ما هي طبقات الأرض؟

يوجد على الأرض ما هو أكثر مما يمكننا رؤيته على السطح. في الواقع ، إذا كنت قادرًا على الاحتفاظ بامتداد الارض في يدك وقسمها إلى نصفين ، سترى أن لها طبقات متعددة. لكن بالطبع ، لا يزال باطن عالمنا يحمل بعض الألغاز بالنسبة لنا. حتى عندما نستكشف بجرأة عوالم أخرى وننشر الأقمار الصناعية في المدار ، فإن التجاويف الداخلية لكوكبنا تظل بعيدة عنا.

ومع ذلك ، فقد سمح لنا التقدم في علم الزلازل بتعلم الكثير عن الأرض والطبقات العديدة التي تتكون منها. كل طبقة لها خصائصها وتكوينها وخصائصها التي تؤثر على العديد من العمليات الرئيسية لكوكبنا. هم ، بالترتيب من الخارج إلى الداخل - القشرة ، والعباءة ، واللب الخارجي ، واللب الداخلي. دعونا نلقي نظرة عليهم ونرى ما يجري.

النظرية الحديثة:

مثل جميع الكواكب الأرضية ، باطن الأرض متمايز. وهذا يعني أن بنيتها الداخلية تتكون من طبقات مرتبة مثل قشر البصل. انزع أحدهما ، وستجد آخر ، يتميز عن الأخير بخصائصه الكيميائية والجيولوجية ، وكذلك الاختلافات الشاسعة في درجة الحرارة والضغط.

يعتمد فهمنا العلمي الحديث للبنية الداخلية للأرض على الاستنتاجات التي تم التوصل إليها بمساعدة المراقبة الزلزالية. في الأساس ، يتضمن هذا قياس الموجات الصوتية الناتجة عن الزلازل ، ودراسة كيف يؤدي المرور عبر طبقات الأرض المختلفة إلى إبطائها. التغييرات في السرعة الزلزالية تسبب الانكسار الذي يتم حسابه (وفقًا لـ قانون سنيل ) لتحديد الفروق في الكثافة.

نموذج للأرض المسطحة ، مع نمذجة القارات على شكل قرص والقارة القطبية الجنوبية كجدار جليدي. الائتمان: ويكيبيديا كومنز

تُستخدم هذه ، جنبًا إلى جنب مع قياسات مجالات الجاذبية والمغناطيسية للأرض ، والتجارب مع المواد الصلبة البلورية التي تحاكي الضغوط ودرجات الحرارة في باطن الأرض ، لتحديد شكل طبقات الأرض. بالإضافة إلى ذلك ، من المفهوم أن الاختلافات في درجة الحرارة والضغط ترجع إلى الحرارة المتبقية من التكوين الأولي للكوكب ، واضمحلال العناصر المشعة ، وتجمد اللب الداخلي بسبب الضغط الشديد.

تاريخ الدراسة:

منذ العصور القديمة ، سعى البشر إلى فهم تكوين الأرض وتكوينها. كانت الحالات الأولى المعروفة غير علمية بطبيعتها - حيث اتخذت شكل أساطير الخلق أو الخرافات الدينية المتعلقة بالآلهة. ومع ذلك ، بين العصور القديمة الكلاسيكية وفترة العصور الوسطى ، ظهرت عدة نظريات حول أصل الأرض وتركيبها الصحيح.

تميل معظم النظريات القديمة حول الأرض نحو عرض 'الأرض المسطحة' للشكل المادي لكوكبنا. كان هذا هو المشهد في ثقافة بلاد ما بين النهرين ، حيث تم تصوير العالم على أنه قرص مسطح يطفو في المحيط. بالنسبة لسكان المايا ، كان العالم مسطحًا ، وعند زواياه ، حملت أربعة نمر (المعروفة باسم باكابس) السماء. تكهن الفرس القدماء بأن الأرض عبارة عن زقورة من سبع طبقات (أو جبل كوني) ، بينما كان الصينيون ينظرون إليها على أنها مكعب من أربعة جوانب.

بحلول القرن السادس قبل الميلاد ، بدأ الفلاسفة اليونانيون في التكهن بأن الأرض كانت في الواقع كروية ، وبحلول القرن الثالث قبل الميلاد ، بدأت فكرة الأرض الكروية في الظهور كمسألة علمية. خلال نفس الفترة ، بدأ أيضًا تطور النظرة الجيولوجية للأرض في الظهور ، حيث أدرك الفلاسفة أنها تتكون من معادن ومعادن ، وأنها كانت عرضة لعملية تغيير بطيئة للغاية.

رسم توضيحي لنموذج إدموند هالي لمقدس الأرض ، وهو نموذج مكون من كرات متحدة المركز. الائتمان: ويكيبيديا كومنز / ريك مانينغ

ومع ذلك ، لم يبدأ الفهم العلمي لكوكب الأرض وهيكلها في التقدم حتى القرنين السادس عشر والسابع عشر. في 1692 ، إدموند هالي (مكتشف مذنب هالي ) اقترح ما يعرف الآن باسم نظرية 'الأرض الجوفاء'. في ورقة قدمت ل المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن وطرح فكرة الأرض التي تتكون من قشرة مجوفة يبلغ سمكها حوالي 800 كيلومتر (حوالي 500 ميل).

بين هذا وبين الكرة الداخلية ، قال إنه توجد فجوة هوائية على نفس المسافة. لتجنب الاصطدام ، ادعى أن الكرة الداخلية تم تثبيتها في مكانها بواسطة قوة الجاذبية. تضمن النموذج قذيفتين داخليتين متحدة المركز حول نواة أعمق ، تتوافق مع أقطار الكواكب الزئبق و كوكب الزهرة ، و المريخ على التوالى.

كانت بنية هالي طريقة لحساب قيم الكثافة النسبية للأرض والقمر التي أعطيت من قبل السير اسحق نيوتن ، في المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية (1687) - والتي تبين فيما بعد أنها غير دقيقة. ومع ذلك ، كان لعمله دور فعال في تطوير الجغرافيا والنظريات حول باطن الأرض خلال القرنين السابع عشر والثامن عشر.

عامل مهم آخر هو الجدل خلال القرنين السابع عشر والثامن عشر حول صحة الكتاب المقدس وأسطورة الطوفان. دفع هذا العلماء واللاهوتيين إلى مناقشة العمر الحقيقي للأرض ، وأجبرهم على البحث عن دليل على وقوع الطوفان العظيم بالفعل. بالاقتران مع الأدلة الأحفورية ، التي تم العثور عليها داخل طبقات الأرض ، بدأ ظهور أساس منهجي لتحديد وتأريخ طبقات الأرض.

أدت الأهمية المتزايدة للتعدين في القرنين السابع عشر والثامن عشر ، خاصة بالنسبة للمعادن الثمينة ، إلى مزيد من التطورات في الجيولوجيا وعلوم الأرض. الائتمان: Minerals.usgs.gov

كما ساعد تطوير تقنيات التعدين الحديثة والاهتمام المتزايد بأهمية المعادن وتوزيعها الطبيعي على تحفيز تطور الجيولوجيا الحديثة. في عام 1774 ، نشر الجيولوجي الألماني أبراهام جوتلوب ويرنر العلامات الخارجية للحفريات (عن الشخصيات الخارجية للمعادن)التي قدمت نظامًا مفصلاً لتحديد معادن معينة بناءً على الخصائص الخارجية.

في عام 1741 ، تم إصدار المتحف الوطني للتاريخ الطبيعي في فرنسا ، تم إنشاء أول منصب تعليمي مخصص للجيولوجيا على وجه التحديد. كانت هذه خطوة مهمة في زيادة تعزيز المعرفة بالجيولوجيا كعلم وفي الاعتراف بقيمة نشر هذه المعرفة على نطاق واسع. وبحلول عام 1751 ، مع نشر موسوعة بواسطة دينيس ديدرو ، أصبح مصطلح 'الجيولوجيا' مصطلحًا مقبولًا.

بحلول سبعينيات القرن الثامن عشر ، بدأت الكيمياء تلعب دورًا محوريًا في الأساس النظري للجيولوجيا ، وبدأت النظريات في الظهور حول كيفية تشكل طبقات الأرض. كانت إحدى الأفكار الشائعة أن الغمر السائل ، مثل الطوفان التوراتي ، كان مسؤولاً عن تكوين جميع الطبقات الجيولوجية. أولئك الذين قبلوا هذه النظرية أصبحوا معروفين شعبياً باسم Diluvianists أو Neptunists.

اكتسبت أطروحة أخرى رواجًا تدريجيًا منذ ثمانينيات القرن الثامن عشر فصاعدًا ، والتي ذكرت أنه بدلاً من الماء ، تشكلت الطبقات من خلال الحرارة (أو النار). أولئك الذين اتبعوا هذه النظرية خلال أوائل القرن التاسع عشر أشاروا إلى هذه النظرة باسم البلوتونية ، والتي اعتبرت أن الأرض تشكلت تدريجياً من خلال تصلب الكتل المنصهرة بمعدل بطيء. أدت هذه النظريات معًا إلى استنتاج مفاده أن الأرض كانت أقدم بما لا يقاس مما يقترحه الكتاب المقدس.

إتش إم إس بيجل في جزر غالاباغوس ، رسمها جون تشانسيلور. الائتمان: hmsbeagleproject.otg

في أوائل القرن التاسع عشر ، حفزت صناعة التعدين والثورة الصناعية التطور السريع لمفهوم العمود الطبقي - حيث تم ترتيب التكوينات الصخرية وفقًا لترتيب تكوينها في الوقت المناسب. في الوقت نفسه ، بدأ علماء الجيولوجيا وعلماء الطبيعة يدركون أن عمر الحفريات يمكن تحديده جيولوجيًا (أي أنه كلما كانت الطبقة التي عثروا عليها أعمق من السطح ، كلما كانوا أقدم).

خلال فترة الإمبراطورية في القرن التاسع عشر ، أتيحت الفرصة للعلماء الأوروبيين أيضًا لإجراء البحوث في الأراضي البعيدة. كان تشارلز داروين أحد هؤلاء الأفراد ، والذي تم تجنيده من قبل النقيب فيتزروي من HMSبيجللدراسة الأراضي الساحلية لأمريكا الجنوبية وتقديم المشورة الجيولوجية.

ساعد اكتشاف داروين للحفريات العملاقة أثناء الرحلة على ترسيخ سمعته كجيولوجي ، كما أدى تنظيره حول أسباب انقراضها إلى نظريته في التطور عن طريق الانتقاء الطبيعي ، التي نُشرت في حول أصل الأنواع في عام 1859.

خلال القرن التاسع عشر ، بدأت حكومات العديد من البلدان بما في ذلك كندا وأستراليا وبريطانيا العظمى والولايات المتحدة في تمويل المسوحات الجيولوجية التي ستنتج خرائط جيولوجية لمناطق شاسعة من البلدان. فكروا مدفوعين إلى حد كبير بالطموحات الإقليمية واستغلال الموارد ، وقد استفادوا بالفعل من دراسة الجيولوجيا.

الصفائح التكتونية للأرض. الائتمان: msnucleus.org

بحلول هذا الوقت ، حدد الإجماع العلمي عمر الأرض بملايين السنين ، وساعدت الزيادة في التمويل وتطوير الأساليب والتكنولوجيا المحسنة الجيولوجيا على الابتعاد عن المفاهيم العقائدية لعمر الأرض وهيكلها.

بحلول أوائل القرن العشرين ، قدم تطوير التأريخ الإشعاعي (الذي يستخدم لتحديد عمر المعادن والصخور) البيانات اللازمة لبدء التعرف على العمر الحقيقي للأرض. بحلول مطلع القرن ، اعتقد الجيولوجيون الآن أن عمر الأرض ملياري سنة ، مما فتح الأبواب أمام نظريات الحركة القارية خلال هذه الفترة الهائلة من الوقت.

في عام 1912 ، اقترح ألفريد فيجنر نظرية الانجراف القاري ، مما يشير إلى أن القارات قد تم ضمها معًا في وقت معين في الماضي وشكلت كتلة أرضية واحدة تُعرف باسم بانجيا . وفقًا لهذه النظرية ، أشارت أشكال القارات وجيولوجيا السواحل المطابقة بين بعض القارات إلى أنهما مرتبطان معًا في وقت من الأوقات.

القارة العملاقة بانجيا خلال العصر البرمي (300-250 مليون سنة مضت). الائتمان: NAU Geology / Ron Blakey

أدى البحث في قاع المحيط أيضًا بشكل مباشر إلى نظرية الصفائح التكتونية، التي وفرت آلية الانجراف القاري. تشير الأدلة الجيوفيزيائية إلى الحركة الجانبية للقارات وأن القشرة المحيطية أصغر من القشرة القارية. حفز هذا الدليل الجيوفيزيائي أيضًا فرضية المغناطيسية القديمة ، وهو سجل لتوجيه المجال المغناطيسي للأرض المسجل في المعادن المغناطيسية.

ثم كان هناك تطور في علم الزلازل ، ودراسة الزلازل وانتشار الموجات المرنة عبر الأرض أو من خلال أجسام أخرى شبيهة بالكواكب ، في أوائل القرن العشرين. من خلال قياس وقت انتقال الموجات الزلزالية المنكسرة والمنعكسة ، تمكن العلماء من استنتاج تدريجياً كيف كانت الأرض طبقات وما هو أعمق في قلبها.

على سبيل المثال ، في عام 1910 ، طرح هاري فيلدنج ريد 'نظرية الارتداد المرن' ، بناءً على دراساته لزلزال سان فرانسيسكو عام 1906. هذه النظرية ، التي تنص على أن الزلازل تحدث عندما يتم إطلاق الطاقة المتراكمة على طول خط الصدع ، كانت التفسير العلمي الأول لسبب حدوث الزلازل ، ولا تزال أساس الدراسات التكتونية الحديثة.

الأرض تُرى من القمر بواسطة مركبة الفضاء أبولو 11. الائتمان: ناسا

ثم في عام 1926 ، ادعى العالم الإنجليزي هارولد جيفريز أن قلب الأرض أسفل القشرة سائل ، بناءً على دراسته لموجات الزلزال. ثم في عام 1937 ، ذهب عالم الزلازل الدنماركي إنجي ليمان إلى أبعد من ذلك وقرر أنه داخل اللب الخارجي السائل للأرض ، هناك مادة صلبةداخليجوهر.

بحلول النصف الأخير من القرن العشرين ، طور العلماء نظرية شاملة لبنية الأرض وديناميكياتها. مع مرور القرن ، تحولت وجهات النظر إلى نهج أكثر تكاملاً ، حيث بدأت الجيولوجيا وعلوم الأرض في تضمين دراسة البنية الداخلية للأرض والغلاف الجوي والمحيط الحيوي والغلاف المائي في واحد.

وقد ساعد في ذلك تطوير رحلة الفضاء ، مما سمح بدراسة الغلاف الجوي للأرض بالتفصيل ، بالإضافة إلى الصور التي التقطت للأرض من الفضاء. في عام 1972 ، برنامج لاندسات ، سلسلة من المهمات الساتلية التي تدار بشكل مشترك من قبل وكالة ناسا و هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، بدأت في توفير صور الأقمار الصناعية التي قدمت خرائط مفصلة جيولوجيًا ، واستخدمت للتنبؤ بالكوارث الطبيعية وتحولات الألواح.

طبقات الأرض:

يمكن تقسيم الأرض إلى إحدى طريقتين - ميكانيكيًا أو كيميائيًا. ميكانيكيًا - أو ريولوجيًا ، بمعنى دراسة الحالات السائلة - يمكن تقسيمها إلى الغلاف الصخري ، والغلاف الموري ، والعباءة الوسطى ، واللب الخارجي ، واللب الداخلي. لكن كيميائيًا ، وهو الأكثر شيوعًا بين الاثنين ، يمكن تقسيمه إلى قشرة ، ال عباءة (والتي يمكن تقسيمها إلى الوشاح العلوي والسفلي) ، واللب - والذي يمكن أيضًا تقسيمه إلى اللب الخارجي ، و النواة الداخلية .

اللب الداخلي صلب ، واللب الخارجي سائل ، والعباءة صلبة / بلاستيكية. ويرجع ذلك إلى نقاط الانصهار النسبية للطبقات المختلفة (قلب الحديد والنيكل وقشرة السيليكات والغطاء) وزيادة درجة الحرارة والضغط مع زيادة العمق. على السطح ، تكون سبائك النيكل والحديد والسيليكات باردة بدرجة كافية لتكون صلبة. في الوشاح العلوي ، تكون السيليكات صلبة بشكل عام ولكن توجد مناطق ذوبان موضعية ، مما يؤدي إلى لزوجة محدودة.

في المقابل ، يقع الوشاح السفلي تحت ضغط هائل ، وبالتالي فإن لزوجته أقل من الوشاح العلوي. اللب الخارجي المعدني من النيكل والحديد سائل بسبب ارتفاع درجة الحرارة. ومع ذلك ، فإن الضغط الشديد ، الذي يزداد باتجاه اللب الداخلي ، يغير بشكل كبير درجة انصهار النيكل والحديد ، مما يجعله صلبًا.

يرجع التمايز بين هذه الطبقات إلى العمليات التي حدثت خلال المراحل الأولى من تكوين الأرض (حوالي 4.5 مليار سنة). في هذا الوقت ، كان من الممكن أن يتسبب الانصهار في غرق المواد الأكثر كثافة باتجاه المركز بينما قد تنتقل المواد الأقل كثافة إلى القشرة. ومن ثم يُعتقد أن اللب يتكون إلى حد كبير من الحديد ، جنبًا إلى جنب مع النيكل وبعض العناصر الأخف ، بينما تهاجر العناصر الأقل كثافة إلى السطح مع صخور السيليكات.

قشرة الأرض:

القشرة هي الطبقة الخارجية للكوكب ، وهي الجزء المبرد والمتصلب من الأرض الذي يتراوح في العمق بين 5-70 كم (~ 3-44 ميلاً). تشكل هذه الطبقة 1٪ فقط من الحجم الكلي للأرض ، على الرغم من أنها تشكل السطح بأكمله (القارات وقاع المحيط).

تظهر طبقات (طبقات) الأرض على نطاق واسع. الائتمان: pubs.usgs.gov

الأجزاء الرقيقة هي القشرة المحيطية ، التي تقع تحت أحواض المحيط على عمق 5-10 كيلومترات (~ 3-6 أميال) ، بينما القشرة السميكة هي القشرة القارية. في حين أن القشرة المحيطية تتكون من مادة كثيفة مثل الصخور النارية سيليكات المغنيسيوم الحديد (مثل البازلت) ، فإن القشرة القارية أقل كثافة وتتكون من صخور سيليكات الألمنيوم والبوتاسيوم الصوديوم ، مثل الجرانيت.

يشكل الجزء العلوي من الوشاح (انظر أدناه) ، جنبًا إلى جنب مع القشرة ، الغلاف الصخري - طبقة غير منتظمة بسماكة قصوى ربما تصل إلى 200 كم (120 ميل). تشكلت العديد من الصخور التي تشكل قشرة الأرض الآن أقل من 100 مليون (1 × 10⁸) سنين مضت. ومع ذلك ، فإن أقدم الحبوب المعدنية المعروفة هي 4.4 مليار (4.4 × 10⁹) عامًا ، مما يشير إلى أن الأرض كانت بها قشرة صلبة لفترة طويلة على الأقل.

الوشاح العلوي:

الوشاح ، الذي يشكل حوالي 84٪ من حجم الأرض ، هو في الغالب صلب ، ولكنه يتصرف كسائل لزج للغاية في الزمن الجيولوجي. الوشاح العلوي ، الذي يبدأ عند ' انقطاع موهوروفيتش '(المعروف أيضًا باسم' موهو '- قاعدة القشرة الأرضية) يمتد من عمق 7 إلى 35 كيلومترًا (4.3 إلى 21.7 ميل) نزولاً إلى عمق 410 كيلومترات (250 ميل). يشكل الوشاح العلوي والقشرة التي تعلوها الغلاف الصخري ، والذي يكون صلبًا نسبيًا في الجزء العلوي ولكنه يصبح أكثر البلاستيك تحته بشكل ملحوظ.

بالمقارنة مع الطبقات الأخرى ، يُعرف الكثير عن الوشاح العلوي ، وذلك بفضل الدراسات السيزمية والتحقيقات المباشرة باستخدام المسوحات المعدنية والجيولوجية. يتم التعبير عن الحركة في الوشاح (أي الحمل الحراري) على السطح من خلال حركات الصفائح التكتونية. مدفوعة بالحرارة من أعمق في الداخل ، هذه العملية مسؤولة عن الانجراف القاري ، والزلازل ، وتشكيل سلاسل الجبال ، وعدد من العمليات الجيولوجية الأخرى.

محاكاة الكمبيوتر لحقل الأرض في فترة قطبية طبيعية بين الانعكاسات. الائتمان: science.nasa.gov

يتميز الوشاح أيضًا كيميائيًا عن القشرة ، بالإضافة إلى اختلافه من حيث أنواع الصخور والخصائص الزلزالية. يرجع هذا في جزء كبير منه إلى حقيقة أن القشرة تتكون من منتجات صلبة مشتقة من الوشاح ، حيث تذوب مادة الوشاح جزئيًا وتكون لزجة. يؤدي هذا إلى انفصال العناصر غير المتوافقة عن الوشاح ، مع وجود مادة أقل كثافة تطفو لأعلى وتتصلب على السطح.

من المعروف عادةً أن منتجات الذوبان المتبلورة بالقرب من السطح ، الذي نعيش عليه ، تحتوي على نسبة أقل من المغنيسيوم إلى الحديد ونسبة أعلى من السيليكون والألمنيوم. قد تؤثر هذه التغييرات في علم المعادن على الحمل الحراري في الوشاح ، لأنها تؤدي إلى تغيرات في الكثافة وقد تمتص أو تطلق الحرارة الكامنة أيضًا.

في الوشاح العلوي ، تتراوح درجات الحرارة بين 500 إلى 900 درجة مئوية (932 إلى 1652 درجة فهرنهايت). بين الوشاح العلوي والسفلي ، يوجد أيضًا ما يُعرف بالمنطقة الانتقالية ، والتي يتراوح عمقها بين 410-660 كم (250-410 ميلاً).

الوشاح السفلي:

يقع الوشاح السفلي على عمق يتراوح بين 660 و 2891 كم (410-1.796 ميلاً). يمكن أن تصل درجات الحرارة في هذه المنطقة من الكوكب إلى أكثر من 4000 درجة مئوية (7230 درجة فهرنهايت) عند الحدود مع اللب ، وتتجاوز إلى حد كبير نقاط انصهار صخور الوشاح. ومع ذلك ، نظرًا للضغط الهائل الذي يمارس على الوشاح ، فإن اللزوجة والذوبان محدودان للغاية مقارنةً بالوشاح العلوي. لا يُعرف سوى القليل جدًا عن الوشاح السفلي بصرف النظر عن أنه يبدو متجانسًا نسبيًا من الناحية الزلزالية.

الهيكل الداخلي للأرض. الائتمان: Wikipedia Commons / Kelvinsong

اللب الخارجي:

اللب الخارجي ، الذي تم التأكد من أنه سائل (بناءً على التحقيقات السيزمية) ، يبلغ سمكه 2300 كم ، ويمتد إلى دائرة نصف قطرها حوالي 3400 كم. في هذه المنطقة ، تُقدر الكثافة بأنها أعلى بكثير من الوشاح أو القشرة ، وتتراوح بين 9900 و 12200 كجم / م 2³. يُعتقد أن اللب الخارجي يتكون من 80٪ من الحديد ، جنبًا إلى جنب مع النيكل وبعض العناصر الأخف وزناً.

العناصر الأكثر كثافة ، مثل الرصاص واليورانيوم ، إما أن تكون نادرة جدًا بحيث لا تكون مهمة أو تميل إلى الارتباط بعناصر أخف وبالتالي تبقى في القشرة. لا يتعرض اللب الخارجي لضغط كافٍ ليكون صلبًا ، لذا فهو سائل على الرغم من احتوائه على تركيبة مشابهة لتلك الموجودة في اللب الداخلي. تتراوح درجة حرارة اللب الخارجي من 4300 كلفن (4030 درجة مئوية ، 7280 درجة فهرنهايت) في المناطق الخارجية إلى 6000 كلفن (5730 درجة مئوية ، 10،340 درجة فهرنهايت) الأقرب إلى اللب الداخلي.

بسبب درجة حرارته المرتفعة ، يوجد اللب الخارجي في حالة سائلة منخفضة اللزوجة تخضع للحمل الحراري المضطرب وتدور بشكل أسرع من بقية الكوكب. يتسبب هذا في تكوين تيارات إيدي في قلب السائل ، مما يؤدي بدوره إلى إنشاء تأثير دينامو يُعتقد أنه يؤثر على المجال المغناطيسي للأرض. يُقدَّر متوسط ​​شدة المجال المغناطيسي في اللب الخارجي للأرض بـ 25 غاوس (2.5 ميللي طن) ، وهو ما يعادل 50 مرة قوة المجال المغناطيسي المقاس على سطح الأرض.

النواة الداخلية:

مثل اللب الخارجي ، يتكون اللب الداخلي بشكل أساسي من الحديد والنيكل ويبلغ نصف قطره ~ 1220 كم. تتراوح الكثافة في القلب بين 12600 و 13000 كجم / متر مكعب ، مما يشير إلى أنه يجب أيضًا وجود قدر كبير من العناصر الثقيلة هناك أيضًا - مثل الذهب والبلاتين والبلاديوم والفضة والتنغستن.

رسم توضيحي للفنان لجوهر الأرض واللب الداخلي واللب الداخلي الداخلي. الائتمان: هوف بوست ساينس

تقدر درجة حرارة اللب الداخلي بحوالي 5700 كلفن (~ 5400 درجة مئوية ، 9800 درجة فهرنهايت). السبب الوحيد الذي يجعل الحديد والمعادن الثقيلة الأخرى يمكن أن تكون صلبة في مثل هذه درجات الحرارة المرتفعة هو أن درجات حرارة انصهارها تزداد بشكل كبير عند الضغوط الموجودة هناك ، والتي تتراوح من حوالي 330 إلى 360 جيجا باسكال.

نظرًا لأن اللب الداخلي غير متصل بشكل صارم بوشاح الأرض الصلب ، فقد تم النظر منذ فترة طويلة في إمكانية دورانه بشكل أسرع أو أبطأ قليلاً من بقية الأرض. من خلال مراقبة التغيرات في الموجات الزلزالية أثناء مرورها عبر اللب على مدار عقود عديدة ، يقدر العلماء أن اللب الداخلي يدور بمعدل درجة واحدة أسرع من السطح. أكثر التقديرات الجيوفيزيائية الحديثة ضع معدل الدوران بين 0.3 إلى 0.5 درجة في السنة بالنسبة للسطح.

تشير الاكتشافات الحديثة أيضًا إلى أن اللب الداخلي الصلب نفسه يتكون من طبقات ، تفصلها منطقة انتقالية يبلغ سمكها حوالي 250 إلى 400 كيلومتر. هذه النظرة الجديدة للنواة الداخلية ، والتي تحتوي على النواة الداخلية والداخلية ، يفترض أن الطبقة الأعمق من القلب يبلغ قطرها 1180 كيلومترًا (733 ميلًا) ، مما يجعلها أقل من نصف حجم اللب الداخلي. تم التكهن أيضًا بأنه على الرغم من أن اللب يتكون من الحديد ، فقد يكون في بنية بلورية مختلفة عن بقية اللب الداخلي.

علاوة على ذلك ، قادت الدراسات الحديثة علماء الجيولوجيا إلى تخمين أن ديناميكيات العمق الداخلي تدفع النواة الداخلية للأرض للتوسع بمعدل حوالي 1 مليمتر سنويًا. يحدث هذا في الغالب لأن اللب الداخلي لا يمكنه إذابة نفس كمية عناصر الضوء مثل اللب الخارجي.

ينتج عن تجميد الحديد السائل إلى شكل بلوري عند حدود اللب الداخلي سائل متبقي يحتوي على عناصر ضوئية أكثر من السائل الذي يغطيه. يُعتقد أن هذا بدوره يتسبب في طفو العناصر السائلة ، مما يساعد على دفع الحمل الحراري في اللب الخارجي. لذلك من المحتمل أن يلعب هذا النمو دورًا مهمًا في توليد المجال المغناطيسي للأرض عن طريق حركة الدينامو في اللب الخارجي السائل. وهذا يعني أيضًا أن اللب الداخلي للأرض ، والعمليات التي تحركه ، أكثر تعقيدًا بكثير مما كان يُعتقد سابقًا!

نعم ، في الواقع ، الأرض مكان غريب وغامض ، عملاق من حيث الحجم بالإضافة إلى كمية الحرارة والطاقة التي جعلت من صنعها منذ عدة مليارات من السنين. ومثل كل الأجسام في كوننا ، فإن الأرض ليست منتجًا نهائيًا ، ولكنها كيان ديناميكي يخضع للتغيير المستمر. وما نعرفه عن عالمنا لا يزال خاضعًا للنظرية والتخمين ، نظرًا لأنه لا يمكننا فحص باطنه عن قرب.

بينما تستمر الصفائح التكتونية للأرض في الانجراف والاصطدام ، يستمر باطنها في الخضوع للحمل الحراري ، ويستمر جوهرها في النمو ، من يدري كيف سيبدو على شكل دهور من الآن؟ بعد كل شيء ، كانت الأرض هنا قبل وقت طويل من وجودنا ، ومن المرجح أن تستمر لفترة طويلة بعد رحيلنا.

لقد كتبنا العديد من المقالات حول الارض من أجل الكون اليوم. وها هي بعض حقائق مثيرة للاهتمام حول الأرض ، وهنا واحد عن اللب الداخلي للأرض ، وآخر حول كيفية عمل المعادن توقف عن نقل الحرارة في القلب .

هل تريد المزيد من الموارد على الأرض؟ إليك رابط لـ صفحة رحلات الفضاء البشرية التابعة لوكالة ناسا ، وهنا الأرض المرئية لوكالة ناسا .

إذا كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات على الأرض ، فتحقق دليل ناسا لاستكشاف النظام الشمسي على الأرض . وهنا رابط مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا .

لقد سجلنا أيضًا حلقة من Astronomy Cast all about Earth. استمع هنا، الحلقة 51: الأرض .