ما هو موقع مركز ثقل كوكب الأرض؟

في هذا المقال، قبل أن نغوص في موضوع موقع مركز ثقل الكرة الأرضية، يجب أولاً أن نفهم مفهوم الكرة الأرضية وكذلك مركز جاذبيتها.

علاوة على ذلك، من الضروري أن نتعرف على مفهوم مركز ثقل الكرة الأرضية، وما هي الفائدة من معرفته وتحديده.

سنناقش في هذا المقال العديد من الجوانب المتعلقة بمركز ثقل الكرة الأرضية، لذا تابعونا.

ما هي الكرة الأرضية؟

تشير الكرة الأرضية إلى كوكب الأرض، وهو أحد الكواكب في المجموعة الشمسية، ويعتبر جسماً ثلاثي الأبعاد يقطنه ملايين الكائنات الحية، بما في ذلك الإنسان.
تُعتبر الأرض أكبر الكواكب الأربعة في المجموعة الشمسية، وهي تشمل كواكب عطارد، الزهرة، والمريخ.

تتميز الأرض بشكلها البيضاوي أو الكروي، وتُعد المكان الوحيد الذي توجد فيه الحياة.

كتلة الكرة الأرضية

تمثل كتلة الأرض مجموع الأوزان الموجودة على سطحها، والتي يمكن حسابها بطريقتين مختلفتين:

قانون الجاذبية العام لنيوتن: ينص هذا القانون على أن قوة الجاذبية بين كتلتين تتناسب بشكل طردي مع حاصل ضربهما، وعكسياً مع مربع المسافة بين مركزيهما.
استخدام قوانين نيوتن في الفيزياء: يعتمد ذلك على معلومات سابقة مثل بعد القمر عن الأرض والزمن اللازم لدورانه حولها.
تخضع حركة القمر حول الأرض لمبادئ الجاذبية العامة والحركة الدائرية، مما يسهل حساب الكتلة بشكل دقيق.

طبقات الكرة الأرضية

بعد التعرف على الكرة الأرضية، يجب علينا الآن دراسة الطبقات المختلفة المكونة لها:

الأرض تتكون من عدة طبقات، كل منها له عمق وكثافة مختلفة، كما يلي:

اللب الداخلي

يُعتبر اللب الداخلي من الطبقات التي تقع تحت سطح الأرض.
يصل عمقه إلى حوالي 6400-5180 كم، وقطره يقارب 1220 كم، أي ما يعادل تقريباً ثلاث أرباع قطر القمر، ويتكون من الحديد والنيكل.
تصل درجة الحرارة في هذه الطبقة إلى حوالي 5400 درجة مئوية، مما يجعلها مشابهة لحرارة الشمس.
تعد سرعة اللب الداخلي أكبر بقليل من سرعة حركة الكواكب.

اللب الخارجي

يمثل اللب الخارجي إحدى الطبقات الموجودة تحت سطح الأرض، بعمق يتراوح بين 2880-5189 كم.
تتكون هذه الطبقة من سوائل مكونة من الحديد والنيكل، وتسخن هذه السوائل لدرجة حرارة عالية تُنتج تيارات كهربائية نتيجة الحركة الاضطرابية.
تتسبب هذه التيارات في توليد المجال المغناطيسي.

الستار

يُعتبر الستار الطبقة الثالثة من الطبقات الأرضية، ويقع على عمق 2880 كم.
يتميز الستار بأنه أكثر الطبقات سماكة، حيث يصل سمكها إلى حوالي 3000 كم، وتتكون من عدة عناصر مثل الماغنسيوم، الحديد، والسليكون.
قد تصل درجة حرارة الطبقة الخارجية من الستار إلى مستوى انصهار الصخور.
تتكون هذه الطبقة من الصخور المنصهرة، المعروفة بالغلاف الموري، وهي المسؤولة عن حركة الصفائح التكتونية.

القشرة

تُعتبر القشرة الطبقة الأخيرة والأقل سمكاً، حيث لا يتجاوز سمكها 5 كم تحت المحيطات.
أما تحت القارات، فيصل عمقها إلى نحو 30-70 كم، وتتكون من عناصر أخف نسبياً مثل الأكسجين، الألومنيوم، والسليكا.
تتميز القشرة برقتها، حيث تشبه قشرة البيضة، مما يجعلها هشة وطفيفة الوزن.

مكونات الكرة الأرضية

كما ذكرنا سابقاً، فإن الكرة الأرضية، أو كوكب الأرض، يُعتبر أكبر كواكب المجموعة الشمسية التي تضم كواكب عطارد، الزهرة، والمريخ، ويحتوي على العديد من الكائنات الحية، والمحيطات، والبحار.
لذلك، يُعتبر هذا الكوكب المكان الوحيد الذي يعيش فيه الإنسان وتستمر فيه الحياة.

ما هو ثقل الكرة الأرضية؟

بعد أن تعرفنا على كوكب الأرض، يجب علينا الآن فهم مفهوم ثقل الكرة الأرضية.

يمكن تعريف ثقل الكرة الأرضية بعدة طرق:

يمكن اعتباره مركز الكتلة لأرض صلبة، أو مركز كتلة نظام الكرة الأرضية الذي يشمل الغلاف الجوي، الكتلة الصلبة، والبحار والمحيطات.
مركز الأرض غير محدد علمياً في كل الحالات، إذ لا توجد نقطة أصل، بالتوافق مع نظرية الانفجار العظيم، حيث لم ينفجر الكون من نقطة محددة.
بدأ الكون صغير الحجم، ثم شهد توسعات وتطورات أدت إلى زيادة حجم كل نقطة حتى أصبح الكون بحجمه الحالي.
كذلك، يجب أن نلاحظ أن الأرض ليست ثابتة، بل تتغير نتيجة القوى التكتونية والمناخية.
لكل نقطة في الكون، لا توجد حدود واضحة، وفقاً للتطورات المستمرة.
لذا، فإن الأبحاث التي يُجريها العلماء تُعتبر مجرد نقطة انطلاق لاستكشاف حدود الكون.

كيف نقوم بحساب موقع مركز الثقل؟

يمكن حساب مركز ثقل الكرة الأرضية باتباع الخطوات التالية:

تحديد محصلة الوزن الكاملة، من خلال جمع كل الأوزان الموجودة على الكرة الأرضية.
تكون محصلة الوزن مساوية لمجموع وزن كل الجزيئات.
حساب مجموع العزم لوزن جزيئات حول المحور عن طريق قياس المسافات.
تطبيق قيمة بعد النظام الكلي مضروباً في الوزن الكلي.
يمكن معرفة مركز الثقل من خلال قسمة جميع العزوم الواقعة على محور مضروب بُعدها عن المحور الآخر ومن ثم قسمة الناتج على مجموع العزوم.

عمق مركز الكرة الأرضية

لقد أدركنا أنه ليس هناك نقطة أصل علمية للأرض، بحسب نظرية الانفجار العظيم التي توضح عدم وجود نقطة انطلاق محددة.
بيد أنه هناك أبحاث ودراسات أجريت لتحديد عمق مركز الكرة الأرضية، والذي قد يبلغ 6400 كم نظرياً.

مركز جاذبية الأرض

كما نعلم، فإن الأرض تدور حول القمر، مما يؤدي إلى عدم ثباتها والتأثير على الوزن والموقع.
جاذبية الأرض ترمز في علم الفيزياء بالرمز “g”، حيث تشير إلى التسارع الذي توفره الأرض على الأجسام الموجودة عليها أو بالقرب منها.
تبلغ قيمتها تقريباً 9.82 م/ث².

أهمية تحديد مركز الأرض

يساهم تحديد مركز الأرض في تقديم إطار مفيد للعلماء لفهم الحركات النسبية للأجسام على سطح الأرض، وكذلك في الفضاء والغلاف الجوي.
تساعد هذه المعرفة العلماء على دراسة استجابة الأرض للظواهر الطبيعية مثل حركة الصفائح الجليدية في العصور القديمة، وظهور البراكين والزلازل، وتغير مستويات سطح البحر.
وبذلك، بعد أن دراستنا الشاملة عن الكرة الأرضية، ندرك أنها أحد الكواكب الرئيسية في المجموعة الشمسية، مأهولة بملايين الكائنات الحية، وهي بمثابة موطن الإنسان.
كما نعلم أن الأرض ليست ثابتة، بل تتحرك بشكل نسبي، وأنها تتخذ شكلاً دائريا أو بيضاوياً، مما يجعلها المكان الوحيد الذي تواصل فيه الكائنات الحية حياتها.