Ο πλανήτης Γη

Ο πλανήτης Γη

του Κωνσταντίνου Αθ. Οικονόμου δασκάλου -συγγραφέα

Η Γη είναι ο μοναδικός πλανήτης στον οποίον κατοικούν οι άνθρωποι και εκατομμύρια άλλα είδη του φυτικού και του ζωικού βασιλείου. Είναι ο τρίτος σε απόσταση πλανήτης από τον Ήλιο, ο πέμπτος μεγαλύτερος σε μάζα στο Ηλιακό Σύστημα και ο μεγαλύτερος μεταξύ των τεσσάρων πλανητών που διαθέτουν στερεό φλοιό. Έχει στον ισημερινό ακτίνα 6.378,1 χλμ. και περιφέρεια 40.075,017 χλμ., εμβαδόν επιφανείας 148.940.000 τ.χλμ., όγκο 1,08 τρις κυβικά χιλιόμετρα και μάζα 5.973.600.000.000.000.000.000 [περίπου 6 εξάκις εκατομμύρια] τόνους. Ο πλανήτης σχηματίστηκε πριν από 4,5 δισεκατομμύρια έτη και έχει φυσικό δορυφόρο τη Σελήνη. Η λέξη Γη προέρχεται από το όνομα της πρώιμης αρχαιοελληνικής θεάς με το όνομα Γαία.

ΔΟΜΗ: Το εσωτερικό της Γης είναι διαχωρισμένο σε ένα πυριτικό εξωτερικό συμπαγή φλοιό, έναν ημίρρευστο μανδύα, έναν ρευστό εξωτερικό πυρήνα ο οποίος είναι αρκετά πιο ιξώδης [κολλώδης] από τον μανδύα, καθώς και έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα. Ο ρευστός εξωτερικός πυρήνας δημιουργεί ένα ασθενές μαγνητικό πεδίο, λόγω της θερμικής μεταφοράς του ηλεκτρικά αγώγιμου υλικού του.

Οι θερμοκρασίες στο εσωτερικό της Γης υπερβαίνου τους 5.000 βαθμού Κελσίου. Η εσωτερική θέρμανση του πλανήτη ξεκίνησε με τη διαδικασία της συσσωμάτωσής του, έπειτα συνεχίστηκε μέσω της διάσπασης των ραδιενεργών στοιχείων [ουράνιο, θόριο, κάλιο]. Η ροή θερμότητας από το εσωτερικό του πλανήτη προς την επιφάνεια ισούται μόνο με το 0,005% της ενέργειας που λαμβάνεται από τον Ήλιο. Παρόλ' αυτά, αυτή η εσωτερική θερμότητα είναι αρκετή ώστε να λιώσει το υλικό το οποίο αναβλύζει συνεχώς στην επιφάνεια της Γης από το εσωτερικό, μέσω ηφαιστείων και ρωγμών στις μεσοωκεάνειες ράχες με τη μορφή μάγματος. Το μεγαλύτερο μέρος του γήινου φλοιού είναι νεότερο των 100 εκατομμύριων ετών [όπως το μεγαλύτερο τμήμα της Ευρώπης – εξαίρεση ο Όλυμπος]. Τα αρχαιότερα τμήματα του φλοιού είναι περίπου 4,4 δισεκατομμύριων ετών! Ο πλανήτης μας χωρίζεται κατά βάθος στα εξής τμήματα: Α΄ 0–60 χλμ. Λιθόσφαιρα, εκ τω οποίων: στα πρώτα 30 χιλιόμετρα ο Φλοιός και από 30-60 χλμ το άνω τμήμα του Μανδύα. Β΄ 35-2.890 χλμ. Μανδύας, Γ΄ 2890-5.100 χλμ. Εξωτερικός πυρήνας, Δ΄ 5.100-6.368 χλμ. Εσωτερικός πυρήνας.

Συνολικά, η σύσταση της Γης κατά μάζα είναι: 33,1% σίδηρος, 27,2% οξυγόνο, 17,2% πυρίτιο, 15,9% μαγνήσιο, 1,6% νικέλιο, 1,6% ασβέστιο, 1,5% αργίλιο, 0,7% θείο, 0,25% νάτριο, 0,071% τιτάνιο, 0,019% κάλιο, 0,86% άλλα στοιχεία

ΠΥΡΗΝΑΣ: Η μέση πυκνότητα της Γης είναι 5.515 κ/κ.μ. [ο πυκνότερος πλανήτης του ηλιακού συστήματος]. Η πυκνότητα πρέπει να είναι ιδιαίτερα αυξημένη στον πυρήνα. Στα πρώτα στάδια της δημιουργίας του πλανήτη, πριν 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, η Γη, ενώ ήταν σε ρευστή κατάσταση, λόγω της βαρύτητας, πυκνότερα υλικά έρρευσαν προς το κέντρο στη διάρκεια μίας διαδικασίας που καλείται διαφοροποίηση, ενώ τα λιγότερο πυκνά υλικά έμειναν στην επιφάνεια. Ως αποτέλεσμα, ο πυρήνας αποτελείται κυρίως από σίδηρο (80%), νικέλιο και πυρίτιο.

Άλλα πυκνότερα υλικά όπως το ουράνιο και ο μόλυβδος, είναι είτε σπάνια, είτε έχουν την ιδιότητα να προσκολλώνται σε ελαφρότερα υλικά και γι' αυτό βρίσκονται κυρίως στον φλοιό. Ο πυρήνας χωρίζεται σε έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα ακτίνας γύρω στα 1.250 χλμ. και έναν ρευστό εξωτερικό πυρήνα ακτίνας γύρω στα 3.500 χλμ. Ο εσωτερικός πυρήνας πιστεύεται πως είναι στερεός και πως αποτελείται κυρίως από σίδηρο και νικέλιο. Ο εξωτερικός πυρήνας εκτιμάται πως αποτελείται από κράμα ρευστού σιδήρου, νικελίου και ιχνών ελαφρότερων στοιχείων. Η θερμική μεταφορά στον εξωτερικό πυρήνα σε συνδυασμό με την διέγερση από την περιστροφή της Γης [η λεγόμενη δύναμη Coriolis] προκαλεί το γήινο μαγνητικό πεδίο. Κατά μία άλλη θεωρία, ο γήινος πυρήνας αποτελείται από υδρογόνο και ήλιο, που βρίσκονται στην ίδια κατάσταση με αυτήν του Ηλίου. Στον πυρήνα συμβαίνουν παρόμοιες πυρηνικές αντιδράσεις, όπως στον Ήλιο, γι' αυτό και παραμένει σε ρευστή κατάσταση, χωρίς να έχει ψυχθεί. Σύμφωνα με τελευταιες μελέτες, εικάζεται πως ο εσωτερικός πυρήνας της Γης περιστρέφεται ελαφρώς ταχύτερα από τον υπόλοιπο πλανήτη [2°/έτος]. Και οι δύο θεωρίες, ενώ προσπαθούν να εξηγήσουν τα φαινόμενα που παρατηρούνται στην γήινη επιφάνεια, παραμένουν απλώς στο επίπεδο της θεωρίας, χωρίς να έχει υπάρξει απόδειξη για καμία.

ΜΑΝΔΥΑΣ: Ο γήινος μανδύας εκτείνεται σε ένα βάθος 2.890 χλμ.. Η πίεση στην βάση του μανδύα είναι 1,4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη της ατμοσφαιρικής πίεσης(!), πράγμα που θα έκανε κάτι παρά πάνω από αδύνατο ένα ταξίδι στο κέντρο της Γης, που τόσο ήθελε ο Ι. Βερν! 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, το χαμηλότερο τμήμα είναι σχεδόν στερεό ενώ το ανώτερο τμήμα είναι ημιτηγμένο. Έτσι ο ανώτερος μανδύας μπορεί να ρεύσει αρκετά αργά. Η εξήγηση του γεγονότος πως ενώ ο εξωτερικός πυρήνας είναι ρευστός, ο κατώτερος μανδύας είναι στερεός, 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%].

Εικόνα 1: Η ΓΗ ΤΗ ΝΥΧΤΑ

ΦΛΟΙΟΣ: Τα λεπτότερα τμήματα του φλοιού [5 χλμ.] είναι κάτω από τους ωκεανούς και αποτελούνται από πυκνά πετρώματα μαγνησίου, σιδήρου και πυριτίου. Τα παχύτερα τμήματα του φλοιού [έως 70 χλμ.] είναι τα ηπειρωτικά που είναι λιγότερο πυκνά και αποτελούνται από πετρώματα νατρίου, αλουμικίου και πυριτίου. Ο γήινος φλοιός είναι πλούσιος σε φυσικούς πόρους [κοιτάσματα άνθρακα, πετρελαίου, φυσικού αερίου, μεθανίου]. Αυτά τα κοιτάσματα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ενέργειας καθώς και για την δημιουργία συνθετικών υλικών. Κατά τις τεκτονικές διαδικασίες στον γήινο φλοιό, σχηματίστηκαν μεταλλευτικά κοιτάσματα. Τα κοιτάσματα αυτά μας παρέχουν μέταλλα και άλλα χρήσιμα χημικά στοιχεία (όπως το ορυκτό αλάτι). Σε αυτά μπορεί να συνυπολογιστεί και η λεγόμενη βιομάζα που παρέχει ξυλεία και τροφή.

ΥΔΡΟΣΦΑΙΡΑ: Η Γη είναι ο μόνος πλανήτης που στην επιφάνειά της κυριαρχεί το υγρό στοιχείο. Το νερό καλύπτει το 71% της γήινης επιφάνειας [97% θαλάσσιο και 3% γλυκό νερό] και την χωρίζει σε ωκεανούς και ηπείρους. Η τροχιά της Γης, η ηφαιστειακή δραστηριότητα, η βαρύτητα, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, το μαγνητικό πεδίο και η πλούσια σε οξυγόνο ατμόσφαιρα είναι οι βασικές αιτίες που κάνουν τη Γη 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 γήινη θερμοκρασία στους 15 βαθμούς Κελσίου [πάνω από το σημείο πήξης]. Παλαιοντολογικές ενδείξεις δείχνουν πως κάποια στιγμή μετά την αποίκηση των ωκεανών από τα πρώτα βακτήρια, πριν 600 εκατομμύρια χρόνια, το φαινόμενο του θερμοκηπίου κατέρρευσε, με αποτέλεσμα την ολική ψύξη της Γης και την πιθανή πήξη όλων των ωκεανών για μία περίοδο από 10 - 100 εκατομμύρια χρόνια. Σε άλλους πλανήτες, όπως στην Αφροδίτη, ο ατμός καταστρέφεται από την ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία, ενώ το υδρογόνο ιονίζεται και απομακρύνεται από τον πλανήτη μέσω του ηλιακού ανέμου.

Στην ατμόσφαιρα της Γης, ένα στρώμα όζοντος στη στρατόσφαιρα, απορροφά το μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής υπεριώδους ακτινοβολίας, αποτρέποντας την αποσύνθεση του νερού. Επιπλέον, η μαγνητόσφαιρα, αποτρέπει την αλληλεπίδραση μεταξύ των στοιχείων της ατμόσφαιρας και του ηλιακού ανέμου. Ακόμη τα ηφαίστεια εκπέμπουν συνεχώς ατμούς από το εσωτερικό, ενώ οι μετακινούμενες πλάκες ανακυκλώνουν τον άνθρακα και το νερό, καθώς οι ασβεστόλιθοι εισέρχονται στον μανδύα και εξέρχονται μέσω των ηφαιστείων ως ατμός και διοξείδιο του άνθρακα. Αξίζει να αναφέρουμε ότι τα συστατικά του μανδύα περιέχουν 10 φορές την ποσότητα του νερού των ωκεανών [το μεγαλύτερο μέρος είναι παγιδευμένο].

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ: Η Γη έχει μία πυκνή ατμόσφαιρα αποτελούμενη από 78% άζωτο, 21% οξυγόνο, 0,9% αργό, 1% υδρατμούς, 0,04 διοξείδιο του άνθρακα, και ίχνη από άλλα αέρια. Η σύσταση της γήινης ατμόσφαιρας είναι ασταθής, αλλά η ισορροπία διατηρείται από την βιόσφαιρα. Τα στρώματα της ατμόσφαιρας [τροπόσφαιρα, στρατόσφαιρα, μεσόσφαιρα, θερμόσφαιρα, εξώσφαιρα] μεταβάλλονται από τόπο σε τόπο και εξαρτώνται και από εποχιακές μεταβολές. Θεωρείται ότι η παρούσα σύσταση της ατμόσφαιρας είναι αποτέλεσμα της δράσης ζώντων οργανισμών. Ο εμπλουτισμός της γήινης ατμόσφαιρας της Γης με οξυγόνο άρχισε πριν 2,45 δις χρόνια. Μια μελέτη πετρωμάτων από τη Νότια Αφρική, ηλικίας 2,5 δις χρόνων έδειξε ότι ένα υπόστρωμα μικροοργανισμών παρήγαγε οξυγόνο. Τότε η σύσταση της ατμόσφαιρας δεν ήταν σταθερή και ανά περιόδους γινόταν πλούσια σε υδρογονάνθρακες, που έκαναν την ατμόσφαιρα ομιχλώδη, όπως είναι η σημερινή ατμόσφαιρα του Τιτάνα. Η αιτία των αυξομειώσεων ήταν η βιοσύνθεση μεθανίου.

ΚΛΙΜΑ: Οι δύο μεγάλες περιοχές πολικού κλίματος, διαχωρίζονται με δύο, εύκρατες ζώνες και μία πλατιά ισημερινή ζώνη τροπικού και υποτροπικού κλίματος. Ανάλογα την περιοχή, έντονες διακυμάνσεις παρατηρούνται στα μετεωρολογικά δεδομένα, όπως στην ετήσια βροχόπτωση η οποία μπορεί να κυμαίνεται από αρκετά μέτρα βροχής [εποχή βροχών στην Κ. Αφρική] έως σχεδόν μηδενικές τιμές [κεντρική Σαχάρα]. Οι ακραίες θερμοκρασίες που έχουν καταγραφεί στον Πλανήτη είναι +58,8°C (υπό σκιά) στην Λιβύη και -89,2°C στον Ρωσικό σταθμό Βοστόκ στην Ανταρκτική.

ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΓΗΣ: Ο Πλανήτης Γη πραγματοποιεί τέσσερις κινήσεις: την περιστροφή γύρω από τον άξονά της, την περιφορά γύρω από τον Ήλιο, την ηλιακή μεταβατική περιφορά [που πραγματοποιεί ακολουθώντας την περιστροφή του Ηλιακού Συστήματος] και τη γαλαξιακή μεταβατική περιφορά, που πραγματοποιεί ακολουθώντας την περιστροφή του Γαλαξία.

Εικόνα 2: Η ΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΤΟΝ ΗΛΙΟ ΚΑΙ ΟΙ ΕΠΟΧΕΣ

Η ΓΗ ΣΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ: Η περίοδος περιστροφής της γης περί τον άξονα της είναι 23 ώρες, 56 λεπτά και 4.09 δευτερόλεπτα (μία αστρική ημέρα). Έτσι παρατηρώντας από την γη τα ουράνια σώματα, η κύρια φαινόμενη κίνησή τους είναι από τα ανατολικά προς τα δυτικά με μία ταχύτητα 15°/ώρα, π.χ. μία ηλιακή ή σεληνιακή διάμετρο ανά δύο λεπτά. Η περιφορά της Γης, με μέση ταχύτητα 107.000 χλμ./ώρα, γύρω από τον Ήλιο διαρκεί 365,2564 μέσες ηλιακές ημέρες (ή ένα αστρικό έτος). Η απόσταση από τον Ήλιο κυμαίνεται μεταξύ 152,1 εκατομ. χλμ. [αφήλιο], έως 147,1 εκατομ. χλμ. [περιήλιο]. Παρατηρώντας από τη Γη, έχουμε μία φαινόμεν κίνηση του Ήλιου ως προς τα αστέρια 1°/ημέρα ή μία ηλιακή ή σεληνιακή διάμετρο κάθε 12 ώρες, σε αντίθετη διεύθυνση από την κύρια φαινόμενη κίνηση (λόγω περιστροφής). Η Γη έχει έναν δορυφόρο, τη Σελήνη, η οποία περιφέρεται γύρω από την γη κάθε 27,3 ημέρες (αστρικός μήνας). Παρατηρώντας από την γη την κίνηση, φαίνεται να κινείται με 12 °/ημέρα, σε αντίθετη διεύθυνση από την κύρια φαινόμενη κίνηση. Λόγω της συνδυασμένης περιφοράς γύρω από τον ήλιο, ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο ίδιων φάσεων της σελήνης (π.χ. από πανσέληνο σε πανσέληνο) διαρκεί λίγο περισσότερο, για την ακρίβεια 29,54 ημέρες - η περίοδος αυτή ονομάζεται συνοδικός μήνας [αυτός ήταν και ο αρχαίος σεληνιακός μήνας]. Με σημείο αναφοράς τον Βόρειο Πόλο της Γης, η κίνηση της Γης, της Σελήνης και της αξονικής περιστροφής, είναι όλες αντίθετα στην φορά των δεικτών του ρολογιού. Το τροχιακό επίπεδο Γης-Ηλίου ή αλλιώς Εκλειπτική (23,5°, η κλίση αυτή είναι η αιτία των εποχών του έτους) και το τροχιακό επίπεδο Γης-Σελήνης, σχηματίζουν γωνία 5° [αν ήταν απόλυτα ευθυγραμμισμένα, θα είχαμε μία έκλειψη Ηλίου ή Σελήνης κάθε μήνα].

Εικόνα 3: Ο ΗΛΙΟΣ ΕΡΥΘΡΟΣ ΓΙΓΑΝΤΑΣ ΕΤΟΙΜΑΖΕΤΑΙ ΝΑ "ΚΑΤΑΒΡΟΧΘΙΣΕΙ" ΤΗ ΓΗ

ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ ΤΗΣ ΓΗΣ: Το βιολογικό και γεωλογικό μέλλον της Γης εξαρτάται από τη χημεία στην επιφάνεια της Γης, το ρυθμό της ψύξης του εσωτερικού του πλανήτη, τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με άλλα αντικείμενα του Ηλιακού Συστήματος και την αύξηση της φωτεινότητας του Ήλιου. Ένα αβέβαιο στοιχείο προβλέψεως είναι η συνεχιζόμενη επιρροή της τεχνολογίας που έχει εισαχθεί από τον άνθρωπο, όπως η γεωμηχανική, η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει σημαντικές αλλαγές στον πλανήτη. Ο ίδιος ο άνθρωπος, πάντως, μπορεί ακόμη και με την τεχνολογία να οδηγήσει στην εξαφάνιση της ανθρωπότητας, αφήνοντας τον πλανήτη να επανέλθει σταδιακά σε έναν αργό ρυθμό εξέλιξης που εξαρτάται μόνο από μακροπρόθεσμες φυσικές διεργασίες. Κατά διαστήματα εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών, τυχαία ουράνια γεγονότα θέτουν ένα παγκόσμιο κίνδυνο για τη βιόσφαιρα, που μπορεί να οδηγήσει σε μαζικές εξαφανίσεις, όπως προσκρούσεις κομητών ή αστεροειδών με διάμετρο 5-10 χιλιόμετρα, ή μια μεγάλη αστρική έκρηξη, που ονομάζεται σουπερνόβα, μέσα σε μια ακτίνα 100 ετών φωτός. Άλλα μεγάλης κλίμακας γεωλογικά γεγονότα είναι πιο προβλέψιμα. Η θεωρία Μιλάνκοβιτς προβλέπει ότι ο πλανήτης θα συνεχίσει να παρουσιάζει περιόδους παγετώνων, τουλάχιστον μέχρι η περίοδος των τεταρτογενών παγετώνων να φτάσει στο τέλος της. Αυτές οι περίοδοι που προκαλούνται από την κλίση του άξονα περιστροφής και τη μετάπτωση της τροχιάς της Γης. Ακόμη, είναι πιθανό, οι τεκτονικές πλάκες να οδηγήσουν σε μια υπερήπειρο [σαν την αρχική Παγγαία] σε 250 έως 350 εκατομ. χρόνια. Κατά τη διάρκεια των επόμενων τεσσάρων δισεκατομμυρίων χρόνων, η φωτεινότητα του Ήλιου θα αυξηθεί σταθερά, με αποτέλεσμα τη δραματική αύξηση της ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στη Γη. Αυτό θα προκαλέσει μεγαλύτερη διάβρωση των πυριτικών ορυκτών, η οποία θα προκαλέσει μία μείωση στα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Σε περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια, το επίπεδο των εκπομπών CO2 θα πέσει κάτω από το επίπεδο που απαιτείται για τη διατήρηση της φωτοσύνθεσης που χρησιμοποιείται από τα δέντρα με μακροπρόθεσμη τάση να εξαφανιστούν εντελώς. Η επακόλουθη απώλεια του μηχανισμού αναπλήρωσης του οξυγόνου θα προκαλέσει την εξαφάνιση της πανίδας μερικά εκατομμύρια χρόνια αργότερα. Σε περίπου 1,1 δισεκατομμύρια χρόνια, η ηλιακή φωτεινότητα θα είναι 10% υψηλότερη από ό, τι σήμερα. Αυτό θα κάνει την ατμόσφαιρα να γίνει ένα «υγρό θερμοκήπιο», με αποτέλεσμα την εξάτμιση των ωκεανών. Ως πιθανή συνέπεια, η τεκτονική των πλακών θα σταματήσει. Μετά από αυτό το γεγονός, θα φθαρεί και η γήινη μαγνητόσφαιρα, γεγονός που αναπόφευκτα θα οδηγήσει σε μια γρήγορη απώλεια των πτητικών ουσιών από την εξωτερική ατμόσφαιρα. Σε τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα, η αύξηση της θερμοκρασίας στην επιφάνεια της Γης θα προκαλέσει ένα ανεξέλεγκτο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Τότε οι περισσότεροι, αν όχι όλοι οι οργανισμοί στην επιφάνεια θα έχουν εξαφανιστεί. Η πιο πιθανή μοίρα του πλανήτη είναι η απορρόφηση από τον

Ήλιο σε περίπου 5-6 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το αστέρι θα εισέλθει στη φάση του ερυθρού γίγαντα και θα επεκταθεί τόσο ώστε να «καταπιεί» την τροχιά του πλανήτη, μαζί τον πλανήτη, με αποτέλεσμα την καταστροφή του. Βεβαίως αυτή είναι η επιστημονική θεώρηση. Αγνοούμε όμως το σχέδιο του Δημιουργικού Αιτίου του Σύμπαντος, τον ίδιο το Θεό.