כדור הארץ הוא חלק ממערכת השמש, הממוקם במרחק של 149.8 מיליון קילומטרים מהשמש והוא החמישי בגודלו מבין שאר כוכבי הלכת.
קצת על כדור הארץ
מהירות הסיבוב של גוף שמימי סביב השמש היא 29.765 קמ ש. הוא מבצע סיבוב שלם ב-365.24 ימי שמש.
לכוכב הלכת שלנו יש לוויין אחד. זה הירח. הוא נמצא במסלול של כוכב הלכת שלנו במרחק של 384,400 ק"מ. למאדים יש שני ירחים, ולצדק שישים ושבעה. הרדיוס הממוצע של כוכב הלכת שלנו הוא 6371 ק"מ, בעוד שהוא נראה כמו אליפסואיד, פחוס מעט בקטבים ומוארך לאורך קו המשווה.
מסה וצפיפות כדור הארץ
מסתו היא 5.981024 ק"ג, והצפיפות הממוצעת של כדור הארץ היא 5.52 גרם/ס"מ3. יחד עם זאת, מחוון זה ליד קרום כדור הארץ נמצא בטווח של 2.71 גרם/ס"מ3. מכאן נובע שצפיפות כדור הארץ עולה משמעותית בכיוון העומק. זה נובע מהטבע שלהבניינים.
לראשונה, הצפיפות הממוצעת של כדור הארץ נקבעה על ידי I. Newton, שחישב אותה בכמות של 5-6 גרם/ס מ3. ההרכב הכימי שלו דומה לכוכבי הלכת הארציים כמו נוגה ומאדים ובחלקו מרקורי. הרכב כדור הארץ: ברזל - 32%, חמצן - 30%, סיליקון - 15%, מגנזיום - 14%, גופרית - 3%, ניקל - 2%, סידן - 1.6% ואלומיניום - 1.5%. שאר הפריטים מסתכמים בכ-1.2%.
כוכב הלכת שלנו הוא נוסע כחול בחלל
מיקומו של כדור הארץ ליד השמש משפיע על נוכחותם של כימיקלים מסוימים במצב נוזלי וגזי כאחד. בשל כך, הרכב כדור הארץ מגוון, נוצרו האטמוספירה, ההידרוספירה והליתוספירה. האטמוספירה מורכבת בעיקר מתערובת של גזים: חנקן וחמצן 78% ו-21% בהתאמה. כמו גם פחמן דו חמצני - 1.6% וכמות זניחה של גזים אינרטיים כמו הליום, ניאון, קסנון ואחרים.
ההידרוספרה של הפלנטה שלנו מורכבת ממים ותופסת 3/4 משטחה. כדור הארץ הוא כוכב הלכת הידוע היחיד במערכת השמש כיום שיש לו הידרוספירה. מים מילאו תפקיד מכריע בתהליך הופעת החיים על פני כדור הארץ. בשל מחזור הדם ויכולת החום הגבוהה, ההידרוספירה מאזנת את תנאי האקלים בקווי רוחב שונים ויוצרת את האקלים על פני כדור הארץ. הוא מיוצג על ידי אוקיינוסים, נהרות ומים תת קרקעיים. החלק המוצק של הפלנטה שלנו מורכב מתצורות משקעים, שכבות גרניט ובזלת.
מבנה כדור הארץ והמבנה שלו
לכדור הארץ, כמו שאר כוכבי הלכת של הקבוצה הארצית, יש מבנה פנימי שכבות. בָּההמרכז הוא הליבה.
בעקבותיו המעטפת, שתופסת חלק ניכר מנפח כדור הארץ, ולאחר מכן את קרום כדור הארץ. בינם לבין עצמם, השכבות הנוצרות שונות מאוד בהרכבן. במהלך קיומו של כוכב הלכת שלנו, במשך 4.5 מיליארד שנים, סלעים ואלמנטים כבדים יותר בהשפעת כוח הכבידה חדרו עוד ועוד אל מרכז כדור הארץ. אלמנטים אחרים, קלים יותר, נשארו קרובים יותר לפני השטח שלו.
קושי וחוסר נגישות של חקר תת-קרקעי
קשה מאוד לאדם לחדור לעומק כדור הארץ. אחת מהבארות העמוקות ביותר נקדחה בחצי האי קולה. עומקו מגיע ל-12 קילומטרים.
המרחק מהשטח למרכז כדור הארץ הוא יותר מ-6300 קילומטרים.
שימוש בכלי מחקר עקיפים
בגלל זה, המעיים של כוכב הלכת שלנו, הממוקמים בעומק ניכר, מנותחים על פי תוצאות מחקר סיסמיים. כעשר תנודות של פני השטח שלו נצפו בכל שעה בנקודות שונות על פני כדור הארץ. בהתבסס על הנתונים שהתקבלו, אלפי תחנות סיסמיות עורכות מחקר על התפשטות הגלים במהלך רעידת אדמה. תנודות אלו מתפשטות בדיוק באותו אופן כמו עיגולים על פני המים מחפץ שנזרק. כאשר גל חודר לתוך שכבה דחוסה יותר, מהירותו משתנה באופן דרמטי. באמצעות הנתונים שהתקבלו, מדענים הצליחו לקבוע את גבולות הקונכיות הפנימיות של הפלנטה שלנו. שלוש שכבות עיקריות נבדלות במבנה כדור הארץ.
קרום כדור הארץ ותכונותיו
למעלהקליפת כדור הארץ היא קרום כדור הארץ. עוביו יכול לנוע בין 5 קילומטרים באזורים אוקיינוסים ל-70 קילומטרים באזורים הרריים של היבשת. ביחס לכוכב הלכת כולו, קליפה זו אינה עבה יותר מקליפת ביצה, ותחתיה משתוללת אש תת-קרקעית. הדים של תהליכים עמוקים המתרחשים בבטן כדור הארץ, שאנו צופים בהם בצורה של התפרצויות געשיות ורעידות אדמה, גורמים להרס רב.
קרום כדור הארץ הוא השכבה היחידה שזמינה לאנשים לכל החיים ולמחקר מלא. מבנה קרום כדור הארץ מתחת ליבשות והאוקיינוסים שונה.
הקרום היבשתי תופס שטח קטן בהרבה משטח כדור הארץ, אך יש לו מבנה מורכב יותר. הוא מכיל מתחת לשכבת המשקעים את שכבות הגרניט החיצוניות ושכבות הבזלת התחתונות. סלעים ישנים יותר נמצאים בקרום היבשתי, בני כמעט שני מיליארד שנים.
הקרום האוקיאני דק יותר, כחמישה קילומטרים בלבד, ומכיל שתי שכבות: בזלת תחתון ומשקע עליון. גילם של הסלעים האוקיינוסים אינו עולה על 150 מיליון שנה. חיים יכולים להתקיים בשכבה הזו.
המעטפת ומה שאנחנו יודעים עליו
מתחת לקרום שוכנת שכבה הנקראת המעטפת. הגבול בינו לבין הקליפה מסומן בצורה חדה למדי. היא נקראת שכבת מוהורוביץ', וניתן למצוא אותה בעומק של כארבעים קילומטרים. גבול מוהורוביץ' מורכב בעיקר מבזלת מוצקה וסיליקטים. היוצא מן הכלל הוא כמה "כיסי לבה", שהם בצורה נוזלית.
עובי המעטפת הוא כמעט שלושת אלפים קילומטרים. שכבות דומות נמצאו בכוכבי לכת אחרים. בגבול זה יש עלייה ברורה במהירויות הסייסמיות מ-7.81 ל-8.22 קמ"ש. מעטפת כדור הארץ מחולקת למרכיבים עליונים ותחתונים. הגבול בין הגיאוספרות הללו הוא שכבת גליצין, הנמצאת בעומק של כ-670 ק"מ.
איך נוצר הידע על המעטפת?
בתחילת המאה ה-20, גבול מוהורוביץ' נדון באופן אינטנסיבי. כמה חוקרים סברו ששם מתרחש התהליך המטמורפי, שבמהלכו נוצרים סלעים בעלי צפיפות גבוהה. מדענים אחרים ייחסו את העלייה החדה במהירות של גלים סיסמיים לשינוי בהרכב הסלעים מסוגים קלים יחסית לכבדים יותר.
עכשיו נקודת מבט זו נחשבת לעיקרית בהבנה ובשיטות של חקר התהליכים המתרחשים בתוך הפלנטה. מעטפת כדור הארץ עצמה אינה נגישה ישירות למחקר ישיר בשל מיקומה העמוק, והיא אינה עולה אל פני השטח.
לכן, המידע העיקרי הושג בשיטות גיאוכימיות וגיאופיזיות. באופן כללי, שחזור דרך המקורות הזמינים היא משימה קשה מאוד.
המעטפת, שמקבלת קרינה מהמרכז, מחוממת מ-800 מעלות בחלק העליון ל-2000 מעלות ליד הליבה. ההנחה היא, למעשה, שחומר המעטפת נמצא בתנועה מתמדת.
מהי צפיפות כדור הארץ באזור המעטפת?
צפיפות כדור הארץ בתוך המעטפת מגיעה לכ-5.9 גרם/ס מ3. לַחַץגדל עם עומק הולך וגובר ויכול להגיע ל-1.6 מיליון אטמוספרות. בעניין קביעת הטמפרטורה במעטפת, דעותיהם של מדענים אינן חד משמעיות ודי סותרות, 1500-10000 מעלות צלזיוס. אלו הדעות הרווחות בחוגים מדעיים.
ככל שקרוב יותר למרכז, כך חם יותר
ליבה ממוקמת במרכז כדור הארץ. חלקו העליון ממוקם בעומק של 2900 קילומטרים מפני השטח (הליבה החיצונית) ומהווה כ-30% מהמסה הכוללת של כוכב הלכת. לשכבה זו יש תכונות של נוזל צמיג ומוליכות חשמלית. מכיל כ-12% גופרית ו-88% ברזל. בגבול הליבה והמעטפת, צפיפות כדור הארץ עולה בחדות ומגיעה לכ-9.5 גרם/ס"מ3. בעומק של כ-5100 ק"מ מזהים את החלק הפנימי שלו, שרדיוס שלו הוא כ-1260 ק"מ, והמסה היא 1.7% מהמסה הכוללת של כוכב הלכת.
הלחץ במרכז כל כך עצום שברזל וניקל, שאמורים להיות נוזליים, נמצאים במצב מוצק. לפי מחקרים מדעיים, מרכז כדור הארץ הוא מקום עם תנאים סופר קיצוניים עם לחץ של 3.5 מיליון אטמוספרות וטמפרטורות מעל 6000 מעלות.
בהקשר זה, סגסוגת הברזל-ניקל אינה נכנסת למצב נוזלי, למרות העובדה שנקודת ההיתוך של מתכות כאלה היא 1450-1500 מעלות צלזיוס. בשל הלחץ העצום במרכז, המסה והצפיפות של כדור הארץ הן עצומות למדי. דצימטר מעוקב אחד של חומר שוקל כשתים עשר וחצי קילוגרם. זהו מקום ייחודי והיחיד בו צפיפות כוכב הלכת גבוהה משמעותית מכל מקום אחר שלושכבה.
לחשוף את כל מנגנוני האינטראקציה בתוך כדור הארץ יהיה לא רק מעניין, אלא גם שימושי. היינו מבינים את היווצרותם של מינרלים שונים ומיקומם. אולי, מנגנון התרחשות רעידת האדמה יובן במלואו, מה שיאפשר להזהיר אותם במדויק. היום הם בלתי צפויים ומביאים הרבה קורבנות והרס. ידע מדויק על זרימות הסעה והאינטראקציה שלהן עם הליתוספירה עשוי לשפוך אור על בעיה זו. לכן, למדענים עתידיים יש עבודה ארוכה, מעניינת ושימושית עבור כל האנושות.
