تا آنجا که می دانیم، زمین تنها سیاره ای است که قادر به حفظ حیات است. زمین، سیاره اصلی ما، زیباترین سیاره در کل منظومه شمسی است. به نظر می رسد یک جواهر آبی روشن با ابرهای سفید خیره کننده بر روی سطح آبی، سبز و قهوه ای آن است. زمین سومین سیاره از خورشید است. زمین تنها سیاره ای است که یک قمر دارد. ماه ما درخشان ترین و آشناترین جرم در آسمان شب است. این تنها ماهواره طبیعی ماست. بر خلاف سیارات دیگر مانند زحل و مشتری، زمین حلقه ندارد.
زمین با دو عامل بسیار مهم از سایر سیارات منظومه شمسی متمایز می شود:
سیاره زمین تقریباً 5 میلیارد سال سن دارد. زندگی در زمین 200 میلیون سال پیش آغاز شد. بنابراین، زندگی برای مدت طولانی در زمین وجود داشته است. قدمت نام زمین حداقل 1000 سال است. هر سیاره دیگر منظومه شمسی به نام خدایی یونانی یا رومی نامگذاری شده است، اما حداقل برای هزار سال، برخی فرهنگ ها جهان ما را با استفاده از کلمه آلمانی "زمین" توصیف کرده اند که به معنای ساده "زمین" است. میدونی ما یه بار دوقلو داشتیم؟ دانشمندان بر این باورند که دو سیاره برای میلیون‌ها سال در مدار مشترک بودند تا اینکه در یک زمان با هم برخورد کردند. زمین در اثر برخورد تیا را جذب کرد و گرانشی را که اکنون روزانه از آن استفاده می‌کنیم به دست آورد.
اندازه و فاصله
شعاع زمین 3959 مایل است. این سیاره پنجمین سیاره بزرگ منظومه شمسی است. این سیاره فقط کمی بزرگتر از زهره است و بزرگترین و متراکم ترین سیاره زمینی یا صخره ای درونی منظومه شمسی است.
با فاصله متوسط 93 میلیون مایل (150 میلیون کیلومتر)، زمین دقیقاً یک واحد نجومی از خورشید فاصله دارد زیرا یک واحد نجومی فاصله خورشید تا زمین است. واحد نجومی برای اندازه گیری فواصل در سراسر منظومه شمسی استفاده می شود. این یک راه آسان برای مقایسه سریع فاصله سیارات از خورشید است. برای مثال مشتری در فاصله 2/5 واحد نجومی از خورشید و نپتون 07/30 واحد نجومی از خورشید قرار دارد.
برای اندازه‌گیری فواصل طولانی، ستاره‌شناسان از «سال‌های نوری» یا مسافتی که نور در یک سال زمینی طی می‌کند استفاده می‌کنند که برابر با ۶۳۲۳۹ واحد نجومی است. برای مثال، پروکسیما قنطورس، نزدیکترین ستاره به خورشید، 4.25 سال نوری از زمین فاصله دارد. حدود هشت دقیقه طول می کشد تا نور خورشید به سیاره ما برسد.
مدار زمین
مانند تمام اجرام آسمانی دیگر در منظومه شمسی، زمین نیز به دور خورشید می چرخد. مدار زمین مسیری است که زمین در طول آن به دور خورشید حرکت می کند. مدار زمین یک دایره کامل نیست. شکل آن بیشتر شبیه بیضی یا بیضی است. در طول یک سال، زمین گاهی به خورشید نزدیکتر می شود و گاهی از خورشید دورتر می شود. نزدیکترین نزدیکی زمین به خورشید که حضیض نامیده می شود، در اوایل ژانویه اتفاق می افتد و حدود 91 میلیون مایل (146 میلیون کیلومتر) است که فقط کمتر از 1 واحد نجومی است. این اتفاق 2 هفته پس از انقلاب دسامبر رخ می دهد که در نیمکره شمالی زمستان است. دورترین فاصله ای که زمین از خورشید می گیرد، آفلیون نامیده می شود. در اوایل جولای می آید و حدود 94.5 میلیون مایل (152 میلیون کیلومتر) است که کمی بیش از 1 واحد نجومی است. این 2 هفته پس از انقلاب ژوئن رخ می دهد، زمانی که نیمکره شمالی از ماه های گرم تابستان لذت می برد.
کج شدن محور زمین
آیا می دانستید که عنوان زمین است؟ زمین کمی به یک طرف خم می شود. محور زمین یک خط فرضی است که از قطب شمال به قطب جنوب کشیده شده است. زمین به دور محور کج شده خود می چرخد. محور چرخش زمین نسبت به صفحه مدار زمین به دور خورشید 23.4 درجه کج می شود و به دلیل این کج، روز/شب و سالانه چهار فصل را تجربه می کنیم.
چرخش
حرکت چرخشی زمین را چرخش می گویند. به لطف چرخش زمین، در هر لحظه، همه ما با سرعتی در حدود 1674 کیلومتر در ساعت در حال حرکت هستیم. باعث چرخه روز و شب می شود. چرخش زمین حول محور خود تقریباً در 24 ساعت کامل می شود. ما این بازه زمانی را روز زمین می نامیم. در طول یک روز، نیمی از زمین همیشه رو به خورشید است و نیمی دیگر رو به دور از خورشید است. در قسمتی از زمین که رو به خورشید است، روز است و در قسمتی از زمین که رو به خورشید است، شب است. خط فرضی که سمت روز زمین را از سمت شب تقسیم می کند، پایان دهنده نامیده می شود.
انقلاب
حرکت زمین به دور خورشید در یک مسیر ثابت را انقلاب می گویند. زمین از غرب به شرق یعنی در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد. زمین هر 365.25 روز یک سال یکبار به دور خورشید می چرخد. این ربع اضافی روز چالشی را برای سیستم تقویم ما ایجاد می کند که یک سال را به عنوان 365 روز محاسبه می کند. برای اینکه تقویم های سالانه خود را با مدار خود به دور خورشید هماهنگ نگه داریم، هر چهار سال یک روز به آن اضافه می کنیم. آن روز را روز کبیسه و سالی که به آن اضافه می شود سال کبیسه نامیده می شود.
همانطور که زمین به دور خورشید می چرخد، کج شدن آن باعث ایجاد فصول می شود. در قسمتی از زمین که به سمت خورشید متمایل شده، تابستان است. در قسمتی از زمین که از خورشید کج شده است، زمستان است. در این قسمت از سال، نیمکره شمالی به سمت خورشید متمایل می شود و نیمکره جنوبی به سمت خورشید متمایل می شود. با افزایش خورشید در آسمان، گرمایش خورشیدی در نیمکره شمالی بیشتر است و تابستان را در آنجا تولید می کند. گرمای مستقیم خورشیدی کمتر باعث تولید زمستان در نیمکره جنوبی می شود. شش ماه بعد، وضعیت برعکس شده است. نیمکره ای که به سمت خورشید متمایل شده، ساعات روشنایی بیشتری نسبت به نیمکره ای که از خورشید متمایل شده است، دارد. ترکیبی از پرتوهای مستقیم و ساعات بیشتر نور خورشید، سطح را بیش از هر زمان دیگری از سال گرم می کند.
هر سال در دو روز، خورشید به بیشترین فاصله خود در شمال یا جنوب خط استوا می رسد. هر یک از این روزها به عنوان انقلاب شناخته می شود. این معمولاً در حدود 21 ژوئن (انقلاب تابستانی) و 21 دسامبر (انقلاب زمستانی) اتفاق می افتد. این روزها به انقلاب معروفند. در این انقلاب‌ها، پرتوهای خورشید مستقیماً به یکی از دو منطقه استوایی می‌تابد. در طول انقلاب ژوئن (تابستان) پرتوهای خورشید مستقیماً به استوایی سرطان می تابد. در طول انقلاب دسامبر (زمستان)، پرتوهای خورشید به گرمسیری برج جدی می تابد.
همانطور که زمین به دور مدار خود حرکت می کند، در طول سال به دو نقطه می رسد که انحراف محور آن باعث می شود که نسبت به خورشید مستقیم باشد، هیچ یک از نیمکره ها به سمت خورشید متمایل نمی شوند. این در پاییز و بهار اتفاق می افتد. در آن دو روز، خورشید ظهر مستقیماً در بالای خط استوا قرار دارد. هر یک از این روزها به عنوان اعتدال به معنای "شب برابر" شناخته می شود. در طول اعتدال، طول شب و روز تقریباً یکسان است. این تقریباً در 20 مارس و 22 سپتامبر اتفاق می افتد.
روز خورشیدی در مقابل سیدرئال
یک روز غیر طبیعی زمانی است که طول می کشد تا زمین به دور محور خود بچرخد تا ستارگان دوردست در همان موقعیت در آسمان ظاهر شوند. این برای حدود 23.9344696 ساعت است. روز شمسی زمانی است که طول می کشد تا زمین حول محور خود بچرخد تا خورشید در همان موقعیت در آسمان ظاهر شود. روز شمسی 4 دقیقه کوتاهتر از روز شمسی است. این 24 ساعت است.
ساختار زمین
دانشمندان امواج لرزه ای را برای درک ساختار درونی زمین مطالعه می کنند. دو نوع امواج لرزه ای وجود دارد - یک موج برشی و یک موج فشار. امواجی که از طریق مایع عبور نمی کنند، موج برشی نامیده می شوند. امواجی که هم از طریق مایع و هم در جامدات حرکت می کنند، امواج فشار نامیده می شوند. این امواج نشان می دهد که سه لایه در زمین وجود دارد - پوسته، گوشته و هسته. اینها بر اساس انواع مختلف سنگها و مواد معدنی تشکیل دهنده آنها طبقه بندی می شوند. همچنین هر یک از لایه های زمین بر اساس ترکیب و عمق خود دارای خواص منحصر به فردی هستند.
پوسته بیرونی ترین و نازک ترین لایه سطح زمین است. دمای پوسته حدود 22 درجه سانتیگراد است و جامد است. پوسته به دو نوع پوسته اقیانوسی (سیما) و پوسته قاره ای (سیال) تقسیم می شود. این زمین از پوسته قاره ای ساخته شده است که 22 مایل ضخامت دارد و بیشتر از سنگی به نام گرانیت، سنگ های رسوبی و سنگ های دگرگونی ساخته شده است. لایه زیر بستر اقیانوس از پوسته اقیانوسی ساخته شده است که ضخامتی در حدود 3 تا 6 مایل دارد و عمدتا از سنگی به نام بازالت ساخته شده است.
گوشته لایه درست زیر پوسته گوشته است. گوشته دارای دو قسمت جامد و مایع است. گوشته بزرگترین لایه درون زمین است که حدود 1800 مایل را پوشانده است. ترکیب گوشته تفاوت چندانی با پوسته ندارد. عناصر موجود در آن تا حد زیادی یکسان هستند، فقط با منیزیم بیشتر و آلومینیوم و سیلیکون کمتر. گرمای فزاینده سنگ های گوشته را ذوب می کند و ماگما را تشکیل می دهد.
هسته داخلی ترین لایه زمین است. هسته زمین به دو لایه داخلی و خارجی تقسیم می شود. هر دو لایه بیرونی و داخلی هسته از آهن و نیکل تشکیل شده است، اما لایه بیرونی مایع و لایه داخلی جامد است.
سطح زمین
زمین نیز مانند مریخ و زهره دارای آتشفشان، کوه و دره است. لیتوسفر زمین که شامل پوسته و گوشته بالایی است به صفحات عظیمی تقسیم می شود که دائما در حال حرکت هستند. صفحات مانند پوست این سیاره هستند و به صفحات تکتونیکی نیز معروف هستند. مستقیماً در زیر لیتوسفر لایه دیگری به نام استنوسفر وجود دارد. این یک منطقه روان از سنگ مذاب است. مرکز زمین گرما و تشعشع ثابتی از خود ساطع می کند که سنگ ها را گرم کرده و آنها را ذوب می کند. صفحات تکتونیکی در بالای سنگ مذاب شناور هستند و در اطراف سیاره حرکت می کنند. این مانند یخ است که در بالای نوشابه شما شناور است. هنگامی که قاره ها و صفحه موقعیت خود را تغییر می دهند، به آن رانش قاره می گویند. صفحات تکتونیکی به طور مداوم در اطراف سیاره در حال حرکت هستند. وقتی می گوییم مدام در حال حرکت هستیم، هر سال به اندازه سانتی متر صحبت می کنیم. شما واقعا نمی توانید آن را حس کنید مگر زمانی که زلزله می آید.
جو
اینجا روی زمین، ما توسط لایه‌ای از هوا محافظت می‌شویم که کل زمین را می‌پوشاند. مانند سپر ما در برابر پرتوهای مضر خورشید است. این لایه هوا از گازهای مختلفی تشکیل شده است. جو زمین حدود 300 مایل (480 کیلومتر) ضخامت دارد، اما بیشتر آن در 10 مایل (16 کیلومتر) سطح قرار دارد. فشار هوا با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. همچنین اکسیژن کمتری برای تنفس در ارتفاعات وجود دارد.
در نزدیکی سطح زمین، جوی دارد که از 78 درصد نیتروژن، 21 درصد اکسیژن و 1 درصد گازهای دیگر مانند آرگون، دی اکسید کربن و نئون تشکیل شده است. در بالای سیاره، جو نازک تر می شود تا زمانی که به تدریج به فضا می رسد.
جو بر آب و هوای بلند مدت زمین و آب و هوای محلی کوتاه مدت تأثیر می گذارد و ما را در برابر بیشتر تشعشعات مضر خورشید محافظت می کند. همچنین از ما در برابر شهاب‌سنگ‌ها محافظت می‌کند، که بیشتر آنها در جو می‌سوزند که به‌عنوان شهاب‌سنگ در آسمان شب دیده می‌شوند، قبل از اینکه بتوانند به عنوان شهاب‌سنگ به سطح برخورد کنند. این گرما را به دام می‌اندازد و باعث می‌شود زمین دمایی راحت داشته باشد و اکسیژن موجود در جو ما برای زندگی ضروری است.
جو به پنج لایه تقسیم می شود - تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر و اگزوسفر.
در طول قرن گذشته، آلاینده های هوا مانند گازهای گلخانه ای منتشر شده در جو باعث تغییرات آب و هوایی مانند باران اسیدی، گرم شدن کره زمین و سوراخ های ازن شده اند که پتانسیل حیات در سیاره ما را تهدید می کند.
جاذبه زمین
آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چرا وقتی توپ را به هوا پرتاب می کنید، به جای اینکه فقط بالاتر و بالاتر بروید، به پایین برمی گردد؟ این به دلیل "گرانش" است. اگر گرانش وجود نداشته باشد، ما نمی‌توانیم روی سطح زمین بمانیم و درست از سطح زمین می‌افتیم و شناور می‌شویم. گرانش نیروی جاذبه است که همه را با هم جمع می کند. هر چه یک جسم بزرگتر بالاتر باشد، کشش گرانشی آن خواهد بود. این بدان معناست که اجرام بزرگ مانند سیارات و ستاره ها کشش گرانشی قوی تری دارند.
اسحاق نیوتن گرانش را حدود 300 سال پیش کشف کرد. داستان از این قرار است که نیوتن یک سیب را دید که از درخت افتاد. وقتی این اتفاق افتاد، او متوجه شد که نیرویی وجود دارد که آن را به وجود آورده است و آن را جاذبه نامید. کشش گرانشی یک جسم نیز به نزدیک بودن جسم به جسم دیگر بستگی دارد. به عنوان مثال، گرانش خورشید بسیار بیشتر از زمین است، اما ما به جای اینکه به سمت خورشید کشیده شویم، روی سطح زمین می مانیم زیرا به زمین بسیار نزدیکتر هستیم. گرانش همچنین نیرویی است که زمین را در مدار به دور خورشید نگه می دارد و همچنین به سیارات دیگر کمک می کند در مدار بمانند. جزر و مد در اقیانوس نیز ناشی از گرانش ماه است.
و آیا می دانستید که وزن ما بر اساس گرانش است؟ وزن در واقع اندازه گیری نیروی گرانش است که روی یک جسم را می کشد. به عنوان مثال، این که گرانش چقدر ما را به سمت سطح زمین می کشد، وزن ما را تعیین می کند. اگر به سیارات دیگر سفر کنیم، وزن ما متفاوت خواهد بود. اگر به یک سیاره کوچکتر برویم، وزنمان سبکتر خواهد بود. و اگر به سیاره ای بزرگتر برویم، وزنمان سنگین تر خواهد شد. گرانش ماه 1/6 گرانش زمین است، بنابراین اجرام روی ماه تنها 1/6 وزن خود را روی زمین وزن خواهند داشت. بنابراین اگر یک فرد/شی در اینجا روی زمین 120 پوند وزن داشته باشد، وزن آن در ماه حدود 20 پوند خواهد بود.
