توجه : تمامی مطالب این سایت از سایت های دیگر جمع آوری شده است. در صورت مشاهده مطالب مغایر قوانین جمهوری اسلامی ایران یا عدم رضایت مدیر سایت مطالب کپی شده توسط ایدی موجود در بخش تماس با ما بالای سایت یا ساماندهی به ما اطلاع داده تا مطلب و سایت شما کاملا از لیست و سایت حذف شود. به امید ظهور مهدی (ع).

    چگالی کدام یک از لایه های درونی زمین بیشتر است

    1 بازدید

    چگالی کدام یک از لایه های درونی زمین بیشتر است را از سایت هاب گرام دریافت کنید.

    ساختار زمین

    ساختار زمین

    ساختار زمین یا ساختار درونی زمین از قشرهای کروی‌شکل لایه‌بندی شده‌ای به‌ترتیب؛ از یک پوسته جامد بیرونی؛ ساخته‌شده از سیلیکات، یک استنوسفر یا گوشته با گران‌روی بالا، و یک هسته؛ که بخش بیرونی آن مایع با گران‌روی بسیار کم، و بخش درونی آن جامد است، تشکیل شده‌است.

    درک علمی از ساختار داخلی زمین بر پایهٔ مشاهدات مکان‌نگاری (توپوگرافی) و ژرفاسنجی، بررسی برون‌زدهای سنگی، نمونه‌هایی که از ژرفای بیشتر توسط آتشفشان‌ها یا فعالیت آتشفشانی به سطح آمده، تجزیه و تحلیل امواج لرزه‌ای‌یی که از درون زمین عبور می‌کنند، اندازه‌گیری‌های میدان‌های گرانشی و مغناطیسی زمین و آزمایش‌ها با مواد جامد متبلور در فشارها و دمای متناسب و مشابه با وضعیت داخلی عمیق زمین دانسته شده‌است.

    پوسته بیرونی‌ترین لایهٔ زمین است و بیشتر از اکسیژن و سیلیکون ساخته‌شده و تنها جایی است که زندگی بر روی آن شناخته شده‌است. گوشته بزرگ‌ترین و پهناورترین لایهٔ زمین است و از سنگ‌های نیمه‌جامد بسیار نرم و چگال و بیشتر از آهن و منیزیم ساخته شده‌است. سنگ‌کره بخش سفت و سخت زمین و به حالت جامد است و تمام سطح کرهٔ زمین از بالای کوه اورست تا انتهای درازگودال ماریانا را می‌پوشاند و از کانی‌ها ساخته شده‌است. سنگ‌کره همیشه به آرامی در حال حرکت است و به بشقاب‌های زمین‌ساختی تکه‌تکه شده‌است. جنبش زمین‌ساخت بشقابی عامل بسیاری از رویدادهای زمین‌شناسی مانند زمین‌لرزه‌ها و آتشفشان‌ها است. سست‌کره بخش نرم کرهٔ زمین است که گمان زده می‌شود که بسیار گرم‌تر و مایع‌تر از سنگ‌کره باشد. اگرچه سنگ‌های این لایه جامد و نیمه گداخته هستند، اما در پاسخ به تغییر شکل، روان و جاری می‌شوند. هسته درونی‌ترین و گرم‌ترین لایهٔ کرهٔ زمین است و به طور کامل از فلز ساخته شده‌است. هستهٔ بیرونی از فلزات ذوب‌شدهٔ آهن و نیکل و هم‌چنین گوگرد ساخته‌شده و به باور دانشمندان، میدان مغناطیسی زمین را کنترل می‌کند. جنس هستهٔ درونی زمین، جامد و از آهن است و دمای آن °۶٬۰۰۰ سانتی‌گراد (به اندازهٔ دمای سطح خورشید) و فشار آن ۴۵٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع است. شعاع متوسط کرهٔ زمین (از پوسته تا مرکز هسته) ۶٬۳۷۱ کیلومتر یا با نماد علمی ۱۰۳×۶٫۳۷۱ کیلومتراست.

    دانسته‌های کنونی ما دربارهٔ ساختار زمین از مطالعات دربارهٔ مسیرها و ویژگی‌های امواج لرزه‌ای (امواج پی[پ ۱] و اس[پ ۲]) و آزمایش بر روی کانی‌ها و مشاهدات سنگ‌های سطحی و حرکات زمین در سامانهٔ خورشیدی به دست آمده‌است.

    حدود ۲۷۰ میلیون سال پیش، ابرقاره‌ای به نام پانگه آ[پ ۳] (شامل همهٔ قاره‌های زمین) وجود داشت که یک سوم زمین را پوشش می‌داد و اقیانوس[پ ۴] جهانی پانتالاسا[پ ۵] آن را احاطه کرده‌بود. فروپاشی این ابرقاره در حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش آغاز شد و سرانجام قاره‌های امروزی (آسیا، آفریقا، آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، جنوبگان، اروپا و استرالیا) پدید آمدند. اکنون علاوه بر این هفت قاره، پنج اقیانوس (اقیانوس آرام، اقیانوس اطلس، اقیانوس هند، اقیانوس منجمد جنوبی و اقیانوس منجمد شمالی) بر روی زمین وجود دارد. به عوارض سطح زمین، زمین‌چهر می‌گویند که ساخت زمین‌چهرها گاهی اوقات میلیون‌ها سال طول می‌کشد.

    گرانش زمین توسط آیزاک نیوتن کشف‌شد و گرانش استاندارد برابر با ۹٫۸۰۶۶۵ متر بر مجذور ثانیه (m/s۲) است. اما مقدار گرانش در همه جای زمین یکسان نیست و به چرخش زمین، ارتفاع از سطح دریا، تفاوت جرم و جزر و مد وابسته است. مقدار گرانش با افزایش ژرفای زمین، دما و فشار نیز افزایش می‌یابد. جرم زمین برابر با ۱۰۲۴×۵٬۹۷۲۲ کیلوگرم و حجم آن برابر با ۱۰۱۲×۱٫۰۸۳۲۱ کیلومتر مکعب و چگالی آن برابر با ۵٫۵۱۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است.

    عناصر و ترکیبات سازندهٔ زمین[ویرایش]

    زمین از کانی‌ها، گدازه، مایعات و ترکیبات فرّار ساخته شده‌است.[۱] اکسیژن فراوان‌ترین عنصر سازندهٔ بخش سنگی زمین (پوسته و گوشته) است. علاوه بر اکسیژن، بیشتر سنگ‌ها دارای عنصر سیلیکون هستند و این‌گونه سنگ‌ها را سنگ‌های سیلیکاتی می‌نامند. تنها برخی از سنگ‌های رسوبی مانند سنگ آهک دارای اکسیژن هستند، اما سیلیکون ندارند. این‌گونه سنگ‌ها در نزدیکی سطح پوسته یافت می‌شوند. سنگ‌ها دارای ترکیباتی از اکسیدهای برخی عناصر هستند. برخی از این ترکیبات عبارتند از: سیلیسیم دی‌اکسید (SiO۲آلومینیم تری‌اکسید (Al۲O۳اکسید منیزیم (MgO)، اکسید آهن (FeO)، اکسید کلسیم (CaO)، سدیم اکسید (Na۲O) و پتاسیم اکسید (K۲O).[۲]

    برخی از عناصر ساختار زمین معروف به عنصرهای خاکی کمیاب یا فلزات خاکی کمیاب هستند. این فلزات عبارتند از: اسکاندیم (Sc)، ایتریم (Y)، لانتان (La)، سریم (Ce)، پرازئودیمیم (Pr)، نئودیمیم (Nd)، پرومتیم (Pm)، ساماریم (Sm)، یوروپیم (Eu)، گادولینیم (Gd)، تربیم (Tb)، دیسپروزیم (Dy)، هولمیم (Ho)، اربیم (Er)، تولیم (Tm)، ایتربیم (Yb) و لوتتیم (Lu). هنگامی که این فلزات با فلزات دیگر آلیاژ می‌شوند، برخی می‌توانند افزایش خاصیت مغناطیسی، مقاومت و دمای بالا و ویژگی‌های دیگری را ارائه دهند. برای نمونه، آهن‌ربا با مقاومت بالا از نئودیمیم، آهن و بور ساخته شده‌است.[۳]

    مطالعه پیرامون ساختار زمین[ویرایش]

    سه قرن پیش، آیزاک نیوتن پیرامون سیارات و نیروی گرانش به مطالعه پرداخت و محاسبه کرد که میانگین چگالی زمین دو برابر چگالی سنگ‌های سطح زمین است و به همین دلیل درون زمین باید از سنگ‌های بسیار چگالتر ساخته شده‌باشد. دانش ما دربارهٔ درون زمین نسبت به دوران نیوتن بسیار بهبود یافته‌است، اما مقدار چگالی زمین نسبت به آن زمان تغییری نکرده‌است. اطلاعات کنونی ما دربارهٔ درون زمین از مطالعات پیرامون مسیرها و ویژگی‌های امواج لرزه‌ای و آزمایش بر روی کانی‌های و سنگ‌های سطحی در دما و فشار بالا به دست آمده‌است. اطلاعات دیگر نیز از مشاهدات زمین‌شناسی سنگ‌های سطحی و مطالعات پیرامون حرکات زمین در منظومهٔ خورشیدی، گرانش و میدان مغناطیسی زمین و گرمای درون زمین به دست آمده‌است.[۴]

    امواج لرزه‌ای به دو گروه تقسیم می‌شوند: امواج بدنه‌ای یا (body waves) و امواج سطحی یا (surface Waves). امواج بدنه‌ای خود به دو نوع تقسیم می‌شوند: امواج پی امواج طولی هستند و می‌توانند در در جامدات و مایعات پخش شوند ولی امواج اس امواج عرضی هستند و فقط می‌توانند در جامدات (و نه در مایعات) منتشر شوند. این امواج به طور طبیعی توسط زمین‌لرزه‌ها و آتشفشان‌ها و حتی توسط امواج آب در اقیانوسها و دریاها، یا به طور مصنوعی توسط انفجارها و دستگاه‌های مکانیکی تولید می‌شوند.[۵]

    به غیر از این راه‌ها، برای شناخت ساختار زمین از ماشین‌های حفاری زمین استفاده می‌شود. این وسیله می‌تواند زمین را حفاری کند و سوراخ‌های بزرگی به وجود بیاورد که این سوراخ‌ها امکان مطالعه و شناخت زمین را آسان می‌کنند.[۶]

    شکل زمین[ویرایش]

    پیش از پانگه‌آ[ویرایش]

    در بزرگ‌ابردوران پرکامبرین، بر روی زمین لایه‌های مختلف سنگ‌های رسوبی وجود داشت. پرکامبرین بخش بزرگی از تاریخ زمین را شامل می‌شود و آغاز آن به پیدایش زمین در حدود ۴٫۵ میلیارد (۴۵۰۰ میلیون) سال پیش و پایان آن به ۶۰۰ میلیون سال پیش بازمی‌گردد. از حدود ۶۰۰ میلیون سال پیش، جانوران چند سلولی پدید آمدند و زیست بر روی زمین شکل‌گرفت. در این زمان، زمین از حالت اصلی گدازه‌ای و آتشفشانی خود درآمد و پوستهٔ جامد گسترش یافت و اقیانوس‌ها با تبخیر آب در جو زمین پدید آمدند.[۷]

    رانش قاره‌ای[ویرایش]

    در اوایل سدهٔ بیستم، دانشمندی آلمانی به نام آلفرد وگنر[پ ۶] نظریه‌ای ارائه داد که قاره‌های زمین از رانشی به سراسر زمین منتقل شده‌اند و نام این رانش را رانش قاره‌ای نهاد. وگنر متوجه‌شد که غرب آفریقا و شرق آمریکای جنوبی مانند تکه‌های پازل می‌مانند. او نخستین کسی نبود که این موضوع را اطلاع داد، اما نخستین کسی بود که شواهدی پیدا کرد که این دو قاره به یک‌دیگر متصل بوده‌اند. او معتقد بود که این دو قاره بخشی از سرزمینی بزرگ و واحد بوده‌اند و شواهد زمین‌شناسی و زیست‌شناسی بسیاری به‌دست آورده‌بود که این موضوع را ثابت می‌کرد. برای نمونه، سنگوارهٔ خزنده‌ای باستانی به نام مسوسورس[پ ۷] فقط در جنوب آفریقا و آمریکای جنوبی یافت می‌شود. این جانور با طول یک متر (۳٫۳ فوت)، توانایی شنا در مسافت‌های طولانی مانند اقیانوس اطلس را ندارد. وگنر معتقد بود که همهٔ قاره‌ها (نه فقط آفریقا و آمریکای جنوبی) در یک ابرقاره به یک‌دیگر متصل بودند. او نام این سرزمین بزرگ باستانی را پانجه‌آ (به معنی همهٔ سرزمین‌ها در زبان یونانی) نهاد.[۸]

    پانجه‌آ در حدود ۲۷۰ میلیون سال پیش و در دورهٔ پرمین[پ ۸] وجود داشت و یک‌سوم از سطح زمین را پوشش می‌داد و اقیانوس جهانی پانتالاسا آن را احاطه کرده‌بود. فروپاشی پانجه‌آ اکنون از دیدگاه زمین‌ساخت بشقابی (و نه از دیدگاه کهنهٔ وگنر) توضیح داده می‌شود. این ابرقاره به یک‌باره شکسته‌نشده و در مراحل مجزا تکه‌تکه شده‌است. فروپاشی پانجه‌آ در حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش و در دورهٔ ژوراسیک[پ ۹] آغاز شد. حدود ۱۸۰ میلیون سال پیش، نخستین اقیانوس تشکیل‌شده از فروپاشی پانجه‌آ، اقیانوس اطلس مرکزی بود که میان شمال‌غربی آفریقا و آمریکای شمالی و جنوب‌غربی اقیانوس هند میان آفریقا و قطب جنوب قرار داشت. حدود ۱۴۰ میلیون سال پیش، با جداشدن آفریقا و آمریکای شمالی از یک‌دیگر، اقیانوس اطلس جنوبی به وجود آمد. حدود ۸۰ میلیون سال پیش، آمریکای شمالی از اروپا جداشد؛ استرالیا از قطب جنوب و هند نیز از ماداگاسکار دور شد. در حدود ۵۰ میلیون سال پیش، هند در نهایت با اوراسیا برخورد کرد و رشته‌کوه هیمالیا تشکیل‌شد و سرانجام، قاره‌های امروزی شکل گرفتند.[۱۰]

    اکنون هفت قاره بر روی کرهٔ زمین وجود دارد: آسیا، آفریقا، آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، اروپا، استرالیا و جنوبگان. اما برخی از جغرافی‌دانان تنها فهرست شش قاره را ارائه می‌دهند و آسیا و اروپا را با هم ترکیب می‌کنند و آن را یک قاره (اوراسیا) به شمار می‌آورند. در برخی از جاها، دانش‌آموزان یادمی‌گیرند که بر روی زمین تنها پنج قاره وجود دارد: اوراسیا، استرالیا، آفریقا، جنوبگان و آمریکا. برخی از جغرافی‌دانان قاره را نه فقط یک اصطلاح فیزیکی، بلکه یک اصطلاح فرهنگی نیز می‌دانند؛ برای نمونه، آسیا و اروپا از دیدگاه فیزیکی بخشی از یک سرزمین هستند، اما از دیدگاه فرهنگی متفاوت هستند. جزایر واقع در نزدیکی قاره‌ها، بخشی از آن قاره محسوب می‌شوند؛ برای نمونه، گرینلند از دیدگاه سیاسی بخشی از اروپا و از دیدگاه جغرافیایی بخشی از آمریکای شمالی است. برخی از جزایر مانند نیوزیلند، هاوائی و پلی‌نزی نیز بخشی از قاره محسوب نمی‌شوند. اقیانوسیه[پ ۱۰] نام مجموعهٔ سرزمین‌های اقیانوس آرام است. اقیانوسیه نامی مناسب برای این سرزمین‌ها به استثنای استرالیا است که این سرزمین‌ها بخشی از قاره نیستند و اقیانوسیه نیز یک قاره محسوب نمی‌شود.[۱۲] کوه اورست مرتفع‌ترین کوه زمین و بلندترین نقطهٔ کرهٔ زمین با ارتفاع ۸٬۸۵۰ متر (۲۹٬۰۳۵ فوت) است که در رشته‌کوه هیمالیا در منطقهٔ خودمختار تبت چین در آسیا قرار دارد.[۱۳]

    اقیانوس‌ها ۷۱ درصد سطح کرهٔ زمین را پوشانده‌اند و برای گیاهان و جانوران مهم هستند. پنج اقیانوس بر روی زمین وجود دارد: اقیانوس آرام، اقیانوس اطلس، اقیانوس هند، اقیانوس منجمد جنوبی و اقیانوس منجمد شمالی. با این حال، این پنج اقیانوس به یک‌دیگر متصل‌اند. درازگودال ماریانا عمیق‌ترین نقطهٔ جهان است که تا ژرفای ۱۰٬۹۲۴ متر (۳۵٬۸۴۰ فوت) درون زمین ادامه می‌یابد و در اقیانوس آرام قرار دارد.[۱۴]

    زمین‌چهر به عوارض سطح زمین مانند کوه‌ها، تپه‌ها، فلات‌ها[پ ۱۱] و دشت‌ها (عوارض عمده) و هم‌چنین تختال‌ها، ژرف‌دره‌ها، دره‌ها و حوضه‌های آبریز (عوارض جزئی) گفته می‌شود. در اثر جنبش بشقاب‌های زمین‌ساختی در زیر زمین و فشار دادن کوه‌ها و تپه‌ها، زمین‌چهر ساخته می‌شود. هم‌چنین، آب و باد با فرسایش زمین می‌تواند زمین‌چهرهایی مانند دره‌ها و ژرف‌دره‌ها بسازد. این دو فرایند طی مدت طولانی و گاهی اوقات میلیون‌ها سال روی می‌دهد. مرتفع‌ترین و بلندترین زمین‌چهر زمین، کوه اورست است. زمین‌چهرها می‌توانند به شکل رشته‌کوه‌ها و حوضه‌های آبریز زیر دریا وجود داشته‌باشند و درازگودال ماریانا عمیق‌ترین زمین‌چهر بر روی کرهٔ زمین است.[۱۵]

    آنتروپوسن نام عصری غیررسمی در زمین‌شناسی است که در سومین بخش کواترنری (۲٫۶ میلیون سال پیش–تاکنون) قرار دارد و محدودهٔ آن از نیمهٔ دوم سدهٔ هجدهم–تاکنون است. آنتروپوسین عصری است که تغییرات گستردهٔ انسان خردمند بر سطح زمین، جو زمین، اقیانوس‌ها و چرخه‌های طبیعی آغاز شد. چندی از دانشمندان استدلال می‌کنند که آنتروپوسین باید دنبالهٔ عصر هولوسین (۱۱٬۷۰۰ سال پیش–تاکنون) باشد.[۲۶]

    لایه‌های زمین[ویرایش]

    زمین دارای سه لایهٔ پوسته، گوشته و هسته است.[۲۷] شعاع متوسط کرهٔ زمین (از پوسته تا مرکز هسته) برابر با ۶٬۳۷۱٫۰۰ کیلومتر (۳٬۹۵۸٫۸ مایل) و با نماد علمی ۱۰۳×۶٫۳۷۱۰ کیلومتر است.[۲۸]

    پوسته[ویرایش]

    پوسته خارجی‌ترین لایهٔ زمین و شامل دو نوع قاره‌ای و اقیانوسی است و تنها جایی است که زندگی بر روی آن جریان دارد. پوستهٔ قاره‌ای زیر توده‌های زمین یافت می‌شود و کم‌تر از سنگ‌های چگال مانند سنگ خارا (گرانیت)[پ ۱۳] ساخته شده‌است و ۱۰ تا ۷۵ کیلومتر (۶ تا ۴۷ مایل) ضخامت دارد (ژرفا متغیر است). پوستهٔ اقیانوسی نیز در کف اقیانوس‌ها یافت می‌شود و از سنگ‌های چگال مانند بازالت[پ ۱۴] تشکیل شده‌است و حدود ۷ کیلومتر (۴ مایل) ضخامت دارد. پوستهٔ قاره‌ای تقریباً همیشه از پوستهٔ اقیانوسی قدیمی‌تر است. برخی از قدیمی‌ترین سنگ‌های جهان را در کمربند گرین استون نیوواگیتوک[پ ۱۵] در کبک، کانادا می‌توان یافت و پوستهٔ قاره‌ای حدود ۴ میلیارد سال پیش شکل گرفته‌است. اما پوستهٔ قاره‌ای هنوز هم در جاهایی که پشتهٔ میانی اقیانوس نامیده می‌شود، تشکیل می‌شود.[۲۷] چگالی پوستهٔ قاره‌ای و اقیانوسی به ترتیب ۲٫۷ و ۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. پوستهٔ قاره‌ای ۰٫۳۴۷ درصد جرم زمین و ۰٫۵۵۴ درصد جرم پوسته و گوشته و هم‌چنین پوستهٔ اقیانوسی ۰٫۰۹۹ درصد جرم زمین و ۰٫۱۴۷ درصد جرم پوسته و گوشته را تشکیل می‌دهد.[۲۹] این لایه، سنگی و شکننده است و هنگام وقوع زمین‌لرزه می‌شکند.[۳۰]

    پوستهٔ اقیانوسی که بالای منطقهٔ فرورانش تشکیل شده‌است، از چند لایه ساخته‌شده و رسوبات پوشاننده را شامل نمی‌شود. بالاترین لایه حدود ۵۰۰ متر (۰٫۳۱۰ مایل) ضخامت دارد و شامل گدازه‌های ساخته‌شده از بازالت است.[۳۱] پوستهٔ اقیانوسی از پوستهٔ قاره‌ای سنگین‌تر است و به طور مداوم و به آرامی در حال فرورفتن به زیر قارهٔ سبک‌تر قاره‌ای است که این فرایند مهم را فرورانش می‌نامند. در این فرایند، مجموعه و زنجیره‌ای از آتشفشان‌ها شکل می‌گیرد که قوس آتشفشانی نامیده می‌شود. در پایان، پوستهٔ اقیانوسی به اندازه‌ای به زیر پوستهٔ قاره‌ای فرومی‌رود تا این که وارد گوشته می‌شود. هنگامی که این رخداد روی می‌دهد، پوسته ذوب می‌شود و تفتال (ماگما)[پ ۱۶] تا پشتهٔ میانی اقیانوسی بالا می‌آید و پوستهٔ اقیانوسی جدید ساخته می‌شود. این رخداد هر ۲۰۰ میلیون سال یا بیشتر روی می‌دهد که انسان آنها را می‌بیند[۲۷]

    گوشته[ویرایش]

    گوشته بزرگ‌ترین لایهٔ زمین است[۳۲] که زیر پوسته واقع‌شده[۳۳] و از ژرفای ۱۰ کیلومتری (۶ مایلی) درون زمین آغاز شده و تا ژرفای ۲٬۸۹۰ کیلومتری (۱٬۸۰۶ مایلی) درون زمین ادامه می‌یابد و ضخامت آن حدود ۲٬۹۰۰ کیلومتر (۱٬۸۰۲ مایل) است. گوشته به چهار لایه تقسیم می‌شود: سنگ‌کره، سست‌کره، گوشتهٔ بالایی و گوشتهٔ پایینی. گوشته ۶۷٫۳ درصد جرم زمین را تشکیل می‌دهد و دمای آن بیش از °۱۰۰۰ سانتی‌گراد است.[۳۳] سنگ‌های نیمه جامد بسیار گرم و چگال، گوشته را می‌سازند[۳۳] و آهن، منیزیم، آلومینیم، سیلیکون، اکسیژن و ترکیبات سیلیکات[پ ۱۷] در این لایه وجود دارد.[۳۰]

    از آن‌جا که زمین برای کشف مستقیم بیش از اندازه عمیق است، دانشمندان برای شناسایی گوشته از امواج لرزه‌ای استفاده می‌کنند. امواج لرزه‌ای توسط مواد گوناگون با سرعت‌ها و قدرت‌های گوناگون حرکت می‌کنند. شکافی ناگهانی میان امواج آهسته‌تر و سریع‌تر وجود دارد که این شکاف نشانهٔ مرز میان پوسته و گوشته است و ناپیوستگی موهوروویچیچ[پ ۱۸] (یا موهو)[پ ۱۹] نام دارد. در ژرفای ۲٬۹۰۰ کیلومتری (۱٬۸۰۲ مایلی) درون زمین، امواج اس که نمی‌توانند در مواد مایع به راه خود ادامه دهند، به طور ناگهانی ناپدید می‌شوند و امواج پی نیز می‌شکنند (خم می‌شوند). این بخش ناپیوستگی گوتنبرگ[پ ۲۰] نام دارد و نشانهٔ پایان گوشته و آغاز هستهٔ مایع زمین است.[۳۳]

    سنگ‌کره (لیتوسفر)[پ ۲۱] بخش خارجی سفت و سخت[۳۶] زمین است و جنس آن جامد است. سنگ‌کره حدود ۱۰۰ کیلومتر (۶۰ مایل) در بیش‌تر نقاط عمیق زمین نفوذ می‌کند و شامل بخش‌های بالایی شکنندهٔ گوشته و پوسته است.[۳۷] سنگ‌کره تمام سطح کرهٔ زمین از بالای کوه اورست تا انتهای درازگودال ماریانا را پوشش می‌دهد و از کانی‌ها تشکیل شده‌است.[۳۸] ضخامت سنگ‌کره به سن آن بستگی دارد (سنگ‌کرهٔ قدیمی‌تر، ضخیم‌تر است). سنگ‌کره در زیر پوسته به اندازه‌ای شکننده است که در برخی مناطق مانند یک بشقاب اقیانوسی فرورانده می‌تواند توسط گسل، زمین‌لرزه ایجاد کند.[۳۹] زمین به طور کلی دارای دو نوع سنگ‌کرهٔ اقیانوسی و قاره‌ای است.[۴۰]

    سنگ‌کره همیشه به آرامی در حال حرکت است و به صفحات زمین‌ساختی تکه‌تکه شده‌است. بخش گوشتهٔ سنگ‌کره، جنبش صفحات را آسان‌تر می‌کند. جنبش سنگ‌کره (زمین‌ساخت بشقابی) عامل بسیاری از رویدادهای چشمگیر زمین‌شناسی است و وقتی که یک بشقاب (صفحه) زیر بشقابی دیگر حرکت می‌کنند یا دو بشقاب به یک‌دیگر مالش داده می‌شوند، می‌توانند زمین‌لرزه و آتشفشان ایجاد کنند.[۳۷] شش صفحهٔ بزرگ در قاره‌ها (به ویژه آمریکای شمالی، آفریقا و قطب جنوب) وجود دارد. اگرچه صفحه‌های کوچک برای شکل‌دادن به زمین مهم نیستند، اما صفحهٔ کوچکی مانند صفحهٔ خوآن دو فوکا[پ ۲۲] مسئول آتشفشان‌های اقیانوس آرام در شمال‌غربی ایالات متحده آمریکا است.[۴۱]

    سه نوع مرز زمین‌ساختی به نام‌های واگرا، همگرا و دگرگون وجود دارد. مرز واگرا زمانی روی می‌دهد که دو صفحهٔ زمین‌ساخت از هم دور شوند. در طول این مرز، گدازه‌ها از شکاف‌های طولانی فوران می‌کنند و آب‌فشان‌ها، آب بسیار گرم را به بیرون پرتاب می‌کنند و زمین‌لرزه‌های مکرر روی می‌دهد و تفتال (ماگما) از شکاف خارج می‌شود. تفتال پس از خارج شدن از شکاف، به سنگ جامد تبدیل می‌شود و پوستهٔ جدید در لبه‌های پاره‌شدهٔ صفحات شکل می‌گیرد. تفتال به بازالت (سنگ تیره و متراکم زمینهٔ کف اقیانوس‌ها) تبدیل می‌شود و این‌گونه در مرزهای واگرا، پوسته‌های اقیانوسی ساخته‌شده از بازالت ایجاد می‌شود. مرز همگرا زمانی روی می‌دهد که دو دو صفحهٔ زمین‌ساخت به هم نزدیک شوند که در این صورت دو صفحه به یک‌دیگر برخورد می‌کنند.[۴۲] در برخورد دو سنگ‌کرهٔ اقیانوسی، صفحه‌ای که قدیمی‌تر است، سردتر و چگال‌تر است و غرق خواهد شد.[۴۳] و به زیر صفحهٔ دیگر فرومی‌رود و یک گودال (مانند درازگودال ماریانا) و آتشفشان شکل می‌گیرد. در برخورد یک سنگ‌کرهٔ اقیانوسی و قاره‌ای، سنگ‌کرهٔ چگال‌تر (اقیانوسی) به زیر سنگ‌کرهٔ اقیانوسی فرومی‌رود. در این برخورد، گودال، زمین‌لرزه‌های ویران‌کننده ایجاد می‌شود و گدازه به سمت بالای کوه می‌آید و قوس آتشفشانی پدیدمی‌آورد و کوه‌ها بالا می‌آیند. در برخورد دو سنگ‌کرهٔ قاره‌ای، به دلیل نسبتاً سبک بودن سنگ‌های قاره‌ای و ایستادگی در برابر حرکت رو به پایین، هیچ‌کدام به زیر دیگری فرونمی‌روند. اما پوسته به چین خوردن تمایل پیدا می‌کند و سمت بالا یا کنار را تحت فشار قرار می‌دهد.[۴۴] در مرز دگرگون، لبه‌های صفحات به یک‌دیگر ساییده می‌شوند.[۴۵][۴۶]

    سست‌کره (استنوسفر)[پ ۲۳] بخش نرم کرهٔ زمین که زیر سنگ‌کره واقع‌شده و بخش‌هایی مانند گوشتهٔ بالایی را دربر می‌گیرد.[۴۷] این لایه از حدود ۱۰۰ کیلومتری (۶۰ مایلی) درون زمین آغاز شده و تا ۷۰۰ کیلومتری (۴۵۰ مایلی) درون زمین گسترش می‌یابد و تصور می‌شود که این لایه بسیار گرم‌تر از سنگ‌کره و به حالت مایع باشد.[۴۸]

    اگرچه سنگ‌های سست‌کره جامد هستند، اما در پاسخ به تغییر شکل، روان و جاری می‌شوند. دلیل روان شدن این سنگ‌ها نیز دمای بالاتر از °۱۳۰۰ درجهٔ سانتی‌گرادی در اعماق زمین است. از دیدگاه ترکیب شیمیایی، اگر بخش‌های بالایی سست‌کره سرد شود، جزئی از سنگ‌کره به شمار می‌رود.[۴۹] تصور می‌شود که سست‌کره از سنگ‌های چگال مانند پریدوتیت‌ها[پ ۲۴] ساخته شده‌باشد. این گمانه‌زنی از آن‌جا ریشه می‌گیرد که گدازه در فعالیت‌های آتشفشانی سست‌کره را ذوب می‌کند و به سطح زمین می‌رسد. گدازه‌ای با ترکیب مشابه این نوع گدازه می‌تواند از ذوب پریدوتیت‌ها به دست آمده‌باشد.[۵۰]

    در سست‌کره، تعادل میان دما و فشار به گونه‌ای است که سنگ‌ها دارای استحکام کمی باشند. در گوشته، امواج لرزه‌ای سرعت و شتاب سست‌کره را می‌کاهند تا بتوانند از آن بگذرند و به این دلیل، سست‌کره را با «شتاب کم» نیز می‌شناسند. این ویژگی نشان می‌دهد که سست‌کره از سنگ‌های نیمه گداخته ساخته‌شده و مانند ماده‌ای است که از ذرات جامدی ساخته شده‌است که در میان آن‌ها فضاهای مایع وجود دارد.[۵۱]

    هسته[ویرایش]

    بخش مرکزی زمین هسته‌است. هستهٔ زمین دارای دو بخش است: هسته درونی و هسته بیرونی. هسته داخلی به دلیل فشار بسیار زیاد جامد و هسته خارجی، مایع است. قطر آن ۲۵۶۰ کیلومتر و دمای آن ۸۰۰ درجه سانتی گراد است. فاصله آن از سطح زمین ۶۳۳۶ کیلومتر است. مواد هسته به علت فشار زیادی که بر آن وارد می‌شود بسیار متراکم تراز سایر اجزای زمین است. هسته بیشتر از آهن و نیکل تشکیل شده‌است.[۵۲]

    هستهٔ بیرونی زمین از ژرفای ۲٬۸۹۰ کیلومتری (۱٬۸۰۶ مایلی) آغاز شده و تا ژرفای ۵٬۱۵۰ کیلومتری (۳٬۲۱۹ مایلی) زمین ادامه می‌یابد و ۳۰٫۸ درصد از جرم زمین را شامل می‌شود[۳۰] و در حال حرکت است.[۵۲] در ژرفای حدود ۲٬۸۸۰ کیلومتری (۱٬۸۰۰ مایلی)، ساختار درونی زمین به طور ناگهانی از سنگ‌های جامد گوشته به چرخش آهن مذاب هستهٔ بیرونی تغییر می‌کند.[۵۳] دمای هستهٔ بیرونی به اندازه‌ای زیاد است که فلزات را در این لایه به شکل مایع درآورده‌است و این لایه از فلزات ذوب‌شدهٔ آهن و نیکل ساخته شده‌است.[۵۴] آهن و نیکل دو فلز مهم هستند که در همه جای کرهٔ زمین یافت می‌شوند (در سطح زمین به حالت جامد یافت می‌شوند) که این فلزات آلیاژ (مخلوطی از عناصر فلزی) بسیار گرمی در هستهٔ بیرونی می‌سازند که دمای آن حدود °۴٬۰۰۰ تا °۵٬۰۰۰ سانتی‌گراد است.[۵۲] علاوه بر آهن و نیکل، مقدار چشم‌گیری گوگرد نیز در این لایه وجود دارد.[۵۵]

    از آن جا که زمین، توپی فلزی (هسته) در وسط خود دارد، همهٔ این سیاره مغناطیسی است و دانشمندان بر این باورند که هستهٔ بیرونی همان چیزی است که میدان مغناطیسی زمین را کنترل می‌کند. میدان مغناطیسی زمین مانند یک حباب عمل می‌کند و از زمین در برابر ذرات باردار شناور پیرامون منظومهٔ خورشیدی مانند ذرات بارداری که از خورشید می‌آیند، محافظت می‌کند.[۵۲]

    هستهٔ درونی زمین از حدود ۶٬۶۴۰ کیلومتر (۴٬۰۰۰ مایل) زیر پوسته آغاز شده و حدود ۱٬۲۸۰ کیلومتر (۸۰۰ مایل) ادامه می‌یابد. در هستهٔ زمین، دما و فشار به اندازه‌ای زیاد است[۵۶] (دمای °۶٬۰۰۰ سانتی‌گراد[۵۷][ب] و فشار ۴۵٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع) که فلزات فشرده می‌شوند و می‌توانند مانند یک مایع حرکت‌کنند و در جاهایی که به شکل جامد هستند، وادار به لرزش هستند.[۵۶]

    هستهٔ درونی عمدتاً از آهن ساخته شده‌است. اگرچه دما در هستهٔ درونی بسیار زیاد است، اما به دلیل فشار بسیار زمین، آهن نمی‌تواند ذوب شود و جنس هستهٔ درونی جامد است. هسته به طور منظم در حال حرکت است و می‌چرخد و دانشمندان بر این باورند که هستهٔ درونی سریع‌تر از بقیهٔ بخش‌های زمین می‌چرخد.[۵۲]

    تاکنون هر آنچه که دربارهٔ هستهٔ درونی زمین مشخص شده‌است، از مطالعات ردیابی امواج لرزه‌ای (امواجی که از سطح زمین به درون زمین رفته‌اند) به دست آمده‌است. این مطالعات نشان داده‌اند که سفر به هستهٔ درونی از هر راستایی یکسان نیست و این نشان می‌دهد که جاهای مختلف هستهٔ درونی نیز یکسان نیست.[۵۸]

    با توجه به برخی از بررسی‌های اخیر، شماری از فیزیکدانان ترجیح داده‌اند هستهٔ داخلی زمین را نه به عنوان یک جامد، بلکه به عنوان یک «پلاسما با رفتاری جامدگونه» بدانند.[۵۹]

    ویژگی‌های فیزیکی[ویرایش]

    گرانش زمین[ویرایش]

    در دانش مکانیک، گرانش نیرویی جهانی است که همهٔ مواد را جذب می‌کند. این نیرو تا حد زیادی ضعیف‌ترین نیروی شناخته‌شده در طبیعت است که هیچ نقشی در تعیین ویژگی‌های درونی مواد ندارد. از سوی دیگر، این نیرو مدار سیارات منظومهٔ خورشیدی را کنترل می‌کند و در جاهای دیگر، ساختار ستارگان، کهکشان‌ها و کل کیهان را حفظ می‌کند. بر روی زمین، همهٔ اجسام دارای وزن هستند و متناسب با جرم آن اجسام، زمین بر روی آن‌ها نیروی گرانش اعمال می‌کند.[۶۰]

    در آغاز سدهٔ شانزدهم میلادی، ستاره‌شناسانی مانند گالیلئو گالیله و تیکو براهه کشف کردند که زمین و سیارات دیگر به دور خورشید می‌چرخند و یوهانس کپلر[پ ۲۸] نشان داد که سیارات در یک مدار بیضی‌شکل (نه دایره‌ای شکل) به دور خورشید می‌چرخند. اما سؤال این بود که چرا سیارات در مداری بیضی‌شکل به دور خورشید می‌چرخند و سرانجام آیزاک نیوتن گرانش زمین را کشف کرد. افسانه‌ای می‌گوید که وقتی نیوتن دید که سیبی در حال افتادن است، دربارهٔ نیروهای طبیعت به فکر افتاد و متوجه‌شد که نیرویی باید وجود داشته‌باشد که بر روی سیب در حال سقوط اثر بگذارد؛ در غیر این صورت، سیب شروع به حرکت نمی‌کند. او هم‌چنین متوجه‌شد که ماه در مداری دور از زمین به دور زمین می‌چرخد و اگر نیرویی وجود نداشت، ماه به سمت زمین سقوط می‌کرد؛ در حالی که ماه تحت نیروی گرانش زمین به دور زمین می‌چرخد. سرانجام نیوتن این نیرو را گرانش نامید و مشخص کرد که نیروهای گرانشی میان همهٔ اجرام وجود دارد.[۶۱]

    مقدار گرانش زمین ثابت نیست و همراه با امتداد سطح زمین، ارتفاع زمین و حتی زمان تغییر می‌کند، اما برای سادگی از گرانش استاندار زمین استفاده می‌شود. گرانش استاندارد زمین برابر با ۹/۸۰۶۶۵ متر بر مجذور ثانیه (m/s۲) یا ۳۲/۱۷۴۰ فوت بر مجذور ثانیه (ft/s۲) است. این مقدار، گرانش متوسط در °۴۵ عرض جغرافیایی در سطح دریاست و در محاسبات مهندسی نیز استفاده می‌شود. مقدار گرانش در سطح زمین به دلایلی متفاوت است:[۶۲]

    دما و فشار زمین[ویرایش]

    با افزایش ژرفای زمین، دما و فشار زمین نیز افزایش می‌یابد.[۶۳] به طوری که با افزایش یک کیلومتر ژرفای زمین، دما °۲۵ سانتی‌گراد و فشار حدود ۲۵ اتمسفر[پ] افزایش می‌یابد.[۶۴] عامل این افزایش فشار و دما، وزن لایه‌های زمین است و فشار و دما حالت لایه‌های زمین را مشخص می‌کند.[۶۵]

    در نزدیکی سطح زمین، فشار و دما کم است. برآورد شده‌است که دمای مرکز زمین حدود °۴٬۰۰۰ تا °۷٬۰۰۰ سانتی‌گراد و به اندازهٔ دمای سطح خورشید است. در این دما، سنگ و آهن به صورت جامد باقی می‌مانند. در ژرفای ۵۰ کیلومتری، میزان فشار نزدیک به ۲۰۰٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع است. در حالی که میزان فشار معمولی در لاستیک خودروها، حدود ۳۵ پوند بر اینچ مربع است. قراردادن فشار ۲۰۰٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع در لاستیک خودرو، موجب ترکیدن لاستیک و تبدیل آن به قطعات بسیار کوچک می‌شود.[۶۶] در پوسته، صفحات زمین‌ساختی معمولاً به صورت هموار حرکت می‌کنند، اما گاهی اوقات به یک‌دیگر برخورد می‌کنند و فشار حاصل می‌شود و زمین‌لرزه روی می‌دهد.[۶۷]

    جرم، حجم و چگالی زمین[ویرایش]

    جرم زمین برابر با ۵٬۹۷۲٬۱۹۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰ کیلوگرم و با نماد علمی ۱۰۲۴×۵٬۹۷۲۲ کیلوگرم است.[۲۸] زمین تنها جرم بخشی از اجرام دیگر منظومهٔ شمسی را دارد؛ برای نمونه، جرم خورشید ۳۳۳٬۰۰۰ بار و جرم سیارهٔ برجیس ۳۱۸ بار بیشتر از زمین است. اجرام دیگری نیز در منظومهٔ شمسی وجود دارند که بخشی از جرم زمین را دارند؛ برای نمونه، سیارهٔ بهرام تنها ۱۱ درصد جرم زمین را دارد.[۶۸]

    حجم زمین برابر با ۱٬۰۸۳٬۲۰۶٬۹۱۶٬۸۴۶ کیلومتر مربع (۲۵۹٬۸۷۵٬۱۵۹٬۵۳۲ مایل مربع) و با نماد علمی ۱۰۱۲×۱٫۰۸۳۲۱ کیلومتر مربع است.[۲۸] زمین بزرگ‌ترین سیاره از میان چهار سیارهٔ درونی است؛ هر چند که در مقایسه با غول‌های گازی بسیار کوچک است. سیارهٔ تیر کوچک‌ترین سیارهٔ منظومهٔ شمسی است و حجم آن برابر با ۵/۴ درصد حجم زمین است. حجم سیارهٔ ناهید برابر با ۸۶ درصد حجم زمین است و حجم این سیاره بیش از هر سیارهٔ دیگری به زمین نزدیک است. حجم سیارهٔ بهرام برابر با ۱۵ درصد حجم زمین است و می‌توان بیش از شش سیاره به اندازهٔ مریخ را درون زمین جای داد. سیارهٔ برجیس بزرگترین سیارهٔ منظومهٔ شمسی است و می‌توان ۱۳۲۱ سیاره به اندازهٔ زمین را درون آن جای داد. سیارهٔ کیوان نیز دومین سیارهٔ بزرگ منظومهٔ شمسی است و می‌توان ۷۶۴ سیاره به اندازهٔ زمین را درون آن جای داد.[۶۹]

    چگالی زمین برابر با ۵٫۵۱۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است.[۲۸] این عدد، چگالی متوسط همهٔ مواد در زمین است و این سیاره چگال‌ترین سیاره در منظومهٔ شمسی است. اگر فشرده‌سازی گرانشی که عامل چگال بودن زمین است، وجود نداشت، سیارهٔ تیر که دومین سیارهٔ چگال منظومهٔ شمسی است، چگال‌ترین سیارهٔ این منظومه می‌شد. چگالی زمین با تقسیم جرم زمین بر حجم آن محاسبه و سپس از کیلوگرم بر کیلومتر (kg/km) به گرم بر سانتی‌متر (g/cm) ساده می‌شود.[۷۰]

    پدیده‌ها و بلایای طبیعی[ویرایش]

    زمین‌شناسی اقتصادی[ویرایش]

    زمین‌شناسی اقتصادی نظم و انضباط علمی در رابطه با توزیع ذخایر معدنی، ملاحظات بازاریابی و ارزیابی ذخایر در دسترس است. معاملات زمین‌شناسی اقتصادی شامل معاملات کانی‌های فلزی، سوخت سنگواره‌ای (مانند نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ) و مواد دیگری مانند نمک، گچ و سنگ ساختمان است که ارزش تجاری داشته‌باشند. اصول و روش‌هایی در زمینه‌های مختلف دانش‌ها و علوم زمین‌شناسی به ویژه ژئوفیزیک، زمین‌شناسی ساختاری و چینه‌شناسی اعمال می‌شود. هدف اصلی این اصول و روش‌ها، راهنمایی اکتشاف کانی‌ها و کمک معادن به اقتصاد است. کارشناسان و متخصصان زمین‌شناسی اقتصادی اغلب در استخراج کانی‌ها کمک می‌کنند.[۷۵]

    جستارهای وابسته[ویرایش]

    واژه‌نامه[ویرایش]

    یادداشت‌ها[ویرایش]

    پانویس[ویرایش]

    پیوند به بیرون[ویرایش]

    منبع مطلب : fa.wikipedia.org

    مدیر محترم سایت fa.wikipedia.org لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    لایه های زمین

    ساختار زمین شامل سه لایهٔ اصلی پوسته، گوشته و هسته و لایه‌های غیراصلی پوستهٔ قاره‌ای، پوستهٔ اقیانوسی، سنگ‌کره، سست‌کره، گوشتهٔ بالایی، گوشتهٔ پایینی، هسته درونی و هسته بیرونی است.

    پوسته بیرونی‌ترین لایهٔ زمین است و بیشتر از اکسیژن و سیلیکون ساخته‌شده و تنها جایی است که زندگی بر روی آن شناخته شده‌است. گوشته بزرگ‌ترین لایهٔ زمین است و از سنگ‌های نیمه جامد بسیار نرم و چگال و بیشتر از آهن و منیزیم ساخته شده‌است. سنگ‌کره بخش سفت و سخت زمین و به حالت جامد است و تمام سطح کرهٔ زمین از بالای کوه اورست تا انتهای درازگودال ماریانا را می‌پوشاند و از کانی‌ها ساخته شده‌است. سنگ‌کره همیشه به آرامی در حال حرکت است و به بشقاب‌های زمین‌ساختی تکه‌تکه شده‌است. جنبش زمین‌ساخت بشقابی عامل بسیاری از رویدادهای زمین‌شناسی مانند زمین‌لرزه‌ها و آتشفشان‌ها است. سست‌کره بخش نرم کرهٔ زمین است که گمان زده می‌شود که بسیار گرم‌تر و مایع‌تر از سنگ‌کره باشد. اگرچه سنگ‌های این لایه جامد و نیمه گداخته هستند، اما در پاسخ به تغییر شکل، روان و جاری می‌شوند. هسته درونی‌ترین و گرم‌ترین لایهٔ کرهٔ زمین است و به طور کامل از فلز ساخته شده‌است. هستهٔ بیرونی از فلزات ذوب‌شدهٔ آهن و نیکل و هم‌چنین گوگرد ساخته‌شده و به باور دانشمندان، میدان مغناطیسی زمین را کنترل می‌کند. جنس هستهٔ درونی زمین، جامد و از آهن است و دمای آن °۶٬۰۰۰۰ سانتی‌گراد (به اندازهٔ دمای سطح خورشید) و فشار آن ۴۵٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع است. شعاع متوسط کرهٔ زمین (از پوسته تا مرکز هسته) ۶٬۳۷۱٫۰۰ کیلومتر و با نماد علمی ۱۰۳×۶٫۳۷۱۰ کیلومتر است.

    اطلاعات کنونی ما دربارهٔ ساختار زمین از مطالعات دربارهٔ مسیرها و ویژگی‌های امواج لرزه‌ای (امواج پی[پ ۱] و اس[پ ۲]) و آزمایش بر روی کانی‌ها و مشاهدات سنگ‌های سطحی و حرکات زمین در منظومهٔ خورشیدی به دست آمده‌است.

    حدود ۲۷۰ میلیون سال پیش، ابرقاره‌ای به نام پانجه‌آ[پ ۳] (شامل همهٔ قاره‌های زمین) وجود داشت که یک سوم زمین را پوشش می‌داد و اقیانوس[پ ۴] جهانی پانتالاسا[پ ۵] آن را احاطه کرده‌بود. فروپاشی این ابرقاره در حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش آغاز شد و سرانجام قاره‌های امروزی (آسیا، آفریقا، آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، جنوبگان، اروپا و استرالیا) پدید آمدند. اکنون علاوه بر این هفت قاره، پنج اقیانوس (اقیانوس آرام، اقیانوس اطلس، اقیانوس هند، اقیانوس منجمد جنوبی و اقیانوس منجمد شمالی) بر روی زمین وجود دارد. به عوارض سطح زمین، زمین‌چهره می‌گویند که ساخت زمین‌چهره‌ها گاهی اوقات میلیون‌ها سال طول می‌کشد.

    گرانش زمین توسط آیزاک نیوتن کشف‌شد و گرانش استاندارد برابر با ۹٫۸۰۶۶۵ متر بر مجذور ثانیه (m/s۲) است. اما مقدار گرانش در همه جای زمین یکسان نیست و به چرخش زمین، ارتفاع از سطح دریا، تفاوت جرم و جزر و مد وابسته است. با افزایش ژرفای زمین، دما و فشار نیز افزایش می‌یابد. جرم زمین برابر با ۱۰۲۴×۵٬۹۷۲۲ کیلوگرم و حجم آن برابر با ۱۰۱۲×۱٫۰۸۳۲۱ کیلومتر مربع و چگالی آن برابر با ۵٫۵۱۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است.

    عناصر و ترکیبات سازندهٔ زمین

    زمین از کانی‌ها، گدازه، مایعات و ترکیبات فرار ساخته شده‌است. اکسیژن فراوان‌ترین عنصر سازندهٔ بخش سنگی زمین (پوسته و گوشته) است. علاوه بر اکسیژن، بیشتر سنگ‌ها دارای عنصر سیلیکون هستند و این‌گونه سنگ‌ها را سنگ‌های سیلیکاتی می‌نامند. تنها برخی از سنگ‌های رسوبی مانند سنگ آهک دارای اکسیژن هستند، اما سیلیکون ندارند. این‌گونه سنگ‌ها در نزدیکی سطح پوسته یافت می‌شوند. سنگ‌ها دارای ترکیباتی از اکسید‌های برخی عناصر هستند. برخی از این ترکیبات عبارتند از: سیلیسیم دی‌اکسید (SiO۲)، آلومینیم تری‌اکسید (Al۲O۳)، اکسید منیزیم (MgO)، اکسید آهن (FeO)، اکسید کلسیم (CaO)، سدیم اکسید (Na۲O) و پتاسیم اکسید (K۲O).

    برخی از عناصر ساختار زمین معروف به عنصصرهای خاکی کمیاب یا فلزات خاکی کمیاب هستند. این فلزات عبارتند از: اسکاندیم (Sc)، ایتریم (Y)، لانتان (La)، سریم (Ce)، پرازئودیمیم (Pr)، نئودیمیم (Nd)، پرومتیم (Pm)، ساماریم (Sm)، یوروپیم (Eu)، گادولینیم (Gd)، تربیم (Tb)، دیسپروزیم (Dy)، هولمیم (Ho)، اربیم (Er)، تولیم (Tm)، ایتربیم (Yb) و لوتتیم (Lu). هنگامی که این فلزات با فلزات دیگر آلیاژ می‌شوند، می‌توانند افزایش خاصیت مغناطیسی، مقاومت و دمای بالا و ویژگی‌های دیگری را ارائه‌دهند. برای نمونه، آهن‌ربا با مقاومت بالا از نئودیمیم، آهن و بور ساخته شده‌است.

    مطالعه پیرامون ساختار زمین

    حدود سه قرن پیش، آیزاک نیوتن پیرامون سیارات و نیروی گرانش به مطالعه پرداخت و محاسبه‌کرد که میانگین چگالی زمین دو برابر چگالی سنگ‌های سطح زمین است و به همین دلیل درون زمین باید از سنگ‌های بسیار چگالتر ساخته شده‌باشد. دانش ما دربارهٔ درون زمین نسبت به دوران نیوتن بسیار بهبود یافته‌است، اما مقدار چگالی زمین نسبت به آن زمان تغییری نکرده‌است. اطلاعات کنونی ما دربارهٔ درون زمین از مطالعات پیرامون مسیرها و ویژگی‌های امواج لرزه‌ای و آزمایش بر روی کانی‌های و سنگ‌های سطحی در دما و فشار بالا به دست آمده‌است. اطلاعات دیگر نیز از مشاهدات زمین‌شناسی سنگ‌های سطحی و مطالعات پیرامون حرکات زمین در منظومهٔ خورشیدی، گرانش و میدان مغناطیسی زمین و گرمای درون زمین به دست آمده‌است.[۴]

    امواج لرزه‌ای به دو نوع تقسیم می‌شوند: امواج پی امواج عرضی هستند و می‌توانند در در جامدات و مایعات پخش‌شوند و امواج اس نیز امواج طولی هستند و می‌توانند در جامدات و مایعات پخش‌شوند. این امواج به طور طبیعی توسط زمین‌لرزه‌ها و آتشفشان‌ها و به طور مصنوعی توسط انفجارها و دستگاه‌های مکانیکی تولید می‌شوند.

    به غیر از این راه‌ها، برای شناخت ساختار زمین از ماشین‌های حفاری زمین استفاده می‌شود. این وسیله می‌تواند زمین را حفاری کند و سوراخ‌های بزرگی به وجود بیاورد که این سوراخ‌ها امکان مطالعه و شناخت زمین را آسان می‌کنند.

    شکل زمین

    پیش از پانجه‌آ

    در بزرگ‌ابردوران پرکامبرین، بر روی زمین لایه‌های مختلف سنگ‌های رسوبی وجود داشت. پرکامبرین بخش بزرگی از تاریخ زمین را شامل می‌شود و آغاز آن به پیدایش زمین در حدود ۴٫۵ میلیارد سال پیش و پایان آن به ۶۰۰ میلیون سال پیش باز می‌گردد. از حدود ۶۰۰ میلیون سال پیش، جانوران چند سلولی پدید آمدند و زیست بر روی زمین شکل‌گرفت. در این زمان، زمین از حالت اصلی گدازه‌ای و آتشفشانی خود درآمد و پوستهٔ جامد گسترش‌یافت و اقیانوس‌ها با تبخیر آب در جو زمین پدید آمدند.

    رانش قاره‌ای

    در اوایل سدهٔ بیستم، دانشمندی آلمانی به نام آلفرد وگنر نظریه‌ای ارائه‌داد که قاره‌های زمین از رانشی به سراسر زمین منتقل شده‌اند و نام این رانش را رانش قاره‌ای نهاد. وگنر متوجه‌شد که غرب آفریقا و شرق آمریکای جنوبی مانند تکه‌های پازل می‌مانند. او نخستین کسی نبود که این موضوع را اطلاع‌داد، اما نخستین کسی بود که شواهدی پیداکرد که این دو قاره به یک‌دیگر متصل بوده‌اند. او معتقد بود که این دو قاره بخشی از سرزمینی بزرگ و واحد بوده‌اند و شواهد زمین‌شناسی و زیست‌شناسی بسیاری به دست آورده‌بود که این موضوع را ثابت می‌کرد. برای نمونه، سنگوارهٔ خزنده‌ای باستانی به نام مسوسورس فقط در جنوب آفریقا و آمریکای جنوبی یافت می‌شود. این جانور با طول یک متر (۳٫۳ فوت)، توانایی شنا در مسافت‌های طولانی مانند اقیانوس اطلس را ندارد. وگنر معتقد بود که همهٔ قاره‌ها (نه فقط آفریقا و آمریکای جنوبی) در یک ابرقاره به یک‌دیگر متصل بودند. او نام این سرزمین بزرگ باستانی را پانجه‌آ (به معنی همهٔ سرزمین‌ها در زبان یونانی) نهاد.

    پانجه‌آ در حدود ۲۷۰ میلیون سال پیش و در دورهٔ پرمین وجود داشت و یک‌سوم از سطح زمین را پوشش می‌داد و اقیانوس جهانی پانتالاسا آن را احاطه کرده‌بود. فروپاشی پانجه‌آ اکنون از دیدگاه زمین‌ساخت بشقابی (و نه از دیدگاه کهنهٔ وگنر) توضیح داده می‌شود. این ابرقاره به یک‌باره شکسته‌نشده و در مراحل مجزا تکه‌تکه شده‌است. فروپاشی پانجه‌آ در حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش و در دورهٔ ژوراسیک آغاز شد. حدود ۱۸۰ میلیون سال پیش، نخستین اقیانوس تشکیل‌شده از فروپاشی پانجه‌آ، اقیانوس اطلس مرکزی بود که میان شمال‌غربی آفریقا و آمریکای شمالی و جنوب‌غربی اقیانوس هند میان آفریقا و قطب جنوب قرار داشت. حدود ۱۴۰ میلیون سال پیش، با جداشدن آفریقا و آمریکای شمالی از یک‌دیگر، اقیانوس اطلس جنوبی به وجود آمد. حدود ۸۰ میلیون سال پیش، آمریکای شمالی از اروپا جداشد؛ استرالیا از قطب جنوب و هند نیز از ماداگاسکار دور شد. در حدود ۵۰ میلیون سال پیش، هند در نهایت با اوراسیا برخورد کرد و رشته‌کوه هیمالیا تشکیل‌شد و سرانجام، قاره‌های امروزی شکل گرفتند.

    اکنون هفت قاره بر روی کرهٔ زمین وجود دارد: آسیا، آفریقا، آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، اروپا، استرالیا و جنوبگان. اما برخی از جغرافی‌دانان تنها فهرست شش قاره را ارائه می‌دهند و آسیا و اروپا را با هم ترکیب می‌کنند و آن را یک قاره (اوراسیا) به شمار می‌آورند. در برخی از جاها، دانش‌آموزان یاد می‌گیرند که بر روی زمین تنها پنج قاره وجود دارد: اوراسیا، استرالیا، آفریقا، جنوبگان و آمریکا. برخی از جغرافی‌دانان قاره را نه فقط یک اصطلاح فیزیکی، بلکه یک اصطلاح فرهنگی نیز می‌دانند؛ برای نمونه، آسیا و اروپا از دیدگاه فیزیکی بخشی از یک سرزمین هستند، اما از دیدگاه فرهنگی متفاوت هستند. جزایر واقع در نزدیکی قاره‌ها، بخشی از آن قاره محسوب می‌شوند؛ برای نمونه، گرینلند از دیدگاه سیاسی بخشی از اروپا و از دیدگاه جغرافیایی بخشی از آمریکای شمالی است. برخی از جزایر مانند نیوزیلند، هاوائی و پلی‌نزی نیز بخشی از قاره محسوب نمی‌شوند. اقیانوسیه[پ ۱۰] نام مجموعهٔ سرزمین‌های اقیانوس آرام است. اقیانوسیه نامی مناسب برای این سرزمین‌ها به استثنای استرالیا است که این سرزمین‌ها بخشی از قاره نیستند و اقیانوسیه نیز یک قاره محسوب نمی‌شود.[۱۲] کوه اورست مرتفع‌ترین کوه زمین و بلندترین نقطهٔ کرهٔ زمین با ارتفاع ۸٬۸۵۰ متر (۲۹٬۰۳۵ فوت) است که در رشته‌کوه هیمالیا در منطقهٔ خودمختار تبت چین در آسیا قرار دارد.

    اقیانوس‌ها ۷۱ درصد سطح کرهٔ زمین را پوشانده‌اند و برای گیاهان و جانوران مهم هستند. پنج اقیانوس بر روی زمین وجود دارد: اقیانوس آرام، اقیانوس اطلس، اقیانوس هند، اقیانوس منجمد جنوبی و اقیانوس منجمد شمالی. با این حال، این پنج اقیانوس به یک‌دیگر متصل‌اند. درازگودال ماریانا عمیق‌ترین نقطهٔ جهان است که تا ژرفای ۱۰٬۹۲۴ متر (۳۵٬۸۴۰ فوت) درون زمین ادامه می‌یابد و در اقیانوس آرام قرار دارد.

    زمین‌چهره به عوارض سطح زمین مانند کوه‌ها، تپه‌ها، فلات‌ها و دشت‌ها (عوارض عمده) و هم‌چنین تختال‌ها، ژرف‌دره‌ها، دره‌ها و حوضه‌های آبریز (عوارض جزئی) گفته می‌شود. در اثر جنبش بشقاب‌های زمین‌ساختی در زیر زمین و فشار دادن کوه‌ها و تپه‌ها، زمین‌چهره ساخته می‌شود. هم‌چنین، آب و باد با فرسایش زمین می‌تواند زمین‌چهره‌هایی مانند دره‌ها و ژرف‌دره‌ها بسازد. این دو فرآیند طی مدت طولانی و گاهی اوقات میلیون‌ها سال روی می‌دهد. مرتفع‌ترین و بلندترین زمین‌چهرهٔ زمین، کوه اورست است. زمین‌چهره‌ها می‌توانند به شکل رشته‌کوه‌ها و حوضه‌های آبریز زیر دریا وجود داشته‌باشند و درازگودال ماریانا عمیق‌ترین زمین‌چهره بر روی کرهٔ زمین است.

    آنتروپوسن نام عصری غیر رسمی در زمین‌شناسی است که در سومین بخش کواترنری (۲٫۶ میلیون سال پیش–تاکنون) قرار دارد و محدودهٔ آن از نیمهٔ دوم سدهٔ هجدهم–تاکنون است. آنتروپوسین عصری است که تغییرات گستردهٔ انسان خردمند بر سطح زمین، جو زمین، اقیانوس‌ها و چرخه‌های طبیعی آغاز شد. چندی از دانشمندان استدلال می‌کنند که آنتروپوسین باید دنبالهٔ عصر هولوسین (۱۱٬۷۰۰ سال پیش–تاکنون) باشد.

    لایه‌های زمین

    زمین دارای سه لایهٔ پوسته، گوشته و هسته است. شعاع متوسط کرهٔ زمین (از پوسته تا مرکز هسته) برابر با ۶٬۳۷۱٫۰۰ کیلومتر (۳٬۹۵۸٫۸ مایل) و با نماد علمی ۱۰۳×۶٫۳۷۱۰ کیلومتر است.

    پوسته

    پوسته خارجی‌ترین لایهٔ زمین و شامل دو نوع قاره‌ای‌ و اقیانوسی است و تنها جایی است که زندگی بر روی آن جریان دارد. پوستهٔ قاره‌ای زیر توده‌های زمین یافت می‌شود و کم‌تر از سنگ‌های چگال مانند سنگ خارا (گرانیت ساخته شده‌است و ۱۰ تا ۷۵ کیلومتر (۶ تا ۴۷ مایل) ضخامت دارد (ژرفا متغیر است). پوستهٔ اقیانوسی نیز در کف اقیانوس‌ها یافت می‌شود و از سنگ‌های چگال مانند بازالت تشکیل شده‌است و حدود ۷ کیلومتر (۴ مایل) ضخامت دارد. پوستهٔ قاره‌ای تقریباً همیشه از پوستهٔ اقیانوسی قدیمی‌تر است. برخی از قدیمی‌ترین سنگ‌های جهان را در کمربند گرین استون نیوواگیتوک در کبک، کانادا می‌توان یافت و پوستهٔ قاره‌ای حدود ۴ میلیارد سال پیش شکل گرفته‌است. اما پوستهٔ قاره‌ای هنوز هم در جاهایی که پشتهٔ میانی اقیانوس نامیده می‌شود، تشکیل می‌شود. چگالی پوستهٔ قاره‌ای و اقیانوسی به ترتیب ۲٫۷ و ۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. پوستهٔ قاره‌ای ۰٫۳۴۷ درصد جرم زمین و ۰٫۵۵۴ درصد جرم پوسته و گوشته و هم‌چنین پوستهٔ اقیانوسی ۰٫۰۹۹ درصد جرم زمین و ۰٫۱۴۷ درصد جرم پوسته و گوشته را تشکیل می‌دهد. این لایه، سنگی و شکننده است و هنگام وقوع زمین‌لرزه می‌شکند.

    پوستهٔ اقیانوسی که بالای منطقهٔ فرورانش تشکیل شده‌است، از چند لایه ساخته‌شده و رسوبات پوشاننده را شامل نمی‌شود. بالاترین لایه حدود ۵۰۰ متر (۰٫۳۱۰ مایل) ضخامت دارد و شامل گدازه‌های ساخته‌شده از بازالت است. پوستهٔ اقیانوسی از پوستهٔ قاره‌ای سنگین‌تر است و به طور مداوم و به آرامی در حال فرورفتن به زیر قارهٔ سبک‌تر قاره‌ای است که این فرآیند مهم را فرورانش می‌نامند. در این فرآیند، مجموعه و زنجیره‌ای از آتشفشان‌ها شکل می‌گیرد که قوس آتشفشانی نامیده می‌شود. در پایان، پوستهٔ اقیانوسی به اندازه‌ای به زیر پوستهٔ قاره‌ای فرو می‌رود تا این که وارد گوشته می‌شود. هنگامی که این رخداد روی می‌دهد، پوسته ذوب می‌شود و تفتال (ماگما) تا پشتهٔ میانی اقیانوسی بالا می‌آید و پوستهٔ اقیانوسی جدید ساخته می‌شود. این رخداد هر ۲۰۰ میلیون سال یا بیشتر روی می‌دهد.

    گوشته 

    گوشته بزرگ‌ترین لایهٔ زمین است که زیر پوسته واقع‌شده و از ژرفای ۱۰ کیلومتری (۶ مایلی) درون زمین آغاز شده و تا ژرفای ۲٬۸۹۰ کیلومتری (۱٬۸۰۶ مایلی) درون زمین ادامه می‌یابد و ضخامت آن حدود ۲٬۹۰۰ کیلومتر (۱٬۸۰۲ مایل) است. گوشته به چهار لایه تقسیم می‌شود: سنگ‌کره، سست‌کره، گوشتهٔ بالایی و گوشتهٔ پایینی. گوشته ۶۷٫۳ درصد جرم زمین را تشکیل می‌دهد و دمای آن بیش از °۱۰۰۰ سانتی‌گراد است. سنگ‌های نیمه جامد بسیار گرم و چگال، گوشته را می‌سازند و آهن، منیزیم، آلومینیم، سیلیکون، اکسیژن و ترکیبات سیلیکات در این لایه وجود دارد.

    از آن‌جا که زمین برای کشف مستقیم بیش از اندازه عمیق است، دانشمندان برای شناسایی گوشته از امواج لرزه‌ای استفاده می‌کنند. امواج لرزه‌ای توسط مواد گوناگون با سرعت‌ها و قدرت‌های گوناگون حرکت می‌کنند. شکافی ناگهانی میان امواج آهسته‌تر و سریع‌تر وجود دارد که این شکاف نشانهٔ مرز میان پوسته و گوشته است و ناپیوستگی موهوروویچیچ (یا موهو) نام دارد. در ژرفای ۲٬۹۰۰ کیلومتری (۱٬۸۰۲ مایلی) درون زمین، امواج اس که نمی‌توانند در مواد مایع به راه خود ادامه دهند، به طور ناگهانی ناپدید می‌شوند و امواج پی نیز می‌شکنند (خم می‌شوند). این بخش ناپیوستگی گوتنبرگ نام‌دارد و نشانهٔ پایان گوشته و آغاز هستهٔ مایع زمین است.

    سنگ‌کره (لیتوسفر) بخش خارجی سفت و سخت زمین است و جنس آن جامد است. سنگ‌کره حدود ۱۰۰ کیلومتر (۶۰ مایل) در بیش‌تر نقاط عمیق زمین نفوذ می‌کند و شامل بخش‌های بالایی شکنندهٔ گوشته و پوسته است. سنگ‌کره تمام سطح کرهٔ زمین از بالای کوه اورست تا انتهای درازگودال ماریانا را پوشش می‌دهد و از کانی‌ها تشکیل شده‌است.ضخامت سنگ‌کره به سن آن بستگی دارد (سنگ‌کرهٔ قدیمی‌تر، ضخیم‌تر است). سنگ‌کره در زیر پوسته به اندازه‌ای شکننده است که در برخی مناطق مانند یک بشقاب اقیانوسی فرورانده می‌تواند توسط گسل، زمین‌لرزه ایجادکند. زمین به طور کلی دارای دو نوع سنگ‌کرهٔ اقیانوسی و قاره‌ای است.

    سنگ‌کره همیشه به آرامی در حال حرکت است و به صفحات زمین‌ساختی تکه‌تکه شده‌است. بخش گوشتهٔ سنگ‌کره، جنبش صفحات را آسان‌تر می‌کند. جنبش سنگ‌کره (زمین‌ساخت بشقابی) عامل بسیاری از رویدادهای چشمگیر زمین‌شناسی است و وقتی که یک بشقاب (صفحه) زیر بشقابی دیگر حرکت می‌کنند یا دو بشقاب به یک‌دیگر مالش داده می‌شوند، می‌توانند زمین‌لرزه و آتشفشان ایجاد کنند.شش صفحهٔ بزرگ در قاره‌ها (به ویژه آمریکای شمالی، آفریقا و قطب جنوب) وجود دارد. اگرچه صفحه‌های کوچک برای شکل‌دادن به زمین مهم نیستند، اما صفحهٔ کوچکی مانند صفحهٔ خوآن دو فوکا مسئول آتشفشان‌های اقیانوس آرام در شمال‌غربی ایالات متحده آمریکا است.

    سه نوع مرز زمین‌ساختی به نام‌های واگرا، همگرا و دگرگون وجود دارد. مرز واگرا زمانی روی می‌دهد که دو صفحهٔ زمین‌ساخت از هم دور شوند. در طول این مرز، گدازه‌ها از شکاف‌های طولانی فوران می‌کنند و آب‌فشان‌ها، آب بسیار گرم را به بیرون پرتاب می‌کنند و زمین‌لرزه‌های مکرر روی می‌دهد و تفتال (ماگما) از شکاف خارج می‌شود. تفتال پس از خارج‌‌شدن از شکاف، به سنگ جامد تبدیل می‌شود و پوستهٔ جدید در لبه‌های پاره‌شدهٔ صفحات شکل می‌گیرد. تفتال به بازالت (سنگ تیره و متراکم زمینهٔ کف اقیانوس‌ها) تبدیل می‌شود و این‌گونه در مرزهای واگرا، پوسته‌های اقیانوسی ساخته‌شده از بازالت ایجاد می‌شود. مرز همگرا زمانی روی می‌دهد که دو دو صفحهٔ زمین‌ساخت به هم نزدیک شوند که در این صورت دو صفحه به یک‌دیگر برخورد می‌کنند.در برخورد دو سنگ‌کرهٔ اقیانوسی، صفحه‌ای که قدیمی‌تر است، سردتر و چگال‌تر است و غرق خواهد شد. و به زیر صفحهٔ دیگر فرو می‌رود و یک گودال (مانند درازگودال ماریانا) و آتشفشان شکل می‌گیرد. در برخورد یک سنگ‌کرهٔ اقیانوسی و قاره‌ای، سنگ‌کرهٔ چگال‌تر (اقیانوسی) به زیر سنگ‌کرهٔ اقیانوسی فرو می‌رود. در این برخورد، گودال، زمین‌لرزه‌های ویران‌کننده ایجاد می‌شود و گدازه به سمت بالای کوه می‌آید و قوس آتشفشانی پدید می‌آورد و کوه‌ها بالا می‌آیند. در برخورد دو سنگ‌کرهٔ قاره‌ای، به دلیل نسبتاً سبک‌بودن سنگ‌های قاره‌ای و ایستادگی در برابر حرکت رو به پایین، هیچ کدام به زیر دیگری فرو نمی‌روند. اما پوسته به چین خوردن تمایل پیدا می‌کند و سمت بالا یا کنار را تحت فشار قرار می‌دهد در مرز دگرگون، لبه‌های صفحات به یک‌دیگر ساییده می‌شوند.

    سست‌کره (استنوسفر) بخش نرم کرهٔ زمین که زیر سنگ‌کره واقع‌شده و بخش‌هایی مانند گوشتهٔ بالایی را دربر می‌گیرد. این لایه از حدود ۱۰۰ کیلومتری (۶۰ مایلی) درون زمین آغاز شده و تا ۷۰۰ کیلومتری (۴۵۰ مایلی) درون زمین گسترش می‌یابد و تصور می‌شود که این لایه بسیار گرم‌تر از سنگ‌کره و به حالت مایع باشد.

    اگرچه سنگ‌های سست‌کره جامد هستند، اما در پاسخ به تغییر شکل، روان و جاری می‌شوند. دلیل روان‌شدن این سنگ‌ها نیز دمای بالاتر از °۱۳۰۰ درجهٔ سانتی‌گرادی در اعماق زمین است. از دیدگاه ترکیب شیمیایی، اگر بخش‌های بالایی سست‌کره سرد شود، جزئی از سنگ‌کره به شمار می‌رود. تصور می‌شود که سست‌کره از سنگ‌های چگال مانند پریدوتیت‌ها ساخته شده‌باشد. این گمانه‌زنی از آن‌جا ریشه می‌گیرد که گدازه در فعالیت‌های آتشفشانی سست‌کره را ذوب می‌کند و به سطح زمین می‌رسد. گدازه‌ای با ترکیب مشابه این نوع گدازه می‌تواند از ذوب پریدوتیت‌ها به دست آمده‌باشد.

    در سست‌کره، تعادل میان دما و فشار به گونه‌ای است که سنگ‌ها دارای استحکام کمی باشند. در گوشته، امواج لرزه‌ای سرعت و شتاب سست‌کره را می‌کاهند تا بتوانند از آن بگذرند و به این دلیل، سست‌کره را با «شتاب کم» نیز می‌شناسند. این ویژگی نشان می‌دهد که سست‌کره از سنگ‌های نیمه گداخته ساخته‌شده و مانند ماده‌ای است که از ذرات جامدی ساخته شده‌است که در میان آن‌ها فضاهای مایع وجود دارد.

    هسته

    هسته درونی‌ترین و گرم‌ترین لایهٔ کرهٔ زمین است و به طور کامل از فلز ساخته شده‌است.

    هستهٔ بیرونی زمین از ژرفای ۲٬۸۹۰ کیلومتری (۱٬۸۰۶ مایلی) آغاز شده و تا ژرفای ۵٬۱۵۰ کیلومتری (۳٬۲۱۹ مایلی) زمین ادامه می‌یابد و ۳۰٫۸ درصد از جرم زمین را شامل می‌شود و در حال حرکت است. در ژرفای حدود ۲٬۸۸۰ کیلومتری (۱٬۸۰۰ مایلی)، ساختار درونی زمین به طور ناگهانی از سنگ‌های جامد گوشته به چرخش آهن مذاب هستهٔ بیرونی تغییر می‌کند. دمای هستهٔ بیرونی به اندازه‌ای زیاد است که فلزات را در این لایه به شکل مایع درآورده‌است و این لایه از فلزات ذوب‌شدهٔ آهن و نیکل ساخته شده‌است. آهن و نیکل دو فلز مهم هستند که در همه جای کرهٔ زمین یافت می‌شوند (در سطح زمین به حالت جامد یافت می‌شوند) که این فلزات آلیاژ (مخلوطی از عناصر فلزی) بسیار گرمی در هستهٔ بیرونی می‌سازند که دمای آن حدود °۴٬۰۰۰ تا °۵٬۰۰۰ سانتی‌گراد است. علاوه بر آهن و نیکل، مقدار چشم‌گیری گوگرد نیز در این لایه وجود دارد.

    از آن جا که زمین، توپی فلزی (هسته) در وسط خود دارد، همهٔ این سیاره مغناطیسی است و دانشمندان بر این باورند که هستهٔ بیرونی همان چیزی است که میدان مغناطیسی زمین را کنترل می‌کند. میدان مغناطیسی زمین مانند یک حباب عمل می‌کند و از زمین در برابر ذرات باردار شناور پیرامون منظومهٔ خورشیدی مانند ذرات بارداری که از خورشید می‌آیند، محافظت می‌کند.

    هستهٔ درونی زمین از حدود ۶٬۶۴۰ کیلومتر (۴٬۰۰۰ مایل) زیر پوسته آغاز شده و حدود ۱٬۲۸۰ کیلومتر (۸۰۰ مایل) ادامه می‌یابد. در هستهٔ زمین، دما و فشار به اندازه‌ای زیاد است (دمای °۶٬۰۰۰ سانتی‌گراد و فشار ۴۵٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع) که فلزات فشرده می‌شوند و می‌توانند مانند یک مایع حرکت‌کنند و در جاهایی که به شکل جامد هستند، وادار به لرزش هستند.

    هستهٔ درونی عمدتاً از آهن ساخته شده‌است. اگرچه دما در هستهٔ درونی بسیار زیاد است، اما به دلیل فشار بسیار زمین، آهن نمی‌تواند ذوب‌شود و جنس هستهٔ درونی جامد است. هسته به طور منظم در حال حرکت است و می‌چرخد و دانشمندان بر این باورند که هستهٔ درونی سریع‌تر از بقیهٔ بخش‌های زمین می‌چرخد.

    تاکنون هر آن‌چه که دربارهٔ هستهٔ درونی زمین مشخص شده‌است، از مطالعات ردیابی امواج لرزه‌ای (امواجی که از سطح زمین به درون زمین رفته‌اند) به دست آمده‌است. این مطالعات نشان داده‌اند که سفر به هستهٔ درونی از هر راستایی یکسان نیست و این نشان می‌دهد که جاهای مختلف هستهٔ درونی نیز یکسان نیست.

    ویژگی‌های فیزیکی

    گرانش زمین

    در دانش مکانیک، گرانش نیرویی جهانی است که همهٔ مواد را جذب می‌کند. این نیرو تا حد زیادی ضعیف‌ترین نیروی شناخته‌شده در طبیعت است که هیچ نقشی در تعیین ویژگی‌های درونی مواد ندارد. از سوی دیگر، این نیرو مدار سیارات منظومهٔ خورشیدی را کنترل می‌کند و در جاهای دیگر، ساختار ستارگان، کهکشان‌ها و کل کیهان را حفظ می‌کند. بر روی زمین، همهٔ اجسام دارای وزن هستند و متناسب با جرم آن اجسام، زمین بر روی آن‌ها نیروی گرانش اعمال می‌کند.

    در آغاز سدهٔ شانزدهم میلادی، ستاره‌شناسانی مانند گالیلئو گالیله و تیکو براهه کشف‌کردند که زمین و سیارات دیگر به دور خورشید می‌چرخند و یوهانس کپلر نشان‌داد که سیارات در یک مدار بیضی‌شکل (نه دایره‌ای شکل) به دور خورشید می‌چرخند. اما سؤال این بود که چرا سیارات در مداری بیضی‌شکل به دور خورشید می‌چرخند و سرانجام آیزاک نیوتن گرانش زمین را کشف‌کرد. افسانه‌ای می‌گوید که وقتی نیوتن دید که سیبی در حال افتادن است، دربارهٔ نیروهای طبیعت به فکر افتاد و متوجه‌شد که نیرویی باید وجود داشته‌باشد که بر روی سیب در حال سقوط اثر بگذارد؛ در غیر این صورت، سیب شروع به حرکت نمی‌کند. او هم‌چنین متوجه‌شد که ماه در مداری دور از زمین به دور زمین می‌چرخد و اگر نیرویی وجود نداشت، ماه به سمت زمین سقوط می‌کرد؛ در حالی که ماه تحت نیروی گرانش زمین به دور زمین می‌چرخد. سرانجام نیوتن این نیرو را گرانش نامید و مشخص‌کرد که نیروهای گرانشی میان همهٔ اجرام وجود دارد.

    مقدار گرانش زمین ثابت نیست و همراه با امتداد سطح زمین، ارتفاع زمین و حتی زمان تغییر می‌کند، اما برای سادگی از گرانش استاندار زمین استفاده می‌شود. گرانش استاندارد زمین برابر با ۹/۸۰۶۶۵ متر بر مجذور ثانیه (m/s۲) یا ۳۲/۱۷۴۰ فوت بر مجذور ثانیه (ft/s۲) است. این مقدار، گرانش متوسط در °۴۵ عرض جغرافیایی در سطح دریاست و در محاسبات مهندسی نیز استفاده می‌شود. مقدار گرانش در سطح زمین به دلایلی متفاوت است:

    دما و فشار زمین

    با افزایش ژرفای زمین، دما و فشار زمین نیز افزایش می‌یابد. به طوری که با افزایش یک کیلومتر ژرفای زمین، دما °۲۵ سانتی‌گراد و فشار حدود ۲۵ اتمسفر افزایش می‌یابد. عامل این افزایش فشار و دما، وزن لایه‌های زمین است و فشار و دما حالت لایه‌های زمین را مشخص می‌کند.

    در نزدیکی سطح زمین، فشار و دما کم است. برآورد شده‌است که دمای مرکز زمین حدود °۴٬۰۰۰ تا °۷٬۰۰۰ سانتی‌گراد و به اندازهٔ دمای سطح خورشید است. در این دما، سنگ و آهن به صورت جامد باقی می‌مانند. در ژرفای ۵۰ کیلومتری، میزان فشار نزدیک به ۲۰۰٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع است. در حالی که میزان فشار معمولی در لاستیک خودروها، حدود ۳۵ پوند بر اینچ مربع است. قراردادن فشار ۲۰۰٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع در لاستیک خودرو، موجب ترکیدن لاستیک و تبدیل آن به قطعات بسیار کوچک می‌شود. در پوسته، صفحات زمین‌ساختی معمولاً به صورت هموار حرکت می‌کنند، اما گاهی اوقات به یک‌دیگر برخورد می‌کنند و فشار حاصل می‌شود و زمین‌لرزه روی می‌دهد.

    جرم، حجم و چگالی زمین

    جرم زمین برابر با ۵٬۹۷۲٬۱۹۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰ کیلوگرم و با نماد علمی ۱۰۲۴×۵٬۹۷۲۲ کیلوگرم است. زمین تنها جرم بخشی از اجرام دیگر منظومهٔ شمسی را دارد؛ برای نمونه، جرم خورشید ۳۳۳٬۰۰۰ بار و جرم سیارهٔ برجیس ۳۱۸ بار بیشتر از زمین است. اجرام دیگری نیز در منظومهٔ شمسی وجود دارند که بخشی از جرم زمین را دارند؛ برای نمونه، سیارهٔ بهرام تنها ۱۱ درصد جرم زمین را دارد.

    حجم زمین برابر با ۱٬۰۸۳٬۲۰۶٬۹۱۶٬۸۴۶ کیلومتر مربع (۲۵۹٬۸۷۵٬۱۵۹٬۵۳۲ مایل مربع) و با نماد علمی ۱۰۱۲×۱٫۰۸۳۲۱ کیلومتر مربع است. زمین بزرگ‌ترین سیاره از میان چهار سیارهٔ درونی است؛ هر چند که در مقایسه با غول‌های گازی بسیار کوچک است. سیارهٔ تیر کوچک‌ترین سیارهٔ منظومهٔ شمسی است و حجم آن برابر با ۵/۴ درصد حجم زمین است. حجم سیارهٔ ناهید برابر با ۸۶ درصد حجم زمین است و حجم این سیاره بیش از هر سیارهٔ دیگری به زمین نزدیک است. حجم سیارهٔ بهرام برابر با ۱۵ درصد حجم زمین است و می‌توان بیش از شش سیاره به اندازهٔ مریخ را درون زمین جای‌داد. سیارهٔ برجیس بزرگترین سیارهٔ منظومهٔ شمسی است و می‌توان ۱۳۲۱ سیاره به اندازهٔ زمین را درون آن جای‌داد. سیارهٔ کیوان نیز دومین سیارهٔ بزرگ منظومهٔ شمسی است و می‌توان ۷۶۴ سیاره به اندازهٔ زمین را درون آن جای داد.

    چگالی زمین برابر با ۵٫۵۱۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. این عدد، چگالی متوسط همهٔ مواد در زمین است و این سیاره چگال‌ترین سیاره در منظومهٔ شمسی است. اگر فشرده‌سازی گرانشی که عامل چگال‌بودن زمین است، وجود نداشت، سیارهٔ تیر که دومین سیارهٔ چگال منظومهٔ شمسی است، چگال‌ترین سیارهٔ این منظومه می‌شد. چگالی زمین با تقسیم جرم زمین بر حجم آن محاسبه و سپس از کیلوگرم بر کیلومتر (kg/km) به گرم بر سانتی‌متر (g/cm) ساده می‌شود.

    پدیده‌ها و بلایای طبیعی

    منبع مطلب : shahryaramir12.blogfa.com

    مدیر محترم سایت shahryaramir12.blogfa.com لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    همه چیز درباره لایه های زمین و دانستنی های جالب درباره آن ها

    کره زمین از لایه های مختلفی تشکیل شده که با آرایشی خاص در کنار یکدیگر جای گرفته اند. هر لایه خواص شیمیایی و زمین شناسی متفاوتی دارد و با عبور از هر لایه به لایه بعدی میزان فشار و دماها متفاوت می شود. برای اینکه از لایه های مختلف زمین بیشتر بدانید با این مقاله از آرگا همراه ما باشید.

    در این مطالب از آرگا برای علاقمندان به زمین شناسی به بررسی لایه های مختلف زمین می پردازیم. سیاره زمین نیز مانند دیگر سیارت از قسمتهای مختلفی تشکیل شده است. امروزه تمام اطلاعات ما درباره لایه های زمین از طریق امواج لرزه نگاری بدست می آید.

    آشنایی با لایه های مختلف زمین ساختار گوشته زمین

    کره زمین از لایه های مختلفی تشکیل شده که با آرایشی خاص در کنار یکدیگر جای گرفته اند. هر لایه خواص شیمیایی و زمین شناسی متفاوتی دارد و با عبور از هر لایه به لایه بعدی میزان فشار و دماها متفاوت می شود. دانش امروزه ما درباره لایه های زمین مرهون علم لرزه نگاری است. به این صورت که امواج صوتی ایجاد شده توسط زمین لرزه ها را اندازه گیری نموده و نوسان سرعت آنها را در گذر از لایه های زمین مورد بررسی قرار می دهد.

    لایه های زمین شامل دو نوع تقسیم بندی می باشند. اولی بر اساس ترکیب شیمیایی می باشد که آن شامل پوسته، گوشته و هسته(درونی و بیرونی) است. دومی بر اساس ویژگی های فیزیکی زمین می باشد که شامل لیتوسفر، استنوسفر، گوشته مزوسفری، هسته بیرونی و هسته درونی می باشد. تفاوت میان لایه های زمین به فرایندهای ایجاد شده در ۴.۵ میلیارد سال پیش هنگام تشکیل زمین بر می گردد. ذر آن زمان مواد با چگالی بالاتر بر اثر ذوب شدن به سمت مرکز حرکت کردند و مواد با چگالی کمتر به سمت پوسته روانه شدند. به این ترتیب مواد هسته زمین را بیشتر آهن و نیکل تشکیل دادند و عنصرهای سبک به همراه سنگهای سیلیکاتی به سمت سطح زمین حرکت کردند. قصد داریم در ادامه به ترتیب تقسیم بندی لایه های زمین را مورد بررسی قرار دهیم.

    شناخت لایه های زمین

    تقسیم بندی لایه های زمین

    خارجی ترین لایه زمین پوسته نامیده می شود. این لایه بخش سرد و سخت شده زمین دانسته شده که عمقی بین ۵-۷۰ کیلومتر دارد. پوسته فقط یک درصد از کل حجم کره زمین را به خود اختصاص داده است و شامل دو بخش قاره ای و اقیانوسی می باشد. این لایه تنها جایی است که زندگی در آن جریان دارد. قسمتی از پوسته که عمق کمتری(۵-۱۰ کیلومتر) دارد و از سنگهای با چگالی بیشتر مانند بازالت تشکیل شده است را پوسته قاره ای می گویند و بخشی که ضخیم تر بوده (۱۰-۷۵ کیلومتر ضخامت) و از سنگهای با چگالی کمتر مانند گرانیت تشکیل شده است را پوسته قاره ای می نامند.

    پوسته قاره ای نسبت به پوسته اقیانوسی قدیمی تر می باشد. تعدادی از کهن ترین سنگ های جهان را می توان در کمربند گرین استون نیوواگیتوک کانادا پیدا کرد در ضمن باید اشاره کرد که پوسته قاره ای حدود چهار میلیارد سال پیش تشکیل شده است. با این وجود پوسته قاره ای در نقاطی موسوم به پشته میانی اقیانوس هنوز درحال شکل گرفتن است. چگالی پوسته اقیانوسی و قاره ای به ترتیب ۳ و ۲.۷ گرم بر سانتی متر مکعب می باشد. پوسته قاره ای سنگی و شکننده بوده و در هنگام زمین لرزه شکسته می شود.

    طبقات تشکیل دهنده زمین

    پوسته اقیانوسی بالای منطقه لغزشی متشکل از چندین لایه بوده و شامل رسوبات پوشاننده نمی باشد. بالاترین لایه تقریبا ۵۰۰ متر ضخامت داشته و حاوی گدازه های ایجاد شده از بازالت است. پوسته اقیانوسی سنگین تر از پوسته اقیانوسی بوده و به طور پیوسته و آهسته درحال فرو رفتن به زیر پوسته قاره ای می باشد که به این فرایند مهم لغزش یا فرورانش می گویند. در این پروسه مجموعه ای از آتشفشان ها شکل می گیرند که قوس آشفشانی نام دارند. در نهایت پوسته اقیانوسی به اندازه ای تحت پوسته قاره ای قرار می گیرد که به گوشته وارد می شود. زمانی که این امر اتفاق افتاد پوسته ذوب شده و ماگما تا پشته میان اقیانوسی بالا آمده و پوسته اقیانوسی جدیدی ایجاد می شود. این رویداد هر ۲۰۰ میلیون سال یا بیشتر اتفاق می افتد.

    بزرگترین لایه زمین گوشته می باشد که در زیر پوسته قرار گرفته و از عمق ۱۰ کیلومتری داخل زمین شروع شده و تا عمق ۲.۸۹۰ کیلومتری دون زمین امتداد دارد. گوشته از سنگها نیمه جامد خیلی گرم و چگال تشکیل شده است و عناصری مانند آهن، منیزیم، آلومنیوم، سیلیکون، اکسیژن و ترکیبات سیلیس در آن وجود دارد. ضخامت ان لایه حدود ۲.۹۰۰ کیلومتر بوده و تقریبا ۸۴ درصد حجم زمین را شامل می شود . گوشته عمدتا حالت جامدی داشته و در طول زمان شبیه به یک سیال بسیار چسبناک رفتار نموده است.

    اقشار ساختاری زمین

    گوشته به چهار لایه سنگ کره، سست کره، گوشته بالایی و گوشته پایینی تقسیم می شود. دمای گوشته زمین بالای ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد است. با توجه به اینکه زمین بیش از حد عمیق است برای شناسایی لایه های موجود در آن از امواج لرزها بهره می گیرند. این امواج از مواد مختلف با سرعت و قدرت متفاوتی عبور می کنند. شکاف ناگهانی بن امواج کندتر و سریعتر ماهده می شود که نان دهنده مرز بین پوسته و گوشته زمین است که به ناپیوستگی موهوروویچ موسوم است. در عمق ۲.۹۰۰ کیلومتری امواج توانایی عبور از مواد مایع را نداشته و به صورت ناگهانی محو می شوند یا به اصطلاح خم می شوند. این قسمت ناپیوستگی گوتنبرگ نام داشته و نشان دهنده آخر گوشته و شروع هسته مایع زمین می باشد.

    لیتوسفر یا سنگ کره قسمت خارجی زمین بوده که سخت و سفت بوده و جنس آن جامد است. لیتوسفر حدود ۱۰۰ کیلومتر در بیشتر بخشهای عمیق زمین نفوذه کرده و شامل قسمتهای بالایی شکننده گوشته و پوسته می باشد. سنگ کره کل سطح زمین را از ارتفاعات کوه اورست تا انتهای درازگودال ماریانا را فرا می گیرد و از کانی های متعدد برخوردار می باشد. ضخامت سنگ کره را بر اساس سن آن تعیین می کنند. سنگ کره قدیمی تر ضخیمتر خواهد بود. لیتوسفر در زیر پوسته می تواند به نحوی شکننده باشد که در بعضی مناطق زمین لرزه را سبب شود.

    مواد هسته درونی زمین

    استنوسفر یا سست کره قسمت نرم کره زمین بوده که زیر سنگ کره قرار گرفته و بخشهایی از گوشته بالایی را فرا می گیرد. سست کره از حدود ۱۰۰ کیلومتری داخل زمین شروع شده و تا ۷۰۰ کیلومتری درون زمین ادامه دارد. تصور بر این است که این لایه از سنگ کره بسیار گرم تر بوده و به شکل مایع باشد. هرچند سنگهای استنوسفر جامد هستند و در واکنش به تغییر شکل به فرم مایع درمی آیند. علت این امر دمای بالاتر از ۱۳۰۰ درجه سانتی گراد در ژرفای زمین است

    هسته بخش مرکزی زمین را در بر می گیرد و شامل دو بخش هسته درونی و هسته بیرونی می باشد. هسته درونی به خاطر فشار بالا جامد بوده و هسته بیرونی مایع است. قطر هسته ۲۵۶۰ کیلومتر، دما ۸۰۰ درجه سانتی گراد و فاصله آن از سطح زمین ۶۳۳۶ کیلومتر است. مواد تشکیل دهنده هسته به دلیل فشار زیاد بسیار متراکمتر از دیگر قسمتهای زمین هستند. بیشتر مواد تشکیل دهنده هسته را آهن و نیکل تشکیل می دهند.

    درونی ترین لایه زمین هسته می باشد

    ۱.۳ هسته بیرونی

    دانشمندان بر این باورند که میدان مغناطیسی زمین توسط هسته بیرونی کنترل شده تا زمین را در برابر ذرات شناور منظومه شمسی محافظت کند. این هسته ۳۰.۸ درصد جرم زمین را به خود اختصاص داده و از عمق ۲.۸۹۰ کیلومتری شروع شده و تا عمق ۵.۱۵۰ کیلومتری ادامه دارد. ساختار داخلی زمین به صورت ناگهانی از مواد جامد گوشته به مواد مذاب هسته بیرونی تغییر می یابد. هسته بیرونی دارای دمای بیش از اندازه ای(۴۰۰۰-۵۰۰۰ درجه سانتی گراد) بوده که سبب ذوب شدن فلزات در این لایه شده است. این هسته از فلز آهن و نیکل ذوب شده و میزان گوگرد قابل توجهی تشکیل شده است. با توجه به این که هسته زمین فلزی می باشد بنابراین تمام این سیاره مغناطیسی است و نظر دانشمندان بر این است که هسته بیرونی عامل مغناطیس زمین است.

    این هسته از عمق ۶.۶۴۰ کیلومتری زیر پوسته شروع شده و تقریبا ۱.۲۸۰ کیلومتر امتداد دارد. در هسته زمین فشار و دما به قدری زیاد است(۶۰۰۰ درجه سانتی گراد) که سبب فشرده شدن فلزات شده و قادرند شبیه یک مایع حرکت کنند و در قسمتهایی که به فرم جام هستند لرزش ایجاد کند. مواد تشکیل دهنده هسته درونی غالبا از آهن می باشد. با این که دما در این هسته بسیار بالا بوده اما به خاطر فشار زیاد زمین آهن قادر نیست ذوب شود بنابراین جنس هسته درونی جامد است. هسته درونی مرتب در حال حرکت و چرخش بوده و دانشمندان معتقدند این هسته سریعتر از دیگر قسمتهای زمین می چرخد. بیشتر اطلاعات بدست امده از این هسته توسط مطالعات امواج لرزه ای بدست آمده است. با این حال نفوذ به هسته درونی به هر طریقی امکان پذیر نبوده که نشان دهنده یکسان نبودن بخشهای مختلف هسته درونی است.

    منبع : آرگا

    برچسب :منبع خبر : مجله آرگا

    منبع مطلب : amadkhabar.ir

    مدیر محترم سایت amadkhabar.ir لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    جواب کاربران در نظرات پایین سایت

    مهدی : نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    میخواهید جواب یا ادامه مطلب را ببینید ؟
    ناشناس 8 روز قبل
    0

    عالی

    مهدی 2 سال قبل
    0

    نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    برای ارسال نظر کلیک کنید