الأرض

الكرة الأرضية

توجد الأرض في مجموعة كواكب المجموعة الشمسية، والمجموعة الشمسية نفسها واحدة من ضمن مئات المليارات من النجوم التي تشكل مجرة درب التبانة أو درب اللبانة. المنطقة التي تميز كوكب الأرض حول الشمس عن غيرها هي منطقة تعرف بأنها نطاق صالح للسكن، بمعنى أن بـُعد الأرض عن الشمس الذي يبلغ نحو 150 مليون كيلومتر ومدار الأرض حول الشمس في فلك دائري يجعل عليها درجات حرارة مناسبة ليست بالمرتفعة كثيرا وليست باردة جدا بحيث تلائم نشأة حياة واستمرارها عليها. بالإضافة إلى ذلك حجم مناسب للأرض يجعلها تحتفظ بغلافها الجوي ووجود الماء عليها، ووجود غاز الأوزون في جو الأرض الذي يحمي الأحياء عليها من الأشعة فوق البنفسجية الضارة، علاوة على مجالها المغناطيسي الذي يحميها من الجسيمات الأولية السريعة التي تأتي مع الرياح الشمسية فتهدد سلامة الأحياء على الأرض.
ينقسم السطح الخارجي للأرض إلى عدة أجزاء:
القشرة الأرضية الصلبة، التي تصل إلى عمق نحو خمسين كيلومتر، والغلاف الأرضي الذي تصل سماكته إلى 4000 كيلومتر، ونواة الأرض المركزية الصلبة المكونة من الحديد والنيكل. ويوجد الغلاف الأرضي في حالة سائلة موصلة للكهرباء متحركة بحيث ينشأ عن حركتها المجال المغناطيسي للأرض. وتتسم القشرة الأرضية بأنها تطفو فوق الغلاف الأرضي المنصهر. وتنقسم القشرة الأرضية إلى عدد من الصفائح التكتونية العظيمة، ظهرت تدريجيًا على سطح الأرض بسبب برودتها بالتدريج عبر ملايين السنين. تطفو تلك القشرة الرقيقة نسبيا فوق ما يسمى بالغلاف الأرضي وهو الجزء الكبير من كتلة الأرض ويتكون من صهارة شديدة السخونة توجد تحت القشرة بدرجة حرارة تبلغ نحو 1700 درجة مئوية ويزداد معدلها مع الاقتراب من مركز الأرض الحديدي. تنفذ تلك الصهارة في جهات مختلفة على الأرض من القشرة مكونة ما نعرفه من البراكين. تغطي المياه نحو 71% من سطح الأرض في المحيطات وهي مياه مالحة تعم بالحياة المائية، بينما يتكون الجزء الباقي من القارات، والجزر، والأنهار، ذات المياه العذبة الضرورية للحياة على اليابسة بجميع أشكالها من نبات وحيوان.
ولم تثبت حتى الآن وجود حياة على سطح أي كوكب من الكواكب الأخرى، إلا أن المسبارات التي هبطت على سطح كوكب المريخ ربما تنوه بوجود حياة في صورة كائنات بدائية لم تتطور كثيرا قبل أن تنتهي الحياة المزعومة على سطح المريخ بعد تدهور الأحوال الجوية عليه. ويفسر بعض العلماء صور المسبار بقولهم أن هناك احتمال لوجود الحياة على المريخ في الماضي، ولكن الفصل في هذا الشأن يحتاج إلى مجهودات ضخمة، وأرسال أجهزة ومعدات في استطاعتها القيام بتحليل العينات أو العودة بها إلى الأرض لدراستها وتحليلها.
يحتوي باطن الأرض النشط على طبقة وسطى سميكة، تصل في سمكها إلى حوالي 4000 كيلومتر، وهي تشكل الغلاف الأرضي، وهو سائل صلب نسبيًا، ويقسمه العلماء إلى لب خارجي سائل عالي اللزوجة، يخرج أحيانا في صورة صهارة إلى سطح الأرض عندما تنشط البراكين. ويوجد ذلك اللب الخارجي في حركة دائمة تعمل على توليد المجال المغناطيسي للأرض. أما اللب الداخلي فصلب شديد الكثافة، وتزداد نسبة كثافته مع ازدياد الاقتراب من النواة المركزية للأرض، وهي تصل إلى حوالي 7 غرامات/سنتيمتر مكعب، ويتكون اللب الداخلي من الحديد والنيكل بشكل أساسي، وتتخذ نواة الكرة الأرضية شكلاً كرويًا يصل نصف قطرها إلى حوالي 2000 كيلومتر.
بالإضافة إلى ذلك، فإن كوكب الأرض يتأثر مع الكواكب الموجودة في الفضاء الخارجي وبصفة خاصة الشمس حيث يدور في فلكها والقمر، الذي يدور في فلك حول الأرض. وفي الوقت الحاضر، تدور الأرض حول الشمس مرة كل 366.26 يوم، وذلك بالإضافة إلى دورانها حول محورها. ويطلق على هذه الفترة من الوقت لدورتها حول الشمس "السنة الفلكية" التي تعادل 365.26 يوم شمسي. هذا ويميل محور دوران الأرض حول نفسها بمقدار 23.4 درجة عن العمودي على مستوى مدارها حول الشمس، مما ينتج عنه تنوع الفصول على سطح الكوكب.
تتمير الأرض بوجود تابع طبيعي وحيد لها هو "القمر"، الذي بدأ في الدوران حولها منذ 4.53 مليار عام. ويترتب على دوران القمر حول الأرض بروز ظاهرة المد والجزر، الذي يحدث في المسطحات المائية، والحفاظ على ثبات ميل محور الأرض والبطء التدريجي في دورانها. تأثر سطح الأرض بالكويكبات التي سقطت عليه خلال الفترة الممتدة بين 4.1 و 3.8 مليارات سنة تقريبًا مما أدى إلى تغيرات في بيئة السطح.

هذا وتعتبر الموارد المعدنية لكوكب الأرض والموارد الموجودة في نطاق الغلاف الحيوي من المصادر المساهمة في توزيع السكان على الأرض. ويتركز سكان الأرض في حوالي 200 دولة تتمتع كل منها بسيادة مستقلة لأراضيها، وتتعامل هذه الدول مع بعضها البعض من خلال العلاقات الدبلوماسية والسياحة والتبادل التجاري والعلاقات العسكرية. وهناك العديد من وجهات النظر التي تبنتها الثقافات البشرية المختلفة عن كوكب الأرض، من بينها تقديس الأرض إلى حد العبودية. وساد في الماضي الاعتقاد بأن الأرض مسطحة، ولم يكتشف الإنسان كروية الأرض إلا في العصور الوسطى بعدما تحسنت وسائله العلمية، رغم أن علماء المسلمين قاطبة أجمعوا على أن الأرض كروية حيث يقول ابن حزم (ت 456 هـ):
«وجوابنا وبالله تعالى التوفيق إن أحداً من أئمة المسلمين المستحقين لاسم الإمامة بالعلم لم ينكروا تكوير الأرض ولا يحفظ لأحد منهم في دفعه كلمة بل البراهين من القرآن والسنة قد جاءت بتكويرها» – الفصل في الملل والأهواء والنحل (2/ 78)
 وتَسمح البيئة على الأرض بالحياة بسبب بعدها المناسب عن الشمس، ووجود الماء والأكسجين والكربون والنيتروجين التي تكون المادة الحية، وهي بيئة متكاملة تحتاج إلى الحفاظ عليها، وعدم اضرارها فتفقد حياة البشر نضورها وقوتها على البقاء، وقد تختفي أيضا بعض الأحياء الأخرى بسبب استغلال الإنسان لثروات الأرض بدون حساب.

نشأة الحياة على كوكب الأرض

يعتبر كوكب الأرض، حتى الوقت الحالي، الكوكب الوحيد الذي توجد عليه بيئة عامرة بأسباب الحياة. فمنذ حوالي 4 مليارات سنة، نتج عن التفاعلات الكيميائية المليئة بالطاقة التي حدثت على كوكب الأرض جزئيات لديها القدرة على مضاعفة نفسها، ثم بعد مرور نصف مليار سنة تقريبًا، نشأ الكائن الحي أو السلالة التي تطورت منها الأنواع اللاحقة على سطح الأرض. إن التخليق الضوئي (تخليق مركبات كيميائية في الضوء) يسمح باستغلال الطاقة الناتجة عن الشمس بشكل مباشر في الحياة بجميع أشكالها؛ حيث يتراكم الأكسجين الناتج عن هذه العملية في الغلاف الجوي مكونًا طبقة الأوزون (O3) في الجزء العلوي من الغلاف الجوي. هذه النظرية توضح أصل الميتوكندوريا والبلاستيدات (أجزاء الخلايا النباتية المحتوية على الكلوروفيل) والتي تعتبر وحدات فرعية مكونة لخلايا إيوكاريوت (التي تفتقر إلى النواة والغشاء النووي). ينتج عن اندماج الخلايا الصغيرة داخل الخلايا الكبيرة تكوين خلايا معقدة يطلق عليها خلايا حقيقية النواة (أي أنها تتميز بنواة واحدة). وتتخذ الكائنات ـ متعددة الخلايا الحقيقية ـ والتي تكونت في شكل خلايا داخل مستعمرات سمات أكثر خصوصية. وبفضل امتصاص طبقة الأوزون للأشعة فوق البنفسجية الضارة، فقد استقرت الحياة على سطح كوكب الأرض.
خلال عقد الستينات من القرن العشرين، افترض بعض العلماء أن عاصفة ثلجية شديدة قد هبت على الأرض خلال الفترة الممتدة بين 750 و 580 مليون سنة، وذلك أثناء العصر الفجري الحديث، مما أدى إلى تغطية معظم أجزاء الكوكب بصفائح أو ألواح من الجليد.وقد تم إطلاق مصطلح "الأرض كرة ثلجية" على هذا الافتراض، ويحظى هذا الحدث باهتمام كبير؛ لأنه يسبق الانفجار الكمبري، أي عندما بدأت الكائنات متعددة الخلايا في الظهور على سطح كوكب الأرض.
وعقب الانفجار الذي حدث في العصر الكمبري، منذ حوالي 535 مليون سنة، حدثت خمسة حالات انقراض كبرى. وكان آخر حدث انقراض قد وقع منذ 65 مليون سنة، عندما أدى اصطدام حجر نيزكي بالأرض إلى انقراض الديناصورات والزواحف الأخرى الكبيرة، ولكن بقيت الحيوانات الصغيرة مثل الثدييات، التي كانت تشبه في ذلك الوقت الزبابة (حيوانات آكلة الحشرات شبيهة بالفأر).وقد اختلفت وتنوعت أشكال الثدييات على مدى 65 مليون سنة، فقد استطاعت إحدى أسلاف الإنسان، الشبيه بالقرود، الوقوف على ساقيها منتصبةً منذ ملايين السنيين وفقًا لنظرية داروين، وقد أدى ذلك إلى تطور مقدرتها على استخدام الأدوات وتشجيع التواصل بين الأفراد منها ـ مما ساهم بدوره في ارتفاع كفائة توفير الغذاء وأوجد التحفيز الملائم، الذي ساعد في نهاية المطاف على زيادة حجم المخ، ووصول الإنسان إلى ما هو عليه اليوم وفق هذه النظرية. وفي الوقت نفسه، أدى ظهور النشاط الزراعي والحضارات إلى أن يخلف الإنسان تأثيرًا كبيرًا على الأرض خلال فترة قصيرة، لم يحدث أن مثلها من قبل ـ الأمر الذي أدى تباعًا إلى التأثير على أشكال الحياة الأخرى من حيث الطبيعة والكم.
بدأ النمط الحالي للعصور الجليدية منذ حوالي 40 مليون سنة، ثم تكاثف خلال العصر الحديث الأقرب منذ حوالي 3 ملايين سنة. ومنذ ذلك الحين خضعت المناطق القطبية لدورات متكررة من هطول وذوبان للجليد، تتكرر خلال فترة تمتد بين كل 40 و 100.000 عام، وقد انتهى العصر الجليدي الأخير منذ 10,000 سنة.

المستقبل

يرتبط مستقبل كوكب الأرض بشكل كبير بمستقبل الشمس. فمثلاً، يترتب على التراكم المطرد لعنصر الهيليوم والعناصر الثقيلة الأخرى في جوف الشمس زيادة بطيئة في الإضاءة الكلية للشمس؛ حيث ستزيد إضاءة الشمس بنسبة 10% على مدى 1.1 مليار سنة قادمة، وبنسبة 40% على مدى 3.5 مليارات سنة قادمة. وجدير بالذكر أن الأبحاث المتعلقة بالأحوال المناخية تدل على أن ارتفاع نسبة الإشعاعات التي تصل إلى الأرض قد ينتج عنها عواقب وخيمة، ومن بين هذه العواقب الفقد المحتمل للمسطحات المائية الموجودة على كوكب الأرض. يعمل ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض على تسريع دورة ثاني أكسيد الكربون غير العضوية والتقليل من مستوى تركيزها ليصل بها إلى مستويات تؤدي إلى هلاك النباتات (10 أجزاء في المليون ـ PPMـ للتمثيل الضوئي C4) في غضون 900 مليون سنة. بالإضافة إلى ذلك، فإن عدم وجود نباتات على سطح الأرض سيؤدي إلى انعدام الأكسجين في الغلاف الجوي، وبذلك، فإن الحيوانات ستنقرض في خلال عدة ملايين أخرى من السنيين. ولكن حتى إذا كانت الشمس خالدة ولن تمر بأية تغيرات، فإن التبريد المستمر الذي يحدث لجوف الأرض سيؤدي إلى فقدها لمعظم غلافها الجوي والمحيطات الموجودة عليها، وذلك نتيجة قلة النشاط البركاني. وبعد مرور مليار سنة أخرى فإن جميع المسطحات المائية ستختفي، وسيصل الحد الأدنى لدرجة حرارة الكون إلى 70 درجة مئوية. ومن المتوقع أن تصبح الأرض صالحة للحياة عليها لمدة حوالي 500 مليون سنة أخرى فقط.
يقول العلماء أن الشمس ستصبح نجمًا عملاقًا أحمر، كجزء من تطورها، في غضون 5 مليارات سنة. فقد أوضحت الدراسات أن الشمس سيتمدد حجمها بنسبة تعادل حوالي 250 مرة من نصف قطرها الحالي، أي ما يعادل تقريبًا حوالي وحدة فلكية واحدة (150,000,000 كم)، أي أن نصف قطرها سوف يطل على الأرض، ولكن بحلول ذلك الوقت ستكون الحياة على الأرض قد انتهت منذ مئات ملايين السنين، ذلك لأن الحياة على الأرض لا تتحمل ارتفاع كبير في دراجات الحرارة يفوق تلك الموجودة حاليًا. وبما أن الشمس ستصبح نجمًا عملاقًا أحمر، فإنها ستفقد تقريبًا 30% من كتلتها، وبذلك فمن غير وجود تأثيرات مدية وجزرية، ستتحرك الأرض إلى مدار يقع على بعد 1.7 وحدات فلكية (250.000.000 كيلومتر) من الشمس عندما يصل النجم إلى أقصى نصف قطر له. وبناءً على ذلك، فإنه من المتوقع، أن تهرب الأرض من الغلاف المحيط بها وذلك بفعل تمدد الغلاف الجوي الخارجي غير الكثيف الذي يحيط بالشمس. وبذلك فإن معظم، إن لم يكن كل، مظاهر الحياة المتبقية على سطح الأرض ستتدمر بسبب ضوء الشمس المتزايد. بينما أشارت دراسة أحدث من الدراسة السابقة، إلى أن مدار الأرض سيهلك بسبب تأثيرات المد والجزر على الأرض مما سيؤدي إلى دخولها إلى الغلاف الجوي للنجم الأحمر العملاق وهلاكها.

التكوين الكيميائي لكوكب الأرض

تزن كتلة كوكب الأرض حوالي 5.98×10²⁴ كيلوغرام تقريبًا، ويتكون معظمها من الحديد (32.1%) والأكسجين (30.1%) والسليكون (15.1%) والماغنسيوم (13.9%) والكبريت (2.9%) والنيكل (1.8%) والكالسيوم (1.5%) والألمونيوم (1.4%)، أما الجزء المتبقي، الذي يمثل 1.2%، فيتكون من كميات قليلة من عناصر أخرى. وحيث أن العناصر الأثقل حجمًا تنجذب نحو المركز في حين أن العناصر الأخف حجمًا تبعد نحو المركز فيما يعرف باسم "الفصل بين النجوم" أو "إعادة توزيع النجوم"، يعتقد البعض أن عنصر الحديد هو المكون الأساسي للب الأرض؛ حيث تصل نسبته إلى 88.8%، وذلك مع كميات قليلة من النيكل بنسبة 5.8% والكبريت بنسبة 4.5% وأقل من 1% من عناصر أخرى.
هذا وقد أوضح عالم الكيمياء الأرضية "فرانك ويغلسورث كلارك" أن أكثر من 47% من القشرة الأرضية يتكون من الأكسجين. وتعتبر كل المكونات الصخرية الأكثر شيوعًا والتي تتكون منها القشرة الأرضية هي عبارة عن أكسيدات تقريبًا، أما الكلور والكبريت والفلور فتعتبر من العناصر المهمة المستثناة من ذلك فقط، وعادة ما تمثل الكمية الإجمالية منها في أي صخرة أقل من 1% بكثير. هذا وتشتمل الأكسيدات الأساسية على السليكا والألومنيا وأكسيدات الحديد والجير والمغنيسيا والبوتاس والصودا. وجدير بالذكر أن السليكا تعمل بشكل أساسي كحمض وتساهم في تكون السليكات، كما أن كل العناصر المعدنية الشائعة في الصخور البركانية تتمتع بهذه الخصائص أيضًا. وقد استنتج كلارك، من خلال إحصائية اعتمدت على 1,6729 دراسة تحليلية لجميع أنواع الصخور، أن 99.22% من هذه الصخور يتكون من أكسيدات، بينما توجد العناصر الأخرى بكميات قليلة جدًا.

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 1.3×10⁷ كيلومترات مربعة كأراضي زراعية و 3.4×10⁷ 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.

الغلاف المائي

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 1.35×10¹⁸ طن متري، أو ما يعادل حوالي 1/4400 من الكتلة الإجمالية لكوكب الأرض، كما تشغل المحيطات مساحة 361.8×10⁶ 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".

الغلاف الجوي العلوي

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.

الدوران

تُقَدّر مدة دوران الأرض حول محورها بالنسبة للشمس – أي اليوم الشمسي المتوسط - بحوالي 86,400 ثانية من الوقت الشمسي المتوسط. جدير بالذكر أن كل ثانية من هذه الثواني تعتبر أطول من مدة الثانية الموجودة في النظام الدولي للوحدات بقليل؛ لأن اليوم الشمسي أصبح الآن أطول بقليل من اليوم الشمسي خلال القرن التاسع عشر، وذلك بسبب تسارع حركة المد والجزر.
إن فترة دوران الأرض حول محورها وفقًا للنجوم الثابتة، والتي أطلقت عليها هيئة اسم اليوم النجمي المتوسط. تُقدر بحوالي 86164.098903691 ثانية من التوقيت الشمسي المتوسط (UT1) أو (23س 56د 4.09053083288ث). أما بالنسبة لفترة دوران الأرض حول نفسها وفقًا للاعتدال الربيعي المتوسط والمتقدم، والتي يسميها البعض خطأً "اليوم النجمي" أو "الفلكي"، فإنها تقدر بحوالي 86164.09053083288 ثانية من الوقت الشمسي المتوسط (23س 56د 4.09053083288ث). وبذلك فإن اليوم الفلكي أقصر من اليوم النجمي بحوالي 8.4 جزء من الثانية. هذا ويمكن تحديد طول اليوم الشمسي المتوسط عن الفترات الممتدة بين أعوام 1623-2005 و1962-2005. عن طريق اللجوء إلى "مراجع هيئة قياس دوران الأرض العالمية".
وبصرف النظر عن الشهب التي تدخل نطاق الغلاف الجوي والأقمار التابعة التي تدور في مدارات منخفضة، فإن الحركات الرئيسية الظاهرة للأجرام السماوية الموجودة في سماء كوكب الأرض تحدث ناحية الغرب بمعدل 5°/س = 15'/د. جدير بالذكر أن هذه النسبة تعادل القطر الحقيقي للشمس أو القمر والذي يتم حسابه كل دقيقتين؛ حيث أن الحجم الظاهر للشمس والقمر يكون متساويًا تقريبًا.

المدار

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.

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.

المحيط الحيوي

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.

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.
بالإضافة إلى ذلك، تتعرض العديد من المناطق التي سكنها الإنسان لأنواع كثيرة من التلوث التي يتسبب فيها الإنسان نفسه مثل تلوث الهواء والماء والأمطار الحمضية وتَكُّون المواد السامة واختفاء الحياة النباتية بها (وذلك يرجع لأسباب عديدة، منها الرعي الجائر وقطع الغابات والتصحر) واختفاء الحياة البرية وانقراض بعض أنواع الحيوانات وتآكل التربة ونقص بعض العناصر المفيدة بها واستنزاف التربة وبدء ظهور الكائنات الدخيلة.
يتفق العلماء على وجود ارتباط وثيق بين أنشطة الإنسان والاحتباس الحراري مردّه زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من المصانع ومن عوادم وسائل النقل المتزايدة، العاملة على المحروقات. يمتلك سكان الأرض، وعددهم نحو 6 مليارات نسمة الآن، نحو 500 مليون سيارة وحافلة كلها تصدر ثاني أكسيد الكربون وغازات مضرّة أخرى، وكلها تعمل على زيادة تلك الغازات وتراكمها في الجو. ومن المتوقع أن يؤدي هذا إلى تغيرات جسيمة على الأرض مثل ارتفاع درجة الحرارة وذوبان الأنهار الجليدية وذوبان جليد القارة القطبية الجنوبية، الأمر الذي من شأنه أن يؤدي إلى زيادة منسوب الماء في المحيطات والبحار مما يعني أن جزرًا لا حصر لها وجميع الأراض المنخفضة مثل هولندا سيكون مصيرها الغرق. كما يعمل التغير الشديدة في درجات الحرارة على زيادة شدة الأعاصير والزوابع، وزيادة نسبة الدمار المتولد عنها بالمقابل.

في الثقافة الإنسانية

اشتق اسم الأرض الإنجليزي "Earth" من كلمة "erda" وهي ذات أصل أنكلوساكسوني والتي تعني التربة أو السطح الذي نسير عليه. ثم حُرّفت الكلمة إلى "eorthe" في اللغة الإنكليزية القديمة، حتى وصلت إلى "erthe" في إنكليزية العصور الوسطى. والرمز الفلكي لكوكب الأرض هو خطان متقاطعان حولهما دائرة.
أما الكلمة العربية المستخدمة حالياً لوصف كوكب الأرض "الأرض" فهي مستخدمة في اللغة العربية منذ القرن الرابع الميلادي على الأقل، وقد ورد ذكرها في القرآن حوالي 444 مرة.
غالبًا ما كان يتم رفع الأرض إلى مرتبة العبادة أو التقديس وجعلها آلهة. وفي كثير من الثقافات، كانت الآلهة الأم، المسماة أيضًا بالأرض الأم، يتم تصويرها على أنها إلهة الخصوبة. وتذكر أساطير الخلق في العديد من الأديان قصة خلق الأرض بواسطة مجموعة من الآلهة ذوي القوى الخارقة. وتؤكد العديد من المجموعات الدينية، في المذهب المسيحي أو الإسلام، أن التفسيرات المختلفة لكيفية خلق الأرض المذكورة في الكتب المقدسة حقيقة فعلية وينبغي اعتبارها متماشية مع اكتشافات العلم الحديث أو استبدالها بالتفسيرات العلمية التقليدية المتعلقة بتكون الأرض وأصل الحياة عليها وتطورها. وتعارض المجتمعات العلمية والجماعات الدينية الأخرى مثل هذه التفسيرات. ومن أشهر الأمثلة البارزة على ذلك الجدل المثار حول نشأة الخلق.
كان يُعتقد قديمًا أن الأرض مسطحة، ولكن هذا الاعتقاد تبدل وحل محله الاعتقاد في كروية الأرض بسبب ملاحظات العلماء والدوران حول الأرض. ولقد تغيرت نظرة الإنسان إلى الأرض كثيراً بعد غزوه للفضاء الخارجي وقيامه بالعديد من الرحلات حولها، وأصبح يتم النظر إلى طبقة الغلاف الحيوي من منظور عالمي متكامل. وهذا ينعكس على التحرك البيئي المتزايد المعني بمدى تأثير الإنسان في كوكب الأرض. وقد وقع في هذا السياق، إنشاء يوم عالمي للأرض يستهدف نشر الوعي والاهتمام ببيئة الكوكب.