گهواره ی ما

زمین سیاره ای است کوچک در بیکران فضا و یکی از هشت سیاره ای که در عرصه فضا به دور خورشید در حال گردش می باشند. خورشید یکی از میلیاردها ستاره ای است که کهکشان راه شیری را شکل می دهند و کهکشان راه شیری یکی از 100میلیارد کهکشانی است که جهان را تشکیل داده اند.
سیاره زمین تنها ذره کوچکی از عالم است اما خانه انسان و در واقع خانه ای برای تنها گونه های یافت شده ی حیات در کل جهان می باشد. حیوانات، گیاهان و دیگر ارگانیزمهای حیات تقریباً در همه جای سطح زمین وجود دارند. آنها می توانند بر روی زمین به حیات ادامه دهند چرا که این سیاره در فاصله مناسبی نسبت به خورشید قرار دارد. بیشتر گونه های حیات به گرما و نور خورشید برای ادامه زندگی خود نیاز دارند. اگر زمین اندکی به خورشید نزدیک تر بود گرما و حرارت زیاد آن همه این این گونه را می سوزاند و اگر قدری از خورشید دورتر بود بر اثر کمبود انرژی خورشید، حیات در روی آن از بین می رفت. برای ادمه حیات وجود آب نیز ضروری می باشد که زمین سرشار از آن است. آب بیشتر سطح زمین را پوشانده است.
مطالعه زمین، زمین شناسی یا ژئولوژی نام دارد. زمین شناسان با بررسی عوامل فیزیکی زمین، به چگونگی پیدایش و تغییرات آنها پی می برند و بر روی بیشتر قسمتهای زمین مانند قسمتهای درون آن، نمی توان به طور مستقیم تحقیق نمود. زمین شناسان با بررسی نشانه ها و صخره ها به روش هایی برای شناخت غیر مستقیم این سیاره می پردازند. البته امروزه، زمین شناسان می توانند با اطلاعات به دست آمده از فضا نیز زمین را مورد مطالعه قرار دهند.

سیاره ای به نام زمین

در میان هشت سیاره موجود در منظومه شمسی، زمین رتبه پنجم از لحاظ اندازه را به خود اختصاص می دهد. قطر آن حدود13،000کیلومتر است. مشتری، بزرگ ترین سیاره منظومه شمسی قطری 11 برابر قطر زمین دارد و پلوتون به عنوان یک سیارک دارای قطری کمتر از یک پنجم زمین است.
زمین نیز مانند بقیه سیاره ها در مداری با فاصله150میلیون کیلومتر به دور خورشید درگردش است و هر دور خود را در مدت 365روز تکمیل می کند. فاصله پلوتون، دورترین سیاره از خورشید 39برابر فاصله زمین از خورشید است و در 248سال زمینی یکبار دور خود را تکمیل می نماید.

حرکت زمین

زمین دارای سه نوع حرکت است:1)حرکت وضعی حول محور فرضی (محوری که از دو قطب شمال و جنوب آن عبور می کند). 2)حرکت انتقالی در مداری به دور خورشید. 3)حرکت در راه شیری به همراه خورشید و دیگر اجرام منظومه شمسی.
24ساعت زمان لازم است تا زمین یک دور وضعی خود را تکمیل کند. این زمان را روز خورشیدی می گویند. درطی یک روز خورشیدی، زمین مقداری نیز در مدار خود حرکت می کند بنابراین مکان ستارگان در آسمان هر شب دچار اندکی تغییر می شود. مدت زمان واقعی یک دور حرکت وضعی زمین معادل23ساعت و56 دقیقه و4/09ثانیه می باشد. این زمان را روز نجومی زمین می نامند. روز نجومی از روز خورشیدی کوتاه تر است بنابراین ستارگان هر روز 4دقیقه زودتر در آسمان دیده می شوند.
گردش زمین به دور خورشید 365روز و6 ساعت و 9دقیقه و9/54 ثانیه به طول می انجامد. این دوره زمانی سال نجومی خوانده می شود. از آنجایی که حرکت وضعی زمین در انتهای هر سال به یک عدد کامل نمی رسد، ترتیب تقویم در هر سال معادل 6 ساعت نسبت به ترتیب فصول متفاوت می شود. برای هماهنگی تقویم و فصول، هر چهار سال یکبار1روز به تقویم اضافه می شود تا عدم تناسب برطرف گردد. سالهایی که یک روز اضافی دارند سال کبیسه نامیده می شوند. در تقویم میلادی یک روز اضافه در آخر دومین ماه سال یعنی فوریه قرارمی گیرد و در تقویم خورشیدی یک روز به آخر اسفند اضافه می شود.
مسافت مدار زمین به دور خورشید 940میلیون کیلومتر است و زمین این مسافت را با سرعت107،000کیلومتر در ساعت و یا 30کیلومتر در ثانیه طی می کند. محور طولی زمین به شکل عمودی، صفحه مداری را قطع نمی کند بلکه نسبت به آن زاویه ای حدود23/5 درجه دارد. این شیب و حرکت زمین به دورخورشید باعث پدیدار گشتن فصول می شوند. در دی ماه، نیمکره شمالی زمین، به دلیل شیب محور طولی، دورتر از خورشید قرار می گیرد. نورخورشید با شدت کمتری به نیمکره شمالی می رسد و در این هنگام این بخش از زمین، زمستان را پشت سر می گذراند. در تیرماه وضعیت تغییر می کند و این بار نیمکره جنوبی در قسمتی از شیب قرار می گیرد که از خورشید دورتر است در نتیجه نوبت به این نیمکره می رسد که زمستان را تجربه نماید.
مدار زمین دایره کامل نیست. در اوایل دی ماه زمین به خورشید نزدیک تر و در خردادماه کمی دورتر است. فاصله زمین از خورشید در ماه دی147/1میلیون کیلومتر و در ماه خرداد152/1میلیون کیلومتر می باشد. تأثیر این پدیده در سرما یا گرمای زمین بسیار کمتر از پدیده انحراف محور طولی زمین است.
زمین و منظومه شمسی عضو یک صفحه ستاره ای وسیع به نام کهکشان راه شیری می باشند. درست همانگونه که ماه به دور زمین و سیارات به گرد خورشید در گردشند، خورشید و دیگر ستارگان به دور مراکز راه شیری در گردش می باشند. منظومه شمسی حدوداً در فاصله دو پنجم از مرکز راه شیری قرار گرفته و با سرعت249 کیلومتر در ثانیه حول مرکز آن در گردش است. منظومه شمسی در هر220میلیون سال یکبار حول مرکز کهکشان گردش می کند.

شکل و اندازه زمین

بیشتر مردم، زمین را مانند یک توپ، با قطب شمال در بالا و قطب جنوب در پایین آن به تصویر می کشند. در واقع زمین، دیگر سیارات، قمرهای بزرگ و ستارگان و هر جرم دیگری که قطر آن بیشتر از320کیلومتر باشد، گرد است و این به دلیل نیروی گرانش آن جرم می باشد. گرانش همه مواد را به داخل و به سمت مرکز می کشد.
قمرهای کوچک مانند دو قمرمریخ، گرانش بسیار کمی دارند. کمتر از آنچه باعث گرد شدنشان شود. برای بدنهای ما "پایین"همیشه در راستای مسیر کشش گرانش و به سمت مرکز زمین است. ساکنین اسپانیا و نیوزیلند دقیقاً در دو سمت مخالف زمین قرار گرفته اند ولی هر دوی آنها "پایین"را به سمت مرکز و"بالا"را به سمت آسمان می دانند. گرانش در سیارات دیگر و اقمار آنها نیز به همین شیوه عمل می کند.
با این حال زمین به طور کامل گرد نیست. گردش وضعی آن باعث شده که قسمت میانی آن یا استوا، دچار برآمدگی شود. قطر زمین از قطب شمال تا قطب جنوب آن 12،713/54کیلومتر است در حالی که قطر آن در منطقه استوا 12،756/32کیلومتر می باشد. این اختلاف کیلومتری تنها یک دویست و نود و هشتم قطر زمین است. این مقدار بسیار اندک است به همین دلیل در عکسهایی که در فضا از زمین گرفته شده اند محسوس نمی باشد و این سیاره کاملاً گرد به نظر می رسد.
برآمدگی زمین همچنین باعث می شود که محیط زمین پیرامون استوا بیشتر از محیط آن پیرامون قطبها باشد. محیط این سیاره دور استوا 40،075/16کیلومتر و دور قطبها40،008 کیلومتراست. از آنجایی که محیط زمین در جنوب استوا بیشتر است، زمین اندکی گلابی شکل است. زمین همچنین دارای کوهستانها و دره هایی در سطح می باشند ولی از آنجایی که ابعاد این قسمتها نسبت به اندازه کل زمین بسیار ناچیز است لذا این سیاره از فضا مسطح به نظر می آید.

قمر زمین

زمین و پلوتون دارای یک قمر می باشند. عطارد و زهره هیچ قمری نداشته و سایر سیارات منظومه شمسی هر کدام دارای دو یا چند قمر هستند. قطر ماه، قمر زمین، 3474کیلومتر، حدود یک چهارم قطر زمین است.
گرانش خورشید با ماه و زمین به مانند یک جرم واحد رفتار می کند. جرم واحدی که مرکز آن در نقطه 1600کیلومتری زیر سطح زمین قرار گرفته است. این نقطه مرکز مشترک ماه و زمین است. مسیر حرکت نقطه مرکز مشترک به دور خورشید، یک منحنی صاف است. زمین و ماه همانطور که به دور خورشید در گردشند، دور مرکز مشترک نیز می چرخند. حرکت ماه و زمین حول مرکز مشترک باعث ایجاد یک حرکت زیگزاگی منظم در مسیر آن دو حول خورشید می گردد.

لایه های زمین

زمین از لایه های متعددی تشکیل شده است. لایه هایی شبیه به پیاز. بخش جامد زمین شامل لایه نازک خارجی یعنی پوسته زمین و لایه ضخیم سنگی در زیر پوسته، یعنی جبه آن می باشد. پوسته و لایه بالایی جبه را سنگ کره یا لیتوسفر(1)می گویند. در مرکز زمین، هسته قرار دارد و قسمت بیرونی هسته، مایع و قسمت داخلی آن جامد است. بیشتر سطح زمین پوشیده از آب و یخ می باشد و هیدروسفر(2)یا آب کره نامیده می شود. زمین با لایه ای نازک از هوا به نام جو یا اتمسفر(3)احاطه شده است. به مجموع بخش های هیدروسفر، جو و قسمتهای جامد که حیات در آنها جریان دارد، بیوسفر(4)یا زیست کره نامیده می شود.

جو زمین

هوا زمین را احاطه نموده و به طور تصاعدی از سطح زمین به سمت بالا نازک تر می شود. بیشتر انسانها در ارتفاعاتی بلندتر از 3 کیلومتر از سطح دریا دچار مشکل تنفسی می شوند. در ارتفاعات حدوداً160کیلومتری، لایه هوا به قدری نازک است که ماهواره ها تقریباً بدون هیچ مقاوتی در سفر هستند با این حال ذراتی از هوا در ارتفاع 600کیلومتر سطح زمین شناسایی شده است. اتمسفر یا جو، مرز بیرونی مشخصی ندارد بلکه کم کم در فضا محو می شود.
نیتروژن78درصد و اکسیژن 21درصد از هوای زمین را تشکیل می دهند. 1 درصد باقیمانده مملو از آرگون و مقادیر اندکی از دیگر گازها می باشد. جو زمین همچنین شامل بخار آب، دی اکسید کربن، قطرات ریز آب و مقدار کمی از گازها و مواد شیمیایی خارج شده از آتشفشانها، آتش، بازمانده و فعالیتهای انسانی می باشد.
لایه پایینی جو، تروپوسفر(5) یا گشت کره نامیده می شود. این لایه در حرکت دائمی است. خورشید سطح زمین و هوای بالای آن را گرم می کند. هوا در اثر گرم شدن بالا می رود. هنگامیکه هوای گرم به بالا رفت دچار افت فشار می گردد در نتیجه سرد می شود. هوای سرد از هوای اطراف خود چگال تر و سنگین تر است بنابراین به سمت پایین فرو می آید و چرخه مجدداً تکرار می شود. این چرخه دائمی آب و هوا را ایجاد می کند.
در بالای گشت کره، حدوداً بالاتر از سطح زمین، لایه ثابتی به نام استراتوسفر(6)یا هوا کره وجود دارد. هواکره شامل لایه ای است که در آنجا پرتوهای فرابنفش تابیده شده از خورشید، با مولکولهای هوا برخورد کرده و گازی به نام ازن تولید می گردد. ازن ورود پرتوهای زیانبار فرابنفش به سطح زمین را سد می کند با این حال بعضی از این پرتوها به داخل وارد شده و منجر به عوارضی از جمله آفتاب سوختگی و سرطان پوست در بین انسانها می شوند. مقدار اندکی از مواد شیمیایی که انسان تولید می کند، باعث آسیب دیدن ازن شده است. افراد زیادی متوجه نازک شدن لایه ازن و در نتیجه ورود پرتوهای فرابنفش و آسیب های جدی برای انسان و دیگر جانداران شده اند.
بخار آب، دی اکسید کربن، متان و دیگر گازهای موجود در جو، باعث گیر افتادن گرما و حرارت خورشید در سطح زمین شده و منجر به گرم ماندن آن می گرداند. محبوس شدن گرما به دلیل تأثیرات گلخانه ای ایجاد می شود. بدون تأثیرات گلخانه ای جو، زمین احتمالاً برای تشکیل حیات بسیار سرد بود.

آب کره یا هیدروسفر

زمین تنها سیاره منظومه شمسی است که دارای مقادیر زیادی آب مایع در سطح خود می باشد. آب، رکن اساسی تشکیل و ادامه حیات در زمین، دارای خواص فیزیکی و شیمیایی است که این خواص در هیچ یک از گونه های دیگر مواد دیده نشده. آب توانایی زیادی برای جذب گرما دارد. اقیانوسها بیشتر گرمایی را که زمین از خورشید می گیرد در خود ذخیره می کنند. بارهای الکتریکی موجود در مولکولهای آب منجر به جذب اتم از مواد دیگر می شوند. این توانایی آب باعث حل شدن مواد زیادی می گردد. قدرت حل کنندگی زیاد آب باعث خرد شدن و حل شدن سنگها و صخره ها می شود. آب مایع نه تنها بر روی زمین تأثیر گذار است بلکه بر لایه های زیرین زمین تأثیر می گذارد. آب موجود در سنگها دمای ذوب آنها را پایین می آورد. آب به طور هیجان انگیزی سنگها را ضعیف کرده و باعث حل شدن آنها در لایه های زیرین سطح می گردد.
حدود71درصد از سطح زمین پوشیده از آب است که بیشتر آن در اقیانوسها موجود می باشد. آب اقیانوس ها برای نوشیدن شور است. تنها 3درصد از آبهای سطح زمین برای نوشیدن مناسب هستند که بیشتر این میزان به راحتی برای انسان قابل دسترس نیست. زیرا بیشتر آن به شکل یخ در کوه های قطبها و یا در زیر زمین است. مناطق قطبی و کوهستانهای بلند آنقدر سرد می باشد که آب در این مناطق به طور دائم به شکل یخ باقی می ماند. به این مناطق از زمین کرایوسفر (7) می گویند.

سنگ کره یا لیتوسفر

پوسته و قسمت بالایی جبه از سطح زمین تا عمق حدود100کیلومتر، سنگ کره را تشکیل می دهد. لایه نازک پوسته از مواد شیمیایی طبیعی به نام مواد معدنی، تشکیل شده از عناصر گوناگون، شکل گرفته است. اکسیژن فراوان ترین عنصر شیمیایی در سنگهای پوسته بوده و حدود47درصد از وزن همه سنگها را به خود اختصاص می دهد. عنصر بعدی سیلیکون با فراوانی 27درصد است و پس از آن به ترتیب آلومینیوم (8درصد)، آهن(5درصد)، کلسیم(4درصد)، سدیم، پتاسیم و منیزم(هرکدام حدود2درصد)می باشند. این عناصر 99درصد از وزن کل سنگهای موجود در سطح زمین را تشکیل می دهند.
دو عنصر سیلیکون و اکسیژن تقریباً سه چهارم پوسته را تشکیل می دهند. ترکیبات این دو عنصر برای زمین شناسان بسیار پراهمیت بوده و با نام سیلیکا شناخته می شوند. مواد معدنی که حاوی سیلیکا باشند سیلیکات نام دارند. بیشترین ماده معدنی یافت شده در سطح زمین کوارتز است که از سیلیکهای خالص تشکیل می شود. گروهی دیگر از سیلیکاتها موادی می باشند که از سیلیکا، آلومینیوم، کلسیم، سدیم و پتاسیم تشکیل شده اند. دو نوع دیگر از سیلیکاتهای رایج در سطح زمین پیرکسین(8)و آمفیبون(9)نامیده می شوند که هر دو ترکیبی از سیلیکا، آهن و منیزیم هستند.
گروه دیگری از مواد معدنی رایج کربناتها هستند که از کربن و اکسیژن به همراه مقدار اندکی از عناصر دیگر تشکیل می شوند. مهم ترین نوع از این گروه ترکیباتی متشکل از کلسیم، کربن و اکسیژن هستند که می توان سنگ آهک را که در ساخت و ساز ساختمانها بسیار به کار می رود، در این گروه نام برد.
زمین دارای دو نوع پوسته است: زمین های خشک قاره ها که اغلب از گرانیت و سیلیکاتها ساخته شده اند و کف اقیانوسها که از ترکیبات تیره و متراکم سنگهای آتشفشانی با نام بازالت پوشیده شده اند. میانگین ضخامت پوسته قاره ای 40کیلومتر است که این مقدار در بعضی جاها کمتر و در بعضی جاها بیشتر است. میانگین پوسته اقیانوسی تنها 8کیلومتراست.

زیست کره یا بیوسفر

زمین تنها مکان و سیاره شناخته شده که دارای گونه های زیستی می باشد. منطقه ای که حیات در آن جریان دارد از اعماق اقیانوس تا چند کیلومتری جو است. تا به حال چندین میلیون گونه حیاتی در زمین کشف شده است با این حال دانشمندان معتقدند که گونه های دیگری نیز وجود دارد که هنوز کشف نشده اند.
زندگی به شیوه های مختلفی بر روی زمین تأثیرگذار است. در واقع وجود گونه های مختلف موجودات زنده، جو پیرامون ما را می سازند. گیاهان، آب و دی اکسید کربن که هر دو حاوی اکسیژن می باشند را جذب می کنند. آنها کربن موجود در دی اکسید کربن و هیدروژن موجود در آب را برای تولید گونه های مختلف مواد شیمیایی مصرف می کنند و اکسیژن را به صورت ماده زائد پس می دهند. حیوانات برای تأمین انرژی، گیاهان را می خورند و آب و در اکسید کربن را به محیط باز می گردانند. همه گونه های زنده به نوعی بر روی سطح زمین تأثیر گذارند.

پی نوشت ها :

1-Lithosphere
2-Hydrosphere
3-Atmosphere
4-Biosphere
5-Troposphere
6-Stratosphere
7-Cryosphere
8-Pyroxene
9-Amphibole

منبع: - ، (1387)، شناخت فضا و منظومه شمسی ،الهام سجادی فر، تهران، [بی نا]، چاپ دوم1389.