الكواكب

كوكب الأرض: حقائق حول مداره والغلاف الجوي والحجم

كوكب الأرض: حقائق حول مداره والغلاف الجوي والحجم
كوكب الأرض: حقائق حول مداره والغلاف الجوي والحجم
الأرض ، موطننا ، هي الكوكب الثالث من الشمس. بينما يواصل العلماء البحث عن أدلة على الحياة خارج الأرض ، يظل كوكبنا الأصلي المكان الوحيد في الكون الذي اكتشفنا فيه الحياة.
الأرض هي خامس أكبر كوكب في النظام الشمسي. إنه أصغر من الكواكب الغازية الأربعة العملاقة – المشتري وزحل وأورانوس ونبتون – ولكنه أكبر من الكواكب الصخرية الثلاثة الأخرى ، عطارد والمريخ والزهرة.

يبلغ قطر الأرض حوالي 8000 ميل (13000 كيلومتر) وهي مستديرة لأن الجاذبية تسحب المادة إلى كرة. لكن كوكبنا ليس مستديرًا تمامًا ، بل إن الأرض هي في الحقيقة “كروية مفلطحة” ، لأن دورانها يتسبب في سحقها عند قطبيها وتورمها عند خط الاستواء.

يغطي الماء ما يقرب من 71 في المائة من سطح الأرض ، مع وجود معظم تلك المياه في محيطات كوكبنا ، ويتكون حوالي خُمس الغلاف الجوي للأرض من الأكسجين ، الذي تنتجه النباتات. بينما كان العلماء يدرسون كوكبنا لعدة قرون ، تم تعلم الكثير في العقود الأخيرة من خلال دراسة الأرض من الفضاء باستخدام تكنولوجيا الأقمار الصناعية.

مدار الأرض

بينما تدور الأرض حول الشمس ، يدور الكوكب في نفس الوقت على خط وهمي يسمى المحور الذي يمتد من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي. تستغرق الأرض 23.934 ساعة لإكمال دوران حول محورها و 365.26 يومًا لإكمال مدار حول الشمس.

يميل محور دوران الأرض بالنسبة لمستوى مسير الشمس ، وهو سطح وهمي من خلال مدار الكوكب حول الشمس. هذا يعني أن نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي سيشيران أحيانًا إلى الشمس أو بعيدًا عنها اعتمادًا على الوقت من السنة ، وهذا يغير كمية الضوء التي يتلقاها نصفي الكرة الأرضية ، مما يؤدي إلى تغير الفصول.

يحدث أن تدور الأرض حول الشمس داخل ما يسمى بمنطقة “المعتدل” ، حيث تكون درجات الحرارة مناسبة تمامًا للحفاظ على المياه السائلة على سطح كوكبنا. مدار الأرض ليس دائرة كاملة ، بل هو شكل بيضاوي الشكل ، مشابه لمدارات جميع الكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي. كوكبنا أقرب قليلاً إلى الشمس في أوائل يناير وأبعد في يوليو ، على الرغم من أن هذا القرب له تأثير أقل بكثير على درجة حرارة الأرض من ميل محور الأرض.

إحصائيات حول مدار الأرض ، وفقًا لوكالة ناسا:
  • متوسط ​​المسافة من الشمس: 92.956.050 ميلاً (149.598.262 كم)
  • Perihelion (أقرب اقتراب من الشمس): 91.402.640 ميلاً (147.098.291 كم)
  • Aphelion (أبعد مسافة عن الشمس): 94.509.460 ميلاً (152.098.233 كم)
  • طول اليوم الشمسي (دوران فردي على محوره): 23.934 ساعة
  • طول السنة (دورة واحدة حول الشمس): 365.26 يوم
  • الميل الاستوائي إلى المدار: 23.4393 درجة

تكوين الأرض وتطورها

يعتقد العلماء أن الأرض تشكلت تقريبًا في نفس الوقت الذي تشكلت فيه الشمس والكواكب الأخرى منذ حوالي 4.6 مليار سنة عندما اندمج النظام الشمسي من سحابة عملاقة دوارة من الغاز والغبار تُعرف بالسديم الشمسي. عندما انهار السديم بفعل قوة جاذبيته ، دار بشكل أسرع وتم تسويته إلى قرص. تم سحب معظم المواد الموجودة في هذا القرص باتجاه المركز لتشكيل الشمس.

اصطدمت جسيمات أخرى داخل القرص وتلتصق ببعضها البعض لتشكل أجسامًا أكبر ، بما في ذلك الأرض. يعتقد العلماء أن الأرض بدأت ككتلة صخرية غير مائية.

قال سيمون مارشي ، عالِم الكواكب في معهد ساوث ويست للأبحاث في بولدر ، كولورادو ، لموقع ProfoundSpace.org سابقًا: “كان يُعتقد أنه بسبب هذه الكويكبات والمذنبات التي تطير حول الأرض ، فإن الظروف على الأرض في وقت مبكر قد تكون جحيمة”.

ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تشير التحليلات الجديدة للمعادن المحصورة داخل البلورات المجهرية القديمة إلى وجود مياه سائلة موجودة بالفعل على الأرض خلال أول 500 مليون عام ، على حد قول مارشي.

أدت المواد المشعة في الصخور والضغط المتزايد في أعماق الأرض إلى توليد حرارة كافية لإذابة باطن الكوكب ، مما تسبب في ارتفاع بعض المواد الكيميائية إلى السطح وتشكيل الماء ، بينما أصبح البعض الآخر غازات الغلاف الجوي. تشير الأدلة الحديثة إلى أن قشرة الأرض والمحيطات ربما تكونت في غضون 200 مليون سنة بعد تشكل الكوكب.

الهيكل الداخلي

يبلغ عرض نواة الأرض حوالي 4،400 ميل (7100 كم) ، وهو أكبر قليلاً من نصف قطر الأرض ونفس حجم قطر المريخ. أبعد مسافة 1،400 ميل (2،250 كم) من القلب سائل ، بينما اللب الداخلي صلب ؛ يبلغ حجمه حوالي أربعة أخماس قمر الأرض ، ويبلغ قطره حوالي 1600 ميل (2600 كيلومتر). اللب هو المسؤول عن المجال المغناطيسي للكوكب ، والذي يساعد على تشتيت الجزيئات المشحونة الضارة الملتقطة من الشمس.

فوق اللب يوجد وشاح الأرض ، الذي يبلغ سمكه حوالي 1800 ميل (2900 كم). الوشاح ليس صلبًا تمامًا ولكن يمكن أن يتدفق ببطء. تطفو قشرة الأرض على الوشاح مثلما تطفو قطعة من الخشب على الماء. تعمل الحركة البطيئة للصخور في الوشاح على تحريك القارات حولها وتسبب الزلازل والبراكين وتشكيل السلاسل الجبلية.

يوجد فوق الوشاح نوعان من القشرة. تتكون الأرض الجافة للقارات في الغالب من الجرانيت ومعادن السيليكات الخفيفة الأخرى ، بينما تتكون أرضيات المحيط في الغالب من صخرة بركانية كثيفة داكنة تسمى البازلت. يبلغ متوسط سمك القشرة القارية حوالي 25 ميلاً (40 كم) ، على الرغم من أنها قد تكون أرق أو أكثر سمكًا في بعض المناطق. يبلغ سمك القشرة المحيطية عادة حوالي 5 أميال (8 كم) فقط. تملأ المياه المناطق المنخفضة من قشرة البازلت لتشكل محيطات العالم.

تصبح الأرض أكثر دفئًا تجاه جوهرها. في الجزء السفلي من القشرة القارية ، تصل درجات الحرارة إلى حوالي 1800 درجة فهرنهايت (1000 درجة مئوية) ، وتزيد حوالي 3 درجات فهرنهايت لكل ميل (1 درجة مئوية لكل كيلومتر) تحت القشرة. يعتقد الجيولوجيون أن درجة حرارة اللب الخارجي للأرض تتراوح من 6700 إلى 7800 درجة فهرنهايت (3700 إلى 4300 درجة مئوية) وأن اللب الداخلي قد يصل إلى 12600 درجة فهرنهايت (7000 درجة مئوية) – أكثر سخونة من سطح الشمس.

حقل مغناطيسي

يتم إنشاء المجال المغناطيسي للأرض عن طريق التيارات المتدفقة في اللب الخارجي للأرض. دائمًا ما تتحرك الأقطاب المغناطيسية ، حيث يسرع القطب الشمالي المغناطيسي حركته باتجاه الشمال إلى 24 ميلاً (40 كم) سنويًا منذ أن بدأ التتبع في ثلاثينيات القرن التاسع عشر. من المحتمل أن تخرج من أمريكا الشمالية وتصل إلى سيبيريا في غضون عقود.

يتغير المجال المغناطيسي للأرض بطرق أخرى أيضًا. على الصعيد العالمي ، ضعف المجال المغناطيسي بنسبة 10٪ منذ القرن التاسع عشر ، وفقًا لوكالة ناسا. هذه التغييرات طفيفة مقارنة بما فعله المجال المغناطيسي للأرض في الماضي. بضع مرات كل مليون سنة أو نحو ذلك ، ينقلب الحقل تمامًا ، مع تبادل الأماكن بين القطبين الشمالي والجنوبي. يمكن أن يستغرق المجال المغناطيسي في أي مكان من 100 إلى 3000 سنة لإكمال الوجه.

انخفضت قوة المجال المغناطيسي للأرض بنحو 90 في المائة عندما حدث انعكاس للمجال في الماضي القديم ، وفقًا لأندرو روبرتس ، الأستاذ في الجامعة الوطنية الأسترالية. هذا الانخفاض يجعل الكوكب أكثر عرضة للعواصف الشمسية والإشعاع ، والتي يمكن أن تلحق أضرارًا كبيرة بالأقمار الصناعية والاتصالات والبنية التحتية الكهربائية.

وقال روبرتس في بيان “نأمل أن يكون مثل هذا الحدث طريق طويل في المستقبل ويمكننا تطوير تقنيات مستقبلية لتجنب أضرار جسيمة.”
عندما تحاصر الجسيمات المشحونة من الشمس في المجال المغناطيسي للأرض ، فإنها تصطدم بجزيئات الهواء فوق الأقطاب المغناطيسية ، مما يتسبب في توهجها. تُعرف هذه الظاهرة باسم الشفق ، الشفقان الشمالي والجنوبي.

الغلاف الجوي للأرض

يتكون الغلاف الجوي للأرض من 78 في المائة من النيتروجين و 21 في المائة من الأكسجين ، مع كميات ضئيلة من الماء والأرجون وثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى. لا يوجد في أي مكان آخر في النظام الشمسي غلاف جوي محمّل بالأكسجين الحر ، وهو أمر حيوي لإحدى السمات الفريدة الأخرى للأرض: الحياة.

يحيط الهواء بالأرض ويصبح أرق بعيدًا عن السطح. على بعد حوالي 100 ميل (160 كم) فوق الأرض ، يكون الهواء رقيقًا للغاية بحيث يمكن للأقمار الصناعية أن تنطلق عبر الغلاف الجوي بمقاومة قليلة. ومع ذلك ، يمكن العثور على آثار الغلاف الجوي على ارتفاع يصل إلى 370 ميلاً (600 كيلومتر) فوق سطح الكوكب.

تُعرف الطبقة السفلى من الغلاف الجوي باسم طبقة التروبوسفير ، والتي تتحرك باستمرار ولماذا لدينا طقس. تعمل أشعة الشمس على تسخين سطح الكوكب ، مما يتسبب في ارتفاع الهواء الدافئ إلى طبقة التروبوسفير. يتمدد هذا الهواء ويبرد مع انخفاض ضغط الهواء ، ولأن هذا الهواء البارد أكثر كثافة من محيطه ، فإنه يغوص بعد ذلك وتدفئه الأرض مرة أخرى.

يوجد فوق طبقة التروبوسفير ، حوالي 30 ميلاً (48 كم) فوق سطح الأرض ، طبقة الستراتوسفير. يحتوي الهواء الساكن في الستراتوسفير على طبقة الأوزون ، والتي تم إنشاؤها عندما تسبب الضوء فوق البنفسجي في ارتباط ثلاث ذرات من الأكسجين معًا بجزيئات الأوزون. يمنع الأوزون معظم الأشعة فوق البنفسجية الضارة للشمس من الوصول إلى سطح الأرض ، حيث يمكن أن تلحق الضرر بالحياة وتغير الحياة.

يقوم بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى الموجودة في الغلاف الجوي بحبس الحرارة من الشمس ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض. بدون هذا “تأثير الاحتباس الحراري” المزعوم ، من المحتمل أن تكون الأرض باردة جدًا بحيث لا يمكن للحياة أن توجد ، على الرغم من أن تأثير الاحتباس الحراري الجامح أدى إلى الظروف الجهنمية التي نراها الآن على كوكب الزهرة.

أظهرت الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض أن الغلاف الجوي العلوي يتمدد فعليًا خلال النهار ويتقلص ليلًا بسبب التسخين والتبريد.

التركيب الكيميائي

الأكسجين هو العنصر الأكثر وفرة في الصخور في قشرة الأرض ، ويشكل حوالي 47 في المائة من وزن كل الصخور. ثاني أكثر العناصر وفرة هو السيليكون بنسبة 27 في المائة ، يليه الألومنيوم بنسبة 8 في المائة ؛ الحديد بنسبة 5 في المائة ؛ الكالسيوم بنسبة 4 في المائة ؛ والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم بحوالي 2٪ لكل منهما.

يتكون قلب الأرض في الغالب من الحديد والنيكل وكميات أقل من العناصر الأخف ، مثل الكبريت والأكسجين. الوشاح مصنوع من صخور السيليكات الغنية بالحديد والمغنيسيوم. (يُعرف مزيج السيليكون والأكسجين بالسيليكا ، وتُعرف المعادن التي تحتوي على السيليكا باسم معادن السيليكات).

قمر الأرض

يبلغ عرض قمر الأرض 2،159 ميلاً (3474 كم) ، أي حوالي ربع قطر الأرض. كوكبنا له قمر واحد ، بينما عطارد والزهرة ليس لهما أي قمر وجميع الكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي بها اثنان أو أكثر.

التفسير الرئيسي لكيفية تشكل قمر الأرض هو أن تأثيرًا عملاقًا أطاح بالمكونات الخام للقمر من الأرض البدائية المنصهرة إلى المدار. اقترح العلماء أن الجسم الذي ضرب الكوكب كان يحتوي على ما يقرب من 10 في المائة من كتلة الأرض ، أي بحجم كوكب المريخ.

الحياة على الارض

الأرض هي الكوكب الوحيد في الكون المعروف بامتلاكه للحياة. يضم الكوكب عدة ملايين من أنواع الحياة ، تعيش في موائل تتراوح من قاع المحيط الأعمق إلى بضعة أميال في الغلاف الجوي. ويعتقد العلماء أنه لا يزال يتعين اكتشاف المزيد من الأنواع.

يعتقد الباحثون أن المرشحين الآخرين لاستضافة الحياة في نظامنا الشمسي – مثل قمر زحل تيتان أو قمر المشتري يوروبا – يمكن أن يأوي كائنات حية بدائية. لا يزال يتعين على العلماء تحديد بالضبط كيف ظهر أسلافنا البدائيون لأول مرة على الأرض. يقترح أحد الحلول أن الحياة تطورت أولاً على كوكب المريخ القريب ، الذي كان يومًا ما كوكبًا صالحًا للسكنى ، ثم انتقلت إلى الأرض على نيازك ألقيت من الكوكب الأحمر بفعل تأثيرات صخور فضائية أخرى.

قال عالم الكيمياء الحيوية ستيفن بينر ، من معهد ويستهايمر للعلوم والتكنولوجيا في فلوريدا ، لموقع ProfoundSpace.org: “من حسن الحظ أن انتهى بنا المطاف هنا ، لأن الأرض كانت بالتأكيد أفضل الكواكب للحفاظ على الحياة”. “إذا كان أسلافنا المفترضون من المريخ قد بقوا على سطح المريخ ، فربما لم تكن هناك قصة نرويها”.

معلومة لك كوكب الأرض: حقائق حول مداره والغلاف الجوي والحجم

كوكب الأرض: حقائق حول مداره والغلاف الجوي والحجم

السابق
كيفية زراعة عباد الشمس الرائع: نصائح للعناية بالنباتات
التالي
زيادة مخاطر المناخ باستخدام الهندسة الجيولوجية الشمسية

اترك تعليقاً

ثلاثة × واحد =