Αστροφυσικά: Πλανήτης Γη Α’ μέρος

Γράφει ο Κωνσταντίνος Βασιλόπουλος

Η Γη είναι ο μόνος γνωστός μας πλανήτης που φιλοξενεί ζωή, το γεγονός ότι ο αριθμός των πλανητών στο Σύμπαν είναι  περίπου 1021 (το 10 ακολουθούμενο από 21 μηδενικά) μας κάνει να καταλαβαίνουμε ότι υπάρχουν σοβαρές πιθανότητες ύπαρξης έστω και μικροβιακής ζωής κάπου εκεί έξω, μας ακόμα σε ένα μεγάλο ερώτημα: Είμαστε μόνοι; Πρωτού όμως βρεθεί η απάντηση σε αυτό το ερώτημα είναι σημαντικό να κατανοήσουμε την μοναδικότητα και την σπουδαιότητα του πλανήτη μας, ώστε να τον κρατήσουμε ζωντανό.

Γενικά

Η Γη είναι ο τρίτος πιο κοντινός πλανήτης στον Ήλιο, ο πιο πυκνός και ο πέμπτος μεγαλύτερος σε μάζα στο Ηλιακό Σύστημα και, ειδικότερα, ο μεγαλύτερος ανάμεσα στους γήινους πλανήτες, δηλαδή τους πλανήτες με στερεό φλοιό (Άρης, Αφροδίτη, Ερμής). Έχει μία ηλικία που υπολογίζεται με διάφορες επιστημονικές μεθόδους γύρω στα 4,6 δις. έτη, περίπου δηλαδή το 1/3 της ηλικίας του Σύμπαντος. Κάποια αριθμητικά δεδομένα της είναι τα εξής:

Μέση απόσταση από τον  Ήλιο : 149,6 εκατ.χλμ.    Πυκνότητα(νερό=1): 5,52

Διάμετρος ισημερινού: 12.786.320χλμ     Διάμετρος πολική: 12.713.550χλμ

Περίοδος περιστροφής: 23ωρ 56λ 4δευτ  Περίοδος περιφοράς: 365ημ 6ωρ 9λ 10δε

Δημιουργία

Η δημιουργία της Γης ακολουθεί τη θεωρία του πρωτοπλανητικού δίσκου κατά την οποία στις απαρχές του Ηλιακού μας Συστήματος γύρω από τον  Ήλιο είχε δημιουργηθεί ένα νέφος υλικών τα οποία αργότερα έφτιαξαν όλους τους πλανήτες της γειτονίας μας όλα αυτά πριν 4,6 δις χρόνια!

Δομή

Θα αναλύσουμε τα μέρη της Γης ξεκινώντας από πάνω προς τα κάτω.

   Ατμόσφαιρα

Η Γη έχει μία σχετικά πυκνή ατμόσφαιρα η οποία αποτελείται από 78% άζωτο, 21% οξυγόνο και 1% αργό, με ίχνη από άλλα αέρια, όπως διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς. Η ατμόσφαιρα δρα ως ασπίδα μεταξύ της Γης και του Ηλίου. Η σύσταση της ατμόσφαιρας της γης είναι ασταθής, η δε ισορροπία διατηρείται από την βιόσφαιρα. Τα στρώματα της ατμόσφαιρας, δηλαδή η τροπόσφαιρα, η στρατόσφαιρα, η μεσόσφαιρα, η θερμόσφαιρα και η εξώσφαιρα, μεταβάλλονται από τόπο σε τόπο και εξαρτώνται και από τις εποχιακές μεταβολές. Άξιο αναφοράς είναι ότι το οξυγόνο πρωτοέκανε την εμφάνιση πριν 2,4δις χρόνια!

Υδρόσφαιρα

Το νερό καλύπτει το 71% της γήινης επιφάνειας (από το οποίο 97% είναι θαλάσσιο νερό και 3% γλυκό νερό και την χωρίζει σε πέντε ωκεανούς και επτά ηπείρους. Η τροχιά της Γης σε συνδυασμό με την ηφαιστειακή δραστηριότητα, τη βαρύτητα, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, το μαγνητικό πεδίο και την ατμόσφαιρα πλούσια σε οξυγόνο είναι οι βασικές αιτίες που κάνουν τη Γη τον πλανήτη του νερού. Αν και η τροχιά της Γης είναι αρκετά απομακρυσμένη ώστε να διατηρεί υγρό νερό, το φαινόμενο του θερμοκηπίου αποτρέπει το νερό από το να παγώσει, διατηρώντας την μέση θερμοκρασία της Γης στους 15 βαθμούς Κελσίου πάνω από το σημείο πήξης.

Φλοιός

Ο φλοιός κυμαίνεται μεταξύ 5-70χλμ. σε βάθος. Τα λεπτά τμήματα του φλοιού είναι κάτω από τους ωκεανούς (ωκεάνιος φλοιός) και αποτελούνται από πυκνά πετρώματα μαγνησίου, σιδήρου και πυριτίου. Τα παχύτερα τμήματα του φλοιού είναι τα ηπειρωτικά τα οποία είναι λιγότερο πυκνά από τα ωκεάνια και αποτελούνται από πετρώματα πλούσια σε νάτριο, αλουμίνιο και πυρίτιο. Ο φλοιός της Γης είναι πλούσιος σε φυσικούς πόρους. Περιέχει μεγάλες ποσότητες καυσίμων (κοιτάσματα): (Άνθρακας, Πετρέλαιο, Φυσικό αέριο, Μεθάνιο). Κατά τις τεκτονικές διαδικασίες στον γήινο φλοιό, σχηματίστηκαν μεταλλευτικά κοιτάσματα. Τα κοιτάσματα αυτά μας παρέχουν μέταλλα καθώς και άλλα χρήσιμα χημικά στοιχεία (όπως το ορυκτό αλάτι). Σε αυτά μπορεί να συνυπολογιστεί και η βιομάζα η οποία παρέχει ξυλεία και τροφή.

Μανδύας

Ο μανδύας της Γης εκτείνεται σε ένα βάθος 2.890 χλμ.. Η πίεση στην βάση του μανδύα είναι ~ 1,4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη της ατμοσφαιρικής πίεσης. Αποτελείται κατά μεγάλο μέρος από υλικά πλούσια σε σίδηρο και μαγνήσιο. Το σημείο τήξεως ενός υλικού εξαρτάται από την πίεση. Εφόσον η πίεση αυξάνει αρκετά κατά βάθος του μανδύα, το χαμηλότερο τμήμα είναι σχεδόν στερεό ενώ το ανώτερο τμήμα είναι πλαστικό (ημιτηγμένο).Η εξήγηση του γεγονότος πως ενώ ο εξωτερικός πυρήνας είναι ρευστός, ο κατώτερος μανδύας είναι στερεός/πλαστικός, βρίσκεται στο ανώτερο σημείο τήξεως των πλούσιων σε σίδηρο κραμάτων του μανδύα από τον σχεδόν καθαρό σίδηρο του πυρήνα. Ο δε εσωτερικός πυρήνας είναι στερεός λόγω της εξαιρετικά μεγάλης πίεσης κοντά στο κέντρο του πλανήτη. Ο μανδύας αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος του όγκου της Γης {83%} Αποτελείται από πολύ θερμά πυκνόρευστα υλικά.

Πυρήνας

Η μέση πυκνότητα της Γης είναι 5.515 kg/m³, κατατάσσοντάς την ως τον πυκνότερο πλανήτη του ηλιακού συστήματος. Αφού η μέση πυκνότητα των επιφανειακών υλικών είναι περί τα 3.000 kg/m³, συμπεραίνεται πως η πυκνότητα πρέπει να είναι ιδιαίτερα αυξημένη στον πυρήνα. Στα πρώτα στάδια της δημιουργίας του πλανήτη, πριν 4,5 δις χρόνια, η Γη ήταν ολοσχερώς σε ρευστή κατάσταση, λόγω δε της βαρύτητας, πυκνότερα υλικά έρρευσαν προς το κέντρο κατά τη διάρκεια μίας διαδικασίας που καλείται πλανητική διαφοροποίηση, ενώ τα λιγότερο πυκνά υλικά έμειναν στην επιφάνεια. Ως αποτέλεσμα, ο πυρήνας αποτελείται κυρίως από σίδηρο (80%) καθώς και νικέλιο και πυρίτιο· ωστόσο άλλα πυκνά (πυκνότερα μάλιστα) υλικά όπως το ουράνιο και ο μόλυβδος, είναι είτε σπάνια για να αποτελούν σημαντικό ποσοστό του πυρήνα, είτε έχουν την ιδιότητα να προσκολλώνται σε ελαφρύτερα υλικά και γι’ αυτό απαντώνται κυρίως στον φλοιό. Ο πυρήνας χωρίζεται σε δύο μέρη, έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα με μία ακτίνα γύρω στα 1.220 χλμ. και έναν ρευστό εξωτερικό πυρήνα με μία ακτίνα γύρω στα 3.500 χλμ. Ο εσωτερικός πυρήνας πιστεύεται πως είναι στερεός και πως αποτελείται κυρίως από σίδηρο και νικέλιο. Ο εξωτερικός πυρήνας που περιβάλλει τον εσωτερικό και εκτιμάται πως αποτελείται από ρευστό σίδηρο αναμεμειγμένο με ρευστό νικέλιο και ίχνη ελαφρύτερων στοιχείων. Σύμφωνα με πρόσφατες ενδείξεις εικάζεται πως ο εσωτερικός πυρήνας της Γης, ίσως περιστρέφεται ελαφρώς ταχύτερα από τον υπόλοιπο πλανήτη, πιθανώς κατά 2° ανά έτος.

 

Επικοινωνία:

Facebook: Kostas Vasilopoulos

Instagram: kostasvas_

Προτεινόμενα άρθρα