در حالیکه علم مربوط به اندازه گیری شکل و ابعاد کره ی زمین ، به قدمت علم هندسه بوده ( به همین مناسبت واژه ی هندسه را یونانیان باستان ، ژئومتری یعنی زمین سنجی نامیده اند) و دانش امروز ، مشاهدات و اندازه گیری های روزگاران باستان را با همان کیفیت ، کما بیش می پذیرد ، مع الوصف مسئله پیدایش و تکوین سیارات و ساختمان آن ها ، همچنان در هاله ای از ابهام باقی مانده و اطلاعات جامع و دقیقی ، هنوز در این زمینه به دست نیامده است .اعم از اینکه هر یک از فرضیات مختلف را درباره ی نحوه پیدایش زمین بپذیریم ، باز این پرسش بدون جواب می ماند که "زمین کی بوجود آمده است؟"
معروف است وقتی در سال 1650 میلادی ، از عالیجناب جیمز اوشر ، اسقف اعظم کلیسای کاتولیک ، درباره ی تاریخ پیدایش زمین سوال شد ، ایشان با اطمینان خاطر و طمطراق خاصی اعلام داشتند ، که زمین در ساعت 9 صبح روز یکشنبه 23 اکتبر سال 4004 پیش از میلاد مسیح به وجود آمده است .جالب این است که این نظریه مدت ها بدون چون و چرا از طرف عده ای از دانشمندان و تاریخ نویسان به کار گرفته می شد و درباره ی آن کوچکترین تامل و تحقیقی به کار نمی رفت .اما امروز به کمک علم نوین تاریخگذاری به وسیله رادیو اکتیویته ، بر کلیه دانشمندا نو زمین شناسان ثابت شده است ، که بیش از 5/4 بیلیون سال از عمر کره ی زمین می گذرد.
قدر مسلم این است که روزی وجود داشته ، که هنوز از زمین خبری نبوده و تا این زمان هیچ گونه پاسخ قانع کننده ای به این پرسش داده نشده.در پاره ای از تاریخ های اساطیر ، زمین را به سان آبگونه گرمی تصویر کرده اند.دکارت در سال 1644 آن را به صورت هاله ای که از شدت گرما سفید شده ، توصیف کرده و امانوئل کانت و مارکی دولاپلاس ، در قرن هجدهم میلادی مراحل اولیه پیدایش را غباری از گاز های متراکم که پیرامون خورشید را فرا گرفته بوده ، دانسته اند.دانشمندان دیگری نیز در این زمینه خود را صاحب نظر دانسته و زمین را نوزادی از خورشید به شمار آورده اند، که بر اثر عبور یک ستاره از کنار خورشید و انفجار درونی خورشید ، از بدنه ی آن جدا شده و به فضای خارج پرتاب گردیده است .
در هر صورت ، چنانچه هر کدام از نظرات فوق را بپذیریم باز مسئله منشاء و پیدایش منظومه ی شمسی تنی چند از دانشمندان از جمله فسنکوف روسی و ایتسزکر آلمانی ، بر این عقیده هستند که چندین بیلیون سال پیش خورشید به صورت کره ای گازی و با حرارت بسیار زیاد بوده است و آن را پوسته ای از گاز های رقیق و ذرات غبار احاطه میکرده.این پوسته در نتیجه ی حرکت دورانی ، به شکل قرصی از ابر های سحابی در دور خورشید در آمده که قطر آن در حدود قطر کنونی منظومه ی شمسی بوده، و مقدار ئیدروژن آن بیشتر از هلیوم بوده است.و دما در فواصل بوده است.و دما در فواصل مختلف از خورشید ، مطابق دمای کنونی سیاران نُه گانه در همان فواصل بوده است.
جرم این سحابی صد برابر جرم کل سیارات و قریب ده در صد جرم خورشید بوده است.حوادثی که به دنبال این حالت روی داده ، احتمالا بدین ترتیب بوده است:
1- در طی 200 میلیون سال ،مولکول ها ی هیدروژن و هلیوم در فضا پراکنده شدند و در نتیجه جرم این توده از مقدار اولیه به مقدار کنونی کاهش یافته ولی مقدار حرکت زاویه ای آن ثابت مانده است.
2- در طی همان مدت ، به سبب اختلاف سرعت بین قسمت هایی از سحابی که به خورشید نزدیک تر و دارای سرعت بیشتری بوده اند و بخش هائی که از خورشید دور تر و دارای سرعت کمتری بوده اند، توده ی مزبور متلاطم شده و فضاهایی به نام حجره های تلاطم در آن پدید آمده است، که هر کدام از حجره ها در خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت به دور خورشید گردش می کرده و بر عکس ماده درون آن ها در جهت حرکت عقربه های ساعت می گشته است.
شاید پیدایش زمین و دیگر سیارات به توضیح بیشتری نیاز داشته باشد .در این زمینه باید خاطر نشان ساخت که کرات زمین و ماه در مظومه ی شمسی دارای وضعیتی کاملا استثنایی و بی مانند هستند و مشابه آن ها در سایر سیارات ابدا دیده نمی شود .
زمین، گهواره ای برای ما
سیاره ما زمین. دانشمندان ناسا تصاویر ماهواره ای را با اطلاعات سطح زمین ترکیب نموده و این تصویر را از اقیانوسها و قاره ها تهیه کرده اند. توده ابر چرخانی که در غرب مکزیک مشاهده می کنید یک طوفان شدید است.
سیاره ما زمین. دانشمندان ناسا تصاویر ماهواره ای را با اطلاعات سطح زمین ترکیب نموده و این تصویر را از اقیانوسها و قاره ها تهیه کرده اند. توده ابر چرخانی که در غرب مکزیک مشاهده می کنید یک طوفان شدید است.
زمین سیاره ایست کوچک در بیکران فضا و یکی از نه سیاره ای که در عرصه فضا به دور خورشید درحال گردش می باشند. خورشید یکی از بیلیونها ستاره ایست که کهکشان راه شیری را شکل می دهند و کهکشان راه شیری یکی از 100 بیلیون کهکشانیست که جهان را تشکیل داده اند. سیاره زمین تنها ذره کوچکی از عالم است، اما خانه انسان و در واقع خانه ای برای تنها گونه های یافت شده حیات در کل جهان می باشد. حیوانات، گیاهان و دیگر ارگانیزم های حیات تقریبا در همه جای سطح زمین وجود دارند. آنها می توانند در روی زمین به حیات ادامه دهند چرا که این سیاره در فاصله مناسبی نسبت به خورشید قرار گرفته است. بیشتر گونه های حیات به گرما و نور خورشید برای ادامه زندگی خود نیاز دارند. اگر زمین اندکی به خورشید نزدیک تر بود گرما و حرارت زیاد آن همه این گونه ها را می سوزاند و اگر قدری از خورشید دورتر بود بر اثر کمبود انرژی خورشید حیات در روی آن از بین می رفت. برای ادامه حیات وجود آب نیز ضروری می باشد که زمین سرشار از آن است. آب بیشتر سطح زمین را پوشانده است. مطالعه زمین، زمین شناسی یا ژئولوژی نام دارد. زمین شناسان با بررسی عوامل فیزیکی زمین، به چگونگی پیدایش و تغییرات آنها پی می برند. بر روی بیشتر قسمتهای زمین مانند قسمتهای درون آن، نمی توان به طور مستقیم تحقیق نمود. زمین شناسان با بررسی نشانه ها و صخره ها به روش هایی برای شناخت غیر مستقیم این سیاره می پردازند. البته امروزه، زمین شناسان می توانند با اطلاعات به دست آمده از فضا نیز به بررسی زمین بپردازند.
سیاره ای به نام زمین
در میان نه سیاره موجود در منظومه شمسی، زمین رتبه پنجم از لحاظ اندازه را به خود اختصاص می دهد. قطر آن حدود 13.000 کیلومتر است. مشتری، بزرگترین سیاره منظومه شمسی قطری 11 برابر قطر زمین را دارد و پلوتو به عنوان کوچکترین سیاره دارای قطری کمتر از یک پنجم زمین می باشد.
حرکت زمین
زمین دارای سه نوع حرکت است: 1) حرکت وضعی حول محوری فرضی که از دو قطب شمال و جنوب آن عبور می کند. 2) حرکت انتقالی در مداری به دور خورشید. 3) حرکت در راه شیری به همراه خورشید و دیگر اجرام منظومه شمسی.
24ساعت زمان لازم است تا زمین یک دور وضعی خود را تکمیل کند. این زمان را روز خورشیدی می گویند. در طی یک روز خورشیدی، زمین مقداری نیز در مدار خود حرکت می کند بنابراین مکان ستارگان درآسمان هرشب دچار اندکی تغییر می شود. مدت زمان واقعی یک دور حرکت وضعی زمین معادل 23 ساعت و 56 دقیقه و 09/4 ثانیه می باشد. این زمان را روز نجومی زمین می نامند. روز نجومی از روز خورشیدی کوتاه تر است بنابراین ستارگان هر روز 4 دقیقه زودتر در آسمان دیده می شوند.
گردش زمین به دور خورشید 365 روز و 6 ساعت و 9 دقیقه و 54/9 ثانیه به طول می انجامد. این دوره زمانی سال نجومی خوانده می شود. از آنجائیکه حرکت وضعی زمین در انتهای هر سال به
یک عدد کامل نمی رسد، ترتیب تقویم در هر سال معادل 6 ساعت نسبت به ترتیب فصول متفاوت می شود. برای هماهنگی تقویم و فصول، هر چهار سال یکبار 1 روز به تقویم اضافه می شود تا عدم تناسب برطرف گردد. سالهایی که یک روز اضافی دارند سال کبیسه نامیده می شوند. در تقویم میلادی یک روز اضافه در آخر دومین ماه سال یعنی فوریه قرار می گیرد و در تقویم خورشیدی یک روز به آخر اسفند ماه اضافه می گردد.
مسافت مدار زمین به دور خورشید 940میلیون کیلومتر است و زمین این مسافت را با سرعت 107.000 کیلومتر در ساعت و یا 30 کیلومتر در ثانیه طی می کند.
محور طولی زمین به شکل عمودی، صفحه مداری را قطع نمی کند بلکه نسبت به آن زاویه ای حدود 5/23 درجه دارد. این شیب و حرکت زمین به دور خورشید باعث پدیدار گشتن فصول می شوند. در دی ماه، نیمکره شمالی زمین، به دلیل شیب محور طولی، دورتر از خورشید قرار می گیرد. نور خورشید با شدت کمتری به نیمکره شمالی می رسد و در این هنگام این بخش از زمین، زمستان را پشت سر می گذراند. در خرداد ماه وضعیت شیب زمین تغییر می کند و این بار نیمکره جنوبی در قسمتی از شیب قرار می گیرد که از خورشید دورتر است در نتیجه نوبت به این نیمکره می رسد که زمستان را تجربه نماید.
مدار زمین دایره کامل نیست. در اوایل دی ماه زمین به خورشید نزدیکتر و در خرداد ماه کمی دورتر است. فاصله زمین از خورشید در ماه دی 1/147 میلیون کیلومتر و در ماه خرداد 1/152 میلیون کیلومتر می باشد. تاثیر این پدیده در سرما یا گرمای زمین بسیار کمتر از پدیده شیب زمین است.
زمین و منظومه شمسی عضو یک صفحه ستاره ای وسیع به نام کهکشان راه شیری می باشند. درست همانگونه که ماه به دور زمین و سیارات به گرد خورشید در چرخشند، خورشید و دیگر ستارگان به دور مرکز راه شیری در گردش می باشند. منظومه شمسی حدودا در فاصله دو پنجم از مرکز راه شیری قرار گرفته و با سرعت 249 کیلومتر در ثانیه حول مرکز آن در گردش است. منظومه شمسی در هر 220 میلیون سال یکبار حول مرکز کهکشان گردش می کند.
شکل و اندازه زمین
بیشتر مردم زمین را مانند یک توپ، با قطب شمال در بالا و قطب جنوب در پایین آن به تصویر می کشند. در واقع زمین، دیگر سیارات، قمرهای بزرگ و ستارگان و هر جرم دیگری که قطر آن بیشتر از 320 کیلومتر باشد، گرد است و این به دلیل نیروی گرانش آن جرم می باشد. گرانش همه مواد را به داخل و به سمت مرکز می کشد. 
قمرهای کوچک مانند دو قمر مریخ، گرانش بسیار کمی دارند. کمتر از آنچه باعث گرد شدنشان شود. برای بدن های ما "پایین" همیشه در راستای مسیر کشش گرانش و به سمت مرکز زمین است. ساکنین اسپانیا و نیوزیلند دقیقا در دوسمت مخالف زمین قرار گرفته اند ولی هر دوی آنها "پایین" را به سمت مرکز زمین و "بالا" را به سمت آسمان می دانند. گرانش در سیارات دیگر و اقمار آنها نیز به همین شیوه عمل می کند.
با این حال زمین به طور کامل گرد نیست. گردش وضعی آن باعث گردیده است که قسمت مرکزی آن یا استوا، دچار برآمدگی گردد. قطر زمین از قطب شمال تا قطب جنوب آن 54/12.713 کیلومتر است در حالیکه قطر آن در منطقه استوا 32/12.756 کیلومتر می باشد. این اختلاف 78/42 کیلومتری تنها 298/1 ام قطر زمین است. این مقدار بسیار اندک است به همین دلیل در عکسهایی که در فضا از زمین گرفته شده اند محسوس نمی باشد و این سیاره کاملا گرد به نظر می رسد.
برآمدگی زمین همچنین باعث می شود که محیط زمین پیرامون استوا بیشتر از محیط آن پیرامون قطبها باشد. محیط این سیاره دور استوا 16/40.075 کیلومتر و دور قطبها 40.008 کیلومتر است. از آنجائیکه محیط زمین در جنوب استوا بیشتر است، زمین اندکی گلابی شکل است. زمین همچنین دارای کوهستانها و دره هایی در سطح می باشد ولی از آنجائیکه ابعاد این قسمتها نسبت به اندازه کل زمین بسیار ناچیز است لذا این سیاره از فضا مسطح به نظر می آید.
قمر زمین
زمین و پلوتو دارای یک قمر می باشند. عطارد و ونوس هیچ قمری نداشته و سایر سیارات منظومه شمسی هر کدام دارای دو یا چندین قمر هستند. قطر ماه، قمر زمین، 3.474 کیلومتر، حدود یک چهارم قطر زمین است.
گرانش خورشید با ماه و زمین به مانند یک جرم واحد رفتار می کند. جرم واحدی که مرکز آن در نقطه 1.600 کیلومتری زیر سطح زمین قرار گرفته است. این نقطه "مرکز مشترک" ماه و زمین است. مسیر حرکت نقطه "مرکز مشترک" به دور خورشید، یک منحنی صاف است. زمین و ماه همانطور که به دور خورشید در گردشند، دور "مرکز مشترک" نیز می چرخند. حرکت ماه و زمین حول "مرکز مشترک" باعث لرزش در مسیر حرکت آن دو حول خورشید می گردد.
لایه های زمین
زمین از لایه ها یا پوسته های متعددی تشکیل شده است. لایه هایی شبیه به پیاز. بخش جامد زمین شامل لایه نازک خارجی یعنی پوسته زمین و لایه ضخیم سنگی در زیر پوسته، یعنی جبه آن می باشد. پوسته و لایه بالایی جبه را "سنگ کره" یا لیتوسفر (lithosphere) می گویند. در مرکز زمین، هسته قرار دارد. قسمت بیرونی هسته، مایع و قسمت داخلی آن جامد است. بیشتر سطح زمین پوشیده از آب و یخ می باشد و هیدروسفر (hydrosphere) یا "آب کره" نامیده می شود. زمین با لایه ای نازک از هوا به نام جو یا اتمسفر (atmosphere) احاطه شده است. به مجموع بخش های هیدروسفر، جو و قسمتهای جامد که حیات در آنها جریان دارد، بایوسفر (biosphere) یا "زیست کره" اطلاق می گردد.
جو زمین
هوا زمین را احاطه نموده و به طور تصاعدی از سطح زمین به سمت بالا نازک تر می شود. بیشتر انسانها در ارتفاعاتی بلندتر از 3 کیلومتر از سطح دریا دچار مشکل تنفسی می شوند. در ارتفاع حدودا 160 کیلومتری، لایه هوا به قدری نازک است که ماهواره ها تقریبا بدون هیچ مقاومتی در سفرند. با اینحال ذراتی از هوا در ارتفاع 600 کیلومتری سطح زمین شناسایی شده است. اتمسفر یا جو مرز بیرونی مشخصی ندارد بلکه کم کم در فضا محو می شود.
نیتروژن 78 درصد و اکسیژن 21 درصد از هوای زمین را تشکیل می دهند. 1 درصد باقیمانده مملو از آرگون و مقادیر اندکی از دیگر گازها می باشد. جو زمین همچنین شامل بخار آب، دی اکسید کربن، قطرات ریز آب و مقدار کمی از گازها و مواد شیمیایی خارج شده از آتشفشانها، آتش، مواد مانده و فعالیت های انسانی می باشد.
لایه های پائینی جو، تروپوسفر (troposphere) نامیده می شود. این لایه در حرکت دائمیست. خورشید سطح زمین و هوای بالای آن را گرم می کند. هوا در اثر گرم شدن بالا می رود. هنگامیکه هوای گرم شده به بالا رفت دچار افت فشار می گردد در نتیجه سرد می شود. هوای سرد از هوای اطراف خود چگال تر و سنگین تر است بنابراین به سمت پائین فرو می آید و چرخه مجددا تکرار می شود. این چرخه دائمی "آب و هوا" را ایجاد می کند.
در بالای تروپوسفر، حدودا 48 کیلومتر بالاتر از سطح زمین، لایه ثابتی به نام استراتوسفر (stratosphere) یا "هوا کره" وجود دارد. "هوا کره" شامل لایه ایست که در آنجا پرتوهای فرابنفش تابیده شده از خورشید، با مولکولهای هوا برخورد کرده و گازی به نام "ازون" تولید می گردد. ازون ورود پرتوهای زیانبار فرابنفش به سطح زمین را سد می کند. با اینحال بعضی از این پرتوها به داخل وارد شده و منجر به عوارضی از جمله آفتاب سوختگی و سرطان پوست در بین انسانها می گردد. مقدار اندکی از مواد شیمیایی که انسان تولید می کند، باعث آسیب دیدن ازون شده است. افراد زیادی متوجه نازک شدن لایه ازون و در نتیجه ورود پرتوهای فرابنفش و آسیب های جدی برای انسان و دیگر جانداران شده اند.
بخار آب، دی اکسید کربن، متان و دیگر گازهای موجود در جو، باعث گیر افتادن گرما و حرارت خورشید در سطح زمین شده و منجر به گرم ماندن آن می گردند. محبوس شدن گرما به دلیل تاثیرات گلخانه ای ایجاد می شود. بدون تاثیرات گلخانه ای جو، زمین احتمالا برای تشکیل حیات بسیار سرد بود.
آب کره یا هیدروسفر
زمین تنها سیاره منظومه شمسی است که دارای مقادیر زیادی آب مایع در سطح خود می باشد. آب، رکن اساسی تشکیل و ادامه حیات در زمین، دارای خواص فیزیکی و شیمیایی می باشد که این خواص در هیچ یک از گونه های دیگر مواد دیده نشده است. آب توانایی زیادی برای جذب گرما دارد. اقیانوسها بیشتر گرمایی را که زمین از خورشید می گیرد در خود ذخیره می کنند. بارهای الکتریکی موجود در مولکولهای آب منجر به جذب اتم از مواد دیگر می شود. این توانایی آب باعث حل شدن مواد زیادی می گردد. قدرت حل کنندگی زیاد آب باعث خرد شدن و حل شدن سنگها و صخره ها می شود. آب مایع نه تنها بر روی زمین تاثیر گذار است بلکه بر لایه های زیرین زمین نیز تاثیر می گذارد. آب موجود در سنگها دمای ذوب آنها را پایین می آورد. آب به طور هیجان انگیزی سنگها را ضعیف کرده و باعث حل شدن آنها در لایه های زیرین سطح می گردد.
حدود 71 درصد از سطح زمین پوشیده از آب است که بیشتر آن در اقیانوسها موجود می باشد. آب اقیانوسها برای نوشیدن شور است. تنها 3 درصد از آبهای سطح زمین برای نوشیدن مناسبند که بیشتر این میزان به راحتی برای انسان قابل دسترس نیست. زیرا بیشتر آن به شکل یخ در کوه های قطب ها و یا در زیر زمین می باشد. مناطق قطبی و کوهستانهای بلند آنقدر سرد می باشند که آب در این مناطق به طور دائمی به شکل یخ باقی می ماند. به این مناطق از زمین کرایوسفر (cryosphere) می گویند.
سنگ کره یا لیتوسفر
پوسته و قسمت بالایی جبه از سطح زمین تا عمق حدود 100 کیلومتر، سنگ کره را تشکیل می دهد. لایه نازک پوسته از مواد شیمیایی طبیعی به نام مواد معدنی، تشکیل شده از عناصر گوناگون، شکل گرفته است. اکسیژن فراوان ترین عنصر شیمیایی در سنگهای پوسته بوده و حدود 47 درصد از وزن همه سنگها را به خود اختصاص می دهد. عنصر بعدی سیلیکون با فراوانی 27 درصد است و پس از آن به ترتیب آلومینیوم (8 درصد)، آهن (5 درصد)، کلسیوم (4 درصد) و سدیوم، پتاسیوم و منیزیوم ( هر کدام حدود 2 درصد) می باشند. این عناصر 99 درصد از وزن کل سنگ های موجود در سطح زمین را تشکیل می دهند.
دو عنصر سیلیکون و اکسیژن تقریبا سه چهارم پوسته را تشکیل می دهند. ترکیبات این دوعنصر برای زمین شناسان بسیار پر اهمیت بوده و با نام "سیلیکا" شناخته می شوند. مواد معدنی که شامل سیلیکا می باشند "سیلیکات" نامیده می شوند. بیشترین ماده معدنی یافت شده در سطح زمین کوارتز است که از سیلیکای خالص ساخته می شود. گروهی دیگر از سیلیکاتها موادی می باشند که از سیلیکا، آلومینیوم، کلسیوم، سدیوم و پتاسیوم تشکیل شده اند. دو نوع دیگر از سیلیکات های رایج در سطح زمین پایراکسین (pyroxene) و آمفایبول (amphibole) نامیده می شوند که هر دو ترکیبی از سیلیکا، آهن و منیزیوم هستند.
گروه دیگری از مواد معدنی رایج کربنات ها می باشند که از کربن و اکسیژن به همراه مقدار اندکی از عناصر دیگر تشکیل می شوند. مهمترین نوع از این گروه ترکیباتی متشکل از کلسیوم، کربن و اکسیژن هستند که می توان سنگ آهک را که در ساخت و ساز ساختمان ها بسیار به کار می رود، در این گروه نام برد.
زمین دارای دو نوع پوسته است. زمینهای خشک قاره ها که اغلب از گرانیت و سیلیکات ها ساخته شده اند و کف اقیانوسها که از ترکیبات تیره و پر چگال سنگ های آتشفشانی با نام بازالت پوشیده شده اند. میانگین ضخامت پوسته قاره ای 40 کیلومتر است که این مقدار در بعضی جاها کمتر و در بعضی جاها بیشتر است. میانگین پوسته اقیانوسی تنها 8 کیلومتر است.
زیست کره یا بایوسفر
زمین تنها مکان و سیاره شناخته شده است که دارای گونه های حیات می باشد. منطقه ای که حیات در آن جریان دارد از اعماق اقیانوس تا چند کیلومتری جو است. تا به حال چندین میلیون گونه حیاتی در زمین کشف شده است با این حال دانشمندان معتقدند که گونه های دیگری نیز وجود دارد که هنوز کشف نشده اند.
زندگی به شیوه های مختلفی بر روی زمین تاثیر گذار است. در واقع وجود گونه های مختلف موجودات زنده، جو پیرامون ما را می سازد. گیاهان آب و دی اکسید کربن را که هر دو حاوی اکسیژن می باشند، جذب می کنند. آنها کربن موجود در دی اکسید کربن و هیدروژن موجود در آب را برای تولید گونه های مختلف مواد شیمیایی مصرف می کنند و اکسیژن را به صورت ماده زائد پس می دهند. حیوانات برای تامین انرژی گیاهان را می خورند و آب و دی اکسید کربن را به محیط باز می گردانند. همه گونه های زنده به نوعی بر روی سطح زمین تاثیر گذارند.
سنگ های زمین
قسمتهای جامد زمین از سنگهایی تشکیل می شوند که گاهی از یک نوع ماده معدنی و در اغلب موارد با ترکیبی از چندین نوع مختلف ماده معدنی به وجود آمده اند. زمین شناسان سنگ ها را بر اساس منشا آنها طبقه بندی کرده اند. سنگهای آتشفشانی، سنگهایی هستند که در اثر انجماد مواد مذاب شکل گرفته اند. سنگهای رسوبی، هنگامی به وجود می آیند که مواد شیمیایی حل شده یا ذرات سنگها ، توسط باد، آب و یا توده های یخ به صورن لایه لایه به مرور زمان رسوب کرده و جامد می شوند. سنگهای دگردیس نیز به سنگهایی گفته می شود که در اعماق پوسته زمین، تحت حرارت و فشار از نوعی به نوعی دیگر تبدیل می شوند.
سنگهای آذرین یا آتشفشانی از انجماد مواد مذابی به نام "مگما" یا "خمیر مواد معدنی" به وجود می آیند. درون زمین جامد است نه مذاب اما بسیار داغ است. در پائین پوسته دما 1000 درجه سانتیگراد می باشد. در برخی قسمتهای پوسته، به ویژه قسمتهایی که آب در آن جریان دارد، شرایط برای ذوب شدن سنگها مهیا می باشد چراکه نقطه ذوب در آن نواحی پائین تر است.
در جاهائیکه شرایط مناسب است، مگما بخش های زیرین و داخلی پوسته را شکل می دهد. قسمتی از این مگما، توسط آتشفشانها به صورت مواد مذاب از دهانه آتشفشانها بیرون آمده و به سطح زمین می رسند. البته قسمت اعظم مگما هرگز به سطح زمین نمی رسد. آنها اغلب تدریجا در پوسته سرد می شوند و ممکن است که در اثر فرسایش متلاشی گردند. به این سنگ های آتشفشانی پلاتونیک (Plutonic) می گویند. سنگ های پلاتونیک به آهستگی سرد می شوند. در طی این سرد شدن تدریجی، مواد معدنی آنها کریستالهای بزرگی را به وجود می آورند. پلاتونیک ها از دیگر سنگ های آتشفشانی زبر تر و خشن ترند.
سنگ های آتشفشانی یا با سیلیکا غنی شده و مقدار کمی آهن و منیزیوم دارند یا بالعکس. به سنگهای آتشفشانی که از لحاظ آهن، غنی و از لحاظ سیلیکا ضعیفند، بازالت گفته می شود و به پلاتونیک هایی که سرشار از سیلیکا می باشند، گرانیت گفته می شود. گرانیت تقریبا لایه های زیرین اغلب قاره ها را پوشانده است و بازالت در کف همه اقیانوسها پیدا می شوند.
شکل گیری زمین
سطح زمین در سالهای نخستین شکل گیری
بیشتر دانشمندان بر این باورند که منشا منظومه شمسی یک لایه ابر نازک در فضا بوده است. خود خورشید نیز از همین ابر و قسمتی از آن که ضخیم تر از بقیه بوده است، به دنیا آمده. گرانش این ابر سبب انقباض آن و کشیده شدن ذرات و غبار به سمت مرکز آن شد. بیشتر این ابر در مرکز آن برای تشکیل خورشید جمع گردید اما حلقه بزرگی از مواد نیز در حال گردش دور آن باقی ماند. ذرات این حلقه با یکدیگر برخورد کرده و منجر به تشکیل اجرام بزرگتر شدند. این اجرام نیز به نوبه خود باهم برخورد کردند و سیارات منظومه شمسی را طی فرایندی با نام "رشد پیوسته" تشکیل دادند.
پیشرفت های زمین
زمین در ابتدا کره ای آتشین بوده که مدام در معرض بمباران سنگهای آسمانی قرار می گرفته است.
دانشمندان به این تئوری دست یافته اند که زمین در آغاز جرمی سنگی، بدون آب و احاطه شده با گاز بوده است. مواد رادیواکتیو در سنگ ها و فشار افزاینده درون زمین گرمای لازم را برای ذوب شدن داخل آن فراهم نمودند. عناصر سنگین مانند آهن، فرو رفتند. سنگهای سیلیکات سبک نیز به سطح زمین آمده و پوسته اولیه آن را شکل داده اند. گرمای درون زمین باعث گردید که مواد شیمیایی دیگری از اعماق زمین به سطح آن برسند. بعضی از این مواد شیمیایی منجر به تشکیل آب شدند و بقیه گازهای جو زمین را به وجود آوردند.
در سال 2001، یک تیم بین المللی از دانشمندان، کشف کریستالهای زیرکن (zircon) با قدمت 4/4 بیلیون سال را اعلام کردند. زیرکن از عناصر زیرکنیوم، سیلیکون و اکسیژن ساخته شده، بسیار سخت است و در برابر عوامل فرسایش بسیار پایدار و با دوام است. با آنالیز شیمیایی زیرکن، دانشمندان تشخیص دادند که در زمان تشکیل کریستالها، در سطح زمین آب وجود داشته است. آنها نتیجه گرفتند که پوسته زمین و اقیانوسها 200 میلیون سال پس از شکل گیری سیاره ایجاد شده اند.
ستاره شناسان معتقدند که خورشید در اوایل تشکیل زمین حدود 30درصد ضعیف تر از امروز بوده است. قدیمی ترین سنگها گواه این امر می باشند که زمین به اندازه ای گرم بوده است که آب مایع در سطح آن وجود داشته. دانشمندان همچنین بر این باورند که اتمسفر زمین برای جذب گرما، ضخیم تر از زمان فعلی بوده است. طی میلیونها سال رفته رفته آب در قسمتهای گود پوسته زمین جمع شده و اقیانوسها را شکل داده است.
پس از دوره اصلی شکل گیری سیارات، بیشتر اجرام باقیمانده در منظومه شمسی به سمت سیارات تازه شکل گرفته متمایل شدند. برخوردهای پی در پی سیارات با این اجرام با انفجارهای زیادی همراه بود. همین برخوردها باعث ایجاد چاله های فراوان در سطح ماه، مریخ، ونوس و عطارد شده اند. زمین نیز در معرض این برخوردها قرار گرفته است اما چاله های به وجود آمده در اثر برخوردها، در طی مرور زمان و به واسطه فرسایش و صفحات تکتونیک از بین رفته اند. زمین شناسان معتقدند که قسمت زیادی از پوسته قاره ای در 5/3 بیلیون سال پیش شکل گرفته است. شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه صفحات تکتونیک از 2 بیلیون سال پیش فعال شده اند.
بعضی از دانشمندان باور دارند که جو اولیه زمین شامل هیدروژن، هلیوم، متان و آمونیاک، شبیه به جو کنونی سیاره مشتری، بوده است. بعضی دیگر از دانشمندان معتقدند که جو اولیه حاوی مقادیر زیادی دی اکسید کربن، مانند جو فعلی ونوس، بوده است. چیزی که همه دانشمندان آن را باور دارند این است که در جو اولیه زمین مقدار نا چیزی اکسیژن وجود داشته است.
دانشمندان تشخیص داده اند که در حدود 2 بیلیون سال پیش، تغییر شدیدی در جو زمین پدید آمده است. دلیل این ادعا این است که تشکیل نوعی خاص از سنگ آهن که در شرایط کمبود اکسیژن ایجاد می شود، در آن تاریخ متوقف شده است. در عوض مقادیر زیادی رسوب سنگ ماسه قرمز شروع به شکل گیری نمود. رنگ قرمز به دلیل واکنش آهن با اکسیژن و ایجاد اکسید آهن یا زنگ آهن ناشی می شود. وجود سنگ ماسه مدرکی برای وجود مقداری اکسیژن در جو زمین است. هوا در آن موقع قابل استنشاق نبود اما حدود 1 درصد حاوی اکسیژن بود.
بیشتر اکسیژن فعلی موجود در هوا توسط گیاهان و ارگانیزم های میکروسکوپی تامین می شود. این ارگانیزم ها دی اکسید کربن هوا را استفاده کرده و در روندی به نام فتوسنتز اکسیژن تولید می کنند. به این صورت مقدار اکسیژن موجود در هوا افزایش پیدا نموده و با پیشرفت ارگانیزم های تولید کننده اکسیژن، این گاز در هوا به حد وفور رسیده است.
زندگی در زمین
سنگ های زیادی وجود دارند که دارای فسیل می باشند. فسیلهایی بیانگر تاریخ حیات در زمین. یک فسیل ممکن است بدن یک حیوان یا یک دندان و یا قسمتی از استخوان آن باشد. یا حتی می تواند اثر برجای مانده از یک گیاه بر روی سنگ، از زمانیکه آن سنگ رسوبی نرم بوده است، باشد. فسیلها به دانشمندان کمک می کنند تا آنها متوجه شوند که چه نوع جاندارانی در زمانهای گذشته بر روی زمین می زیسته اند.
خیلی از دانشمندان براین باورند که حیات در روی زمین به محض به وجود آمدن شرایط آن، پدید آمده است. مدارکی وجود دارند که در آنها مواد شیمیایی ساخته شده توسط موجودات زنده در 8/3 بیلیون سال پیش پیدا شده است. همچنین در استرالیا و کانادا فسیلهای بر جای مانده از جانواران میکروسکوپی که حدود 5/3 بیلیون سال پیش می زیسته اند کشف شده است.
در بیشتر تاریخ زمین، حیات تنها به شکل موجودات ریز تک سلولی بوده است. قدیمی ترین فسیلهای به دست آمده از موجوداتی که دارای چندین سلولند، مربوط به دوره پیش کامبریان در حدود 600 میلیون سال پیش می باشند. بیشتر این موجودات با همه گونه های فعلی حیات تفاوت داشته اند.
