Jörðin

Jörðin er þriðja reikistjarnan frá sólu, sú stærsta af innri reikistjörnum og sú fimmta stærsta af þeim öllum. Jörðin, sem talin er hafa myndast fyrir um 4,55 milljörðum ára, er sá eini hnöttur sem vitað er til að líf þrífist á. Tunglið er eini fylgihnöttur jarðar og hefur fylgt henni í að minnsta kosti 4,5 milljarða ára.

Ef jörðin er skoðuð utan úr geimnum lítur hún út ekki ósvipað og djúpblá marmarakúla með hvítri slikju sem þekur hana hér og þar. Blái liturinn kemur til vegna úthafanna, en sá hvíti vegna skýja, sem að öllu jöfnu þekja talsverðan hluta hennar. Jörðin er talsvert björt, og af innri reikistjörnunum er það einvörðungu Venus sem endurkastar stærri hluta af því ljósi sem á hana fellur.

Síðan jörðin myndaðist hefur hún þróast stöðugt, og standa nú eftir litlar sem engar leifar af upphaflegri ásýnd hennar. Ysta lag jarðarinnar, jarðskorpan, samanstendur af nokkrum jarðflekum sem fljóta ofan á möttlinum. Þessir flekar eru á hreyfingu hver gagnvart öðrum og breytir þessi hreyfing ásýnd jarðarinnar smátt og smátt. Aflið sem knýr þetta ferli kemur úr iðrum jarðar, en bráðinn möttull hennar er á stöðugri hreyfingu. Möttullinn hvílir á kjarna jarðar, sem er að meginhluta til úr járni, og er uppspretta segulsviðs jarðarinnar.

Úthöf jarðarinnar þekja um 70% af yfirborði hennar, en hin 30% yfirborðsins samanstanda af eyjum og stærri meginlöndum. Umhverfis jörðina liggur þunnt lag lofttegunda, svokallaður lofthjúpur, sem samanstendur að mestu leyti af köfnunarefni og súrefni. Lofthjúpurinn verndar jörðina fyrir áhrifum geislunar, temprar hitastig hennar, og dýr og plöntur nýta ýmis efni úr lofthjúpnum.

Jarðhræringar eru ekki eini áhrifavaldurinn á ásýnd jarðarinnar, ýmsir kraftar utan úr geimnum verka á jörðina. Tunglið veldur með snúningi sínum sjávarföllunum og hefur með því hægt á snúningshraða jarðarinnar síðan það myndaðist. Jörðin verður einnig fyrir stöðugum ágangi loftsteina. Þá hefur sólin að sjálfsögðu mjög mikil áhrif, en hún hitar yfirborð reikistjörnunnar og knýr að auki veðrakerfið.

 Heiti 
Íslenska heitið „jörð“ er oftast ritað með litlum staf, nema þegar reikistjörnur sólkerfisins eru taldar upp. Svipað heiti er að finna í öðrum germönskum málum, dregin af frumgermönsku *erþō. Orðið merkir líka þurrlendi, landareign, mold, og yfirborð jarðar (höf og lönd). Til er eldra afbrigði af þágufallsmynd orðsins; „jörðu“ í stað „jörð“, eins og í ljóðlínunni „svo á jörðu sem á himni“. Í norrænni goðafræði er Jörð (líka Fjörgyn eða Hlóðyn) gyðja og móðir Þórs.

Í erlendum fræðiritum og samsettum hugtökum er oft notast við latneska heitið Terra eða skáldaheitið Tellus, eða gríska heitið Γῆ Ge eða skáldaheitið Γαῖα Gaia. Frumefnið tellúr er til dæmis nefnt eftir jörðinni, og hundategundin terrier merkir „jarðarhundur“ á frönsku. Ge- er forskeytið í alþjóðlegu hugtökunum geologia (jarðfræði) og geographia (landfræði) og Gaia hefur orðið þekkt síðustu ár vegna Gajukenningarinnar.

Ýmis myndtákn hafa verið notuð fyrir jörðina og núverandi stjörnutákn jarðarinnar er hringur með krossi, 20px|🜨|alt=An equilateral cross enclosed in a circle, eða ríkisepli, 20px|♁. Ýmis önnur tákn eru notuð fyrir frumefnið jörð.

 Saga 

Saga jarðarinnar hefur verið ítarlega rannsökuð og er þekkt með nokkurri vissu. Talið er að jörðin hafi myndast í árdaga sólkerfisins fyrir um 4,55 milljörðum ára, á svipuðum tíma og sólin og hinar reikistjörnurnar. Tunglið myndaðist skömmu síðar, fyrir um 4,5 milljörðum ára. Þegar jörðin myndaðist fyrst var yfirborð hennar bráðið, en þegar hún kólnaði storknaði yfirborðið. Ýmsar lofttegundir sem losnuðu frá jörðinni, meðal annars í eldgosum, voru upphafið að lofthjúp jarðarinnar. Höfin mynduðust við það að vatnsgufa úr andrúmsloftinu þéttist smám saman og ís sem barst til jarðarinnar með halastjörnum bráðnaði.A. Morbidelli et al, 2000, "Source Regions and Time Scales for the Delivery of Water to Earth", Meteoritics & Planetary Science, vol. 35, no. 6, pp. 1309–1320. Við þessar ólguríku aðstæður er talið að líf á jörðinni hafi kviknað. Fyrsta sameindin sem var fær um að afrita sjálfa sig er talin hafa orðið til fyrir um fjórum milljörðum ára, og síðasti sameiginlegi forfaðir allra núlifandi lífvera er talinn hafa lifað um hálfum milljarði ára síðar.W. Ford Doolitte, "Uprooting the Tree of Life", Scientific American, feb. 2000.

Þegar lífverur þróuðu með sér getu til ljóstillífunar gátu þær í fyrsta skipti nýtt orku sólarinnar á beinan hátt, og byrjuðu þá að losa súrefni úr koldíoxíði (ildisbyltingin). Súrefnið hafði mikil áhrif á lofthjúpinn. Hluti þess breyttist í óson og myndaði ósonlagið, sem ver lífverur jarðarinnar fyrir skaðlegum útfjólubláum geislum sólarinnar. Þegar ágangur útfjólublárra geisla minnkaði gafst lífverum tækifæri á að stækka, og hópar af einfruma lífverum runnu saman í fyrstu fjölfrumungana. Engar einfruma lífverur frá þeim tíma eru enn núlifandi, aðeins afkomendur þeirra, en elstu fjölfrumungar í jarðsögunni eru svampdýr, og elsta þannig núlifandi talið vera 15.000 ára gamalt. Smám saman breiddust lífverur út um alla jörðina. Hins vegar er 99% af öllum tegundum lífvera sem nokkurn tímann hafa lifað á jörðinni þegar útdauðar.

Eftir því sem ármilljónirnar liðu urðu til heimsálfur og liðu undir lok. Yfirborð jarðarinnar var á stöðugri hreyfingu, og jarðflekana, sem heimsálfurnar eru á, hefur rekið til og frá, og stundum hafa þeir búið til nokkurs konar risaheimsálfu. Fyrir um 750 milljónum ára byrjaði fyrsta risaheimsálfan, Rodinia, að brotna í sundur. Fyrir um 600 milljónum ára runnu heimsálfurnar aftur saman og myndyðu Pannotiu, sem brotnaði upp 150 milljónum ára síðar. Síðasta risaheimsálfan var Pangaea, sem brotnaði upp fyrir um 180 milljónum ára.J.B. Murphy, R.D. Nance, "How do supercontinents assemble? ", American Scentist, vol. 92, pp. 324–333.

Í jarðsögunni hafa orðið margar ísaldir, og hefur verið leitt að því líkum að sú sem stóð yfir fyrir milli 750 og 580 milljónum ára síðan hafi jafnvel verið svo köld að úthöf jarðarinnar hafi frosið. J.L. Kirschvink, 1992, "Late Proterozoic Low-Latitude Global Glaciation: The Snowball Earth", The Proterozoic Biosphere, pp. 51–52. En óháð því hvort þessi ísöld hafi verið svo afgerandi er vitað að þegar henni lauk fyrir um 535 milljónum ára, spratt upp ótrúlegur fjöldi fjölfruma lífvera, á tímabili sem nefnist kambríatímabilið.

Síðan á kambríatímabilinu hefur það gerst fimm sinnum að stór hluti tegunda hefur skyndilega dáið út.D. Raup & J. Sepkoski, 1982, "Mass extinctions in the marine fossil record", Science, vol. 215, pp. 1501–1503. Síðast gerðist það fyrir 65 milljónum ára, þegar risaeðlurnar dóu út, sennilega af völdum stórs loftsteins sem rakst á jörðina. Lítil spendýr lifðu hins vegar af þær hamfarir sem þá gengu yfir. Á síðustu 65 milljónum ára hafa þróast fjölmargar tegundir spendýra og fyrir nokkrum miljónum ára er talið að afrískur api hafi öðlast þann hæfileika að geta staðið á tveimur fótum. Þeir apar sem gátu staðið á tveimur fótum höfðu þar með tvo útlimi lausa sem þeir gátu notað til ýmissa hluta, meðal annars til að fara að nota verkfæri. Í kjölfarið þróaðist akuryrkja, sem gerði mönnunum, afkomendum apanna, kleift að fjölga sér mikið. Mennirnir settust smám saman að alls staðar á jörðinni, nema á Suðurskautslandinu, og hafa gjörbreytt allri ásýnd hennar, umhverfi og loftslagi.

 Gerð 
Jörðin er nánast kúlulaga, en vegna snúnings hennar er hún örlítið aflöguð, og í laginu eins bolti sem einhver hefur sest á. Meðalþvermál jarðarinnar er um það bil 12.742,6 km (~ 40.000 km / π)."Geodetic Reference System 1980 (GRS80)", XVII General Assembly, International Association of Geodesy. Jörðin sjálf samanstendur af jarðskorpunni, möttli og kjarna, en fyrir ofan yfirborð jarðarinnar liggur lofthjúpurinn.

Lofthjúpur jarðar samanstendur aðallega af köfnunarefni (78%) og súrefni (21%), en afgangurinn (1%) samanstendur af öðrum lofttegundum, svo sem koldíoxíði og vatnsgufu. Miðað við stærð jarðarinnar er hann örþunnur, og er oft miðað við 80–400 km, þótt hjúpurinn hafi í raun engin föst endimörk, heldur þynnist hann smám saman. Lofthjúpurinn styður við líf á jörðinni með því að draga úr útfjólublárri geislun frá sólinni, tempra hitastig jarðar, stuðla að flutningi vatnsgufu af rakari stöðum á þurrari. Auk þess eru ýmsar lofttegundir í lofthjúpnum lífsnauðsynlegar fyrir dýr, plöntur og aðrar lífverur. Lofthjúpurinn er einn af aðaláhrifavöldunum á veður og loftslag jarðar.
vinstri|thumbnail|upright=1.25|Myndin sýnir innri gerð jarðarinnar (í réttum hlutföllum) og hvolf lofthjúpsins (ekki í réttum hlutföllum)
Undir lofthjúpnum liggur jarðkúlan sjálf, og er jarðskorpan efsta lag hennar. Jarðskorpan er á bilinu 5–70 km þykk, og er hún þynnst í úthöfunum en þykkust undir heimsálfunum. Jarðskorpan skiptist í allnokkra fleka. Flekarnir fljóta ofan á möttlinum og eru á hreyfingu hver gagnvart öðrum. Á flekamótum myndast núningur og spenna í jarðskorpunni, sem veldur jarðskjálftum. Þar sem flekana rekur í sundur verður gliðnun og eru þar tíðari eldgos en annars staðar.

Möttullinn liggur undir jarðskorpunni. Möttullinn er miklum mun þykkari en skorpan, og nær niður á 2890 km dýpi. Honum er oft skipt í ytri og innri möttul, vegna mismunandi eiginleika hans eftir dýpi. Þótt möttullinn sé að mestu leyti úr föstu efni veldur hitastigið því að efnið getur hreyfst til yfir lengri tímabil. Hitastig möttulsins er breytilegt; eftir því sem farið er dýpra í möttulinn eykst hitastigið en einning rís heitt berg ofar í honum þar sem eru heitir reitir. Slíkur heitur reitur er við Ísland. Í efri hluta möttulsins er hitastigið um 500-900 °C en neðst er hitinn nær 4000 °C. Hreyfingar möttulsins tengjast reki jarðflekanna sem á honum fljóta, og er það varmaflutningur frá neðri hluta hans til þess efri sem knýr jarðsögulega virkni á yfirborðinu.

Í miðju jarðar er kjarninn. Kjarninn samanstendur af föstum innri kjarna, sem er tæplega 2500 km í þvermál, og fljótandi ytri kjarna, en kjarninn allur er um 7000 km í þvermál. Meginuppistaða innri kjarnans er talinn vera járn, auk einhvers nikkels, en ytri kjarninn er talinn samanstanda af bæði járni og nikkeli, og ögn af léttari frumefnum. Talið er að segulsvið jarðarinnar sé myndað í kjarnanum, sennilega af völdum iðustrauma í ytri kjarnanum.

Þær fræðigreinar sem fjalla um jörðina sérstaklega, myndun hennar, gerð og eðli, nefnast jarðfræði, jarðefnafræði og jarðeðlisfræði.

 Jörðin og sólkerfið 

Jörðin er á stöðugum snúningi um möndul sinn, og liggur möndullinn á línu sem liggur gegnum norðurpól og suðurpól jarðarinnar. Hver snúningur miðað við fastastjörnur tekur tæplega einn sólarhring, eða 23 klukkustundir, 56 mínútur og 4,091 sekúndur, en sólarhringur miðast við einn snúning samanborið við sól og er nákvæmlega 24 klst.

Samhliða möndulsnúningnum gengur jörðin umhverfis sólina, eftir sporöskjulaga sporbaug. Auk þess hefur jörðin einn fylgihnött, tunglið, sem gengur í kringum jörðina um það bil einu sinni á hverjum mánuði. Sólin, jörðin og tunglið eru öll hluti af sólkerfinu, sem samanstendur af sólinni og öllum þeim hnöttum og hnullungum sem eru föst í þyngdarsviði hennar. Aðrir fylgihnettir sólarinnar eru reikistörnurnar Merkúríus, Venus, Mars, Júpíter, Satúrnus, Úranus, Neptúnus; og Plútó og aðrar dvergreikistjörnur, og hafa flestir fylgihnettirnir einnig eigin fylgihnetti, eða tungl. Einnig eru t.d. smástirni á leið um sólina, á svipuðum sporbaugum og líka halastjörnur, en þá á mun teygðari sporbaugum.

Sú fræðigrein sem fjallar um sólina, aðrar fastastjörnur, reikistjörnur þeirra og hugsanlega fylgihnetti reikistjarnanna nefnist stjörnufræði.

 Vatnshvolfið 

Vatnshvolf jarðar er allt vatn á jörðinni og sá hluti yfirborðsins sem það þekur. Megnið af vatnshvolfi jarðarinnar er í heimshöfunum, en vatnshvolfið nær líka til vatns í andrúmsloftinu og á landi. Þar á meðal eru ský, innhöf, vötn, ár, og grunnvatn. Massi úthafanna er um það bil 1,35 tonn, eða um 1/4400 af heildarmassa jarðar. Úthöfin þekja 361,8 milljón km2 og meðaldýpt þeirra er 3682 metrar, þannig að útreiknað ummál úthafanna er 1,332 milljarðar km3.

Ef öll jarðskorpan væri í sömu hæð og jörðin þannig slétt, væri dýpt hafsins 2,7 til 2,8 km. Um 97,5% af vatninu á jörðinni eru saltvatn, en 2,5% eru ferskvatn. Mest af ferskvatninu, um 68,7%, er bundið í heimskautaísnum og jöklum. Af því sem eftir er af ferskvatni eru 30% grunnvatn, 1% yfirborðsvatn (sem þekur aðeins um 2,8% af þurrlendi) og aðrir ferskvatnsgeymar, eins og sífreri, vatnsgufa í andrúmsloftinu, vatn í lífverum, o.s.frv.

Á köldustu svæðum jarðarinnar helst snjóþekja allt sumarið og breytist í ís. Uppsafnaður snjór og ís myndar jökla, ísbreiður sem hreyfast undan eigin þunga. Fjallajöklar myndast í fjalllendi, en stórar ísbreiður myndast á landi á heimskautasvæðunum. Flæði jöklanna sverfur yfirborðið og breytir því með afgerandi hætti, þar sem það myndar jökulsorfna dali og aðrar jarðmyndanir. Hafís á norðurskautinu þekur svæði sem er um það bil jafn stórt og Kína, þótt hann hopi hratt vegna loftslagsbreytinga.

Meðalselta úthafanna er um það bil 35 grömm af salti í hverju kílói af sjó (3,5%). Mest af þessu salti kom til vegna eldgosa eða sem úrfellingar í kólnuðu storkubergi. Úthöfin geyma líka uppleystar lofttegundir úr andrúmsloftinu sem eru nauðsynlegar fyrir margar sjávarlífverur. Sjórinn hefur mikil áhrif á loftslag á jörðinni, þar sem hann virkar sem hitageymir. Breytingar á sjávarhita geta valdið breytingum á veðri, eins og gerist í suðursveiflunni (El Niño) í Suður-Kyrrahafi.

Gnótt vatns, sérstaklega í vökvaformi, á yfirborði jarðar er einstakt fyrir jörðina og greinir hana frá öðrum reikistjörnum sólkerfisins. Sumar aðrar reikistjörnur geyma lítið af vatni í lofthjúp sínum, en þar eru ekki þær aðstæður á yfirborðinu að vatn geti haldist þar. Þótt sumir fylgihnettir reikistjarnanna sýni ummerki um stóra forðageyma með vatni í vökvaformi, sem hugsanlega er meira en nemur heimshöfunum á jörðinni, eru þeir allir geymdir undir frosnu yfirborðslagi sem er yfir þúsund metrar á þykkt.

 Gufuhvolfið 

Loftþrýstingur við sjávarmál jarðar er að meðaltali 1013,25 millibör, með um 8,5 km stikhæð. Þurrt loft er um það bil 78,084% köfnunarefni, 20,946% súrefni, 0,934% argon og snefill af koltvísýringi og öðrum gassameindum. Vatnsgufa er milli 0,01% og 4%, en meðaltalið er í kringum 1%. Skýjahula þekur um tvo þriðju hluta yfirborðs jarðar, meira yfir sjó en landi. Hæð veðrahvolfsins er breytileg eftir breiddargráðu, og nær frá 8 km við heimskautin, að 17 km við miðbaug, en getur líka verið breytileg eftir veðri og árstímum.

Lífhvolf jarðar hefur haft mikil áhrif á samsetningu lofthjúpsins. Súrefnisbyltingin varð þegar ljóstillífun þróaðist fyrir 2,7 milljörðum ára og skapaði núverandi gufuhvolf gert úr blöndu köfnunarefnis og súrefnis. Þessi breyting var undirstaða útbreiðslu loftháðra lífvera og leiddi óbeint til myndunar ósonlagsins, vegna umbreytingar  úr andrúmsloftinu í . Ósonlagið hindrar útfjólubláa geislun sólar sem gerir líf á þurru landi mögulegt. Meðal annarra hlutverka gufuhvolfsins sem eru mikilvæg lífi má nefna flutning vatnsgufu, geymslu á nýtilegum gastegundum, brennslu á litlum loftsteinum áður en þeir skella á yfirborðinu, og temprun hita. Hið síðastnefnda stafar af gróðurhúsaáhrifum þar sem snefilefni í lofthjúpnum grípa varmaorku sem yfirborðið gefur frá sér og hækka þannig meðalhita. Vatnsgufa, koltvísýringur, metan, nituroxíð, og óson eru helstu gróðurhúsalofttegundirnar í gufuhvolfinu. Ef þau héldu ekki hitanum eftir, yrði meðalhiti á yfirborði jarðar -18°C, en ekki +15°C eins og nú. Þá myndi líf líklega ekki þrífast í núverandi mynd.

 Heimildir 

 Tenglar 

 Jörðin á Stjörnufræðivefnum

Flokkur:Jarðvísindi
Jörðin
Flokkur:Reikistjörnurnar
Flokkur:Sólkerfið