موقع مركز الأرض

يمكن تعريف مركز ثقل الأرض علمياً بطريقتين: إما كمركز الكتلة للأرض الصلبة، أو كونه مركز الكتلة للنظام الأرضي بأكمله، الذي يتضمن الأرض الصلبة والألواح الجليدية والمحيطات والغلاف الجوي. ومع ذلك، لا يزال مركز الأرض غير مُحدد بدقة في كلتا الحالتين، نظراً لأن الأرض تتعرض لتغيرات مستمرة بفعل القوى التكتونية والعوامل المناخية.

مركز الكون

ليس هناك نقطة محددة لمركز الكون، مما يعني عدم وجود نقطة أصل. يمكن فهم ذلك من خلال نظرية الانفجار العظيم التي تعود إلى حوالي 13.7 مليار سنة، حيث تنص هذه النظرية على أن الكون لم ينفجر من نقطة مركزية، بل بدأ صغيراً وبدأت كل نقطة فيه بالتوسع بشكل متساوٍ.

هذا التوسع لا يزال مستمراً حتى يومنا هذا، ومن المهم الإشارة إلى أن العلماء غير متأكدين من حدود الكون. العالم رايدن (Ryden) قال إن “محدودية المسافة التي قطعها الضوء منذ الانفجار العظيم تعني أن ملاحظات علماء الكونيات تقدم فقط لمحة محدودة عن الكون، وأن الكون قد يكون بلا حدود”.

عمق مركز الأرض

يصل عمق مركز الأرض إلى حوالي 6,400 كم. تتكون الأرض من أربع طبقات تختلف من حيث العمق والكثافة، وهي مرتبة من الداخل إلى الخارج كالتالي: اللب الداخلي، اللب الخارجي، الستار، والقشرة. وفيما يلي عمق كل طبقة:

عمق اللب الداخلي

يقع اللب الداخلي (inner core) تحت سطح الأرض على عمق يتراوح بين 6,400 و 5,180 كم، وقطره حوالي 1,220 كم، أي ما يعادل ثلاثة أرباع نصف قطر القمر. يتميز بأنه يتكون من الحديد والنيكل، ويُعد طبقة ذات كثافة ودرجة حرارة عالية جداً، حيث يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى 5,400 درجة مئوية، وهو قريب من حرارة الشمس.

يُظهر اللب الداخلي سرعة أعلى قليلاً من سرعة الكواكب ويخضع لضغوط هائلة تصل إلى أكثر من 3 ملايين ضعف الضغط على سطح الأرض.

عمق اللب الخارجي

يقع اللب الخارجي (outer core) تحت سطح الأرض على عمق يتراوح بين 5,180 و 2,880 كم. يتكون من سائل يتكون من الحديد والنيكل، ويسخن هذا السائل إلى درجات حرارة مرتفعة، مما يؤدي إلى نشوء تيارات ضخمة تعاني من عدم استقرار بفعل تحلل عناصر مثل اليورانيوم والثوريوم.

تمثل هذه التيارات الكهربائية الناتجة عن حركة السائل المصدر الرئيسي للمجال المغناطيسي للأرض، الذي ينعكس كل 200,000 إلى 300,000 سنة، دون أن يتمكن العلماء حتى اليوم من فهم كيف يحدث ذلك.

عمق الستار

يقع الستار (mantle) تحت سطح الأرض على عمق يبلغ 2,880 كم، وهو يعتبر أكثر طبقات الأرض سمكاً، حيث يقدر سمكها بحوالي 3,000 كم. تتكون من المغنيسيوم والحديد والسيليكون، وتعد طبقة شبه صلبة وكثيفة، لكنها أبطأ بكثير من الطبقات الأخرى.

تصل درجة الحرارة في الطبقة الخارجية للستار إلى نقطة انصهار الصخور، مما يشكل طبقة من الصخور الذائبة تُعرف بالغلاف الموري (asthenosphere)، التي تنزلق عليها الصفائح التكتونية للأرض، كما تشكل هذه الطبقة الخارجية مع القشرة الغلاف الصخري.

عمق القشرة

تتميز القشرة (crust) بتباين سمكها، وتُعتبر أقل طبقات الأرض سمكاً، حيث يبلغ سمكها حوالي 5 كم تحت المحيطات، بينما يتراوح سمكها بين 30 و70 كم تحت القارات. وهي تتكون من عناصر خفيفة نسبياً مثل الألومنيوم والأكسجين والسيليكا، كما أنها طبقة رقيقة وهشة وباردة تشبه قشرة البيضة المسلوقة.

طريقة حساب موقع مركز الثقل لنظام ما

يمكن حساب موقع مركز الثقل لنظام من مجموعة جسيمات عن طريق اتباع الخطوات التالية:

• تحديد محصلة وزن النظام بالكامل. إذا كان هناك نظام يتكون من عدد n من الجسيمات، فإن كتلة هذه الجسيمات يمكن استبدالها بمحصلة الوزن (resultant weight) ويرمز لها بالرمز ج.
• تكون قيمة محصلة الوزن مساوية لمجموع وزن الجسيمات في النظام، حيث م = Σو، حيث Σو هو مجموع الكتل في النظام، و جم هي قيمة الكتلة المكافئة لكتل هذا النظام.
• جمع العزوم لجميع الجسيمات حول تلك المحاور، بحيث يتم جمع قيم العزم حول محور س ويدعى قيمته و س، ثم جمع قيم العزم حول المحور ص (و ص) والعزم حول المحور ع (و ع).
• حساب البعد الكلي للنظام عن المحور س مضروباً بوزن النظام الكلي و م، والذي يجب أن يساوي بعد الجسيم الأول عن المحور س مضروباً بوزن الجسيم الأول وإضافة البعد للجسيم الثاني وهكذا.
• تكرار الخطوة السابقة بالنسبة للمحور ص والمحصلة.
• تكرار الخطوة بالنسبة للمحور ع والمحصلة.
• لاشتمال قيمة موقع الثقل على المحور س، تُقسم مجموع العزوم الواقعة على المحور س مضروباً بالبعد عن المحور س على مجموع العزوم الكلية.
• تُحسب قيمة موقع الثقل على المحور ص بنفس الطريقة.
• وتُحصَّل قيمة موقع الثقل على المحور ع بنفس الطريقة.

ما هي الدولة التي تتوسط الأرض؟

تُعتبر مدينة كيتو (Quito) هي المدينة التي تتوسط الأرض، حيث تقع كعاصمة لدولة الإكوادور في نصف الكرة الجنوبي، على بُعد أقل من 20 كم عن خط الاستواء الفاصل بين نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي.

وقد تم تحديد موقع خط الاستواء بواسطة نصب تذكارية تُعرف بـ “منتصف العالم” (la mitad del mundo)، ولهذا السبب سُميت دولة الإكوادور نسبة للاسم الإسباني لخط الاستواء “إكواتور” (Equator).