الأرض

الأرض تعني أشياء كثيرة للناس الذين يعيشون عليها.فالأرض تعني للمُزارع التربة الغنية، وهي لمُشيِّد الطرق جبال ذات صخور قاسية، وهي للبحَّار ماء إلى أبعد مكان تراه العين. ربما تشمل نظرة الملاح الجوي للأرض جزءًا من محيط وجبل وأراض زراعية. ويرى رائد الفضاء عبر الفضاء شكل الأرض كروىًا والخطوط الخارجية لليابسة والمحيطات والسحب التي تغطيها. تساعد كل تلك المشاهد المختلفة على وصف الأرض ولكن الحقيقة أن أحدًا منها لايفسر تمامًا ماهي الأرض.

الأرض كرة ضخمة يتكون سطحها من صخور وتربة وماء، ويحيط بها الهواء. وهي أحد الكواكب السيارة التسعة التي تسير حول الشمس عبر الفضاء، وعلى طول مسارات تسمى المدارات. أما الشمس فهي نجم واحد من بين بلايين النجوم التي تشكل مجرة تسمى درب اللبَّانة. وتكوِّن درب اللبانة وبلايين المجرات الأخرى معًا وكميات ضخمة من الغاز والغبار منتشرة عبر الفضاء، مايسمى الكون.



الأرض ليست كروية تمامًا؛ إذ إن المسافة بين القطبين أقصر من قطرها عند خط الاستواء.
كوكب الأرض جزء صغير من الكون، ولكنه موطن الكائنات البشرية وأحياء أخرى عديدة. تعيش الحيوانات والنباتات تقريبًا في كل مكان على سطح الأرض. وما يجعل النباتات والحيوانات تستطيع أن تعيش على الأرض هو بعدها المناسب من الشمس. وتحتاج الكائنات الحية دفء الشمس وضوءها للحياة. فلو كانت الأرض قريبة جدًا من الشمس فإن الجو سوف يكون حارًا جدًا بالنسبة للكائنات الحية ولو كانت بعيدة جدًا عن الشمس فإن الجو يصبح باردًا جدًا. معظم الكائنات الحية من النباتات والحيوانات التي تعيش على الأرض تحتاج إلى الماء للحياة. والمياه وفيرة في الأرض وهي تغطي معظم سطحها. وجدت جميع أنواع الحياة على الأرض فوق طبقة قشرية يطلق عليها القشرة مُكَونة من صخر. وتقع القشرة الصخرية تحت اليابسة والماء، والمعروفة بسطح الأرض. والأرض حارة تحت القشرة الصخرية وهي مُكَونة من كرة صخرية وفلزية عديمة الحياة وليس هناك أي دليل يشير إلى أنها كانت يومًا ما موطنًا لأي حياة.

الأرض تدور في حركة دائرية حول محورها وتسير حول الشمس في الوقت نفسه. ونستخدم تلكما الحركتين لقياس أطوال الأيام والسنين. فاليوم الواحد هو الزمن الذي تستغرقه الأرض للدوران حول نفسها. والسنة الواحدة هي الزمن الذي تستغرقه الأرض للسير حول الشمس مرة واحدة. والأرض شبيهة ببعض الكواكب الأخرى لها قمر بشكل الكرة يدور ويطوف حولها. والكواكب الأخرى التي لها أقمار جميعها لها قمران أو أكثر ماعدا بلوتو الذي له قمر واحد فقط.

يسمى العلْم المختص بدراسة الأرض الجيولوجيا، ويعني علم الأرض ـ والعلماء المختصون بدراسة الأرض يدعون الجيولوجيين؛ أي علماء الأرض. وتتعلق هذه المقالة بدراسة كوكب الأرض. لمزيد من المعلومات عن الأرض بصفتها موطنًا للكائنات البشرية، انظر: العالم الأرضي.


--------------------------------------------------------------------------------

نبذة سريعة عن الأرض

--------------------------------------------------------------------------------

العمر: 5,4 بليون سنة على الأقل
الوزن: 6,000,000,000,000,000,000,000 طن متري
الحركة: دائرية حول المحور (حركة سريعة حول خط وهمي يصل القطب الشمالي والجنوبي) مرة كل 23 ساعة و 56 دقيقة و4,09 ثانية. دوران (حول الشمس) مرة كل 365 يوم و6 ساعات و9 دقائق و9,54 ثانية.
الحجم: القطر القطبي (المسافة عبر الأرض من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي) - 12,713,54 كم.
القطر الاستوائي (المسافة عبر الأرض عند خط الاستواء) - 12,756,32كم.
المحيط القطبي (المسافة حول الأرض عبر القطبين) - 40,008كم.
المحيط الاستوائي (المسافة حول الأرض على طول خط الاستواء) ـ 40,075,16كم.
المساحة: المساحة السطحية الإجمالية509,700,000كم².
مساحة اليابسة 148,400,000 كم² تقريبًا 29% من المساحة الكلية السطحية.
المساحة المائية تقريبًا 361,300,000كم² وهو حوالي 71% من مجموع المساحة السطحية.
الأشكال السطحية: أعلى منطقة على اليابسة قمة جبل إيفرست 8,848م فوق مستوى سطح البحر.
أخفض منطقة على اليابسة شاطئ البحر الميت 399 م تقريبًا تحت مستوى سطح البحر.
أعماق المحيط: أعمق نقطة في المحيط منطقة أخدود ماريانا في المحيط الهادئ 11,033م تحت السطح.
معدل عمق المحيط 3,730م.
درجة الحرارة: أعلى درجة حرارة °58م في منطقة العزيزية، ليبيا.
وأخفضها °-89,6م في محطة فوستوك في القطب الجنوبي. معدل درجة الحرارة السطحية 14°م.
الغلاف الجوي: الارتفاع - أكثر من 99% من الغلاف الجوي يرتفع إلى أقل من 80كم فوق سطح الأرض، ولكن جسيمات الغلاف الجوي توجد إلى ارتفاع 1600كم فوق السطح.
مناطق الغلاف الجوي- التروبوسفير: الطبقة السفلى (تصل إلى 10 أو 16كم فوق السطح) الطبقة الجوية العليا (ستراتوسفير) (تقريبًا من 16 إلى 48كم). الغلاف الأوسط (الميزوسفير) ( تقريبًا من 48 إلى 80كم). الغلاف الحراري (من 80كم داخل الفضاء الخارجي).
مركبات الغلاف الجوي الكيميائية حوالي 78% نيتروجين و21% أكسجين و 1% أرجون وكميات صغيرة من غازات أخرى.
المكونات الكيميائية لقشرة الأرض: (معطاة بالنسب المئوية لوزن القشرة)
أكسجين 46,6 وسليكون 27,7 وألومنيوم 8, وحديد 5,0 وكالسيوم 3,6 وصوديوم 2,8 وبوتاسيوم 2,6 ومغنسيوم 2، وعناصر أخرى مجموعها 6,.



الأرض في الكون


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.
كوكب الأرض. ترتب الأرض على أنها الخامسة حجمًًا من بين الكواكب. يبلغ قطرها تقريبًا 13,000كم. يبلغ قطر المشتري وهو أكبر الكواكب 11 مرة مثل قطر الأرض، وقطر بلوتو أصغر الكواكب خُمْس قطر الأرض.

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).

كيف تتحرك الأرض. للأرض ثلاث حركات: 1- تدور بسرعة حول محورها 2- تدور حول الشمس 3- تتحرك عبر درب اللبانة مع بقية النظام الشمسي.


الأرض وقمرها. للأرض قمر واحد فقط. وأيضًا لبلوتو قمر معروف، وليس لأي من عطارد والزهرة أقمار. ولكل من الكواكب الأخرى قمران أو أكثر. يبلغ قطر قمر الأرض 3,476كم ويساوي تقريبًا ربع قطر الأرض.

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.




ظهر الأرض وباطنها


الجزء العلوي والجزء السفلي من الأرض هما القطب الشمالي (إلى اليمين) والقطب الجنوبي (إلى اليسار).
شكل الأرض وحجمها. يعتقد أن الأرض كرة قطبها الشمالي إلى أعلى وقطبها الجنوبي إلى أسفل. ومنتصف المسافة بين القطبين يمثل دائرة وهميّة حول الأرض يطلق عليها خط الاستواء، وليست الأرض مستديرة تمامًا فهي مفلطحة قليلاً عند القطبين. ومقاس قطر الأرض من القطب إلى القطب أقصر من قطر الأرض عند خط الاستواء. ويبلغ القطر بين القطبين 12,713,54كم. وهذا القطر القطبي أقصر بـ 78,42كم من القطر عند خط الاستواء والذي يبلغ قطره 12,756,32كم.

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.


الغلاف الجوي للأرض. يحيط الهواء بالأرض ويمتد لمسافة تقدر بـ 1,600كم فوق السطح. يطلق على هذا الهواء الغلاف الجوي. يشغل النيتروجين تقريبًا 78% من الغلاف الجوي ويشغل الأكسجين 21% تقريبًا والباقي 1% أرجون وكميات قليلة من الغازات الأخرى. ويحتوي الهواء أيضًا على بخار الماء وجسيمات من الغبار. تطفو السحب في الجزء الأسفل من الغلاف الجوي ويطلق عليه التروبوسفير. وتحدث الرياح والعواصف، والظواهر الجوية الأخرى جميعها في الجزء السفلي من الغلاف الجوي التروبوسفير. وتقع أجزاء أخرى من الغلاف الجوي فوق التروبوسفير. ويقل الهواء تدريجيًا كلما ابتعدنا عن الأرض. ويضمحل الغلاف الجوي تدريجيًا على بعد 1,600كم تقريبًا فوق الأرض في الفضاء. انظر: الهواء.



امتداد القارات تحت المحيطات
سطح الأرض. حوالي 70% من سطح الأرض يتكون من ماء يقع كله تقريبًا في المحيطات. وتشكل اليابسة 30% من سطح الأرض. ومعدل عمق المحيطات 3,795 م. وأعمق جزء محيطي معروف هو منطقة أخدود ماريانا وهو منخفض ضيق طويل تحت المحيط الهادئ جنوب غربي جزيرة غوام. ويقع قاعه على عمق 11,033م تحت السطح. ومعدل ارتفاع يابسة الأرض 840م فوق مستوى سطح البحر. وتمثل قمة إيفرست في آسيا التي ارتفاعها 8,848م فوق مستوى سطح البحر، أعلى منطقة على اليابسة. أما أكثر بقعة انخفاضًا على اليابسة فهي شاطئ البحر الميت بين فلسطين والأردن بقارة آسيا الذي يصل إلى 399م تحت مستوى سطح البحر. وتشكل أجسام الماء والجليد وكذلك بخار الماء في الغلاف الجوي الغلاف المائي للأرض. والمياه في الغلاف المائي مهمة من وجوه عدة؛ فالحيوان والنبات يحتاجان إلى الماء ليعيشا. كما تحتاج النباتات إلى الماء لتصنيع الغذاء الذي تأكله الكائنات البشرية والحيوانات. كما يقوم الماء بتفتيت الصخور تدريجيًا وببطء ليحوِّلها إلى تربة تعتبر ضرورية لنمو المحاصيل. كما تساعد المحيطات والأجسام المائية الأخرى في التحكم في ظروف الطقس والمناخ. ولاتتغير درجة حرارة الماء مثل سرعة تغير درجة حرارة اليابسة. وتحتفظ هَبَّة الريح فوق جسم مائي كبير بدرجة الحرارة ويمكن أن تمنع اليابسة من أن تصبح شديدة الحرارة أو شديدة البرودة.

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.


قشرة الأرض. تُعد القارات والأحواض المحيطية (الأراضي تحت المحيطات) جزءًا من قشرة صخرية تحيط بجسم الأرض الرئيسي، وتسمى قشرة الأرض. ويختلف سمك القشرة من 8كم تقريبًا تحت المحيطات إلى حوالي 40كم تحت القارات وربما تصل درجات الحرارة في أعمق أجزاء القشرة إلى 870°م وهذه الحرارة كافية لصهر الصخور.


--------------------------------------------------------------------------------

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.

--------------------------------------------------------------------------------


الجرانيت صخر ناري تشكل أساسًا بالتبريد البطيء للصخور المصهورة من أعماق القشرة.

الطفل صخر رسوبي تشكل عندما تفتتت المواد الصلبة وتجمعت في أماكن منخفضة وتصلبت.

صخر النايس والصخور المتحولة نتجت من تغير الصخور النارية والرسوبية بفعل الحرارة والضغط.





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.
باطن الأرض. الأرض تحت القشرة كرة من صخر وفلز ساخن. وبدراسة سجلات الموجات الزلزالية عرف العلماء أن باطن الأرض ينقسم إلى ثلاثة أجزاء: الوِشَاح واللُّب الخارجي واللب الداخلي. يقع الوشاح تحت القشرة وهو طبقة سميكة يصل عمقها إلى حوالي 2,900كم باتجاه اللب. ويتركب صخر الوشاح من سليكون وأكسجين وألومنيوم وحديد ومغنسيوم. وتصل درجة حرارة الجزء العلوي من الوشاح إلى 870°م تقريبًا. وهذه الحرارة تزداد تدريجيًا أسفل داخل الوشاح حتى تصل 4,400°م تقريبًا حيث يلتقي الوشاح مع لب الأرض الخارجي.

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.


جاذبية الأرض. هي القوة المسببة لوقوع الأجسام عندما تُلقى. وقوة التجاذب، أي التجاذب الكائن بين جميع الأجسام في الكون، هي التي تحدث الجاذبية. وتسير الأرض والكواكب الأخرى حول الشمس بسبب قوة التجاذب التي تسحب جميع الكواكب في اتجاهها. وبالطريقة نفسها، فإن قوة التجاذب تبقي القمر في حالة دوران حول الأرض بدلاً من ابتعاده في الفضاء. وعلى الأرض تعمل الجاذبية على تغير سطح اليابسة. فعلى سبيل المثال، تجعل الجاذبية الأنهار تجري إلى أسفل المنحدرات حاملة التربة والصخر إلى الأماكن المنخفضة عن سطح الماء.

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. انظر: 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. انظر: 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
مغنطيسية الأرض. تدور الأرض حول خط وهمي يربط القطبين الجغرافيين الشمالي والجنوبي. وبالقرب من هذين القطبين فإن للأرض أيضًا قطبًا مغنطيسيًا، وهو الذي يجعل إبرة البوصلة تشير إلى الشمال. ويقع القطب المغنطيسي بالقرب من جزيرة إلف رنجنز في شمالي كندا على بعد 1,400كم تقريبًا من القطب الشمالي. كما يقع القطب المغنطيسي الجنوبي بعيدًا عن شاطئ ولكز لاند ـ جزء من قارة القطب الجنوبي ـ على بعد 750,2كم تقريبًا من القطب الجنوبي.

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. انظر: الفلق.


كيف تتغير الأرض

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.
تتغير الأرض بشكل مستمر. استغرقت بعض التغيرات مثل تلك التي تحت الأخدود العظيم في الولايات المتحدة ملايين السنين. وهناك تغيرات أخرى تشمل الزلازل التي تحدث لدقائق قليلة. توضح الصخور قصة تلك التغيرات. وعندما يكتشف العلماء الأصداف البحرية في صخر ما على قمة جبل، فهذا يدل على أن الجبل كان يومًا ما أرضًا منخفضة مغطاة بالمياه (بحار).

وهناك أربعة أنواع من التغيرات تؤثر في سطح الأرض: 1- التجْوِيَة 2- التَّعرِية 3- الانهِيال 4- التغيرُّات في قشرة الأرض.


التجوية. هي تكسر الصخور بأحد العوامل مثل الماء والثلج والمواد الكيميائية ونمو النباتات والتغير في درجة الحرارة. تعد التربة نتاجًا مهما للتجوية، وتتكون من قطع صخرية مجواة اختلطت مع أشياء حية وبقاياها. ويتحدث الجيولوجيون عن نوعين من التجوية: 1- التجوية الطبيعية التي تسمى أيضًا التجوية الآلية 2- التجوية الكيميائية.

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. هي اتحاد التجوية مع حركة المواد المُجَوَّاة (المتكسِّرة بفعل الماء والثلج وغيرهما) من مكان لآخر. تتحرك المواد المفتتة عمومًا من الأماكن المرتفعة إلى الأماكن المنخفضة على سطح الأرض. فعلى سبيل المثال، تقوم التعرية بتفتيت الصخر من الجوانب الجبلية وحمل الفتات إلى الأودية. وهناك ثلاثة عوامل نقل مهمة للتعرية: الماء والمثالج والرياح.

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.
التعرية بوساطة المثالج. شكلت التعرية بوساطة المثالج وسطّحت مناطق كبيرة. فلقد تشكلت مسطحات المنتصف الغربي الشمالي للولايات المتحدة منذ مئات الآلاف من السنين عندما انزلقت مثالج ضخمة عبر اليابسة وقهرتها. ونشاهد اليوم المثالج تغطي جميع القارة القطبية الجنوبية ومعظم جزيرة جرينلاند. تنساب المثالج في المناطق الجبلية عبر العالم بين القمم الصخرية كالأنهار المتجمدة. وتتشكل المثالج الجبلية عندما يتراكم الثلج المتساقط ويصبح بعد ذلك سميكًا جدًا حتى يتحول إلى جليد. وكثير من المثالج يصل سمكها إلى أكثر من 300 م. وتقوم الجاذبية بسحب المثلجة إلى أسفل الجبل. تكشط الكتل السميكة من الجليد أي تربة أو صخور مجواة في مسارها وتحفر وادىًا نوني الشكل في الجبل. كما تقوم هذه الكتل الجليدية بطحن الصخر وإبعاده وأحيانًا صَقْل بعض الصخور وفي بعض الأحيان تترك خدوشًا عميقة. كما تضيف قطع الصخور المجمدة في داخل الثلج نشاطًا طحنىًا. وعند انصهار المثلجة تسقط الصخور وبعد ذلك ينشر ماء الجليد المنصهر المواد المتفككة.




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.
التعرية بوساطة الرياح. تشمل حركة الغبار وجسيمات الرمل. تحمل الرياح رماد البراكين لمسافات بعيدة قبل إسقاطه. وخلال الفصول الجافة تحمل الرياح القوية كميات ضخمة من الصخور والتربة وتلقي بها بعيدًا في الصحاري وعلى الشواطئ. ويشكل الرمل الذي تثيره الرياح تلالاً تسمى الكثبان. تتحرك بعض الكثبان قليلاً نظرًا لأن الرياح تثير الرمل من جانب وتغطي بعض الكثبان الغابات وتُدَمِّرها. كما تقوم حبيبات الرمل المدفوعة بالرياح بكشط الأسطح الصخرية وجرفها.





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.
الانهيال. هو انزلاق كميات كبيرة من الصخر والتربة كما في الانزلاقات الأرضية أو الانزلاقات الوحلية. ومعظم الانزلاقات الأرضية أو الأشكال الأخرى من الانهيالات السريعة تحدث على امتداد الجبال والتلال الشديدة الانحدار. وتكون الانهيالات البطيئة مثل زحف التربة التدريجي إلى أسفل التل غير ملحوظة على أرض ذات ميل قليل. وتساعد التجوية والتعرية على تفتيت قطع كبيرة وسميكة من الأرض وتبدأ بتزليقها إلى أسفل التل. كما تتسبب الزلازل أحيانًا في كسر قطاعات من التلال والجبال وانزلاقها إلى أسفل.

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.


التغيرات في قشرة الأرض. يتم شرحها بنظرية حركية الصفائح. وعلى أساس هذه النظرية تتركب قشرة الأرض والجزء العلوي من الوشاح من سبع صفائح ضخمة صلبة وكثير من الصفائح الأصغر منها. إن الحركة المستمرة البطيئة لتلك الصفائح تعيد تشكيل قشرة الأرض وتكوِّن الجبال، كما تسبب الزلازل أو الطفوحات البركانية، لكن معظم الحركات الأرضية بطيئة لايمكن رؤيتها أو ملاحظتها إلا بصعوبة. ولمزيد من المعلومات، انظر القسم الخاص بتشكيل القارات في هذه المقالة.


كيف بدأت الأرض
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.


عمر الأرض. (العصور التاريخية). يعتقد أن عمر الأرض 4,5 بليون سنة. ويبلغ عمر أقدم الصخور 3,4 بليون سنة. ويعرف العلماء عمر الصخور عن طريق قياس كمية النظائر المُشِعُّة في الصخور. ويرسل النظير المشع أشعة غير مرئية تتغير إلى عنصر مختلف عبر فترة من الزمن.

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. انظر: 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.
نشأة النظام الشمسي. يعتقد العلماء أن النظام الشمسي تطور من سَدِيم حلزوني ضخم (سحابة من الغاز وقطع من الغبار في حجم الصخر والفلز) وربما تشكلت الشمس نفسها من الجزء الأوسط لهذا السديم.

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.


التطور المبكّر للأرض. افترض العلماء أن الأرض بدأت كتلة صخرية عديمة الماء محاطة بسحابة من الغاز. وتدريجيًا أنتجت المواد المشعة في الصخر والضغط المتزايد في باطن الأرض حرارةً كافية لصهر باطن الأرض. وغاصت المواد الثقيلة كالحديد، أما المواد الخفيفة كالسليكا (صخور مركبة من السليكون والأكسجين) فقد ارتفعت إلى سطح الأرض مكونة القشرة المبكرة للأرض.

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
تشكيل القارات. يفترض علماء الأرض أن القارات عندما تكونت شكلت جزءًا من كتلة أرض واحدة سميت القارة العظيمة بانجيا . وهي أم القارات الحالية وتحاط هذه القارة العظيمة بمحيط عظيم واحد سمِّي بانثالاسا وهو أبو المحيطات الحالية. وقبل 200 مليون سنة تقريبًا بدأت بانجيا بالانقسام حيث انقسمت إلى كتلتين قاريتين هما جوندوانا و لوراسيا . ثم انقسمت جوندوانا إلى أجزاء مشكلة قارات إفريقيا وقارة القطب الجنوبي وأستراليا وأمريكا الجنوبية وشبه القارة الهندية. وانقسمت لوراسيا أيضًا إلى أجزاء ضمت أوراسيا وأمريكا الشمالية. ونتيجة لهذا الانفصال وزحف الصفائح القارية عن بعضها نشأ عن ذلك تكوين قشرة محيطية جديدة بين تلك الصفائح.

وحركة القارات إلى مواضعها الحالية حدثت عبر ملايين السنين. انظر: الزحف القاري.


تتقابل صفيحتان في نقطة اتصال متقاربة، ويدفع الضغط سلاسل الجبال إلى أعلى وتتسبب في حدوث أخاديد بحرية عميقة.
تشرح نظرية حركية الصفائح كلاً من الزحف القاري (حركة القارات) واتساع قاع البحر (تكوين القشرة المحيطية الجديدة). وتساعد هذه النظرية أيضًا على تحديد مواقع الجبال والبراكين وأماكن حدوث الزلازل. وطبقًا لهذه النظرية فإن الطبقة الخارجية للأرض تسمى قشرة الأرض الخارجية والتي قسمت تقريبًا إلى 15 صفيحة صلبة. تتكون كل صفيحة من قشرة وقسم من الجزء العلوي للوشاح. تتحرك الصفائح ببطء على طبقة من صخر منصهر جزئيًا في الوشاح يسمى الغلاف الطَّيِّع (الاسثينوسفير). وبتحرك الصفائح فوق هذا الغلاف فإنها تحمل معها القارات وأرض المحيط.

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. انظر: تشكل الصخور، علم ؛ الزلزال .


تاريخ الأرض

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.
أمكن الاستدلال على تاريخ الأرض من صخور القشرة الأرضية. وما فتئت هذه الصخور تتكون وتنكشف ثم تتكون مرة أخرى منذ نشأة الأرض. وتسمى نواتج التجوية والتعرية ترسبات . تتراكم الترسبات على شكل طبقات وتحتوي الطبقة على دلائل يمكن من خلالها معرفة كيف كانت الأرض في الماضي. وتشتمل هذه الدلائل على تركيب الترسبات وطريقة ترسب الطبقة وأنواع الأحافير في الصخر.

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. انظر: 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
يقسم تاريخ الأرض المعروف إلى خمسة أطوار زمنية تسمى الأحقاب . الأحقاب من الأقدم إلى الأحدث هي: الحقبة الأَرْكِيّة، وحقب الحياة البدائية، وحقب الحياة القديمة، وحقب الحياة المتوسطة، وحقب الحياة الحديثة. ويطلق مصطلح ما قبل العصر الكمبري على الحقبة الأركية وحقب الحياة البدائية. وقسمت الأحقاب إلى عصور ، وقسمت العصور إلى فترات . وسميت هذه التقسيمات وما تحت التقسيمات على أساس اختلاف المراحل في تطور الحياة كما استدل عليها بوساطة الأحافير. ونتج عن ذلك أن الأطوال الزمنية للأحقاب والعصور والفترات ليست متساوية.

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.
تاريخ الأرض المبكر. تمثل الحقبة الأركية (الدهر العتيق) وحقب الحياة البدائية أول 4 بلايين سنة من التاريخ الأقدم للأرض تقريبًا. ويشمل هذا الطول الزمني حوالي 80% من التاريخ الكلي. ويطلق عليه غالبًا زمن ما قبل العصر الكمبري.

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.
حقب الحياة القديمة. ويطلق عليها أيضًا الدهر القديم. بدأت منذ 570 مليون سنة تقريبًا وانتهت قبل 240 مليون سنة. ويشمل هذا الحقب ستة عصور. وهذه العصور أو العهود ابتداء من الأقدم إلى الأحدث هي: الكمبري، الأوردوفيشي، والسليوري، والديفوني، والكربوني، والبرمي، مع ملاحظة أن العصر الكربوني يحتوي على عصري المسيسيبي، والبنسلفاني، في الو