرست (التي يصل ارتفاعها إلى 8,848 متر عن سطح البحر)، وكذلك في منخفض مريانا (الذي يصل انخفاضه إلى 10,911 متر تحت سطح البحر). وبسبب انبعاج الكرة الأرضية عند خط الاستواء، فإن جبل شيمبورازو الذي يقع في الإكوادور يعتبر أبعد جزء عن مركز الأرض.[46][47]
جدول كلارك للأكسيدات المكونة للقشرة الأرضية
المركب الصيغة التركيب
السيليكا SiO2 59.71 %
الألومينا Al2O3 15.41 %
الجير CaO 4.90 %
المغنيسيا MgO 4.36 %
أكسيد الصوديوم Na2O 3.55 %
ثاني أكسيد الحديد FeO 3.52 %
أكسيد البوتاسيوم K2O 2.80 %
ثالث أكسيد الحديد Fe2O3 2.63 %
ماء H2O 1.52 %
ثاني أكسيد التيتانيوم TiO2 0.60 %
خماسي أكسيد الفسفور P2O5 0.22 %
الإجمالي 99.22 %
التكوين الكيميائي لكوكب الأرض
تزن كتلة كوكب الأرض حوالي 5.98×1024 كيلوغرام تقريبًا، ويتكون معظمها من الحديد (32.1%) والأكسجين (30.1%) والسليكون (15.1%) والماغنسيوم (13.9%) والكبريت (2.9%) والنيكل (1.8%) والكالسيوم (1.5%) والألمونيوم (1.4%)، أما الجزء المتبقي، الذي يمثل 1.2%، فيتكون من كميات قليلة من عناصر أخرى. وحيث أن العناصر الأثقل حجمًا تنجذب نحو المركز في حين أن العناصر الأخف حجمًا تبعد نحو المركز فيما يعرف باسم "الفصل بين النجوم" أو "إعادة توزيع النجوم"، يعتقد البعض أن عنصر الحديد هو المكون الأساسي للب الأرض؛ حيث تصل نسبته إلى 88.8%، وذلك مع كميات قليلة من النيكل بنسبة 5.8% والكبريت بنسبة 4.5% وأقل من 1% من عناصر أخرى.[48]
هذا وقد أوضح عالم الكيمياء الأرضية "فرانك ويغلسورث كلارك" أن أكثر من 47% من القشرة الأرضية يتكون من الأكسجين. وتعتبر كل المكونات الصخرية الأكثر شيوعًا والتي تتكون منها القشرة الأرضية هي عبارة عن أكسيدات تقريبًا، أما الكلور والكبريت والفلور فتعتبر من العناصر المهمة المستثناة من ذلك فقط، وعادة ما تمثل الكمية الإجمالية منها في أي صخرة أقل من 1% بكثير. هذا وتشتمل الأكسيدات الأساسية على السليكا والألومنيا وأكسيدات الحديد والجير والمغنيسيا والبوتاس والصودا. وجدير بالذكر أن السليكا تعمل بشكل أساسي كحمض وتساهم في تكون السليكات، كما أن كل العناصر المعدنية الشائعة في الصخور البركانية تتمتع بهذه الخصائص أيضًا. وقد استنتج كلارك، من خلال إحصائية اعتمدت على 1,6729 دراسة تحليلية لجميع أنواع الصخور، أن 99.22% من هذه الصخور يتكون من أكسيدات، بينما توجد العناصر الأخرى بكميات قليلة جدًا.[معلومة 2]
البنية الداخلية للأرض
ينقسم الجزء الداخلي من كوكب الأرض، مثله في ذلك مثل غيره من الكواكب الأخرى، إلى عدة طبقات، وذلك طبقًا للخصائص الكيميائية أو الريولوجية (علم الجريان) ـ ذلك العلم المعني بحالات المادة وما يحدث فيها من حيث اللزوجة والتمدد والتلدن بتأثير العوامل الخارجية الفيزيائية - فعند النظر إلى الطبقة الخارجية لكوكب الأرض من الناحية الكيميائية، يُلاحظ أنها عبارة عن قشرة صلبة رقيقة نسبيا يبلغ سمكها نحو 50 كيلومتر، تتميز بتكونها من معادن خفيفة نسبيا أغلبها السليكات. وتطفو تلك القشرة الخفيفة التي تحوي القارات والمحيطات والبحار فوق غلاف الأرض، وهو أشد كثافة عن مادة السطح ويتكون من مادة صلبة عالية اللزوجة. هذا ويفصل إنقطاع موهو -انقطاع زلزالي يفصل قشرة الأرض عن الوشاح الذي تحتها، ويستدل عنه من منحنيات الزمن الارتحالية التي تببين تعرض الموجات الزلزالية إلى زيادة مفاجئة في السرعة- بين القشرة الأرضية والوشاح الأرضي، كما أن سمك القشرة الأرضية يختلف من مكان إلى آخر؛ حيث يكون متوسط سمكها تحت المسطحات المائية 6 كيلومترات ويتراوح بين 30 و 50 كيلومتر في القارات. يُطلق على كل من القشرة الأرضية والجزء السطحي من الوشاح الأرضي العلوي الذي يتسم بالبرودة والصلابة اسم "الغلاف الصخري" أو "الغلاف الحجري"، وهو الذي تتكون منه الألواح التكتونية. ويقع أسفل الغلاف الصخري نطاق الانسياب (وهو جزء الوشاح العلوي تحت النطاق الصخري الجامد، وهذا الجزء لدن بالدرجة التي تسمح بالانسياب الصخري) الذي يعتبر بمثابة طبقة تتسم بلزوجة منخفضة نسبيًا يرتكز عليها الغلاف الصخري. هذا وقد ظهرت تغيرات مهمة في البنية البلورية التي تقع داخل الوشاح الأرضي وذلك على بُعد 410 و 660 كيلومتر أسفل سطح الأرض، تلك المسافة التي تمثل نطاقًا انتقاليًا يفصل بين الوشاح الأرضي العلوي والوشاح الأرضي السفلي. وأسفل الوشاح الأرضي، يوجد لب خارجي سائل يتسم بلزوجة منخفضة للغاية أعلى اللب الداخلي الصلب.[49] وقد يدور اللب الداخلي بسرعة زاوية (المعدل الزمني لتغير الإزاحة الزاوية) أعلى من السرعة التي تدور بها باقي أجزاء الكوكب، كما أن درجة حرارته تزيد بنسبة 0.1 إلى 0.5 درجات مئوية كل عام.[50]
الطبقات الجيولوجية للأرض
[51]
شريحة للبنية الداخلية للأرض تمتد من اللب وحتى الغلاف الخارجي (ليست وفقًا لمقياس رسم) العمق [52]
كم طبقة المكون الكثافة
غرام/ سم 3
0-60 [معلومة 3] --
0-35 ... [معلومة 4] 2.2-2.9
35-60 ... الوشاح العلوي 3.4-4.4
35-2890 الوشاح 3.4-5.6
100-700 ... نطاق الانسياب --
2890-5100 اللب الخارجي 9.9-12.2
5100-6378 اللب الداخلي 12.8-13.1
حرارة الأرض
تنتج الحرارة الداخلية لكوكب الأرض من الحرارة المتخلفة من حركة الكواكب (وذلك بنسبة 20% تقريبًا) والحرارة الناتجة عن الاضمحلال الإشعاعي (وذلك بنسبة 80% تقريبًا).[53] هذا ويعتبر البوتاسيوم-40 واليورانيوم-238 واليورانيوم-235 والثوريوم-232 من النظائر الأساسية المشعة باعثة الحرارة على كوكب الأرض،[54][55] والجدير بالذكر أن الحرارة في مركز الأرض قد تزيد عن 7,000 كلفن، وقد يصل الضغط إلى 360 غيغاباسكال. ونظرًا لأن معظم حرارة الأرض تنتج عن الاضمحلال الإشعاعي، فقد اعتقد العلماء أنه في فترات مبكرة من تاريخ كوكب الأرض وقبل أن تنفد النظائر التي تتسم بأعمار نصفية قصيرة، كانت الحرارة التي تنتجها الأرض أعلى مما عليه الآن بكثير.
رد مع اقتباس
