موقع مركز الأرض
علمياً يُمكن تعريف مركز ثقل الكرة الأرضية بطريقتين إمَّا أنها مركز الكتلة للأرض الصلبة، أو أنها مركز الكتلة لِنظام الكرة الأرضية كاملاً بما فيه مِن أرض صلبة، وصفائح جليدية ومُحيطات، وغلاف جوي، إلَّا أنَّ مركز الكرة الأرضية غير مُحدَّد علمياً في كلتا الحالتين، إذ إنَّ الأرض تتغير بِشكل مُستمر بسبب تغير القوى التكتونية والقوى المناخية.
مركز الكون
لا يوجد أي مركز ثقل للكون، أي أنَّه لا يوجد له نُقطة أصل، ويُمكن فهم ذلك مِن خلال الرجوع إلى نظرية الانفجار الكبير قبل ما يُقارب 13.7 مليار سنة، والتي تنص على أنَّ الكون لم ينفجر مِن نُقطة مركزية، إذ بدأ الكون صغيراً في الحجم ثُمَّ بدأت كُل نُقطة في هذا الكون بالتَّوسُع بِشكل مُتساوي.
وما زال هذا التَّوسع مُستمراً حتى الوقت الحالي، ومِن الجدير بالذِّكر أنَّه لا يزال العلماء غير مُتأكدين مِن صحة محدوديته، إذ إنَّ العالم ريدن (بالإنجليزية: Ryden) قال بأنَّه "نظرًا لمحدودية المسافة التي قطعها الضوء منذ الانفجار الكبير، فإنَّ ملاحظات علماء الكونيات لا تُقدِّم سوى لمحة محدودة عن الكون، إذ إنَّ الكون بأكمله قد يكون بلا حدود".
عمق مركز الأرض
يبلغ عمق مركز الأرض 6,400 كم تقريبًا؛ و تتكون الأرض من 4 طبقات وهي ذات أعماق وكثافات مختلفة، وتُرتب من الداخل من مركز الأرض إلى الخارج: اللب الداخلي، واللب الخارجي، والستار، والقشرة، وفيما يأتي عمق كل طبقة:
عمق اللب الداخلي
يقع اللب الداخلي (بالإنجيزية: inner core) تحت سطح الأرض على عمق 6,400-5,180 كم، ويبلغ قطره 1,220 كم، ما يُقارب ثلاثة أرباع نصف قطر القمر، ويتكوّن من الحديد والنيكل، وهو طبقة ذات كثافة ودرجة حرارة عالية جدًا؛ حيث يُمكن أن ترتفع درجات الحرارة داخله إلى 5,400 درجة مئوية، وهي درجة قريبة من درجة حرارة الشمس.
كما يتمتع اللب الداخلي بسرعة أكبر قليلًا من سرعة الكواكب، وبضغوط هائلة جدًا تصل إلى أكثر من 3 ملايين ضعف الضغط على سطح الأرض.
عمق اللب الخارجي
يقع اللب الداخلي (بالإنجيزية: outer core) تحت سطح الأرض على عمق 5,180-2,880 كم، وهو طبقة من السائل المكوّن من عنصري الحديد والنيكل، بحيث يسخن هذا السائل إلى درجات عالية، ليتحول إلى تيارات ضخمة بحركة مضطربة، نتيجة تعرّضه للتحلل الإشعاعي لعنصري اليورانيوم والثوريوم.
تتولد تيارات كهربائية نتيجة الحركة المضطربة لتيارات السائل والتي بدورها مسؤولة عن تولد المجال المغناطيسي للأرض، بحيث ينعكس المجال المغناطيسي للأرض كل 200,000-300,000 سنة، ولم يتمكّن العلماء إلى الآن من فهم كيفية حدوث ذلك.
عمق الستار
يقع الستار (بالإنجيزية: mantle) تحت سطح الأرض على عمق 2,880 كم، وهي أكثر طبقات الأرض سمكًا، حيث يبلغ سمكها حوالي 3,000 كم وتتكوّن من المغنيسيوم، والحديد، والسيليكون، وهي طبقة شبه صلبة، وكثيفة جدًا، لكنّ أبطأ بكثير من سرعة الطبقات الأخرى.
وتصل درجة حرارة الطبقة الخارجية للستار إلى نقطة انصهار الصخور مُشكلةً بذلك طبقة من الصخور الذائبة تُعرف باسم الغلاف الموري (asthenosphere)، وهي الطبقة التي تنزلق عليها الصفائح التكتونية للأرض، كما تُشكل هذه الطبقة الخارجية مع القشرة الغلاف الصخري.
عمق القشرة
تتميّز القشرة (بالإنجيزية: crust) بتباين سمكها، وهي أقل طبقات الأرض سمكًا، حيث يبلغ سمكها حوالي 5 كم تحت المحيطات، بينما يبلغ سمكها ما بين 30-70 كم تحت القارات، وتتكوّن من العناصر الخفيفة نسبيًا، مثل: الألومنيوم، والأكسجين، والسيليكا، كما أنّها طبقة رقيقة وهشة وباردة تُشبه قشرة البيضة المسلوقة.
طريقة حساب موقع مركز الثقل لنظام ما
يتم حساب موقع مركز الثقل لنظام مِن مجموعة جُزيئات، مِن خلال اتباع الخطوات التالية:
- تحديد محصلة الوزن للنظام كاملاً، فإذا كان هُناك نظام يتألَّف مِن العدد ن مِن الجُزيئات الموجودة في مكان محدد فإنَّ كتلة هذه الجُزيئات يُمكن استبدالها بِمحصلة الوزن (بالإنجليزية: resultant weight) ويتم الرمز لها بالرمز ج.
- تكون قيمة محصلة الوزن مساوية لقيمة مجموع وزن الجزيئات في النِّظام، وم= Σو، حيث إنَّ Σو هو مجموع الكتل في النَّظام، و جم هو قيمة الكتلة المُكافئة لِكتل هذا النظام.
- مجموع العزم لِوزن جميع جُزيئة حول هذه المحاور، ومِنها يجب جمع قيم العزم حول محور س وتُسمى قيمته بـ و س، ثُمَّ جمع قيم العزم حول المحور ص وتُسمى قيمته بـ و ص، ثُمَّ جمع قيم العزم حول المحور ع وتُسمى قيمته بـ و ع.
- قيمة بُعد النظام الكلي عن المحور س مضروباً بِالوزن الكلي للنظام و م، تُساوي قيمة بُعد الجزيء الأول عن المحور س مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الأول الموجودة على المحور س مُضافاً إليه قيمة بُعد الجزيء الثاني عن المحور س مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الثاني، وهكذا لِكافة الجزيئات الواقعة عند المحور س.
- قيمة بُعد النظام الكلي عن المحور ص مضروباً بِالوزن الكلي للنظام و م، تُساوي قيمة بُعد الجزيء الأول عن المحور ص مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الأول الموجودة على المحور ص مُضافاً إليه قيمة بُعد الجزيء الثاني عن المحور ص مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الثاني، وهكذا لِكافة الجزيئات الواقعة عند المحور ص.
- قيمة بُعد النظام الكلي عن المحور ع مضروباً بِالوزن الكلي للنظام و م، تُساوي قيمة بُعد الجزيء الأول عن المحور ع مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الأول الموجودة على المحور ع مُضافاً إليه قيمة بُعد الجزيء الثاني عن المحور ع مضروباً بِقيمة الوزن للجزيء الثاني، وهكذا لِكافة الجزيئات الواقعة عند المحور ع.
- يتم مَعرفة قيمة موقع الثِّقل على المحور س، مِن خلال قِسمة مجموع العزوم الواقعة على المحور س مضروبة بالبُعد عن المحور س، ثُمَّ قسمة الناتج الكلي على مجموع العزوم الكلية.
- يتم مَعرفة قيمة موقع الثِّقل على المحور ص، مِن خلال قِسمة مجموع العزوم الواقعة على المحور ص مضروبة بالبُعد عن المحور ص، ثُمَّ قسمة الناتج الكلي على مجموع العزوم الكلية.
- يتم مَعرفة قيمة موقع الثِّقل على المحور ع، مِن خلال قِسمة مجموع العزوم الواقعة على المحور ع مضروبة بالبُعد عن المحور ع، ثُمَّ قسمة الناتج الكلي على مجموع العزوم الكلية.
ما هي الدولة التي تتوسط الأرض؟
تُعد مدينة كيتو (بالإنجليزية: Quito) المدينة التي تتوسط الأرض، وهي عاصمة دولة الإكوادور وتقع في نصف الكرة الجنوبي على بعد أقل من 20 كم عن خط الاستواء الفاصل بين نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي.
وحُدّد مكان خط الاستواء بنصب تذكارية أطلق عليها اسم منتصف العالم (la mitad del mundo)، ولذلك سُميت دولة إكوادور نسبةً للاسم الإسباني من خط الاستواء إكواتور (Equator).
