כדור הארץ הוא כדור הפחוס בקטבים (ספרואיד אובלי), עם קוטר ממוצע של 12,742 ק"מ בקירוב. כיוון שכדור הארץ פחוס בקטבים, הרדיוס לכיוון הקטבים קטן מעט יותר מהרדיוס לכיוון קו המשווה, בקטבים 6,356.8 ק"מ, ובקו המשווה 6,378.1 ק"מ. בהתאמה, היקף כדור הארץ סביב קו המשווה הוא 40,075.016 ק"מ, ואילו סביב קווי האורך צפון-דרום הוא 40,007.86 ק"מ.
29.2% מפני כדור הארץ הם יבשה והשאר ימים.
כדור הארץ מסתובב סביב צירו במהירות משיקית של כ-0.5 ק"מ לשנייה ונע סביב השמש במהירות של כ-29 ק"מ לשנייה. כדור הארץ סובב סביב השמש במסלולאליפטי. השמש מצויה באחד ממוקדי האליפסה. הנקודה הקרובה ביותר לשמש נקראת פריהליון והנקודה הרחוקה ביותר נקראת אפהליון.
עונות השנה נגרמות בשל ההטיה של ציר הסיבוב של כדור הארץ בזווית של 23.5 מעלות מן האנך למישור סיבובו סביב השמש (מישור המילקה), ולכן זווית פגיעת קרני השמש משתנה במשך השנה. כלומר, כאשר כדור הארץ סובב סביב השמש, נטייתו גורמת לכך שבחצי המסלול של סיבוב הארץ סביב השמש חצי הכדור הצפוני מקבל יותר שעות שמש מחצי הכדור הדרומי, כשהאזורים מעבר לחוג הקוטב הדרומי מצויים בחשכה מוחלטת כל הזמן, ובחצי המסלול המשלים של סיבוב הארץ סביב השמש המצב הפוך. משום כך, לא יתקיימו קיץ וחורף באותו הזמן גם בחצי הצפוני של כדור הארץ וגם בחצי הדרומי.
היממה מוגדרת בכדור הארץ על פי צפיית מהלך השמש בשמיים, כאשר מחזור אחד של התנועה היומית של השמש על פני כיפת השמיים נמדדת באופן הבא: פרק הזמן החולף מצהרי יום אחד למשנהו או בין שני מעברים עוקבים של השמש על קו הצהריים. עם המצאת השעון, נקבע משך היממה ל-24 שעות, אולם זמן זה אינו מדויק ומשתנה בין עונות השנה. על-פי הגדרת היחידה שנייה המקובלת, קיום הזמן שאורך לכדור הארץ להסתובב צירית הוא 23.934 שעות. זמן סיבוב כדור הארץ סביב השמש הוא 365.256366 ימים (365 ימים, 6 שעות, 9 דקות, 10 שניות ו-2 מאיות), זמן זה נקרא שנה.
במהלך מיליארד השנים הראשונות בהיסטוריית כדור הארץ, החיים הופיעו באוקיינוסים והחלו להשפיע על אטמוספירת כדור הארץ ופני השטח, מה שהוביל לשגשוג אורגניזמים אווירנים ואל-אווירניים. מספר ראיות גאולוגיות מצביעות על כך שהחיים על פני כדור הארץ החלו לפני 4.1 מיליארד שנים. מאז, השילוב בין המרחק של כדור הארץ מהשמש, התכונות הפיזיות וההיסטוריה הגאולוגית אפשרו לחיים להתפתח ולשגשג[4].
התאוריה הרווחת היא כי כדור הארץ נוצר לפני כ-4.54 מיליארד שנים, יחד עם כוכבי הלכת האחרים, מהצטברות של גז ואבק שנותרו בערפילית לאחר היווצרות השמש[5]. לפי השערת ההתנגשות הענקית, הירחנוצר 20 מיליון שנים אחרי כן, כנראה כתוצאה מהתנגשות עם אובייקט בגודלו של מאדים הקרוי תיאה.
גאולוגיה
בתחילה היה כדור הארץ מותך, והשכבה החיצונית של הכדור התקררה, מה שיצר את הקרום החיצוני של כדור הארץ. גזים שנפלטו באותה תקופה ופעילות געשית הביאו ליצירתה של האטמוספירה הראשונית. עם ירידת הטמפרטורה, מים וקיטור החלו להתרכז, וכך נוצרו האוקיינוסים[6]. יבשות נוצרו, נפרדו והתאחדו מחדש, כאשר פני כדור הארץ עוצבו מחדש במהלך מאות מיליוני השנים הבאות, והצטרפו לכדי יצירת יבשת על. לפני 750 מיליוני שנים לערך החלה להתפרק יבשת העל הראשונה הידועה, רודיניה. מאוחר יותר היבשות התאחדו שוב ויצרו את פנוטיה (Pannotia). פנוטיה התפרקה גם היא לפני 540 מיליון שנים. לבסוף, יצרו החלקים את פנגיאה, שהתפרקה לפני 180 מיליוני שנים[7].
העידן הקדום ביותר, הוא עידן הפרקמבריון ("העידן שלפני הקמבריון"), שנמשך מאז היווצרות כדור-הארץ, לפני 4.5 מיליארדי שנים, ועד לפני 570 מיליון שנה בערך. הסלעים הקדומים ביותר שנתגלו מעידן זה (שהמדענים הצליחו לקבוע את גילם), הם בני 3.7 מיליארדי שנים. מכאן שאין לנו עדות על 800 מיליוני השנים הראשונות בחייו של כדור-הארץ.
לפני 3.5 מיליארדי שנים בערך, נוצרו על פני כדור-הארץ, צורות החיים הראשונות, ולפני 3 מיליארדי שנים בערך, נוצרו סלעי המשקע הקדומים ביותר. הם התהוו מהתלכדות שחק סלעים קדומים יותר, שנוצר עקב הבליה והרבד ביבשה או במים. סלעי פרקמבריון עשירים במחצבים, כגון במרבצי ברזל, ניקל, נחושת וזהב, יותר מסלעים מאוחרים יותר.
פלאוזואיקון
העידן שבא לאחר עידן הפרקמבריון, הוא עידן הפלאוזואיקון ("עידן החיים הקדום"), נמשך כ-300 מיליוני שנים, עד לפני 250 מיליון שנה בערך. שכבות הסלע מעידן הפלאוזואיקון כוללות שרידי דגים ודו-חיים. בסוף העידן, הופיעו ראשוני הזוחלים. רוב מרבצי הפחם, שהם שרידיהם של צמחים, נוצרו בעידן זה. הוא נחלק לשישה תורים: קמבריון, אורדוביק, סילור, דבון, קרבון ופרם.
העידן הנוכחי, הקנוזואיקון ("עידן החיים החדשים"), נחלק לשני תורים: תור השלישון, שנמשך עד לפני כשני מיליון שנים בערך, ותור הרביעון, הנמשך עד היום. בתור השלישון, נעלם האוקיינוס הקדום טתיס, שהפריד בין יבשות גונדוונה בדרום ללאוראסיה בצפון. קרקעיתו החלה להתרומם, וכך נוצרי רכסי האלפים וההימליה. עם העלמם של הדינוזאורים, החלו "לשלוט" בכדור-הארץ היונקים.
תור הרביעון, שהחל כאמור לפני כשני מיליון שנים בערך, נחלק לשתי תקופות – הפליסטוקן וההולוקן. בפליסטוקן הופיע לראשונה האדם. בפליסטוקן, התחוללו גם ארבע תקופות-קרח, תקופות של התפשטות הקרחונים על-פני חלקים גדולים של אירופה ושל אמריקה הצפונית. בין ארבע תקופות קרח אלה, הפרידו תקופות בין-קרחוניות (אינטרגלציאל), חמות יותר, שבהן חלה נסיגת הקרח. תקופת הקרח האחרונה, הסתיימה לפני 15,000 שנה בערך. בארץ ישראל מצויות שכבות מתקופת הפליסטוקן במישור החוף, בעמקי הצפון, בבקעת באר שבע ובנגב המערבי.
הקנוזואיקון, ובפרט המאה ה-20, מאופיין בשינויי אקלים מהירים יותר מכל תקופה אחרת לפניה, בשל ההתחממות הגלובלית.
כדור הארץ הוא כדור פחוס קטבים (ספרואיד אובלי), עם קוטר ממוצע של 12,742 ק"מ בקירוב (כיוון שכדור הארץ פחוס בקטבים, הרדיוס שם קטן יותר מאשר הרדיוס שבקו המשווה, בקטבים – 6,356 ק"מ, בקו המשוה – 6,378). פחות משליש מפני כדור הארץ הם יבשה והשאר מכוסים מים. בנוסף למי האוקיינוסים, יש גם אחוז קטן של מים ביבשה, בימות, אגמים, נהרות, נחלים ומי תהום.
הרכב כימי וצפיפות
מסת כדור הארץ היא בקירוב 5.9742×1024 ק"ג. המסה מורכבת בעיקר מברזל (32.1%), חמצן (30.1%), צורן (15.1%), מגנזיום (13.9%), גופרית (2.9%), ניקל (1.8%), סידן (1.5%), אלומיניום (1.4%). 1.2% הנותרים מורכבים מכמויות זעירות של יסודות אחרים[8].
היוונים הקדמונים הגיעו כבר בתקופתם למסקנה כי במרכז כדור הארץ קיימת צפיפות חומר גדולה יותר מאשר בקרום כדור הארץ. אם קבוע הכבידה של כדור הארץ הוא 5.5 קילוגרם לליטר[9], והצפיפות היחסית של הסלעים על פני כדור הארץ היא 2.7 קילוגרם לליטר בקרוב, הרי במרכז אמור להימצא חומר שצפיפותו עולה על צפיפות סלעי פני השטח. אף אם לוקחים בחשבון את הלחץ של השכבות על פנים כדור הארץ. מכאן המסקנה כי החומרים בפנים כדור הארץ שונים מאלה המצויים על פני כדור הארץ.
מבנה פנימי
המבנה הפנימי של כדור הארץתרשים אינטראקטיבי של מבנה כדור הארץ
תצפיות ישירות על הרכבו הפנימי של כדור הארץ מוגבלות ביותר. התצפיות העמוקות ביותר נעשו רובן במימי השקעים העמוקים בסמוך לשוליים החיצוניים של מדף היבשת המערבי של האוקיינוס השקט, כדוגמת תהום צ'לנג'ר בשקע מריאנה (10,911 מטר), השקע העמוק ביותר בעולם. בשאר חלקי כדור הארץ ניתן לבצע תצפיות במעמקי מכרות ובקידוחי נפט. בכל מקרה המידע המתקבל הוא על חלק קטן מהרדיוס של כדור הארץ שהוא בקירוב 6,370 ק"מ. המדענים אם כן משתמשים במדידות עקיפות כדי למדוד ולחקור את הרכבו הפנימי של כדור הארץ, בשיטות שונות כגון סייסמולוגיה ומדידות כבידה ומגנטיות[10]. בשיטות אלו סווגו שלוש שכבות עיקריות המרכיבות את כדור הארץ: קרום, מעטפת וגלעין.
גלעין כדור הארץ (או: ליבת כדור הארץ) הוא החומר הנמצא במרכז כדור הארץ, החל מ-2,890 קילומטר מתחת לפני השטח. סביב הגלעין נמצאת המעטפת וסביב המעטפת נמצא קרום כדור הארץ, כשביניהם מפריד תחום אי הרציפות וייכרט-גוטנברג. רדיוס הליבה הוא בערך 3,500 קילומטר. היא עשויה מניקל ומברזל ומורכבת משכבה חיצונית נוזלית ומליבה פנימית מוצקה. קוטר הגלעין הוא כמחצית מקוטר כדור הארץ, ומסתו 32.4% ממסת כדור הארץ. הטמפרטורה המשוערת במרכז הגלעין מגיעה ליותר מ-6,000 מעלות צלזיוס. מקור החום הוא כתוצאה משני תהליכים:
אנרגיה כבידתית – כוח הכבידה של כדור הארץ עצמו, אשר יוצר לחץ רב והופך לאנרגיית חום, תהליך זה מרכיב כ-20% מהחום הפנימי.
דעיכה רדיואקטיבית – האיזוטופים אשר יוצרים את מירב החום הם: אשלגן-40, אורניום-238, אורניום-235, תוריום-232. תהליך זה מרכיב כ-80% מהחום הפנימי. כתוצאה מהעובדה שרוב החום נוצר מדעיכה של איזוטופים רדיואקטיביים, מדענים מאמינים שגרעינו של כדור הארץ הקדום היה חם הרבה יותר, זאת משום שמספר איזוטופים רדיואקטיביים שהיו אז, טרם השלימו את דעיכתם.
מדענים מעריכים שטמפרטורת הגרעין של כדור הארץ הייתה כפולה לפני 3 מיליארד שנה, חום רב זה האיץ מספר תהליכים, כמו טקטוניקת הלוחות, זרמי הערבול, ועוד.
למעטפת כדור הארץ שתי שכבות: המעטפת העליונה היא סלע שלמרות היותו מוצק הוא חם מאוד ועשוי להפוך לנוזל צמיג. סלעי המעטפת התחתונהצפופים יותר בגלל הלחץ הגבוה יותר בעומק זה. עובייה של המעטפת כ-2,900 ק"מ. חקר המעטפת מתבצע היום באמצעות בדיקת הלבה שנפלטת מהרי געש. לבה שמקורה בדרך כלל בשכבה העליונה של המעטפת, וכן על ידי ניתוח גלים סייסמיים המשתחררים בעת רעידת אדמה.
קרום כדור הארץ הוא השכבה החיצונית של כדור הארץ, ומתחתיה נמצאות המעטפת והגלעין. בין קרום כדור הארץ לבין מעטפת כדור הארץ, מפריד תחום אי הרציפות מוהורוביצ'יץ'. עובי הקרום הוא כ-5 ק"מ מתחת לאוקיינוסים ועד-60 ק"מ מתחת לרכסי הרים.
הידרוספירה
המצאות כמות גדולה של מים על פני השטח של כדור הארץ היא מאפיין ייחודי שמבדיל את "הכוכב הכחול" מפלנטות אחרות במערכת השמש. ההידרוספירה של כדור הארץ מורכבת בעיקר מאוקיינוסים, אבל היא מכילה את כל המים שנמצאים על ובפני השטח של הפלנטה, כולל ימות, אגמים, נהרות, ומי תהום עד לעומק של 2,000 מטר. המקום התת-מימי הנמוך ביותר הוא Challenger Deep שבשקע מריאנה באוקיינוס השקט בעומק של 10,911 מטרים מתחת לפני הים. העומק הממוצע של האוקיינוסים הוא 3,794 מטרים, למעלה מפי 5 מהגובה הממוצע של היבשות. אם כל האדמה בכדור הארץ הייתה מפוזרת בצורה שווה, היא הייתה בעומק של 2.7 ק"מ מתחת לפני הים.
המסה של ההידרוספירה היא כ-1.35×1021 ק"ג או כ־1/4,400 מהמסה הכוללת של הפלנטה, ולאוקיינוסים יש נפח של כ-1.386×109 קילומטרים מעוקבים. כ-97.5% מהמים הם מים מלוחים, וה-2.5% הנותרים הם מים מתוקים. רוב המים המתוקים, כ-68.7%, מצויים במצב צבירהמוצק (קרח).
האטמוספירה של כדור הארץ היא מעטפת של אוויר סביבו. אטמוספירה זו צפופה באופן יחסי וככל שעולים ומתרחקים מכדור הארץ, הולכת צפיפות האוויר ונהיית דלילה יותר. היא מורכבת מכ-78% חנקן, 21% חמצן, 0.934% ארגון, 0.035% פחמן דו-חמצני וכמויות מזעריות של גזים נוספים, כמו מימן, מתאן, הליום ועוד. כמו כן קיימת כמות כלשהי של מים באטמוספירה, בין 0 ל-7 אחוזים, בהתאם לאזור הגאוגרפי ולאקלים.
ישנם מדענים המעריכים כי לכדור הארץ הייתה אטמוספירה ראשונית עם היווצרותו, שהייתה מורכבת מהגזים שבערפילית ממנה נוצרה מערכת השמש, בעיקר מימן והליום, אך זו התפזרה לחלל. לאחר התקררות הדרגתית, קליפת כדור הארץ נוצרה במהלך התקופה שלפני 3.5–3.9 מיליארד שנים, במהלכה התרחשה פעילות געשית אינטנסיבית אשר שחררה כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני ואדי מים. כמו כן, ישנה תאוריה הגורסת כי כדור הארץ ספג מטחים תכופים של שביטים אשר גם הכילו כמויות גדולות של מים. עם המשך ההתקררות של האטמוספירה החלו להתעבות אדי המים ליצירת אוקיינוסים שספגו לתוכם את מרבית הפחמן הדו-חמצני.
הרכבה של האטמוספירה השתנה לכדי צורתה הנוכחית בזכות תהליכי פוטוסינתזה שביצעו אורגניזמים שונים כגון ציאנו-בקטריות וצמחים, בתהליך ששחרר חמצן לאטמוספירה באופן הדרגתי והפחית את כמות הפחמן הדו-חמצני (תהליך הידוע בשם "אסון החמצן"). הופעת החמצן אפשרה תהליכי נשימה אירובים שצורכים את החמצן וכך נוצר איזון בין שני התהליכים והרכב האטמוספירה התייצב לכדי "האטמוספירה השלישית", הקיימת כיום. הופעת החמצן אפשרה גם את היווצרותה של שכבת האוזון, לה חשיבות רבה בקיום החיים על פני כדור הארץ שכן היא מסננת את הקרינה האולטרה־סגולה המגיעה מהשמש, המסכנת את היצורים החיים. שכבת האוזון מצויה ברובה בסטרטוספירה, בגובה של כ-10 עד 50 ק"מ[11].
לאטמוספירה השפעות נוספות החשובות לקיום החיים, ובהן הגנה מפני גרמי שמיים שונים כגון אסטרואידים ומטאורואידים, אשר חלקם נשרף כליל במהלך החדירה לאטמוספירה. גזי החממה שבאטמוספירה, בעיקר אדי מים, פחמן דו-חמצני, מתאן ואוזון, מאפשרים את קיומו של אפקט החממה במסגרתו הגזים הללו מחזירים אל הקרקע קרינה תרמית שהיא פולטת, ובכך מאפשרים את מיתון הטמפרטורה על פני כדור הארץ. ללא אפקט החממה, הטמפרטורה הממוצעת בכדור הארץ הייתה 16- מעלות צלזיוס ולא הטמפרטורה הנוכחית של 15 מעלות צלזיוס[12]. כיום מתרחשת באופן הדרגתי התחממות עולמית, כשרוב הקהילה המדעית סבורה שתופעה זו נגרמת עקב פליטה מלאכותית של גזי חממה.
הרכב האטמוספירה
מבט מן החלל על השכבות העליונות של האטמוספירה של כדור הארץ
עובי האטמוספירה הוא כ-1,000 ק"מ. היא מחולקת למספר שכבות:
טרופוספירה – הטרופוספירה היא המעטפת הקרובה ביותר לפני השטח ומגיעה לגובה של בערך 7 עד 17 ק"מ, ובה מתרחשות התופעות האקלימיות. ככל שעולים בה הקור יגבר והאוויר ייעשה יותר ויותר דליל.
סטרטוספירה – מתחילה מגובה של כ־7–17 עד 50 ק"מ. בניגוד לטרופוספרה, ככל שעולים בה החום יגבר וייעשה בלתי נסבל (טמפרטורה החמה ביותר היא C° 250). מטוסים משייטים ברמות הנמוכות של הסטרטוספירה כדי להימנע ממערבולות אוויר וממזג אוויר בעייתי המצויים בשכבת הטרופוספרה.
מזוספירה – מתחילה מגובה של כ-50 עד 80–85 ק"מ. בה רוב המטאוריטים החודרים לאטמוספירה מגיעים כבר לשריפה גמורה.
תרמוספירה – השכבה מתחילה מגובה של כ-80–85 ק"מ. בשכבת התרמוספירה נמצאת היונוספירה בה נבלעת רוב קרינת השמש בעלת אורך גל הקצר מאולטרה סגול ובתהליך ה"בליעה" הופך חלק מהגז ליונים. באזור היונוספירה מתרחשת תופעת זוהר הקוטב.
אקסוספירה – השכבה העליונה ביותר של האטמוספירה המהווה את שלב המעבר בין האטמוספירה והחלל החיצון, ואין לה גבול ברור עמו. ישנם מדענים הסבורים שהאקסוספירה אינה חלק מהאטמוספירה וששכבתה העליונה ביותר היא התרמוספירה[13].
שדה מגנטי
המגנטוספירה של כדור הארץ מגנה עליו מפני חלקיקים טעונים המגיעים ברוח השמש. המגנטוספירה שמקיפה את כדור הארץ (בימין התמונה) צרה בחלק הפונה אל השמש ("יום"), ורחבה בצד השני ("לילה"). (התרשים איננו בקנה מידה)
לשדה המגנטי של כדור הארץ יש השפעה על מגוון תופעות בכוכב הלכת, באטמוספירה שלו ובחלל הקרוב אליו. על פי ההשערה המקובלת, השדה המגנטי נוצר בגלעין החיצוני של כדור הארץ, ורק חלק קטן ממנו נמדד על פני השטח שלו או בחלל. השדה המגנטי של כדור הארץ דומה לשדה של מגנט דו-קוטבי, שקוטב אחד שלו נמצא באוקיינוס הקרח הצפוני, והשני ליד אנטארקטיקה. קטבים אלו נעים כל העת ממקומם, וקיימות אף עדויות להיפוכי כיוון של השדה המגנטי בתקופות גאולוגיות מסוימות של כדור הארץ.
השפעת השדה המגנטי של כדור הארץ מורגשת עד מרחק גדול בחלל, והשפעתו על חלקיקים המגיעים מרוח השמש מגדירה אזור הקרוי מגנטוספירה. לרוח השמש יש גם השפעה קטנה על מיקום הקטבים המגנטיים של כדור הארץ. קיום המגנטוספירה מגן על כדור הארץ מפני רוח השמש ומאפשר את קיום החיים על כדור הארץ.
יחסית לכוכבי השבת, כדור הארץ משלים סיבוב אחד, סביב הציר שמחבר את הקוטב הצפוני לדרומי, בזמן ממוצע של 23 שעות, 56 דקות, ו-4.091 שניות (יום אחד בזמן Sidereal). מכדור הארץ, התנועה העיקרית הנראית של גרמי שמיים אחרים (מלבד לוויינים או מטאורים) היא סיבוב כלפי מערב בשיעור של 15 מעלות לשעה או 0.25 מעלות לדקה. דבר זה שקול לקוטר הנראה של השמש או הירח בכל 2 דקות (מכדור הארץ קוטרם נראה זהה).
כדור הארץ מקיף את השמש במרחק של כ-150 מיליון ק"מ (ביתר דיוק: מרחק ממוצע של 149,597,870.7 ק"מ, שהם יחידה אסטרונומית אחת), בכל 365.25636 יממות שמש ממוצעות (שנה אחת בזמן Sidereal), אורך הקפה של כ-940 מיליון ק"מ[14], ובמהירות של כ-108 אלף קמ״ש[15]. מכדור הארץ נראה שהשמש מבצעת תנועה כלפי שאר הכוכבים של כמעלה אחת ביום (או קוטר ירח או שמש בכל 12 שעות) בכיוון מזרח. בגלל תנועה זו, כדור הארץ חוזר למרידיאן כל 24 שעות בממוצע. מהירות המסלול של כדור הארץ היא בממוצע כ-29 קילומטרים בשנייה, מהירות שבה ניתן לעבור מרחק השווה לקוטר הכדור (כ-12,756 ק"מ) בתוך 7 דקות, ואת המרחק לירח (384,403 ק"מ) בתוך 4 שעות.
בגלל הזווית בין ציר סיבוב הכדור לציר המסלול שלו סביב השמש, השמש משנה את מיקומה בשמיים במהלך השנה (יחסית לצופה העומד על הקרקע). עבור צופה בחצי הכדור הצפוני, כאשר הקוטב הצפוני נוטה כלפי השמש, הימים מתארכים והשמש נמצאת במקום גבוה יותר בשמיים, דבר שמוביל לטמפרטורות ממוצעות חמות יותר בגלל הגידול בקרינת השמש שמגיעה לפני השטח של הכוכב. כאשר הקוטב הדרומי נוטה כלפי השמש, מתרחש תהליך הפוך ומזג האוויר קר יותר בממוצע. מעל חוג הקוטב, מגיעים למצב קיצוני שבו יש תקופה בה אין כלל לילה או יום (תופעות אלו קרויות שמש חצות וליל קוטב בהתאמה).
"הירח", הקרוי לעיתים 'לבנה', הוא לוויין יחסית גדול, דמוי ארצי, שקוטרו קרוב לרבע מקוטרו של כדור הארץ. זהו הלוויין הגדול ביותר במערכת השמש שלנו, ביחס לכוכב הלכת אותו הוא מקיף (כארון גדול עוד יותר ביחס לפלוטו, אך פלוטו מוגדר ככוכב לכת ננסי). יתר הירחים במערכת השמש קרויים "ירחים" על שם הירח של כדור הארץ. בשפה מדעית נפוץ לכנותם לוויינים.
המשיכה הכבידתית בין כדור הארץ לירח יוצרת גאות ושפל על כדור הארץ. תהליך דומה על הירח גרם לנעילה הגורמת לאחד מהצדדים של הירח להיות "הצד הנראה". הזמן שבמהלכו הוא מקיף את עצמו שווה לזמן שבו הוא מקיף את כדור הארץ. לכן הוא מציג אותו חלק תמיד לכדור הארץ. חלקים מהצד הנראה מוסתרים לנו על ידי השמש לאורך סיבובו של הירח מה שיוצר את מופעי הירח (זמנים שונים במהלך החודש בהם הירח נראה, בצורת חצי סהר, סהר, כמעט מלא, מלא או ריק). בתרבויות מסוימות, לימים בהם הירח מלא מיוחסות סגולות מיוחדות.
בשנה רגילה (שמשית) יש כ-12.4 חודשי ירח, מכאן שיש שנים בהן יש מופע של הירח 13 פעמים. לדוגמה, אם המופע הראשון של הירח יהיה בתחילת ינואר, יהיו בנובמבר שני מופעים של הירח. ירח מלא המופיע פעם שנייה באותו חודש לועזי בשנה בה יש 13 מופעי ירח מלא נקרא "ירח כחול" (Blue moon), וזה על מנת להבדילו ממופע ירח המתרחש פעם שנייה באותו חודש לועזי, תופעה המתרחשת בתדירות גבוהה יותר. המושג ירח כחול הוא מקור הביטוי "once in a blue moon", המקבילה האנגלית ל"פעם ביובל".
בגלל המשיכה ההדדית הירח נסוג מכדור הארץ בקרוב ל-38 מ"מ בכל שנה, ולמעשה התרחקות הירח מאיטה את סיבוב כדור הארץ סביב עצמו[16]. לאורך מיליוני שנים שינויים זעירים כאלה, והתארכות היממה על כדור הארץ ב-17 מיקרו שניות בשנה מצטברים לשינויים רבי השפעה. בתור הדבון היו 400 ימים בשנה, בני 21.8 שעות כל אחד.
לירח תפקיד משמעותי בהתפתחות החיים על כדור הארץ בגלל השפעתו על מזג האוויר. עדויות פלאונטולוגיות מראות שזווית הנטייה של כדור הארץ מיוצבת על ידי יחסי גאות ושפל עם הירח. כמה תאוריות מאמינות שללא הייצוב של הירח כנגד מומנט הכוח, זווית הנטייה של כדור הארץ הייתה בלתי יציבה ברמה כאוטית, כפי שהיא בלתי יציבה במאדים. אם זווית הנטייה של כדור הארץ תתקרב למישור המילקה שינויים עונתיים אדירים יגרמו למזג אוויר יוצא דופן, ומסוכן. קוטב אחד יפנה ישירות אל השמש בקיץ, ולהפך, בחורף. פלאונטולוגים שלמדו את המקרה התאורטי הזה הגיעו למסקנה ששינוי כזה יחסל את כל צורות החיים הגדולות והעליונות על כדור הארץ. עם זאת, נושא זה שנוי במחלוקת, וייתכן שניתן ליישבה בעזרת מחקר נוסף של מאדים, החולק עם כדור הארץ זווית נטייה דומה ואורך יום דומה, אך שונה ממנו בכך שאין לו ירח גדול או ליבה נוזלית.
בגלל קרבתו המיוחדת של הירח מתאפשרים ליקויי חמה וירח. זאת כיוון שהשמש גדולה מהירח פי 400, ואילו הירח קרוב יותר פי 400.
אם יחס ההקטנה של מערכת כדור הארץ-ירח היה עומד על 1:42,000,000, כי אז קוטר כדור הארץ היה כ-30 ס"מ (גודל של דגם תקני), וגודל הירח היה כגודלו של כדור בסיס (כ-7 ס"מ קוטר), והמרחק בניהם היה כ-9 מטרים. ממרחק כזה לאיש העומד היכן שדגם כדור הארץ, הירח היה נראה כגודל מחק בקצה עיפרון[17].
המחשת המרחק בין כדור הארץ לירח והיחס בינו לבין גודלם של גרמי השמיים (התמונה היא בקנה מידה נכון. כל פיקסל בגודלה המקורי של התמונה מייצג כ-100 קילומטר. בתצוגה זו כל פיקסל מייצג כ-500 קילומטר). למעשה רוב תמונות מערכת השמש, לא מצוירות נכון בקנה מידה של המרחק.
כוכב-לכת בו מתקיימים תנאים התומכים בקיום של יצורים חיים נקרא ראוי למגורים (habitable), גם בטרם אלה התפתחו בו. מידת יכולתו של המדע לזהות כוכבי-לכת כאלה אינה ברורה, משום שהאדם מכיר מדגם של כוכב-לכת יחיד בו מתקיימים חיים מסוימים, ומשום שצורות החיים היחידות שהוא מכיר הן כאלה היכולות להתאים דווקא לכוכב-לכת זה.
כדור הארץ מספק את התנאים לקיום חיים (כפי שאנו מבינים אותם כיום): הימצאות מים במצב נוזלי, סביבה בה מולקולות אורגניות יכולות להתקיים ולהגיב זו עם זו, וכניסה של זרם אנרגיה גדול מספיק כדי לאפשר מטבוליזם. הפרמטרים המאפשרים את יצירת החיים ואת המשך הקיום שלהם, כוללים את מבנה השמש ומערכת השמש, המרחק של כדור הארץ מהשמש, השונות במסלול שלו סביבה, קצב הסיבוב שלו סביב צירו, זווית הציר, ההיסטוריה הגאולוגית של הכדור, וקיום של אטמוספירה ושל שדה מגנטי מגן.
לפעמים טוענים כי כלל צורות החיים בכדור הארץ יוצרים "ביוספרה". לרוב מאמינים כי ביוספרה זו החלה להתפתח לפני 3.5 מיליארד שנים. מדענים מאמינים כי ביוספורות דומות לכדור הארץ הן דבר נדיר.
הביוספרה מחולקת למספר ביומות, המאוכלסות על ידי בעלי חיים וצמחים שבהרחבה יש ביניהם קווי דמיון. על פני האדמה, קווי רוחב ראשיים וגובה מעל פני הים מפרידים בין ביומים שונים. באופן יחסי, ביומים יבשתיים בחוג הארקטי והאנטארקטי או בגבהים גבוהים שוממים מצמחים וחיות, בעוד שבממוצע, מגוון המינים הגבוה ביותר נמצא באזורי קו המשווה.
"משאבי טבע" הם חומרים ומרכיבים טבעיים בסביבה שהאדם משתמש בהם לתועלתו. בין משאבי הטבע אפשר למנות: קרקע, אוויר, מים, מזון, מינרלים, חומרי גלם, אזורי מחיה, צמחייה, בעלי חיים ומתכות. המונח משאבי טבע משמש גם לציון חומרים אותם צורכים אורגניזמים החיים בבית גידול מסוים.
ישנם משאבי טבע שלאחר עיבודם התועלת שאפשר להפיק מהם גדלה. לפני העיבוד נקרא אותו משאב טבע "גולמי", ולאחר עיבודו הוא כבר לא גולמי אלא מעובד. מחצבים גולמיים נקראים עפרות, למשל: עפרת נחושת, עפרת ברזל, עפרת אלומיניום, עופרת האבץ.
משאבי הטבע אינם מפוזרים באופן שווה על פני כדור הארץ. לדוגמה, חלק נכבד ממקורות הנפט בעולם מרוכז במזרח התיכון, בארצות כמו ערב הסעודית, איראן, עיראק ועוד.
קיצם של החיים על פני כדור הארץ יכול להגיע מפגיעה מקבוצת אסטרואידים בשם אסטרואידי אפולו.
האסטרואיד "99942 אפופיס". הראשון לקבל דרגה 4 בסולם טורינו כיוון שהיה חשד שמעבר ליד כדור הארץ ב-2029 שיגרום לשינוי מסלול שיביא להתנגשות עם כדור הארץ ב-2036. לאחר תצפיות נוספות במהלך השנים שהביאו לחישוב מדויק של המסלול התברר כי אפופיס יעבור ב-13 באפריל 2029 במרחק של כ-32,000 ק"מ מכדור הארץ, ודרגת הסיכון שלו ירדה לאפס.
אסטרואיד אחר יכול לפגוע בכדור הארץ הוא האסטרואיד 1950 DA שיש לו הסתברות של 1:4000 לפגוע בכדור הארץ ב-2880.
מחסור במשאבים
הרבה מדינות כיום סובלות ממחסור במים. הרבה מדינות מפתחות דרכים שונות להשגת מים, כגון טכניקות להתפלת מי ים, בניית סכרים שונים לאגירת מים, טיהור שפכים, ועוד. לפי נתוני אתרים שונים, בערך 97% מהמים בעולם הם מים מלוחים (לכן התפלת מי ים היא הדרך הזמינה ביותר). בערך 2% מהמים בעולם הם מים מתוקים הלכודים בקרחונים שבחלקים הצפוניים והדרומיים בעולם, ופחות מ-1% מהמים בעולם הם מי תהום.
אידאולוגיות כגון סביבתנות, שואפות להתמודד עם בעיית המחסור במשאבים באמצעות אחריות חברתית, אישית ופוליטית, או באמצעות מחקר ופיתוח.
דמוגרפיה
נכון למרץ 2018 אוכלוסיית כדור הארץ נאמדת בכ-7.6 מיליארד בני אדם. הצפיפות הממוצעת היא כ-50 איש לקילומטר רבוע (ללא התחשבות באנטארקטיקה).
כשני שלישים מהאוכלוסייה הם ביבשת אסיה (כ-2.6 מיליארד בסין והודו בלבד). היבשת הצומחת ביותר היא אפריקה, שקצב הגידול השנתי בה הוא כ-2.5 אחוז לשנה, ואילו באירופה שיעור הגידול הוא זניח. בישראל, לשם השוואה, שיעור הגידול עומד על כ-2 אחוזים לשנה[18]
במהלך המאה ה-20 אוכלוסיית העולם יותר משילשה את עצמה, כאשר בשנת 1900 הייתה כ-1.65 מיליארד ואילו ב-1999 כ-6 מיליארד. עד אמצע המאה ה-19 קצב הגידול של אוכלוסיית העולם היה איטי למדי, והיא הכפילה את עצמה אחת לכמה מאות שנים. במאה העשרים גבר מאוד קצב הגידול, ואוכלוסיית העולם הכפילה את עצמה מ-1927 ל-1974 (47 שנים), מ-1950 ל-1987 (37 שנים) ומ-1960 ל-1999 (39 שנים). החל משנות השבעים, במקביל לירידה בפריון, יורד קצב הגידול של אוכלוסיית כדור הארץ בהתמדה. בסוף שנות השישים הגיעה העלייה השנתית ל-2.06 אחוז לשנה, ועל פי הערכות האו"ם בשנת 2000 היא ירדה ל-1.2%, ונכון ל-2013 לכ-1.1%.
הסימול התקני של כדור הארץ הוא צלב המוקף בעיגול. סמל זה ידוע בשם "צלב הגלגל", "צלב השמש", "צלב אודין" או "צלב האישה". בתרבויות שונות היה לסימן זה משמעויות שונות, והוא מסמל כיום את נקודות המצפן, כדור הארץ והאדמה. גרסה נוספת של הסמל היא צלב בראש העיגול בדומה ל-"Globus cruciger" סמל נוצרי לסמכות, ששימש גם כסמל אסטרונומי קדום של כדור הארץ.
דגל כדור הארץ הוא דגל שעוצב על ידי הסטודנט השוודי אוסקר פרנפלדט. הדגל, לטענתו, אמור לשמש כדגל הרשמי של כוכב הלכת ארץ בעתיד[19]. בנוסף, פרנפלט רואה בדגל סיבה לאחדות המין האנושי בדרך לחלל[20]. החזון של יוצרי הדגל ומפיציו הוא לשגר חללית למאדים שבה יונף דגל האנושות כולה ולא דגל לאומי, וזה יהיה סימן לאחדות אנושית[21]. פרנפלדט אמר כי "במסעות הנוכחיים לחלל החיצון משתמשים בדגלים של לאומים שונים בהתאם למדינה שמממנת את המראה. עם זאת, הנוסעים בחלל הם לא רק נציגים של מדינותיהם. הם נציגים של כדור הארץ"[21].
השקפות מודרניות
בתרבות הפופולרית
הארץ התיכונה של ג'ון רונלד רעואל טולקין שוכנת בארדה שמעוצבת תחילה כאדמה שטוחה. עם זאת, לאחר שקיעתה של נומינור בסוף העידן השני, ואלינור (מקום משכנם של האלים) יוצאת מתחומי ארדה, וזו הופכת לכדור עגול.
בסדרה המדריך הטרמפיסט לגלקסיה הציע דאגלס אדמס כי כדור הארץ, כולל היצורים החיים עליו, הוא למעשה מחשב ענק שהוזמן על ידי העכברים. לאחר שקיבלו העכברים את התשובה לחיים, היקום וכל השאר היה עליהם לנסות למצוא את השאלה המתאימה לתשובה זו, ולשם כך נבנה כדור הארץ על ידי חברה לבניית פלנטות. כדור הארץ נהרס על ידי "ווגנים" משום שהוא מפריע להקמתה של אוטוסטרדה-בין חללית.
בקרב מספר סופרי פנטזיה כדור הארץ מקושר לכדורי ארץ או לפלנטות אחרות ביקומים מקבילים, ביניהם סדרת נרניה וחומריו האפלים.
עתיד הפלנטה קשור קשר הדוק למחזור החיים של השמש. הליום המצטבר בליבת השמש יגרום לכך שכמות הקרינה המופצת מהשמש תגדל לאיטה. כמות קרינת השמש צפויה לגדול בכ-10% במשך ה-1.1 מיליארד השנים הבאות, ובכ-40% במהלך 3.5 מיליארד השנים הבאות. מודלים אקלימיים מצביעים על כך שגידול כזה בקרינה צפוי להוביל להשפעות נוראיות על החיים בכדור הארץ, כולל לדוגמה האפשרות של אובדן האוקיינוסים.
כחלק ממחזור החיים של השמש, היא צפויה להתרחב ולהפוך לענק אדום בעוד כ-5 מיליארד שנים. מודלים מצביעים על כך כי היא תתפשט עד לכ-99% מהמרחק למסלול הנוכחי של כדור הארץ. עם זאת, עד אז מסלול כדור הארץ עשוי להתרחב עד פי 1.7 מהמסלול הנוכחי בגלל הירידה במסה של השמש. כך שייתכן שכדור הארץ לא יבלע על ידי השמש, אם כי רוב או כל החיים על פני הכדור צפויים להיכחד בגלל קרבת השמש לכדור הארץ. עם זאת מודלים מאוחרים יותר מראים כי ייתכן וכדור הארץ יבלע בשמש וייהרס בה בגלל השפעות של גאות וכבידה.
^R. Canup and E. Asphaug (2001). "Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation". Nature. 412: 708–712. doi:10.1038/35089010.
.svg){kind=small}
.jpg)
.gif)
.svg)
_(Apr_2015_update).png)
.png)
