كوكب الارض

تأتي الأرض (تُنطق /ɝːθ/ (مساعدة·معلومات)) [1] في الترتيب الثالث من حيث بُعدها عن الشمس، 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 الفصائل [2] من المخلوقات بما فيها الإنسان؛ حيث إنها المكان الوحيد المعروف بوجود حياة عليه في الكون.جدير بالذكر أن هذا الكوكب قد تكون منذ 4.54 بليون سنة، [3][4][5][6] وقد ظهرت الحياة على سطحه في غضون بلايين السنين بعد ذلك.ومنذ ذلك الحين، أدى الغلاف الحيوي للأرض إلى تغير الغلاف الجوي والظروف غير الحيوية الأخرى الموجودة على الكوكب، مما سمح بتكاثر الكائنات التي تعيش فقط في ظل وجود الأوكسجين وتكون طبقة الأوزون، والتي تعمل مع المجال المغناطيسي للأرض على حجب الإشعاعات الضارة، مما يسمح بوجود حياة على سطح الأرض.[7] وقد أدت الخصائص الفيزيائية للأرض، بالإضافة إلى تاريخها الجيولوجي والمدار الفلكي التي تدور فيه إلى استمرار الحياة عليها خلال هذه الفترة.هذا ومن المتوقع أن تستمر الحياة على الأرض لمدة 1.2 بليون عام آخر، يقضي بعدها ضوء الشمس المتزايد على الغلاف الحيوي للأرض.[8] ينقسم السطح الخارجي للأرض إلى عدة أجزاء صلبة أو ما يسمى بالألواح التكتونية التي ظهرت تدريجيًا على سطح الأرض على مدى ملايين السنين. هذا ويتكون 71 % من سطح الأرض من المحيطات المالحة، بينما يتكون الجزء الباقي من القارات والجزر، والمياه الضرورية للحياة بجميع أشكالها. ومن المعروف أنه لا توجد حياة على سطح أي كوكب من الكواكب الأخرى.وعلى الرغم من ذلك، يؤكد البعض أنه كانت هناك حياة فيما مضى على سطح المريخ، وأنها لا تزال تظهر هناك حتى اليوم. انظر : [note 1] يظل باطن الأرض نشطًا، حيث يحتوي على طبقة وسطى سميكة من الوشاح الأرضي الذي يكون صلبًا نسبيًا ولب خارجي سائل يعمل على توليد المجال المغناطيسي ولب داخلي صلب. بالإضافة إلى ذلك، فإن كوكب الأرض يتفاعل مع الكواكب الموجودة في الفضاء الخارجي بما فيها الشمس والقمر. وفي الوقت الحاضر، تدور الأرض حول الشمس مرة كل 366.26 يوم، وذلك أثناء دورانها حول محورها.ويطلق على هذه الفترة من الوقت السنة الفلكية التي تعادل 365.26 يوم شمسي. هذا ويميل محول دوران الأرض بمقدار 23.4 درجة عن تعامده على مستواه المداري، مما ينتج عنه تنوع الفصول على سطح الكوكب بما يعادل سنة مدارية واحدة (تساوي 365.24 يوم شمسي.[9] ويعتبر التابع الطبيعي الوحيد للأرض هو القمر الذي بدأ في الدوران حولها منذ 4.53 بليون عام. ويترتب على دوران القمر حول الأرض: المد الذي يحدث في المسطحات المائية والحفاظ على ثبات ميل محور الأرض والبطء التدريجي لدوران الأرض.ومنذ ما يقرب من 4.1 و3.8 بليون عام تقريبًا تأثر سطح الأرض بالكويكبات التي سقطت عليه مما أدى إلى تغيرات ملموسة في البيئة الموجودة على سطح الأرض. 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، وتتفاعل هذه الدول مع بعضها البعض من خلال العلاقات الدبلوماسية والسياحة والتجارة والعلاقات العسكرية.وهناك العديد من وجهات النظر التي تبنتها الثقافات البشرية المختلفة عن كوكب الأرض، من بينها تقديس الأرض إلى حد العبودية والاعتقاد بأن الأرض مسطحة والمنظور الحديث للعالم على أنه عبارة عن بيئة متكاملة تحتاج إلى الحفاظ عليها.

محتويات [أخفِ]
1 التسلسل الزمني للأحداث التي وقعت على كوكب الأرض
1.1 نشأة الحياة على كوكب الأرض
1.2 المستقبل
2 تكوين كوكب الأرض وتركيبه
2.1 شكل كوكب الأرض
2.2 التكوين الكيميائي لكوكب الأرض
2.3 البنية الداخلية للأرض
2.4 حرارة الارض
2.5 الألواح التكتونية
2.6 سطح كوكب الأرض
2.7 الغلاف الهيدروجيني
2.8 الغلاف الجوي
2.8.1 الطقس والمناخ على سطح الأرض
2.8.2 الغلاف الجوي العلوي
2.9 المجال المغناطيسي
3 مدار ودوران كوكب الأرض
3.1 الدوران
3.2 المدار
3.3 الفصول وميل محور الأرض
4 القمر
5 صلاحية كوكب الأرض للحياة
5.1 المحيط الحيوي
5.2 استغلال اليابس والموارد الطبيعية
5.3 المخاطر الطبيعية والبيئية
5.4 الجغرافيا البشرية
6 في الثقافة والأرض
7 انظر أيضًا
8 الحواشي السفلية
9 المراجع
10 ثبت المراجع
11 وصلات خارجية


[عدل] التسلسل الزمني للأحداث التي وقعت على كوكب الأرض
مقال تفصيلي :تاريخ الأرض طالع أيضا :تاريخ جيولوجي للأرض
لقد استطاع العلماء جمع معلومات مفصلة عن العهود الماضية لكوكب الأرض؛ حيث يرجع تاريخ بداية النظام الشمسي إلى 4.5672±0.0006 مليون سنة مضت، ومنذ 4.54 بليون عام مضت [10](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 تكون الأرض عن طريق هذه الأجزاء الخارجية في غضون فترة تتراوح ما بين 10 –20 مليون عام.[11] وفي بادئ الأمر كانت الأرض منصهرة، ثم بردت الطبقة الخارجية لها؛ لكي تكون قشرة صلبة وذلك عندما بدأت المياه تتراكم في الغلاف الجوي للأرض. ثم تكون القمر بعد ذلك بوقت قريب، وذلك عندما اصطدم جرم سماوي ـ في حجم كوكب المريخ (أحيانًا يطلق عليه Theia) تمثل كتلته 10% من كتلة كوكب الأرض، [12] ـ بالأرض في صدمة عارضة.[13] 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 [14]: الأول هو التطور الثابت الذي يحدث حتى يومنا الحاضر [15]، والثاني هو تطور سريع مبدئي حدث في فترة مبكرة من تاريخ الأرض.[16] وقد أوضحت الأبحاث أن النظرية الثانية هي الأقرب للصواب، فقد حدث تطور سريع ومبدئي لقشرة القارات الأرضية [17]، تلاه تطور ثابت على المدى البعيد للمنطقة القارية.[18][19][20] وإذا قسنا ذلك بمقياس الزمن، فإنه قد استمر مئات الملايين من السنين؛ حيث إن 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 تكون قارة كبيرة. وتعتبر رودينيا (Rodinia) إحدى أقدم القارات الكبيرة التي عرفت منذ 750 مليون سنة تقريبًا، ثم بدأت أجزائها في الانفصال. ثم بعد ذلك تجمعت القارات مرة أخرى لكي تكون القارة الكبيرة بانوتيا (Pannotia) وذلك منذ 600-540 مليون عام مضت، ثم تكونت في النهاية قارة بانجيا (Pangaea) التي انفصلت أجزاؤها منذ 180 مليون عام مضت.

[عدل] نشأة الحياة على كوكب الأرض
مقال تفصيلي :Evolutionary history of life
يعتبر كوكب الأرض، حتى الوقت الحالي، بمثابة الكوكب الوحيد الذي توجد عليه بيئة عامرة بأسباب الحياة.[21] فمنذ حوالي 4 بليون سنة نتج عن التفاعلات الكيميائية المليئة بالطاقة التي حدثت على كوكب الأرض جزئيات لديها القدرة على مضاعفة نفسها، ثم بعد مرور نصف بليون عام نشأ الكائن الحي أو السلالة التي تطورت منها الأنواع اللاحقة على سطح الأرض.[22] إن التخليق الضوئي (تخليق مركبات كيميائية في الضوء) يسمح باستغلال الطاقة الناتجة عن الشمس بشكل مباشر في الحياة بجميع أشكالها؛ حيث يتراكم الأوكسجين الناتج عن هذه العملية في الغلاف الجوي مكونًا طبقة الأوزون (O3) في الجزء العلوي من الغلاف الجوي. [[نظرية توضح أصل الميتوكندوريا والبلاستيدات (أجزاء الخلايا النباتية المحتوية على الكلوروفيل) والتي تعتبر وحدات فرعية مكونة لخلايا إيوكاريوت (التي تفتقر إلى النواة والغشاء النووي)|وينتج 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.[23] وبفضل امتصاص طبقة الأوزون للأشعة فوق البنفسجية الضارة، فقد استقرت الحياة على سطح كوكب الأرض.[24] في ستينات القرن الماضي، افترض بعض العلماء أن عاصفة ثلجية شديدة قد هبت على الأرض منذ 750 و580 مليون عام، وذلك أثناء العصر الفجري الحديث، مما أدى إلى تغطية معظم أجزاء كوكب الأرض بصفائح أو ألواح من الجليد.وقد تم إطلاق مصطلح " الأرض كرة ثلجية" على هذا الافتراض، ويحظى هذا الحدث باهتمام كبير؛ لأنه يسبق الانفجار الكمبري، وذلك عندما بدأت حياة الكائنات متعددة الخلايا في الظهور على سطح كوكب الأرض.[25] وعقب الانفجار الذي حدث في العصر الكمبري، منذ حوالي 535 بليون، حدثت خمسة حالات انقراض كبرى.[26] وكان آخر حدث انقراض منذ 65 مليون سنة، عندما أدى اصطدام حجر نيزكي بالأرض إلى انقراض الديناصورات (غير الطائرة) والزواحف الأخرى الكبيرة، ولكن بقيت الحيوانات الصغيرة مثل الثدييات، التي كانت تشبه في ذلك الوقت الزبابة (حيوانات آكلة الحشرات شبيهة بالفأر).وقد اختلفت وتنوعت حياة الثدييات على مدى 65 مليون سنة مضت، فقد استطاع أحد الحيوانات الإفريقية الشبيه بالقرود الوقوف على ساقيه منتصبًا منذ ملايين السنيين وفقًا لنظرية داروين .[27] وقد أدى ذلك إلى القدرة على استخدام الأدوات وتشجيع التواصل بين الكائنات الحية ـ مما ساهم في توفير الغذاء وزيادة الانتباه المطلوبين لكٍبر حجم المخ. وفي الوقت نفسه، أدى ظهور النشاط الزراعي، ولحضارات إلى أن يخلف الإنسان تأثيرًا على الأرض في فترة قصيرة لم يحدث أن شهدت الأرض هذا الشكل الحياة قبل ذلك ـ الأمر الذي أدى تباعًا إلى التأثير على أشكال الحياة الأخرى من حيث الطبيعة والكم.[28] إن النمط الحالي للعصور الجليدية قد بدأ من حوالي 40 مليون سنة، ثم تكاثف خلال العصر البلاستوسيني منذ حوالي 3 مليون سنة. ومنذ ذلك الحين خضعت المناطق القطبية لدورات متكررة من هطول وذوبان للجليد، تتكرر كل 40-100.000 عام. جدير بالذكر أن آخر عصر جليدي قد انتهى منذ 10.000 عام.وقد انتهى العصر الجليدي الأخير منذ 10،000 سنة مضت.[29]

[عدل] المستقبل
يرتبط مستقبل كوكب الأرض بشكل كبير بمستقبل الشمس. فمثلاً، يترتب على التراكم المطرد لعنصر الهليوم والرماد البركاني في جوف الشمس زيادة بطيئة في الإضاءة الكلية للشمس؛ حيث ستزيد إضاءة الشمس بنسبة 10% على مدى 1.1 جيجا سنة (1.1 بليون سنة) قادمة، وبنسبة 40% على مدى 3.5 بليون سنة قادمة.[30] جدير بالذكر أن الأبحاث المتعلقة بالأحوال المناخية تدل على أن ارتفاع نسبة الإشعاع التي تصل إلى الأرض قد ينتج عنها عواقب وخيمة، ومن بين هذه العواقب الفقد المحتمل للمسطحات المائية الموجودة على كوكب الأرض.[31] يعمل ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض على تسريع دورة ثاني أكسيد الكربون Co2 غير العضوية والتقليل من مستوى تركيزها ليصل بها إلى مستويات تؤدي إلى هلاك النباتات (10 جزء في المليون ـ PPMـ للتمثيل الضوئي C4) في غصون 900 مليون سنة. بالإضافة إلى ذلك، فإن عدم وجود نباتات على سطح الأرض سيؤدي إلى عدم وجود أوكسجين في الغلاف الجوي، وبذلك، فإن الحيوانات ستنقرض في خلال عدة ملايين أخرى من السنيين.[32] 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.[33] وبعد مرور بليون 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.[34] ستصبح الشمس، كجزء من تطورها نجمًا عملاقًا أحمر في غضون 5 بليون سنة. فقد أوضحت الدراسات أن الشمس سيتمدد حجمها بنسبة تعادل حوالي 250 مرة من نصف قطرها الحالي، أي ما يعادل تقريبًا حوالي 1 وحدة فلكية (150.000.000 كيلو متر)، 1 AU (خطأ في التعبير: عامل < غير متوقع كم) ولكن مصير الأرض غير واضح حتى الآن.[35] 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 وحدة فلكية (250.000.000 كيلو متر) 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.[30] 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.[35]

[عدل] تكوين كوكب الأرض وتركيبه
مقال تفصيلي :علوم الأرض طالع أيضا :Earth physical characteristics tables
تعتبر الأرض كوكبًا أرضيًا، مما يعني أنها عبارة عن جسم صخري، وليست جسمًا غازيًا عملاقًا مثل كوكب المشترى. 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.[36] فضلاً عن أنه الكوكب الأرضي الوحيد التي توجد عليه ألواح تكتونية نشطة.[37]

[عدل] شكل كوكب الأرض
مقال تفصيلي :شكل الأرض
مقارنة بين حجم الكواكب الداخلية (من اليسار إلى اليمين) : عطارد والزهرة والأرض والمريخإن شكل كوكب الأرض قريب جدًا من الشكل الكروي المفلطح، فهي جسم كروي مفلطح عند القطبيين، ومنبعج عند خط الاستواء.[38] وينتج هذا الانبعاج عن دوران كوكب الأرض، كما أنه يتسبب في أن قطر الأرض عند خط الاستواء يكون أكبر من قطرها عند القطبين بحوالي 43 كيلو متر.[39] هذا ويكون متوسط قطر الجسم الكروي المرجعي حوالي 12,742 كيلو متر، الذي يعادل تقريبًا 40,000 Km/TT؛ حيث إن المتر كان يساوي في الأصل 1/10.000.000 من المسافة الواقعة بداية من خط الاستواء وحتى القطب الشمالي عبر مدينة باريس في فرنسا.[40]

جدير 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 584. أو 0.17% من الجسم الكروي المرجعي، وهي نسبة أقل من 0.22% من نسبة التفاوت المسموح بتواجده بين كرات البلياردو.[41] هذا وتتمثل أكبر معدلات تفاوت أو انحراف محلية في السطح الصخري لكوكب الأرض في قمة إيفرست (التي يصل ارتفاعها إلى 8,848 متر فوق مستوى البحر)، وكذلك في منخفض مريانا ترينش (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.[42][43]

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 ٪
[عدل] التكوين الكيميائي لكوكب الأرض
طالع أيضا :العناصر المتوفرة في الأرض
تزن كتلة كوكب الأرض حوالي 5.98 × 10 أس 24 كيلو متر تقريبًا. ×1024ويتكون معظمها من الحديد بنسبة (32.1% و من الأوكسجين بنسبة 30.1% ومن السليكون بنسبة 15.1% ومن الماغنسيوم بنسبة 13.9% ومن الكبريت بنسبة 2.9% ومن النيكل بنسبة 1.8% ومن الكالسيوم بنسبة 1.5% ومن الألمونيوم بنسبة 11.4%. فضلاً عن أن الجزء المتبقي الذي يمثل 1.2% يتكون من كميات قليلة كتيرة من عناصر أخرى. وحيث إن العناصر الأثقل حجمًا تنجذب نحو المركز في حين أن العناصر الأخف حجمًا تبعد نحو المركز فيما يعرف باسم [[Mass Segregation ـ الفصل بين النجوم أو إعادة توزيع النجوم ذات الكتلة المختلفة على مسافات مختلفة نصف قطرية من المركز حيث تنجذب فيها العناصر الأثقل حجمًا نحو المركز، بينما تبتعد العناصر الأخف عن المركز.|Mass Segregation]]، 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% كميات قليلة من عناصر أخرى.[44]

هذا وقد أوضح عالم الكيمياء الأرضية إف دبليو كلارك أن أكثر من 47% من القشرة الأرضية يتكون من الأوكسجين. 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. جدير 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 (انظر الجدول الموجود على اليسار)، بينما توجد العناصر الأخرى بكميات قليلة جدًا. [note 2]

[عدل] البنية الداخلية للأرض
مقال تفصيلي :تركيب الارض
ينقسم الجزء الداخلي من كوكب الأرض، مثله في ذلك مثل غيره من الكواكب الأرضية الأخرى، إلى عدة طبقات، وذلك طبقًا للخصائص الكيميائية أو الفيزيائية. فإذا نظرنا إلى الطبقة الخارجية لكوكب الأرض من الناحية الكيميائية، سنجد أنها عبارة عن قشرة صلبة مميزة من السليكات، يقع تحتها الوشاح الأرضي الصلب الذي يتسم بنسبة عالية من اللزوجة. هذا ويفصل [[إنقطاع موهوروفيتشك ـ إنقطاع زلزالي يفصل قشرة الأرض عن الوشاح الذي تحتها، ويستدل عنه من منحنيات الزمن الإرتحالية التي تببين تعرض الموجات الزلزالية إلى زيادة مفاجئة في السرعة، ويسمى أيضاً Moho.|انقطاع موهو]] بين القشرة الأرضية والوشاح الأرضي، كما أن سمك القشرة الأرضية يختلف من مكان إلى آخر؛ حيث يكون متوسط سمكها تحت المسطحات المائية 6 كيلو متر و 30-50 كيلو متر في القارات. هذا يُطلق على كل من القشرة الأرضية والجزء السطحي من الوشاح الأرضي العلوي الذي يتسم بالبرودة والصلابة اسم الغلاف الصخري أو الغلاف الحجري الذي تكونت منه الألواح التكتونية. ويقع أسفل الغلاف الصخري [[:نطاق الانسياب: جزء الوشاح العلوي تحت النطاق الصخري الجامد، وهذا الجزء لدن بالدرجة التي تسمح بالانسياب الصخري. يمتد من عمق 50-100 كيلو متر إلى نحو 400 كيلو متر، وهو مكافئ من الناحية الزلزالية لنطاق السرعة المنخفضة.|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 و660 كيلو متر 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.[45] وقد يدور اللب الداخلي بسرعة زاوية (المعدل الزمني لتغير الإزاحة الزاوية) أعلى من السرعة التي تدور بها باقي أجزاء الكوكب، كما أنها تزيد بنسبة 0.1 إلى 0.5 درجة مئوية كل عام.[46]

الطبقات الجيولوجية للأرض [47]

شريحة للبنية الداخلية للأرض تمتد من اللب وحتى الغلاف الخارجي (ليست وفقًا لمقياس رسم) العمق [48]
كم طبقة المكون الكثافة
جم / سم 3
0-60 [note 3] --
0-35 ... [note 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

[عدل] حرارة الارض
تنتج الحرارة الداخلية لكوكب الأرض من الحرارة المتخلفة من حركة الكواكب (وذلك بنسبة 20% تقريبًا) والحرارة الناتجة عن الاضمحلال الإشعاعي (وذلك بنسبة 80% تقريبًا).[49] هذا ويعتبر البوتاسيوم-40 واليورانيوم-238 واليورانيوم-235 والثوريوم-232 من النظائر الأساسية المشعة للحرارة على كوكب الأرض[50].[51] جدير بالذكر أن الحرارة في مركز الأرض قد تزيد عن 7,000 K، وقد يصل الضغط إلى 360 GPa. 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.[49]

النظائر الأساسية المولدة للحرارة على كوكب الأرض في الوقت الحاضر [52]
النظائر الحرارة المنبعثة
(حجم النظير بالكيلو جرام)
العمر النصفي (بالأعوام) متوسط تركيز النظير في الوشاح الأرضي (مقدار النظير بالكيلو جرام لكل كيلو جرام من الوشاح الأرضي) الحرارة المنبعثة
(حجم الوشاح بالكيلو جرام)

238U 9.46 × 10-5 4.47 × 109 30.8 × 10-9 2.91 × 10-12
235U 5.69 × 10-4 7.04 × 108 0.22 × 10-9 1.25 × 10-13
232Th 2.64 × 10-5 1.40 × 1010 124 × 10-9 3.27 × 10-12
40K 2.92 × 10-5 1.25 × 109 36.9 × 10-9 1.08 × 10-12

تقدر الحرارة الكلية التي تفقدها الأرض بحوالي 4.2 x 1013 وات. 4.2 × 1013 Watts [53] هذا وينتقل جزء من الطاقة الحرارية للب الأرض في اتجاه القشرة الأرضية عن طريق تصاعد الصهارة من الوشاح الأرضي، وهو نوع من أنواع الحمل يتكون من اندفاع صخور شديدة الارتفاع في درجة الحرارة. ويمكن أن يؤدي تصاعد الصهارة إلى ارتفاع درجة الحرارة في بعضا لمناطق وحدوث وتدفق أحجاز البازلت (أحجار بركانية) على السطح. جدير بالذكر أن الأرض تفقد حرارتها من خلال تكتونيات الألواح عن طريق اندفاع الوشاح الأرضي ـ الأمر الذي يصاحبه تكوين سلاسل من الجبال والتلال في وسط المحيطات. هذا ويعتبر العامل الأساسي الأخير في فقد حرارة الأرض هو انتقال الطاقة الحرارية عن طريق الغلاف الصخري (الليزوسفير) ـ الأمر الذي يحدث أغلبه في المحيطات لأن القشرة الأرضية تكون أقل سمكًا في المسطحات المائية عنها في سطح القارات.[53]

[عدل] الألواح التكتونية
الألواح الرئيسية للأرض[54]

اسم اللوحة المنطقة
10 6 كيلومتر مربع
اللوحة الأفريقية 78.0
لوحة أنتاركتيكا 60.9
لوحة أستراليا 47.2
لوحة الأوراسية 67.8
لوحة أمريكا الشمالية 75.9
لوحة أمريكا الجنوبية 43.6
لوحة المحيط الهادي 103.3
مقال تفصيلي :تكتونيات الصفائح
إن الطبقة الخارجية الصلبة للأرض، المعروفة باسم الغلاف الصخري أو الليزوسفير، تنقسم إلى أجزاء يُطلق عليها الألواح التكتونية. هذه الألواح التكتونية عبارة عن أجزاء صلبة تتحرك مع بعضها البعض بثلاثة أنواع من الحركات: الحركة المتقاربة؛ حيث يتحرك اثنان من الألواح التكتونية معًا، والحركة المتباعدة؛ حيث يتحرك اثنان من الألواح بعيدًا عن بعضهما البعض، والحركة المنزلقة؛ حيث ينزلق فيها أحد اللوحين على الآخر بشكل جانبي. جدير بالذكر أن الزلازل والبراكين وتَكُّون الجبال وتكون أخاديد المحيطات من الممكن أن يحدث بمحاذاة الألواح التكتونية وهي تتحرك بإحدى الحركات الثلاثة السابق ذكرها.[55] هذا وترتكز الألواح التكتونية على الجزء العلوي من نطاق الانسياب ـ ذلك الجزء الذي يتسم بأنه صلب، ولكن نسبة لزوجته قليلة، من الوشاح الأرضي العلوي، فضلاً عن أنه من الممكن أن يتدفق ويتحرك مع هذه الألواح التكتونية، [56] كما أن حركة هذه الألواح ترتبط بشكل كبير بأنماط الحمل الحراري التي تحدث داخل الوشاح الأرضي.

وبما أن هذه الألواح التكتونية تتحرك أو تتزحزح على سطح كوكب الأرض، فإن قيعان المحيطات يحدث لها اندساس (عملية مسؤولة عن هبوط كتلة من القشرة الأرضية تحت أخرى) تحت الحواف الرئيسية لهذه الألواح عند حواف متقاربة. وفي الوقت نفسه، فإن تصاعد المواد الموجودة في الوشاح الأرضي عند حدود متباعدة يؤدي إلى تكون سلاسل جبال في وسط المحيطات. إن حدوث هذه العمليات معًا يعيد تدوير قشرة قيعان المحيطات في الوشاح الأرضي.ومن خلال حدوث هذه العمليات معًا، تحدث دائمًا تغيرات في القشرة الخاصة بقيعان المسطحات المائية مما يجعلها تعود لشكلها الأصلي في الوشاح الأرضي. جدير بالذكر أن أقدم جزء من القشرة الخاصة بقيعان المحيطات يقع غرب المحيط الهادئ، ويقدر عمره بنحو 200 مليون سنة.[57][58] وإذا ما قارنا هذا الجزء بأقدم جزء من القشرة الأرضية، فإن أقدم جزء منها يرجع تاريخه إلى نحو 4030 مليون سنة.[59] وتشتمل الألواح الأخرى الموجودة على سطح كوكب الأرض على: اللوح الهندي واللوح العربي واللوح الكاريبي ولوح نازاكا الموجود في الساحل الجنوبي من بيرو بعيدًا عن الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية ولوح اسكوتيا الذي يقع في جنوب المحيط الأطلنطي. جدير بالذكر أن اللوح الأسترالي قد اندمج مع اللوح الهندي منذ 50 أو 55 مليون سنة. هذا وتعتبر الألواح التي تضم المحيطات أسرع الألواح حركة؛ حيث تتحرك هي ولوح كوكوس بمعدل 75 ملليمتر في العام، [60] بينما يتحرك اللوح الذي يضم المحيط الهادئ بمعدل 52-69 ملليمتر في العام.من ناحية أخرى، يعتبر أبطأ الألواح حركة هو اللوح الأوروبي الآسيوي؛ حيث إن سرعته تزيد بمعدل ثابت وهو 21 ملليمتر في العام.[61]

[عدل] سطح كوكب الأرض
مقالات تفصيلية :Landform و Extreme points of Earth
تختلف تضاريس الأرض بشكل كبير من مكان إلى آخر.[62] فمثلاً نجد أن حوالي 70.8% من سطح الأرض مغطى بالماء؛ حيث إن جزء كبير من الرف القاري (أو ما يُعرف باسم منطقة المياه الضحلة التي تتميز بانحدارها التدريجي من الشاطئ باتجاه البحر) يقع تحت مستوى سطح البحر.بالإضافة إلى ذلك، فإن السطح المغمور بالماء في وسط قيعان المحيطات يتمتع بخصائص جبلية، تشمل سلاسل جبال وتلال تقع في وسط المحيطات، كما يحتوي على براكين وأخاديد محيطية [[:خانق بحري: أودية جوانبها شديدة الانحدار تلتف عبر الرف القاري أو الانحدار القاري، وربما تشكلت في الأصل من التحات الناتج من تيار البليستوسين، وتعتبر حاليصا مكانًا للتدفق المضطرب.|وأودية تحت سطح البحر]] ونجود وسهول في الأعماق.هذا ويتكون الجزء الباقي الذي لا تغمره الماء وتبلغ مساحته 29.2% من سطح الكرة الأرضية من الجبال والصحاري والسهول والنجود ومعالم تضاريسية أخرى. يخضع سطح كوكب الأرض لعمليات إعادة تشكيل على مر العصور الجيولوجية، ويرجع ذلك إلى التأثيرات التكتونية وعوامل التعرية، فضلاً عن أن التغيرات التي تحدث للتضاريس الموجودة على سطح الأرض من تكون أو تآكل بفعل الألواح التكتونية تخضع لعوامل التجوية الدائمة من سقوط أمطار وثلوج ودورات حرارية وتأثيرات كيميائية. وعلاوة على ما سبق، فإن هطول الجليد وتآكل السواحل وتَكَوُّن سلاسل الشعب المرجانية والتأثيرات الناتجة عن سقوط النيازك على الأرض تساهم [63] أيضًا في إعادة تشكيل سطح كوكب الأرض.


قياس الارتفاعات والأعماق لكوكب الأرض في الوقت الحاليتم الحصول على هذه المعلومات من Terrainbase Digital Terrain Model التابع للمركز القومي الجيوفيزيائي للبياناتهذا وتتكون القشرة القارية من مواد منخفضة الكثافة مثل: الصخور النارية كالجرانيت [[:أندزيت: صخر ذو أصل بركاني، يتألف أساسًا من فلسبار بلاجيوكلازي (أوليجوكلاز أو أندزين) مع كميات أقل من معادن قاتمة (هوزنبلند أو بيوتيت أو بيروكسين)، وهو المكافئ النابط لصخر الديوريت.|والأنديزايت]]. وهناك أيضًا صخور غير معروفة بشكل كبير مثل البازلت، أحد الصخور البركانية شديدة الكثافة والتي تعتبر المكون الأساسي لقيعان المحيطات.[64] كما يوجد أيضًا الصخور الرسوبية التي تكونت من الترسبات التي ضُغِطت معًا. جدير بالذكر أن حوالي 75% تقريبًا من سطح الأرض مغطى بالصخور الرسوبية، على الرغم من أنها تشكل حوالي 5% فقط من القشرة الأرضية.[65] أما النوع الثالث من الصخور الموجودة على سطح الأرض فهي الصخور المتحولة، التي تكونت من تحول أنواع الصخور الأخرى بفعل الضغط أو درجات الحرارة المرتفعة أو كليهما معًا. هذا ويعتبر الكوارتز والفلسبار (سليكات الألومنيوم) [[:أمفيبول: أية مجموعة مشكلة للصخور من معادن سليكات حيدية مغنيزية التي توجد عادة في الصخور النارية والمتحولة تضم الهورنبليد والأنتوفيليت والترموليت والأكتينوليت (معادن الأسبست)|والأمفيبول]] والميكا والبيروكسين والزبرجد الزيتوني من أكثر معادن السليكات وفرة على سطح الأرض.[66] وتشتمل معادن الكربونات على الكالسيت (الذي يوجد في أحجار الجير) [[:أراجونيت: معدن معيني مستقيم، أبيض أو مائل إلى الأصفر أو رمادي، وهو نوع من كربونات الكلسيوم، ألا أن بنيته البلورية مختلفة عن بنية الفاتريت والكلسيت اللذين لهما نفس التركيب.|والأراجونيت]] والدولوميت.[67] تعتبر البيدوسفير آخر الطبقات الخارجية لكوكب الأرض وتتكون هذه الطبقة من التربة، كما أنها تخضع لعمليات تكوين التربة. وتوجد هذه الطبقة في السطح البيني للليزوسفير (الغلاف الجوي) والغلاف الهيدروجيني والغلاف الحيوي. جدير بالذكر أن الأراضي الصالحة للزراعة من سطح الأرض في الوقت الحالي تمثل 13.31%، حيث توفر فقط 4.71% من المحاصيل الدائمة.[68] هذا ويتم استخدام ما يقرب من 40% من الأراضي الموجودة على سطح الأرض في الوقت الحاضر كأراضي زراعية ومراعي، أو ما يقدر بنسبة 1.3 x 107 كيلو متر مربع ×107 كأراضي زراعية و3.4 x 107 كيلو متر ×107 مربع كمراعي.[69] هذا ويختلف ارتفاع سطح الأرض من مكان لآخر، وذلك ما بين مكان يصل انخفاضه إلى -418 متر في البحر الميت، إلى أقصى ارتفاع فوق سطح البحر وهو 8,848 متر على قمة جبل إيفريست وذلك طبقًا للدراسات التي تمت في 2005. جدير بالذكر أن متوسط ارتفاع سطح الأرض فوق مستوى سطح البحر يصل إلى 840 متر.[70]

[عدل] الغلاف الهيدروجيني
مقال تفصيلي :الغلاف المائي للأرض
الرسم البياني النسيجي للارتفاعات الموجودة على سطح الأرض حوالي 71 ٪ من سطح الأرض مغطى بالماء.إن توفر كميات كبيرة من الماء على سطح الأرض يعتبر من المعالم الفريدة التي تميز "الكوكب الأزرق" عن غيره من الكواكب في النظام الشمسي. جدير بالذكر أن الغلاف المائي للأرض يتكون بشكل أساسي من المحيطات، ولكن من الناحية الفنية، فهو يضم كافة المسطحات المائية في العالم بما في ذلك البحار الداخلية والبحيرات والأنهار والمياه الجوفية التي تقع على عمق 2,000 متر. هذا ويعتبر أعمق موقع للمياه هو عند "تشالنجر ديب" أو "Challenger Deep" عند منخفض مريانا ترينش في المحيط الهادئ والذي يصل عمقه إلى -10,911.4 متر. [note 5]، [71] ويعتبر متوسط عمق المحيطات 3,800 متر، وتعادل هذه النسبة أربعة أضعاف متوسط الارتفاع الموجود على سطح القارات.[70]

هذا وتقدر كتلة المحيطات بما يقرب من 1.35 مضروبًا في 10 أس 18 طن متري، ×1018 أو ما يعادل حوالي 1/4400 من الكتلة الإجمالية لكوكب الأرض، كما تشغل المحيطات مساحة 1.386 مضروبًا في 10 أس 9 كيلو متر مكعب ×109.جدير بالذكر أنه إذا تم بسط كافة الأراضي الموجودة على سطح الأرض بشكل متساوي، فإن مستوى المياه سيصل لارتفاع يزيد عن 2.7 كيلو متر. [note 6] بحوالي 97.5%، بينما تقدر نسبة المياه العذبة بحوالي 2.5%. وحاليًا تتمثل أغلب المياه العذبة، التي تصل نسبتها إلى 68.7%، في شكل ثلوج.[72] إن حوالي 3.5% من الكتلة الإجمالية للمحيطات تتكون من الملح. وقد تكونت معظم هذه الأملاح من النشاط البركاني أو تم استخلاصها من الصخور الباردة البركانية.[73] جدير بالذكر أن المحيطات تعتبر مخزنًا للغازات المذابة في الغلاف الجوي والتي تعتبر ضرورية لحياة العديد من الكائنات المائية.[74] فضلاً عن أن مياه البحار تتمتع بتأثير مهم على المناخ العالمي؛ حيث إنها تعمل هي والمحيطات كخزانات كبيرة للحرارة.[75] كما أن التغيرات التي تحدث في توزيع درجة الحرارة في المحيطات من الممكن أن تؤثر بشكل كبير على تغيرات المناخ على سطح البحر، وذلك مثل ظاهرة التذبذب الجنوبي المعروف باسم النينو.[76]

[عدل] الغلاف الجوي
مقال تفصيلي :غلاف الأرض الجوي
يصل متوسط الضغط الجوي على سطح الأرض إلى 101.325 كيلو باسكال، وذلك على ارتفاع درجي قدره 8.5 كيلو متر.[77] جدير بالذكر أن الغلاف الجوي يتكون من 78% من النيتروجين و21% من الأوكسجين، بالإضافة إلى كميات ضئيلة من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وجزيئات غازية أخرى. هذا ويختلف ارتفاع التروبوسفير (الغلاف السفلي) طبقًا لخط العرض، حيث يتراوح ارتفاعه ما بين 8 كيلو مترات عند القطبين و17 كيلو متر عند خط الاستواء، وذلك مع وجود بعض الاختلافات التي ترجع إلى الطقس والعوامل الموسمية.[78]

هذا وقد أدى الغلاف الحيوي لكوكب الأرض إلى حدوث تغير في غلافها الجوي؛ حيث إن عملية التمثيل أو التخليق الضوئي التي تعتمد على الأوكسجين قد بدأت منذ 2.7 بليون سنة ـ مما أدى إلى تكون الغلاف الجوي الذي يتكون بشكل أساسي من الأوكسجين والنيتروجين الموجودين الآن. وقد أدى هذا التغير إلى تكاثر الكائنات الهوائية، وتَكُّون طبقة الأوزون التي تعمل هي والمجال المغناطيسي لكوكب الأرض معًا على حجب أشعة الشمس فوق البنفسجية مما يسمح بوجود حياة على سطح الأرض. ومن الوظائف الأخرى المهمة التي يقوم بها الغلاف الجوي: نقل بخار الماء وتوفير الغازات المفيدة والمساعدة في احتراق الشهب قبل أن تصطدم بسطح الأرض وتعديل درجة الحرارة.[79] وتعرف الظاهرة الأخيرة من هذه الظواهر باسم تأثير الاحتباس الحراري؛ حيث إن الجزيئات الضئيلة الموجودة في الغلاف الجوي تساعد في حبس الطاقة الحرارية المنبعثة من الأرض ـ مما يؤدي إلى ارتفاع متوسط درجات الحرارة على سطح الأرض. جدير بالذكر أن غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والميثان والأوزون يعتبروا من الغازات الدفيئة للأرض. فمن غير وجود تأثير الاحتباس الحراري، فإن معدل درجة الحرارة على سطح الأرض سيكون -18 درجة مئوية، وقد لا توجد حياة على سطح الأرض.[62]

[عدل] الطقس والمناخ على سطح الأرض
مقالات تفصيلية :طقس و مناخ
لا توجد حدود معروفة للغلاف الجوي للأرض؛ حيث إنه يصبح أقل سمكًا بالتدريج ويتلاشى في الفضاء الخارجي. هذا وتوجد ثلاثة أرباع كتلة الغلاف الجوي في الـ 11 كيلو مترًا الأولى من سطح الكوكب. وتُعرف أدنى طبقة باسم التروبوسفير أو "الغلاف السفلي". تقوم الطاقة المنبعثة من الشمس بتسخين هذه الطبقة والسطح الموجود تحتها مما يؤدي إلى تمدد الهواء، ثم يرتفع الهواء الساخن قليل الكثافة لأعلى ويحل محله هواء بارد أكثر كثافة. والنتيجة هي دوران الهواء في الغلاف الجوي الذي يوجه الطقس والمناخ من خلال إعادة توزيع الطاقة الحرارية.[80]

[81] وتتكون أحزمة الدوران الأساسية الموجودة في الغلاف الجوى من الرياح التجارية التي تهب على المنطقة الاستوائية أسفل خط عرض 30o والرياح الغربية التي تهب على خطوط العرض المتوسطة بين 30o و6o0. كما تعتبر تيارات المحيطات من العوامل الأساسية أيضًا في تحديد المناخ، خاصة حركة المياه في أعماق المحيطات التي تساهم في توزيع الطاقة الحرارية من المحيطات الواقعة عند خط الاستواء إلى المناطق القطبية.[82]


مصدر عالمي للمناطق الكتل الهوائيةهذا وينتقل بخار الماء الذي ينتج عن تصاعد الأبخرة من سطح الأرض في الجو بطريقة دورية. فعندما تسمح الأحوال الجوية بتصاعد الهواء الرطب الدافئ، فإن المياه التي يحتوي عليها هذا الهواء تتكاثف، ثم تسقط على السطح مرة أخرى على هيئة أمطار وثلوج.[80] وبذلك فإن معظم المياه المتبخرة تعود مرة أخرى للمناطق المنخفضة من سطح الأرض عن طريق الأنهار، والتي عادةً ما تعود إلى المحيطات أو تتجمع في البحيرات. وتعتبر دورة المياه من الآليات الحيوية التي تدعم وجود الحياة على سطح كوكب الأرض، بالإضافة إلى أنها من العوامل الأولية التي تؤدي إلى تآكل التضاريس الموجودة على سطح الأرض على مَرّ الفترات الجيولوجية. وتتفاوت كميات الأمطار ما بين عدة أمتار من المياه سنويًا إلى أقل من ملليمتر. جدير بالذكر أن دوران الهواء في الغلاف الجوي والسمات الطبوغرافية واختلاف درجات الحرارة المختلفة يسهم في تحديد متوسط كمية الأمطار التي ستسقط على كل منطقة.[83]

يمكن تقسيم الأرض إلى أحزمة ذات أحوال مناخية متجانسة تقريبًا، وذلك طبقًا لخطوط العرض. فمثلاً يمكن تقسيم الأحزمة الواقعة بداية من خط الاستواء وحتى المناطق القطبية إلى مناطق استوائية وشبه استوائية ومعتدلة وقطبية. كما يمكن تصنيف المناخ أيضًا طبقًا لدرجات الحرارة وكميات سقوط الأمطار وكذلك تصنيف الأقاليم المناخية وفقًا لكتل هوائية منتظمة.[84] يتكون نظام تصنيف المناخ لكوبن (وفقًا للتعديل الذي أجراه والدمير كوبن تلميذ "رودولف جيير") من خمسة مجموعات كبيرة ألا وهي (المناطق الاستوائية الرطبة والجافة والمناطق الرطبة التي تقع في منتصف خطوط العرض والمناطق القارية والمناطق القطبية الباردة) والتي تم تقسيمها فيما بعد إلى مناطق أكثر تحديدًا.[81]

[عدل] الغلاف الجوي العلوي

إن هذا المشهد من الفلك يوضح أن القمر بأكمله محجوب جزئيًا من خلال الغلاف الجوي للأرض صورة ناسا طالع أيضا :Outer space
ينقسم الغلاف الجوي فوق طبقة التروبوسفير عادة إلى الاستراتوسفير (الجزء العلوي من الغلاف الجوي والميزوسفير (الغلاف الجوي الأوسط) [[:غلاف حراري: طبقة جوية تمتد من أعلى الغلاف الجوي الأوسط باتجاه الفضاء الخارجي. وهي منطقة تزداد فيها درجة الحرارة تقريبًا باستمرار مع الارتفاع، بادئة عند 70 أو 80 كيلومترًا.|والثيرموسفير]] (الغلاف الحراري).[79] وتتميز كل طبقة من الطبقات سالفة الذكر باختلاف في انخفاض معدل درجة الحرارة ـ الأمر الذي يوضح مدى التغير في درجات الحرارة وفقًا للارتفاع. هذا وتتلاشى طبقة الإكسوسفير (الطبقة الأخيرة في الغلاف الجوي) خلف هذه الطبقات في الغلاف المغناطيسي؛ حيث تعتبر هذه هي النقطة التي يتفاعل فيها المجال المغنطيسي مع الرياح الشمسية. تعتبر طبقة الأوزون جزءًا مهمًا من الغلاف الجوي لاستمرار الحياة على سطح كوكب الأرض، وتعد هذه الطبقة أحد مكونات الاستراتوسفير (الغلاف الطبقي) الذي يحمي سطح الأرض بشكل جزئي من الأشعة فوق البنفسجية.[85] هذا ويتم إطلاق اسم خط كارمان (Karman) على المنطقة الواقعة فوق سطح الأرض بحوالي 100 كيلو متر والتي تفصل بين الغلاف الجوي والفضاء.[86]

ونظرًا لوجود الطاقة الحرارية على كوكب الأرض، فإن بعض الجزيئات الموجودة على الحافة الخارجية للغلاف الجوي لكوكب الأرض تزيد سرعتها لدرجة أنها تهرب من نطاق جاذبية الكوكب. وهذا يؤدي إلى التسرب أو الهروب من الغلاف الجوي إلى الفضاء بشكل بطيء، وإن كان دائمًا. ونظرًا لأن غاز الهيدروجين يكون خفيفًا وذا وزن جزيئي منخفض، فإن سرعة هروبه في الفضاء تكون أكبر، كما أن معدل هروبه يكون أكبر من معدل هروب الغازات الأخرى.[87] هذا ويعتبر تسرب غاز الهيدروجين في الفضاء الخارجي من العوامل المساهمة في تغير وضع الأرض من حالة الاختزال الأولية إلى حالة الأكسدة الحالية. جدير بالذكر أن عملية التمثيل الضوئي تعتبر مصدرًا للأوكسجين الحر، ولكن يعتقد البعض أن فقد عوامل الاختزال مثل غاز الهيدروجين يعتبر شرطًا مسبقًا ضروريًا لتراكم غاز الأوكسجين في الغلاف الجوي على نطاق واسع.[88] ومن ثم فإن قدرة غاز الهيدروجين على الهروب من الغلاف الجوي لكوكب الأرض ربما تكون قد أثرت على طبيعة الحياة على كوكب الأرض.[89] أما في الوقت الحالي، فإنه في ظل وجود الغلاف الجوي الغني بغاز الأوكسجين، فإن معظم غاز الهيدروجين يتحول إلى ماء قبل أن تتاح له فرصة الهروب من الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي. ولكن يرجع فقدان معظم غاز الهيدروجين إلى تدمير غاز الميثان في الغلاف الجوي العلوي.[90]

[عدل] المجال المغناطيسي

المجال المغنطيسي للأرض ، وهو يقترب من أحد القطبين. مقال تفصيلي :Earth's magnetic field
يتشكل المجال المغنطيسي لكوكب الأرض على هيئة مجال مغناطيسي ثنائي القطب تقريبًا، وذلك مع تقارب قطبي المجال المغناطيسي في الوقت الحالي من القطبين الجغرافيين للكوكب. وطبقًا لنظرية الدينامو، فإن المجال المغناطيسي لكوكب الأرض يتوالد داخل طبقة اللب الخارجي المنصهرة؛ حيث إن الحرارة في هذا المكان تؤدي إلى وجود حركات حمل حراري للمواد الموصلة للحرارة، مما يؤدي إلى توليد تيارات كهربائية. ويؤدي هذا الأمر بدوره إلى توليد المجال المغناطيسي لكوكب الأرض. جدير بالذكر أن حركات الحمل الحراري في لب الأرض تتسم بطبيعة عشوائية وتغير دوري في محاذاتها. ويؤدي هذا الأمر بدوره إلى انعكاسات في المجال المغناطيسي على فترات فاصلة غير منتظمة تحدث بمتوسط عدد قليل من المرات كل مليون سنة. جدير بالذكر أن آخر انعكاس في المجال المغناطيسي قد حدث منذ ما يقرب من 700,000 سنة.[91][92]

هذا ويُكون المجال المغناطيسي للأرض الماجنتوسفير (الغلاف المغناطيسي) الذي يساعد في انحراف الجسيمات الدقيقة الموجودة في الرياح الشمسية عن كوكب الأرض. وتبعد الحافة المواجهة للشمس والخاصة بالحد الفاصل بين الماجنتوسفير والوسط المحيطي بمقدار 13 مرة من نصف قطر كوكب الأرض. كما ينتج عن الاصطدام الذي يحدث بين المجال المغناطيسي للأرض والرياح الشمسية ما يسمى بأحزمة "فان آلين"الإشعاعية ومنطقتين متحدتي المركز ومناطق مستديرة ذات نتوءات تتواجد بها جسيمات دقيقة مشحونة بالطاقة. وعندما تدخل البلازما (غازات عالية التأين) إلى الأقطاب المغناطيسية، يتكون الشفق.[93]


[عدل] مدار ودوران كوكب الأرض
[عدل] الدوران
مقال تفصيلي :Earth's rotation
الميل المحوري للأرض وعلاقته بمحور الدوران ومستوى المدارتُقَدّر مدة دوران الأرض حول محورها بالنسبة للشمس – أي اليوم الشمسي المتوسط - بحوالي 86,400 ثانية من الوقت الشمسي المتوسط. جدير بالذكر أن كل ثانية من هذه الثواني تعتبر أطول من مدة الثانية الموجودة في النظام الدولي للوحدات SI بقليل؛ لأن اليوم الشمسي الآن أطول بقليل من اليوم الشمسي خلال القرن التاسع عشر، وذلك بسبب تسارع حركة المد والجزر.[94]

إن فترة دوران الأرض حول محورها وفقًا للنجوم الثابتة، والتي أطلقت عليها هيئةInternational Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) اسم اليوم النجمي المتوسط، 86164.098903691 seconds 23h 56m 4.098903691s. [95] تُقدر بحوالي 86164.098903691 ثانية من التوقيت الشمسي المتوسط (UT1) أو 23h 56m 4.098903691s. أما بالنسبة لفترة دوران الأرض حول نفسها وفقًا للاعتدال الربيعي المتوسط والمتقدم، والتي يسميها البعض خطأً اليوم النجمي أو الفلكي، فإنها تقدر بحوالي 86164.09053083288 ثانية من الوقت الشمسي المتوسط (UT1) (23h 56m 4.09053083288s). [96] وبذلك فإن اليوم الفلكي أقصر من اليوم النجمي بحوالي 8.4 ميللي ثانية. هذا ويمكن الحصول على طول اليوم الشمسي المتوسط بمقياس SI من (IERS) [97] عن الفترات الممتدة بين تلك الأعوام 1623-2005 و1962-2005.[98] وبصرف النظر عن الشهب التي تحدث داخل نطاق الغلاف الجوي والأقمار التابعة التي تدور في مدارات منخفضة، فإن الحركات الرئيسية الظاهرة للأجرام السماوية الموجودة في سماء كوكب الأرض تحدث ناحية الغرب بمعدل 5°/h = 15'/min. جدير بالذكر أن هذه النسبة تعادل القطر الحقيقي للشمس أو القمر والذي يتم حسابه كل دقيقتين؛ حيث إن الحجم الظاهر للشمس والقمر يكون متساويًا تقريبًا.[99][100]

[عدل] المدار
مقال تفصيلي :Earth's orbit
يدور كوكب الأرض حول الشمس على بُعد مسافة 150 مليون كيلو متر تقريبًا كل 365.2564 يوم شمسي متوسط أو سنة فلكية. وهذه الحقيقة تجعلنا نرى الشمس إذا نظرنا إليها من الأرض، تتحرك شرقًا بالنسبة للنجوم بمعدل 1°/يوم أو قطر الشمس أو القمر كل 12 ساعة.ونظرًا لهذه الحركة، فإنه في المتوسط تستغرق الأرض 24 ساعة - أي ما يعادل يوم شمسي - كي تتم دورة كاملة حول محورها وذلك حتى تعود الشمس إلى دائرة خط الزوال.هذا ويُقدر متوسط السرعة المدارية لكوكب الأرض بحوالي 30 كيلومتر/ثانية (108,000 كيلومتر/ساعة)، وهي تعتبر سرعة كافية لكي تغطي مسافة قطر الكوكب (حوالي 12,600 كيلومتر) في سبعة دقائق والمسافة إلى القمر (384,000 كيلومتر) في أربعة ساعات.[77]

هذا ويدور القمر مع الأرض حول [[:مركز متوسط: مركز كتلة منظومة مكونة من عدد متناه من الكتل النقطية المتساوية الموزعة في الفضاء الإقليدي على شكل تكون فيه مت