نظرة إلى الأرض. تظهر الأرض بلا سحب تحجب البحار والقارات كما هو موضح في (الصور أسفل). وبين تلك المناظر انحرفت الأرض باتجاه الشرق بمقدار ربع دورتها. |
تقع الأرض على مسافة 150 مليون كم من الشمس أمَّا عطارد والزهرة فهما أقرب من الشمس. ويعتقد العلماء أن درجة الحرارة السطحية لهذين الكوكبين تتراوح ما بين 427 و460°م. ومعدل درجة حرارة سطح الأرض 14°م. وجميع الكواكب الأخرى عدا المريخ باردة جدًا ودرجة حرارتها تتراوح ما بين -149 و-223°م. وسجلت أعلى درجة حرارة أثناء النهار على كوكب المريخ وكانت -31°م صيفًا، وسجلت أخفض درجة حرارة أثناء الليل في فصل الشتاء وكانت -124°م تحت الصفر.
يحتوي الغلاف الجوي للأرض فقط على كمية كافية من الأكسجين لدعم الحياة الحيوانية. ويتركب الغلاف الجوي للمريخ أساسًا من ثاني أكسيد الكربون مع آثار من الأكسجين. ويتركب الغلاف الجوي للزهرة بشكل أولي من ثاني أكسيد الكربون. وكوكب عطارد له غلاف جوي صغير جدًا، وكوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون جميعها لها غلاف جوي من الهيدروجين والهيليوم والميثان وهو الغاز الذي يشكل معظم الغاز الطبيعي الموجود على الأرض. ويظهر كوكب بلوتو بأنه يحتوي على غاز ميثان متجمد على سطحه. ويبدو أيضًا أن له غلافًا جويًا يتركب أساسًا من الميثان.
الأرض تدور حول محورها مرة كل 24 ساعة. هذه الحركة ينتج عنها النهار والليل. | الأرض تتحرك مع الشمس أثناء دوران الشمس حول درب اللبّانة مرة كل 250 مليون سنة تقريبًا. |
الأرض تدور حول الشمس مرة كل 365 يومًا. هذه الحركة تشكل السنة. الجذب القمري يجعل الأرض تتبع مسارًا متمايلاً (لاحظ الخط المنقط). |
تؤثر جاذبية الشمس على الأرض والقمر كما لو كانا جسمًا واحدًا مركزه تقريبًا 1,600كم تحت سطح الأرض. وهذه البقعة هي مركز الكتلة التجمعية للأرض والقمر معًا. وهي نقطة التوازن بين الأرض الثقيلة والقمر الخفيف. تدور الأرض والقمر حول مركز الكتلة التجمعية كما لو سارا حول الشمس، ويمثل مسار مركز الكتلة التجمعية حول الشمس منحنى سلسًا. تدور الأرض حول مركز الكتلة التجمعية ومن ثم تتبع مسارًًا متمايلا كما تدور حول الشمس.
الجزء العلوي والجزء السفلي من الأرض هما القطب الشمالي (إلى اليمين) والقطب الجنوبي (إلى اليسار). |
وبشكل مماثل فإن المسافة حول الأرض أقصر حول القطبين منها حول خط الاستواء. حيث تبلغ المسافة حول القطبين 40,008كم. وتبلغ حول خط الاستواء 40,075,16كم. وتستغرق الطائرة لتقطع المسافة حول الأرض زمنًا قدره يومان تقريبًا. ويدور رواد الفضاء حول الأرض في زمن قدره 90 دقيقة تقريبًا.
ويشبه شكل الأرض إلى حد ما شكل الكمثرى التي يظهر أكبر جزء فيها تحت منتصفها تقريبًا. ولكن هذا الانتفاخ صغير جدًا بحيث أن الأرض تبدو إلى حد ما ككرة كاملة الاستدارة.
امتداد القارات تحت المحيطات |
وتسَّمى أكبر أجسام اليابسة بالقارات وتتغير أسطحها من أودية منخفضة خضراء إلى جبال صخرية شاهقة حيث لاينبت عليها شيء. وتكون أغلبية قارة القطب الجنوبي مغطاة بالثلج تمامًا. وبالقرب من خط الاستواء غابات كثيفة تغطي الأجزاء الحارة والممطرة في إفريقيا وأمريكا الجنوبية وآسيا. وتتراوح درجات الحرارة على سطح الأرض بين 58°م كحد أعلى سجل عند منطقة العزيزية في ليبيا، و-89,6°م تحت الصفر كحد أدنى عند محطة فوستوك في قارة القطب الجنوبى.
تعيش جميع حيوانات ونباتات الأرض على سطحها أو بالقرب من سطحها أو تحت الماء أو في الغلاف الجوي وتسمى المنطقة التي توجد بها حياة الغلاف (المحيط) الحيوي للأرض.
الأنواع الثلاثة من صخور الأرض | |||||||||
نارية ورسوبية ومتحولة وهذه تكوّن القشرة الأرضية. وقد تشكلت جميعها من المواد الأساسية نفسها، ولكنها تختلف حيث إن كُلاَّ منها تشكل بوساطة عملية منفصلة. | |||||||||
|
تتكون القشرة من ثلاثة أنواع من الصخور ـ نارية ورسوبية ومتحولة. تشكلت الصخور النارية عندما بردت وتصلبت الصخور المنهمرة في أعماق القشرة، أو طفحت على السطح على شكل حمم بركانية. ونشأت الصخور الرسوبية من مواد كانت جزءًا من صخور أقدم أو نباتات أو حيوانات. ونُحتت هذه المواد من اليابسة ثم تجمعت في أماكن منخفضة مشكلة طبقة فوق طبقة ثم تصلبت مكونة صخرًا. وتحتوي العديد من الصخور الرسوبية على أصداف وعظام وبقايا أشياء كانت حية، وتسمى هذه البقايا أو آثارها في الصخور الرسوبية الأحافير. تشكلت الصخور المتحولة على عمق في القشرة الأرضية عندما تغيرت الصخور الرسوبية والنارية بالحرارة ووزن القشرة الضاغط عليهما. وتكوُّن الصخور هو عملية بطيئة تحدث باستمرار عبر الزمن الجيولوجي.
تحتوي جميع الصخور الواقعة على سطح الأرض على معادن، وهي أكثر المواد الموجودة على الأرض صلابة. وتتكون المعادن نفسها من مواد كيميائية أساسية تسمى عناصر. وتتكون صخور قشرة الأرض أساسًا من عنصرين هما السليكون والأكسجين، وتأتي العناصر التالية حسب أغلبية شيوعها في القشرة وبالترتيب التالي: الألومنيوم والحديد والكالسيوم والصوديوم والمغنسيوم.
تتركب قشرة الأرض من القشرة القارية والقشرة المحيطية، وتشكل القشرة القارية القارات، وهي قشرة سميكة وتركيبها الصخري يشبه الجرانيت، وهو صخر ناري فاتح اللون صلب متبلور خشن الحبيبات. وتشكل القشرة المحيطية أرضيات المحيط، وهي قشرة رقيقة وتركيبها الصخري مشابه للبازلت، وهو صخر ناري أسود صلب متبلور دقيق الحبيبات. ويسمى مجمل قاع القشرة الأرضية بـالانقطاع الموهوروفي أو موهو. ويوضح الموهو الحد الفاصل بين القشرة والأجزاء الداخلية للأرض.
باطن الأرض. نجد تحت قشرة الأرض الوشاح واللب الخارجي واللب الداخلي للأرض. وقد تعرَّف العلماء على باطن الأرض من دراسة كيفية انتقال الموجات الزلزالية عبر الأرض. |
يبدأ لب الأرض الخارجي تقريبًا عند 2,900كم تحت سطح الأرض. ويعتقد العلماء أن سمك اللب الخارجي يبلغ حوالي 2,250كم ويتركب من حديد ونيكل منصهرين. وتتراوح درجة حرارة اللب الخارجي تقريبًا بين 4,500°م في معظم أجزائه العليا ونحو 6,300°م في أعمق أجزائه.
يقع اللب الداخلي للأرض، الكروي الشكل، داخل اللب الخارجي ويشكل مركز الأرض. ويقع الحد الفاصل بين اللب الداخلي والخارجي على عمق 5,150°م تحت سطح الأرض. ويكون مركز اللب الداخلي عند 1,300كم تقريبًا تحت سطح الأرض. ويعتقد العلماء أن اللب الداخلي يتكون من حديد ونيكل صلبين وربما تصل درجة حرارته بحد أقصى إلى 7,000°م. وتكون هذه الفلزات في شكل أبخرة تحت الضغوط العادية عند هذه الدرجة.
تختلف قوة الجاذبية اختلافًا طفيفًا على الأرض. فالجاذبية تكون أقوى عند القطبين منها عند خط الاستواء لأن القطبين هما الأقرب من مركز الأرض. وللسبب نفسه فالجاذبية تكون أقوى عند مستوى البحر منها على قمم الجبال. وتزداد الجاذبية فوق قطاعات القشرة مع كبر الكميات الضخمة من الصخور الثقيلة. ★ تَصَفح: الجاذبية.
وقوة تجاذب القمر تجعل مستوى المحيط على الأرض يرتفع وينخفض مرتين يوميًا في المد والجزر. وترتفع وتنخفض صخور قشرة الأرض بالطريقة نفسها. ولكن حركة القشرة تكون طفيفة جدًا. ★ تَصَفح: المد والجزر.
الذيل المغنطيسي للأرض. تتكون المغنطيسية الأرضية في منطقة تسمى الغلاف المغنطيسي، ويعمل الإشعاع الصادر من الشمس كريح تهب على الغلاف المغنطيسي فتحوله إلى ذيل طويل. ويحتوي الغلاف المغنطيسي على أحزمة فان ألن المؤلفة من عدد كبير من الإلكترونات وال |
أوضحت دراسات طبقات الصخور القديمة أن القطبين المغنطيسيين الأرضيين قد انعكسا (غيرا اتجاههما) عدة مرات على مدى ملايين السنين. فخلال بعض العصور أصبح القطب المغنطيسي الشمالي في موقع القطب المغنطيسي الجنوبي، والقطب المغنطيسي الجنوبي أصبح في مكان القطب المغنطيسي الشمالي. وحتى الآن لايعرف العلماء أسبابًا لهذه التقلبات.
تشبه المغنطيسية الأرضية ملف السلك الكهربائى عند مرور التيار خلاله. ويعتقد العلماء أن مغنطيسية الأرض تأتي من دوران الصخور المنصهرة في اللب الخارجي للأرض.
تعمل القوة المغنطيسية الأرضية في الغلاف المغنطيسي (المجال المغنطيسي) مشكلة منطقة تشبه إلى حد ما الكعكة الحلقيَّة. ويعمل هذا الغلاف المغنطيسي على قطع صغيرة من الإلكترونات والبروتونات التي تتحرك عبر الفضاء. وأحزمة فان ألن ماهي إلا أجزاء من هذا الغلاف المغنطيسي وهي تحتوي على أعداد كبيرة من الجسيمات، وعادة يحمي الغلاف المغنطيسي الأرض من هذه الجسيمات. ومع ذلك فإن الاضطرابات على الشمس تقذف بالعديد من الجسيمات إلى الغلاف الجوي الأرضي ويصل بعض منها إلى الغلاف الجوي الأرضي على مقربة من القطبين المغنطيسيين مسببة توهجًا. ★ تَصَفح: الفلق.
صخر صلب كان يملأ جراند كانيون (الأخدود العظيم)، لكن نهر كولورادو جرف الصخر قطعة قطعة. وفي بعض الأماكن قطع النهر مسافة أكثر من 1,6 كم عمقًا. |
الأشنة تساعد على تكوين التربة. هذه الكائنات الفاقدة الجذور، الشبيهة بالنباتات، تنتج حمضًا يذيب أجزاء من الصخر. وبعد ذلك تختلط قطع من الصخر مع المواد المتحللة مكونة التربة. |
وهناك أربعة أنواع من التغيرات تؤثر في سطح الأرض: 1- التجْوِيَة 2- التَّعرِية 3- الانهِيال 4- التغيرُّات في قشرة الأرض.
التجوية الطبيعية. تقوم بكسر الصخر إلى قطع. وأحد أسباب التجوية الطبيعية هو تشكُّل الثلج في شقوق داخل الصخور. يتسرب الماء أولاً داخل الشقوق. ويتجمد الماء بالقرب من سطح الصخر ويمنع الماء العميق داخل الشقوق من التسرب إذا انخفضت درجة الحرارة انخفاضًا كافيًا. ونتيجة لتجمد بقية الماء فإنه يتمدد في الشقوق وقد يدفع بقوة كافية لفلق الصخر. وشبيه بذلك أن جذور الشجر قد تنمو خلال شقوق الصخور مسببة تشقق الصخور.
التجوية الكيميائية. تؤثر على المواد المكونة للصخور والتربة. وأحد أسباب التجوية الكيميائية هو نشاط إذابة الماء. تقوم الأمطار والأنهار ومياه البحر بإذابة المعادن من الصخور مسببة تَهَشُّم الصخور. فعلى سبيل المثال، يقوم الماء بإذابة معدن الفلسبار (سليكات الألومنيوم) من صخر الجرانيت مخلفًا حبيبات الكوارتز (المرو) وهو المعدن المكون للرمل.
التعرية بوساطة الماء. تجمع نشاط التجوية بالماء مع مقدرة الماء على تحريك القطع الصخرية. تنزح مياه الأمطار من اليابسة نحو الأنهار التي تنساب إلى أسفل المرتفعات. ويقوم الماء المتحرك بقطع اليابسة حيث يفتت التربة والصخر ويبعدهما. وكلما كانت التدفقات النهرية سريعة ازداد انجراف الأرض حوله، كما تقوم القطع الصخرية الملتقطة بوساطة النهر بطحن الصخور وتفتيتها. وتُحَتُّ الصخور الهشة أولاً وتليها الصخور الصلبة. وأحيانًا يترك هذا النشاط كتلاً صخرية برجية صلبة واقفة بمفردها في وسط السهل. ويبقى الصخر فترة طويلة بعد اختفاء الماء الذى قام بحت المواد الهشة المحيطة به وإبعادها. ويعد الأخدود العظيم لنهر كولورادو أحد الأمثلة على تأثير قوة تعرية الماء. فهناك وبعد مرور ملايين السنين قطع النهر أكثر من 6,كم داخل الأرض.
عند التقاء مياه الأنهار بالبحر، تترك خلفها المواد التي حملتها في أثناء تدفقها عبر اليابسة. وعند مصب بعض الأنهار تشكل هذه المواد رواسب بشكل مثلث وتسمى الدلتا. وعند مصبات أنهار أخرى فإن هذه المواد تنجرف نحو المحيط. ويغير الماء تدريجيًا شكل اليابسة على طول امتداد ساحل البحر. تقوم الأمواج والمد والجزر بحت خط الشاطئ الصخري وإبعاده وتكوين حواجز رملية وشواطئ وأجراف وأراض ممتدة نحو البحر.
تقوم المياه المتحركة تحت سطح الأرض أيضًا بتغيير اليابسة. تنبثق المياه المسماة الحمات الفوارة (النافورات الساخنة) من الأرض حاملة معها معادن مذابة إلى السطح. تذيب المياه الجوفية الحجر الجيري وصخورًا أخرى مشكلة كهوفًا عميقة في الأرض.
تعرية المثالج تنحت الأودية وتسوي المناظر الطبيعية. تقوم الكتل الثقيلة من الجليد بطحن الصخر وإبعاده وحمله في أشرطة سوداء ثم تتركه عندما ينصهر الجليد. |
تعرية الرياح نحتت القوس الهش في يوتا -الولايات المتحدة ـ من جدار يتكون من حجر رملي قديم. ينحت الرمل المنساق بالريح الأجزاء الهشة من الصخر ليظهر هذا الشكل. |
الانهيال يحدث في الغالب فجأة كما في هذا الانزلاق الوحلي في لوس أنجلوس بالولايات المتحدة الأمريكية. يسبب الانزلاق الوحلي تغيرات مفاجئة في اليابسة وربما يقود إلى أضرار خطيرة. |
وقد ينتج عن الانهيال بعض التأثيرات المختلفة. فعلى سبيل المثال، قد يسقط الانزلاق الأرضي عبر النهر ويسد مجرى الماء مكونًا بحيرة. وتَرَسُّب الصخور على جانبي النهر يُوسِّع مساحة الوادي من حوله.
وسع اكتشاف الكواكب عن طريق غزو الفضاء إدراكنا للنظام الشمسي. وتُرجع النظريات الحديثة أصل الأرض إلى كيفية تناسب الأرض داخل النظام الشمسي ومجرة درب اللبانة والكون بشكل عام. ويتفق معظم العلماء على أن الأرض من المحتمل أن تكون قد تشكلت في الوقت نفسه كبقية النظام الشمسي.
فعلى سبيل المثال، يرسل اليورانيوم أشعة ويتغير ببطء إلى رصاص. ويستطيع العلماء معرفة الزمن الذي يستغرقه اليورانيوم ليتحول إلى رصاص. ويمكنهم كذلك تحديد عمر الصخر بمقارنة كمية اليورانيوم إلى كمية الرصاص في الصخر. ★ تَصَفح: الجيولوجيا الإشعاعية.
كيف بدأ النظام الشمسي: النظرية السديمية: 1- سحابة من الغاز والغبار تسمى السديم تلتف في الفضاء. |
2- قطاعات من السديم تبدأ الدوران كالدوّامات. |
3- الغاز والغبار يتجمعان في مراكز الدوامات. |
4- تجمعات من الغاز والغبار تشكِّل الشمس والكواكب. |
ونتيجة لدوران هذا السديم حول الشمس فإنها تفلطحت ببطء. وبدأت قطاعات من السحابة تلتف كالدوامات الهوائية في النهر. ثم تجمع الغاز والغبار بالقرب من مراكز هذه الدوامات. ونمت تلك التجمعات بتجاذب جسيمات المادة المتقاربة، وتطورت ببطء حول الكواكب السيارة التي تسير حاليًا حول الشمس.
في عام 1755م اقترح الفيلسوف الألماني إيمانويل كانط النظرية السديمية لأصل النظام الشمسي. وفي عام 1796م نقح عالم الفلك الفرنسي بيير سيمون لابلاس نظرية كانط. واقترح لابلاس أن السديم الأصلي كان أكبر بكثير من النظام الشمسي الحالي تاركًا خلفه دوامات من المادة حيث أصبح أصغر فيما بعد. تفترض هذه النظرية أن الأرض كانت أولاً غازًا وبعد ذلك سائلاً وأخيرًا بردت بشكل كاف لكي يكون لها قشرة صلبة.
في عام 1905م اقترح الجيولوجي الأمريكي توماس تشمبرلين وعالم الفلك الأمريكي فورست مولتون النظرية الكوكبية. وتنص تلك النظرية على أن هناك نجمًا سريع الحركة مرَّ بالقرب من الشمس ولكنه لم يصطدم بها، وأن جاذبية هذا النجم المار سحبت من الشمس أذرعًا غازية طويلة تشبه خيط الإبرة. والتفت الدوّامات داخل تلك الأذرع الغازية، وبرد الغاز وشكل جسيمات صلبة سميت الكويكبات وتدريجيًا تجمعت الكويكبات في مراكز الدوّامات مشكلة كواكب. وتفترض نظرية الكويكبات أن الأرض كانت تتكون من جسيمات صلبة منذ البداية. وقد تكون النيَّازِك التي سقطت على الأرض دليلاً على أن الأرض مازالت تنمو بالتجمُّع التدريجي للجسيمات الصلبة.
وفي عام 1919م، اقترح العالمان الإنجليزيان جيمس جينز وهارولد جيفريز نظرية المد والجزر أو النظرية الغازية. وهي شبيهة بالنظرية الكوكبية، وتبدأ بأذرع من الغاز الساخن تسحب من الشمس بوساطة جاذبية النجم المار. يتجمّع الغاز في دوّامات ويتحول إلى كرات سائلة، ثم تبرد ببطء كل كرة وتتشكل قشرة صلبة حولها. وتفترض نظرية المد والجزر أن الأرض كانت في البداية غازًا وبعد ذلك صارت سائلاً قبل أن تتطور إلى قشرة صلبة.
وفي الثلاثينيات من القرن التاسع عشر اقترح عالم الفلك الإنجليزي آر. أي. ليتلتون نظرية النجمة المزدوجة (النجمة الثنائية). تحتوي مجرتنا العديد من اتحاد نجمين تسمى النجوم المزدوجة. وافترض ليتلتون أن الشمس والنجم المرافق لها في زمن ما شكلا نجمًا مزدوجًا. وانفجر النجم المرافق إلى سحابة من الغاز جذبت بوساطة جاذبية الشمس. وتطورت الكواكب من هذه السحابة بالطريقة نفسها التي وصفت في نظرية المد والجزر.
ويؤيد كثير من العلماء نظريات التكاثف التي تبدأ بتفجر نجم منفرد. تطورت هذه النظريات خلال الأربعينيات والخمسينيات من هذا القرن. وتفترض تلك النظريات أن النجم تفجر وتسربت معظم المواد المتفجرة في الفضاء. وبقي جزء يسير من المواد ليشكل السديم الذي بدأ يدور وينكمش، وتشكلت الشمس من الجزء المركزي لهذا السديم. وتكثفت كتل صغيرة من الغبار في مدارات وعلى مسافات مختلفة من الشمس مشكلة الكواكب.
وقد نتج عن تسخين باطن الأرض أيضًا ارتفاع بعض المواد الكيميائية داخل الأرض إلى السطح. وبعض هذه المواد الكيميائية كونت الماء وبعضها الآخر كون غازات الغلاف الجوي. ثم تجمَّع الماء ببطء على مدى ملايين السنين في الأماكن المنخفضة من القشرة مكونًا المحيطات. وفي أثناء تطور اليابسة على الأرض، أذابت مياه الأمطار والأنهار الأملاح والمواد الأخرى من الصخور ونقلتها إلى المحيطات مسببة ملوحة المحيطات.
من المحتمل أن الغلاف الجوي المبكر للأرض احتوى على هيدروجين وهيليوم وميثان وأمونيا مشابهة للغلاف الجوي الحالي لكوكب المشتري. أو أنه ربما احتوى على كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون كما في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة. ومن المحتمل أيضًا أن الغلاف الجوي المبكر للأرض لم يَحْتَوِ على كمية كبيرة من الأكسجين الطليق. وبشكل أساسي، نتج الأكسجين في الغلاف الجوي من النباتات التي تستخدم ثاني أكسيد الكربون وترسل الأكسجين من خلال عملية التركيب الضوئي.
ازدادت كمية الأكسجين في الغلاف الجوي في المراحل المبكرة للأرض حيث تطورت النباتات وأصبحت أكثر وفرة.
الغلاف الصخري |
وحركة القارات إلى مواضعها الحالية حدثت عبر ملايين السنين. ★ تَصَفح: الزحف القاري.
تتقابل صفيحتان في نقطة اتصال متقاربة، ويدفع الضغط سلاسل الجبال إلى أعلى وتتسبب في حدوث أخاديد بحرية عميقة. |
تتحرك الصفائح بثلاث طرق مختلفة: 1- تتحرك كل صفيحة باتجاه معاكس للصفيحة الأخرى، أو 2- تتحرك كل صفيحة باتجاه الأخرى، أو 3- تتحرك كل صفيحة بجانب الأخرى.
يحدث اتساع قاع البحر حيث تتحرك الصفائح مبتعدة بعضها عن بعض. تتكون الحيود المحيطية الوسطية على أرضية المحيط المحتوية على ما يشبه الشقوق، وهي أودية مركزية، حيث يرتفع المنصهر من الوشاح مكونًا قشرة محيطية جديدة.
وإذا تحركت الصفائح مبتعدة عن بعضها في مكان واحد فإنه لابد أن تتجه باتجاه بعضها في مكان آخر. وحينما تتصادم الصفائح فإن إحدى الصفائح قد ترتكز فوق الأخرى. فعلى سبيل المثال، تكونت جبال الهملايا نتيجة اصطدام الصفيحة الحاملة للهند مع الصفيحة الحاملة لأوراسيا. انزلقت إحدى الصفيحتين تحت الأخرى في الوشاح. ونتج عن ذلك تكُوُّن خندق محيطيّ عميق. ربما تؤدِّي حرارة الأرض الداخلية دورًا في صهر مواد الصفائح وإرسالها مرة ثانية إلى السطح مكونة البراكين.
تنزلق بعض الصفائح ماضية واحدة بجانب الأخرى. والحد الفاصل بين هاتين الصفيحتين يطلق عليه الصدع . وينتج عن حركة الصفيحتين الانزلاقية شد على الصخور على أحد جانبي الصدع. ويحدث الزلزال عند تراكم كمية الشد عن مدى تحمل الصخر مسببة كسر الصخور وإزاحتها. فعلى سبيل المثال، شكل حدوث العديد من الزلازل على امتداد صدع سان أندرياس في كاليفورنيا ـ الولايات المتحدة الأمريكية ـ جزءًا من الحد الفاصل بين صفيحة المحيط الهادئ وصفيحة أمريكا الشمالية. ★ تَصَفح: تشكل الصخور، علم ؛ الزلزال .
طبقات من صخر رسوبي تعطي دلائل عن تاريخ الأرض. تعكس الطبقة التغيرات في الأشكال الأرضية للمنطقة والمناخ وحياة الحيوانات عبر ملايين السنين. |
قطعة من حجر جيري تكونت منذ أكثر من 100 مليون سنة، تحتوي على أصداف أحفورية لحيوانات بحرية منقرضة. تعطي الأحافير دلائل على كيفية تطور الحياة. |
يبني الجيولوجيون تفسيراتهم لهذه الدلائل في الصخور على ملاحظاتهم للعمليات الحادثة على الأرض في يومنا الحاضر. ويعتقد الجيولوجيون أن العوامل التي شكلت سطح الأرض حاليًا قد سبق أن عملت عبر تاريخ الأرض. كما يعتقدون أن القوانين الأساسية في الكيمياء والفيزياء والأحياء تعمل حاليًا كما عملت في السابق. ويطلق على هذه الفكرة قانون التناسق وأحيانًا تعرف بـالحاضر مفتاح الماضي.
يتمثل قانون التناسق في مشاهدات علامات النِّيمْ (التموُّجات) المتشكلة في الرمل على شاطئ أو في نهر أو على قاع بحيرة. يتشكل النيم نتيجة للتحرك الطولي للرمل بوساطة انسياب تيارات الماء. فإذا وجدت علامات النيم على سطح من الصخر فإن الجيولوجيين يعتقدون أن الصخر كان يومًا ما رملاً تحرك بوساطة تيارات الماء. كما يستطيع الجيولوجيون معرفة الطريقة التي انساب بها التيار في شكل النيم في الصخر.
تحتوي العديد من الصخور على أحافير تكشف تاريخ الحياة على الأرض. قد تكون الأحفورة جسمًا حيوانىًا أو سِنّاً أو قطعة من العظم، أو قد تكون ببساطة طبعة نبات أو حيوان عملت في الصخر عندما كان الصخر راسبًا هشًا. وتعرف دراسة الأحافير بعلم الإحاثة . والعلماء المتخصصون في تجميع الأحافير ودراستها هم علماء الإحاثة أو علماء الأحافير.
تساعد الأحافير الجيولوجيين في حساب أعمار طبقات الصخور والزمن الذي عاشت فيه الحيوانات والنباتات. وجدت الأحافير ذات الحياة الأبسط في أقدم الطبقات الصخرية. تحتوي الطبقات الأحدث على أحافير نباتية وحيوانية تشبه إلى حد كبير تلك الموجودة حاليًا. ★ تَصَفح: النشوء والارتقاء.
تعطي الأحافير أيضًا دلائل على التغيرات التي طرأت على الأرض. فعلى سبيل المثال: يجد علماء الأحافير في بعض الأحيان أصدافًا لأحافير بحرية في طبقات في أعالي الجبال بعيدة عن البحر. تدل هذه الاكتشافات على أن الطبقة تكونت في قاع بحر وَحْلِيّ قبل فترة طويلة من رفع الصخور لتشكل الجبال. تحوي الصخور فقط تاريخًا غير مكتمل للأرض.
دمرت العديد من الصخور مع سجلها الجيولوجي بوساطة التعرية والتجوية على سطح الأرض أو تغيرت بالضغط والحرارة في عمق القشرة الأرضية. بالإضافة إلى ذلك تساعد الدلائل الجيولوجية في الصخور على وصف الظروف على الأرض فقط عند زمن تشكل الصخور. وقد استدل الجيولوجيون على تطور الأرض بوساطة تجميع بعض الدلائل من صخور ذات أعمار مختلفة ولكن تاريخ الأرض الكامل سوف لاتكون معرفته ممكنة على الإطلاق.
ملخص تاريخ الأرض |
يُعرف الجدول الموضح لتاريخ الأرض باستخدام التقسيمات الزمنية المختلفة بـجدول الأزمنة الجيولوجية . هذا الجدول يمثل أقدم تاريخ للأرض في الجزء الأسفل وأحدث تاريخ لها في الجزء الأعلى. ويشبه هذا الترتيب طريقة تشكل الطبقة الصخرية بحيث يكون الأحدث فوق الأقدم. وفيما بعد نوضح جدول الأزمنة الجيولوجية.
زمن ما قبل العصر الكمبري يشتمل تقريبًا على أول 4 بلايين سنة من عمر الأرض. تكونت القشرة والغلاف الجوي والمحيطات وظهرت أبسط أنواع الحياة. |
جبل من صخر ما قبل العصر الكمبري يرتفع في ميناء ريودي جانيرو في البرازيل. هذه القمة تسمى جبل قمع السكر ويتكون أساسًا من الجرانيت. |
وأثناء الجزء المبكر من الحقبة الأركية (الدهر العتيق)، كانت الأرض في بدايتها، ويعتقد أن الأرض تشكلت خلال تلك الفترة من سحابة من الرماد والغاز تقلصت وتكثفت مكونة كرة صلبة. وبعد ملايين السنين تشكلت القشرة الصخرية. ويوضح الإثبات الجيولوجي أن القشرة تكرر انصهارها وتصلبها. وبدأت القارات تتشكل وتنمو. وتكونت المحيطات والغلاف الجوي أيضًا خلال الجزء المبكر من الحقبة الأركية.
وتشمل صخور الحقبة الأركية (الدهر العتيق) الصخور المتحولة كالشَّسْت والنايس. تكونت تلك الصخور من الحجر الرملي والطّفَل والحمم البركانية والرماد البركاني التي دفنت ومن ثم تعرضت للحرارة والضغط العميقين في قشرة الأرض.
وتحتوي صخور الحقبة الأركية على كتل عظيمة من الجرانيت نتجت عن تكون الصخر المنصهر في القشرة خلال فترات بناء الجبال. والجبال نفسها تَعرَّت وجُرِفَت تاركة خلفها فقط قواعدها في الأجزاء الأقدم من القارات والمعروفة بمناطق الدِّرْع.
وتشمل صخور هذه الحقبة الأحافير الأقدم التي يقدر عمرها بـ 3,5 بليون سنة. هذه الأحافير هي بكتيريا بدائية جدًا، وتشمل الطحالب الخضراء ـ المزرقة وتسمى أيضًا البكتيريا السّيانية. وظلت الحياة بدائية على هذا المستوى خلال الحقبة الأركية (الدهر العتيق). تطورت النباتات الأكثر تعقيدًا خلال حقب الحياة البدائية. وظهرت أحافير أول الحيوانات في الصخور قبل 700 مليون سنة تقريبًا. وتشمل هذه الحيوانات الديدان والسمك الهلامي والمرجان والحيوانات اللافقارية البدائية الأخرى.
تشمل صخور حقب الحياة البدائية في جنوبي كندا الحجر الرملي والطفل والحجر الجيري والحمم البركانية والرماد البركاني، والتي شكلت طبقات يبلغ سمكها أكثر من 24,000م. وتحتوي هذه الصخور على كميات ضخمة من خام الحديد. وقد برزت في أثناء عصور بناء الجبال لحقب الحياة البدائية صخور منصهرة عبر قشرة الأرض ومن ثم تصلبت. واحتوت تلك الصخور المنصهرة على نحاس ونيكل وذهب وفضة ويورانيوم مكونة الثروات المعدنية لمناطق الدرع.
حقب الحياة القديمة دامت حوالي 330 مليون سنة. خلقت أنواع عديدة من الحيوانات والنباتات في البحار واليابسة. يوضح الرسم بعض نباتات اليابسة المبكرة وهي من منتصف حقبة الحياة القديمة. |
أحجار رملية من حقب الحياة القديمة تشكل جزءًا من متكونات صخرية في واد أثري ـ يوتا الولايات المتحدة الأمريكية. أحاطت الصخور بتلك المتكونات الصخرية في زمن ما ثم انكشفت بوساطة التعرية. |
تطورت نباتات اليابسة من الطحالب الخضراء في أثناء العصر السليوري وأصبحت أكثر شيوعًا في أثناء العصر الديفوني. وتشمل هذه النباتات اليابسة الأولية الأشجار القشرية والسراخس. ويعاد تكاثرها عن طريق أجسام صغيرة جدًا تسمى الأبواغ بديلاً في تكوين البذور.
هناك أشكال مختلفة من النباتات ظهرت في أثناء العصر الكربوني العلوي، بعضها يصل ارتفاعه 30م. وغطت المستنقعات كثيرًا من أجزاء اليابسة. وتحولت النباتات الضخمة التي نمت في تلك المستنقعات فيما بعد إلى رواسب الفحم. وأول النباتات البذرية الحقيقية السراخس البذرية والصنوبريات المخروطية (حاملات المخاريط) التي وجدت كأحافير في طبقات تشكلت في أثناء العصر الكربوني العلوي.
ظهرت أكبر المجموعات اللاّفقارية في أثناء حقب الحياة القديمة المبكرة وتشمل المرجان والطحلبيات وعضديات الأرجل وثلاثيات الفصوص، وهي حيوانات بحرية قشرية، والخيطيات وهي حيوانات صغيرة جدًا تكون مستعمرات. وتشمل حيوانات حقب الحياة القديمة المتأخرة كلاً من المرجان والمسرجيات. وكانت الأنواع المختلفة من الأسماك في العصر الديفوني كثيرة جدًا لدرجة أن العصر سُمي العصر السمكي. ومن المحتمل أن يكون السمك الرئوي أول الحيوانات التي تنفست الهواء مع أظهر فقرية. وكانت البرمائيات أول حيوانات تتنفس الهواء وذات أظهر فقرية للمشي على اليابسة.
شكلت منطقتا القعائر العظمى الطويلة الهابطة جزءًا مهمًا من جغرافية حقب الحياة القديمة لأمريكا الشمالية. فقعيرة الأبلاش العظمى في الشرق، وقعيرة الكوردييرا العظمى في الغرب هما حوضا ترسيب تجمعت فيهما كميات ضخمة من الرواسب من الأراضي المجاورة. واختفى حوض ترسيب الأبلاش بالقرب من نهاية حقب الحياة القديمة. وخلال تلك الفترة تكونت جبال الأبلاش نتيجة لتصادم صفيحة أمريكا الشمالية مع صفائح أوراسيا وإفريقيا وأمريكا الجنوبية لتكون أم القارات بانجيا. كما شملت هذه القارات العظمى أيضًا الهند وأستراليا وقارة القطب الجنوبى.
هناك فترات عديدة في أثناء حقبة الحياة القديمة غمرت فيها البحار أحواض ترسيب الأبلاش والكوردييرا في أمريكا الشمالية التي من المحتمل ازدياد انسيابها لتغطي المناطق المنخفضة والمنبسطة من الدِّرْع. وحدث أكبر تلك الفيضانات في أثناء العصر الأوردوفيشي عندما غُمرت 70% من قارة أمريكا الشمالية بالماء. نشأت البحار الضحلة المتسعة بوساطة الفيضانات وكانت بيئات جيدة لتطور أعداد كبيرة من الكائنات الحية.
حقب الحياة المتوسطة كان يمثل عصر الزواحف. تنقلت الديناصورات عبر الأرض وبعد ذلك انقرضت. ونشأت السيكاسية والصنوبريات قبل النباتات المزهرة وظهرت الأشجار الحديثة خلال هذا الحقب. |
كتلة من حجر جيري من حقب الحياة المتوسطة تكوَّن صخر جبل طارق تحت المحيط. وأدت التغيرات القشرية فيما بعد إلى رفع الكتلة 427 مترًا تقريبًا فوق سطح البحر. |
تمثل النباتات الأحفورية لحقب الحياة المتوسطة مجموعتين متميزتين: عاريات البذور وكاسيات البذور. عاريات البذور لها بذور رقبية ومعظمها نباتات مخروطية تشمل الصنوبريات والسنديان والسيكاسية. وتطورت عاريات البذور في أواخر حقب الحياة القديمة وسيطرت على العصر الطباشيري المبكر لحقب الحياة المتوسطة. أمّا كاسيات البذور فلها بذور مغطاة ونباتات مزهرة. وأصبحت مجموعة هذه النباتات المسيطرة في أثناء العصر الطباشيري واستمرت إلى يومنا هذا.
عاشت العديد من الأحياء في بحار خلال حقب الحياة المتوسطة الدافئة. وبعضها أحياء دقيقة طافية تشتمل على الطحالب البحرية والأوليات. وأنتجت هذه الأحياء المكوِّن الأساسي للصخر الرسوبي المعروف بـالطباشير. واشتق العصر الطباشيري اسمه من كلمة لاتينية هي كريتا وتعني الطباشير.
تطورت القواقع والمحار والأمونيتات في أثناء حقب الحياة المتوسطة. وبالإضافة إلى ذلك انتشرت أنواع عدة من السمك والبرمائيات والزواحف. كما سيطرت الديناصورات، وهي مجموعة من الزواحف العملاقة، على اليابسة أثناء حقب الحياة المتوسطة فقط، وانتهت تمامًا بنهاية هذا الحقب.
ظهر خلال عصر الترياسي المتأخر أولى الثدييّات ذوات الدم الدافئ وظهرت أول الطيور خلال العصر الجوراسي.
بدأ حقب الحياة المتوسطة بظهور معظم القارات بصفتها يابسة. وخلال هذا الحقب غمرت البحار معظم أمريكا الشمالية وإفريقيا وشمال غربيّ أوروبا. بعد ذلك تراجعت البحار من بعض المناطق. وساعد تكرار هذا الفيضان الضَّحْل على تكوين ظروف جيدة لتطور الكائنات الحية. وهذه أدت إلى تكوين ترسبات حيث يمكن للنفط والغاز الطبيعي أن يتشكل.
خلال العصر الترياسي تجزأت قارة بانجيا وتشكلت القارات التي نعرفها الآن. بدأ تَشَكُّل المحيط الأطلسي في شرق أمريكا الشمالية أثناء العصرين الجوراسي والطباشيري فاصطدمت الصفائح القشرية وأدت إلى رفع كميات كبيرة من الصخور المنصهرة مكونة جبال سييرانيفادا في كاليفورنيا. وتأثر غرب أمريكا الشمالية ببناء الجبال مما أدى إلى ظهور جبال الروكي.
حقب الحياة الحديثة شمل العصر الجليدي في فترة البليستوسين عندما اكتسحت المثالج ببطء الأراضي الشمالية وذابت بعد ذلك. أجبر الجليد الإنسان والحيوان على التحرك للبحث عن مناطق دافئة. |
مثالج البليستوسين تقطع الأودية عبر الجبال على امتداد شاطئ النرويج. كشط الجليد الواجهات الجبلية بعيدًا وذاب بعد ذلك مخلفًا وراءه الصخر المتفتت. |
وقد تشكلت السلاسل الجبلية مثل الأَلْب الأوروبي والأنديز والهملايا في حقب الحياة الحديثة. وثارت عدة براكين عبر غربي أمريكا الشمالية وجرينلاند والهند مشكلة أغطية من الحمم البركانية كما غطت المثالج أجزاء كثيرة من الأرض وانصهرت بعد ذلك في أثناء فترة البليستوسين ولعدة مرات. وأدى اندفاع الجليد لهذه المثالج عبر اليابسة إلى تحرك المجموعات البشرية والحيوانية أمامها للبحث عن الغذاء والمكان للعيش فيه.
وُجدت الأنواع المختلفة من النباتات والحيوانات التي نعرفها اليوم في أثناء حقب الحياة الحديثة. وكان أول ظهور للثدييات الصغيرة في حقب الحياة المتوسطة وعاشت في أثناء فترة الباليوسين. وأثناء فترة الأيوسين تنقلت أسلاف الخيول ووحيد القرن والجمال عبر أوروبا وأمريكا الشمالية. وكانت هذه الحيوانات أصغر بكثير عما هي عليه الآن. وظهرت الكلاب والقطط والخيول التي كانت في حجم الأغنام. ونمت الثدييات بحجم أكبر وبأشكال مختلفة مع انتشار المروج الخضراء فوق اليابسة أثناء فترة الميوسين. وظهرت أنواع عديدة من الثدييات بأحجام عملاقة في فترة البليوسين. وتنقل الماموث الذي يشبه الفيل والمستودون والكسلان الأرضي العملاق حول المروج والغابات وانقرضت هذه الحيوانات بنهاية فترة البليستوسين.
وقد وجدت أقدم أحافير لمخلوقات شبيهة بالإنسان في صخور فترة البليوسين وتعتبر سنوات البشرية على الأرض قصيرة إذا ماقورنت ببلايين السنين التي في أثنائها تطورت الأرض.
قبل 60 مليون سنة (فترة الباليوسين). يعتقد العلماء أن أوضاع كتل اليابسة تتغير باستمرار. توضح الخريطة مواقع القارات قبل 60 مليون سنة. في ذلك الوقت اقتربت كل قارة من الوضع الحالي والمبين بالخط الأسود الخارجي. |
قبل 120 مليون سنة (العصر الطباشيري). افترض العلماء أن القارات تشكلت بانفصال الكتلتين العظميين لوراسيا إلى الشمال وجوندوانا إلى الجنوب. توضح الخريطة هاتين الكتلتين اليابستين كما كانت قبل 120 مليون سنة. |
قبل 180 مليون سنة (العصر الجوراسي). يعتقد العلماء أن لوراسيا وجوندوانا تشكلتا بانفصال الكتلة الواحدة بانجيا إلى اليمين. |
قبل 360 مليون سنة (العصر الكربوني). لم يُعرف عن وضع يابسة الأرض قبل 200 مليون سنة إلا القليل لكن بعض العلماء يفترض أن عددًا من كتل اليابسة تجمعت مع بعضها لتشكل بانجيا. |