البنية الداخلية للكرة الأرضية للسنة الثالثة متوسط: القشرة والرداء واللب والطرق غير المباشرة

يبلغ نصف قطر الكرة الأرضية نحو 6400 كيلومتر، بينما لم يتجاوز أعمق حفر أنجزه الإنسان نحو 12 إلى 15 كيلومترا. وهذا يعني أن الإنسان لم يلامس إلا جلدة رقيقة من الأرض. فكيف نعرف إذن ما بداخلها؟ هذا هو سؤال النشاط الثاني من مورد التكتونية العامة والبنية الداخلية للكرة الأرضية في العلوم الطبيعية للسنة الثالثة متوسط. تعرض هذه الصفحة الجواب كاملا: الطرق غير المباشرة، ثم الطبقات، ثم خصائص كل طبقة، ثم أسئلة الامتحان المتوقعة.

لماذا لا نلاحظ باطن الأرض مباشرة؟

• الأبعاد: نصف القطر نحو 6400 km، وأعمق حفرة (حفرة كولا في روسيا) نحو 12 km، أي أقل من 0.2 بالمئة من نصف القطر.
• الحرارة والضغط: تتزايد الحرارة بنحو 3 درجات مئوية كل 100 متر في الطبقات السطحية، ويزداد الضغط بسرعة، فتتعطل الآلات ويذوب الحفار.
• النتيجة: لا يمكن الدراسة المباشرة إلا للقسم السطحي، ولمعرفة الباطن يلجأ الجيولوجيون إلى معطيات غير مباشرة.

مصادر المعطيات غير المباشرة

الأمواج الزلزالية بالتفصيل

عند حدوث زلزال تنطلق من بؤرته أمواج في كل الاتجاهات، وتسجلها أجهزة السيزموغراف في محطات حول العالم. نميز نوعين:

وأهم قاعدة: تتغير سرعة الأمواج وتنكسر أو تنعكس عند الانتقال من مادة إلى أخرى مختلفة الكثافة أو الصلابة، فتظهر في التسجيل انقطاعات. وكلما كانت المادة أصلب وأكثف كانت الأمواج أسرع.

الطبقات الرئيسية

بتحليل مئات التسجيلات حدد العلماء أن الأرض مكونة من أربع طبقات كبرى من الخارج إلى الداخل:

حدود الانقطاع (الانقطاعات)

الانقطاع هو سطح تتغير عنده سرعة الأمواج بشكل مفاجئ، وهو الدليل على تغير طبيعة المادة.

كيف عرفنا أن اللب الخارجي سائل؟

عند عمق 2900 km تختفي الأمواج S تماما ولا تسجل في المحطات المقابلة للزلزال، بينما تتباطأ الأمواج P بشكل واضح. وبما أن الأمواج S لا تعبر السوائل فالاستنتاج: اللب الخارجي سائل. أما ازدياد سرعة P من جديد عند 5100 km فيدل على أن اللب الداخلي صلب.

القشرة الأرضية

القشرة هي الطبقة التي نعيش عليها، وهي رقيقة جدا مقارنة بباقي الطبقات (كقشرة التفاحة). وهي نوعان:

الرداء

يشكل نحو 80 بالمئة من حجم الأرض. جزؤه العلوي صلب مع القشرة، ويشكلان معا الغلاف الصخري (الليثوسفير)، وتحته طبقة لدنة تسمى الغلاف اللدن (الأستينوسفير) تتحرك فيها التيارات الحملية البطيئة، وهي المسؤولة عن حركة الصفائح التي سيدرسها التلميذ في النشاط الموالي.

اللب

• اللب الخارجي السائل: حركة الحديد المنصهر فيه تولد المجال المغناطيسي الأرضي الذي يحمينا من الأشعة الشمسية.
• اللب الداخلي الصلب: حرارته نحو 5000 درجة مئوية، لكنه صلب بسبب الضغط الهائل.

ترتيب الكثافة والحرارة

كلما تعمقنا ازدادت الكثافة من نحو 2.7 على السطح إلى نحو 13 في اللب الداخلي، وارتفعت الحرارة من 15 درجة إلى نحو 5000 درجة، وازداد الضغط.

أسئلة محتملة في الامتحان وأجوبتها

1. علل: لا تتم دراسة باطن الأرض دراسة مباشرة. لأن الحفر لا يتجاوز بعض كيلومترات من أصل 6400 km، ولأن الحرارة والضغط يتزايدان بسرعة.
2. ما دلالة اختفاء الأمواج S عند 2900 km؟ أن الطبقة التي تلي ذلك العمق سائلة.
3. ما الفرق بين الغلاف الصخري والرداء؟ الغلاف الصخري يضم القشرة والجزء العلوي الصلب من الرداء، أما الرداء فيمتد حتى 2900 km.
4. ما الانقطاع الذي يفصل القشرة عن الرداء؟ انقطاع موهو.
5. لماذا القشرة المحيطية أكثف من القارية؟ لأنها بازلتية غنية بالحديد والمغنيزيوم.

أخطاء شائعة

• القول إن اللب كله سائل، والصواب أن الخارجي سائل والداخلي صلب.
• الخلط بين الانقطاعات وأسمائها.
• اعتبار الأمواج S قادرة على عبور السوائل.
• الظن أن الرداء سائل، وهو صلب لدن لا يسيل إلا ببطء شديد.

نصائح للحفظ

• ارسم الأرض بنصف دائرة وقسمها إلى أربع طبقات بألوان مختلفة، واكتب العمق والحالة داخل كل طبقة.
• احفظ ترتيب الانقطاعات من الخارج إلى الداخل: موهو ثم غوتنبرغ ثم ليمان.
• اربط كل معلومة بالدليل الذي أثبتها (الأمواج، النيازك، المغناطيسية).

الشرح المصوّر

لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم الأستاذ الفايدي في فيديو «أصف البنية الداخلية للكرة الأرضية، ثالثة متوسط علوم طبيعية، الدرس 12» هذا النشاط في نحو إحدى عشرة دقيقة.