آب تقریبا ۷۱ درصد از سطح سیاره را پوشانده و قسمت عمدۀ آن در اقیانوس‌هاست. ۳۰ درصدِ باقیمانده، پوسته سختی است که در بالای سطح دریا قرار دارد و پوسته قاره‌ای نام دارد. حدودا یک پنجم اتمسفر زمین از اکسیژن تشکیل یافته است که گیاهان در تولید آن نقش دارند. اگرچه دانشمندان برای قرن‌هاست که مشغول مطالعه سیاره ما هستند، اما قسمت زیادی از اطلاعات مربوط به این سیاره در دهه‌های گذشته با مطالعه عکس‌های زمین از فضا بدست آمده است.
مدار زمین
وقتی زمین به دور خورشید میچرخد، همزمان در خطی فرضی به نام «محور» نیز به چرخش می‌پردازد که از قطب شمال تا قطب جنوب کشیده شده است. زمین به ۲۳.۹۳۴ ساعت زمان نیاز دارد تا یک چرخش کامل در محورش انجام بدهد و به ۳۶۵.۲۶ روز برای چرخش کامل به دور خورشید. محور چرخش زمین نسبت به صفحه بیضوی (سطح فرضی در مدار زمین به دور خورشید)، کج است. این بدان معناست که نیمکره‌های شمالی و جنوبی زمانی به سمت خورشید نشانه رفته یا از آن دور خواهند شد که به زمان سال بستگی دارد و مقدار نورِ دریافتیِ نیمکره‌ها را تغییر می‌دهد. ماحصل آن، پیدایش فصول است.
مدار زمین، دایره کامل نیست، بلکه بیضی شکل می‌باشد؛ شبیه به مدارهای همه سیاره‌های دیگر. سیاره ما در اوایل ژانویه قدری به خورشید نزدیکتر و در جولای قدری دورتر از آن است، اگرچه این تغییر اثر بسیار کوچکتری از گرمایش و سرمایشی دارد که در اثر کجیِ محور زمین ایجاد می‌شود. زمین در ناحیه‌ای به نام ناحیه گولدیلاکس(قابل سکونت) در پیرامون خورشید واقع شده است؛ یعنی جایی که دما مناسب است و میتواند از وجود آب در سطح سیاره ما پشتیبانی کند.
آماری دربارۀ مدار زمین بر اساس اعلام سازمان ناسا:
متوسط فاصله از خورشید: ۱۴۹,۹۵۶,۰۵۰ کیلومتر
نزدیکترین فاصله به خورشید: ۱۴۷,۰۹۸,۲۹۱ کیلومتر
دورترین فاصله از خورشید: ۱۵۲,۰۹۸,۲۳۳ کیلومتر
طول روز خورشیدی: ۲۳.۹۳۴ ساعت
طول سال: ۳۶۵.۲۶ روز
تمایل استوایی به مدار: ۲۳.۴۳۹۳ درجه
ایجاد و تکامل زمین
به اعتقاد دانشمندان، زمین، خورشید و دیگر سیاره‌ها تقریبا در زمانی یکسان در ۴.۶ میلیارد سال پیش به وجود آمدند؛ یعنی زمانیکه منظومه شمسی از یک ابر غول‌پیکر و در حال چرخش از جنس گاز و گرد و غبار (که سحابی خورشیدی نام دارد) شکل گرفت. به محض اینکه این سحابی به دلیل جاذبه‌اش دچار فروپاشی شد، سریع تر چرخش یافته و بصورت یک دیسک مسطح در آمد. قسمت اعظم مواد به سمت مرکز هدایت شد تا خورشید در آنجا به وجود بیاید. سایر ذراتِ درون دیسک با یکدیگر برخورد کرده و به هم چسبیدند تا اجرام بزرگتری را پدید آورند که از جمله آنها می‌توان به زمین اشاره کرد. دانشمندان فکر می‌کنند زمین در ابتدا یک جرم سنگیِ بدون آب بود.
«سیمونه مارکی» سیاره‌شناس در موسسه تحقیقات جنوب غربی در بولدر کلرادو اظهار داشت: «تصور بر این بود که به دلیل حرکت سیارک‌ها و دنباله‌دارهایی که با زمین برخورد می‌کنند، شرایط در زمینِ تازه به وجود آمده مثل جهنم بوده است.» اما در سال‌های اخیر، تجزیه و تحلیل جدید موادِ به دام افتاده درون بلورهای میکروسکوپی باستانی نشان می‌دهد که در طول ۵۰۰ میلیون سال اول آب مایع در زمین وجود داشته است.
مواد رادیواکتیو در سنگ‌ها و فشار فزاینده درون زمین باعث تولید مقدار کافی گرما شد تا ساختار درونی زمین را ذوب نماید؛ در طی این فرایند، برخی مواد شیمیایی به قسمت سطح راه یافته و آب را به وجود آوردند، اما برخی دیگر هم به گازهای اتمسفر تبدیل شدند. شواهد اخیر گویای آن است که اقیانوس ها و پوسته زمین شاید در حدود ۲۰۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری کامل سیاره به وجود آمد.
ساختار درونی
هسته زمین عرضی معادل تقریبا ۷۱۰۰ کیلومتر دارد که قدری بزرگتر از نصف قطر زمین و تقریبا هم اندازه با قطر مریخ است. بیرونی‌ترین بخش هسته که ۲۲۵۰ کیلومتر را در برمی‌گیرد، مایع است و هستۀ درونی جامد است. لازم بذکر است که هسته درونی تقریبا چهار تا پنج برابر بزرگتر از ماه است و قطر آن به ۲۶۰۰ کیلومتر می‌رسد. هسته در بروز میدان مغناطیسی سیاره نقش دارد. میدان مغناطیسی ذرات باردار مضری را که از خورشید نشات می‌گیرند، به مسیر دیگری هدایت می‌کند. در بالای هسته، گوشته وجود دارد که ضخامتی در حدود ۲۹۰۰ کیلومتر دارد. گوشته کاملا سِفت و سخت نیست و میتواند به کُندی جریان یابد. پوسته زمین روی گوشته، مثل تکه چوبی روی آب شناور است. حرکت آهسته سنگ در گوشه باعث جابجایی قاره‌ها و ایجاد زلزله، آتشفشان و رشته کوه‌ها می‌شود.
زمین در بالای گوشته، دو نوع پوسته دارد. زمینِ خشک قاره‌ها عمدتا از گرانیت و سایر مواد سیلیکاتی سبک تشکیل یافته است، در حالیکه کف اقیانوس‌ها عمدتا از سنگ آتشفشانیِ چگال و تیره‌ای به نام بازالت تشکیل یافته است. پوسته قاره‌ای ضخامتی برابر با ۴۰ کیلومتر بطور میانگین دارد، اگرچه میتواند در بعضی از نواحی ضخیم‌تر یا نازک‌تر باشد. پوسته اقیانوسی معمولا فقط ۸ کیلومتر ضخامت دارد. آب در نواحی پایین پوسته بازالت پُر می‌شود تا اقیانوس‌های سیاره را به وجود بیاورد.
زمین در سمت هسته‌هایش گرمتر می‌شود. در پایین پوستۀ قاره‌ای، دما تقریبا به ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و در زیر پوسته به ۱ درجه در هر کیلومتر می‌رسد. به باور زمین‌شناسان، دمای هستۀ بیرونی زمین تقریبا ۳۷۰۰ تا ۴۳۰۰ درجه سانتی‌گراد است و هستۀ درونی شاید به دمای ۷۰۰۰ درجه سانتی‌گراد هم برسد؛ یعنی گرمتر از سطح خورشید.
صفحات تکتونیکی زمین
زمین تنها سیاره در منظومه‌شمسی است که صفحات تکتونیکی دارد. اساسا، پوسته بیرونی به مناطقی تحت عنوان صفحات تکتونیکی تقسیم شده است. این صفحات در بالای بخش درونی زمین بصورت شناور قرار دارند و میتوانند در خلاف جهت هم حرکت کنند. وقتی دو صفحه به هم برخورد می‌کنند، یکی از صفحات دچار فرورفت شده (زیر دیگری می‌رود)؛ جایی که امکان تشکیل پوسته تازه وجود دارد. این فرایند بنا به چند دلیل حائز اهمیت است. زیرا نه تنها منجر به سطح‌بندی دوباره و فعالیت زمین‌شناسی می‌شود (برای مثال، زلزله، فوران‌های آتشفشانی، کوه‌زایی و شکل‌گیری گودال‌های اقیانوسی)، بلکه امری ذاتی برای چرخه کربنی می‌باشد.
وقتی گیاهان میکروسکوپی در اقیانوس از بین می‌روند، به قعر اقیانوس سقوط می‌کنند. در طول بازه‌های زمانی طولانی، بقایای این حیاتِ غنی از کربن به بخش درونی زمین ارسال شده و بازیافت می‌شود. این فرایند باعث کشیده شدن کربن از اتمسفر می‌گردد. لذا با این فرایند اطمینان حاصل می‌شود که ما از اثر گلخانه‌ای گریزان رنج نبریم؛ اتفاقی که در سیاره ناهید رخ داد. بدون عملکرد صفحات تکتونیکی، هیچ راه دیگری برای بازیافت این کربن وجود ندارد و زمین به یک مکان ِ جهنمی با دمای خیلی بالا تبدیل می‌شود.
میدان مغناطیسی
میدان مغناطیسی زمین بر اثر جریان هایی در هسته بیرونی زمین ایجاد می‌شود. قطب‌های مغناطیسی همواره در حال حرکت هستند؛ از زمانی که کار ردیابی در دهه ۱۸۳۰ آغاز شد، قطب شمال مغناطیسی با افزایش حرکت شمالی ۴۰ کیلومتری در سال روبرو می‌شود. به احتمال زیاد آمریکای شمالی را ترک کرده و در چند دهه بعد به سیبری خواهد رسید. میدان مغناطیسی زمین به شیوه‌های دیگری هم در حال تغییر می‌باشد. بطور کلی، میدان مغناطیسی از قرن نوزدهم تا حالا به میزان ۱۰ درصد تضعیف شده است (بر اساس اعلام ناسا). چند میلیون سال بعد یا بیشتر، این میدان بطور کامل از مسیرش خارج می‌شود و قطب‌های شمال و جنوب جایشان را با همدیگر عوض می‌کنند.
«اندرو رابرتس» استاد دانشگاه ملی استرالیا گفت: «وقتی وارونگی میدان مغناطیسی در گذشته‌ای دور اتفاق افتاد، قدرت میدان مغناطیسی زمین تا ۹۰ درصد تقلیل پیدا کرد. این کاهش قدرت باعث می‌شود سیارۀ ما در برابر تابش و طوفان‌های خورشیدی آسیب‌پذیرتر باشد؛ میتواند آسیب قابل توجهی به زیرساخت‌های برقی، مخابرات و ماهواره‌ها وارد نماید. خوشبختانه، چنین رویدادی در آینده خیلی دور میتواند به وقوع بپیوندد و ما می‌توانیم در آینده فناوری‌هایی را برای اجتناب از چنین آسیب‌های بزرگی توسعه بدهیم.»
وقتی ذرات باردار ناشی از خورشید در میدان مغناطیسی زمین به دام می افتند، به مولکول‌های هوایِ بالای قطب‌های مغناطیسی برخورد می‌کنند و این امر باعث درخشش آنها می‌شود. این پدیده با عنوان «شفق قطبی» شناخته می‌شود: نورهای شمالی و جنوبی.
اتمسفر زمین
اتمسفر زمین در ۵۰ کیلومتری نخست از سطح، دارای بیشترین ضخامت است، اما تا ۱۰۰۰۰ کیلومتر به فضا گسترده شده است. اتمسفر زمین متشکل از پنج لایه اصلی است (تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر و اگزوسفر).بیرونی‌ترین لایه (اگزوسفر) بزرگترین لایه است و از اگزوباز تا تقریبا ۱۰۰۰۰۰ کیلومتر امتداد یافته است. اگزوباز (Exobase) در بالای ترموسفر و در ارتفاع تقریبا ۷۰۰ کیلومتریِ بالای سطح دریا قرار گرفته است. اگزوسفر با خلاء فضای بیرونی در هم آمیخته می‌شود؛ در جایی که اتمسفر وجود ندارد.
اتمسفر زمین تقریبا ۷۸ درصد نیتروژن و ۲۱ درصد اکسیژن است و مقادیری آب، آرگون، کربن دی‌اکسید و سایر گازها در آن دیده شده است. در هیچ جای دیگری از منظومه شمسی چنین اتمسفری سراغ نداریم که مملو از اکسیژن آزاد باشد؛ این عنصر میتواند زمینه را برای پشتیبانی از حیات فراهم بیاورد. هوا زمین را احاطه کرده و در دورتر از سطح، نازک‌تر می‌شود. تقریبا در ۱۶۰ کیلومتریِ بالای زمین، هوا به قدری نازک است که ماهواره‌ها میتوانند با مقاومت ناچیز به درون اتمسفر راه پیدا کنند. همچنان آثار اتمسفر در ارتفاع ۶۰۰ کیلومتری بالای سطح سیاره قابل مشاهده است.
پایین‌ترین لایه اتمسفر، تروپوسفر نام دارد که بطور دائم در حال حرکت است و به دلیل این لایه است که هوا داریم. نور خورشید دمای سطح سیاره را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود هوای گرم به درون تروپوسفر راه پیدا کند. با کاهش فشار هوا، هوا انبساط یافته و سرد می‌شود و چون هوای سرد چگال‌تر از محیط پیرامونش است، غرق شده و دوباره زمین آن را گرم می‌کند. در بالای تروپوسفر، یعنی در ۴۸ کیلومتریِ بالای سطح زمین، استراتوسفر قرار دارد. هوای آرام استراتوسفر حاوی لایه ازون است که وقتی نور فرابنفش باعث شد اتم‌های هیدروژن به یکدیگر پیوسته و درون مولکول‌های اوزون جای بگیرند، به وجود آمد. ازون نمی‌گذارد قسمت عمده‌ای از تابش فرابنفش مضر خورشید به سطح زمین برسد. این تابش میتواند حیات را از بین ببرد و موجب جهش در جانداران شود.
بخار آب، کربن دی‌اکسید و سایر گازها در اتمسفر میتوانند گرمای حاصل از خورشید را به دام انداخته و گرما را برای زمین فراهم نمایند. بدون اثر گلخانه‌ای، زمین آنقدر سرد می‌شود که احتمالا شرایط حیات از بین می‌رود، اگرچه اثر گلخانه‌ای گریزان در سیاره ناهید یک شرایط جهنمی به وجود آورده است. ماهواره‌هایی که به دور زمین می‌چرخند نشان می‌دهند که اتمسفر بالایی زمین در طول روز انبساط یافته و در طول شب منقبض می‌شود که دلیل آن گرمایش و سرمایش است.
ترکیب شیمیایی زمین
اکسیژن فراوان‌ترین عنصر در سنگ‌های پوسته زمین است که تقریبا ۴۷ درصد وزن همه سنگ‌ها را به خود اختصاص می‌دهد. دومین عناصر فراوان، سیلیکات نام دارد با ۲۷ درصد. در رده‌های بعدی این عناصر جای دارند: آلومینیوم (۸ درصد)، آهن (۵ درصد)، کلسیم (۴ درصد)، سدیم، پتاسیم و منیزیم (هر کدام تقریبا ۲ درصد). هستۀ زمین عمدتا از آهن و نیکل تشکیل یافته و مقادیر ناچیزی عناصر سبک‌تر مثل سولفور و اکسیژن هم در آن وجود دارد. گوشته از آهن و سنگ‌های سیلیکاته غنی از منیزیم ساخته شده است. ترکیب سیلیکات و اکسیژن با عنوان سیلیس شناخته می‌شود و مواد معدنیِ حاوی سیلیس را مواد سیلیکاته می‌نامند.
قمرِ زمین
قمر زمین عرضی معادل ۳۴۷۴ کیلومتر و قطری در حدود یک چهارم قطر زمین دارد. سیارۀ ما یک قمر شناخته شده دارد، اما عطارد و ناهید هیچ قمری ندارند و همه سیاره‌های منظومه شمسی ما دارای دو یا چند قمر می‌باشند. توضیح رایج برای چگونگی شکل‌گیری ماه این است که برخورد یه سیاره بزرگ به زمین باعث شد مواد خامش باعث متولد شدن ماه شوند.
دانشمندان اعلام کردند جرمی که به زمین برخورد کرد، تقریبا ۱۰ درصد جرم زمین را داشت؛ یعنی تقریبا به اندازه مریخ بود. اما آیا میدانستید که دو سیارک اضافی وجود دارد که به در مداری یکسان با زمین قفل شده است؟ اینها «۳۷۵۳ Cruithne» و «۲۰۰۲ AA29» نام دارند که بخشی از جمعیت بزرگی از سیارک‌ها به نام اجرام نزدیک به زمین(NEO) هستند.
حیات در زمین
زمین تنها سیاره‌ای است که تاکنون می دانیم در آن حیات وجود دارد. این سیاره از چندین میلیون گونه جانوری میزبانی می‌کند که در زیستگاه‌های مختلفی زندگی می‌کنند؛ از اعماق اقیانوس‌ها گرفته تا چند کیلومتریِ بالای اتمسفر. و به باور دانشمندان، هنوز گونه‌های بسیاری کشف نشده است. محققان این گمانه‌زنی را مطرح می‌سازند که نامزدهای دیگر برای میزبانی از حیات در منظومه شمسی ما (مثل تیتان قمر زحل، یا اروپا قمر مشتری) میتوانند موجودات زنده اولیه را در خود جای داده باشند. بر طبق یکی از راه‌حل‌های پیشنهادی، حیات ابتدا در سیاره مجاور ما یعنی مریخ شکل گرفت که زمانی سیاره قابل سکونتی بود؛ سپس حیات توسط ِ شهاب سنگ‌ها از سیاره سرخ به زمین آمد و در سیارۀ ما پراکنده شد.
«استیون بنر» بیوشیمیدان از موسسه علم و فناوری وست هایمر در فلوریدا در پایان بیان کرد: «ما خیلی خوش شانس هستیم که در چنین سیاره‌ای حضور داریم، چرا که زمین در مقایسه با مریخ جای بسیار بهتری برای زندگی است. اگر اجداد مریخی فرضیِ ما در مریخ می‌ماندند، شاید داستانی برای روایت وجود نمیداشت.»
space.com
دیدگاه‌ها بسته شده‌اند.