مركز الكرة الأرضية
يمكن تعريف مركز ثقل الكرة الأرضية من خلال طريقتين؛ الأولى تتمثل في كونه مركز الكتلة للأرض الصلبة، والثانية هي مركز الكتلة لكامل نظام الكرة الأرضية الذي يشمل الأرض الصلبة، الصفائح الجليدية، المُحيطات، والغلاف الجوي. ومع ذلك، يُعتبر مركز الكرة الأرضية غير مُحدد علمياً في كلا الحالتين، حيث تتعرض الأرض لتغييرات مستمرة نتيجة لقوى التكتونيات والقوى المناخية.
مركز الكون
لا يوجد مركز ثقل للكون، مما يعني أنه لا توجد نقطة أصل محددة. يمكن فهم ذلك من خلال العودة إلى نظرية الانفجار الكبير التي حدثت منذ حوالي 13.7 مليار سنة، والتي تشير إلى أن الكون لم ينفجر من نقطة مركزية. بل بدأ الكون في حجم صغير ومن ثم بدأت كل نقطة فيه بالتّوسع بشكل متساوٍ.
ولا يزال هذا التوسع مستمراً حتى وقتنا الراهن، وتجدر الإشارة إلى أن العلماء لا يزالون غير متأكدين من حدود الكون. حيث قدم العالم ريدن (بالإنجليزية: Ryden) تحليلًا مفيدًا حول هذا الأمر، قال فيه “نظرًا للمسافة المحدودة التي قطعها الضوء منذ الانفجار الكبير، فإن ملاحظات علماء الكونيات تعطي لمحة محدودة عن الكون، إذ يمكن أن يكون الكون بأكمله بلا حدود”.
عمق مركز الأرض
يصل عمق مركز الأرض تقريبًا إلى 6,400 كم. تتكون الأرض من أربع طبقات، كل واحدة منها لها عمق وكثافة مختلفة. وهذه الطبقات مرتبة من الداخل إلى الخارج كما يلي: اللب الداخلي، اللب الخارجي، الستار، والقشرة. وفيما يلي تفصيل عن عمق كل طبقة:
عمق اللب الداخلي
يقع اللب الداخلي (بالإنجليزية: inner core) على عمق يتراوح بين 6,400 و5,180 كم تحت سطح الأرض، وقطره حوالي 1,220 كم، وهو ما يقارب ثلاثة أرباع نصف قطر القمر. يتكون اللب الداخلي من الحديد والنيكل، ويتميز بكثافة ودرجة حرارة عالية جداً، إذ تصل درجة الحرارة داخله إلى 5,400 درجة مئوية، وهي قريبة من درجة حرارة الشمس.
كما يُظهر اللب الداخلي سرعة حركة أعلى قليلاً من سرعة الكواكب، ويعاني من ضغوط هائلة تصل إلى أكثر من 3 ملايين ضعف الضغط الموجود على سطح الأرض.
عمق اللب الخارجي
اللب الخارجي (بالإنجليزية: outer core) يقع تحت سطح الأرض على عمق يتراوح بين 5,180 و2,880 كم. يتكون من سائل من الحديد والنيكل، حيث يتم تسخين هذا السائل إلى درجات حرارة مرتفعة، ما يؤدي إلى تكوين تيارات ضخمة ذات حركة مضطربة نتيجة التحلل الإشعاعي لعنصري اليورانيوم والثوريوم.
تتولد تيارات كهربائية نتيجة الحركة المضطربة للسوائل المُسببة لتوليد المجال المغناطيسي للأرض، ويتغير هذا المجال كل 200,000-300,000 سنة، ولا يزال العلماء متحيرين بخصوص آلية حدوث ذلك.
عمق الستار
الستار (بالإنجليزية: mantle) يقع على عمق 2,880 كم تحت سطح الأرض، وهو أكثر طبقات الأرض سمكًا، حيث يقدر سمكها بـ 3,000 كم، وتتكون من المغنيسيوم، والحديد، والسيليكون. وهذه الطبقة شبه صلبة ذات كثافة عالية لكنّها أبطأ بكثير مقارنةً مع الطبقات الأخرى.
وتصل درجة الحرارة في الطبقة الخارجية للستار إلى نقطة انصهار الصخور، مما يشكل طبقة من الصخور الذائبة تُعرف بالغلاف الموري (asthenosphere)، وهي الطبقة التي تنزلق عليها الصفائح التكتونية للأرض، جنبًا إلى جنب مع القشرة لتشكيل الغلاف الصخري.
عمق القشرة
تتميز القشرة (بالإنجليزية: crust) بتباين سمكها، وهي أقل طبقات الأرض سمكًا، حيث يكون سمكها حوالي 5 كم تحت المحيطات، بينما يتراوح سمكها بين 30-70 كم تحت القارات. تتكون القشرة من عناصر خفيفة نسبيًا مثل الألومنيوم، والأكسجين، والسيليكا، كما أنها طبقة رقيقة وهشة وباردة تشبه قشرة البيضة المسلوقة.
خطوات حساب موقع مركز الثقل لنظام معين
يتم حساب موقع مركز الثقل لنظام يتألف من مجموعة من الجزيئات من خلال اتباع الخطوات التالية:
- تحديد محصلة الوزن للنظام بالكامل. إذا كان لدينا نظام يتكون من عدد ن من الجزيئات في موقع معين، يمكن استبدال كتلة هذه الجزيئات بمحصلة الوزن، والتي يُرمز لها بالرمز ج.
- تكون قيمة محصلة الوزن مساوية لمجموع أوزان الجزيئات في النظام: م = Σو، حيث Σو هو مجموع الكتل في النظام، وجم هو قيمة الكتلة المكافئة لكتل هذا النظام.
- حساب مجموع العزم لوزن جميع الجزيئات حول المحاور. يجب جمع القيم حول المحور س وتسمى قيمته و س، ثم جمع القيم حول المحور ص وتسمى قيمته و ص، ثم جمع القيم حول المحور ع وتسمى قيمته و ع.
- قيمة بعد النظام الكلي عن المحور س مضروباً بالوزن الكلي للنظام و م، تساوي قيمة بعد الجزيء الأول عن المحور س مضروباً بوزن الجزيء الأول على المحور س، مضافاً إليه قيمة بعد الجزيء الثاني عن المحور س مضروباً بوزن الجزيء الثاني، وهكذا لكل الجزيئات على المحور س.
- نفس العملية تكرر لباقي المحاور: يجب حساب قيمة بعد النظام عن المحور ص، وع المضروب بوزن الجزيئات على تلك المحاور.
- لحساب موقع الثقل على المحور س، يتم قسمة مجموع العزوم الواقعة على المحور س مضروبة بالبُعد عن المحور س، ثم قسمة الناتج الكلي على مجموع العزوم الكلية.
- تُتبع نفس الخطوات للأبعاد على المحورين ص وع.
ما هي الدولة التي تتوسط الأرض؟
تعتبر مدينة كيتو (بالإنجليزية: Quito) المدينة التي تتوسط الأرض، وهي عاصمة دولة الإكوادور، وتقع في نصف الكرة الجنوبي على بُعد أقل من 20 كم عن خط الاستواء الذي يفصل بين نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي.
وقد تم تحديد موقع خط الاستواء بنصب تذكارية أُطلق عليها اسم منتصف العالم (la mitad del mundo)، ولذلك أُطلق اسم إكوادور على الدولة نسبةً للاسم الإسباني لخط الاستواء إكواتور (Equator).
