زمین

زمین (به انگلیسی: Earth یا the Earth) سومین سیارهٔ منظومهٔ خورشیدی است که در فاصلهٔ ۱۵۰ میلیون کیلومتری از ستارهٔ خورشید قرار دارد. این سیاره چگال ترین و از نظر بزرگی پنجمین سیاره از هشت سیارهٔ منظومهٔ خورشیدی است. همچنین در میان چهار سیارهٔ سنگی گردان به دور خورشید (تیر، ناهید، زمین و مریخ) زمین بزرگترین آن‌ها است. گاهی از آن با نام‌های جهان و سیارهٔ آبی نیز یاد می‌شود. نام لاتین آن Terra است. در منظومهٔ خورشیدی، فاصلهٔ زمین تا خورشید بین فاصلهٔ زهره (یا ناهید) تا خورشید و فاصلهٔ مریخ (یا بهرام) تا خورشید است. زمین جزو سیارات داخلی منظومهٔ خورشیدی به‌شمار می‌آید.

نزدیک به ۴٫۵۴ میلیارد سال (به صورت دقیق تر ۰٫۰۰۰۶ ± ۴٫۵۶۷۲ میلیارد سال) از پیدایش زمین می‌گذرد. و زندگی بر روی سطح آن در طول یک میلیارد سال پدیدار گشته‌است. هم اکنون زمین خانهٔ میلیون‌ها گونه از جانداران است که انسان یکی از آن‌ها است. زیست‌کرهٔ زمین با گذر زمان جو زمین و دیگر شرایط فیزیکی و شیمیایی این سیاره را دچار دگرگونی‌های شگرفی کرده‌است و محیطی را فراهم کرده‌است تا اندامگان زنده بتوانند به رشد و زیست‌زایی بپردازند. همچنین در اثر این دگرگونی‌ها لایهٔ اوزون به دور این سیاره تشکیل شده‌است، لایه‌ای که با کمک میدان مغناطیسی زمین مانع از ورود پرتوهای آسیب رسان خورشید می‌شود و به این ترتیب اجازه می‌دهد در زمین زندگی ادامه یابد. ویژگی‌های فیزیکی، پیشینهٔ زمین شناسی و گردش زمین باعث شده‌اند تا زندگی در این دوره‌ها در آن پابرجا بماند و انتظار آن می‌رود که برای ۵۰۰ میلیون تا ۲٫۳ میلیارد سال دیگر نیز زندگی همچنان ادامه داشته باشد.

پوستهٔ زمین به چندین لایهٔ سخت یا زمین‌ساخت بشقابی تقسیم شده‌است، این لایه‌ها در گذر میلیون‌ها سال در زمین جابجا می‌شوند. نزدیک به ۷۱٪ از سطح زمین با آب شور اقیانوس‌ها پوشیده شده‌است و باقی ماندهٔ آن را قاره‌ها و جزیره‌ها تشکیل می‌دهند که خود آن‌ها نیز تعداد زیادی دریاچه و دیگر سرچشمه‌های آبی را در خود جای داده‌اند. بیشتر سطح قطب‌های زمین از یخ یا دریای یخ زده پوشیده شده‌است. ساختار درونی زمین پویا است و لایه‌های آن عبارتند از لایهٔ ضخیم گوشتهٔ جامد، یک لایه، هستهٔ بیرونی که مایع است و میدان مغتاطیسی را تولید می‌کند و یک لایه، هستهٔ درونی که آهنی و جامد است.

زمین همواره با دیگر جرم‌های آسمانی بویژه خورشید و ماه در اندرکنش است. هم اکنون زمین با سرعتی ۳۶۶٫۲۶ برابر سرعتی که به دور خودش می‌گردد، به گرد خورشید می‌گردد که این برابر با ۳۶۵٫۲۶ روز خورشیدی یا یک سال نجومی است.^{[یادداشت ۵]} محور گردش زمین نسبت به خط عمود بر صفحهٔ گردش آن ۲۳٫۴ درجه انحراف دارد. این انحراف باعث ایجاد تغییرات فصلی با دورهٔ گردشی برابر با یک سال اعتدالی یا ۳۶۵٫۲۴ روز می‌شود. تنها ماه طبیعی شناخته شده برای زمین، کرهٔ ماه است که از نزدیک به ۴٫۵۳ میلیارد سال پیش گردش خود به دور زمین را آغاز کرده‌است. ماه باعث ایجاد کشند در آب اقیانوس‌ها، پایدار شدن زاویهٔ انحراف محور زمین و کم کم آهسته تر شدن سرعت گردش زمین شده‌است. در آخرین بمباران شهابی تقریبا میان ۳٫۸ و ۴٫۱ میلیارد سال پیش، چندین سیارک و شهاب سنگ با زمین برخورد کرد و دگرگونی‌های درخور توجهی در سطح زمین ایجاد کرد.

جو زمین ترکیبی است از نیتروژن (نزدیک به هشتاد درصد)، اکسیژن (نزدیک به بیست درصد) و چندین گاز دیگر.

بلندترین نقطه بر روی خشکی‌های زمین کوه اورست نام دارد که نزدیک به ۹ کیلومتر از سطح دریا بالاتر است. ژرف‌ترین قسمت دریاها نیز در نزدیکی جزایر فیلیپین در اقیانوس آرام قرار دارد. عمق این ناحیه حدود ۱۱ کیلومتر پایین‌تر از سطح دریا است و به آن درازگودال ماریانا گفته می‌شود.

محدودهٔ دمای هوا بر روی کره زمین میان ۸۹٫۲ (قطب جنوب) درجه زیر صفر تا ۷۰٫۷ (کویر لوت، ایران)درجه بالای صفر قرار دارد. محیط استوای زمین ۴۰٬۰۷۵۱۶ کیلومتر و وزن زمین ۱۰^۲۴×۵۹۷۳۵ کیلوگرم (هشتاد برابر وزن ماه) است. فاصله کره زمین تا کره ماه ۳۴۰ هزار کیلومتر می‌باشد.

انسان‌ها نیازهایشان را از منابع کانی‌ها و محصول‌هایی که از زیست‌کره بدست می‌آید، تامین می‌کنند. نزدیک به ۲۰۰ کشور مستقل در جهان وجود دارد که انسان‌ها در این کشورها پخش شده‌اند و از راه دیپلماسی، سفر، تجارت و فعالیت‌های نظامی با هم در اندر کنش قرار می‌گیرند. فرهنگ و دانش انسان‌ها با گذر زمان بسیار پیشرفت و تغییر کرده‌است. انسان‌ها زمانی به صاف بودن زمین و بعد نظریهٔ مرکز بودن زمین در جهان معتقد بودند. از دیدگاه‌های امروزی به زمین، می‌توان به دیدگاه فرضیهٔ گایا اشاره کرد.

گاه‌شناسی

پویانمایی جابجایی قاره‌ها از دوران کامبرین تا امروز، نزدیک به ۵۴۲ میلیون سال پیش.

پویانمایی شکسته شدن پانجه‌آ.

دانشمندان برآورد کرده‌اند که نخستین بار ماده در ۴٫۵۶۷۲ ± ۰٫۰۰۰۶ میلیارد سال پیش در سامانهٔ خورشیدی تشکیل شد و در ۴٫۵۴ میلیارد سال پیش (با ۱٪ خطا) زمین و دیگر سیاره‌های سامانه خورشیدی از ابر خورشیدی پدید آمدند. ابر خورشیدی یا solar nebula ابری است صفحه‌ای شکل ساخته شده از گاز و غبار که پس از تشکیل خورشید برجای مانده‌است. 

زمین پس از تشکیل در یک دورهٔ ۱۰ تا ۲۰ میلیون ساله، یکپارچگی خود را بدست می‌آورد و به کمال می‌رسد. این سیاره در آغاز به صورت مواد ذوب شده بود و کم کم با گذر زمان گرمای خود را از دست داد و یک پوستهٔ جامد جایگزین مواد مذاب آن شد. کمی پس از آن در ۴٫۵۳ میلیارد پیش ماه نیز بوجود آمد.

آخرین فرضیه‌ای که دربارهٔ چگونگی تشکیل ماه بیان شده و مورد پذیرش بیشتر دانشمندان قرار گرفته، فرضیهٔ برخورد بزرگ است. این فرضیه می‌گوید که جسمی (گاهی به آن تئا می‌گویند) به بزرگی بهرام و با جرمی برابر با ۱۰٪ جرم زمین، با زمین برخورد کرد. پس از برخورد بخشی از جرم آن در زمین باقی ماند و بخشی از جرم آن‌ها جدا شد و به فضا رفت. مجموعهٔ جرم‌های پرتاب شده یکی شد و در نهایت کرهٔ ماه بوجود آمد.

اتمسفر نخستین زمین از بیرون زدن گازها و فعالیت‌های آتش‌فشانی بوجود آمد پس از آن، آب و یخ گرفته شده از سیارک‌ها، خرده سیاره‌ها، دنباله‌دارها و جرم‌های دورتر از نپتون (ترانس-نپتون‌ها) میزان بخار آب فشردهٔ جمع شده در زمین را بالا برد و در نهایت اقیانوس‌ها پدیدار شدند. دانشمندان معتقدند که در آن زمان خورشید تنها ۷۰٪ از درخشندگی حال حاضر خود را داشته ولی هم زمان نشانه‌هایی پیدا شده که آب اقیانوس‌ها در آن دوران «مایع» بوده‌است. این دو مطلب یک تناقض بوجود آورده‌اند و هنوز بی جواب باقی مانده‌اند. هم زمانی پخش شدن گازهای گلخانه‌ای در زمین و بالا بودن میزان تغییراتی که در پرتو افکنی خورشید بوجود می‌آمد همگی زمین را به سوی گرم تر شدن می‌برد و مرتب دمای سطح زمین بالاتر می‌رفت و مانع از آن می‌شد تا اقیانوس‌ها یخ بزنند. در ۳٫۵ میلیارد سال پیش میدان مغناطیسی زمین تشکیل شد و کمک کرد تا در اثر باد خورشیدی، اتمسفر زمین تهی نشود.

دو فرضیهٔ مهم برای نرخ رشد و گسترش قاره‌ها در زمین وجود دارد: نخست: قاره‌ها دارای رشد پیوسته تا امروز بوده‌اند. دوم: قاره‌ها در آغاز گذشتهٔ زمین، رشد سریع داشته‌اند. مطالعات امروز نشان می‌دهد که فرضیهٔ دوم به واقیعیت نزدیک تر است. امروزه دانشمندان معتقدند که در آغاز رشد پوستهٔ قاره‌ای زمین با سرعت انجام شده و پس از آن در یک دورهٔ طولانی پایدار بوده‌است. پس از گذشت صدها میلیون سال در مقیاس زمین شناسی سطح قاره‌ها پیوسته به خود شکل می‌داد تا اینکه در آخر شکسته شد و تکه قاره‌ها از هم جدا شدند. قاره‌ها همواره در حال مهاجرت بر روی سطح زمین اند و گاهی با یکدیگر ترکیب می‌شوند و یک ابَرقاره را ایجاد می‌کنند. نزدیک به ۷۵۰ میلیون سال پیش، یکی از قدیمی ترین ابَرقاره‌های شناخته به نام رودینیا شروع به شکسته شدن کرد. پس از آن تکه‌های آن دوباره با هم یکی شدند و پانوتیا (۵۴۰ تا ۶۰۰ میلیون سال پیش) و پس از آن پانجه‌آ بوجود آمد که این نیز خود در ۱۸۰ میلیون سال پیش شکسته شد.

فرگشت زندگی

 

دانشمندان بر این باورند که نزدیک به چهار میلیارد سال پیش، شیمی انرژی‌های بسیار بالا موللکول‌هایی خودهمانندساز تولید کرده‌است و نزدیک به نیم میلیارد سال پیش تمام مواد لازم برای زندگی (نیای زندگی) بوجود آمده‌است. بوجود آمدن فرآیند نورساخت باعث شد تا انرژی آمده از سوی خورشید به طور مستقیم توسط اندام‌های زنده دریافت شود. اکسیژن بدست آمده از این فرایند در اتمسفر زمین ذخیره شد و لایهٔ اوزون (شکلی دیگر از مولکول اکسیژن به صورت O_۳) را سطح بالایی اتمسفر بوجود آورد. همکاری سلول‌های کوچک با سلول‌های بزرگتر باعث بوجود آمدن سلول‌های پیشرفته تر به نام یوکاریوت شد. به دلیل وجود لایهٔ اوزون در بالای اتمسفر، پرتوهای آسیب رسان فرابنفش خورشید به سطح زمین نرسیده‌اند و امکان ادامهٔ زندگی در سطح زمین فراهم شده‌است.

فرضیه‌ای به نام «زمین گلوله برفی» یا Snowball Earth در دههٔ ۱۹۶۰ مطرح شده‌است این فرضیه می‌گوید که در دوران نئوپروتروزوئیک میان ۷۵۰ و ۵۸۰ میلیون سال پیش، بیشتر سطح زمین از لایه‌ای از یخ پوشیده شده بود. این مطلب بسیار مورد توجه دانشمندان است چون این دوران یخبندان به پیش از انفجار کامبرین، آغاز پدیدار شدن سلول‌های زنده، مربوط است.

پس از انفجار کامبرین، نزدیک به ۵۳۵ میلیون سال پیش، پنج دورهٔ انقراض یا خاموشی گسترده در زمین روی داد که آخرین آن‌ها در ۶۵ میلیون سال پیش در اثر برخورد یک شهاب‌سنگ بسیار بزرگ رخ داد و باعث از بین رفتن دایناسورها و دیگر دوزیستان بزرگ هیکل شد؛ البته برخی جانوران کوچکتر مانند پستانداران از این رویداد خاموشی جان سالم به در بردند. با گذشت ۶۵ میلیون سال پستانداران به شاخه‌های گوناگون تقسیم شدند تا آنکه در چند میلیون سال پیش در آفریقا پستاندارانی میمون مانند به نام ارورین Orrorin tugenensis توانستند بر روی دو پای خود بایستند. داشتن ابزارهای پیشرفته و کامیابی بیشتر در برقراری ارتباط باعث شد تا این جانوران بتوانند مواد غذایی بیشتری را برای خود فراهم کنند. و البته تمامی این پیشرفت‌ها نیازمند داشتن مغزی بزرگتر از آنچه در گذشته داشتند، است. به این ترتیب این جانوران در گذر زمان و با پیشرفته تر شدن و بزرگتر شدن مغزشان کم کم به نژاد انسان نزدیک شدند. پیشرفت در کشاورزی و صنعت به انسان‌ها اجازه داد تا در بازهٔ زمانی کوتاهی بر کرهٔ زمین چنان تاثیری بگذارند که تا کنون هیچ یک از موجودات زنده چنین نکرده‌است. انسان‌ها بر کمیت و طبیعت دیگر گونه‌های زندگی در کرهٔ زمین دست بردند.

الگوی کنونی عصر یخبندان می‌گوید نزدیک به ۴۰ میلیون سال پیش زمین دچار یخ زدگی شد، در دوران پلیستوسن نزدیک به ۳ میلیون سال پیش این وضع شدت گرفت و پس از آن سرزمین‌های با عرض جغرافیایی بالا هر ۴۰ تا ۱۰۰،۰۰۰ سال دچار چرخهٔ یخ زدگی و گرم شدگی شدند. آخرین یخبندان قاره‌ای در ۱۰،۰۰۰ سال پیش پایان یافت.

آینده

آیندهٔ کرهٔ زمین و خورشید به یکدیگر گره خورده‌است. با انباشته شدن پایدار هلیوم در هستهٔ خورشید، کم کم به درخشندگی این ستاره افزوده می‌شود به این صورت که تا ۱٫۱ Gyr (یک میلیارد سال) دیگر ۱۰٪ و تا ۳٫۵ Gyr دیگر ۴۰٪ درخشندگی آن بیشتر خواهد شد. مدل‌های هواشناسی نشان داده‌است که اگر پرتوهای دریافت شده از خورشید بیشتر شود زمین دچار دگرگونی‌های نامطلوب مانند از دست دادن آب اقیانوس‌ها خواهد شد.

با بالا رفتن دمای هوا در سطح زمین، چرخهٔ غیرآلی دی اکسید کربن تندتر می‌شود، با گذشت ۵۰۰ تا ۹۰۰ میلیون سال سطح غلظت این گاز از اندازهٔ مناسب برای گیاهان پایین تر می‌رود و گیاهان می‌میرند. با نبود گیاهان اتمسفر نیز دچار کمبود اکسیژن می‌شود و با گذشت چند میلیون سال دیگر حیوانات نیز از بین می‌روند. پس از یک میلیارد سال دیگر تمامی آب‌های زمین ناپدید می‌شود و متوسط دما در سطح زمین به ۷۰ درجهٔ سانتیگراد (۱۵۸ فارنهایت) می‌رسد. انتظار آن می‌رود که برای ۵۰۰ میلیون سال دیگر زمین همچنان توان نگه داشتن زندگی در سطح خود را داشته باشد؛ البته اگر نیتروژن از اتمسفر برداشته شود این بازه می‌تواند به ۲٫۳ میلیارد سال نیز برسد. اگر تصور کنیم که خورشید برای همیشه پایدار و جاودان باقی می‌ماند باز به این دلیل که زمین از درون در حال خنک شدن است، مقدار زیادی از CO_۲ موجود در هوا به دلیل کاهش فعالیت‌های آتشفشانی از دست می‌رفت و به دلایل دیگری ۳۵٪ از آب اقیانوس‌ها نیز به داخل گوشته فرو می‌رفت.

خورشید نیز مانند دیگر ستارگان که دچار دگرگونی می‌شوند، پس از ۵ Gyr تبدیل به یک غول سرخ خواهد شد. بررسی‌ها نشان داده‌است که در این هنگام شعاع خورشید ۲۵۰ بار بزرگتر از شعاع آن در عصر حاضر خواهد بود، چیزی نزدیک به ۱ AU یا ۱۵۰،۰۰۰،۰۰۰ کیلومتر. در این هنگام سرنوشت زمین چندان روشن نیست. هنگامی که خورشید یک غول قرمز می‌شود ۳۰٪ از حرم خود را از دست می‌دهد. هنگامی که خورشید به بیشترین حجم خود رسیده زمین در مداری در ۱٫۷ AU یا ۲۵۰،۰۰۰،۰۰۰ km از آن قرار می‌گیرد. انتظار آن می‌رود که زمین پوشش خود را از دست بدهد و به دلیل بیشتر شدن پرتوهای خورشید در زمین (نزدیک به ۵۰۰۰ برابر مقدار کنونی) اگر نگوییم همه، بیشتر آنچه از حیات بر سطح آن باقی مانده از بین می‌رود. یک شبیه‌سازی در سال ۲۰۰۸ نشان داد که هدگامی که خورشید یک غول بزرگ می‌شود مدار زمین به دور آن تنگ تر شده و زمین به سوی خورشید کشیده خواهد شد تا آنکه وارد اتمسفر خورشید شده و بخار خواهد شد.

حرکت انتقالی زمین به دور خورشید

 

سرعت این حرکت زمین در مدار خود به دور خورشید یکسان نیست و در نزدیکی خورشید بیشتر می‌شود. از اثرات این حرکت ایجاد یک سال شمسی شکل گرفتن فصول مختلف و تغییر ظاهری چهرهٔ آسمان شب در طول سال است مدت این چرخش ۳۶۵ روز و ۶ ساعت است و سرعت زمین در این مدار ۳۰ کیلومتر بر ثانیه‌است. هر ۴ سال یک بار نیز سال ۳۶۶ روز می‌شود. زیراهرسال یک بار ۶ ساعت به سال اضافه می‌شود.

همان طور که می‌دانید ۱ شبانه روز تقریبا ۲۴ ساعت است بنا بر این ۲۴ ساعت آخر سال چهارم را۱شبانه روز می‌نامیم. بدین ترتیب یک روز به سال چهارم اضافه می‌شود و ۳۶۵ روز سال چهارم تبدیل به ۳۶۶ روز می‌شود. به سالی که تعداد شبانه روز آن ۳۶۶ روز است کبیسه می‌گویند.

حرکت وضعی 

حرکت زمین به دور محور شمالی و جنوبی آن مدت این چرخش ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه‌است.

حرکت رقص محور

این حرکت بسیار کمتر است بنابراین تنها یک لرزش سینوسی در مدار زمین ایجاد می‌کند. که دلیل این امر جاذبه و چرخش ماه به دور زمین است.

سرعت حرکت محوری زمین به دور خود 

سطح زمین با سرعت ۴۰۰۰۰ کیلو متر در شبانه روز حرکت می‌کند. این سرعت برابر با ۱۰۴۰ مایل بر ساعت یا ۱۶۷۰ کیلو متر بر ساعت است. (تقریباً ۵ کیلومتر بر ثانیه) اندازه این سرعت از تقسیم محیط زمین در خط استوا بدست می‌آید. (حدود ۲۴۹۰۰ مایل یا ۴۰۰۷۰ کیلو متر) بر تعداد ساعات شبانه روز (۲۴) به دست می‌اید. با توجه به این که محیط زمین در قطبین به صفر نزدیک می‌شود، هنگامی که به سمت یکی از دو قطب حرکت می‌کنید. این سرعت تقریباً به صفر کاهش می‌یابد.

حرکت تقدیمی 

حرکت تقدیمی حرکتی است که به موجب خم بودن محور زمین نسبت به مدار خود ایجاد می‌شود و باعث می‌شود که قطب شمال سماوی جابه‌جا شود (در دوره‌های ۲۵۸۰۰ هزار ساله). برای مثال ستاره کرکس نشسته (نسر واقع) زمانی ستاره قطبی بوده‌است و ۱۲۰۰۰ سال دیگر نیز ستاره قطبی خواهد شد.