الكون

منذ أقدم الأزمنة والناس يتطلعون نحو السموات بدهشة وذهول . وقبل أن يتفهموا شيئا عما كانوا يشاهدونه عبدوا الشمس، والقمر، والكواكب السيارة كآلهة . وعندما عرفوا تحركات الأجسام المنتظمة في الفلك، اتخذوها مقياسا للزمن وأساسا للتقاويم .

وفي ليلة صافية يمكنك أن ترى عددا كبيرا من النجوم . وبالرغم من أنها تبدو كنقط صغيرة من الضوء، فهي في الواقع أجسام كبيرة كروية تطلق مقادير عظيمة من الضوء والحرارة . وهي تبدو لنا صغيرة لأنها تبعد عنا ملايين الكيلومترات . لذا فالفلكيون لا يقيسون المسافات بالكيلومترات بل بالسنين الضوئية . السنة الضوئية هي المسافة التي يجتازها الضوء في سنة وتساوي نحو 9 ملايين مليون كيلومتر . وأقرب نجم للشمس، وهو الظلمان القريب، يبعد عنا أكثر من 4 سنين ضوئية، أما نجم ذنب الإوزة فيبعد عنا حوالي 650 سنة ضوئية .

الشمس اقرب نجم إلى الأرض وتبعد نحو 150 مليون كيلومتر عنها . والشمس بالمقارنة مع بعض النجوم الأخرى صغيرة لا يؤبه لها ولكنها بالنسبة إلى الأرض كبيرة جدا . ويبلغ قطرها نحو 1392000 كيلومتر وهذا أكثر من 109 أضعاف قطر الأرض، وهي أيضا أثقل من الأرض بمقدار 333000 مرة والشمس تزودنا بالحرارة والضوء وهما قوام حياتنا .

ودرجة الحرارة في مركز الشمس عالية جدا لدرجة أن أي جسم معروف على الأرض ينصهر ويتبخر للتو هناك، فدرجة الحرارة تبلغ 14000000 درجة مئوية بينما لا ترتفع درجة حرارة الأرض عادة عن 50 مئوية .

يتألف قلب الشمس من غاز الهيدروجين، ودرجة حرارة الهيدروجين العالية تؤدي إلى تفاعلات معقدة جدا في داخل الشمس . وتعرف هذه بتفاعلات الاندماج . وهذه التفاعلات تنتج مقادير عظيمة من الحرارة والضوء تبتعث إلى الخارج باستمرار من سطح الشمس .


ويدعى سطح الشمس الفوتوسفير أي السطح النير وهو ابرد كثيرا من داخلها لكنه مع ذلك حار جدا إذ تبلغ درجة حرارته 6000 مئوية . ويبدو هذا السطح منقطا فقاعيا غير منتظم بسبب الغازات التي ترتفع إليه من الداخل . وكثيرا ما تندلع من هذا السطح سحب من الغاز المتوهج تعرف بالشواظات الشمسية وتشاهد هذه الشواظات بوضوح أثناء الكسوف الشمسي . وهذا يحدث عندما يمر القمر بين الشمس والأرض فيحجب ضوء الشمس .


تدور الشمس على محورها مرة كل 25 يوما . ويقيس العلماء هذه الحركة بمراقبة حركة بقع مظلمة كبيرة على سطح الشمس تعرف بالكلف الشمسية . وتظهر هذه البقع مظلمة لأنها أبرد مما يحيط بها بمقدار 2000 درجة مئوية . ويرافق الكلف الشمسية بقع لامعة تدعى الصياخد بالإضافة إلى تأججات عظيمة في جو الشمس تعرف بالاندلاعات الشمسية تدوم لفترة قصيرة فقط، لكن منظرها رائع حقا . وفي مدى 11 سنة يتزايد عدد الكلف الشمسية حتى يصل حدة الأقصى ثم تناقص ثانية وتعرف هذه الظاهرة بدورة الكلف الشمسية . وعندما يصل عدد الكلف إلى الحد الأدنى تبدأ الدورة ثانية . ويرافق فترة الذروة في عدد الكلف تزايد في عدد الاندلاعات الشمسية ولمعانها . تشوش هذه الاندلاعات على البث الإذاعي وتعطل انتقال الإشارات اللاسلكية حول سطح الكرة الأرضية .


يتباين حجم الكلف الشمسية وقد يبلغ قطر بعض الكبار منها عدة أضعاف قطر الأرض، وهذه يمكن مراقبتها بالعين المجردة . وأفضل طريقة لمشاهدة الكلف هو بإسقاط صورة للشمس بواسطة مرقب ( تلسكوب ) على قطعة كرتون بيضاء .

وإياك والتطلع مباشرة إلى الشمس بمرقب أو حتى بنظارات سوداء فالحرارة والضوء المركزان على العين قد يتلفانها .
النظام الشمسي

تسير الشمس عبر الفضاء ويواكبها عدد كبير من الأجسام، وتعرف المجموعة كلها بالنظام الشمسي . أما أكبر أفراد هذه المجموعة المواكبة وأهمها فهي الكواكب السيارة . وهناك تسعة كواكب سيارة احدها الأرض . والكواكب هذه تدور حول الشمس في مدارات دائرية تقريبا . وهناك أجسام أصغر تدور حول الشمس وهي الكويكبات ( السيارات الصغرى ) والمذنبات والنيازك .


كان الفلكيون الاقدمون يعتقدون أن الأرض مسطحة، مع أن بعض مفكري اليونان كآرسطو ( 384 – 322 قبل الميلاد ) قالوا باستدارتها . وكان الاعتقاد السائد أن الأرض هي مركز الكون، وأن الأجسام السماوية الأخرى – الشمس والقمر والسيارات والنجوم – تدور حولها، ويعرف هذا الاعتقاد بنظرية مركزية الأرض للكون . وقد دعم هذه النظرية الفلكي بطليموس ( القرن الثاني بعد الميلاد ) وأخذ بها أكثر الناس وبينهم زعماء الدين مدة تزيد على 1000 سنة .

وكان نيكولاس كوبرنيكس ( 1473 – 1543 ) أول من خطأ نظرية مركزية الأرض للكون قائلا إن الشمس، لا الأرض، هي مركز الكون لكن نظريته، نظرية مركزية الشمس، جوبهت بمعارضة عنيفة، وعلى الأخص من المتذرعين بأسباب دينية لقد كان الاعتقاد السائد أن الأرض هي أهم جرم في السماء ولذا فهي مركز الكون . وقد حبس الفلكي غاليليو بأمر من رجال الكنيسة وأجبر على التراجع عن اعتقاده بأن الشمس هي مركز الكون . ثم جاء يوهانس كبلر يدعم رأي كوبرنيكس فدل بالبرهان على أن الأرض والسيارات الأخرى تدور حول الشمس . وتبين أن حركة النجوم لا علاقة لها بالشمس، فالشمس هي مركز النظام الشمسي، وليست مركز الكون . فمن شبه المؤكد أن هناك شموسا أخرى كثيرة ولكل منها نظامها الشمسي الخاص بها .

وبفضل الأرصاد المفصلة التي أجراها الفلكي الدانمركي تيخو براهي استطاع كبلر تبيان أن مدارات الكواكب السيارة إهليلجية ( بيضاوية ) نوعا وليست دائرية . ويدور الكوكب السيار في المدار الإهليلجي بحيث الشمس إحدى بؤرتيه . والوقت الذي يستغرقه الكوكب السيار في الدوران مرة حول الشمس يسمي سنة وطول السنة يختلف لكل سيار . فالكوكب القريب من الشمس سنته اقصر من سنة السيار الأبعد .

أما سنة الأرض فهي 365.25 يوما، لذلك اتخذت السنة العادية 365 يوما والسنة الكبيسة 366 يوما كل أربع سنوات لتعويض ربع اليوم .

ومع دوران الكوكب في مداره الإهليلجي يدوم في نفس الوقت كالدوامة على محوره . ويسمى الوقت الذي يستغرقه الكوكب ليدور مرة حول نفسه يوما . ويختلف طول اليوم باختلاف الكوكب، فيوم الأرض يساوي 23 ساعة و 56 دقيقة . فعندما يواجه مكان ما على الكوكب الشمس يكون نهار هناك، وعندما يتحول عن الشمس يكون ليل . ودوران الأرض حول نفسها هو السبب في الحركة الظاهرية للشمس والنجوم عبر السماء . وتدور الأرض حول محور وهمي يمر في القطب الشمالي والقطب الجنوبي، وهذا المحور يميل بمقدار 23.5 درجة عن مستوى مدار الأرض . هذا الميلان يسبب الفصول الأربعة ويعطينا النهارات الطويلة الحامية والليالي القصيرة في الصيف والنهارات القصيرة الباردة والليالي الطويلة في الشتاء .

القمر اقرب جار لنا في الفضاء وأول جرم فضائي يزوره الإنسان . يبلغ معدل بعد القمر في مداره حول الأرض 384000 كيلومتر، وهي مسافة ضئيلة فلكيا ونعتبره عند عتبة الباب . في مدى 27 يوما يكمل القمر دورة في فلكه وفي المدة نفسها الوجه منه في مواجهة الأرض دائما .

والقمر غير منير بذاته، وهو يشرق ليلا بفضل ما يعكسه من ضوء الشمس . وعندما يقع القمر بين الأرض والشمس لا نتمكن من مشاهدته، لكن عندما ينتقل في مداره، يبدو أنه يكبر ويتغير شكله لأن الشمس تنير المزيد منه تدريجيا حتى يصبح بدرا، ثم يأخذ بالتناقص حتى يختفي ثانية . وتدعى تلك الأشكال المختلفة اوجه القمر . والقمر البدر الكامل الاستدارة هو أحد الوجوه . وتتكرر أوجه القمر كل 29 يوما .

وتظهر على القمر بقع داكنة . وكان غاليليو، أول إنسان يستخدم المرقب، قد ظنها بحارا لأنها بدت مسطحة مستوية . وهي في الواقع سهول جافة متسعة ونحن لا نزال ندعوها بحارا . والثابت هو أن ليس على القمر ماء أو هواء، وليس بإمكان إنسان العيش هناك إلا إذا حمل معه حاجته من الهواء . وظروف القمر لا تشجع على الإقامة فيه ففي النهار ترتفع درجة الحرارة في الجانب المواجه للشمس إلى 100 درجة مئوية، بينما تهبط في الليل إلى 155 درجة مئوية تحت الصفر . ويتساوى الليل والنهار في القمر ويدوم كل منهما 14 يوما أرضيا .


أما سطح القمر فهو صخري ووعر للغاية . ويحيط بالبحار ( السهول ) غالبا جبال عالية جدا، ويبلغ ارتفاع أعلاها حوالي 10000 متر وذلك أعلى من ارتفاع جبل إفرست . وهناك أودية واسعة وشقوق صغيرة تدعى حزوزا أو ريلات .

وتنتشر على سطح القمر آلاف من الفوهات البركانية يراوح حجمها بين فجوات صغيرة وسهول واسعة تحيط بها سلاسل جبال . ويبلغ قطر أكبر الفوهات وتدعى بيلي نحو 300 كيلومتر، وبعض الفوهات يصل عمقها إلى 7000 متر .

والقمر أصغر من الأرض، إذ يبلغ قطره 3476 كيلومترا ( أكبر قليلا من 1/4 قطر الأرض ) وهو أخف منها بحوالي 81 مرة . ومع هذا فالقمر ذو قوة جذب قوية تؤثر في بحار الأرض أثناء دورته حولها . وشد الجاذبية هذا يسبب ظاهرة المد والجزر اليومية .

وقد أطلق عدد من الصواريخ حول القمر وبعضها هبط عليه . وفي عام 1959 التقطت مركبة فضائية روسية لأول مرة صورا للجانب الآخر من القمر الذي لا نتمكن من مشاهدته . وقد

هبط على سطح القمر لأول مرة فضائيون أمريكيون عام 1969 وعادوا بنماذج من ترابه وصخوره عكف العلماء عن درسها لمعرفة المزيد من عمر القمر وتركيبه . ويعتقد بعض العلماء أن القمر تكون في نفس الوقت كالأرض، وأنه لما كان أصغر منها أسرته فدار في فلكه حولها وأصبح تابعا طبيعيا لها .

يدور القمر حول الأرض في حركة دائبة لا تتوقف أبدا، وكذلك تفعل الأرض حول الشمس . أما المجموعة الشمسية بأسرها فتتحرك بسرعة خلال درب التبانة . وكل هذه التحركات تجلب إلينا من التغيرات ما يؤثر علينا يوميا .
النهار والليل

إن كلمة نهار قد تحمل معنيين، فهي تعني أحيانا ساعات ضوء النهار وقد تعني أحيانا أخرى اليوم الشمسي، وهو فترة طولها أربع وعشرون ساعة تتضمن ضوء النهار وفترة الظلام ( الليل ) .

ما سبب الظلام ليلا ؟

تدور الأرض حول محورها مرة كل 24 ساعة أو كل يوم شمسي، وأثناء الدوران فإن يعض الأماكن تواجه الشمس فتشرق بالضياء ويكون الوقت نهارا بالنسبة لهذه الأماكن : أما الأماكن التي لا تواجه الشمس فإنها تكون مظلمة ويكون الوقت بها ليلا . ولما كانت الأرض لا تتوقف عن الدوران حول نفسها مطلقا، فإن النهار والليل يأتيان بالتبادل بلا توقف .
الفصول

تدور الأرض حول الشمس مرة واحدة كل عام وبدورانها تتعاقب الفصول . وهي أربعة : الصيف والخريف والشتاء والربيع . وتأتي الفصول المختلفة بتغيرات شتى في الجو، كما أنها تؤثر في حياة النبات والحيوان .

لماذا تتعاقب الفصول ؟

إن الأرض لا تظل في وضع قائم أثناء دورانها حول الشمس، وإنما تميل ( تحيد ) قليلا نحو أحد الجانبين . وهذا الميل هو السبب في حدوث الفصول . ففي شهر يونيو يميل القطب الشمالي للأرض نحو الشمس ولذا يكون هناك صيف في نصف الكرة الشمالي وشتاء في نصف الكرة الجنوبي . وبعد مرور ستة أشهر، أي في ديسمبر، فإن القطب الجنوبي يميل نحو الشمس مما ينشأ عنه صيف في نصف الكرة الجنوبي . أما الفصول التي تحدث في الفترة بين الشتاء والصيف فهما فصلا الربيع والخريف .

إن من يعيش بالقرب من خط الاستواء فإنه يكون قريبا من الشمس طوال العام . ويكون الجو حارا بشكل دائم في هذه الأماكن .

ما هي الكيفية التي تكون عليها الفصول ؟

*يختلف كل فصل عن الفصول الأخرى كما يلي :

(الصيف) : عادة ما يكون حارا ومشمسا وتكثر فيه الزهور، كما تفقد بعض الحيوانات " معاطفها " الشتوية الثقيلة .

(الخريف) : هو الفصل الذي تفقد فيه بعض الأشجار أوراقها، ويصير الجو أبرد ويسقط المطر .

(الشتاء ): وهو فصل البرودة، وقد يكون هناك جليد خلاله . ويلجأ كثير من الحيوانات خلاله إلى البيت الشتوي ( أي أنها تنام طوال فصل الشتاء ) .

( الربيع) : وهو الفصل الذي يأتي بالجو الدافئ مرة أخرى . وفيه تستيقظ الحيوانات من سباتها الشتوي، كما تبدأ النباتات في النمو من جديد .
المد والجزر

إن جاذبية القمر تقوم بجذب محيطات الأرض نحوه أثناء دورانه حول الأرض، ثم تطلقها مرة ثانية . وحركات المحيطات هذه تسمى المد والجزر . والشمس أيضا تؤثر في المد والجزر .

وإذا وقفت على شاطئ البحر فإنك ترى أحيانا إن مياه البحر تغطي الشاطئ تماما، وهو ما يسمى بالمد . وتنحصر المياه أحيانا أخرى مخلفه وراءها جزءا غير مغطى بالمياه، وهو ما يسمى بالجزر . ومعظم الأماكن المطلة على البحار تشهد يوميا مدان وجزران

تدور تسع سيارات حول الشمس في الاتجاه نفسه . وأقرب كوكب سيار من الشمس هو عطارد، ويليه الزهرة ثم الأرض فالمريخ فالمشتري فزحل فأورانوس فنبتون وأخيرا بلوتو . وقد عرف علماء اليونان والعرب الأقدمون الكواكب الستة الأولى ولم يكتشف نبتون إلا عام 1846 وبلوتو عام 1930 بسبب بعدهما الكبير . ولقد تنبأ العلماء بوجود هذين الكوكبين قبل أن اكتشفا فعلا، ويعتقد الفلكيون باحتمال وجود كوكب عاشر وراء بلوتو .


والكواكب الأربعة الأولى وبلوتو متقاربة الأحجام . أما المشتري وزحل ونبتون فإنها أكبر بكثير وتدعى الكواكب الكبيرة . أما درجة الحرارة على سطح الكوكب فإنها تتوقف على بعده من الشمس . فالكواكب الكبيرة وبلوتو شديدة البرودة .

أما عطارد فتصل درجة حرارة الجانب الذي يواجه الشمس منه أثناء الدوران 400 درجة مئوية وتكون في الجانب المظلم أبرد بكثير . ويعود الفرق في درجة الحرارة إلى أمرين اولهما بطء دورة عطارد ( يوم عطارد يساوي 59 يوما ارضيا ) وثانيهما انعدام الجو . وجو الكوكب هو الغلاف الغازي الذي يحيط به –

وجو الأرض هو الهواء الذي نتنشقه . وهذا الغلاف الغازي يحجز بعض حرارة الشمس ويمنع حدوث التغيرات السريعة في درجة الحرارة في أثناء دوران الكوكب . ويحتوي هواء الأرض غازات الأوكسجين ( نحو 21% ) والنتروجين ( نحو 78% ) . وتولف غازات أخرى أجواء الكواكب السيارة الأخرى . فالاختلاف في التكوين الجوي وفي درجات الحرارة وكذلك احتمالية عدم وجود الماء عليها تدل على أن الكواكب السيارة الأخرى بعيدة الشبه بالأرض والأرجح أنها غير مأهولة .

ولمعظم الكواكب السيارة أجسام أصغر تدور حولها تدعى أقمارا أو توابع . فالقمر هو تابع الأرض وللمشتري ولزحل ولأورانوس عدد أكبر من الأقمار وقد تمكن غاليليو من مشاهدة الأقمار الأربعة الكبيرة للمشتري أول مرة عام 1617 .

وأغرب معالم الكواكب هي حلقات زحل وهي نطاقات مسطحة مؤلفة من أجسام صغيرة ربما كانت من الجليد أو من فتات قمر تناثرت أجزاؤه .

والكويكبات أيضا من أفراد النظام الشمسي . وهي قطع كبيرة من الصخر تدور حول الشمس وعلى الأخص بين مداري المريخ والمشتري . وقد اكتشف أكبرها " سيروس " عام 1801 ويبلغ قطره 630 كيلومترا . ويحتمل أن تكون الكويكبات بقايا كوكب تفكك من زمن بعيد . أما المذنبات فهي أجسام تدور حول الشمس في أفلاك مفرطة الإهليلجية عادة . وهذا يعني أنها تقطع مرارا عبر مسارات الكواكب . وعند اقترابها من الشمس تمتد أذنابها وراءها إلى ملايين الكيلومترات وتكتسب تألقا وإشرافا . يدور حول الشمس أيضا قطع صغيرة من الصخر ربما كانت بقايا مذنبات، فإذا دخلت هذه القطع جو الأرض تحترق الصغيرة منها، وهي المعروفة بالنيازك، محدثة خطوطا لامعة من الضوء تدعى الشهب . أما الكبيرة منها، وتعرف بالرجم، فيصل بعضها إلى الأرض محدثا فجوات متباينة الحجم .

كان الإنسان يحلم منذ زمن بعيد بالسفر إلى ما وراء الأرض، لكن ذلك لم يتم له إلا حديثا بعد أن حقق إمكانات السفر الفضائي .


وللتحرر من جاذبية الأرض كان لابد من تطوير الصواريخ الحديثة . بدأ الإنسان استكشاف الفضاء مستخدما الصواريخ ليطلق اجساما صغيرة تدعى أقمارا أو توابع اصطناعية، في مدارات حول الأرض . وقد أطلق الروس أول قمر اصطناعي وهو سبوتنيك الأول عام 1957 . وتستخدم الأقمار الصناعية بأجهزتها المعقدة لأغراض مختلفة : كالحصول على معلومات عن الشمس والنجوم وأشياء أخرى في الكون، ولدرس أنماط المناخ في جو الأرض، أو لتعمل كأجهزة للمواصلات .

تلستار الأول وهو قمر مواصلات أطلق عام 1962، حقق أول اتصال تلفزيوني مباشر بين أوروبا وأميركا . تلته اقمار إيرلي بيرد ذات التصميم الأفضل فلعبت دورا هاما في المواصلات العالمية .

وفي عام 1961 أطلق الروس أول عربة فضائية مأهولة قادها الرائد الفضائي يوري غارغارين ودار بها مرة واحدة حول الأرض وتلاه جون غلين كأول اميركي يدور في مدار حول الأرض عام 1962 .

بدأ الروس يدرسون القمر مستخدمين مركبات لونيك الفضائية . وفي عام 1959، بعثت لونيك 3 إلى الأرض صورا عن جانب القمر الآخر المحجوب عن الأرض . وفي الستينيات ركزت روسيا على حل مشاكل الطيران المداري في الفضاء ولكنها واصلت دراساتها عن القمر بواسطة مركبات لونيك غير المأهولة .

على أن الأميركيين حولوا جهودهم ليكونوا أول من يصل إلى القمر . فاستخدموا عربات ماركوري ( برائد واحد ) وجيميني ( برائدين ) لدراسة ظروف الطيران الفضائي والمشاكل ( مثل انعدام الوزن ) التي يحتمل أن تجابه الإنسان .

لقد أطلقت سوابر غير مأهولة مثل رينجر وسرفايور نحو القمر إعدادا لعربات أبوللو المأهولة . وفي عام 1969 كان نيل آرمسترونغ وإدوين ألدرين من رواد أبوللو 11 أول رجلين يمشيان على سطح القمر .

وقد أرسلت أميركا وكذلك روسيا سوابر غير مأهولة إلى كوكبي الزهرة والمريخ القريبين . وقد أرسلت هذه السوابر صورا عديدة ومعلومات هامة وكثيرة عن المريخ . وفي عام 1975 أرسل الأميركيون سابرا غير مأهول من نوع فايكنغ إلى هذا الكوكب، كذلك أرسل الروس سابرا باسم فينوس 3 تمكن من الوصول إلى سطح هذا الكوكب .

وفي نيسان 1972 أطلقت الولايات المتحدة سابرا فضائيا بايونير 10 مر بمحاذاة المشتري فبين أن لهذا الكوكب مجالا مغناطيسيا قويا وقامت كذلك بإطلاق المختبر الفضائي سكاي لاب في مدار حول الأرض عام 1973 لإجراء دراسات فضائية مختلفة . وبالرغم من النفقات العظيمة اللازمة، خطط الأميركيون لإرسال مركبة فضائية تمر بجميع الكواكب السيارة التي تقع خارج مدار الأرض ونفذوا ذلك عام 1977 .

وقد بدأت أميركا وروسيا تنفذان عمليا اتفاقهما للتعاون في تبادل المعلومات والمساهمة في مشاريع فضائية مشتركة .

تكونت الأرض منذ أكثر من أربعة آلاف مليون سنة وكانت حامية جدا . ويعتقد أنها ابتدأت ككتلة هائلة من اليابسة يحيط بها الأوقيانوس . ومنذ حوالي مائتي مليون سنة انقسمت هذه الكتلة من اليابسة ببطء إلى قطعتين . ثم انقسمت القطعتان تدريجيا فتكونت منهما القارات الست المعروفة اليوم . وعبر ملايين السنين تغير سطح الأرض كثيرا ولا يزال يتغير . فظهرت سلاسل الجبال والأنهار والصحارى وغير ذلك من المعالم الجغرافية .


والتغيرات في باطن الأرض قليلة بالمقارنة مع التغيرات في سطحها . والمسافة من سطح الأرض إلى مركزها تبلغ نحو 6400 كيلومتر . وهناك عدة طبقات مختلفة التركيب بين السطح والمركز، وتعرف الطبقة الخارجية بالقشرة وهي مؤلفة من صخور تكون القارات وقاع المحيطات . وتبلغ سماكه هذه القشرة ما بين 32.5 كيلومترا وهي أشد ثخانة تحت الجبال .

وتتألف القشرة نفسها من طبقتين متميزتين، تدعى الخارجية منها سيال أو القشرة السطحية، وتتألف من صخور صلبة خفيضة الكثافة كالغرانيت . وتحت السيال وفي مناطق أشد حرارة توجد طبقة من مواد صخرية أكثف تدعى السيما أو الصهارة . ومن هذه المادة تتألف الصخور على سطح الأرض .

أما الطبقة تحت القشرة فهي الدثار ( أو الطبقة المغلفة ) وتبلغ سماكتها نحو 2900 كيلومتر وتمتد حتى نصف المسافة إلى مركز الأرض . وصخور الدثار أكثف من صخور السيال والسيما فوقها وأشد حرارة ومادتها مائعة وقابلة للتشكل . ويتألف جوف الأرض المسمى اللب من جزء داخلي معدني صلب تلفه طبقة سائلة تتألف في غالبيتها من الحديد، والنيكل . وتبلغ سماكة اللب نحو 3500 كيلومتر .


وتحدث الهزات الأرضية ( الزلازل ) بفعل تحركات أو اهتزازات متسلسلة في قشرة الأرض أو في طبقة الدثار تسبب ارتجاف سطح الأرض وتحركه . وتدعى الاهتزازات أمواجا صدمية أو أمواجا زلزالية . وهذه التموجات يمكن كشفها وتسجيلها بالسيزموغراف ( مرسمة الزلازل ) . وهكذا تعرف طبيعة الزلزال وقوته . والهزات الأرضية في العصر الحاضر أقل عنفا وشدة من الهزات قديما .

وتحدث البراكين نتيجة لشقوق أو صدوع في سطح الأرض تنبثق منها صهارة صخرية عبر قشرة الأرض . وعندما تقذف هذه الصهارة من بركان تدعى حمما بركانية أو لابة . وتحوي هذه الحمم رمادا حارا وقطع صخور وبخارا . توجد البراكين عادة في المناطق التي تكثر الزلازل فيها وتكون جبالا أحيانا . والبراكين مثل الزلازل لها علاقة بتحركات طبقة الدثار الغلافية . ومن أعظم التفجرات البركانية وأشدها ثوران بركاني حصل في جزيرة كراكاتووا قرب سومطرة عام 1883، فقد أحدث هذا الانفجار موجة مد تأثرت بها المحيطات في جميع أنحاء العالم .

تتكون الأرض من الغازات ( الغلاف الجوي ) و المواد الصلبة ( الغلاف اليابس ) و السوائل ( الغلاف المائي)
الغلاف الجوي :


و يمثل طبقات الهواء التي تحيط بالأرض و تشكل الجزء الخارجي منها . و لا نستطيع الحياة بدون هذا الغلاف لأنه يحتوى على الأكسجين الذي نتنفسه , كما أنه يحمينا من أشعة الشمس المحرقة. يعتقد العلماء أن الغلاف الجوي يتكون من أربع طبقات و الطبقات من أسفل إلى أعلى هي : التروبوسفير ( الطبقة السفلى من الغلاف الجوي ) و الستراتوسفير ( الغلاف الزمهيري ) و الأيونوسفير ( الغلاف الأيوني )و الاكسوسفير ( الغلاف الخارجي ).

(التروبوسفير) : تمتد هذة الطبقة إلى أعلى من الأرض و حتى ارتفاع سبعة كيلو مترات عند كل من القطب الشمالي و القطب الجنوبي , و نحو سبعة عشر كيلومتر عند خط الأستواء . و الطقس و السحب تتكون أساساً داخل هذة الطبقة من الغلاف الجوي . و تنخفض درجة الحرارة كلما زاد الارتفاع داخل التروبوسفير , و لهذا السبب يشعر متسلقو الجبال و المسافرون بالطائرات بالبرودة كلما ارتفعوا الى اعلى .

(الستراتوسفير) : تمتد هذة الطبقة من التروبوسفير إلى إرتفاع يصل الى 80 كيلومتر فوق سطح الأرض . و دائماً ما تطير الطائرات في الستراتوسفير حتى تتجنب تقلبات الطقس . على أن الجزء الأعلى من الستراتوسفير قد يكون عاصفاً للغاية و قد تصل سرعة تيار واحد من الهواء – و هو التيار المتدفق – إلى نحو 500 كيلومتر في الساعة .

(الأيونوسفير) : تمتد هذة الطبقة من الستراتوسفير و حتى إرتفاع نحو 500 كيلومتر فوق سطح الأرض . و هي طبقة مفيدة جداً للاتصالات اللاسلكية بين الأماكن المتباعدة , حيث يمكن أن ترتد الرسائل اللاسلكية من على الأيونوسفير فتصل من أحد أجزاء الكرة الأرضية الى الجزء اللآخر .

(الاكسوسفير ): و هي الطبقة الخارجية للغلاف الجوي و بها كمية ضئيلة جداً من الهواء
الغلاف المائي :

هذا الجزء من الأرض مكون كله من الماء فالماء يغطي ما يزيد على سبعة أعشار سطح الأرض , و هو يتضمن كل المحيطات و البحار و البحيرات و الأنهار . و مياه الغلاف المائي تستقر في تجاويف الأسطح غير المستوية للغلاف اليابس . و توجد المياه أيضاً تحت سطح اليابسة و قد تندفع هذة المياه الجوفية احياناً نحو السطح فيما يعرف بالعيون .و كثير من مياه الغلاف المائي يأتي من الأمطار .
الغلاف اليابس :

و هو الجزء الصلب من الأرض و هو يتكون أساساً من الصخور و المعادن .

في باطن الأرض :


يتكون الغلاف اليابس للأرض ( و هو الجزء الصلب منها ) من عدة طبقات مختلفة تبدأ من مركز الأرض حتى سطحها الخارجي . و تندمج هذة الطبقات إحداها في الأخرى بشكل متدرج . و إذا بدأنا من المركز و اتجهنا خارجا فان الطبقات التي نقابلها هي : القلب الداخلي و القلب الخارجي و الطبقة المغلفة و القشرة .

(القلب الداخلي) : لم يتمكن أحد من البشر حتى الآن من الوصول الى القلب الداخلي للأرض لأنه يقع على عمق يصل إلى خمسة آلاف كيلو متر تحت سطح الأرض . و يعتقد العلماء أنه صلب و ثقيل جدا , كما انه قد يكون مكوناً من فلزي الحديد و النيكل .

(القلب الخارجي) : و يبلغ سمكه نحو 2200 كيلو متر , و من المحتمل أن يكون هذا الجزء حاراً و سائلاً .

الطبقة المغلفة :

و تلتف هذة الطبقة حول القلب الخارجي و يبلغ سمكها نحو 900 كيلو متر , و هي مكونة من الصخور الثقيلة .

القشرة :

و هي السطح الخارجي للأرض , و هي أيضاً الجزء الذي نعيش عليه .و هي طبقة رقيقة جدا إذا قورنت بحجم الأرض . و تصل في بعض المناطق إلى سمك قدره ستة كيلومترات فقط بينما يصل سمكها في أماكن أخرى إلى 60 كيلومتر . و تتكون القشرة من طبقتين ز الطبقة الخارجية و تسمى الطبقة القارية , و هي مكونة أساساً من صخر يسمى الجرانيت , و هي تكون الجزء الرئيسي من القارات ( مثل آسيا و استراليا ). أما الطبقة شبه القارية السفلى فتتكون أساساً من صخر يسمى البازلت و هي تكون قاع المحيطات كما أنها تقع تحت القارات.

و تنتقسم قشرة الأرض الى قطع هائلة تسمى الصفائح . و تستقر القارات و المحيطات فوق هذة الصفائح التي يفصل بين بعضها البعض شقوق عريضة كما ان الصفائح تكون فى حركة بطئية مستمرة وهذه الحركة من الضآلة بحيث لا يمكن لنا ان نلحظها . وتحدث معظم الزلازل فى اماكن بالقرب من حواف هذه الصفائح , كما أن البراكين أيضا شائعة في تلك الأماكن .

تبدو الأرض تحت أقدامنا ثابتة للغاية و ساكنة تماماً . و من الصعب تصديق أن الأرض تتحرك حقيقة طوال الوقت و احيانا تكون التحركات التي تحدث عند أعماق سحيقة في باطن الأرض ضئيلة جداً , و لكنها تكون عنيفة للغاية في أحيان أخرى و الحركات الأرضية العنيفة قادرة علة دفع الجبال إلى أعلى و اثارة البراكين ( تفجيرها ) و احداث الزلازل .
الجبال

تكونت معظم الجبال منذ ملايين السنين و لقد كانت الجبال اعلى مما هي الآن و أشد نعومة . لكنها تعرضت للتآكل ( بليت ) بمرور السنين تحت تأثير الطقس و الأنهار و كذلك بواسطة الثلاجات و هي كتل هائلة من الجليد تتحرك نحو الوديان ببطء شديد و تبدو الجبال الآن و قد أصبحت ذات جوانب خشنة و صخور مسننة و تتكون معظم الجبال نتيجة للحركات التي تحدث في قشرة الأرض .

جبال الطيات :

قد تدفع الحركات الأرضية أحياناً طبقات من الصخور من قاع البحر إلى أعلى و يبلغ عنف القوة أن الصخور تندفع على هيئة كومة ضخمة الى ما فوق مستوى الماء . و الجبال المتكونة بهذة الطريقة تسمى جبال الطيات.

جبال الكتل :

تتكون الجبال أيضاً تحت تأثير تحرك الأرض بين الصدوع ( جمع صدع ) الموجودة في القشرة الأرضية . و الصدع هو كسر أو ضعف في الضخور . و يحدث أحياناً أن تدفع الأرض الواقعة بين صدعين إلى أعلى مكونة جبال الكتل .


البراكين
البراكين هي نوع آخر من الجبال . و هي تتكون بطريقة مثيرة و أحياناً خطيرة . و تتكون البراكين عندما تندفع الصخور المنصهرة من أعماق كبيرة داخل بطن الأرض و تشق طريقها خلال القشرة الأرضية . و الصخور الحارة و التى تسمى ماجما قد تندفع ببطء في بعض الأحيان , لكنها قد تختلط بالغازات فتندفع في ثورة عنيفة .

و النفق الذي تشقه الصخور البركانية المنصهرة ( الماجما) أثناء اندفاعها الى أعلى يسمى العنق و عند ظهور الماجما على السطح فانها تبرد قليلاً و تتحول إلى تيار كثيف من الحمم البركانية ( اللافا)المتدفقة . و تسيل اللافا على جوانب البركان متجهة إلى أسفل , محرقة كل شيء في طريقها .

أنواع البراكين :

بعض البراكين يثور مرة واحدة أو مرتين ثم يهدأ إلى الأبد و يطلق على هذا النوع بركان خامد على أن البعض الآخر من البراكين يعود للثوران من آن لآخر . و هناك ما يزيد على 500 بركان في جميع أنحاء العالم , و يقع بعضها تحت سطح البحر . و أكبر ثورة بركانية تلك التي حدثت عام 1883 على جزيرة كراكاتوا في أندونسيا – جنوب شرق آسيا – و قد دمرت في هذة الثورة البركانية 200 قرية و سمعت أصوات الانفجارات على مسافة 5000 كيلومتر .
الزلازل

تستطيع أحياناً أن تشع بالتحركات التي تحدث في الأرض . و قد تكون هذة التحركات مجرد رعشة طفيفة , و قد تكون من القوة بحيث تنهار المباني و تظهر الشروخ الهائلة في الأرض . و يحدث أحياناً أن تدمر مدن باكملها و تسمى هذة التحركات العنيفة بالزلازل , و يحدث معظمها بالقرب من حواف الصفائح العملاقة التى تكون القشرة الأرضية و تحدث الزلازل عندما ينزلق قسم من الصخور في قشرة الأرض و يحدث هذا دائماً عندما يكون هناك صدع في القشرة و يحدث نحو مليون زلزال سنويا . و الآلة المسماة سيزموجراف تستطيع أن تقيس شدة الزلزال

سطح الأرض بارد وصلب، بينما المادة تحت القشرة على عمق كيلومترات عديدة ساخنة جدا وتعرف بالصهارة . وهي تتألف من مواد صخرية منصهرة بسبب الارتفاع الشديد في درجة الحرارة . تتسرب هذه الصهارة أحيانا إلى سطح الأرض فتبرد وتتحول إلى صخور نارية .

وإحدى الطرق التي تتكون فيها الصخور النارية تتم باندفاع الصهارة عبر فوهات البراكين . وتدعى الصهارة في هذه الحالة حمما أو لابة . وتبرد اللابة وتتصلب بسرعة مكونة عدة أنواع مختلفة من الصخور كالبازلت . وتتألف الصخور من قطع صغيرة تسمى البلورات .

والصخور المتكونة من الحمم البركانية ( اللابة ) تكون بلوراتها صغيرة للغاية . أما الصخور المتكونة من تسربات الصهارة إلى السطح عبر الشقوق الأرضية والتي تأخذ وقتا أطول لتبرد وتتصلب فتتألف من بلورات أكبر كثيرا كالغرانيت ( الأعبل ) .

وتنشأ من الصخور النارية عدة أنواع من الصخور يمكن إدراجها في فئتين رئيسيتين :

( الصخور الرسوبية والصخور المتحولة) .

تتفتت الصخور القديمة تدريجيا وتنحت بفعل الريح والمطر والجليد والأنهار والبحار وتحمل الجسيمات المنحتة من هذه الصخور بعيدا وترسب في نهاية المطاف في قاع البحر مثلا . وعلى مدى ملايين السنين تتراص هذه الجسيمات وتتلاصق فتؤلف صخورا رسوبية . الحجر الرملي والصلصال ( الطفل ) كلاهما من الصخور الرسوبية، فالحجر الرملي يتألف من جسيمات متوسطة الحجم أما الصلصال فمن جسيمات صغيرة جدا . وبعض الصخور الرسوبية كالحجر الكلسي والطبشوري تتألف من أصداف وهياكل الحيوانات التي كانت تعيش في البحار والأنهار منذ ملايين السنين . أما الصخور المتحولة فتتكون بفعل الحرارة العظيمة في الصخور النارية والرسوبية . وكثيرا ما يكون مصدر هذه الحرارة بركان ثائر . فالرخام صخر متحول من الحجر الكسلي، والأردواز هو صلصال متحول . ويحوي الكثير من الصخور المتحولة بلورات كبيرة من الحجارة الكريمة كالعقيق والياقوت .

تتألف جميع الصخور من بلورات من مواد كيماوية مختلفة تدعى المعادن . والمرو أو الكوارتز هو المعدن الأكثر شيوعا ويوجد في معظم الصخور . كذلك فإن الرمل على شاطئ البحر يتألف من حبيبات مرو ملسها ونعمها فعل المد والجزر . والحصى على الشطآن أيضا كورتها وملستها أمواج البحر على مدى ملايين السنين .

أما التلون القائم في كثير من الصخور فيعود إلى وجود معادن الحديد والمغنيزيوم في تركيبها . فالزبرجد الزيتوني والهورنبلند هما من هذه الصخور . أما الكالسيت فيوجد في الحجر الكسلي والطبشور وهو يتألف من كربونات الكالسيوم وهي المادة التي تغشى جدران الغلايات بالقشور، ومنها أيضا تتألف الهوابط ( الأعمدة المدلاة ) والصواعد في المغاور .

يتألف الجو من طبقة غاز تحيط بالأرض وترتفع امتدادا في الفضاء إلى مسافة 800 كيلومتر، لكن معظم هواء الجو يقع ضمن نطاق 16 كيلومترا فوق سطح الأرض التي تشده إليها بالجاذبية . ويتناقص مقدار الغاز فوق هذا المستوى تدريجيا مع الارتفاع حتى لا يبقى إلا القليل القليل حيث يبدأ الفضاء الخارجي .

يؤدي جو الأرض أدوارا حيوية في حماية الأرض من شدة الحر والبرد ومن الإشعاعات المضرة تأتي من الشمس، وهو يخزن ويحمل الماء والغازات الضرورية للحياة . يؤلف النيتروجين الجزء الرئيسي من حجم الهواء ويليه الأكسجين ومعهما مقادير ضئيلة من الآرغون وثاني أكسيد الكربون وسواهما . في عملية التمثيل الضوئي تأخذ النباتات ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتطلق الأوكسجين بينما يجري العكس في عملية تنفس الأحياء . والأكسجين يساعد على الاحتراق وبدونه لا تشتعل نار . أما بخار الماء الذي يسبب المطر فمتوافر في الهواء بمقادير مختلفة .


ويوجد الغبار في الجو بشكل جسيمات صغيرة جدا من الفحم وغبار الرجم والنيازك الكونية المتفتتة والملح من ماء البحر المتناثر وحبيبات اللقاح والأبواغ النباتية . وتتجمع دقائق بخار الماء حول هذه الجسيمات لتكون قطرات المطر .

إن طبقة الهواء القريبة من سطح الأرض تكون أسخن من الهواء في الطبقات العليا، لأنها تسخن بالحرارة المشعة من الأرض أكثر مما تسخن بأشعة الشمس مباشرة . وهذا القسم السفلي من الغلاف الجوي يدعى التروبوسفير وفيه تحدث التقلبات الجوية والمناخية وهو يمتد صعدا حتى منطقة الركود ( التروبوبوز ) حيث تتوقف الحرارة عن التناقص بالارتفاع . وتعلو طبقة التروبوسفير في الغلاف الجوي طبقات أخرى كالستراتوسفير ( الغلاف الزمهريري ) والإبونوسفير ( الغلاف الأيوني ) .

والضغط الجوي هو القوة التي يضغط بها وزن الهواء على سطح الأرض، وهو يتناقص بالارتفاع بسبب قلة الهواء الضاغط كلما صعدت . وعند مستوى البحر يضغط الهواء بمعدل كيلوغرام واحد على السنتمتر المربع أو 1013.2 ملي بار " وحدة ضغط " . وهذا يعني أن هواء الجو يضغط على كل سنتمتر مربع من جسمك بقدر كيلوغرام ولكنك لا تشعر بهذا الوزن لأن السوائل والغاز في جسمك تؤثر بضغط مساو معاكس .


ويختلف الضغط الجوي بين مكان وآخر وكذلك على الارتفاعات المختلفة، وهذا يسبب الرياح التي تندفع من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط الخفيض . وينشأ الضغط العالي غالبا فوق الأصقاع الباردة والضغط الخفيض فوق المناطق الحارة .

وبعض الرياح المنتظمة الهبوب لها أسماء مميزة، وهذه الرياح بالإضافة إلى التيارات البحرية كانت ضرورية للرواد البحريين والمستكشفين، إذ إن سفنهم كانت تعتمد على هذه الرياح في سيرها . وكان على هؤلاء الملاحين أن يعدلوا مساراتهم حسب هذه الرياح أو يتعرضوا لأخطار التوقف .