زمین (Earth)

زمین، سومین سیاره از خورشید، تنها جرم نجومی است که در حال حاضر برای حفظ حیات شناخته شده است. این ویژگی منحصر به فرد به موقعیت زمین به عنوان یک جهان اقیانوسی نسبت داده می شود، زیرا تنها سیاره در منظومه شمسی است که آب سطحی را به صورت مایع حفظ می کند. اکثریت قریب به اتفاق آب زمین در اقیانوس جهانی آن قرار دارد که 70.8 درصد از پوسته سیاره را در بر می گیرد. 29.2 درصد باقی مانده از پوسته زمین را تشکیل می دهد که عمدتاً به صورت خشکی های قاره ای در نیمکره زمینی زمین سازماندهی شده است. بخش قابل توجهی از سطح زمین با رطوبت و پوشش گیاهی مشخص می‌شود، در حالی که صفحات یخی گسترده در مناطق قطبی حجم بیشتری از آب را نسبت به مجموع آب‌های زیرزمینی، دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و آب‌های جوی در خود جای می‌دهند. پوسته زمین از صفحات تکتونیکی در حال تغییر آهسته تشکیل شده است که برهمکنش آنها رشته کوه، فعالیت آتشفشانی و رویدادهای لرزه ای را ایجاد می کند. علاوه بر این، زمین دارای یک هسته بیرونی مایع است که یک مگنتوسفر تولید می کند و به طور موثری از سیاره در برابر اکثر بادهای مضر خورشیدی و تشعشعات کیهانی محافظت می کند.

زمین سومین سیاره از خورشید و تنها جرم نجومی شناخته شده برای حیات است. این امر با این امکان فراهم شده است که زمین یک جهان اقیانوسی است، تنها جهان در منظومه شمسی که آب های سطحی مایع را حفظ می کند. تقریباً تمام آب زمین در اقیانوس جهانی آن قرار دارد و 70.8 درصد از پوسته زمین را پوشش می دهد. 29.2 درصد باقیمانده از پوسته زمین را خشکی تشکیل می دهد که بیشتر آن به صورت خشکی های قاره ای در نیمکره زمینی زمین قرار دارد. بیشتر زمین‌های زمین حداقل تا حدودی مرطوب و پوشیده از پوشش گیاهی هستند، در حالی که صفحات یخی بزرگ در بیابان‌های قطبی زمین، آب بیشتری نسبت به آب‌های زیرزمینی، دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و آب اتمسفر زمین در خود نگه می‌دارند. پوسته زمین متشکل از صفحات تکتونیکی آهسته در حال حرکت است که برای تولید رشته کوه ها، آتشفشان ها و زمین لرزه ها برهم کنش می کنند. زمین دارای یک هسته بیرونی مایع است که یک مگنتوسفر تولید می کند که قادر به انحراف بیشتر بادهای مخرب خورشیدی و تشعشعات کیهانی است.

جو پویای زمین شرایط سطح خود را حفظ می کند و در برابر بیشتر شهاب سنگ های ورودی و تشعشعات فرابنفش محافظت می کند. این جو عمدتاً از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است. بخار آب به طور گسترده در سراسر جو پخش می شود و ابرهایی را تشکیل می دهد که بخش قابل توجهی از سیاره را پنهان می کند. به عنوان یک گاز گلخانه ای، بخار آب، در کنار سایر گازهای گلخانه ای اتمسفر - به ویژه دی اکسید کربن (CO₂) - با به دام انداختن انرژی خورشیدی، ماندگاری آب سطحی مایع و بخار آب اتمسفر را تسهیل می کند. این مکانیسم دمای سطح متوسط ​​14.76 درجه سانتیگراد (58.57 درجه فارنهایت) را حفظ می کند و آب را قادر می سازد در حالت مایع خود تحت فشار معمولی جو باقی بماند. تغییرات انرژی خورشیدی جذب شده در مناطق جغرافیایی - به عنوان مثال، منطقه استوایی که تابش بیشتری نسبت به مناطق قطبی دارد - جریان‌های جوی و اقیانوسی را به حرکت در می‌آورد و یک سیستم اقلیمی جهانی را ایجاد می‌کند که مشخصه آن مناطق مختلف آب و هوایی و پدیده‌های آب و هوایی مختلف، از جمله بارش است، که به نوبه خود چرخش عناصر ضروری را تسهیل می‌کند. شکل کروی، با محیط تقریبی 40000 کیلومتر (24900 مایل). این سیاره متراکم ترین سیاره در منظومه شمسی است. در میان چهار سیاره زمینی، زمین هم بزرگترین و هم پرجرم ترین است. زمین که تقریباً در هشت دقیقه نوری (1 واحد نجومی) از خورشید قرار دارد، یک گردش به دور خود را در حدود یک سال (حدود 365.25 روز) کامل می کند. این سیاره در مدت کمی کمتر از یک روز، به طور خاص حدود 23 ساعت و 56 دقیقه، حول محور خود می چرخد. انحراف محور چرخشی زمین نسبت به عمود صفحه مداری آن به دور خورشید عامل وقوع فصول است. زمین توسط یک ماهواره طبیعی دائمی به نام ماه همراه است که در فاصله 384400 کیلومتری (238855 مایلی) - معادل 1.28 ثانیه نوری - می چرخد ​​و قطر آن تقریباً یک چهارم زمین است. تأثیر گرانشی ماه به تثبیت شیب محوری زمین کمک می کند، جزر و مد اقیانوسی ایجاد می کند و به تدریج چرخش زمین را کاهش می دهد. برعکس، کشش گرانشی زمین به طور جزر و مدی چرخش ماه را قفل کرده است و در نتیجه همان سمت نزدیک همیشه رو به زمین است.

تقریباً 4.5 میلیارد سال پیش، زمین، همراه با سایر اجرام آسمانی در منظومه شمسی، از گاز و غبار اولیه به هم پیوستند. پیدایش اقیانوس‌های زمین و پیدایش حیات متعاقب آن در طی یک میلیارد سال اولیه این سیاره اتفاق افتاد. حیات در سطح جهانی تکثیر شد و به تدریج جو و سطح زمین را تغییر داد و تقریباً دو میلیارد سال پیش در رویداد بزرگ اکسیداسیون به اوج خود رسید. هومو ساپینس تقریباً 300000 سال پیش در آفریقا به وجود آمد و متعاقباً در تمام قاره ها پراکنده شد. بقای انسان منوط به زیست کره زمین و منابع طبیعی است. با این حال، بشریت به تدریج تأثیرات قابل توجهی بر محیط سیاره اعمال کرده است. تأثیر انسان زایی معاصر بر آب و هوا و بیوسفر زمین ناپایدار است، رفاه انسان و بسیاری دیگر از اشکال حیات را به خطر می اندازد، در حالی که انقراض های گسترده را نیز تشدید می کند.

ریشه شناسی

اصطلاح انگلیسی مدرن زمین از یک اسم انگلیسی قدیمی که معمولاً به صورت eorðe ترجمه می‌شود، نشأت می‌گیرد و در زبان انگلیسی میانه تکامل می‌یابد. این اصطلاح در تمام زبان‌های ژرمنی همزاد دارد، که منجر به بازسازی پروتو-ژرمنی *erþō می‌شود. از نظر تاریخی، اولین استفاده مستند از eorðe معانی مختلف لاتین terraیونانی terraGrea>، را در بر می گرفت. اشاره به مفاهیمی مانند زمین، خاک، خشکی، قلمرو انسان، سطح زمین (شامل اقیانوس ها) و خود جسم سیاره ای. مشابه خدایان رومی Terra (یا Tellus) و یونانی lang="grc-Latn">Gaia، زمین ممکن است به عنوان یک الهه شخصی شده در سنت های بت پرستان آلمانی مورد احترام بوده باشد. قابل توجه است که اساطیر اسکاندیناوی متأخر دارای Jörð ("زمین") است، غول زنی که اغلب به عنوان مادر ثور شناخته می شود.

از لحاظ تاریخی، اصطلاح زمین در پایین تر ارائه شده است. در دوران اولیه انگلیسی میانه، معنای خاص "جهان" از طریق عبارت زمین منتقل شد. با پیدایش انگلیسی مدرن اولیه، عمل بزرگ کردن اسم ها رواج یافت، که منجر به املای جایگزین the Earth برای the Earth شد، به ویژه هنگامی که در کنار سایر موجودات آسمانی ذکر می شود. در استفاده معاصر، این نام گهگاه به سادگی به عنوان زمین ارائه می شود، که قیاسی با نامگذاری سیارات دیگر دارد، اگرچه حروف کوچک زمین و ساختارهای مربوط به زمین به عنوان اشکال رایج باقی می مانند. راهنماهای سبک تحریریه تنوع را نشان می‌دهند: املای آکسفورد، فرم کوچک را به‌عنوان متداول‌تر تصدیق می‌کند، در حالی که نسخه بزرگ را به عنوان جایگزین مجاز می‌پذیرد. یک قرارداد متمایز حکم می‌کند که زمین را با حروف بزرگ بنویسید، مثلاً در "اتمسفر زمین"، به عنوان مثال، در "اتمسفر زمین" به‌عنوان یک اسم خاص عمل می‌کند، اما زمانی که قبل از the، مانند "اتمسفر زمین"، استفاده از حروف کوچک را الزامی می‌کند. علاوه بر این، تقریباً همیشه با حروف کوچک در عبارات اصطلاحی نوشته می‌شود، مانند "تو زمین چه می‌کنی؟"

نام Terra TERR-ə گاه به گاه در گفتمان علمی کاربرد دارد و همچنین در داستان های علمی تخیلی برای متمایز ساختن سیاره انسان نشین از سایرین به کار می رود. در زمینه های شاعرانه، Tellus TELL-əs برای نمایش شخصیت زمین خدمت کرده است. علاوه بر این، Terra این سیاره را در برخی از زبان‌های عاشقانه، مانند ایتالیایی و پرتغالی، که از نوادگان مستقیم لاتین هستند، تعیین می‌کند. سایر زبان‌های عاشقانه نام‌هایی را با تغییرات املایی جزئی از این ریشه گرفته‌اند که نمونه‌ای از آنها اسپانیایی Tierra و فرانسوی Terre است. ترجمه لاتینی شده Gaea (انگلیسی: DJEE - ə یونانی نام یونانی 1453)-language romanization">Gaia ([ɡâi̯.a] یا [ɡâj.ja> in. با این حال، املای جایگزین Gaia برجستگی پیدا کرده است که عمدتاً به فرضیه گایا نسبت داده می شود، جایی که تلفظ آن معمولاً GYE-ə است، که از انگلیسی معمولی تر GAY-ə.

چندین صفت برای توصیف سیاره زمین استفاده شده است. اصطلاح زمینی مستقیماً از زمین سرچشمه می گیرد. از لاتین Terra، مشتقات عبارتند از: terran TERR-ən، زمینی title="Eci>unglish respelling">tərr-EHST-ree-əl، و از طریق فرانسوی، terrene tə-REEN. به همین ترتیب، لاتین Tellus صفت های tellurian teh-LUURR-ee-əricوlURR-ee-ə> را به دست می دهد.

تاریخ طبیعی

تشکیل

قدیمی‌ترین ماده شناسایی‌شده در منظومه شمسی تقریباً به 4.5682+0.0002
−0.0004 Ga (میلیارد سال قبل) مربوط می‌شود. با 4.54±0.04 گا، زمین اولیه قبلاً به هم پیوسته بود. همه اجرام آسمانی در منظومه شمسی همزمان با خورشید تکامل یافته و تکامل یافته اند. از نظر تئوری، یک سحابی خورشیدی حجمی را از یک ابر مولکولی از طریق فروپاشی گرانشی جدا می‌کند و متعاقباً چرخش را آغاز می‌کند و در یک قرص دور ستاره‌ای مسطح می‌شود. سپس سیارات از این قرص در کنار خورشید جمع می شوند. یک سحابی شامل گاز، دانه های یخ و غبار، از جمله هسته های اولیه است. بر اساس تئوری سحابی، سیاره‌های کوچک از طریق برافزایش شکل گرفته‌اند، و تخمین‌ها حاکی از آن است که فرآیند شکل‌گیری زمین اولیه احتمالاً 70 تا 100 میلیون سال طول می‌کشد.

سن ماه از 4.5 میلیارد سال پیش (Ga) تا دوره های اخیر تخمین زده می شود. یک فرضیه برجسته شکل‌گیری آن را از طریق تجمع موادی که از زمین به دنبال برخورد با یک جرم آسمانی به اندازه مریخ به نام Theia نامیده می‌شود، که تقریباً 10 درصد جرم زمین را در اختیار داشت، مطرح می‌کند. این ضربه یک ضربه نگاهی بود که منجر به ادغام بخشی از جرم تیا با زمین شد. در طی بمباران سنگین اواخر، تقریباً بین 4.0 تا 3.8 گا، برخوردهای گسترده سیارکی به شدت محیط سطح ماه و در نتیجه شرایط سطح زمین را تغییر داد.

تحولات پس از تشکیل

جو و اقیانوس‌های زمین از فعالیت‌های آتشفشانی و فرآیند خروج گاز ناشی می‌شوند. بخار آب آزاد شده از این فرآیندها متراکم می شود و اقیانوس ها را تشکیل می دهد، حجمی که توسط آب و یخ که توسط سیارک ها، پیش سیاره ها و دنباله دارها ارسال می شود تکمیل می شود. این احتمال وجود دارد که حجم کافی آب برای تشکیل اقیانوس ها از زمان پیدایش آن روی زمین وجود داشته باشد. بر اساس این مدل، گازهای گلخانه‌ای اتمسفر از یخ زدن اقیانوس‌ها در دوره‌ای که خورشید نوپا تنها ۷۰ درصد درخشندگی کنونی خود را ساطع می‌کرد، جلوگیری کرد. تقریباً با 3.5 گا، میدان مغناطیسی زمین ایجاد شده بود و نقش مهمی در محافظت از جو از فرسایش باد خورشیدی ایفا می‌کرد.

سرد شدن لایه بیرونی مذاب زمین منجر به تشکیل پوسته جامد اولیه سیاره شد که گمان می‌رود از نظر ترکیب مافیک بوده است. پس از آن، اولین پوسته قاره ای، که با ترکیب فلسیک بیشتر مشخص می شود، از طریق ذوب بخشی از این پوسته مافیک ایجاد شد. شواهد از دانه‌های زیرکون با سن هادین که در سنگ‌های رسوبی Eoarchean یافت شده‌اند، وجود حداقل پوسته فلسیک را در اوایل 4.4 Ga، فقط 140 Ma پس از برافزایش سیاره‌ای زمین نشان می‌دهد. دو مدل اولیه تکامل این حجم اولیه و محدود پوسته قاره‌ای را به فراوانی کنونی آن توصیف می‌کنند: (1) مدلی که رشد نسبتاً مداوم را تا کنون پیشنهاد می‌کند، که با تاریخ‌گذاری رادیومتری جهانی پوسته قاره اثبات می‌شود، و (2) مدلی که افزایش سریع اولیه در حجم پوسته قاره‌ای را در طول شکل‌گیری آرکئن اتون اتون پشتوانه می‌کند. داده های هافنیوم در زیرکن ها و نئودیمیم در سنگ های رسوبی. این دو مدل و داده‌های پشتیبان آن‌ها را می‌توان با ارائه بازیافت گسترده پوسته قاره‌ای، به‌ویژه در طول تاریخ زمین‌شناسی اولیه زمین، با هم تطبیق داد.

تشکیل پوسته قاره‌ای جدید نتیجه تکتونیک صفحه‌ای است، فرآیندی زمین‌شناسی که اساساً توسط اتلاف مداوم ساختار داخلی گرما از زمین پیش می‌رود. در طول صدها میلیون سال، نیروهای زمین ساختی تجمع بلوک های پوسته قاره ای را در ابرقاره ها تسهیل کرده اند که متعاقباً تکه تکه شده اند. حدود 750 Ma، رودینیا، که به عنوان یکی از اولین ابرقاره ها شناخته می شود، شروع به تکه تکه شدن کرد. متعاقباً، خشکی‌های قاره‌ای دوباره جمع شدند و پانوتیا را بین 600-540 ما تشکیل دادند که با تشکیل پانگه آ به اوج رسید، که خود تقریباً 180 ما فروپاشی آن را آغاز کرد. تشدید در طول پلیستوسن در حدود 3 Ma پیش. از آن زمان، مناطقی در عرض های جغرافیایی بالا و متوسط، چرخه های مکرر یخبندان و یخ زدایی را تجربه کرده اند که تقریباً هر 21000، 41000 و 100000 سال یکبار اتفاق می افتد. آخرین دوره یخبندان که معمولاً به عنوان "آخرین عصر یخبندان" نامیده می شود، بخش های قابل توجهی از قاره ها را در بر گرفت و تا عرض های جغرافیایی میانی را با صفحات یخی در بر گرفت و تقریباً 11700 سال پیش به پایان رسید.

چشم انداز آینده

مسیر طولانی مدت زمین به طور ذاتی با تکامل خورشید مرتبط است. طی 1.1 میلیارد سال آینده، پیش‌بینی می‌شود که درخشندگی خورشید تا 10% افزایش یابد و در 3.5 میلیارد سال بعدی به 40% افزایش یابد. افزایش دمای سطح زمین چرخه کربن غیر آلی را تشدید می‌کند و به طور بالقوه غلظت CO§910 § اتمسفر را به سطوحی که برای حیات گیاهی موجود مضر است (10ppm برای C§1617§ فتوسنتز) در مدت

پیش‌بینی می‌شود که خورشید در حدود 5 میلیارد سال به یک غول سرخ تبدیل شود. مدل‌های اخترفیزیکی پیش‌بینی می‌کنند که خورشید تقریباً به 1 واحد نجومی (150 میلیون کیلومتر؛ 93 میلیون مایل) منبسط می‌شود و به شعاع تقریباً 250 برابر اندازه فعلی خود می‌رسد. سرنوشت نهایی زمین همچنان نامشخص است. در طول فاز غول سرخ، خورشید تقریباً 30 درصد از جرم خود را از دست خواهد داد. در نتیجه، در غیاب فعل و انفعالات جزر و مدی، زمانی که ستاره به حداکثر شعاع خود می‌رسد، مدار زمین تا 1.7 واحد نجومی (250 میلیون کیلومتر؛ 160 میلیون مایل) از خورشید منبسط می‌شود. برعکس، اگر نیروهای جزر و مدی قابل توجه باشند، زمین می‌تواند توسط اتمسفر در حال انبساط خورشید غرق شود و متعاقباً تبخیر شود و عناصر تشکیل‌دهنده سنگین‌تر آن به طور بالقوه به هسته ستاره در حال مرگ فرود آیند.

خواص انبوه

اندازه و شکل

زمین دارای فرمی گرد است که توسط تعادل هیدرواستاتیکی حفظ می‌شود، با قطر متوسط 12742 کیلومتر (7918 مایل) که آن را به عنوان پنجمین جرم سیاره‌ای بزرگ و پرجرم‌ترین جرم زمینی در منظومه شمسی قرار می‌دهد. در نتیجه، قطر استوایی آن 43 کیلومتر (27 مایل) بیشتر از قطر قطبی آن است. علاوه بر این، مورفولوژی زمین با تغییرات توپوگرافی موضعی مشخص می شود. به عنوان مثال، ویژگی های برجسته ای مانند سنگر ماریانا (10925 متر یا 35843 فوت زیر سطح دریای محلی) شعاع متوسط ​​زمین را 0.17٪ کاهش می دهد، در حالی که قله اورست (8848 متر یا 29029 فوت بالاتر از سطح دریای محلی) آن را 0.14٪ افزایش می دهد. با توجه به اینکه برآمدگی استوایی سطح زمین را در دورترین نقطه از مرکز جرم قرار می دهد، قله آتشفشان چیمبورازو در اکوادور (6384.4 کیلومتر یا 3967.1 مایل) دورترین نقطه سیاره را از هسته آن نشان می دهد. بر خلاف توپوگرافی زمینی نسبتاً صلب، سطوح اقیانوسی نمایه توپوگرافی پویاتری را نشان می‌دهند.

برای اندازه‌گیری دقیق تغییرات توپوگرافی موضعی روی زمین، ژئودزی از یک مدل سیاره‌ای ایده‌آل استفاده می‌کند که ژئوئید را تعریف می‌کند. این شکل زمین‌شناسی به‌عنوان سطحی تصور می‌شود که یک اقیانوس ایده‌آل در صورتی که به طور کامل زمین را در بر بگیرد، بدون هرگونه آشفتگی دینامیکی مانند جزر و مد یا باد، تصور می‌شود. نتیجه یک سطح زمینی صاف و در عین حال نامنظم است که به عنوان یک مرجع اساسی عمل می کند و میانگین سطح دریا را برای همه اندازه گیری های توپوگرافی نشان می دهد.

ساختار داخلی

مشابه دیگر سیارات زمینی، درون زمین بر اساس ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های فیزیکی (رئولوژیکی) آنها به لایه‌های مجزا تقسیم می‌شود. بیرونی ترین لایه شامل یک پوسته جامد سیلیکات متمایز شیمیایی است که بر روی یک گوشته جامد بسیار چسبناک قرار دارد. مرز بین پوسته و گوشته با ناپیوستگی موهورویچیچ مشخص می شود. ضخامت پوسته از تقریباً 6 کیلومتر (3.7 مایل) در زیر حوضه های اقیانوسی تا 30-50 کیلومتر (19-31 مایل) در زیر توده های خشکی قاره متغیر است. لیتوسفر، که پوسته و سرد و سفت و سخت ترین بخش گوشته را در بر می گیرد، به صفحات تکتونیکی متحرک مستقل تقسیم می شود.

زیر لیتوسفر، استنوسفر، یک لایه نسبتاً کم ویسکوزیته است که حرکت صفحات لیتوسفر را تسهیل می کند. تغییرات قابل توجهی در ساختار کریستالی گوشته در اعماق 410 و 660 کیلومتری (250 و 410 مایلی) زیر سطح ظاهر می شود و یک منطقه انتقالی را مشخص می کند که گوشته بالایی و پایینی را مشخص می کند. در زیر گوشته، یک هسته خارجی مایع با ویسکوزیته بسیار کم، یک هسته داخلی جامد را در بر گرفته است. فرض بر این است که هسته داخلی زمین با سرعت زاویه‌ای بیشتر از بقیه سیاره می‌چرخد و سالانه بین 0.1 تا 0.5 درجه پیشروی می‌کند، اگرچه نرخ چرخش بالاتر و به طور قابل‌توجهی پایین‌تر در نظر گرفته شده است. شعاع آن تقریباً یک پنجم شعاع کل زمین را تشکیل می دهد. چگالی به تدریج با عمق افزایش می یابد. در میان تمام اجرام به اندازه سیاره در منظومه شمسی، زمین بیشترین چگالی را دارد.

ترکیب شیمیایی

جرم زمین تقریباً 5.97×10²⁴ کیلوگرم (5.97 Rg) تخمین زده می‌شود. ترکیب عمده آن عمدتاً شامل آهن (32.1٪)، اکسیژن (30.1٪)، سیلیکون (15.1٪)، منیزیم (13.9٪)، گوگرد (2.9٪)، نیکل (1.8٪)، کلسیم (1.5٪) و آلومینیوم (1.4٪) و باقیمانده عناصر کمیاب است. به دلیل تمایز گرانشی، هسته عمدتاً از عناصر متراکم تر تشکیل شده است: آهن (88.8٪)، در کنار مقادیر کمتری از نیکل (5.8٪)، گوگرد (4.5٪)، و عناصر کمیاب که کمتر از 1٪ را تشکیل می دهند. اکسیدها نشان دهنده رایج ترین اجزای تشکیل دهنده سنگ در پوسته هستند. بیش از 99 درصد پوسته توسط اکسیدهای مختلف یازده عنصر، عمدتاً آنهایی که حاوی سیلیکون هستند (مواد معدنی سیلیکات)، آلومینیوم، آهن، کلسیم، منیزیم، پتاسیم یا سدیم تشکیل شده است.

حرارت داخلی

گرمای درونی زمین عمدتاً از دو منبع منشأ می‌گیرد: گرمای اولیه، که انرژی باقی‌مانده از شکل‌گیری سیاره است، و گرمای پرتوزایی که در اثر واپاشی رادیواکتیو ایجاد می‌شود. ایزوتوپ های کلیدی تولید کننده گرما در زمین عبارتند از پتاسیم-40، اورانیوم-238 و توریم-232. هسته سیاره می تواند به دمای 6000 درجه سانتی گراد (10830 درجه فارنهایت) و فشار 360 گیگا پاسکال (52 میلیون psi) برسد. با توجه به سهم قابل توجه واپاشی رادیواکتیو در این گرما، دانشمندان فرض می کنند که تولید گرمای زمین در تاریخ اولیه آن، قبل از تخلیه ایزوتوپ هایی با نیمه عمر کوتاه تر، به طور قابل توجهی بیشتر بوده است. در حدود 3 Gyr پیش، تولید گرما تقریباً دو برابر سطح جریان بود، در نتیجه باعث تسریع همرفت گوشته و تکتونیک صفحه‌ای و تسهیل تشکیل سنگ‌های آذرین نادر مانند کوماتییت‌ها می‌شد که امروزه به ندرت مشاهده می‌شوند.

میانگین تلفات حرارتی زمین در 8 اندازه‌گیری می‌شود. اتلاف 4.42×10¹³ W. کسری از انرژی حرارتی هسته از طریق توده‌های گوشته به پوسته منتقل می‌شود، که برآمدگی‌های همرفتی سنگ‌های داغ‌تر هستند که قادر به تولید نقاط داغ و بازالت‌های سیلابی هستند. مقدار قابل توجهی از گرمای زمین از طریق تکتونیک صفحه، به ویژه از طریق بالا آمدن گوشته که به پشته های میانی اقیانوسی مرتبط است، پراکنده می شود. سومین مکانیسم اصلی از دست دادن گرما شامل هدایت از طریق لیتوسفر است که عمدتاً در زیر مناطق اقیانوسی رخ می دهد.

میدان مغناطیسی

میدان مغناطیسی اولیه زمین از هسته آن سرچشمه می گیرد، جایی که یک فرآیند دینام انرژی جنبشی را از همرفت حرارتی و ترکیبی به انرژی میدان الکتریکی و مغناطیسی تبدیل می کند. این میدان از هسته، از طریق گوشته به بیرون منتشر می شود و تا سطح زمین گسترش می یابد و به صورت دو قطبی تقریبی ظاهر می شود. قطب های این دوقطبی در مجاورت قطب های جغرافیایی زمین قرار دارند. در خط استوای مغناطیسی، قدرت میدان مغناطیسی سطحی اندازه‌گیری می‌شود 3.05×10⁻⁵ T، همراه با یک گشتاور دوقطبی مغناطیسی 7.79×10^22<1§1Ams> 2000. این قدرت تقریباً 6 درصد در هر قرن کاهش می یابد، اگرچه هنوز از میانگین بلندمدت خود فراتر می رود. جریان های همرفتی درون هسته ذاتاً آشفته هستند و منجر به رانش قطب های مغناطیسی و تنظیم مجدد دوره ای آنها می شود. این پدیده به دلیل تغییرات سکولار میدان اصلی و معکوس‌های میدان نامنظم است که به طور متوسط ​​چندین بار در هر میلیون سال اتفاق می‌افتد. آخرین چنین واژگونی تقریباً 700000 سال پیش رخ داد.

مگنتوسفر دامنه فضایی میدان مغناطیسی زمین را مشخص می‌کند. این مگنتوسفر یون ها و الکترون های باد خورشیدی را منحرف می کند. فشار اعمال شده توسط باد خورشیدی، سمت روز مگنتوسفر را به تقریباً 10 شعاع زمین فشرده می کند، در حالی که سمت شب آن را تا یک دم کشیده گسترش می دهد. به دلیل سرعت باد خورشیدی بیش از سرعت انتشار امواج درون آن، یک شوک کمانی مافوق صوت جلوتر از مگنتوسفر سمت روز شکل می‌گیرد. ذرات باردار در مگنتوسفر محصور می شوند. پلاسماکره شامل ذرات کم انرژی است که تا حد زیادی خطوط میدان مغناطیسی را در حین چرخش زمین ردیابی می کنند. جریان حلقه متشکل از ذرات با انرژی متوسط ​​است که نسبت به میدان ژئومغناطیسی رانش می‌شوند، با این حال مسیر حرکت آنها عمدتاً توسط آن کنترل می‌شود. کمربندهای تشعشعی ون آلن از ذرات پرانرژی تشکیل شده‌اند که حرکت تا حد زیادی تصادفی از خود نشان می‌دهند اما درون مگنتوسفر قرار دارند. در طول طوفان‌های ژئومغناطیسی و طوفان‌های فرعی، ذرات باردار می‌توانند از مغناطیس‌کره بیرونی، به‌ویژه دم مغناطیسی منحرف شوند و در امتداد خطوط میدان به یونوسفر زمین هدایت شوند، جایی که اتم‌های اتمسفر را تحریک و یونیزه می‌کنند و در نتیجه شفق‌های قطبی تولید می‌کنند.

محیط سطح

سطح زمین رابط بین جو، زمین جامد و اقیانوس‌های آن را نشان می‌دهد. این سطح مساحت تقریبی 510 میلیون کیلومتر را در بر می گیرد² (197 میلیون مایل مربع). این سیاره را می توان از نظر جغرافیایی به دو نیمکره تقسیم کرد: از نظر طولی به نیمکره های قطبی شمالی و جنوبی، یا از نظر طولی به نیمکره های شرقی و غربی قاره ای. سطح زمین از طریق فعالیت های تکتونیکی صفحه داخلی، مانند زلزله و آتشفشان، دستخوش تغییرات مداوم می شود. توسط فرآیندهای هوازدگی و فرسایش ناشی از یخ، آب، باد و نوسانات دما. و توسط مکانیسم های بیولوژیکی، از جمله رشد و تجزیه زیست توده به خاک.

سطح زمین عمدتاً توسط آب اقیانوس پوشیده شده است که 70.8٪ یا 361 میلیون کیلومتر² (139 میلیون مایل مربع) را تشکیل می دهد. این جسم نمکی گسترده اغلب به عنوان اقیانوس جهانی نامیده می شود، که زمین را با هیدروکره فعال خود، یک سیاره آبی یا اقیانوسی می کند. فرض بر این است که در مراحل اولیه زمین، اقیانوس ممکن است به طور کامل سیاره را در بر گرفته باشد. اقیانوس جهانی به طور معمول به اقیانوس آرام، اقیانوس اطلس، هند، جنوبی، و اقیانوس منجمد شمالی تقسیم می شود که با کاهش اندازه تقسیم می شود. اقیانوس عمدتاً بر روی پوسته اقیانوسی زمین قرار دارد، با دریاهای قفسه‌ای که به میزان کمتری بر روی قفسه‌های پوسته قاره امتداد دارند. پوسته اقیانوسی حوضه های اقیانوسی گسترده ای را مشخص می کند که با ویژگی هایی مانند دشت های پرتگاهی، کوه های دریایی، آتشفشان های زیردریایی، ترانشه های اقیانوسی، دره های زیردریایی، فلات های اقیانوسی و یک سیستم خط الراس بین اقیانوسی جهانی مشخص می شود. در نواحی قطبی زمین، سطح اقیانوس به صورت فصلی توسط یخ‌های دریا پوشیده می‌شود که اغلب با زمین‌های قطبی، یخ‌های همیشگی و صفحات یخی ادغام می‌شوند و در نتیجه کلاهک‌های یخی قطبی را تشکیل می‌دهند.

زمین زمینی 29.2 درصد از سطح زمین را تشکیل می دهد که برابر با 149 میلیون کیلومتر² (58 میلیون مایل مربع) است. در حالی که جزایر متعددی در سطح جهانی پراکنده شده اند، اکثریت سطح زمین توسط چهار خشکی قاره ای اصلی اشغال شده است که به ترتیب نزولی فهرست شده اند: آفریقا-اوراسیا، آمریکا، قطب جنوب و استرالیا. این خشکی‌های وسیع متعاقباً به قاره‌های جداگانه تقسیم و دسته‌بندی می‌شوند. زمین می تواند توسط آب های سطحی، برف، یخ، ساختارهای انسانی یا پوشش گیاهی پوشانده شود. اگرچه بیشتر زمین‌های زمین از پوشش گیاهی پشتیبانی می‌کنند، بخش‌های قابل‌توجهی از صفحات یخی (10٪ به استثنای سطح قابل مقایسه زمین در زیر منجمد دائمی) یا بیابان‌ها (33٪) تشکیل شده است.

پدوسفر بیرونی‌ترین لایه سطح زمین را نشان می‌دهد که شامل خاک و فرآیندهای پدوژنیک است. خاک برای زراعی کردن زمین ضروری است. در سطح جهانی، کل زمین های قابل کشت زمین 10.7 درصد از سطح زمین را تشکیل می دهد که 1.3 درصد آن به عنوان زمین های زراعی دائمی تعیین شده است. تخمین ها نشان می دهد که زمین دارای 16.7 میلیون کیلومتر² (6.4 میلیون مایل مربع) زمین زراعی و 33.5 میلیون کیلومتر² (12.9 میلیون مایل مربع) مرتع است.

لیتوسفر زمین از سطح زمین، بالای انسان و قسمت بالای زمین تشکیل شده است. خود پوسته زمین به انواع اقیانوسی و قاره ای تقسیم می شود. در زیر رسوبات کف اقیانوس، پوسته اقیانوسی عمدتاً بازالتی است. در مقابل، پوسته قاره ای دارای موادی با چگالی کمتر، مانند گرانیت، رسوبات مختلف و سنگ های دگرگونی است. سنگهای رسوبی تقریباً 75 درصد از سطوح قاره را پوشش می دهند، علیرغم اینکه فقط حدود 5 درصد از جرم کل پوسته را تشکیل می دهند.

توپوگرافی سطح زمین هم پیکربندی سطح اقیانوس و هم مورفولوژی خشکی های خشکی را در بر می گیرد. سطح زمین دارای تنوع توپوگرافی قابل توجهی است که شامل کوه ها، بیابان ها، دشت ها، فلات ها و دیگر تشکل های ژئومورفولوژیکی است. ارتفاع زمین از نادر 418- متر (-1371 فوت) در دریای مرده تا اوج 8848 متر (29029 فوت) در قله اورست متغیر است. میانگین ارتفاع زمین از سطح دریا تقریباً 797 متر (2615 فوت) است. توپوگرافی زیردریایی کف اقیانوس، با عمق متوسط 4 کیلومتری، پیچیدگی قابل مقایسه با سطح زمین را نشان می دهد.

صفحات تکتونیکی

لیتوسفر، لایه بیرونی زمین از نظر مکانیکی صلب که شامل پوسته و گوشته بالایی است، به صفحات تکتونیکی تقسیم شده است. این بخش‌های صلب حرکت نسبی را در سه نوع مرز متمایز نشان می‌دهند: مرزهای همگرا، که در آن دو صفحه با هم برخورد می‌کنند. مرزهای واگرا، جایی که دو صفحه از هم جدا می شوند. و مرزها را تغییر دهید، جایی که دو صفحه به صورت افقی از کنار یکدیگر می لغزند. پدیده‌های زمین‌شناسی مانند زلزله، فعالیت‌های آتشفشانی، کوه‌زایی (کوه‌سازی) و تشکیل ترانشه‌های اقیانوسی از ویژگی‌های مرزهای این صفحات هستند. صفحات تکتونیکی در بالای استنوسفر قرار دارند، یک ناحیه جامد و در عین حال کمتر چسبناک از گوشته بالایی که قادر به جریان و حرکت همزمان با صفحات است.

حرکت صفحات تکتونیکی منجر به فرورانش پوسته اقیانوسی در زیر حاشیه های پیشرو صفحات در مرزهای همگرا می شود. به طور همزمان، صعود مواد گوشته در مرزهای واگرا، پشته‌های میان اقیانوسی را ایجاد می‌کند. این مکانیسم های ترکیبی زمین شناسی ادغام مجدد پوسته اقیانوسی به گوشته را تسهیل می کند. در نتیجه، اکثر کف اقیانوس از نظر زمین شناسی جوان است، معمولاً کمتر از 100 Ma سن دارد. باستانی ترین پوسته اقیانوسی شناسایی شده در اقیانوس آرام غربی با سن تخمینی 200 Ma واقع شده است. در مقابل، قدیمی ترین پوسته قاره ای با قدمت دقیق، 4030 Ma است. با این حال، زیرکون‌های کشف‌شده به‌عنوان کلاسست‌ها در سازندهای رسوبی Eoarchean سنی تا 4400 Ma داشته‌اند که نشان‌دهنده وجود پوسته قاره‌ای در آن دوران است.

هفت صفحه تکتونیکی اولیه زمین شامل صفحات اقیانوس آرام، آمریکای شمالی، اوراسیا، آفریقا، قطب جنوب، هند و استرالیا و آمریکای جنوبی است. صفحات مهم دیگر عبارتند از صفحه عربستان، صفحه کارائیب، صفحه نازکا (واقع در سواحل غربی آمریکای جنوبی)، و صفحه اسکوشیا (واقع در جنوب اقیانوس اطلس). صفحه استرالیا تقریباً بین 50 و 55 Ma پیش با صفحه هند همگرا و ادغام شد. صفحات اقیانوسی بالاترین سرعت را نشان می دهند که نمونه آن صفحه کوکوس است که با سرعت 75 میلی متر در ثانیه (3.0 اینچ در سال) و صفحه اقیانوس آرام با سرعتی بین 52 تا 69 میلی متر در ثانیه (2.0 تا 2.7 اینچ در سال) حرکت می کند. برعکس، صفحه آمریکای جنوبی نشان دهنده کندترین صفحه اصلی است که با سرعت متوسط 10.6 میلی متر در هر سال (0.42 در سال) پیش می رود.

هیدروسفر

هیدروسفر زمین کل آب و توزیع فضایی آن را در بر می گیرد. هیدروسفر عمدتاً از اقیانوس جهانی تشکیل شده است. همچنین شامل آب های جوی و زمینی مانند ابرها، دریاهای داخلی، دریاچه ها، رودخانه ها و آب های زیرزمینی می شود. جرم اقیانوسی تقریباً 1.35×10¹⁸ تن متریک تخمین زده می شود که حدود 1/4400 جرم کل سیاره را تشکیل می دهد. اقیانوس ها با مساحت 361.8 میلیون کیلومتر § 8^{9§ (139.7 میلیون مایل 1011§) با عمق متوسط 3682 متر (12080 فوت)، حجم تخمینی 1.332 میلیارد کیلومتر § 1213 میلیون مکعب (32) دارند. مایل.}

به طور فرضی، اگر سطح پوسته زمین به طور یکنواخت تا یک ارتفاع کروی صاف تراز شود، اقیانوس جهانی به عمق 2.7 تا 2.8 کیلومتر (1.68 تا 1.74 مایل) می‌رسد. تقریباً 97.5 درصد این آب شور است و 2.5 درصد باقیمانده را آب شیرین تشکیل می دهد. اکثر آب های شیرین، حدود 68.7 درصد، به صورت یخ در داخل کلاهک های یخی و یخچال ها وجود دارد. آب شیرین باقیمانده به صورت آب های زیرزمینی (30٪)، آب های سطحی (1٪، تنها 2.8٪ از خشکی زمین) و سایر مخازن جزئی از جمله یخ های دائمی، بخار آب اتمسفر، و آب های محدود شده بیولوژیکی توزیع می شود.

در مناطق یخ زده سیاره، فصل برف و تابستان در طول فصل تبدیل به برف می شود. این برف و یخ انباشته شده متعاقباً به یخچال‌های طبیعی ادغام می‌شوند که توده‌های یخی قابل توجهی هستند که تحت تأثیر نیروی گرانشی خود جریان دارند. یخچال‌های آلپ در مناطق کوهستانی رشد می‌کنند، در حالی که صفحات یخی گسترده از خشکی‌های قاره‌ای در محیط‌های قطبی سرچشمه می‌گیرند. حرکت یخبندان باعث فرسایش سطح قابل توجهی می شود که منجر به تغییرات ژئومورفولوژیکی چشمگیر، از جمله مجسمه سازی دره های U شکل و سایر اشکال زمین های متمایز می شود. یخ های دریای قطب شمال در حال حاضر منطقه ای قابل مقایسه با ایالات متحده را پوشانده اند، اگرچه به دلیل تغییرات آب و هوایی مداوم کاهش سریعی را تجربه می کنند.

میانگین شوری اقیانوس های زمین تقریباً 35 گرم نمک های محلول در هر کیلوگرم آب دریا است که برابر با غلظت نمک 3.5٪ است. منابع غالب این شوری، انتشارات آتشفشانی و انحلال سنگ های آذرین سرد است. علاوه بر این، اقیانوس‌ها به‌عنوان مخزن مهمی برای گازهای محلول جوی عمل می‌کنند، که برای نگهداری گونه‌های آبزی متعدد ضروری هستند. آب اقیانوسی تأثیر عمیقی بر الگوهای آب و هوای جهانی دارد و به عنوان یک غرق گرما بسیار عمل می کند. تغییرات در توزیع دمای اقیانوسی می تواند تغییرات آب و هوایی قابل توجهی را ایجاد کند، که نمونه آن پدیده هایی مانند نوسان ال نینو-جنوبی است.

حضور فراگیر آب، به ویژه در حالت مایع آن، در سطح زمین نشان دهنده یک ویژگی متمایز است که آن را از سایر اجرام آسمانی متمایز می کند. در حالی که سیارات منظومه شمسی دارای اتمسفر قابل توجهی ممکن است حاوی بخار آب اتمسفر باشند، معمولاً فاقد شرایط سطحی لازم برای حفظ آب مایع پایدار در بیرون خود هستند. اگرچه قمرهای خاصی شواهدی از مخازن آب مایع فرازمینی گسترده دارند که به طور بالقوه از حجم اقیانوس‌های زمین بیشتر است، اما این قمرها همیشه آبزی وسیعی هستند که در زیر لایه‌های سطحی یخ زده به ضخامت کیلومترها قرار دارند.

اتمسفر

فشار جوی زمین در سطح دریا به طور متوسط ​​101.325 کیلو پاسکال (14.696 psi) است که با ارتفاع مقیاس تقریباً 8.5 کیلومتر (5.3 مایل) مشخص می شود. ترکیب اتمسفر خشک عمدتاً شامل 78.084 درصد نیتروژن، 20.946 درصد اکسیژن، 0.934 درصد آرگون، در کنار مقادیر کمی از دی اکسید کربن و سایر اجزای گازی است. غلظت بخار آب از 0.01% تا 4% با میانگین حدود 1% در نوسان است. ابرها تقریباً دو سوم سطح زمین را پوشانده اند و در مقایسه با مناطق خشکی، شیوع بیشتری را در مناطق اقیانوسی نشان می دهند. ارتفاع تروپوسفر تنوع عرضی را نشان می دهد که از 8 کیلومتر (5 مایل) در قطب تا 17 کیلومتر (11 مایل) در استوا، با نوسانات اضافی تحت تأثیر شرایط هواشناسی و فصلی گسترش می یابد.

زیست کره زمین ترکیب جوی آن را عمیقاً تغییر داده است. ظهور فتوسنتز اکسیژنی تقریباً 2.7 Gya منجر به توسعه فضای غنی از نیتروژن-اکسیژن معاصر شد. این دگرگونی جوی گسترش گسترده اشکال حیات هوازی را تسهیل کرد و به طور غیرمستقیم، از طریق تبدیل بعدی O§56§ اتمسفر به O§910§، به پیدایش لایه ازن کمک کرد. لایه اوزون با کاهش تابش اشعه ماوراء بنفش خورشیدی نقش مهمی ایفا می کند و در نتیجه حیات زمینی را قادر می سازد. عملکردهای حیاتی جوی اضافی که از حیات پشتیبانی می کنند شامل انتقال بخار آب، تهیه گازهای ضروری، فرسایش شهاب های جزئی قبل از برخورد سطحی و تنظیم دما می شود. عملکرد دوم، که به عنوان اثر گلخانه ای شناخته می شود، شامل ردیابی مولکول های جوی است که انرژی حرارتی تابش شده از سطح زمین را جذب می کند و در نتیجه دمای متوسط ​​سیاره را بالا می برد. گازهای گلخانه ای کلیدی در جو شامل بخار آب، دی اکسید کربن، متان، اکسید نیتروژن و ازن است. در غیاب این مکانیسم حفظ گرما، متوسط دمای سطح زمین به 18- درجه سانتیگراد (-0.4 درجه فارنهایت) کاهش می یابد که کاملاً با دمای فعلی +15 درجه سانتیگراد (59 درجه فارنهایت) است و وجود حیات در شکل کنونی آن را بسیار غیرممکن می کند.

اتمسفر فوقانی

اتمسفر فوقانی، که در بالای تروپوسفر قرار دارد، به طور معمول به لایه های استراتوسفر، مزوسفر و ترموسفر تقسیم می شود. هر لایه متمایز نرخ لپس منحصر به فردی را نشان می دهد که تغییرات دما را با افزایش ارتفاع نشان می دهد. فراتر از این لایه‌ها، اگزوسفر به تدریج ضعیف می‌شود و به مگنتوسفر تبدیل می‌شود، جایی که میدان‌های ژئومغناطیسی زمینی با باد خورشیدی درگیر می‌شوند. استراتوسفر به طور مشخص حاوی لایه اوزون است، یک عنصر حیاتی که تا حدی تشعشعات فرابنفش را که به سطح زمین می رسد کاهش می دهد و در نتیجه حیات را حفظ می کند. خط کارمان که در ارتفاع 100 کیلومتری (62 مایلی) از سطح زمین ایجاد شده است، به عنوان مرزبندی عملی بین جو و فضای بیرونی عمل می‌کند.

انرژی گرمایی سرعت کافی را به مولکول‌های خاصی در حاشیه جو می‌بخشد و آنها را قادر می‌سازد بر گریز گرانشی زمین غلبه کرده و به فضا بکشند. این فرآیند منجر به تخلیه تدریجی و در عین حال مداوم اجزای جوی می شود. به دلیل جرم مولکولی کم، هیدروژن غیرمجاز سریعتر به سرعت فرار می رسد و در نتیجه در مقایسه با گازهای دیگر با سرعت بیشتری به فضای بیرون سرازیر می شود. فرار اگزوسفری هیدروژن یک عامل کمک کننده به اتمسفر و انتقال سطح زمین از حالت کاهش اولیه به شرایط اکسید کننده فعلی آن است. در حالی که فتوسنتز منبعی از اکسیژن آزاد را تامین می کند، کاهش عوامل کاهنده مانند هیدروژن به عنوان یک پیش نیاز برای تجمع گسترده اکسیژن اتمسفر در نظر گرفته می شود. بنابراین، ظرفیت هیدروژن برای فرار از اتمسفر ممکن است به طور قابل توجهی بر مسیر تکاملی حیات در زمین تأثیر بگذارد. در فضای غنی از اکسیژن معاصر، اکثر هیدروژن قبل از فرار بالقوه به آب تبدیل می شود. در نتیجه، مکانیسم غالب برای از دست دادن هیدروژن در حال حاضر از تخریب متان در اتمسفر فوقانی ناشی می شود.

آب و هوا و آب و هوا

اتمسفر زمین فاقد مرز مشخصی است، به تدریج ضعیف شده و با فضای بیرونی ادغام می شود. تقریباً سه چهارم جرم اتمسفر در 11 کیلومتری اولیه (6.8 مایلی) بالای سطح قرار دارد، منطقه ای که به عنوان تروپوسفر تعیین شده است. انرژی خورشیدی این لایه و سطح زیرین آن را گرم می کند و باعث انبساط هوا می شود. متعاقباً، این هوای با چگالی کمتر بالا می رود و هوای خنک تر و متراکم تر جایگزین آن می شود. این فرآیند پویا، گردش جو را ایجاد می‌کند که از طریق توزیع مجدد انرژی حرارتی، بر الگوهای آب و هوای جهانی و اقلیم حاکم است.

باندهای گردش جوی اولیه شامل بادهای تجاری در منطقه استوایی است که به زیر 30 درجه عرض جغرافیایی امتداد می یابد و بادهای غربی در عرض های جغرافیایی میانی از 30 درجه تا 60 درجه متغیر است. محتوای گرمای اقیانوس و جریان‌ها نیز به‌عنوان عوامل تعیین‌کننده آب و هوا، به‌ویژه گردش ترموهالین، که توزیع انرژی حرارتی از اقیانوس‌های استوایی به مناطق قطبی را تسهیل می‌کند، نقش دارند.

زمین در معرض تابش خورشیدی 1361 W/m² است. انرژی خورشیدی فرودی که به سطح زمین می رسد با افزایش عرض جغرافیایی کاهش می یابد. این کاهش به این دلیل اتفاق می‌افتد که در عرض‌های جغرافیایی بالا، تشعشعات خورشیدی در زوایای مایل‌تر به سطح برخورد می‌کنند و عبور آن از اعماق جوی بیشتر را ضروری می‌سازد. در نتیجه، میانگین دمای هوای سطح دریا سالانه کاهش تقریباً 0.4 درجه سانتیگراد (0.7 درجه فارنهایت) در هر درجه از عرض جغرافیایی را نشان می دهد که از خط استوا دور می شود. سطح زمین به مناطق عرضی متمایز قابل ترسیم است که با شرایط آب و هوایی نسبتاً یکنواخت مشخص می شود. این مناطق، که از استوا به سمت قطب ها پیش می روند، آب و هوای استوایی (یا استوایی)، نیمه گرمسیری، معتدل و قطبی را در بر می گیرند.

عوامل تعیین کننده دیگری که بر اقلیم یک مکان تأثیر می گذارند عبارتند از نزدیکی اقیانوسی، الگوهای گردش اقیانوسی و جوی، و ویژگی های توپوگرافی. مناطق مجاور اقیانوس‌ها معمولا تابستان‌های خنک‌تر و زمستان‌های معتدل‌تری را تجربه می‌کنند که به ظرفیت ذخیره گرمای قابل توجه اجسام اقیانوسی نسبت داده می‌شود. الگوهای باد انتقال انرژی حرارتی اقیانوسی (هم گرما و هم خنکی) را به مناطق خشکی تسهیل می کند. گردش اتمسفر بیشتر تأثیر قابل توجهی دارد. به عنوان مثال، علیرغم اینکه سانفرانسیسکو و واشنگتن دی سی شهرهای ساحلی هستند که در عرض های جغرافیایی قابل مقایسه قرار دارند، آب و هوای سانفرانسیسکو به دلیل جهت بادهای خشکی غالب آن به طور قابل توجهی معتدل تر است. در نهایت، یک رابطه معکوس بین دما و ارتفاع وجود دارد، در نتیجه مناطق کوهستانی دمای کمتری را در مقایسه با همتایان با ارتفاع پایین‌تر نشان می‌دهند.

الگوهای گردشی جوی، انتقال بخار آب را که از تبخیر سطحی منشأ می‌گیرد، تسهیل می‌کند. در شرایط جوی مناسب، صعود هوای گرم و مرطوب منجر به تراکم این بخار می شود و متعاقباً به صورت بارش به سطح باز می گردد. متعاقباً، بیشتر این آب از طریق سیستم‌های رودخانه‌ای به ارتفاعات پایین‌تر منتقل می‌شود، معمولاً به اقیانوس‌ها می‌پیوندد یا در دریاچه‌ها تجمع می‌یابد. این چرخه هیدرولوژیکی یک مکانیسم ضروری برای حفظ حیات زمینی را تشکیل می دهد و عامل اصلی در فرسایش ژئومورفولوژیکی ویژگی های سطح در طول مقیاس های زمانی زمین شناسی را نشان می دهد. رژیم های بارش تنوع قابل توجهی را نشان می دهند که از چندین متر در سال تا کمتر از یک میلی متر را شامل می شود. میانگین بارندگی منطقه ای توسط گردش اتمسفر، ویژگی های توپوگرافی، و گرادیان های حرارتی تعیین می شود.

سیستم طبقه بندی آب و هوای کوپن که به طور گسترده پذیرفته شده است، اقلیم ها را به پنج گروه اصلی طبقه بندی می کند - مناطق استوایی مرطوب، خشک، عرض های جغرافیایی متوسط ​​مرطوب، قاره ها، و قطب های سرد و زیرنوع های کوچکتر. این سیستم عمدتاً بر اساس داده های ثبت شده دما و بارش، مناطق را ارزیابی می کند. دمای هوای سطحی می‌تواند در بیابان‌های بسیار خشک به ۵۵ درجه سانتی‌گراد (۱۳۱ درجه فارنهایت) برسد که نمونه‌ای از آن دره مرگ است، در حالی که در قطب جنوب تا ۸۹- درجه سانتی‌گراد (۱۲۸- درجه فارنهایت) کاهش می‌یابد.

دینامیک مداری و چرخش

ویژگی های چرخشی

دوره چرخشی زمین نسبت به خورشید، که به عنوان میانگین روز خورشیدی آن تعریف می‌شود، 86400 ثانیه از میانگین زمان خورشیدی، معادل 86،400.0025 SI ثانیه را اندازه‌گیری می‌کند. به دلیل کاهش سرعت جزر و مد، روز خورشیدی زمین در حال حاضر بسیار طولانی‌تر از همتای قرن نوزدهمی خود است، به‌طوری‌که روزهای جداگانه تغییراتی بین 0 تا 2 میلی‌ثانیه فراتر از میانگین روز خورشیدی را نشان می‌دهند.

دوره چرخشی زمین نسبت به ستارگان ثابت، که توسط روز بین‌المللی زمین تعیین شده است به‌عنوان روز بین‌المللی ستاره‌ای تعیین شده است. سرویس سیستم (IERS)، 86164.0989 ثانیه از میانگین زمان خورشیدی (UT1) است که به 23^h 56^m 4.0989^s ترجمه می‌شود. (تعریف شده زمانی که خورشید در 90 درجه روی خط استوا قرار دارد) 86164.0905 ثانیه از میانگین زمان خورشیدی (UT1) است، یا 23^ساعت 56^m 4.0905^sss، تقریباً 4.0905^sss است، در نتیجه تقریباً 8 روز است. چند ثانیه کوتاهتر از روز ستاره ای است.

به استثنای شهاب های جوی و ماهواره های مدار پایین زمین، حرکت ظاهری غالب اجرام آسمانی مشاهده شده از آسمان زمین به سمت غرب است که با سرعت 15 درجه در ساعت، معادل 15 قوس در دقیقه رخ می دهد. برای اجرام آسمانی واقع در نزدیکی استوای سماوی، این حرکت مطابق با پیمودن قطر ظاهری خورشید یا ماه هر دو دقیقه است. به ویژه، از سطح زمین، اندازه های زاویه ای ظاهری خورشید و ماه تقریباً یکسان است.

ویژگی ها و موقعیت مداری

زمین فاصله مداری متوسطی در حدود 150 میلیون کیلومتر (93 میلیون مایل) از خورشید دارد. در نتیجه، زمین به عنوان سومین سیاره از خورشید، جدایی ناپذیر از منظومه شمسی داخلی قرار می گیرد. این فاصله مداری به عنوان معیار اساسی برای واحد نجومی (AU) عمل می کند که تقریباً 8.3 دقیقه نوری یا 380 برابر فاصله زمین و ماه است. زمین در هر 365.2564 روز متوسط ​​خورشیدی یک دور به دور خورشید می‌چرخد که یک سال غیر واقعی را تعریف می‌کند. این حرکت مداری منجر به جابجایی آشکار خورشید به سمت شرق در سراسر آسمان زمین با سرعت تقریباً 1 درجه در روز، معادل یک قطر ظاهری خورشید یا ماه در هر 12 ساعت می شود. در نتیجه، این حرکت به طور متوسط 24 ساعت - که به عنوان یک روز خورشیدی تعریف می‌شود - نیاز دارد تا زمین یک چرخش کامل محوری را انجام دهد و به خورشید اجازه می‌دهد به نصف النهار بازگردد، مدت زمانی که اندکی بیشتر از روز جنینی است. مایل در ساعت)، سرعتی برای پیمودن مسافتی معادل قطر زمین، تقریباً 12742 کیلومتر (7918 مایل) در هفت دقیقه و فاصله زمین تا ماه، 384400 کیلومتر (238855 مایل) در تقریباً 3.5 ساعت کافی است. از منظری که در بالای خورشید و قطب های شمالی زمین قرار دارد، مدار زمین به دور خورشید در جهت خلاف جهت عقربه های ساعت پیش می رود. مطابق با تمام سیارات دیگر در منظومه شمسی، زمین در یک ناحیه تقریباً همسطح که به عنوان صفحه تغییرناپذیر تعیین شده است، به دور خود می چرخد. شیب مدار زمین نسبت به این صفحه تقریباً 1.58 درجه است.

زمین، به عنوان جزء جدایی ناپذیر منظومه شمسی، در کهکشان راه شیری قرار دارد و تقریباً در فاصله 28000 سال نوری از مرکز کهکشان می چرخد. موقعیت آن تقریباً 20 سال نوری بالاتر از صفحه کهکشانی است، به ویژه در بازوی شکارچی.

شیب محوری زمین و تأثیر آن بر فصول

شیب محوری زمین تقریباً 23.439281 درجه است، با محور چرخشی آن، طبق تعریف، به طور پیوسته به سمت قطب های آسمانی نسبت به صفحه مدار آن جهت گیری می کند. این تمایل محوری منجر به توزیع متغیر تابش خورشیدی در سطح زمین در طول چرخه سالانه می شود. در نتیجه، این پدیده باعث تغییرات آب و هوایی فصلی می شود. تابستان در نیمکره شمالی مصادف با قرار گرفتن مستقیم خورشید در استوایی سرطان است، در حالی که تابستان در نیمکره جنوبی زمانی رخ می دهد که استوایی برج جدی به طور مشابهی جهت گیری کند. برعکس، زمستان به طور همزمان در نیمکره مقابل در این دوره ها غالب است.

در طول ماه‌های تابستان، ساعات روز طولانی می‌شود و خورشید به ارتفاع ظاهری بالاتری در آسمان می‌رسد. برعکس، زمستان با دمای سردتر و کاهش مدت زمان نور روز مشخص می شود. مناطقی که فراتر از دایره های قطب شمال و قطب جنوب قرار دارند، دوره هایی از غیبت کامل نور روز را تجربه می کنند که به عنوان شب قطبی شناخته می شود، که می تواند برای چندین ماه در قطب های جغرافیایی باقی بماند. برعکس، این عرض‌های جغرافیایی یکسان پدیده خورشید نیمه‌شب را نیز نشان می‌دهند، که در طی آن خورشید به طور پیوسته در طول دوره ۲۴ ساعته قابل مشاهده است.

کنوانسیون نجومی چهار فصل را بر اساس انقلاب‌ها تعریف می‌کند - نقاط مداری که حداکثر انحراف محوری به سمت یا دور از خورشید را نشان می‌دهند - و زمانی که اعتدال‌های محوری با اعتدال‌های محوری آن متمایل به چرخش هستند، تعریف می‌کنند. محور مداری در نیمکره شمالی، انقلاب زمستانی معمولاً در حدود 21 دسامبر، انقلاب تابستانی در نزدیکی 21 ژوئن، اعتدال بهاری در حدود 20 مارس و اعتدال پاییزی تقریباً 22 یا 23 سپتامبر رخ می دهد. برعکس، در نیمکره جنوبی، این تقویم فصلی معکوس است، با انقلاب های تابستانی و زمستانی، و اعتدال بهاری و پاییزی، در تاریخ های متقابل رخ می دهد.

در حالی که به طور کلی در بازه های زمانی طولانی مدت زمین شناسی پایدار است، زاویه شیب محوری زمین یا نمایش های نوسانی را نشان می دهد. به طور خاص، شیب محوری آن نوسانی را تجربه می کند که به عنوان یک نوسان ظریف و نامنظم با دوره اولیه 18.6 سال مشخص می شود. علاوه بر این، جهت محور چرخشی زمین، متمایز از زاویه آن، تحت یک حرکت تقدیمی قرار می گیرد و تقریباً هر 25800 سال یک چرخه کامل را تکمیل می کند. این سبقت دلیل تفاوت بین یک سال غیر طبیعی و یک سال گرمسیری است. این حرکات فوق الذکر در درجه اول توسط نیروهای گرانشی دیفرانسیل اعمال شده توسط خورشید و ماه بر برآمدگی استوایی زمین ایجاد می شود. علاوه بر این، قطب های جغرافیایی مهاجرت چندین متری را در سطح زمین نشان می دهند. این حرکت قطبی شامل مولفه های چرخه ای متعددی است که در مجموع به عنوان حرکت شبه تناوبی نامگذاری شده اند. فراتر از یک جزء سالانه، این حرکت شامل یک چرخه 14 ماهه متمایز است که به نام تکان چندلر شناخته می شود. سرعت چرخش زمین نیز در نوسان است، پدیده ای که به آن تغییرات طول روز می گویند.

مسیر مداری زمین کاملاً دایره‌ای نیست، بلکه کمی بیضوی است و نزدیک‌ترین نقطه آن به خورشید، حضیض نامیده می‌شود. در حال حاضر، زمین تقریباً در 3 ژانویه به حضیض و در حدود 4 جولای به aphelion، دورترین نقطه آن می رسد. این تاریخ‌های خاص در معرض تغییرات زمانی هستند که تحت‌تاثیر سبقت مداری و سایر تغییرات مداری قرار دارند که به الگوهای چرخه‌ای قابل پیش‌بینی به نام چرخه‌های میلانکوویچ پایبند هستند. نوسان سالانه در فاصله زمین و خورشید منجر به افزایش تقریبی 6.8٪ در تابش خورشیدی دریافت شده توسط زمین در حضیض در مقایسه با aphelion می شود. همزمان با نزدیکترین نزدیکی زمین به خورشید، شیب محوری نیمکره جنوبی به سمت خورشید منجر به دریافت انرژی خورشیدی کمتری در سال نسبت به نیمکره شمالی می شود. با این حال، این اثر خاص به طور قابل‌توجهی کمتر از تغییرات کلی انرژی که به شیب محوری نسبت داده می‌شود، تأثیرگذار است، زیرا اکثر انرژی مازاد در نیمکره جنوبی با پوشش اقیانوسی بیشتر آن جذب می‌شود.

حوزه گرانشی زمین و تأثیر آن

میدان گرانشی زمینی

نیروی گرانشی زمین به‌عنوان شتابی که به اجسام وارد می‌شود، ناشی از توزیع جرم درونی سیاره است. در سطح زمین، شتاب تقریبی گرانش 9.8 m/s² (32 ft/s²) است. تغییرات در توپوگرافی، ترکیب زمین شناسی و ساختارهای تکتونیکی زیرزمینی باعث ایجاد نابرابری های محلی و گسترده در میدان گرانشی زمین می شود که به آن ناهنجاری های گرانشی می گویند. کره تپه زمین که به عنوان حوزه نفوذ گرانشی آن نیز شناخته می شود، تا شعاع تقریبی 1.5 میلیون کیلومتری (930000 مایل) گسترش یافته است. این مرز حداکثر محدوده ای را مشخص می کند که در آن کشش گرانشی زمین بر خورشید دورتر و دیگر اجرام سیاره ای غالب است. در نتیجه، اجسام باید مدارهای خود را در این شعاع حفظ کنند. در غیر این صورت، آنها در معرض خطر جدا شدن توسط آشفتگی های گرانشی خورشید هستند.

ماهواره طبیعی زمین: ماه

ماه به‌عنوان یک ماهواره طبیعی نسبتاً بزرگ، زمینی و سیاره‌مانند طبقه‌بندی می‌شود که قطری تقریباً یک چهارم زمین دارد. این قمر به نسبت اندازه سیاره میزبانش بزرگترین قمر منظومه شمسی است، اگرچه شارون اندازه نسبی بیشتری را نسبت به سیاره کوتوله پلوتون نشان می دهد. به دنبال مثال زمین، ماهواره های طبیعی که به دور سیارات دیگر می چرخند نیز معمولاً به عنوان "قمر" نامیده می شوند. ماه و زمین به دور یک مرکز مشترک در یک دوره غیر واقعی 27.32 روزه می‌چرخند، همانطور که در برابر ستارگان پس‌زمینه اندازه‌گیری می‌شود. با در نظر گرفتن مدار جمعی منظومه زمین-ماه به دور خورشید، مدت یک ماه سینودی، که از یک ماه جدید تا ماه دیگر را در بر می گیرد، 29.53 روز است.

از دیدگاه قطب شمال سماوی، حرکت مداری زمین و ماه به همراه چرخش های محوری مربوطه آنها به طور یکنواخت مشاهده می شود. همانطور که از زمین مشاهده می شود، فاصله ماه دقیقاً به اندازه ای است که اندازه قرص ظاهری آن تقریباً به اندازه خورشید نزدیک است. این تطابق در اندازه زاویه ای (یا زاویه جامد) بین دو جرم آسمانی از قطر خورشید تقریباً 400 برابر بزرگتر از ماه و در عین حال 400 برابر دورتر از ماه ناشی می شود. این هم ترازی منحصر به فرد، وقوع خورشید گرفتگی کامل و حلقوی را در زمین تسهیل می کند. صفحات مداری کاملاً همسطح نیستند. به طور خاص، صفحه مداری زمین-ماه تا 5.1 ± درجه نسبت به صفحه زمین-خورشید، که به عنوان دایره البروج شناخته می شود، تمایل دارد. در غیاب این تمایل، خسوف‌ها هر دو هفته یکبار اتفاق می‌افتند و به طور متناوب بین رویدادهای ماه و خورشید رخ می‌دهند.

برهم‌کنش گرانشی بین زمین و ماه مسئول ایجاد جزر و مد ماه در زمین است. این تأثیر گرانشی یکسان روی ماه منجر به قفل شدن جزر و مد آن شده است، به این معنی که دوره چرخشی آن دقیقاً با دوره مداری آن به دور زمین مطابقت دارد. در نتیجه، ماه به طور مداوم یک نیمکره یکسان به سمت زمین ارائه می دهد. در طول چرخش آن به دور زمین، بخش‌های مختلفی از سطح ماه توسط خورشید روشن می‌شود و باعث ایجاد فازهای ماه قابل مشاهده می‌شود. ماه به دلیل برهمکنش جزر و مدی مداوم آنها، به تدریج با سرعت تقریبی 38 میلی متر در ثانیه از زمین دور می شود (1+§34§⁄§56§ در/سال). در طول بازه‌های زمانی زمین‌شناختی میلیون‌ها سال، این تغییرات جزئی، همراه با طولانی‌تر شدن روز زمین تقریباً 23 میکرو ثانیه در سال، در تغییرات تکاملی اساسی انباشته می‌شوند. به عنوان مثال، در طول دوره ادیاکران (تقریبا 620 Ma)، یک سال شامل 7±400 روز بود که هر روز 0.4±21.9 ساعت طول می‌کشید.

فرض بر این است که ماه از طریق نقش خود در تعدیل آب و هوای سیاره، بر تکامل حیات روی زمین تأثیر قابل‌توجهی داشته است. هم شواهد دیرینه‌شناسی و هم شبیه‌سازی‌های محاسباتی نشان می‌دهند که شیب محوری زمین در یک پیکربندی پایدار توسط فعل و انفعالات جزر و مدی با ماه حفظ می‌شود. برخی دیدگاه‌های نظری پیشنهاد می‌کنند که در غیاب این اثر تثبیت‌کننده در برابر گشتاورهای اعمال‌شده توسط خورشید و دیگر سیارات روی برآمدگی استوایی زمین، محور چرخشی سیاره می‌تواند ناپایداری آشفته‌ای را نشان دهد، که طی میلیون‌ها سال دستخوش تغییرات اساسی شود، پدیده‌ای که در مریخ مشاهده شد. با این حال، این فرضیه همچنان موضوع بحث است.

فرضیه غالب در مورد پیدایش ماه، نظریه برخورد غول پیکر، شکل گیری آن را از طریق برخورد بین یک پیش سیاره به اندازه مریخ به نام تیا و زمین اولیه مطرح می کند. این نظریه کمبود نسبی آهن و اجزای فرار ماه را در کنار شباهت ترکیبی آن با پوسته زمین توضیح می دهد. مدل‌های محاسباتی وجود احتمالی دو بقایای قابل توجه از این پیش سیاره را در داخل زمین نشان می‌دهند.

سیارک ها و ماهواره های مصنوعی

جمعیت سیارک‌های هم مدار زمین شامل شبه ماهواره‌ها، مدارگردهای نعل اسبی و سیارک‌های تروجان است. حداقل هفت شبه ماهواره، از جمله 469219 Kamoʻoalewa، با قطرهای 10 متر تا 5000 متر شناسایی شده است. یک سیارک تروجان، به طور خاص 2010 TK7، در اطراف نقطه لاگرانژ پیشرو (L4) در مدار خورشیدی زمین را نشان می‌دهد. سیارک کوچک نزدیک به زمین 2006 RH120 تقریباً هر دو دهه یک بار برخورد نزدیک با منظومه زمین-ماه را انجام می دهد. در چنین نزدیکی‌هایی، می‌تواند به طور موقت وارد مدار زمین شود.

تا سپتامبر ۲۰۲۱، ۴۵۵۰ ماهواره انسانی عملیاتی در مدار زمین در حال چرخش بودند. علاوه بر این، تعداد زیادی ماهواره غیرفعال وجود دارد، به ویژه ونگارد 1، که در کنار بیش از 16000 قطعه زباله فضایی ردیابی شده، قدیمی ترین ماهواره در مدار باقی مانده است. ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) مهم ترین ماهواره مصنوعی زمین را تشکیل می دهد.

حیات روی زمین

زمین نشان دهنده تنها جرم آسمانی است که در حال حاضر به عنوان دارای حیات پایدار شناخته شده است. حیات زمینی تقریباً 100 میلیون سال پس از شکل‌گیری زمین، تقریباً 4 میلیارد سال پیش، در محیط‌های آبی اولیه به وجود آمد. این سیاره آب مایع را ارائه می‌کند، یک محیط ضروری برای مونتاژ و تعامل مولکول‌های آلی پیچیده، همراه با انرژی کافی برای پشتیبانی از فرآیندهای متابولیک. فلور و سایر موجودات مواد مغذی را از مخازن هیدریک، ادافیک و جو جذب می کنند. این مواد مغذی حیاتی تحت بازیافت مداوم در میان گونه‌های مختلف قرار می‌گیرند.

حیات زمینی به طور فعال اکوسیستم‌های متمایز متعددی را شکل داده و پر جمعیت کرده است، و در نهایت در سطح جهانی گسترش یافته و زیست‌کره‌ای فراگیر را تشکیل می‌دهد. در طول بازه‌های زمانی زمین‌شناسی، حیات روی زمین دستخوش تنوع گسترده‌ای شده است که منجر به شکل‌گیری بیوم‌های مختلف شده است که با گیاهان و جانوران نسبتا مشابه مشخص می‌شود. این زیست‌های متنوع در ارتفاعات متمایز، اعماق آبزیان، مناطق دمای سیاره‌ای و گرادیان‌های رطوبت زمین پدیدار شدند. اوج تنوع گونه ای و زیست توده زمین در محیط های آبی کم عمق و مناطق جنگلی به ویژه در شرایط آب و هوایی استوایی، گرم و مرطوب مشاهده می شود. برعکس، مناطق قطبی سرد، ارتفاعات مرتفع، و سرزمین‌های بیش از حد خشک، کمبود نسبی حیات گیاهی و جانوری را نشان می‌دهند.

در نتیجه، فرآیندهای بیولوژیکی عمیقاً زمین را تحت تأثیر قرار داده‌اند و جو و سطح آن را در دوره‌های زمین‌شناختی طولانی‌تر تغییر داده‌اند، و رویدادهای بزرگی مانند پدیده‌های بزرگ را به‌وجود آورده‌اند. علاوه بر این، فعالیت‌های انسان‌زایی تأثیرات قابل‌توجهی بر زمین، موجودات زنده و مسیر تکاملی آن داشته‌اند.

منشا حیات و تکامل

تقریباً چهار میلیارد سال پیش، واکنش‌های شیمیایی با ظهور مولکول‌های خودتکثیر شونده اولیه به اوج خود رسید. متعاقباً، تقریباً 500 میلیون سال پس از آن، آخرین جد مشترک جهانی (LUCA) از تمام اشکال حیات موجود پدیدار شد. توسعه فتوسنتز موجودات زنده را قادر ساخت تا مستقیماً از انرژی خورشیدی استفاده کنند. تجمع مولکولی اکسیژن (O₂) در اتمسفر، از طریق برهمکنش با اشعه ماوراء بنفش خورشید، تشکیل یک لایه محافظ اوزون (O§56 § در اتمسفر بالا) را تسهیل کرد. ادغام درون همزیستی سلول های کوچکتر به سلولهای بزرگتر منجر به تکامل سلولهای یوکاریوتی پیچیده شد. ارگانیسم‌های چند سلولی اصیل زمانی به وجود آمدند که سلول‌های درون ساختارهای استعماری تحت تخصص‌سازی پیشرونده قرار گرفتند. با تضعیف تشعشعات مضر فرابنفش توسط لایه ازن، زندگی متعاقباً سطح زمین را مستعمره کرد. شواهد دیرینه شناسی اولیه برای حیات شامل فسیل های حصیر میکروبی کشف شده در ماسه سنگ 3.48 میلیارد ساله در استرالیای غربی، گرافیت بیوژنیک شناسایی شده در سنگ های فرا رسوبی 3.7 میلیارد ساله در گرینلند غربی، و بقایایی از مواد زیستی کشف شده در سنگ های غربی از 4-1-1 سال است. باستانی ترین شواهد مستقیم حیات زمینی در سازندهای زمین شناسی 3.45 میلیارد ساله استرالیا حفظ شده است که به صورت میکروارگانیسم های فسیل شده ظاهر می شوند.

در دوران نئوپروتروزوییک، که از 1000 تا 539 مگاپیونتر طول می‌کشد، ممکن است بخش قابل توجهی از سطح زمین در یخ پوشانده شده باشد. این فرضیه زمین شناسی که به عنوان "زمین گلوله برفی" شناخته می شود، به دلیل نزدیکی زمانی به انفجار کامبرین، دوره ای که با افزایش چشمگیر پیچیدگی اشکال حیات چند سلولی مشخص می شود، از علاقه علمی قابل توجهی برخوردار است. پس از انفجار کامبرین، تقریباً 535 Ma پیش، زمین حداقل پنج رویداد بزرگ انقراض جمعی را در کنار چندین رویداد جزئی تجربه کرده است. به استثنای رویداد فرضی انقراض هولوسن در حال انجام، آخرین انقراض عمده 66 ما پیش رخ داد که در اثر برخورد سیارکی که دایناسورهای غیر پرندگان و سایر گونه های خزنده بزرگ را ریشه کن کرد، در حالی که تا حد زیادی جانوران کوچکتر از جمله حشرات، گونه های پستانداران، و پستانداران را حفظ کرد، رخ داد. طی 66 میلیون سال گذشته، حیات پستانداران دستخوش تنوع گسترده ای شده است و چندین میلیون سال قبل، گونه ای میمون آفریقایی حرکت دوپا را توسعه داده است. این سازگاری تکاملی توسعه استفاده از ابزار را تسهیل کرد و ارتباطات را تقویت کرد، که به نوبه خود تحریک تغذیه ای و شناختی لازم را برای انسفالیزاسیون فراهم کرد و در نهایت منجر به تکامل انسان خردمند شد. ظهور متعاقب کشاورزی و ظهور تمدن به بشریت تأثیر عمیق و پایداری بر اکوسیستم های زمین و تنوع زیستی اشکال زندگی آن بخشیده است.

چالش های زیست محیطی موثر بر زندگی زمینی

پدیده‌های شدید هواشناسی، از جمله طوفان‌های استوایی، در بیشتر سطح زمین ظاهر می‌شوند و تأثیرات قابل‌توجهی بر موجودات زنده در مناطق آسیب‌دیده وارد می‌کنند. بین سال‌های 1980 تا 2000، این رویدادها به طور متوسط ​​سالانه عامل 11800 مرگ و میر انسانی بودند. مناطق جغرافیایی متعددی در معرض خطرات زمین‌شناسی و هواشناسی مانند زلزله، رانش زمین، سونامی، فوران‌های آتشفشانی، گردباد، کولاک، سیل، خشکسالی و آتش‌سوزی هستند. اثرات انسان‌زایی در حوزه‌های مختلف مشهود است که ناشی از آلودگی جوی و آبی، بارش اسیدی، از بین رفتن پوشش گیاهی (منشأ به چرای بیش از حد، جنگل‌زدایی، و بیابان‌زایی)، کاهش حیات وحش، انقراض گونه‌ها، و فرآیندهای تخریب، کاهش و فرسایش خاک است. علاوه بر این، فعالیت های انسانی از طریق انتشار گازهای گلخانه ای در جو به گرمایش جهانی کمک می کند. این پدیده تغییرات بعدی را ایجاد می کند، از جمله ذوب یخبندان و ورقه های یخی، ارتفاع جهانی در سطح متوسط دریاها، افزایش خطر خشکسالی و آتش سوزی، و مهاجرت گونه ها به سمت قطب.

تعامل بشر با زمین

جغرافیای انسانی

تقریباً 300000 سال پیش از نخستی‌های اجدادی در آفریقای شرقی سرچشمه می‌گیرد، جمعیت‌های انسانی متعاقباً در سراسر جهان پراکنده شده‌اند و به تدریج در محیط‌های زمینی پس از ظهور کشاورزی در هزاره 10 قبل از میلاد مستقر شدند. در طول قرن بیستم، قطب جنوب آخرین قاره ای بود که تحت اکتشافات انسانی و اسکان محدود قرار گرفت. از قرن نوزدهم، جمعیت جهانی انسان رشد تصاعدی را تجربه کرده است و تا سال 2020 به هشت میلیارد نفر می‌رسد که پیش‌بینی‌ها حاکی از اوج حدود ده میلیارد در نیمه دوم قرن بیست و یکم است. پیش‌بینی می‌شود که بخش قابل‌توجهی از این گسترش جمعیتی در جنوب صحرای آفریقا رخ دهد.

توزیع و تراکم جهانی جمعیت انسانی تنوع قابل‌توجهی را نشان می‌دهد، اکثریت آن در جنوب و شرق آسیا زندگی می‌کنند و تقریباً 90 درصد در نیمکره شمالی زمین ساکن هستند. این غلظت نیمکره تا حدی به نسبت بیشتر خشکی واقع در نیمکره شمالی نسبت داده می شود که 68 درصد از کل زمین های جهان را تشکیل می دهد. علاوه بر این، از قرن نوزدهم، روند مهاجرت انسان به سمت مراکز شهری شتابان بوده است که در نتیجه اکثریت جمعیت جهان تا قرن بیست و یکم در مناطق شهری ساکن هستند.

فراتر از سطح زمین، سکونت انسان به تعداد محدودی از تاسیسات تخصصی عمیق زیرزمینی و زیر آب و همچنین چندین ایستگاه فضایی مداری محدود شده است. اکثریت قریب به اتفاق جمعیت انسان به طور انحصاری بر روی سطح زمین باقی می مانند و کاملاً به سیاره و شرایط محیطی که فراهم می کند متکی هستند. از نیمه دوم قرن بیستم، چند صد نفر به طور موقت در فراتر از زمین اقامت کرده اند، که نسبت کمی از آنها به جرم آسمانی دیگری، به ویژه ماه، رسیده اند.

زمین دستخوش سکونت انسانی گسترده ای شده است که منجر به توسعه جوامع و فرهنگ های متنوع شده است. از قرن نوزدهم، اکثریت خشکی های زمین از نظر سرزمینی توسط دولت های مستقل، مشخص شده توسط مرزهای سیاسی، ادعا شده است. در حال حاضر، 205 ایالت از این قبیل وجود دارد که تنها بخش‌هایی از قطب جنوب و چند منطقه کوچک بدون ادعا باقی مانده‌اند. در مجموع، اکثر این کشورها سازمان ملل متحد را تشکیل می‌دهند، مهمترین سازمان بین‌دولتی جهانی، که حکمرانی انسانی را بر سرزمین‌های اقیانوسی و قطب جنوب اعمال می‌کند و در نتیجه کل زمین را در بر می‌گیرد.

منابع طبیعی و کاربری زمین

زمین دارای منابعی است که توسط جمعیت انسانی مورد بهره برداری قرار گرفته است. منابع تجدید ناپذیر، از جمله سوخت های فسیلی، منحصراً در بازه های زمانی زمین شناسی بازسازی می شوند. ذخایر قابل توجهی از سوخت های فسیلی شامل زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی از پوسته زمین استخراج می شود. این ذخایر به عنوان منابع اولیه برای تولید انرژی و مواد اولیه شیمیایی در صنایع انسانی عمل می کنند. علاوه بر این، اجسام سنگ معدنی از طریق پیدایش سنگ، فرآیندی که توسط ماگماتیسم، فرسایش و تکتونیک صفحه ای هدایت می شود، در پوسته ایجاد شده اند. استخراج این فلزات و سایر عناصر از طریق معدن اغلب منجر به پیامدهای نامطلوب زیست‌محیطی و سلامتی می‌شود.

زیست کره زمین محصولات بیولوژیکی با ارزش زیادی را برای استفاده انسان به دست می‌دهد، مانند غذا، الوار، مواد دارویی، اکسیژن و تجزیه زباله‌های آلی. اکوسیستم های زمینی به خاک سطحی و آب شیرین متکی هستند، در حالی که اکوسیستم های دریایی توسط مواد مغذی محلول منتقل شده از خشکی حفظ می شوند. تا سال 2019، جنگل‌ها و جنگل‌ها 39 میلیون کیلومتر² (15 میلیون مایل مربع) از سطح زمین را تشکیل می‌دادند، با درختچه‌ها و علفزارهایی که 12 میلیون کیلومتر مربع را پوشش می‌دادند² (4.6 میلیون مایل مربع). 40 میلیون کیلومتر §4^{5§ (15 میلیون مایل مربع) برای تولید خوراک دام و چرا اختصاص داده شد و 11 میلیون کیلومتر §67§ (4.2 میلیون مایل مربع) به عنوان زمین های زراعی کشت شد. در سال 2015، آبیاری به دو درصد از 12 تا 14 درصد از زمین های بدون یخ تعیین شده برای زمین های زراعی اعمال شد. جوامع بشری از مصالح ساختمانی طبیعی و مهندسی برای ساخت خانه ها و زیرساخت ها استفاده می کنند.}

تأثیر محیطی

فعالیت های انسان زایی به طور قابل توجهی بر محیط های زمین تأثیر گذاشته است. احتراق سوخت‌های فسیلی، در میان سایر فعالیت‌ها، منجر به افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای اتمسفر شده و در نتیجه تعادل انرژی و آب و هوای زمین را اصلاح می‌کند. برآوردها نشان می دهد که دمای جهانی در سال 2020 به میزان 1.2 درجه سانتیگراد (2.2 درجه فارنهایت) از سطح پایه قبل از صنعت فراتر رفت. این افزایش دما که معمولاً به عنوان گرمایش جهانی از آن یاد می‌شود، در عقب‌نشینی یخبندان، افزایش سطح دریا، افزایش خطر خشکسالی و آتش‌سوزی‌ها و مهاجرت گونه‌ها به سمت قطب دخیل بوده است.

چارچوب مرزهای سیاره‌ای برای ارزیابی کمی میزان تأثیر انسان بر زمین ایجاد شده است. در بین 9 مرز مشخص شده، از پنج مرز فراتر رفته است: یکپارچگی زیست کره، تغییرات آب و هوا، آلودگی شیمیایی، تخریب زیستگاه های وحشی، و چرخه نیتروژن اعتقاد بر این است که از محدودیت های عملیاتی ایمن خود فراتر رفته است. تا سال 2018، هیچ کشوری مشاهده نشد که نیازهای اساسی جمعیت خود را بدون فراتر رفتن از مرزهای سیاره ای برآورده کند. با این وجود، این فرضیه وجود دارد که تمام نیازهای فیزیکی ضروری را می توان در سطح جهانی در چارچوب پارامترهای مصرف منابع پایدار برآورده کرد.

دیدگاه‌های فرهنگی و تاریخی

در فرهنگ‌های انسانی، مفهوم‌سازی‌های متنوعی از سیاره پدیدار شده است. نمادهای مرسوم نجومی برای زمین شامل یک دایره چهارگانه، که نماد چهار جهت اصلی جهان است، و یک صلیبی گلوبوس، . زمین گهگاه به عنوان یک موجود الهی انسان‌سازی می‌شود. در فرهنگ های متعدد، به عنوان الهه مادر مورد احترام است و اغلب به عنوان خدای اصلی باروری عمل می کند. روایات خلقت در بسیاری از سنت های مذهبی شکل گیری زمین توسط یک خدای ماوراء طبیعی یا پانتئون را توصیف می کند. فرضیه گایا که در اواسط قرن بیستم تدوین شد، بیان کرد که محیط‌های زمین و موجودات زنده آن به‌عنوان یک ارگانیسم منحصربه‌فرد و خود تنظیم‌کننده عمل می‌کنند و در نتیجه تثبیت گسترده شرایط مساعد برای سکونت‌پذیری را تقویت می‌کنند.

تصاویر مداری زمین، به‌ویژه آنهایی که در طول برنامه آپولو به دست آمده‌اند، به دلیل تغییر عمیق ادراکات انسان از سیاره اصلی خود شناخته می‌شوند، پدیده‌ای که «اثر نمای کلی» نامیده می‌شود، که بر جذابیت زیبایی‌شناختی، متمایز بودن و آسیب‌پذیری درک شده آن تأکید می‌کند. به طور خاص، این دیدگاه آگاهی از پیامدهای گسترده تلاش‌های انسان در اکوسیستم‌های زمین را تقویت کرد. با پیشرفت‌های علمی، به‌ویژه فن‌آوری‌های رصد زمین، بشریت شروع به رسیدگی به چالش‌های زیست‌محیطی جهانی کرده است و هم تأثیرات انسانی و هم به هم پیوستگی درونی محیط‌های متنوع زمین را تصدیق کرده است.

تحقیقات علمی تغییرات پارادایم فرهنگی متعددی را در درک انسان از سیاره ایجاد کرده است. اعتقاد اولیه به زمین مسطح به تدریج به مفهوم زمین کروی در یونان باستان تسلیم شد، مفهومی که به فیلسوفانی مانند فیثاغورث و پارمنیدس نسبت داده شد. برای قرن ها، زمین به طور گسترده به عنوان مرکز زمین مرکزی جهان تا قرن شانزدهم در نظر گرفته می شد، زمانی که اجماع علمی برای اولین بار وضعیت آن را به عنوان یک جرم آسمانی در حال حرکت، به ویژه یکی از سیارات منظومه شمسی تعیین کرد.

درک قدمت زمین به طور قابل توجهی در قرن نوزدهم تکامل یافت، زمانی که زمین شناسان برای اولین بار سن آن را در محدوده میلیون ها سال تشخیص دادند. لرد کلوین، در سال 1864، از اصول ترمودینامیکی برای تخمین سن زمین بین 20 تا 400 میلیون سال استفاده کرد و گفتمان علمی قابل توجهی را آغاز کرد. با این حال، یک روش قطعی برای تعیین سن زمین با کشف رادیواکتیویته و قدمت رادیواکتیو در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم پدیدار شد و در نهایت سن سیاره را در میلیاردها سال مشخص کرد.

یادداشت ها

• نمایه زمین از اکتشافات منظومه شمسی ناسا
• رصدخانه زمین ناسا
• ویدئوهای زمین از ایستگاه فضایی بین المللی:
  • ویدئو (01:02) – زمین (تایم لپس)
  • ویدئو (00:27) - زمین و شفق های قطبی (تایم لپس)
• Google Earth: یک نقشه سه بعدی تعاملی
• تجسم سه بعدی تعاملی از خورشید، زمین و سیستم ماه
• پورتال GPlates، دانشگاه سیدنی