قبل أن نتناول موضوع موقع مركز ثقل الكرة الأرضية، من الضروري أولاً التعرف على مفهوم الكرة الأرضية وكذلك مركز جاذبيتها.

علاوة على ذلك، من المهم أن نفهم مفهوم مركز ثقل الكرة الأرضية والفوائد التي يمكن الحصول عليها من معرفته وتحديده.

في هذا المقال، سنلقي الضوء على العديد من المعلومات المتعلقة بمركز ثقل الكرة الأرضية، لذا تابعوا معنا.

تعريف الكرة الأرضية

• الكرة الأرضية، والمعروفة أيضًا بكوكب الأرض، هي أحد كواكب المجموعة الشمسية، وهي عبارة عن جسم ثلاثي الأبعاد يعيش عليه ملايين الكائنات الحية، بما في ذلك الإنسان.
• تعتبر الأرض أكبر الكواكب الأربعة المعروفة، وهي: عطارد، الزهرة، المريخ، والأرض.
  • يأخذ كوكب الأرض شكلاً بيضاويًا أو كرويًا، وهو المكان الوحيد الذي توجد فيه حياة.

كتلة الكرة الأرضية

تمثل كتلة الأرض مجموع أوزان جميع الأشياء على الكوكب، ويمكن حساب هذه الكتلة بطريقتين رئيسيتين:

• قانون الجذب العام لنيوتن: ينص هذا القانون على أن قوة الجاذبية بين كتلتين تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتلتهم وعكسيًا مع مربع المسافة بين مركزهما.
• باستخدام قوانين نيوتن في الفيزياء: يتم استنتاج الكتلة استنادًا إلى معلومات مثل المسافة بين القمر والأرض والزمن المستغرق ليدور القمر حول الأرض.
• بما أن حركة القمر حول الأرض دائرية، فإنها تخضع لقوانين الجاذبية العامة والحركة الدائرية، مما يمكننا من حساب الكتلة بدقة.

طبقات الكرة الأرضية

بعد فهم مفهوم الكرة الأرضية، ينبغي أن نبحث وندرس الطبقات المختلفة التي تتكون منها الأرض.

تتكون الأرض من عدة طبقات، حيث تختلف كل طبقة في العمق والكثافة، وهذه الطبقات تشمل:

اللب الداخلي

• تعتبر هذه الطبقة واحدة من طبقات الأرض، وتقع تحت سطح الأرض.
• يبلغ عمقها 6400-5180 كم، بينما قطرها حوالي 1220 كم، وهي تقريبًا تعادل ثلاث أرباع قطر القمر. تتكون هذه الطبقة من الحديد والنيكل.
• تهيمن عليها درجات الحرارة العالية التي قد تصل إلى 5400 درجة مئوية، وهي تحاكي درجات حرارة الشمس.
• تعد سرعة الحركة في اللب الداخلي أكبر بقليل من سرعة حركة الكواكب.

اللب الخارجي

• يمثل الطبقة السائلة تحت سطح الأرض بعمق يتراوح بين 2880 و5189 كم.
• تتكون هذه الطبقة من الحديد والنيكل، وتحتوي على سوائل تُسخن لدرجات حرارة عالية تُولد تيارات كهربائية نتيجة الحركة الفوضوية.
• تعتبر هذه التيارات المسؤولة عن توليد المجال المغناطيسي للأرض.

الستار

• تعد هذه الطبقة الثالثة من طبقات الأرض، وتقع تحت سطح الأرض على عمق 2880 كم.
• تتميز بأنها أكثر الطبقات سمكًا، حيث يصل سمكها إلى 3000 كم وتتكون من عدة عناصر مثل الماغنسيوم والحديد والسليكون.
• يمكن أن تصل درجة الحرارة في الطبقة الخارجية من الستار إلى درجة انصهار الصخور.
• هذه الطبقة تتكون من الصخور المنصهرة، وتدعى بالغلاف الموري، وهي المسؤولة عن انزلاق الصفائح التكتونية للأرض.

القشرة

• تعتبر القشرة الأرضية هي الطبقة الرابعة والأخيرة، وهي أقل الطبقات سمكًا، حيث يصل سمكها تحت المحيطات إلى 5 كم.
• تصل القشرة تحت القارات إلى عمق يتراوح بين 30 و70 كم، وتتكون من عناصر أخف مثل الأكسجين والألومنيوم والسليكا.
• تمتاز هذه الطبقة برقتها، وتثير تشابهها مع قشرة البيض، نظرًا لأنها طبقة هشة وخفيفة جدًا.

ما تشمل الكرة الأرضية؟

• كما ذكرنا سابقًا، تعتبر الكرة الأرضية أكبر كواكب المجموعة الشمسية الأربعة، وهي تضم العديد من الكائنات الحية والمحيطات والبحار.
• لذا، فإن هذه الكرة تمثل المكان الوحيد الذي يضم الحياة ويستمر فيها الإنسان.

تعريف ثقل الكرة الأرضية

بعد معرفتنا بكوكب الأرض، ينبغي الآن التعرف على مفهوم ثقل الكرة الأرضية.

يمكن تعريف ثقل الكرة الأرضية بعدة طرق، منها:

• مركز الكتلة للأرض الصلبة، أو مركز الكتلة للكرة الأرضية، والذي يشمل طبقات الغلاف الجوي والكتلة الصلبة والبحار والمحيطات.
• لا يوجد مركز ثابت للأرض علميًا، وهو ما يتصل بنظرية الانفجار الكبير، حيث إن الكون لم ينشأ من نقطة واحدة.
• بدأ الكون صغيرًا، وتوسع على مدار العصور، مما أدى لزيادة حجم كل نقطة فيه.
• تتغير الأرض بفعل تأثير القوة التكتونية والمناخية.
• الكون ككل ليس له حدود، إذ يستمر التوسع والتطور في جميع الاتجاهات.
• التطورات التي ينجزها العلماء تعتبر نقطة صغيرة ضمن حدود الكون.

طريقة حساب موقع مركز الثقل

يمكن حساب مركز ثقل الكرة الأرضية أو أي موقع آخر من خلال الخطوات الآتية:

• تحديد محصلة الوزن الإجمالي، حيث يتم جمع كافة الأوزان الموجودة على الكرة الأرضية.
• تكون محصلة الوزن مساوية لمجموع وزن كل الجزيئات.
• حساب مجموع العزم لوزن الجزيئات حول محاورها.
• قيمة بعد النظام الكلي مضروبة في الوزن الكلي.
• يتم تحديد مركز الثقل من خلال قسمة كافة العزوم على المحور مضروبة بمسافة البعد عن المحور الآخر، ثم قسمة الناتج الكلي على مجموع العزوم.

عمق مركز الكرة الأرضية

• من المعروف أنه لا يوجد نقطة أصل ثابتة للأرض بسبب نظرية الانفجارات الكبيرة، التي تشير إلى أن الكون لا ينشأ من نقطة واحدة.
• ومع ذلك، هناك أبحاث ودراسات نظرية تشير إلى أن عمق مركز الكرة الأرضية قد يبلغ حوالي 6400 كم.

مركز جاذبية الأرض

• كما علمنا سابقًا، تدور الأرض حول القمر، مما يجعلها غير ثابتة، ويتأثر الوزن عليها بسبب حركة الأرض.
• تُرمز الجاذبية في علم الفيزياء إلى تسارع حركة الأرض للأجسام باستخدام الرمز g، ويمثل هذا التسارع تقريبًا 9.82 م/ث².

فوائد تحديد مركز الأرض

• يمتلك تحديد مركز الأرض أهمية بالغة في وضع إطار علمي يساعد علماء الفلك في تحديد الحركات النسبية للأجسام في الفضاء والغلاف الجوي.
• يساعد هذا في دراسة كيفية استجابة الأرض لجليد العصور الجليدية، وحدوث البراكين والزلازل، وتغير مستوى سطح البحر.
• بعد كل ما تم توضيحه، يمكننا فهم الكرة الأرضية كأحد كواكب المجموعة الشمسية التي تعيش فيها الملايين من الكائنات الحية، بما في ذلك البشر، وندرك أنها المكان الوحيد الذي يدعمه الحياة.
• كما تتضح لنا بأنها أكبر الكواكب الأربعة، وأنها ليست ثابتة، بل تتحرك بشكل نسبي، وتأخذ شكلًا دائريًا أو بيضاويًا.
• لذا تعد الأرض هي الوحيدة التي تحتضن الحياة وتواصلها.