שחרור אנרגיה מתחת לפני כדור הארץ נובע מקרינה רדיואקטיבית ומכוחות גרביטציוניים בליבה ובמעטפת. תחום מדעי כדור הארץ חוקר את כוכב הלכת שלנו, ומשלב שתי גישות מחקר עיקריות: רדוקציוניזם (פירוק לתהליכים פשוטים) והוליזם (התבוננות במערכת כשלמה).
מדעי כדור הארץ כוללים חקר האטמוספירה (שכבת האוויר), ההידרוספירה (כל המים), הביוספירה (החיים), האוקיינוסים ותכונות הגוף המוצק של כדור הארץ. המחקר משתמש בכלים מפיזיקה, כימיה, ביולוגיה, כרונולוגיה ומתמטיקה כדי להבין את פעולת כוכב הלכת כמערכת אחת.
בישראל לומדים מדעי כדור הארץ באוניברסיטה ובמוסדות כמו המכון ויצמן, שכוללים תכניות לימוד והכרה בבחינות רשמיות.
מתחת לקרום נמצאת מעטפת, שכבה חמה וצמיגה שמכילה מאגמה. מאגמה היא חומר סלעי מותך מאוד. חום שנוצר מקרינה רדיואקטיבית ועמוקויות שונות יוצר זרמי קונבקציה, תנועות איטיות של חומר בחום. זרמים אלה מזיזים את הלוחות הטקטוניים.
תזוזת הלוחות גורמת לפתיחת סדקים בצד אחד, שבהם מאגמה עולה ומתקררת (התפשטות קרקעית הים), ולסגירת סדקים בצד שני, שם נוצרת הפחתה (כאשר לוח אחד נכנס מתחת לאחר).
טמפרטורה בליבת כדור הארץ גבוהה מאוד. תנועת הגלעין החיצוני הנוזלי סביב הגלעין הפנימי המוצק יוצרת זרמים חשמליים. זרמים אלה מייצרים את השדה המגנטי, לפי תאוריית הדינמו.
האטמוספירה מחולקת לחמש שכבות: טרופוספירה, סטרטוספירה, מזוספירה, תרמוספירה ואקסוספירה. היא מכילה כ־78.0% חנקן, 20.9% חמצן ו‑0.92% ארגון, ועוד גזים במיעוט כמו פחמן דו־חמצני ואדי מים. אדי המים והפחמן הדו־חמצני תורמים לאפקט החממה, שמאפשר מים נוזלים וקיום חיים.
השדה המגנטי יוצר מגנטוספירה שמגנה מפני רוח השמש. בנוסף, האטמוספירה מפחיתה קרינה קוסמית. רמת ההגנה מספקת כדי לא לשבש את החיים באופן קיצוני, ובו־זמנית מאפשרת מוטציות וגיוון ביולוגי.
מתחת לקרקע יש חום שנוצר מקרינה רדיואקטיבית וכוח המשיכה. חום זה משחרר אנרגיה.
מדעי כדור הארץ בוחנים את האוויר, המים, היצורים החיים והאדמה של הכדור.
תחת הקרום יש מעטפת חמה ומצויה מאגמה. מאגמה היא סלע מותך וחם. תנועות חום במעטפת גורמות ללוחות לזוז. זה יוצר הרי געש ורעידות אדמה.
הליבה החמה זזה ויוצרת שדה מגנטי. השדה הזה מגנה עלינו מרוח השמש.
האטמוספירה היא שכבת אוויר סביב כדור הארץ. היא מכילה בעיקר חנקן וחמצן. גזים כמו אדי מים ופחמן דו־חמצני שומרים על חום, וכך יש מים נוזלים ותנאים לחיים.
תגובות גולשים