سياره ما 2

سیاره زمین



سیاره زمین، که در فاصله حدود 150 میلیون کیلومتری به دور خورشید می گردد، از نظر اندازه پنجمین و ازنظر فاصله از خورشید سومین سیاره منظومه شمسی است. زمین با سرعتی حدود 108000 کیلومتر در ساعت به دور خورشید می گردد و در نتیجه طی 365 روز و 5 ساعت و 51/45 ثانیه آن را دور می زند. در عین حال زمین هر 23 ساعت، 56 دقیقه و 09/4 ثانیه یک مرتبه حول محور خود می چرخد. شکل زمین به طور کامل کروی نیست، در استوا کمی بیرون زده و در قطبها کمی تورفته است.

همانطور که گفته شد، به نظر می رسد که تولد زمین به همراه سایر ستاره‌ها، به 5/4 میلیارد سال پیش که ابرهای باقیمانده از تشکیل خورشید شروع به جامد شدن کردند باز می گردد. براساس نظریه‌های امروزی برای 500 میلیون سال درون زمین به صورت جامد و در دمایی به طور نسبی پایین( حدود 1100 درجه سانتیگراد) باقی ماند. در این دوره مواد تشکیل دهنده زمین بیشتر آهن و سیلیس به همراه مقدار کمی از سایر مواد که احتمالا بخشی از آنها را مواد پرتوزا تشکیل می داد بودند. با گذشت میلیونها سال، انرژی رها شده از مواد پرتوزا زمین را گرم و پاره ای از مواد تشکیل دهنده آن را ذوب کرد. آهن پیش از سیلیس ذوب شد و چون سنگین تر بود به طرف مرکز زمین رفت و سیلیس را از مرکز به سطح راند. به این ترتیب زمین از یک توده همگن( شکل 3- الف) با موادی کم وبیش مشابه در تمام اعماق، به توده ای لایه ای با هسته ای آهنی در مرکز، پوسته ای سطحی متشکل از مواد سبک تر با دمای ذوب پایین در سطح و گوشته ای در بین این دو که در برگیرنده بقیه مواد بود تبدیل شد( شکل 3- ب). براثر پرتو زایی طی میلیونها سال، هسته مذاب زمین احتمالا امروزه نیز دمایی بالا دارد( حدود 6100 درجه سانتیگراد). به این ترتیب بخش عمده ای از هسته به صورت مایع است ولی شواهد نیز دال بر جامد بودن مرکز آن وجود دارد. بنابراین هسته زمین به دو بخش درونی (جامد) و بیرونی( مایع) تقسیم می شود که 95% آن را هسته بیرونی تشکیل می دهد( شکل3- ج).





شکل (3): زمین همگی اولیه (الف)،تشکیل هسته آهنی ( ب)، زمین لایه ای امروزی(ج).



در خارج هسته، گوشته زمین با ضخامت حدود 2900 کیلومتر تقریب تا سطح گسترش دارد و متشکل از سنگهایی مشابه آنچه که از دهانه آتشفشانها جاری می شود است. گوشته در وضعیتی بین مایع و جامد قرار دارد و کمی انعطاف پذیر است و بنابراین نقش مهمی در پویایی کره زمین دارد. اطراف گوشته را قشر سخت و نازکی به نام پوسته در بر گرفته است که بین حدود 8 تا 60 کیلومتر ضخامت دارد و سطح بیرونی زمین را تشکیل می دهد. با توجه به مطالب بالا متوجه می شویم که زمین سیاره ای است فعال و طی میلیونها سال به تدریج ساختار امروزی خود را یافته است. امروزه نیز این پویایی ادامه دارد و زمین مرتب در حال ساخت و ساز است. اگر چه سرعت این ساخت و ساز در حدی نیست که به صورت روزمره محسوس باشد، ولی اثرات آن به صورت آتشفشان و زمین لرزه این پیام را از درون زمین به ما می رساند که درون کره زمین هنوز هم فعال است. برای روشن تر شدن مطلب و توجیه چگونگی این رویدادها، بهتر است از کمی دورتر و از دیدگاه دیگری لایه ای مختلف زمین را دسته بندی کنیم. در این چارچوب اگر کره مجموعه ای از کره‌های هم مرکز در نظر بگیریم، ازخارج به طرف مرکز زمین شاهد قسمتهای مختلف زیر هستیم:

هواکره
طی فرایندهایی که منجر به شکل گیری زمین شد، فرار گازهای ناشی از واکنشهای شیمیایی، پوششی گازی در اطراف کره زمین ایجاد کرد که هوا کره نام دارد. در این لایه که از سطح زمین تا ارتفاع حدود95 کیلومتری گسترش دارد، از سطح زمین به سوی بالا از فشار و غلظت گازهای آن کاسته می شود. هوای کنار دریا فشاری برابر 76 سانتیمتر جیوه دارد و تراکم آن برای انسان و حیوانات مناسب است. یعنی دارای اکسیژن کافی برای تنفس می باشد. اما در ارتفاع بالاتر( برای مثال پنج کیلومتری) مقدار اکسیژن کم می شود و چون ارتفاع ستون هوایی که بالاتر از آن قرار می گیرد کم می شود. فشار هم کم شده و به سلامتی لطمه می زند.
آب کره
با سخت شدن پوسته زمین ناهمواریهایی در سطح آن پدید آمد که محلهای مناسب را برای تجمع آبهایی که از درون از طریق آتشفشانها و درزه‌ها به سطح می آمدند تشکیل داد و به این ترتیب اقیانوسها به وجود آمدند. این پوشش آبی در سطح زمین آبکره نام دارد.
سنگکره
بیرونی ترین قشر جامد و سخت زمین سنگ کره نامیده می شود که در برگیرنده پوسته و سنگهای سخت گوشته بالایی است. ضخامت سنگ کره در زیر قاره‌ها حدود 100 کیلومتر و در زیر اقیانوسها حدود 50 کیلومتر می باشد( شکل 4).
مذاب کره
این لایه از زیر سنگ کره آغاز و تا عمق حدود 700 کیلومتری گسترش دارد(شکل 5). در این لایه سنگهای گوشته کمتر شکننده هستند و در مقایسه با سنگ کره شکل پذیرتر می باشند. به عبارتی دیگر ازدیدگاه فیزیکی این لایه حالت پلاستیکی داشته و خمیر مانند محسوب می شود.
گوشته زیرین
دو لایه سنگ کره و مذاب کره. بدون در نظر گرفتن پوسته، گوشته بالایی را تشکیل می دهند که تا عمق 700 کیلومتری ادامه دارد(شکل5). شواهد موجود بیانگر این واقعیت است که از عمق 700 کیلومتری تا عمق حدود 2900 کیلومتری که شروع هسته بیرونی است. گوشته بدون هیچ گونه لایه بندی مشخص(برخلاف گوشته بالایی) ادامه دارد. این بخش، گوشته زیرین نامیده می شود.
هسته بیرونی
هسته بیرونی از زیر گوشته ( عمق حدود 2900 کیلومتر) تا عمق 5150 کیلومتر گسترش دارد(شکل 5). سرشت فیزیکی هسته بیرونی به گونه مایعات است.
هسته درونی

هسته درونی جامد است و گمان برده می شود که از آهن و نیکل تشکیل شده باشد. این بخش از هسته از عمق5150 کیلومتر تا مرکز زمین (6378 کیلومتری) گسترش دارد (شکل5).





شکل 4- قشر بیرونی زمین به صورت سنگکره جامد و سخت که بر روی مذاب کره خمیری شناور است.






شکل 5- قطعه ای از درون زمین در دو مقیاس مختلف که محل ناپیوستگیهای ساختاری و نسبتهای صحیح بین پوسته، گوشته و هسته را نشان می دهد



با توجه به مدلی که تا اینجا برای درون زمین ارائه شد می توان آن را مانند یک میوه، برای مثال هلو در نظر گرفت که از بیرون به درون شامل پوسته، گوشته، هسته بیرون( پوست هسته) و هسته درونی (مغزه) می باشد (شکل6).





شکل 6- مقایسه ساختار زمین و میوه ای مانند هلو شامل پوسته، گوشته، هسته بیرونی و هسته درونی.