CALM/arwiki huggingface dataset:
إن الطبقة الخارجية الصلبة للأرض، المعروفة باسم "الغلاف الصخري" أو "الليزوسفير"، تنقسم إلى أجزاء يُطلق عليها الألواح التكتونية. هذه الألواح التكتونية عبارة عن أجزاء صلبة تتحرك مع بعضها البعض بثلاثة أنواع من الحركات: الحركة المتقاربة؛ حيث يتحرك اثنان من الألواح التكتونية معًا، والحركة المتباعدة؛ حيث يتحرك اثنان من الألواح بعيدًا عن بعضهما البعض، والحركة المنزلقة؛ حيث ينزلق فيها أحد اللوحين على الآخر بشكل جانبي. جدير بالذكر أن الزلازل والبراكين وتَكُّون الجبال وأخاديد المحيطات من الممكن أن يحدث بمحاذاة الألواح التكتونية وهي تتحرك بإحدى الحركات الثلاثة سالفة الذكر. هذا وترتكز الألواح التكتونية على الجزء العلوي من نطاق الانسياب ـ ذلك الجزء الذي يتسم بأنه صلب، ولكن نسبة لزوجته قليلة، من الوشاح الأرضي العلوي، فضلاً عن أنه من الممكن أن يتدفق ويتحرك مع هذه الألواح التكتونية، كما أن حركة هذه الألواح ترتبط بشكل كبير بأنماط الحمل الحراري التي تحدث داخل الوشاح الأرضي.
وبما أن هذه الألواح التكتونية تتحرك أو تتزحزح على سطح كوكب الأرض، فإن قيعان المحيطات يحدث لها اندساس (عملية مسؤولة عن هبوط كتلة من القشرة الأرضية تحت أخرى) تحت الحواف الرئيسية لهذه الألواح عند حواف متقاربة. وفي الوقت نفسه، فإن تصاعد المواد الموجودة في الوشاح الأرضي عند حدود متباعدة يؤدي إلى تكون سلاسل جبال في وسط المحيطات. إن حدوث هذه العمليات معًا يعيد تدوير قشرة قيعان المحيطات في الوشاح الأرضي. ومن خلال حدوث هذه العمليات معًا، تحدث تغيرات في القشرة الخاصة بقيعان المسطحات المائية على الدوام، مما يجعلها تعود لشكلها الأصلي في الوشاح الأرضي. جدير بالذكر أن أقدم جزء من القشرة الخاصة بقيعان المحيطات يقع غرب المحيط الهادئ، ويقدر عمره بنحو 200 مليون سنة. وإذا ما قورن هذا الجزء بأقدم جزء من القشرة الأرضية، فإن أقدم جزء منها يرجع تاريخه إلى نحو 4030 مليون سنة.
تشتمل الألواح الأخرى الموجودة على سطح كوكب الأرض على: اللوح الهندي واللوح العربي واللوح الكاريبي ولوح نازاكا، الموجود في الساحل الجنوبي من البيرو بعيدًا عن الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية، ولوح اسكوتيا الذي يقع في جنوب المحيط الأطلسي. والجدير بالذكر أن اللوح الأسترالي قد اندمج مع اللوح الهندي منذ 50 أو 55 مليون سنة. هذا وتعتبر الألواح التي تضم المحيطات أسرع الألواح حركة؛ حيث تتحرك هي ولوح كوكوس بمعدل 75 ملليمتر في العام، بينما يتحرك اللوح الذي يضم المحيط الهادئ بمعدل يتراوح بين 52 و 69 ملليمتر في العام.من ناحية أخرى، يعتبر أبطأ الألواح حركة هو اللوح الأوراسي؛ حيث أن سرعته تزيد بمعدل ثابت وهو 21 ملليمتر في العام.
سطح كوكب الأرض.
تختلف تضاريس الأرض بشكل كبير من مكان إلى آخر، فعلى سبيل المثال يُلاحظ أن حوالي 70.8% من سطح الأرض مغطى بالماء؛ حيث أن جزء كبير من الرف القاري (أو ما يُعرف باسم منطقة المياه الضحلة التي تتميز بانحدارها التدريجي من الشاطئ باتجاه البحر) يقع تحت مستوى سطح البحر. بالإضافة إلى ذلك، فإن السطح المغمور بالماء في وسط قيعان المحيطات يتمتع بخصائص جبلية، تشمل سلاسل جبال وتلال تقع في وسط المحيطات، كما يحتوي على براكين وأخاديد محيطية وأودية تحت سطح البحر ونجود وسهول في الأعماق. هذا ويتكون الجزء الباقي الذي لا تغمره الماء، وتشكّل مساحته 29.2% من سطح الكرة الأرضية، من الجبال والصحاري والسهول والنجود ومعالم تضاريسية أخرى.
خضع سطح كوكب الأرض، وما زال، لعمليات إعادة تشكيل على مر العصور الجيولوجية، ويرجع ذلك إلى التأثيرات التكتونية وعوامل التعرية، فضلاً عن أن التغيرات التي تحدث للتضاريس الموجودة على سطح الأرض من تكوّن أو تآكل بفعل الألواح التكتونية تخضع لعوامل التعرية الدائمة من سقوط أمطار وثلوج ودورات حرارية وتأثيرات كيميائية. وعلاوة على ما سبق، فإن هطول الجليد وتآكل السواحل وتَكَوُّن سلاسل الشعب المرجانية والتأثيرات الناتجة عن سقوط النيازك على الأرض تساهم أيضًا في إعادة تشكيل سطح كوكب الأرض.
تتكون القشرة القارية من مواد قليلة الكثافة مثل: الصخور النارية كالغرانيت والأنديزايت. وهناك أيضًا صخور غير معروفة بشكل كبير مثل البازلت، أحد الصخور البركانية شديدة الكثافة والتي تعتبر المكون الأساسي لقيعان المحيطات. كما يوجد أيضًا صخور رسوبية تكونت من الترسبات التي ضُغِطت معًا. جدير بالذكر أن حوالي 75% تقريبًا من سطح الأرض مغطى بالصخور الرسوبية، على الرغم من أنها تشكل حوالي 5% فقط من القشرة الأرضية. أما النوع الثالث من الصخور الموجودة على سطح الأرض فهي الصخور المتحولة، التي تكونت من تحول أنواع الصخور الأخرى بفعل الضغط أو درجات الحرارة المرتفعة أو كليهما معًا. هذا ويعتبر الكوارتز والفلسبار (سليكات الألومنيوم) والأمفيبول والميكا والبيروكسين والزبرجد الزيتوني من أكثر معادن السليكات وفرة على سطح الأرض. وتشتمل معادن الكربونات على الكالسيت (الذي يوجد في أحجار الجير) والأراجونيت والدولوميت.
تعتبر البيدوسفير آخر الطبقات الخارجية لكوكب الأرض وتتكون هذه الطبقة من التربة، كما أنها تخضع لعمليات تكوين الأخيرة. وتوجد هذه الطبقة في السطح البيني للليزوسفير (الغلاف الجوي) والغلاف الهيدروجيني والغلاف الحيوي. والجدير بالذكر أن الأراضي الصالحة للزراعة من سطح الأرض تمثل في الوقت الحالي 13.31% من إجمالي أراضي الكوكب، وهي تؤمن 4.71% فقط من المحاصيل الدائمة. هذا ويتم استغلال ما يقرب من 40% من الأراضي الموجودة على سطح الأرض في الوقت الحاضر كأراضي زراعية ومراعي، أو ما يقدر بنسبة 1.3 كيلومترات مربعة كأراضي زراعية و 3.4 كيلومترات مربعة كمراعي.
يختلف ارتفاع سطح الأرض من مكان لآخر، فقد أظهرت بعض الدراسات التي تمت في سنة 2005، أن أكثر المواقع انخفاضًا هو البحر الميت (-418 متر)، وأقصاها ارتفاعًا هي قمة جبل إفرست (8,848 متر). والجدير بالذكر أن متوسط ارتفاع سطح الأرض فوق مستوى سطح البحر يصل إلى 840 متر.
إن توفر كميات كبيرة من الماء على سطح الأرض يُعتبر من المعالم الفريدة التي تميز "الكوكب الأزرق" عن غيره من الكواكب في النظام الشمسي. والجدير بالذكر أن الغلاف المائي للأرض يتكون بشكل أساسي من المحيطات، ولكن من الناحية الفنية، فهو يضم كافة المسطحات المائية في العالم بما في ذلك البحار الداخلية والبحيرات والأنهار والمياه الجوفية التي تقع على عمق يصل إلى 2,000 متر. هذا ويعتبر "وادي تشالنجر" في المحيط الهادئ، وبالتحديد منخفض مريانا الذي يصل عمقه إلى -10,911.4 متر، أعمق المواقع على سطح الأرض. يصل متوسط عمق المحيطات إلى 3,800 متر، وتعادل هذه النسبة أربعة أضعاف متوسط الارتفاع الموجود على سطح القارات.
تُقدّر كتلة المحيطات بحوالي 1.35 طن متري، أو ما يعادل حوالي 1/4400 من الكتلة الإجمالية لكوكب الأرض، كما تشغل المحيطات مساحة 361.8 كم2. والجدير بالذكر أنه إذا تم بسط كافة الأراضي الموجودة على سطح الأرض بشكل متساوي، فإن مستوى المياه سيصل لارتفاع يزيد عن 2.7 كيلومترات.
إن حوالي 3.5% من الكتلة الإجمالية للمحيطات تتكون من الملح. وقد تكونت معظم هذه الأملاح من النشاط البركاني أو تم استخلاصها من الصخور الباردة البركانية. وتعتبر المحيطات مخزنًا للغازات المذابة في الغلاف الجوي والتي تعتبر ضرورية لبقاء العديد من الكائنات المائية. فضلاً عن أن مياه البحار تتمتع بتأثير مهم على المناخ العالمي؛ حيث أنها تعمل والمحيطات كخزانات كبيرة للحرارة. كما أن التغيرات التي تحدث في توزيع درجة الحرارة في المحيطات من الممكن أن تؤثر بشكل كبير على تغيرات المناخ على سطح البحر، وذلك مثل ظاهرة التذبذب الجنوبي المعروف باسم ظاهرة "آل نينو".
يصل متوسط الضغط الجوي على سطح الأرض إلى 101.325 كيلو باسكال، وذلك على ارتفاع درجي قدره 8.5 كيلومترات. والجدير بالذكر أن الغلاف الجوي يتكون من 78% من النيتروجين و21% من الأكسجين، بالإضافة إلى كميات ضئيلة من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وجزيئات غازية أخرى. هذا ويختلف ارتفاع التروبوسفير (الغلاف السفلي) طبقًا لخط العرض، حيث يتراوح ارتفاعه ما بين 8 كيلومترات عند القطبين و 17 كيلومتر عند خط الاستواء، وذلك مع وجود بعض الاختلافات التي ترجع إلى الطقس والعوامل الموسمية.
أدى وجود الغلاف الحيوي لكوكب الأرض إلى حدوث تغير في غلافها الجوي؛ حيث أن عملية التمثيل أو التخليق الضوئي التي تعتمد على الأكسجين بدأت منذ 2.7 مليارات سنة ـ مما أدى إلى تكوّن الغلاف الجوي الذي يتكون بشكل أساسي من الأكسجين والنيتروجين الموجودين الآن. وقد أدى هذا التغير إلى تكاثر الكائنات مستنشقة الهواء، وتَكُّون طبقة الأوزون التي تعمل هي والمجال المغناطيسي لكوكب الأرض معًا على حجب أشعة الشمس فوق البنفسجية مما يسمح بوجود حياة على سطح الأرض. ومن الوظائف الأخرى المهمة التي يقوم بها الغلاف الجوي: نقل بخار الماء وتوفير الغازات المفيدة والمساعدة على حرق الشهب قبل أن تصطدم بسطح الأرض وتعديل درجة الحرارة. وتعرف الظاهرة الأخيرة من هذه الظواهر باسم "تأثير الاحتباس الحراري"؛ حيث أن الجزيئات الضئيلة الموجودة في الغلاف الجوي تساعد في حبس الطاقة الحرارية المنبعثة من الأرض ـ مما يؤدي إلى ارتفاع متوسط درجات الحرارة على سطح الأرض. جدير بالذكر أن غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والميثان والأوزون تعتبر من غارات الدفيئة للأرض، فمن غير وجود تأثير الاحتباس الحراري، فإن معدل درجة الحرارة على سطح الأرض سيصل إلى -18 درجة مئوية، وقد تنعدم الحياة عندئذ.
الطقس والمناخ على سطح الأرض.
ليس هناك من حدود معروفة للغلاف الجوي للأرض؛ حيث أنه يصبح أقل سمكًا بالتدريج ويتلاشى في الفضاء الخارجي. هذا وتوجد ثلاثة أرباع كتلة الغلاف الجوي في الأحد عشر كيلومترًا الأولى من سطح الكوكب. وتُعرف أدنى طبقة باسم "التروبوسفير" أو "الغلاف السفلي". تقوم الطاقة المنبعثة من الشمس بتسخين هذه الطبقة والسطح الموجود تحتها مما يؤدي إلى تمدد الهواء، ثم يرتفع الهواء الساخن قليل الكثافة لأعلى ويحل محله هواء بارد أكثر كثافة. والنتيجة هي دوران الهواء في الغلاف الجوي الذي يوجه الطقس والمناخ من خلال إعادة توزيع الطاقة الحرارية. وتتكون أحزمة الدوران الأساسية الموجودة في الغلاف الجوي من الرياح التجارية التي تهب على المنطقة الاستوائية أسفل خط عرض 30° والرياح الغربية التي تهب على خطوط العرض المتوسطة بين 30° و 60°. كما تعتبر تيارات المحيطات من العوامل الأساسية أيضًا في تحديد المناخ، خاصة حركة المياه في أعماق المحيطات التي تساهم في توزيع الطاقة الحرارية من المحيطات الواقعة عند خط الاستواء إلى المناطق القطبية.
ينتقل بخار الماء الذي ينتج عن تصاعد الأبخرة من سطح الأرض في الجو بطريقة دورية. فعندما تسمح الأحوال الجوية بتصاعد الهواء الرطب الدافئ، فإن المياه التي يحتوي عليها هذا الهواء تتكاثف، ثم تسقط على السطح مرة أخرى على هيئة أمطار وثلوج. وبذلك فإن معظم المياه المتبخرة تعود مرة أخرى للمناطق المنخفضة من سطح الأرض عن طريق الأنهار، والتي عادةً ما تعود إلى المحيطات أو تتجمع في البحيرات. وتعتبر دورة المياه من الآليات الحيوية التي تدعم وجود الحياة على سطح كوكب الأرض، بالإضافة إلى أنها من العوامل الأولية التي تؤدي إلى تآكل التضاريس الموجودة على سطح الأرض على مَرّ الفترات الجيولوجية. وتتفاوت كميات الأمطار ما بين عدة أمتار من المياه سنويًا إلى أقل من ملليمتر. والجدير بالذكر أن دوران الهواء في الغلاف الجوي والسمات الطبوغرافية واختلاف درجات الحرارة المختلفة يسهم في تحديد متوسط كمية الأمطار التي تسقط على كل منطقة.
يمكن تقسيم الأرض إلى أحزمة ذات أحوال مناخية متجانسة تقريبًا، وذلك طبقًا لخطوط العرض. فمثلاً يمكن تقسيم الأحزمة الواقعة بداية من خط الاستواء وحتى المناطق القطبية إلى مناطق استوائية وشبه استوائية ومعتدلة وقطبية. كما يمكن تصنيف المناخ أيضًا طبقًا لدرجات الحرارة وكميات سقوط الأمطار وكذلك تصنيف الأقاليم المناخية وفقًا لكتل هوائية منتظمة. يتكون نظام تصنيف المناخ لكوبن (وفقًا للتعديل الذي أجراه والدمير كوبن تلميذ "رودولف جيير") من خمسة مجموعات كبيرة ألا وهي: المناطق الاستوائية الرطبة والجافة والمناطق الرطبة، التي تقع في منتصف خطوط العرض، والمناطق القارية والمناطق القطبية الباردة، والتي تم تقسيمها فيما بعد إلى مناطق أكثر تحديدًا.
ينقسم الغلاف الجوي فوق طبقة التروبوسفير عادة إلى الاستراتوسفير (الجزء العلوي من الغلاف الجوي والميزوسفير (الغلاف الجوي الأوسط) والثيرموسفير (الغلاف الحراري). وتتميز كل طبقة من الطبقات سالفة الذكر باختلاف في انخفاض معدل درجة الحرارة ـ الأمر الذي يوضح مدى التغير في درجات الحرارة وفقًا للارتفاع. هذا وتتلاشى طبقة الإكسوسفير (الطبقة الأخيرة في الغلاف الجوي) خلف هذه الطبقات في الغلاف المغناطيسي؛ حيث تعتبر هذه هي النقطة التي يتفاعل فيها المجال المغنطيسي مع الرياح الشمسية. تعتبر طبقة الأوزون جزءًا مهمًا من الغلاف الجوي لاستمرار الحياة على سطح كوكب الأرض، وتعد هذه الطبقة أحد مكونات الاستراتوسفير (الغلاف الطبقي) الذي يحمي سطح الأرض بشكل جزئي من الأشعة فوق البنفسجية. هذا ويتم إطلاق اسم "خط كارمان" على المنطقة الواقعة فوق سطح الأرض بحوالي 100 كيلومتر، وهي التي تفصل بين الغلاف الجوي والفضاء.
ونظرًا لوجود الطاقة الحرارية على كوكب الأرض، فإن بعض الجزيئات الموجودة على الحافة الخارجية للغلاف الجوي لكوكب الأرض تزيد سرعتها لدرجة أنها تهرب من نطاق جاذبية الكوكب. وهذا يؤدي إلى التسرب أو الهروب من الغلاف الجوي إلى الفضاء بشكل بطيء، وإن كان دائمًا. ونظرًا لأن غاز الهيدروجين يكون خفيفًا وذا وزن جزيئي منخفض، فإن سرعة هروبه في الفضاء تكون أكبر، كما أن معدل هروبه يكون أكبر من معدل هروب الغازات الأخرى. هذا ويعتبر تسرب غاز الهيدروجين في الفضاء الخارجي من العوامل المساهمة في تغير وضع الأرض من حالة الاختزال الأولية إلى حالة الأكسدة الحالية. جدير بالذكر أن عملية التمثيل الضوئي تعتبر مصدرًا للأكسجين الحر، ولكن يعتقد البعض أن فقد عوامل الاختزال مثل غاز الهيدروجين يعتبر شرطًا مسبقًا ضروريًا لتراكم غاز الأوكسجين في الغلاف الجوي على نطاق واسع. ومن ثم فإن قدرة غاز الهيدروجين على الهروب من الغلاف الجوي لكوكب الأرض ربما تكون قد أثرت على طبيعة الحياة على الكوكب. أما في الوقت الحالي، فإنه في ظل وجود الغلاف الجوي الغني بغاز الأكسجين، فإن معظم غاز الهيدروجين يتحول إلى ماء قبل أن تتاح له فرصة الهروب من الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي. ولكن يرجع فقدان معظم غاز الهيدروجين إلى تدمير غاز الميثان في الغلاف الجوي العلوي.
يتشكل مغناطيسية أرضية على هيئة مجال مغناطيسي ثنائي القطب تقريبًا، وذلك مع تقارب قطبي المجال المغناطيسي في الوقت الحالي من القطبين الجغرافيين للكوكب. وطبقًا لنظرية الدينامو، فإن المجال المغناطيسي لكوكب الأرض يتوالد داخل طبقة اللب الخارجي المنصهرة؛ حيث أن الحرارة في هذا المكان تؤدي إلى وجود حركات حمل حراري للمواد الموصلة للحرارة، مما يؤدي إلى توليد تيارات كهربائية. ويؤدي هذا الأمر بدوره إلى توليد المجال المغناطيسي لكوكب الأرض. والجدير بالذكر أن حركات الحمل الحراري في لب الأرض تتسم بطبيعة عشوائية وتغير دوري في محاذاتها. ويؤدي هذا الأمر بدوره إلى انعكاسات في المجال المغناطيسي على فترات فاصلة غير منتظمة تحدث بمتوسط عدد قليل من المرات كل مليون سنة. والجدير بالذكر أن آخر انعكاس في المجال المغناطيسي قد حدث منذ ما يقرب من 700,000 سنة.
هذا ويُكوّن المجال المغناطيسي للأرض الماجنتوسفير غلافها المغناطيسي الذي يساعد في انحراف الجسيمات الدقيقة الموجودة في الرياح الشمسية عن كوكب الأرض. وتبعد الحافة المواجهة للشمس والخاصة بالحد الفاصل بين الغلاف المغناطيسي والوسط المحيطي بمقدار 13 مرة من نصف قطر كوكب الأرض. كما ينتج عن الاصطدام الذي يحدث بين المجال المغناطيسي للأرض والرياح الشمسية ما يسمى بأحزمة "فان آلين" الإشعاعية ومنطقتين متحدتي المركز ومناطق مستديرة ذات نتوءات تتواجد بها جسيمات دقيقة مشحونة بالطاقة. وعندما تدخل البلازما (غازات عالية التأين) إلى الأقطاب المغناطيسية، يتكون الشفق.
مدار ودوران كوكب الأرض.
يدور كوكب الأرض حول الشمس على بُعد مسافة 150 مليون كيلومتر تقريبًا كل 365.2564 يوم شمسي متوسط أو سنة فلكية، الأمر الذي يجعل الشمس تبدو للناظر من الأرض، تتحرك شرقًا بالنسبة للنجوم بمعدل 1°/يوم أو قطر الشمس أو القمر كل 12 ساعة. ونظرًا لهذه الحركة، فإنه في المتوسط تستغرق الأرض 24 ساعة - أي ما يعادل يوم شمسي - كي تتم دورة كاملة حول محورها وذلك حتى تعود الشمس إلى دائرة خط الزوال. هذا ويُقدر متوسط السرعة المدارية لكوكب الأرض بحوالي 30 كيلومتر/ثانية (108,000 كيلومتر/ساعة)، وهي تعتبر سرعة كافية لكي تغطي مسافة قطر الكوكب (حوالي 12,600 كيلومتر) في سبعة دقائق والمسافة إلى القمر (384,000 كيلومتر) في أربعة ساعات.
هذا ويدور القمر مع الأرض حول مركز الكتلة كل 27.32 يوم، وذلك وفقًا للنجوم الموجودة في الخلفية. وعندما يُضاف ما سبق إلى دوران الأرض والقمر حول الشمس، تكون فترة الشهر القمري (تلك الفترة التي تمتد بين تكوّن قمرين) حوالي 29.53 يوم. يُلاحظ الناظر للأرض من القطب الشمالي السماوي، أن حركة الأرض والقمر ودورانهما المحوري يكونوا جميعًا عكس عقارب الساعة. أما إذا نظر المرء إليها من نقطة أفضل أعلى القطبين الشماليين للشمس والقمر، فستبدو الأرض وكأنها تدور حول الشمس عكس عقارب الساعة. كما أن المستويات المدارية والمحورية لا تكون مستقيمة تمامًا؛ حيث أن محور الأرض يميل 23.5 درجة من تعامده على مستوى الأرض والشمس، ويميل مستوى الأرض والقمر حوالي 5 درجات بعيدًا عن مستوى الأرض والشمس. ودون هذا الميل، فإنه سيكون هناك كسوف وخسوف كل أسبوعين، وذلك بالتعاقب بين خسوف القمر وكسوف الشمس.
يقدر نصف قطر منطقة نفوذ جاذبية الأرض بحوالي 1.5 جيغا متر (1,500,000 كيلو متر). وتعتبر هذه هي المسافة القصوى التي يكون تأثير جاذبية الأرض فيها أقوى من الشمس والكواكب الأبعد مسافة. والجدير بالذكر أن الأجسام يجب أن تدور حول الأرض في نطاق نصف القطر هذا، أو أنها تصبح غير محكومة بسبب اضطراب جاذبية الشمس.
تقع الأرض هي والنظام الشمسي في مجرة درب التبانة، حيث تدور على بُعد 28,000 سنة ضوئية من مركز المجرة. تقع الأرض في الوقت الحالي على بعد 20 سنة ضوئية فوق مستوى الاستواء للمجرة على ذراع الجبار الحلزوني.
الفصول وميل محور الأرض.
نظرًا لميل محور الأرض، فإن كمية ضوء الشمس التي تصل إلى أي نقطة على سطح الأرض تختلف على مدى شهور العام؛ حيث يحل فصل الصيف في نصف الكرة الأرضية الشمالي عندما يتجه القطب الشمالي ناحية الشمس، ويحل فصل الشتاء عندما يتجه القطب بعيدًا عن الشمس. خلال فصل الصيف، يستمر اليوم لفترة أطول وتكون الشمس أعلي في السماء، أما في فصل الشتاء فيصبح المناخ أكثر برودة بوجه عام ويصبح النهار أقصر. وفوق الدائرة القطبية الشمالية، يصبح الوضع متطرفًا، إذ لا تشرق الشمس على الإطلاق ـ بل يحل الليل القطبي طيلة 6 شهور. أما في النصف الجنوبي من الكرة فيكون الوضع معكوسًا تمامًا؛ حيث يكون القطب الجنوبي في اتجاه معاكس لاتجاه القطب الشمالي.
وطبقًا للقواعد الفلكية، يتم تحديد الفصول الأربعة عن طريق الانقلابين (نقطة في مدار أقصى ميل محوري باتجاه الشمس أو بعيدًا عنها) وكذلك الاعتدالين عندما يكون اتجاه الميل والاتجاه نحو الشمس عموديًا. جدير بالذكر أن الانقلاب الشتوي يحدث في 21 ديسمبر والانقلاب الصيفي يحدث في 21 يونيو تقريبًا، أما الاعتدال الربيعي فيحدث في حوالي 20 مارس، بينما يحدث الاعتدال الخريفي في 23 سبتمبر.
هذا وتكون زاوية ميل الأرض ثابتة نسبيًا على مدى فترات طويلة من الزمن. ومع ذلك، فإن المحور يخضع أيضاً للترنح (رجف أو حركات غير منتظمة تحدث في محور الأرض بفعل الشمس والقمر) كل 18.6 سنة. كذلك فإن اتجاه محور الأرض (وليس الزاوية) يتغير أيضًا بمرور الوقت متحركًا في شكل دائرة ليتم دورة كاملة كل 25,800 دورة سنوية وتسمى هذه الظاهرة مبادرة محورية، وهذا التقدم الدائري هو سبب الاختلاف بين السنة الفلكية والسنة المدارية. وتحدث هاتان الحركتان بسبب اختلاف تجاذب الشمس والقمر عند الانبعاج الموجود في خط استواء كوكب الأرض. وإذا نظر المرء إلى القطبين من الأرض فإنه يلاحظ أن القطبين يتزحزحان أيضًا أمتارًا قليلة على سطح الأرض. وهذه الحركة القطبية تتألف من مكونات عديدة دورية يُطلق عليها جميعًا اسم الحركة شبه الدورية. وبالإضافة إلى المكون السنوي لهذه الحركة، توجد هناك دورة تحدث كل 14 شهر تعرف باسم "ترنح تشاندلر"، وهي حركة تنتاب دوران محور الأرض وتدوم نحو 14 شهرًا. هذا وتتفاوت سرعة دوران الأرض مما ينتج عنه ظاهرة تعرف باسم اختلاف طول فترة النهار.
أما في الوقت الحالي، فإن الحضيض الشمسي (أقرب نقطة في مدار الكوكب أو أي جرم سماوي آخر إلى الشمس) لكوكب الأرض يحدث في 3 يناير تقريبًا، بينما يحدث الأوج (وهي النقطة التي يكون فيها كوكب الأرض أبعد ما يكون عن الشمس) في 4 يوليو. ولكن هذه التواريخ تتغير على مدى الزمن؛ وذلك نظرًا للحركة المتقدمة والعوامل المدارية الأخرى التي تتبع أنماطًا دورية تعرف "بدورات ميلانكوفيتش". هذا وينتج عن تغير المسافة بين كوكب الأرض والشمس زيادة الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض في مرحلة الحضيض الشمسي بنسبة تقدر بحوالي 6.9%، وذلك مقارنة بالطاقة الحرارية التي تصل إلى الكوكب عندما يكون في مرحلة الأوج وهي أبعد نقطة ممكنة عن الشمس. وبما أن الجزء الجنوبي للأرض يميل نحو الشمس تقريبًا في الوقت نفسه التي تصل فيه الأرض لأقرب نقطة ممكنة من الشمس، فإن النصف الجنوبي من الكرة الأرضية يتلقى طاقة شمس أكبر من تلك التي يتلقاها النصف الشمالي للكرة على مدار العام. ولكن تأثير هذا الأمر يعتبر أقل أهمية من التغير الإجمالي في الطاقة والذي يحدث بسبب ميل محور الأرض، كما يتم امتصاص الطاقة الزائدة بفعل النسبة العالية من المياه الموجودة في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية.
يعتبر القمر تابعًا أرضيًا كبير الحجم أشبه بالكوكب، ويصل قطره إلى ربع قطر كوكب الأرض. والقمر هو أكبر تابع في النظام الشمسي، وذلك بالنسبة لحجم الكوكب التابع له، هذا وتسمى التوابع التي تدور حول الكواكب الأخرى بالأقمار تيمنًا بقمر الأرض.
ينتج عن الجاذبية بين كوكب الأرض والقمر حدوث ظاهرة المد والجزر على سطح الأرض. وقد أدى هذا التأثير نفسه على القمر إلى الانحصار المدي: وهو تزامن الدوران أي تساوي المدة التي يستغرقها القمر في الدوران حول نفسه مع مدة دورانه حول الأرض، وذلك يفسر لنا أننا نرى القمر بوجه واحد دائماً . وأثناء دوران القمر حول الأرض، فإن الشمس تضيء أجزاءً مختلفة من وجهه، مما يؤدي إلى ظهور الأطوار القمرية المختلفة. وينفصل الجزء المضيء من القمر عن الجزء المظلم عن طريق الخط الشمسي الفاصل بين الجزء المنير والجزء المظلم.
ونظرًا للتفاعلات المدية التي تحدث على سطح الأرض، فإن القمر يبعد عن الشمس بنسبة 38 ملليمتر في السنة تقريبًا. وعلى مدى ملايين السنين، فإن هذه التغيرات البسيطة- بالإضافة إلى زيادة طول اليوم على كوكب الأرض بنسبة 23 جزء من الثانية سنويًا- ستُحْدِث تغيرات هائلة. فعلى سبيل المثال، يُلاحظ أنه خلال العصر الديفوني (منذ 410 مليون سنة تقريبًا) كان هناك 400 يوم في السنة وكان كل يوم يستمر 21.8 ساعة.
يؤثر القمر بشكل كبير على تطور الحياة على سطح الأرض، وذلك عن طريق المساعدة في اعتدال المناخ على الكوكب. وتوضح كل من دراسات علم الأحياء القديمة وعمليات المحاكاة باستخدام أجهزة الكمبيوتر أن ثبات ميل محور الأرض واستقراره على هذا الوضع يحدث بفعل التفاعلات المدية مع القمر. ويعتقد بعض واضعي النظريات أنه دون حدوث هذا الثبات في محور الأرض في مقابل عزم الدوران الذي يحدث بفعل الشمس والكواكب الأخرى على الانبعاج الموجود عند خط الاستواء، فإن دوران المحور قد يكون غير ثابت بشكل عشوائي ـ مما يؤدي إلى حدوث تغيرات هائلة للكوكب على مدى ملايين السنيين، كالتي حدثت مع كوكب المريخ. وإذا حدث أن محور دوران الأرض اقترب من سطح الدائرة الظاهرية لمسير الشمس، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث طقس قاس جدًا نتيجة الإختلافات الفصلية الكبيرة جدًا التي ستحدث؛ حيث أن أحد القطبين سيتوجه نحو الشمس مباشرة خلال فصل الصيف وسيتوجه بعيدًا عنها خلال فصل الشتاء. جدير بالذكر أن العلماء المختصين بدراسة الكواكب والأجرام السماوية الذين قاموا بدراسة تأثير هذا الأمر على كوكب الأرض، قد تنبؤا أن هذا قد يؤدي إلى موت كل الحيوانات ذات الحجم الكبير والقضاء على الحياة النباتية. ولكن هذا الموضوع لا يزال محل جدل، وقد تحسمه الدراسات المستقبلية لكوكب المريخ - ذلك الكوكب الذي يمر بفترة دوران وميل لمحوره مثل كوكب الأرض، ولكن لا يتبعه قمر كبير الحجم، كما أن لُبّه ليس سائلاً.
يُلاحظ الناظر إلى القمر من كوكب الأرض، أنه بعيد بشكل كافٍ بحيث يظهر عل شكل قرص ذو شكل واضح مثل الشمس. والجدير بالذكر أن الحجم الزاوي (أو الزاوية المجسمة) لهذين الجسمين تتماثل؛ لأنه على الرغم من أن قطر الشمس أكبر بحوالي 400 مرة عن قطر القمر، فإنها أيضًا تبعد عن الأرض بمسافة تعادل 400 مرة عن تلك المسافة التي يبعدها القمر عن الأرض. ويسمح هذا الأمر بحدوث الكسوف الكلي والكسوف الحلقي على سطح الأرض.
تعتبر نظرية تأثير ارتطام الجسم العملاق من أكثر النظريات المقبولة التي تفسر نشأة القمر. وقد جاء في هذه النظرية أن القمر قد تكوّن نتيجة اصطدام كوكب بدائي في حجم كوكب المريخ يطلق عليه اسم "ثيا" بكوكب الأرض بسبب مداره المعاكس في مراحله الأولى. ويفسر هذا الافتراض (من بين الافتراضات الأخرى) النقص النسبي لمعدن الحديد والعناصر الطيارة على سطح القمر، فضلاً عن الحقيقة التي تشير إلى أن تكوين القمر متطابق تقريبًا مع تكوين القشرة الأرضية.
صلاحية كوكب الأرض للحياة.
يُطلق على الكوكب الذي يصلح لإقامة حياة عليه أنه صالح للاستيطان حتى لو لم تقم عليه حياة بالفعل. تؤمن الأرض الظروف الأساسية اللازمة لوجود الماء والبيئة المناسبة التي يمكن أن تتجمع فيها الجزيئات العضوية المركبة والطاقة اللازمة لدعم وتعزيز عملية التمثيل الغذائي للطعام. وهناك عدة عوامل تساهم في توفير الظروف الضرورية لإقامة حياة على كوكب الأرض، وتتمثل هذه العوامل في بُعد الكوكب عن الشمس وحركتها في مدارها وعدم ثباتها ومعدل دورانها حول محورها وانحرافها عنه وتاريخها الجيولوجي وغلافها الجوي الدائم ومجالها المغناطيسي الواقي.
يُقال أحيانًا أن أشكال الحياة على كوكب الأرض تمثل الغلاف الحيوي. وعمومًا يُعتقد أن الغلاف الحيوي قد بدأ في النشأة والتكوّن منذ حوالي 3.5 مليارات سنة. ويُعدّ كوكب الأرض المكان الوحيد في الكون الذي توجد عليه حياة. بل والأكثر من ذلك، يعتقد بعض العلماء أن الأماكن المناسبة للحياة مثل الأرض نادرة الوجود في الكون.
ينقسم الغلاف الحيوي إلى عدد من البيئات الحيوية التي يعيش فيها عدد كبير من النباتات والحيوانات المتشابهة. ومن العوامل الفاصلة بين البيئات الحيوية دائرة خط العرض وارتفاع اليابسة عن مستوى سطح البحر. وتخلو البيئات الحيوية الأرضية الموجودة في الدائرة القطبية الشمالية أو الدائرة القطبية الجنوبية أو المرتفعات العالية من أي شكل من أشكال الحياة سواء حيوانية أو نباتية بينما توجد أكبر مجموعة متنوعة من أشكال الحياة عند خط الاستواء.
استغلال اليابسة والموارد الطبيعية.
توفّر الأرض الموارد اللازمة للإنسان كي يستغلها في تحقيق أهداف مفيدة. وبعضٌ من هذه الموارد غير متجدد مثل الوقود المعدني، وتتسم هذه الموارد بعدم إمكانية استعادتها في فترة زمنية قصيرة.
وقد تم الحصول على كميات كبيرة من رواسب الوقود الحفري من قشرة الأرض التي تتكون من الفحم والنفط والغاز الطبيعي ومركبات غاز الميثان. وقد استخدم الإنسان هذه الرواسب لإنتاج الطاقة وكمادة خام للتفاعلات الكيميائية. وتتكون المواد الخام المعدنية أيضاً في قشرة كوكب الأرض من خلال عملية تكون ركاز أو معادن الأرض من تآكل طبقاتها وتحركات الألواح التكنونية الجيولوجية. وتعتبر هذه المواد مصادر غنية بالعديد من المعادن والعناصر المفيدة الأخرى.
يوفر الغلاف الحيوي على كوكب الأرض منتجات حيوية عديدة للإنسان، منها على سبيل المثال لا الحصر: الغذاء والخشب والعقاقير والأدوية والأكسجين وإعادة استغلال الكثير من النفايات والمخلفات العضوية. ويعتمد النظام البيئي القائم على اليابسة على وجود سطح التربة والماء النقي، أما بالنسبة للنظام البيئي الخاص بالمحيطات فيعتمد على العناصر الغذائية الذائبة التي جرفتها المياه من اليابسة. ويعيش الإنسان على اليابسة من خلال استخدام مواد البناء الأولية في تشييد مآوي مخصصة للسكن. وفي عام 1993، بلغت نسب استخدام الإنسان لليابسة ما يلي:
في عام 1993، كانت تقدر مساحة الأراضي التي تم ريها بحوالي 2.481.250 كم².
المخاطر الطبيعية والبيئية.
تتعرض مساحات كبيرة من الأرض لظروف مناخية قاسية مثل الأعاصير الحلزونية والزوابع المدارية والأعصايير الاستوائية. كما تتعرض أماكن كثيرة للزلازل والانهيارات الأرضية وموجات بحرية زلزالية (تسونامي) وانفجارات بركانية وأعاصير قمعية وتَكُّون منخفضات أرضية وعواصف ثلجية وفيضانات وجفاف وغيرها من الكوارث الطبيعية الأخرى.