كوكب الأرض، موطننا، الكوكب الأم، هو الكوكب الثالث من حيث البعد عن الشمس. بينما يواصل العلماء البحث عن أدلة على الحياة خارج الأرض، يظل كوكبنا الأصلي هو المكان الوحيد في الكون الذي اكتشفنا فيه كائنات حية.
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 13,000 كيلومتر وهي في الغالب دائرية لأن الجاذبية تسحب المادة بشكل عام إلى كرة. لكن دوران كوكبنا يتسبب في سحقه عند قطبيه وانتفاخه عند خط الاستواء، مما يجعل الشكل الحقيقي للأرض “كروي مفلطح”.
كوكبنا فريد من نوعه لأسباب عديدة، لكن الماء والأكسجين المتاحين فيهما سمتان محددتان. يغطي الماء ما يقرب من 71٪ من سطح الأرض، مع وجود معظم تلك المياه في محيطات كوكبنا. يتكون حوالي خُمس الغلاف الجوي للأرض من الأكسجين الذي تنتجه النباتات.
مدار كوكب الأرض حول الشمس.
بينما تدور الأرض حول الشمس، يدور الكوكب في نفس الوقت حول خط وهمي يسمى المحور الذي يمر عبر اللب، من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي.
تستغرق الأرض 23.934 ساعة لإكمال الدوران حول محورها و 365.26 يومًا لإكمال مدار حول الشمس، ويتم تحديد أيامنا وسنواتنا على الأرض من خلال هذه التقلبات.
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.
إن مدار الأرض ليس دائرة مثالية، بل هو شكل بيضاوي قليلاً، مشابه لمدارات جميع الكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي.
يكون كوكبنا أقرب قليلاً إلى الشمس في أوائل يناير وأبعد في يوليو، على الرغم من أن هذا القرب له تأثير أقل بكثير على درجات الحرارة التي نشعر بها على سطح الكوكب من تأثير ميل محور الأرض.
إحصائيات حول مدار الأرض، وفقًا لوكالة ناسا:
- متوسط المسافة من الشمس: 149.598.262 كم.
- طول اليوم الشمسي (دوران الأرض حول محورها): 23.934 ساعة.
- طول السنة (دورة واحدة حول الشمس): 365.26 يوم.
إقرأ أيضاً… هل يوجد كائنات فضائية في هذا الكون الواسع؟ وأين يمكن أن نجدها؟
تشكيل 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 والتصقت ببعضها البعض لتشكل أجسامًا أكبر، بما في ذلك الأرض. يعتقد العلماء أن الأرض بدأت ككتلة صخرية غير مائية.
كان يُعتقد أنه بسبب هذه الكويكبات والمذنبات التي تطير حول الأرض، فإن الظروف على الأرض في وقت مبكر قد تكون جحيماً. ومع ذلك، تشير تحليلات المعادن المحتجزة داخل البلورات المجهرية القديمة إلى وجود مياه سائلة موجودة بالفعل على الأرض خلال أول 500 مليون عام على كوكب الأرض.
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 للأرض.
يبلغ عرض نواة الأرض حوالي 7100 كم، وهو أكبر قليلاً من نصف قطر الأرض ونفس حجم المريخ. أبعد مسافة هي 2،250 كم من القلب السائل، في حين أن اللب الداخلي صلب.
يبلغ حجم هذا اللب الصلب حوالي أربعة أخماس قمر الأرض، ويبلغ قطره حوالي 2600 كيلومتر. اللب مسؤول عن المجال المغناطيسي للكوكب، والذي يساعد على تشتيت الجزيئات المشحونة الضارة التي يتم التقاطها من الشمس.
فوق اللب يوجد ستار الأرض، الذي يبلغ سمكه حوالي 2900 كم. الستار ليس صلبًا تمامًا ولكن يمكن أن يتدفق ببطء.
تطفو قشرة الأرض على الستار مثلما تطفو قطعة من الخشب على الماء. تعمل الحركة البطيئة للصخور في الستار على تحريك القارات حولها وتسبب الزلازل والبراكين وتشكيل السلاسل الجبلية.
يوجد فوق الستار 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 40 كم، على الرغم من أنها قد تكون أرق أو أكثر سمكًا في بعض المناطق. يبلغ سمك القشرة المحيطية عادة حوالي 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 1000 درجة مئوية، وتزيد حوالي 1 درجة مئوية لكل كيلومتر تحت القشرة.
يعتقد الجيولوجيون أن درجة حرارة اللب الخارجي للأرض تتراوح من 3700 إلى 4300 درجة مئوية وأن اللب الداخلي قد يصل إلى 7000 درجة مئوية، أكثر سخونة من سطح الشمس.
إقرأ أيضاً… ما هو تلسكوب جيمس ويب الفضائي؟
المجال المغناطيسي للأرض.
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 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. لكن هذه التغييرات طفيفة مقارنة بما فعله المجال المغناطيسي للأرض في الماضي.
بضع مرات في كل مليون سنة أو نحو ذلك، ينقلب الحقل تمامًا، مع تبادل الأماكن بين القطبين الشمالي والجنوبي. المجال المغناطيسي يمكن أن يستغرق في أي مكان من 100 إلى 3000 عام لإكمال الوجه.
انخفضت قوة المجال المغناطيسي للأرض بنحو 90 في المائة عندما حدث انعكاس للمجال في الماضي القديم. هذا الانخفاض يجعل الكوكب أكثر عرضة للعواصف الشمسية والإشعاع، والتي يمكن أن تلحق أضرارًا كبيرة بالأقمار الصناعية وكذلك الاتصالات والبنية التحتية الكهربائية. ونأمل أن يكون لمثل هذا الحدث طريق طويل في المستقبل لنتمكن من 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، الشفق القطبي الشمالي والجنوبي.
إقرأ أيضاً… ما هو الثقب الدودي؟
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 كوكب آخر في النظام الشمسي به غلاف جوي محمّل بالأكسجين الحر، وهو أمر حيوي لإحدى السمات الفريدة الأخرى للأرض: الحياة.
يحيط الهواء بالأرض ويصبح أرق بعيدًا عن السطح. ما يقرب من 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 600 كيلومتر فوق سطح الكوكب.
تُعرف الطبقة السفلى من الغلاف الجوي باسم طبقة التروبوسفير، وهي في حالة حركة مستمرة 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 ويدفئه الأرض مرة أخرى.
يوجد فوق طبقة التروبوسفير، حوالي 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.
يعمل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الأخرى في الغلاف الجوي على حبس حرارة الشمس، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض.
بدون “تأثير الاحتباس الحراري“، 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 لسطح كوكب الزهرة الحالي.
أظهرت الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض أن الغلاف الجوي العلوي يتمدد فعليًا خلال النهار ويتقلص ليلًا بسبب التسخين والتبريد.
التركيب الكيميائي للأرض.
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٪؛ الكالسيوم بنسبة 4٪. والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم بحوالي 2٪ لكل منهما.
يتكون قلب الأرض في الغالب من الحديد والنيكل وكميات أقل من العناصر الأخف، مثل الكبريت والأكسجين. يتكون الستار من صخور السيليكات الغنية بالحديد والمغنيسيوم. (يُعرف مزيج السيليكون والأكسجين باسم السيليكا، وتُعرف المعادن التي تحتوي على السيليكا باسم معادن السيليكات).
إقرأ أيضاً… ما هي نظرية الإنفجار العظيم (The BIG BANG Theory)؟
قمر كوكب الأرض.
يبلغ عرض قمر الأرض 3474 كم، أي 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 ٪ من كتلة الأرض، حوالي حجم كوكب المريخ.
الحياة على الارض.
الأرض هي الكوكب الوحيد في الكون المعروف بامتلاكه للحياة. يحتوي الكوكب على عدة ملايين من الأنواع الموصوفة، تعيش في موائل تتراوح من قاع المحيط الأعمق إلى بضعة أميال في الغلاف الجوي.
يعتقد الباحثون أنه لا يزال هناك المزيد من الأنواع التي لم يتم اكتشافها بعد. 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 ظهرت الحياة لأول مرة على الأرض. على الرغم من أن معظمهم يعتقدون أن حساءًا كيميائيًا على الكوكب أدى إلى ظهور اللبنات الأساسية للكائنات الحية.
تقترح نظرية أخرى أن الحياة تطورت أولاً على كوكب المريخ القريب، وهو ما يمكن أن يحدث. كانت ذات يوم صالحة للسكن، ثم سافر إلى الأرض على نيازك ألقيت من الكوكب الأحمر بفعل تأثيرات صخور فضائية أخرى.
