كوكب الارض ثالث كواكب المجموعة الشمسية، وهو الكوكب الوحيد من ضمن كواكب المجموعة الذي يدعم الحياة وتتوفر فية كل سبل الحياة، ويقدر عمر الارض بنحو 4.5 مليار عام.

ويقدر العلماء بأن اول من سكن الارض كائنات دقيقة منذ نحو 3.5 الى 3.9 مليار عام وبدأت في الماء اول ما بدات، وان اول حياه على الارض بدات بنباتات بسيطة كانت منذ 430 مليون سنة، تبعتها الديناصورات بعد ذلك بنحو 225 مليون سنة، اما الانسان فيقولون انه عمره على الارض حوالى مليون سنة وهناك اختلافات كثيرة والله اعلم وقد كان الغلاف الجوي للارض في بدايتها يحتوي على ثاني اكسيد الكربون في معظمه، اما الان فان فهو النيتروجين والاكسجين.

تسير الارض بسرعة 108,000 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 من عند خط الاستواء، فقط بضعة مئات الكيلومترات أكبر من كوكب الزهرة، جو الارض يتكون 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 15° والضغط الجوي يعادل 1.013 بار.

الأرض هو الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الذي يأوي الحياة، دورة كوكبنا السريعة ومركز الارض من النيكل الحديدي السائل يسبب حقل مغناطيسي يغلف الكوكب، الذي يشكل مع الغلاف الجوي حماية من الإشعاع الكوني الضار الذي ترسله الشمس والنجوم الأخرى، كما أن الغلاف الجوي للأرض يحمينا من النيازك، الذي أغلبه يدمر نتيجة الإحتكاك قبل ان يتمكن من أن تضرب سطح الارض.

من رحلاتنا إلى الفضاء، تعلّمنا الكثير عن كوكبنا، القمر الصناعي الأمريكي الأول، اكسبلورر 1 إكتشف منطقة إشعاع حادة تسمى حزام إشعاع "فان الين"، هذه الطبقة مشكلة من سرعة إنتقال شحنات الجزيئات المحصورة بمجال الأرض المغناطيسي في منطقة على هيئة كعكة تحيط بخط 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، تصطدم بالجزيئات الجوية فوق أقطاب كوكبنا المغناطيسية، ثم تبدأ بالتوهج تلك الظاهرة تعرف بالشفق القطبي أو الفجر القطبي.

*

الغلاف الجوي للأرض الغلاف الجوي للأرض هو طبقة غازية تتكون من خليط من الغازات وتحيط بالكرة الأرضية وتحافظ عليها جاذبية الأرض من الإنفلات إلى الفضاء الشاسع، ويتكون خليط الغازات هذا في معظمه من غاز النيتروجين الذي يمثل حوالي 78 % ويليه غاز الاكسجين بنسبة 21 % وغازات اخرى مثل الارجون وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والهيدروجين والهليوم والنيون والزينون.

ولهذا الغلاف الجوي أهمية قصوى للأرض فهو يوفر البيئة الصالحة للحياة حيث يزود المخلوقات الحية بالهواء اللازم للتنفس، ويعتبر درعا واقيا لها يحمي سكان هذا الكوكب من الإشعاعات الكونية الضارة، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية، كما انه ينظم انتشار الضوء بشكل مناسب ويسمح بنفاذ الأشعة المرئية والاشعة تحت الحمراء وغيرها من الاشعات الحرارية والضوئية القادمة من الشمس والتي تمتصها الأرض مما يوفر الدفء وتوزيع مناسب لدرجات الحرارة، ولو لم يكن هناك غلافا جويا لتجاوزت درجات الحرارة 200 درجة مئوية، ويحميها ايضا من النيازك والشهب حيث يتفتت معظمها قبل وصوله إلى سطح الأرض نتيجة أحتكاكه بالهواء وأحتراقه، كما أنه هو الوسط الذي تنتقل فيه الأصوات ولولا وجود الهواء لساد سكون وهدوء مخيف على سطح الأرض.

يقسم الغلاف الجوي للارض إلى خمس طبقات، يكون اسمكها قرب السطح ويخف تدريجيا بالإرتفاع حتى يندمج في النهاية بالفضاء الخارجي.والطبقات هي:

الطبقة الأولى فوق سطح الارض وتحتوي نصف جو الأرض وفيها يحدث الطقس Troposphere طبقة تروبوسفير

هي الطبقة الاولى للغلاف الجوي للأرض، الهواء في هذه الطبقة مختلط بشكل جيد جدا ودرجة الحرارة تتناقص بالإرتفاع إلى أعلى، الهواء في تربوسفير يسخن بسرعة عند ملامسته للأرض، وتنتشر الحرارة عبر تربوسفير لأن الهواء غير مستقر قليلا، ويحدث الطقس في تلك الطبقة، وحيث أن الغلاف الجوي لا يكون على حالة ثابتة فأحيانا يكون مستقر وأحيانا أخرى غير مستقر، فإذا كان غير مستقر تتكون الغيوم، واذا زادت حدة عدم استقرار الطقس، تتشكل الغيوم والعواصف، وعندها تتحرك تكتلات الهواء 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.

هذه الطبقة مستقرة جدا لذا تستخدمها الطائرات في الطيران خلالها، وتحوي أيضا طبقة الأوزون الني تمنع الأشعة الضارة القادمة من الشمس. Stratosphere طبقة ستراتوسفير

طبقة الستراتوسفير تقع فوق طبقة تربوسفير، في هذه الطبقة تزداد درجة الحرارة بالإرتفاع، يسبب الأوزون الموجود في تزايد درجة الحرارة في هذه الطبقة، يتركز الأوزون حول إرتفاع 25 كيلومتر، وتمتص جزيئاته أنواع خطرة من الاشعاع الشمسي والتي تعمل على تسخين الهواء حولهم.

في هذه الطبقة يتم تدمير الشهب وأجزاء من النيازك التي تتساقط على الارض Mesosphere طبقة ميسوسفير تعلو طبقة ميسوسفير طبقة ستراتوسفير، وفيها يختلط الهواء نسبيا وتتناقص درجات الحرارة بالإرتفاع، وتصل درجة حرارته الأبرد حوالي -90° ، وهي الطبقة التي فيها تدمر الكثير من الشهب والنيازك التي تدخل جو الأرض، يمكن ان نرى تلك الطبقة اذا نظرنا الى حافة الكوكب عند الافق.

الطبقة التي ينتج عنها ظاهرة الشفق القطبي، وهو أيضا مكان المكوك الفضائي والرحلات الفضائية التي تدور حول الارض. Thermosphere طبقة ثيرموسفير

* *هي الطبقة الرابعة من طبقات الغلاف الجوي للأرض وتقع اعلى طبقة ميسوسفير، والهواء هنا رقيق جدا، مجرد تغير في الطاقة يمكن أن تسبب تغيير كبير في درجات الحرارة. لهذا درجة الحرارة حسّاسة 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 ايونوسفير، الأيونوسفير هي منطقة من الغلاف الجوي تكون مليئة بالجزيئات المشحونة، ودرجات الحرارة العالية في ثيرموسفير يمكن أن تسبب تأين الجزيئات، وهذا سبب تداخل الأيونوسفير والثيرموسفير، ويسود فيها غازي الهيدروجين والهيليوم.

*هي الطبقة الاخيرة في الغلاف الجوي انحف طبقة حيث يندمج الغلاف الجوي بالفضاء الخارجي Exosphere طبقة إكسوسفير أعلى طبقة من الغلاف الجوي وتلي طبقة ثيرموسفير، وتمتد من فوق طبقة ثيرموسفير وحتى نهاية الغلاف الجوي، وعندها يصبح الغلاف الجوي رقيق جدا، حيث تهرب الذرات والجزيئات إلى الفضاء وتصبح جزيئات الهواء نادرة الوجود إلى حد إنها تعد غير موجودة.

المجال المغناطيسي

تدور الأرض في حركة دائمة حول محورها الذي هو خط وهمي يمر بمركز الأرض وينتهي عند طرفين الشمالي والجنوبي، يسمى الطرف الشمالي للمحور القطب الشمالي، ويقع على بعد 90 درجة شمال خط الاستواء، والطرف الجنوبي يسمى القطب الجنوبي ويقع على بعد 90 درجة جنوب خط الاستواء.

وتمتلك الأرض حقل مغناطيسي ذو قطبين شمالي وجنوبي، ويصل مجال الحقل المغناطيسي للارض مسافة 36,000 ميل في الفضاء. والمجال المغناطيسي للأرض محاط بمنطقة تدعى الغلاف المغناطيسي، يمنع هذا الغلاف أغلب الجزيئات الاتية من الشمس في شكل رياح الشمسية من ان تضرب الأرض، ومع ذلك فإن بعض جزيئات الريح الشمسية يمكن أن تدخل الغلاف المغناطيسي، وتلك الجزيئات التي تدخل الغلاف المغناطيسي وتتجه نحو الأرض هي ما تكون الشفق القطبي.

وللشمس والكواكب الأخرى غلافهم المغناطيسي الخاص بكل منهم، لكن كوكب الأرض يمتلك أقوى مجال من كل الكواكب الصخرية الاخرى.

تولد الحقل المغناطيسي للجرم السماوي

يعتقد العلماء بالرغم من أنهم ليس متأكدين ان هناك مكونان ضروريان لتوليد حقل مغناطيسيا وهما:-

1- المادة المغناطيسية 2- التيارات

فكما نعرف أن قطعة من الحديد يمكن أن تتحول إلى مغناطيس بتغليفها بالأسلاك ومرور تيار خلال تلك الأسلاك، ومن المعتقد ان الكوكب أو النجم يمكن أن يولد حقل مغناطيسي إذا ما توفر كلتا من المكونين اعلاه المادة والتيار، يجب أن يتوفر لديهم المادة المغناطيسية. ومثل هذا الشرط متوفر للأرض، حيث توجد طبقة حديدية سائلة تعلو نواة الأرض.

ومن حركة تلك الطبقة التي تكون بمثابة حامل للشحنة الكهربائية ينشأ المجال المغناطيسي. ويجب أن يكون لديهم تيارات تتحرك داخل المادة المغناطيسية، ويتوفر أيضا للأرض هذا الشرط حيث تنشأ تلك الحركة من حرارة قلب الأرض التي تقدر بأكثر من 5,000 درجة مئوية، وكذلك الحرارة الناشئة من النشاط الإشعاعي لليورانيوم والثوريوم، كما تتولد حرارة من عملية التبلور التي تصاحب تصلب الغلاف الخارجي لنواة الأرض.

فإذا كان هناك كوكب لاتتوافر لديه ما يكفي من احدى هاتين المكونين، لن يكون لديه حقل مغناطيسي. ومثال للكواكب التي لاتمتلك حقول مغناطيسية كوكب الزهرة (بسبب أنه بطئ الحركة جدا)، وكذلك كوكب المريخ (بسبب أن أغلب الحديد موجود على سطح الكوكب وليس منصهراً).

المجال المعناطيسي يحمي الآرض من إشعاعات الشمس

وكذلك لدوران الكوكب عامل هام في نشأة المجال المغناطيسي له، فسرعة دورانه ينتج عنها دوامات باطنية مثلها مثل الدوامات التي تحدث في الغلاف الجوي للكوكب، وبتأثير تلك الحركة الدوامية في باطن الأرض وما يصحبها من مجال مغناطيسي تتأثر أيضا شدة المجال المغناطيسي على سطح الأرض.

ويوفر وجود مجال مغناطيسي للأرض حماية للكوكب وعلى الأخص حماية الكائنات الحية التي تعيش عليه من تأثير الرياح الشمسية الضارة والتي تأتي إلى الأرض وتكون محملة بالجسيمات المشحونة التي تكون ضارة على حياة سكان هذا الكوكب، فعند اقتراب تلك الجسيمات من مجال الأرض المغناطيسي يعمل هذا المجال إلى إزاحتها إلى الخارج في الفضاء ويشتتها بعيدا عن الأرض.

هو خط وهمي تتساوى فيه قوة الجذب المغنطيسي للقطب الشمالي مع قوة الجذب المغنطيسي للقطب الجنوبي ويوجد بالقرب من خط الاستواء الجغرافي، وفي جميع النقاط على امتداد هذا الخط تبقى الإبرة المغناطيسية أفقية دون ميلٍ إلى أي جانب.

خط الاستواء المغناطيسي تقع الأقطاب المغناطيسية بالقرب من القطبين الجغرافيين الشمالي والجنوبي ويتغير موقع القطبين المغناطيسي باستمرار بمرور الوقت، وخلال آلاف السنين (أو ملايين السنين) يغير اتجاهه، فيصبح في الجنوب بدلاً من الشمال وهكذا، وهذه الظاهرة لها تأثيرها على الحياة على الأرض، ويعود سبب هذا التغيرا إلى دوران الحديد الموجود في نواة الأرض باستمرار.

قطبي الارض المغناطيسي وهو النقطة التي تشير إليها إبرة البوصلة إلى إتجاه الشمال، ويمكن أن ينحرف هذا القطب عدة كيلومترات خلال أعوام قليلة، ففي عام 1970م كان القطب الشمالي المغنطيسي يقع بالقرب من جزيرة باترست في كندا الشمالية.

القطب المغنطيسي الشمالي وهو النقطة التي يتجه نحوها طرف البوصلة الذي يدل على اتجاه الجنوب، ويتحرك هذا القطب حوالي ثمانية كيلو مترات في السنة، يقع هذا القطب حاليا على شاطئ ولكس لاند، وفي عام 1985 كان القطب المغناطيسي الجنوبي يقع مباشرة خارج ساحل القارة الجنوبية، بالقرب من محطة الأبحاث الفرنسية دومونت دو أورفيل على بعد حوالي 2,750كم عن القطب الجغرافي الجنوبي. القطب المغنطيسي الجنوبي

وقد درس العلماء عملية تحرك الاقطاب وتم اكتشاف حوالي 171 حالة انقلاب في القطبية المغناطيسية خلال 76 مليون سنة الماضية، منها 9 حالات يقدرون أنها حدثت خلال الأربعة ملايين سنة الماضية، كانت أطول فترة متواصلة للقطبية الاعتيادية تجاوز ثلاثة ملايين سنة، وسجلت اقصر فترة بـ خمسون ألف سنة، ويقدرون الفترة الحالية التي تمثل القطبية الاعتيادية انها مستمرة منذ ما يزيد عن سبعمائة ألف سنة.

وتؤكد الدراسات أن المجال المغنطيسي للأرض كان في الماضي أقوى بكثير مما عليه اليوم، وهو يتناقص باستمرار، وقد يأتي يوم يختفي فيه هذا المجال مما يسمح للرياح الشمسية أن تخترق غلاف الأرض مما يؤدي إلى رفع درجة الحرارة وتبخر الماء بل تفككه إلى هيدروجين وأكسجين، وقد قدرت تلك الدراسات أن تناقص قيمة المجال المغناطيسي بصورة منتظمة وبمعدل حوالي 6% سنويا منذ عام 1835، وبعملسة حسابية فإنقيمة المجال المغناطيسي ستصل إلى الصفر خلال الألفي سنة القادمة.

المواد المغناطيسية

هناك بضعة مواد التي يمكن ان تتمغنط طبيعيا، ولها الإمكانية لكي تتحول إلى مغناطيسات، مثل الحديد - الهيماتيت - الحجر المغناطيسي - الغازات المؤينة (مثل المواد التي تصنع منها النجوم).

وتتولد المغناطيسة لجذب الأجسام الذي تحتوي على المادة المغناطيسية مثل 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.

*

*

الارض ويظهر القمر في أعلى يسار الصورة

شكل الارض قبل إنفصال القارات

طبقات الغلاف الجوي للأرض

ظاهرة الشفق القطبي التقطت في كندا ظاهرة الشفق القطبي التقطت في امريكا