جدول المحتويات
الأرض هي موطن لملايين الأنواع من الكائنات الحية، بما في ذلك البشر، إنه المكان الوحيد المعروف بوجود حياة عليه، وظهرت الحياة على سطحها في المليار سنة الماضية، وغيّر المحيط الحيوي للأرض الغلاف الجوي والظروف اللاأحيائية على الكوكب، مما سمح للكائنات الحية التي تعيش فقط في وجود الأكسجين بالتكاثر وتكوين طبقة الأوزون، والتي تعمل مع المجال المغناطيسي للأرض لمنع الإشعاع الضار، والسماح للحياة على سطح الأرض.
عدد طبقات الارض
أشار الجيولوجيون إلى أن الأرض تتكون من أربع طبقات متنوعة، واعتقدوا أن العناصر الثقيلة كانت راسية في مركز الكرة الأرضية، وأن المواد ذات الوزن الأخف ارتفعت إلى أعلى الكرة الأرضية، وشكلت القشرة الأرضية المواد المكونة لعناصر طبقات الأرض الأساسية، وأثقل المواد التي تتكون منها عناصر الأرض الموجودة في باطن الأرض، هي المعادن التي تتكون من النيكل والحديد، وهي مواد شديدة السخونة نقطة الانصهار.
ما هي طبقات الأرض؟
تتكون الكرة الأرضية من أربع طبقات مختلفة: القشرة ، والوشاح، واللب الخارجي، واللب الداخلي.
القشرة
القشرة تشبه قشرة التفاحة، وهي رقيقة جدًا مقارنة بطبقات الأرض الثلاث الأخرى، حيث يبلغ سمكها حوالي 8 كيلومتر تحت المحيطات، وحوالي 23 كيلومترًا تحت القارات، تنقسم القشرة الأرضية إلى العديد من القطع المعروفة باسم الصفائح، وتتكون من نوعين من الصخور الأساسية، البازلت والجرانيت.
الوشاح
الوشاح يشكل حوالي 84٪ من حجم الأرض، وهو في الغالب صلب، لكنه يتصرف كسائل شديد اللزوجة في الزمن الجيولوجي، وعلى عمق 410كم، يشكل الوشاح العلوي والقشرة الغلاف الصخري، وهو صلب نسبيًا في الجزء العلوي ويصبح أقل صلابة مثل البلاستيك في الجزء السفلي، وتتراوح درجة الحرارة في الوشاح العلوي بين 500 إلى 900 درجة مئوية، أما الوشاح السفلي، يقع على عمق 660 إلى 2891كم، وتصل درجة حرارته إلى أكثر من 4000 درجة مئوية.
اللب الخارجي
اللب الخارجي؛ هي طبقة سائلة تتكون من الحديد والنيكل والكبريت والأكسجين، ويبلغ عمقها حوالي 5150كم، ويتدفق اللب الخارجي حول مركز الأرض، وتساهم حركة المعادن في تكوين المجال المغناطيسي للكوكب، ودرجة الحرارة في اللب الخارجي ما بين 4000 إلى 6000 درجة مئوية.
اللب الداخلي
اللب الداخلي؛ هي عبارة عن كرة معدنية ضخمة يبلغ عرضها حوالي 2500كم، وهي مصنوعة بشكل أساسي من الحديد والنيكل، وتتراوح درجة حرارتها بين 5000 و 6000 درجة مئوية، أي 6000 مرة أكثر من درجة حرارة الغلاف الجوي وتكفي لإذابة المعادن، والمعادن الموجودة فيها. يبقى اللب الداخلي صلبًا نتيجة الضغط الكبير من حوله.
أكبر طبقات الارض
يتكون سطح الكرة الأرضية من عدد من الصخور والمياه والغبار، حيث تنقسم الأرض إلى أرض ومسطحات مائية، وتكون نسبة المسطحات المائية أكبر من نسبة الأرض عليها، وتتكون الأرض من سطح خارجي. مغلف محاط بعدد من الطبقات لها نفس المركز، وكل طبقة تختلف عن الطبقة الأخرى في حجمها وملمسها وشكلها، حيث إن الطبقة الأولى هي قشرة الأرض وهي الطبقة الخارجية المحيطة بسطح الأرض، وأكبر طبقات الأرض هي الوشاح.
أصغر طبقات الارض
القشرة هي أصغر طبقة على سطح الأرض، ويبلغ سمكها حوالي 8 كيلومتر تحت المحيطات وتسمى القشرة المحيطية، بينما تصل إلى 32 كيلومترًا تحت القارات.
على أي طبقات الأرض يكون الغلاف الجوي؟
يحتوي الغلاف الجوي المحيط بالأرض على العديد من الطبقات التي تتكون منها، بدءًا من سطح الأرض إلى الفضاء الخارجي، وهذه الطبقات هي كما يلي:
طبقة التروبوسفير
هي الطبقة الأولى من الغلاف الجوي نظرًا لقربها من سطح الأرض، حيث تمتد على مسافة عمودية حوالي 10 كيلومتر من مستوى سطح البحر، لكن هذا الارتفاع غير منتظم، حيث قد يصل بالقرب من خط الاستواء إلى 20 كيلومترًا، وقد يكون طولها 7 كيلومتر فوق القطبين خلال فصل الشتاء، حيث يتأثر ارتفاع هذه الطبقة فوق سطح الأرض باختلاف مواسم وخطوط العرض، حيث يزداد ارتفاعها في الصيف بينما يتناقص في الشتاء، ومعظم تتركز كتلة الغلاف الجوي للأرض في هذه الطبقة حيث تحتوي طبقة التروبوسفير على 75٪ حتى 80٪ من الكتلة الكلية الغلاف الجوي، وتعتبر هذه الطبقة مكانًا لحدوث مختلف الظروف الجوية، حيث أن التغيرات الجوية التي تحدث على يعود سبب هذه الطبقة إلى سطح الأرض، بالإضافة إلى كونها طبقة الحاضنة لمعظم أنواع السحب في الغلاف الجوي، وتتميز هذه الطبقة بالرطوبة العالية مقارنة بطبقات الغلاف الجوي الأخرى، في كمية قليلة من الرطوبة، يتناسب ضغط الهواء والكثافة والبرودة في هذه الطبقة عكسيًا مع مقدار قربها من سطح الأرض ، لذلك يكون الهواء أكثر دفئًا بالقرب من سطح الأرض بينما يكون الكون A مع ضغط أقل وكثافة كلما زاد الارتفاع فوق مستوى سطح الأرض.
تتركز العديد من الغازات المختلفة في طبقة التروبوسفير، حيث يشكل النيتروجين النسبة الأكبر فيها، حيث يحتل 78٪ من إجمالي الغازات في هذه الطبقة، بينما يشكل الأكسجين نسبة من كميته 21٪، بينما يتم توزيع نسبة 1٪ المتبقية على غازات أخرى بما في ذلك الأرجون الذي يشكل 0.9٪، وتحتوي طبقة التروبوسفير على معظم بخار الماء في الغلاف الجوي، بمعدل يصل إلى 99٪، ويتناقص تركيز بخار الماء في هذه الطبقة مع ارتفاعها عن سطح الأرض، لذا فإن البخار يحافظ الماء الموجود في الغلاف الجوي على درجة حرارة الأرض وينظمها حيث يمتص الطاقة الشمسية والإشعاع الحراري من سطح الأرض.
طبقة الستراتوسفير
هي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي، اعتمادًا على قربها من سطح الأرض، وتكون بداية هذه الطبقة حسب المواسم وخطوط العرض المختلفة، عند خط الاستواء على ارتفاع 20كم، بينما في منطقة القطبين تبدأ على ارتفاع 7 كم خلال فصل الشتاء، وتمتد هذه الطبقة في الغلاف الجوي، ويصل ارتفاعها إلى حوالي 50كم، ويتم فصل الجزء السفلي من هذه الطبقة طبقة التروبوسفير بمنطقة تسمى التروبوبوز بينما يتم فصل المنطقة العليا منها والطبقة التي فوقها بمنطقة تسمى الستراتوبوز، وعلى عكس طبقة التروبوسفير، فإن درجات الحرارة في الستراتوسفير تتناسب عكسياً مع ارتفاع الطبقة، حيث تصبح درجات الحرارة أكثر سخونة عند الارتفاع في هذه الطبقة، والستراتوسفير مكان تطير فيه الطائرات النفاثة، حيث الهواء في هذه الطبقة غير مستقر، ويحتوي الستراتوسفير على ما يعرف بغاز الأوزون، حيث يوجد 85٪ إلى 90٪ من إجمالي الأوزون في الغلاف الجوي، وينتج الأوزون عندما يتعرض جزيء الأكسجين (O2) لأشعة الشمس فوق البنفسجية؛ حيث تقوم هذه الأشعة بتحليل هذا الجزيء إلى ذرات أكسجين (O) تتحد مع جزيئات الأكسجين (O2) لتكوين ما يعرف بغاز الأوزون (O3)، ولا يقتصر الستراتوسفير على احتواء غاز الأوزون، حيث إنه مكان لوجود العديد من الغازات والمركبات الأخرى مثل أكاسيد النيتروجين، وحمض النيتريك وحمض الكبريتيك والهالوجينات أكاسيدها وكذلك بعض المركبات الأخرى التي قد تنتج عن الأحداث البركانية مثل حمض الهيدروكلوريك (HCl) حمض الهيدروفلوريك (HF) ومركبات أخرى.
طبقة الميزوسفير
هي طبقة غنية بوجود العديد من ذرات الحديد وبعض المعادن الأخرى، وذلك بسبب تساقط النيازك التي تتبخر في هذه الطبقة بينما تبقى بعض موادها في طبقة الميزوسفير، وتحتوي هذه الطبقة على غيوم لامعة أو متلألئة ليلاً تقع في مناطق قريبة من القطبين على ارتفاعات عالية، ويتميز الغلاف الأوسط بظواهر غريبة تشبه البرق تحدث على ارتفاع عشرات الكيلومترات من العواصف الرعدية التي تحدث في طبقة التروبوسفير التي تقع أسفل الغلاف الجوي، وتتميز هذه الطبقة بأنها جافة وقليلة الرطوبة، وعلى الرغم من ذلك فإن الظواهر والميزات المتوفرة في طبقة الميزوسفير، وتعتبر طبقة غامضة نوعًا ما، حيث يصعب معرفة الكثير عن خصائصها، نظرًا لصعوبة الوصول إلى أدوات البحث العلمي المختلفة، مثل مناطيد الطقس والطائرات إلى هذه الطبقة العالية، وعلى الرغم من أن الأقمار الصناعية تدور فوق الغلاف الجوي، فمن المستحيل تحديد ify لهم مباشرة على خصائصها، وتمكن العلماء من تقديم بعض الأدوات العلمية لجمع بعض العينات من هذه الطبقة، لكن هذه الرحلات العلمية كانت قصيرة ونادرة
الغلاف الجوي
هي الطبقة الرابعة من الأرض، والتي تأتي مباشرة فوق طبقة الميزوسفير، وتمتد من ارتفاع 90كم فوق سطح الكوكب، وترتفع إلى حوالي 500 إلى 1000كم، والحد الفاصل بين الغلاف الحراري والطبقة التالية يسمى Thermopause، بينما الحد الفاصل بينها وبين الطبقة التي تحتها يسمى الميزوبوز، وتعرف هذه الطبقة بالطبقة التي تدور فيها محطة الفضاء الدولية مكوكات فضائية أخرى، ويبلغ متوسط درجة الحرارة في هذه الطبقة حوالي 200 درجة مئوية، ولكن قد تزداد درجة الحرارة هذه بشكل كبير خلال النهار، وفي بعض الفترات التي يكون فيها النشاط الشمسي مرتفعًا، قد تصل إلى 500 درجة مئوية، وتختلف درجات الحرارة في الغلاف الحراري حسب ارتفاعه في الطبقات السفلية من هذه الطبقة وتحديداً تلك الطبقات التي يبلغ ارتفاعها 200 إلى 300كم ترتفع درجات الحرارة بشكل حاد ثم تستقر، وفي طبقاتها العليا تتراوح درجات حرارة الغلاف الحراري من 500 إلى 2000 درجة مئوية، ولكن يمكن تصل إلى أكثر من ذلك، وتكون كثافة الهواء في طبقة، ويتكون الغلاف الحراري من العديد من الذرات والجزيئات المختلفة، حيث تتفكك الجزيئات التي تتكون منها الغازات نتيجة الاصطدام ببعضها داخل هذه الطبقة، ومصدره هو الشمس لتفكيك هذه الجزيئات وفصلها عن بعضها البعض، وبينما يتكون الغلاف الحراري من الأكسجين (O2) غازات النيتروجين (N2)، تتنوع هذه المكونات وتتغير في الأجزاء العليا من الغلاف الحراري ذرات النيتروجين والأكسجين إضافة إلى زيادة تركيز المكونات الذرية والأيونية والغازات المؤينة، مثل الهيليوم والهيدروجين في الجزء العلوي من هذه الطبقة، وتقل نسبة الجزيئات مع زيادة ارتفاع هذه الطبقة، ومع التغير في الارتفاع، تختلف عمليات التأين ومستوياته، وكثافة الجزيئات والتركيب الكيميائي للمواد .
طبقة الايونوسفير
هي إحدى الطبقات التي تتداخل مع طبقة الميزوسفير والغلاف الحراري والغلاف الخارجي، بالإضافة إلى أجزاء من هذه الطبقة التي تتداخل مع الغلاف المغناطيسي للأرض، وهذه الطبقة لها سمك متغير يزيد ويتقلص حسب الكمية من الطاقة الشمسية التي تصل إليها، وتقسم الأيونوسفير، وتمت تسمية الأيونوسفير على اسم مجموعة من المناطق الفرعية المعروفة باسم D و E و F، وفقًا للطول الموجي للإشعاع الشمسي، وتم تسمية الأيونوسفير بهذا الاسم نظرًا لوجود تركيزات عالية من الجسيمات المتأينة والمشحونة كهربائيًا من الأيونات والإلكترونات الموجودة فيه، وعندما تتأثر الجسيمات المشحونة في الأيونوسفير بالمجالات المغناطيسية التي تنتج عن كل من الأرض والشمس، والتي تمتد من ارتفاع حوالي 48كم من سطح الأرض إلى ارتفاع قد تصل إلى حافة الفضاء الخارجي على ارتفاع 965كم، وتحدث الظاهرة الجميلة المعروفة باسم الشفق القطبي عند قطبي الأرض، وتستخدم هذه الطبقة لنقل الإشارات الراديوية ومحطة الفضاء الدولية، ويعتقد مركز UCAR أن الأيونوسفير ليس إحدى الطبقات الرئيسية التي تشكل الطبقات المختلفة من الغلاف الجوي، نظرًا لتوزيعها عبر طبقات متعددة مثل الغلاف الجوي والغلاف الحراري، على الرغم من أن لها خصائصها الخاصة.
طبقة اكسوسفير
يُعرف الغلاف الخارجي بأنه الطبقة الأخيرة من الغلاف الجوي الخارجي والأبعد عن الأرض، ويعتبر وجود جزيئات الهواء في هذه الطبقة نادرًا، حيث يمكن لجزيء واحد أن يمر عبر هذه الطبقة ليخرج إلى الفضاء الخارجي، دون أن يصطدم بجزيء آخر موجودة فيه، إذا لم يتم سحبها باتجاه الأرض بواسطة قوى الجاذبية الأرضية، وكذلك إذا كانت لديها سرعة كافية لتمكينها من الخروج إلى الفضاء الخارجي. ويختلف هذا الارتفاع حسب النشاط الشمسي الذي يؤثر على الغلاف الجوي، ولا يمكن تحديد الحد الأعلى الذي تنتهي عنده هذه الطبقة تمامًا، ولكن من الناحية النظرية يقدر بارتفاع حوالي 193 ألف كيلومتر، وهو تعادل نصف المسافة إلى القمر، وعند مثل هذه المسافات الكبيرة تكون كمية الضغط الإشعاعي للشمس على ذرات الهيدروجين الموجودة هناك أكثر من قوة السحب التي تفرضها جاذبية الأرض، والتي تنتج ظاهرة تعرف باسم هالة الأرض (بالإنجليزية: Geocorona)، لوحظت هذه الظاهرة من الفضاء على ارتفاع حوالي 96560كم.
أقرب طبقات الغلاف الجوي إلى سطح الأرض؟
إنها الطبقة الدنيا من الغلاف الجوي، الجزء الذي نعيش فيه، والتي تحتوي على معظم طقسنا مثل السحب والأمطار والثلج، وفي هذا الجزء من الغلاف الجوي، تصبح درجة الحرارة أكثر برودة مع زيادة المسافة فوق الأرض بحوالي 6.5 درجة مئوية لكل كيلومتر، والتغيير الفعلي في درجة الحرارة مع الارتفاع من يوم لآخر وهذا يعتمد كليًا على الطقس، وتحتوي طبقة التروبوسفير على حوالي 75٪ من كل الهواء الموجود في الستراتوسفير ومجموع بخار الماء تقريبًا (الذي يتكون من السحب والأمطار)، والانخفاض الكبير في درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع هو نتيجة لانخفاض الضغط الجوي، إذا تحركت قطعة من الهواء لأعلى فإنها تتوسع (بسبب انخفاض الضغط)، وعندما يتمدد الهواء ويبرد، يكون الهواء أعلاه أبرد، من الهواء الموجود بالأسفل.
طبقات الأرض حسب الميكانيكية
لجأ العلماء إلى تصنيف طبقات الأرض بالاعتماد على أهم الخواص الميكانيكية، والفيزيائية مثل الصلابة والصلابة والمتانة، كما لخصوا من خلال دراساتهم وأبحاثهم أن كل طبقة من هذه الطبقات تختلف عن الأخرى في حالتها الفيزيائية، الأمر الذي دفعهم إلى تقسيمها إلى خمس طبقات رئيسية:
الغلاف الصخري
يشكل الغلاف الصخري السطح الخارجي الذي تعيش عليه أنواع مختلفة من الكائنات الحية والبشر، وهو الطبقة الأولى والأكثر أهمية بين طبقات الأرض، بالإضافة إلى ذلك، قد يتكون الغلاف الصخري من مجموعة من الصخور الصلبة، بالإضافة إلى احتوائه على كميات صغيرة من الصهارة التي تقع تحت البراكين، أو في الأماكن التي تتدفق فيها، وبالتالي لا تتجاوز نسبة تلك الصهارة “0.1٪” من حجم الغلاف الصخري للأرض بأكمله، وأشارت العديد من الدراسات والأبحاث إلى أن الغلاف الصخري يحتوي على جزأين رئيسيين، القشرة والستارة، حيث تشكل القشرة الجزء العلوي من ذلك الغطاء، بينما الستارة هي الجزء السفلي من نفس الغطاء، بجانب كل من هذين الجزأين، واتحدوا مع بعضهم البعض لتشكيل طبقة صلبة تمتد عبر جميع أنحاء الأرض.
الغلاف المائع
يقع هذا الوشاح أسفل الغلاف الصخري للأرض، طبقة هذا الوشاح هي واحدة من الطبقات الضعيفة نسبيًا، مما يجعلها تتبع سلوك المواد البلاستيكية (وهي مواد يمكن تشكيلها دون أن تنكسر)، قد تكون هذه الطبقة مشابهة جدًا للخصائص الكيميائية لغطاء الغلاف الصخري، بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتميز غلاف السائل بالمرونة الناتجة بسبب درجات الحرارة المرتفعة التي قد تكون مساوية لدرجة انصهار الصخور بداخله، ويحتوي غلاف السائل على كتلة من الصخور المنصهرة ، مما يجعلها غلافًا سائلًا، على عكس وشاح الأرض الصخري، الذي يحتوي على مجموعة من المعادن الصلبة التي تجعل صخورها صلبة ومترابطة مع بعضها البعض، ويعد الوشاح السائل أحد المصادر الرئيسية لمجموعة من المواد الصهارة والمنصهرة، ويرجع ذلك إلى وجود درجات حرارة بالقرب من نقطة الانصهار، بالإضافة إلى ذلك، فإن هذا الوشاح له علاقة في تكوين وتفعيل حركة البراكين على حدود الصفائح التكتونية، ويتميز بمعدلات تدفق لا تتجاوز الـ سنتيمترات في السنة.
الغلاف الأوسط
يمتد إلى عمق باطن الأرض. يقع أسفل غلاف السائل، وهي مقسمة إلى طبقتين رئيسيتين، طبقة الميزوسفير العليا، وطبقة الميزوسفير السفلى، حيث تتميز بصلابة صخورها، وذلك نتيجة تعرضه المستمر للحرارة والضغط مما يمنع حدوث عمليات تكسير بداخله.
اللب الخارجي
تقع هذه الطبقة أسفل الغلاف الأوسط، وتظهر في الحالة السائلة، وذلك لاحتوائها على مجموعة من العناصر والمعادن مثل الحديد والنيكل.
اللب الداخلي
تتميز هذه الطبقة بتعرضها المستمر للضغط العالي، مما يجعلها تظهر في الحالة الصلبة، بالإضافة إلى أن هذه الطبقة تشبه في تركيبها المعدني طبقة اللب الخارجية، بالإضافة إلى تشابه كل من تلك الطبقات في درجات الحرارة.
طبقات الأرض حسب الكيميائية
القشرة هي أنحف طبقة على سطح الأرض، ويبلغ سمكها حوالي 8 كيلومتر تحت المحيطات، وتسمى القشرة المحيطية، بينما تصل إلى 32 كيلومترًا تحت القارات، وتسمى القشرة القارية إلى ما يقرب من 870 درجة مئوية في أعماق هذه الطبقة، وهذه درجة الحرارة كافية لبدء ذوبان الصخور في تلك الأعماق، وتتكون القشرة الأرضية بشكل أساسي من نوعين من الصخور وهما: الصخور البازلتية التي تشكل القشرة في أسفلها المحيطات، والصخور الجرانيتية التي تشكل القشرة الموجودة أسفل القارات، صخور البازلت ذات كثافة أكبر وأثقل وزنًا من الصخور الجرانيتية، والتي تشكل قشرة قارات الأرض، وتتوزع القشرة عبر صفائح أرضية تسمى الصفائح التي تطفو على طبقة سائلة تُعرف باسم الوشاح، يسبب الزلازل نتيجة هذا الاصطدام.
طبقة الوشاح تتكون من بشكل أساسي من الحديد والمغنيسيوم والألمنيوم والأكسجين والسيليكون، وينقسم الوشاح إلى طبقتين رئيسيتين، وهما الطبقة العلوية، والتي تصل إلى مسافة تقارب 670 كيلومترًا تحت سطح الأرض أو قشرة الأرض، والوشاح السفلي الذي يتراوح عمقه من 670 كيلومترًا إلى ما يقرب من 2890 كيلومترًا تحت السطح من الأرض، وتختلف خصائص وطبيعة كل منها، ويتكون الوشاح السفلي من صخور صلبة تبقى كذلك على الرغم من تعرضها لدرجات حرارة تتجاوز 3000 درجة مئوية، والسبب هو أن هذه الصخور تحافظ على حالتها الصلبة نتيجة الضغط الكبير عليها، أما الوشاح العلوي فيحوي على درجات حرارة تتراوح من 1400 إلى 3000 درجة مئوية، ويتكون الجزء العلوي من هذه الطبقة من صخور صلبة، بينما يحتوي الجزء السفلي على صخور منصهرة وصلبة.
قطر لب الكرة الأرض يساوي تقريبًا قطر المريخ، والذي يمتد من قاع طبقة الوشاح إلى مركز الأرض، وتتكون هذه الطبقة بشكل أساسي من عنصريّ النيكل والحديد، فهي مصدر المجال المغناطيسي للأرض، وتصل درجات حرارتها إلى مستويات عالية جدًا، تتراوح من حوالي 2200 إلى 5000 درجة مئوية، وتنقسم الطبقة الأساسية إلى جزأين، اللب الخارجي، والسائل، واللب الداخلي الصلب، وتختلف الخصائص الكيميائية لكل من هذه الأقسام إلى قلب الأرض.
