ما شكل الارض

تشكّل كوكب الأرض

بدأ تكوَن كوكب الأرض قبل 4.6 بلايين سة عن طريق تحول الغبار المتجمع حول الشمس إلى كتل صخرية تسمى (الكويكبات الصخرية)، ومع مرور الوقت اقتربت هذه الكتل من بعضها البعض بفعل قوة الجاذبية المتبادلة لتشكّل كوكب الأرض وباقي الكواكب الأخرى. وفي بداية تكون الأرض لم تكن سوى كرة ملتهبة من الصخور المنصهرة الهائجة بردت مع مرور الوقت، وبعد 50 مليون سنة ارتطمت صخرة عملاقة بكوكب الأرض؛ لينتج عن هذا الاصطدام انفصال لجميع العناصر الموجودة على كوكب الأرض. وتمركزت المعادن الكثيفة مثل الحديد والنيكل في مركز الأرض لتشكل نواته، أما الصخور المنصهرة فقد شكلت قشرة سميكة فوق النواة يبلغ سمكها 3000 كم، وبعد مرور 100 مليون سنة برد سطح القشرة وتصلب ليشكل قشرة رقيقة، كما تشكل الغلاف الجوي الذي يحتوي على غازات سامة مثل الميثان، والهيدروجين، والأمونيا، ومع مرور الوقت بدأ الهواء يصفو شيئاً فشيئاً بسبب سقوط بخار الماء الذي تجمع في الغيوم. ويعتقد العلماء أن القمر تكون من فتات اصطدام جرم سماوي بحجم المريخ بالأرض وذلك قبل 4.5 بليون سنة.[1]

الشكل العام للأرض

ساد الاعتقاد أن الأرض هي شكلٌ كرويٌ قُطبه الشمالي إلى الأعلى وقطبه الجنوبي إلى الأسفل، ويمثل خط الاستواء الدائرة الوهمية حول الأرض في منتصف المسافة بين القطبين، وقد أثبتت الدراسات أن الأرض ليست مستديرة تماماً وأنها مفلطحة عند القطبين، حيث تبيّن أن قياس قطر الأرض القطبي أقل من القطر الاستوائي بحوالي 42.78 كم، لتظهر بذلك الأرض بشكل مفلطح قليلاً، ويشبه شكل الأرض إلى حد كبير فاكهة الكمثرى التي يظهر أكبر جزء فيها تحت منتصفها تقريباً.[2]

التمثيلات الهندسية لشكل الأرض عبر العصور

تطوّرت التمثيلات الهندسية البسيطة لشكل الأرض، تبعاً لتطور الأفكار لكل عصر، وفيما يأتي شرح لهذه التمثيلات:[3]

• نموذج الجيود: هو تمثيل وهمي لشكل الأرض، حيث يتطابق مع متوسط ​​مستوى سطح البحر فوق المحيطات ويستمر في المناطق القارية كسطح خيالي لمستوى سطح البحر، كما أنه يمثل سطح مرجعي تقاس منه الارتفاعات الطبوغرافية وأعماق المحيطات، ويكون الجيود في كل مكان عمودي على السطح وقد يُعتقد أنه يمثل شكلاً كروياً منتظماً ومفلطحاً، إلا أنه على عكس ذلك حيث يظهر بشكل غير منتظم؛ بسبب تركيزات الكتلة المدفونة المحلية، والاختلافات في الارتفاع بين القارات وقاع البحر. ويُعد سطح الجيود سطحاً متساويَ الجهد، ويعود ذلك لنفاد الطرد المركزي الناجم عن دوران الأرض حول محورها، وقد أثبتت الدراسات أن نموذج الجيود ليس سطحًا مرجعيًا مناسبًا للرسم الهندسي للأرض؛ بسبب توزيعات الكتلة غير المنتظمة في الأرض، والشذوذ الناتجة عن الجاذبية.


• الشكل الكروي للأرض: عادةً ما يُعطى الفضل لفكرة أن الأرض كروية لعالم الرياضيات والفيلسوف اليوناني فيثاغورس، حيث توصّل إلى أن القمر والشمس كرويّان، وبذلك تكون الأرض كروية أيضاً. كما توصّل الفلاسفة اليونانيون الآخرون أمثال هيبارخوس وأرسطو إلى النتيجة نفسها، ويُعتبر العالم إيراتوستينس أحد مؤسسي علم الجيوديسيا وهو أول من وصف تطبيق تقنية القياس العلمي لتحديد حجم الأرض، حيث استخدم مبدأً بسيطاً لتقدير حجم دائرةٍ كبيرةٍ تمرُّ عبر القطبين الشمالي والجنوبي عن طريق معرفة طول القوس وحجم الزاوية المركزية المقابلة التي يراها، كما يمكن الحصول على نصف قطر الكرة من نسبة بسيطة من طول القوس إلى حجم الدائرة العظمى والزاوية المركزية للزاوية المقابلة للمحيط بأكمله (360°). وقام بإجراء تجربة لتحديد قيمة الزاوية المركزية، حيث اختار مدينة أسوان في مصر؛ لأن أشعة الشمس في منتصف الصيف تسقط عليها بشكلٍ عموديٍ عند الظهر. كما اختار مدينة الإسكندرية، حيث افترض أن جميع أشعة الشمس التي تصل إلى الأرض تكون موازية لبعضها البعض، ولاحظ أن أشعة الشمس الساقطة في الإسكندرية في الوقت نفسه -منتصف الصيف في وقت الظهيرة- لم تكن عمودية ولكنها سقطت بزاوية تبلغ 1/50 درجة، ونتيجة لذلك استطاع إيجاد قيمة تقريبية لطول الدائرة الكبيرة.


• طريقة التثليث: بدأ عهد جديد في تحديد حجم وشكل الأرض عن طريق إدخال طريقة التثليث، حيث أنشأ هذه الطريقة عالم الفلك الدنماركي تايكو براهي قبل نهاية القرن السادس عشر، وقام عالم الرياضيات الهولندي المعاصر ويلبرورد فان روين سنيل بتطويرها لتصبح علماً، حيث استخدم سنيل سلسلة من 33 مثلثاً لتحديد طول القوس. وتقوم هذه الفكرة على إنشاء شبكةٍ من المحطّات التي تُشكّل المثلثات المتصلة، يتم قياس جانب واحد من المثلث الأول في السلسلة يسمى خط الأساس، ويتم أيضاً قياس جميع زوايا المثلثات بدقة، وباستخدام قانون الجيب من علم المثلثات الكروي، يمكن حساب أطوال جميع أطراف المثلث، وعندما تكون الأطوال والزوايا معروفة، يمكن حساب الإحداثيات لكل نقطة، شريطة أن تكون إحداثيات نقطة واحدة وسمت واحد معروفة.


• الشكل البيضوي للأرض: في عهد العالم إسحق نيوتن والباحث الهولندي كريستيان هيغنز بدأ عصر جديد يُثبت أن الأرض بيضوية الشكل، حيث بدا من الطبيعي أن نتصور الأرض كجسم كروي مفلطح، ومن الممكن تحديد ما إذا كانت الأرض عبارة عن شكل كروي مفلطح أم لا عن طريق قياس طول القوس بين القطبين وبين خط الاستواء، حيث أظهرت الدراسات أن الأرض عبارة عن شكل كروي منتفخ وغير مفلطح في القطبين ولكنه ممدود، مع وجود محور استوائي أقصر من المحور القطبي، وكان هذا على خلاف تام مع الاستنتاجات التي توصل إليها نيوتن.