زمین، در جمع 9 سیاره ای که به گرد خورشید میگردند، از سیارات کوچک به شمار میرود که از حیث قطر و جرم پنجمین سیاره و از نظر فاصله از خورشید سیاره سوم است.
از این ها گذشته، سیاره ای است شبیه چند سیاره. تا آنجا که مشاهده شده تنها جایی در جهان است که در آن (حیات) وجود دارد. و به هیچ وجه پایگاه مناسبی برای رصد های نجومی نیست که مشکل اصلی ساکن نبودن آن است.
حرکت زمین:
همه رصد ها را باید به خاطر حرکت زمین تصحیح کرد به علاوه حرکت زمینی ساده نیست بلکه ترکیب بسیار پیچیده ای ازدست کم شش حرکت اساسی است:
1. زمین به دور محورش دوران میکند (روزی یک بار)
2. محور زمین بر گرد خورشید میگردد (سالی یک بار)
3. محور زمین حرکتی تقدیمی دارد
4. محور زمین حرکتی ترقصی دارد(رقص محوری)
5. خورشید، به همراه زمین و سیارات دیگر در جمع خوشه محلی ستارگان باسرعت 20 کیلومتر در ثانیه به سمت ستاره نسر واقع حرکت میکند.
6. خوشه محلی ستارگان با سرعتی در حدود چند صد کیلومتر بر ثانیه بر گرد مرکز کهکشان ما میگردد.
چرا انسان حرکت زمین را حس نمیکند؟
حواس آدمی این حرکات را در نمیابد، همان طور که مسافران قطاری که با حرکت یکنواخت پیش میرود، سرعت آن را حس نمیکنند و تنها موقعی که مسافری از پنجره بیرون را نگاه میکند، متوجه سرعت واقعی قطار میشود.
برای ناظر زمینی هم وضع بر همین منوال است. برای پی بردن به حرکات واقعی زمین، مرجع باید حرکات جرم های سماوی دیگر باشد.
حرکت وضعی:
زمین به دور محورش، خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت میچرخد و هر دوران کامل آن یک روز نجومی طول میکشد که مدت آن دقیقا 23ساعت و 56 دقیقه و 4 ثانیه است.
روز نجومی کوتاه تر از روز معمولی، مطابق ساعت است که نام آن (روز متوسط خورشیدی) است.
شکل زمین:
شکل زمین خیلی نزدیک به کره است.
کوه ها و دره ها این شکل کروی را اندکی تغییر داده اند. درواقع اگر زمین را به گوی بیلیاری مقیاس کنیم، از گوی بیلیارد کامل تر است.
این کره در قطب ها اندکی پخ است.
قطر قطبی زمین 40 کیلومتر کمتر از قطر آن در استوا است، بنابر این شکل زمین یک (کره وار پخ) است پخ بودن زمین، تا اندازه ای علت تغییر وزن اجسام با عرض جغرافیایی به شمار میرود.
تفاوت وزن اجسام در استوا و قطب:
چون جسمی که در قطب باشد به مرکز زمین نزدیک تر است، وزن آن بیشتر است. تفاوت وزن از استوا تا قطب در حدود نیم درصد است.
اطلاعاتی که از ماهواره ها به دست آمده حاکی از این است که شکل زمین اندکی به گلابی شباهت دارد. قطب جنوب آن اندکی تو رفته و قطب شمال کمی برآمده است.
دایره البروج چیست؟
زمین به دور خورشید نیز در خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت میگردد (مدار زمین بیضی شکل است و خورشید در یکی از کانون های بیضی است.) در این مورد هم ما حرکت واقعی را نمیبینیم بلکه حرکت ظاهری خورشید را میبینیم که به نظر میرسد در یک سال یک بار به دور زمین میگردد که نام این مدار ظاهری خورشید دایرة البروج نامیده میشود.
زمین نه تنها تابش (نور و گرما) دریافت میکند، بلکه آن را گسیل هم میکند (این گسیلش در حوزه امواج نامرئی فرو سرخ است) در تیر ماه تابش ورودی بر تابش خروجی فزونی دارد و در نتیجه دمای متوسط افزایش میابد.
زمین در حرکت بیضوی حقیقی خود، به هنگام تابستان نیمکره جنوبی در نتیجه این اختلاف فاصله، در حدود 6 درصد بیش از نیم کره شمالی انرژی خورشیدی دریافت میکند این فزونی همیشگی نیست در حدود 10/500سال دیگر نیم کره شمالی این 6 درصد اضافی گرما را دریافت خواهد کرد.
این تغییر به تدریج وپیوسته است و از پدیده ای موسوم به تقدیم اعتدالین ناشی میشود.
ساختمان داخلی زمین:
مشاهده مستقیم داخل زمین، تنها برای چندیدن کیلومتر از سطح به پایین امکان پذیر است. ضخامت پوسته زمین در قاره ها بیش از 30 کیلومتر است و در زیر اقیانوس ها به ندرت از 5 کیلومتر فراتر میرود.
دانش ما از لایه هایی که زیر این پوسته قرار دارد از تحلیل امواج زمین لرزه حاصل شده است.
زمین لرزه ها معلول لغزش قسمتی از پوسته زمین نسبت به قسمت های مجاور است شکستی که در پوسته ایجاد میگردد گسله نامیده میشود. معمولا به هنگام لغزیدن سه نوع موج زمین لرزه ایجاد میشود:
- موج سطحی
- موج اصلی
- موج ثانوی
موج سطحی:
چنان که از نامش مشخص است مانند امواج اقیانوس بر سطح زمین گذر میکند و در میان سه موج بالا از همه کند تر و در عین حال خطرناک تر است.
موج اصلی:
از حیث سرعت در مرحله بعدی قرار دارد از مواد جامد و مایع میگذرد موجی است طولی (تراکمی) شبیه امواج صوتی، ذرات مواد جامد و مایع در امتداد خط انتشار موج نوسان میکند.
موج ثانوی:
از همه سریع السیر تر است وتنها از ماده جامد میگذرد موجی است عرضی شبیه امواج اقیانوس ذرات در امتداد خطی عمود بر خط انتشار موج نوسان میکند. سرعت این امواج با افزایش چگالی ماده ای که از آن میگذرند، زیاد میشود.
تغییر ناگهانی جنس مواد موجب تغییر تندی و امتداد حرکت امواج میشود.
مغناطیس زمین:
شکل میدان مغناطیسی زمین در تقریب اول شبیه میدان در نزدیکی یک آهنربای میله ای است.
محور میدان مغناطیسی زمین زاویه ای 12 درجه ای با محور جغرافیایی زمین میسازد. یکی از قطب های مغناطیسی در نزدیکی خلیج هودسن (کانادا) است و دیگری در سرزمین ویکتور یا در قاره جنوبگان که چنین به نظر میرسد که مکان قطب ها گهگاه تغییر میکند.
دلیل میدان مغناطیسی زمین چیست؟
میدان مغناطیسی زمین را را معلول جریان های آهن مایع در هسته زمین میدانند.
یکی از موارد استفاده از میدان مغناطیسی زمین، جهت یابی عقربه قطب نمای مغناطیسی است عقربه قطب نما جهتی موازی با خط مغناطیسی موضعی اختیار میکند.
ماهواره ها و گردونه های تجسس فضایی نشان داده اند که میدان مغناطیسی گرداگرد زمین بسی پیچیده تر از تقریب اولی است.
این پیچیدگی معلول بر هم کنش میان میدان مغناطیسی حاصل از باد خورشیدی و میدان مغناطیسی (عادی) زمین است حاصل این برهم کنش میدانی است موسوم به مغناطیس کره که تا 80 هزار کیلومتر در سمت خورشید و 240هزار کیلومتر در سوی مخالف ادامه میابد، اطلاعات حاصل از ماهواره اکسپلورر10 در سال 1961 وجود این دنباله 240هزار کیلومتری را آشکار ساخت.
کمربند ذرات باردار پر انرژی:
زمین را علاوه بر میدان مغناطیسی دو کمربند از ذرات باردار پر انرژی احاطه کرده است که این کمربند ها بیشتر متشکل از پروتون ها و الکترون های پر انرژی است که درمیدان مغناطیسی زمین به دام افتاده اند.
این کمربندها که به اسم فیزیکدان آمریکایی جیمز آ. وان آلن نامیده شده است، در ضمن یکی از برنامه های تحقیقاتی ماهواره اکسپلورر1 در سال 1958کشف شد و سپس با اطلاعاتی که پایونیر 3 در 1959 به دست آورد مورد تایید قرار گرفت.
کمربند ها به شکل چنبره اند. کمربند داخلی به فاصله 3200کیلومتری و کمربند بیرونی در 16000کیلومتری سطح زمین قرار دارد.
پروتون ها و الکترون های پر انرژی به دام افتاده مسیر مارپیچی را به دور خطوط نیروی مغناطیسی زمین می پیمایند و در چند روز یا چند هفته ای که در دام اند، میان دو نیم کره رد و بدل میشوند.
جو زمین:
گرداگرد زمین را پوششی از هوا احاطه کرده است که این پوشش آدمی را از تابش فرابنفش خورشید محفوظ میدارد و موجب اعتدال دماهای بسیار متفاوت سطح زمین میشود.
هوا مخلوطی از چند گاز است نه ترکیبی شیمیایی. هفتاد و هشت درصد از حجم این مخلوط نیتروژن و 21 درصد آن اکسیژن و کمتر از یک درصد آن آرگون است و مقدار بسیار کمی گاز کربنیک و بخار آب دارد که احتمالا این درصد ها در بخش فوقانی جو متفاوت است و در ارتفاعات 50 تا 70 کیلومتری از سطح زمین ئیدروژن و هلیوم اهمیت خاصی پیدا میکند.
فشار متوسطی که این جو در سطح دریا وارد می آورد برابر با 101،325 نیوتون بر متر مربع یا2ر 1013 میلی بار است. میلی بار واحدی است که در هواشناسی به کار میرود.
جو در نجوم:
جو زمین به چند طریق بر تابش ورودی تاثیر میگذارد:
- بازتاب
- جذب
- پراکندگی
- شکست نور
بازتاب:
پدیده فلق و شفق نتیجه مستقیم انعکاس نور از ذرات غبار و دود است اشعه خورشید پس از غروب یا پیش از طلوع آن، از این ذرات به سمت زمین باز میتابد و بدین طریق بر طول روز افزوده میشود.
شفق یا فلق نجومی تا زمانی که مرکز خورشید 18 درجه در افق فرو رود دوام می آورد از آن پس. از آن پس حتی کم سو ترین ستاره هارا نیز میتوان دید.
جذب:
جو زمین جذب کننده ای گزینشی است برخی از طول موج ها نور را تقریبا صد در صد و طول موج های دیگر را فقط تا اندازه ای جذب میکند تابش فرابنفش کوتاه یکسره در جو جذب میشود در مورد امواج نور فقط بخشی از آنها جذب میگردد.
پراکندگی:
این اثر معلول پراکنش نور از ملکول های هواست و میزان آن به رنگ نور بستگی دارد نور آبی به سهولت بیشتری از نور سرخ پخش یا پراکنده میشود این پراکندگی گزینشی، هم علت رنگ آبی آسمان و هم رنگ سرخ و نارنجی غروب خورشید است.
شکست نور:
نو چون از فضای میان ستاره ای وارد جو شود میشکند همه اجرام آسمانی بالاتر از آنچه واقعا هستند به نظر میرسند شکست نور باعث میشود که ستاره ها و خورشید را بتوان اندک زمانی پیش از طلوع و مدتی کوتاه پس از غروب کردن دید و همچنین باعث چشمک زدن ستارگان میشود.
زمین هنوز هم یکی از عجیبترین سیارات منظومه شمسی است هرچه اطلاعات به دست آمده از آن بیشتر میشود عجیب تر میشود .