تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
الأرض
المؤلف:
علي مولا
المصدر:
موسوعة الفيزياء الكونية و العلوم الفضائية
الجزء والصفحة:
الجزء الثاني ص37
2025-04-19
122
كوكب الارض ثالث كواكب المجموعة الشمسية ، وهو الكوكب الوحيد من ضمن كواكب المجموعة الذي يدعم الحياة وتتوفر فية كل سبل الحياه، ويقدر عمر الأرض بنحو4.5 مليار عام ويقدر العلماء بأن أول من سكن الارض كائنات دقيقة منذ نحو 3.5 الى 3.9 مليار عام وبدأت في الماء اول ما بدات، وأن أول حياه على الارض بدات بنباتات بسيطة كانت من 430 مليون سنة ، تبعتها الديناصورات بعد ذلك بنحو 225 مليون سنة، اما الانسان فيقولون انه عمره على الارض حوالي مليون سنة وهناك اختلافات كثيرة والله اعلم وقد كان جو الارض في بدايتها يحتوي على ثاني اكسيد الكربون، اما الان فان فهو النيتروجين والاكسجين تسير الأرض بسرعة 108000 كيلومتر في الساعة وتقع على مسافة متوسطه من الشمس تقدر بحوالي 150 مليون كيلومتر 93.2) مليون ميل)، تأخذ الارض .365.256 يوم للدوران حول الشمس و 23.9345 ساعة لتدور حول نفسها، لها قطر يبلغ 12,756 كيلومتر (7,973 ميل) من عند خط الاستواء، فقط بضعة مئات الكيلومترات أكبر من كوكب الزهرة، جو الارض مكون من 78 % نتروجين 21% أوكسجين و1 % غازات أخرى، وميل محورها يبلغ 23.45 درجة وسرعة الهروب الإستوائية هي 11.18 كيلومتر / ثانية ومتوسط درجة حرارة السطح 015 والضغط الجوي يعادل 1.013 بار الأرض الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الذي يأوي الحياة، دورة كوكبنا السريعة ومركز الارض من النيكل الحديدي السائل يسبب حقل مغناطيسي شامل حول الارض، الذي يشكل مع الجو حماية من الإشعاع الكوني الضار الذي ترسله الشمس والنجوم الأخرى، جو الأرض يحمينا من النيازك، الذي أغلبه يحمر قبل ان يتمكن من أن تضرب سطح الأرض من رحلاتنا إلى الفضاء، تعلمنا الكثير عن كوكبنا، القمر الصناعي الأمريكي الأول، اكسبلوري اكتشف منطقة إشعاع حادة تسمى حزام إشعاع فان الين"، هذه الطبقة مشكلة من سرعة انتقال شحنات الجزيئات المحصورة بمجال الأرض المغناطيسي في منطقة على هيئة كعكة تحيط خط الإستواء. النتائج الأخرى من الأقمار الصناعية عرفتنا أن حقل كوكبنا المغناطيسي منحرف على شكل دمعة عين بتأثير الرياح الشمسية، نعرف أيضا الآن بأن جو الارض الأعلى الناعم والذي نعتقده ساكن وهادئ فهو يضطرب بالنشاط ويزداد في النهار ويتقلص في الليل متأثرا بالتغييرات في النشاط الشمسي، وتساهم الطبقة العليا في المناخ والطقس على الأرض بجانب تأثر طقس الأرض بسبب النشاط الشمسي هناك ظاهرة بصرية مثيرة في جونا، فعندما تصبح الجزيئات المشحونة من الريح الشمسية محصورة في حقل الأرض المغناطيسي، تصطحم بالجزيئات الجوية فوق أقطاب كوكبنا المغناطيسية ، ثم تبدأ بالتوهج تلك الظاهرة تعرف بالشفق القطبي أو الفجر القطبي
طبقات الأرض
علم الزلازل الذي أصبح الطريقة الاساسية التي تستعمل في دراسة ما بداخل الأرض وعلم الزلازل الأرض يتعامل مع دراسة الإهتزازات الذي تنتج عن الزلازل أو بتأثير النيازك أو وسائل اصطناعية مثل الإنفجارات
وجهاز السيسمو جراف seismograph جهاز يستعمل لقياس وتسجيل التحركات والإهتزازات الفعلية التي تحدث ضمن مجال الأرض والقشرة
الإنقسامات في داخل الأرض
يصنف العلماء الحركات الزلزالية إلى أربعة من أنواع
الموجات التشخيصية وهي التي تسير بسرعة تتراوح من 3 إلى 15 كيلومتر 1.9 إلى 9.4 ميل) بالثانية، إثنان من تلك الموجات تسير حول سطح الأرض في انتفاخات تدريجية و الإثنان الآخرين. الاولي (P) موجات الضغط والثانوي (S) أو موجات القص يخترقا داخل الأرض، موجات الضغط تضغط وتحدد المادة التي تمر من خلالة صخرية أو سائلة) في حركة تشبه الموجات الصوتية، ويكون لدى هذه الموجات القدرة لتتحرك مرتين أسرع من تحرك الموجة الثانوي(S). تتزايد الموجات الثانوية خلال الصخرة لكنها ليست قادرة على المرور خلال السائل، كلتا الموجتين و موجات تنكسر أو تنعكس عند نقاط معيق حيث تجتمع الطبقات المختلفة، وتنخفض سرعتهم أيضا عند إنتقالهم خلال مواد ساخنة هذه التغييرات في الإتجاه والسرعة هي وسائل تحديد مكان التوقف.
تساعد التوقفات الزلزالية في تمييز إنقسامات الأرض إلى اللب الداخلي والخارجي و والوشاح السفلي، ومنطقة التحول، والوشاح العلوي، والقشرة (القارية والمحيطية).
اللب الداخلي
1.7 % من كتلة الأرض بعمق 5,150 الى 6,370 كيلومتر (3,219 - 3,981 ميل)، وهو صلب ومنفصل عن الوشاح ومعلق باللب الخارجي المائع، ويعتقد بأنه قوى كنتيجة لتجمد الضغط الذي يحدث لأكثر السوائل عندما تنقص درجة الجارة أو عند زيادة الضغط
اللب الخارجي
30.8 % من كتلة الأرض وبعمق 2,890 الى 5,150 كيلومتر (1,806 - 3,219 ميل)، وهو حار جدا، ويتصرف السائل بشكل كهربائي ضمن حدود حركة انتقال الطاقة داخل كوكب الارض هذه الطبقة الموصلة تندمج مع دوران الأرض لخلق تأثير مولد كهرائي التي تبقي نظام التيارات . الكهربائية والمعروفة بحقل الأرض المغناطيسي، وهو أيضا مسؤول عن الارتجاج الغير ملحوظ لدوران الأرض، هذه الطبقة ليست كثيفة مثل كثافة الحديد المانع الصافي، الذي يشير إلى وجود عناصر أخف، بيشك العلماء بأن حول 10% من الطبقة متكونة من الكبريت والاكسجين أو كلاهما لأن هذه العناصر متوفرة في الكون وتذوب بسهولة في الحديد الماتع
الطبقة دي
تشكل 3 من كتلة الأرض وبعمق 2,700 الى 2,890 كيلومتر (1,688 - 1,806) ميل : وهذه الطبقة ذات سمك 200 إلى 300 كيلومتر (125) إلى 188 ميل) وتمثل حول 4 % من قشرة الوشاح، بالرغم من أنها تعرف في أغلب الأحيان كجزء من الوشاح السفي، تقترح التوقفات الزلزالية ان الطبقة D قد تختلف كيميائيا عن الوشاح السفلي التي تقع فوقها، ويفسر العلماء ذلك بأن المادة اما قد ذابت في اللب او كانت قادرة على الفرق خلال الوشاح لكن ليس على اللب بسبب
کثافته.
الوشاح السفلي
49.2 % من كتلة الأرض وبعمق 650 الى 2,890 كيلومتر (406) الى 1,806 ميل)، ويحتوي على 72.9 % من كتلة قشرة الوشاح ومن المحتمل أنها تتكون بشكل رئيسي من السيليكون والمغنيسيوم والأكسجين ويحتوي على بعض الحديد ومن المحتمل أيضا الكلسيوم والألمنيوم يفترض العلماء هذه التوزيعات بإفتراض أن الأرض لها وفرة ونسبة تماثل للعناصر الكونية كما وجدا في الشمس والتيارك البدائية
منطقة الإنتقال
تمثل 7.5 % من كتلة الأرض، وبعمق 400 إلى 650 كيلومتر (250 الى 406 ميل)، أو mesosphere الوشاح الأوسط)، وتدعى الطبقة الخصبة أحيانا، وتحتوي على 11.1 % من كتلة قشرة الوشاح وهي مصدر الحمم البركانية البازلتية الذائبة، وتحتوي ايضا على كالسيوم والمنيوم وجرانيت الذي هو معدن سيليكات الألمنيوم المعقد هذه الطبقة كثيفة عندما تبرد بسبب وجود الجرانيت هي منطقة نشطة وخاصة عندما تكون حارة حيث أن هذه المعادن تخوب بسهولة لتشكيل البازلت الذي يمكن أن يرتفع من خلال الطبقات العليا كحمم بركانية ذائبة
الوشاح العلوي
10.3 % من كتلة الأرض، وبعمق 10 الى 400 كيلومتر (6) الي 250 ميل)، ويحتوي على 15.3 % من كتلة قشرة الوشاح الأجزاء التي حفرت تعرضت للبحث والملاحظة عن طريق أحزمة الجبال المتآكلة والإنفجارات البركانية، تمثل معدن سيليكات الاولفين والبيروكسين المعادن الأساسية التي وجدت بهذه الطريقة تلك المعادن وغيرها من المعادن الأخرى الصلبة والمبلورة عند درجات الحرارة العالية، لذا أغلبها ماكيتقر خارج الحمم البركانية الذائبة، أما بتشكيل مادة قشرية جديدة أو انها لاتترك الوشاح جزء من الوشاح العلوي المسمى اثينوسفير asthenosphere قد يذاب جزئيا
القشرة المحيطية
%0.099 من كتلة الأرض وبعمق 0 الى 10 كيلومترات (0) - 6 ميل)، وتحتوي على %0.147 من كتلة قشرة الوشاح أغلبية قشرة الأرض كونت خلال النشاط البركاني، نظام الحواف المحيطية البالغ 40,000 كيلومتر 25,000 ميل) تمثل شبكة البراكين، تولد قشرة محيطية جديدة في نسبة 17 كيلومتر مكعب في السنة تغطي قاع المحيط بالبازلت، مناطق مثل هاواي وأيسلندا من أمثلة تراكم أكوام البازلت% 0.374
القشرة القارية
من كتلة الأرض وبعمق 0 الى 50 كيلومتر (0) - 31 ميل)، وتحتوي على 0.554 كتلة قشرة الوشاح، هذا الجزء الخارجي للأرض تكون أساسا من الصخور البلورية، هذه المعادن المتوفرة ذات الكثافة المنخفضة تكونت في الغالب من الكوارت (2 SiO) وفلسبارات (سيليكات قليلة المعدن)، إن القشرة كلاهما محيطية وقارية هي سطح الأرض وهو في حد ذاته الجزء الأبرد من كوكبنا، لأن الصخور الباردة تتكون ببطئ، ونشير إلى هذه الصدفة الخارجية الصلبة باليز وسفير lithosphere) الطبقة الصخرية أو القوية.
الطبقة الخارجية من القشرة الارضية ( ليزوسفير) Lithosphere وصفيحة القشرة الارضية
الليز وسفير المحيطي
إن هذه الطبقة الأبعد المتصلبة للأرض والتي تشمل القشرة والوشاح العلوي يسميان ليز وسفير lithosphere، تشكلت طبقة الليروسفير المحيطي الجديد خلال عمل البراكين في شكل شقوق على حافات منتصف المحيط التي تسبب الشقوق التي تطوق الكرة الأرضية تهرب الحرارة من . الداخل بينما الليزوسفير الجديد يظهر منه تحت ثم يبرد بشكل تدريجي ويتقلص ويبتعد عن الحافة وينتقل عبر قاع البحر إلى مناطق السحب في عملية تسمى انتشار قاع البحر، وبمرور الوقت الموسفير الاقدم سيصبح اسمك وأكثر كثافة من الوشاح اسفله، ليجعله يسحب ثانية إلى باطن الأرض في زاوية شديدة الانحدار ليبرد الطبقة الداخلية طريقة السحب هي الطريقة الرئيسية لتبريد الوشاح الواقع تحت 100 كيلومتر 62.5 ميل). إذا كان الليز وسفير في بدايته (مرحلة الشباب وكان أحر في منطقة السحب سيجبر على التراجع إلى الداخل في زاوية أقل
الليروسفير القاري
حوالي 150 كيلومتر (93) ميل) مثقل بقشرة ذات كثافة منخفضة ووشاح علوي النشطة بشكل دائم، تتجرف القارات بشكل جانبي على طول نظام نقل الوشاح بعيدا عن مناطق الوشاح الحارة نحو الجزء الأبرد, تعرف هذه الظاهرة بالإنجراف القاري
أغلب القارات التي نحن عليها الآن توجد فوق او تتحرك نحو الجزء الأبرد من الوشاح، باستثناء أفريقيا التي كانت مركز قارة بانجيا الجيولوجية العملاقة Pangaea supercontinent التي انقسمت في النهاية إلى قارات اليوم، قبل عدة مئات الملايين من السنين قبل تشكل قارة بانجيا Pangaea القارات الجنوبية - افريقيا وأمريكا الجنوبية واستراليا والقارة القطبية الجنوبية، والهند - كانت سويا في قارة التي تدعى جوندوانا Gondwana
صفيحة القشرة الارضية
تتطلب صفيحة القشرة التشكيل الحركة الجانبية، التفاعل، وتحطم صفيحة الليزوسفير lithospheric Plates معظم حرارة الأرض الداخلية تخف خلال هذه العملية وبالتالي عدد من الصفات الهيكلية والطيبوغرافية للأرض تتغير وديان الصدوع القارية والهضاب الواسعة من البازلت التي في الصفيحة تتحطم عندما تصعد الحمم البركانية الذائبة من الوشاح إلى قاع المحيط ليشكل قشرة جديدة ويفصل حافات منتصف المحيط وتصطدم الصفائح وتتحطم كلما هبطت في مناطق السحب لإنتاج خنادق عميقة في المحيط ويحدث تحول شامل السلاسل البراكين، والأحزمة الجبلية المغلقة. صفيحة الليزوسفير الأرضية في الوقت الحاضر منقسمة إلى ثمانية صفائح كبيرة مع حوالي أربع وعشرون واحدة أصغر والتي تتراكم فوق الوشاح بمعدلة إلى 10 سنتيمترات (2) إلى 4 بوصات) سنويا، إن الصفائح الكبيرة الثمانية هي الأفريقية الإستراليهندي، أوراسيوي القطبي، الNazca أمريكا الشمالية المحيط الهادي، وأمريكيا الجنوبية . وبعض الصفائح الأصغر هي الأناضولية العربية الكاريبية، القوقازية، الفلبينية والصومالية.
المجال المغناطيسي للأرض
تمتلك الأرض حقل مغناطيسي ذو قطبين شمالي وجنوبي، ويصل مجال الحقل المغناطيسي للارض مسافة 36,000 ميل في الفضاء
المجال المغناطيسي للأرض محاط بمنطقة تدعى الغلاف المغناطيسي، يمنع هذا الغلاف أغلب الجزيئات الاتية من الشمس في شكل رياح الشمسية من أن تضرب الأرض بعض جزيئات الربح الشمسية يمكن أن تدخل الغلاف المغناطيسي، الجزيئات التي تدخل الغلاف المغناطيسي وتتجه نحو الأرض تخلق الشفق القلبي.
للشمس والكواكب الأخرى لهما غلاف مغناطيسي، لكن الأرض تمتلك أقوى مجال من كل الكواكب الصخرية.
توليد الحقل المغناطيسي
يعتقد العلماء بالرغم من أنهم ليس متأكدين ان هناك مكونان ضروريان لتوليد حقل مغناطيسيا
1 - المادة المغناطيسية 2 التيارات
ومن قطعة من الحديد يمكن أن تتحول مغناطيس بتغليفها بالأسلاك ومرور تيار خلال تلك الأسلاك . المعتقد أن الكوكب أو النجم يمكن أن يولدوا حقل مغناطيسي إذا توفر كلتا من المكونين اعلاه المادة والتيار، يجب أن يتوفر لديهم مادة مغناطيسية بما فيه الكفاية ويجب أن يكون لديهم تيارات نتان داخل المادة المغناطيسية ، فإذا كان هناك كوكب لاتتوافر لديه ما يكفي من احدى هاتين المكونين، لن يكون لديه حقل مغناطيسي الكواكب التي لا تملك حقول مغناطيسية تتضمن الزهرة تتحرك ببطئ جدا)، والمريخ (أكثر الحديد على السطح، وليس منصهر).
المواد المغناطيسية
هناك بضعة مواد التي يمكن أن تتمغنط طبيعيا، ولها الإمكانية لكي تتحول إلى مغناطيسات، بعض هذه المواد :-
الحديد - الهيماتيت - الحجر المغناطيسي - الغارات المؤينة مثل المواد التي تصنع منها النجوم
المغناطيسة تتولد لجذب الأجسام الذي تحتوي على المادة المغناطيسية ثلي الحديد، حتى إذا كانت تلك المواد غير ممغنطة، لكن المغناطيسة لا يمكن أن تجذب المواد البلاستيكية أو القطنية أو أي مادة أخرى، مثل صخور السيليكات قطعة
العالم الخفي للحقول المغناطيسية
من مغناطيس قطعة عادية على ما يبدو من المعدن التي منها تنشأ خطوط الحقل الناطيسي الخفي، تؤثر تلك الخطوط على أي مادة مغناطيسية توجد على مقربة من المغناطيس وكما هو معروف المغناطيس له قطب شمالي حيث تكون له خطوط مغناطيسية تدفع بالقوة الى الخارج وقطب جنوبي حيث يدفع داخليا الأقطاب المعاكسة تجذب بعضهم البعض؛ بينما الأقطاب المتماثلة تتنافر مع بعضها البعض كل الحقول المغناطيسية نتيجة انتقال الشحنات الكهربائية في حالة المواد الصلبة، انتقال الشحنات الالكترونات الفردية التي تدور حول نواة الذرة، ذلك لن يكون كافيا لإنتاج حقل مغناطيسي لأن الألكترونات الفردية الدائرة توجه بشكل عشوائي وقد حقولها المغناطيسية في مغناطيس دائم، جميع حقول الذرات الفردية متراصة لذلك يضيفون بدلا من الغاء أحدهما بالآخر
الغلاف الجوي
الغلاف الجوي للارض مقسم إلى خمس طبقات، يكون اسمك قرب السطح ويخف بالإرتفاع حتى يندمج في النهاية بالقضاء الخارجي
والطبقات هي
(1) طبقة تروبوسفير Troposphere هي الطبقة الأولى فوق سطح الارض وتحتوي نصف جو الأرض وفيها يحدث الطقس
(2) طبقة ستراتوسفير Stratosphere هذه الطبقة مستقرة جدا لذا تستخدمها الطائرات في الطيران خلالها، وتحوي أيضا طبقة الأوزون التي تمنع الأشعة الضارة القادمة من المس.
(3) طبقة ميسوسفير، وفي هذه الطبقة يتم تحمير الشهب واجراء من النيارك التي تتساقط على الارض.
(4) طبقة ثير موسفير Thermosphere هذه الطبقة التي نتج عنها ظاهرة الشفق القطبي، وهو أيضا مكان المكوك الفضائي والرحلات الفضائية التي تدور حول الارض
(5) طبقة إكسوسفير Exosphere هي الطبقة الاخيرة في الغلاف الجوي انحف طبقة حيث يندمج الغلاف الجوي بالفضاء الخارجي
طبقة تيربو سفير
هي الطبقة الأولى للغلاف الجوي للأرض الهواء مختلط بشكل جيد جدا ودرجة الحرارة تنقص بالإرتفاع الهواء في تربوسفير يسخن بسرعة من ملامسته للأرض، وتشر الحرارة عبر تربوسفير لأن الهواء غير مستقر قليلا، ويحدث الطقس في تلك الطبقة الغلاف الجوي يمكن ان يكون مستقر أو غير مستقر، فإذا كان غير مستقر تتكون الغيوم، واذا راد عدم استقراره تريد حدة عدم استقرار الطقس تتشكل الفيوم والعواصف عندما تتحرك تكتلات الهاو للاعلى وتبرد، التكتلات الهوائية لا ترتفع او تتحرك مالم يبدأ تأثير جوي في تحريكها، لهذا يبدو الهواء غير مستقر لكنه ما زال يبدو صافيا، فليس هناك آلية رفع لحمل الهواء على التحرك
طبقة الستراتوسفير
طبقة الستراتوسفير تقع فوق طبقة تربوسفير، في هذه الطبقة تواد درجة الحرارة بالإرتفاع الأوزون الموجود في تزايد درجة الحرارة في هذه الطبقة، يتركز الأوزون حول ارتفاع 2 كيلومتر، وتمتص جزيئاته أنواع خطرة من الاشعاع الشمسي والتي تعمل على تسخين الهواء حولهم
طبقة ميسوسفير
تعلو طبقة ميسوسفير طبقة ستراتوسفير، وفيها يختلط الهواء نسبيا وتتناقص درجات الحرارة بالارتفاع، وتصل درجة حرارته الأبرد حوالي 90 ، وهي الطبقة التي فيها تدمر الكثير من الشهب والنيارك التي تدخل جو الأرض، يمكن أن نرى تلك الطبقة اذا نظرنا الى حافة الكوكب عند الافق
طبقة ثيرموسفير
للأرض وتقع اعلى طبقة ميسوسفير، والهواء هنا
هي الطبقة الرابعة من طبقات الغلاف الجوي اللاب تغير كبير في درجات الحرار فهذا درجة رقيق جدا، مجرد تغير في الطاقة يمكن أن : الحرارة حساسة جدا للنشاط الشمسي، فعندما تكون الشمس نشطة يمكن أن تسخن هذه الطبقة إلى 1,500 ° أو أعلى من ذلك
تتضمن ثيرموسفير منطقة من الغلاف الجوي والتي تسمى أيونوسفير الأيونوسفير هي منطقة . الغلاف الجوي تكون مليئة بالجزيئات المشحونة، ودرجات الحرارة العالية في ثيرموسفير يمكن تسبب تأين الجزيئات، وهذا سبب تداخل الأيونوسفير والثيرموسفير
طبقة اكسو سغير
أعلى طبقة من الغلاف الجوي وتلي طبقة ثيرموسفير وعندها يصبح الغلاف الجوي رقيق جدا حيث تهرب الذرات والجزيئات إلى الفضاء