גרסת הדפסה | החוברת

כדור הארץ בנוי משכבות, ובמעמקיו פועלים כוחות אדירים שמעצבים את הנוף

שני סוגי כוחות יוצרים את הנוף

הנוף נוצר משילוב של שני סוגי תהליכים. תהליכים פנימיים מונעים בכוחות שבתוך כדור הארץ, ויוצרים הרים, רעידות אדמה והרי געש. תהליכים חיצוניים מונעים בכוחות שמעל פני השטח, כמו מים ורוח, ושוחקים ומעצבים את הנוף. מבנה כדור הארץ מסביר את מקור הכוחות הפנימיים ואת הדרכים שבהן אפשר לחקור עומקים שאי אפשר לראות ישירות.

שני סוגי תהליכים: בנייה מול שחיקה

כדי להבין את הנוף, צריך להכיר את שני הכוחות שמתחרים זה בזה. כוח אחד בונה ומרים, כוח שני שוחק ומוריד. הנוף שאנחנו רואים הוא תוצאת האיזון ביניהם בכל רגע נתון.

שני סוגי תהליכים שמעצבים את הנוף

תהליכים פנימיים

מונעים בחום שבתוך כדור הארץ. בונים את הנוף: מרימים הרים, גורמים לרעידות אדמה, יוצרים התפרצויות געשיות. דוגמאות: הרי האלפים, הרי הקווקז, הרי הגולן.

תהליכים חיצוניים

מונעים בכוחות שמעל פני השטח: מים, רוח, גלי ים, קרח. שוחקים ומעצבים את הנוף הקיים. דוגמאות: קניונים שנחצבו על ידי נהרות, חוליות שנוצרו מרוח.

מבנה כדור הארץ: שלוש שכבות עיקריות

כדי להבין את התהליכים הפנימיים, צריך קודם להכיר את מבנה כדור הארץ. כמו ביצה קשה, כדור הארץ בנוי בשכבות: קליפה דקה מבחוץ, חלק גדול ובינוני, ולב קשה במרכז. כל שכבה שונה בהרכבה, בטמפרטורה ובלחץ.

שכבות כדור הארץ - מבחוץ פנימה

שכבה	עובי משוער	טמפרטורה משוערת	מאפיינים עיקריים
קרום יבשתי	30-70 ק"מ	עד 300 מעלות	דק וקשה, בנוי מסלעים קלים יחסית, שעליו אנחנו חיים
קרום אוקייני	5-10 ק"מ	עד 200 מעלות	דק מהקרום היבשתי, בנוי בעיקר מבזלת
מעטפת עליונה	עד 700 ק"מ	1,000-1,500 מעלות	בה נמצאים הלוחות הטקטוניים ואזורי המגמה
מעטפת תחתונה	700-2,900 ק"מ	עד 3,000 מעלות	לחץ אדיר, חומר מוצק למרות החום
גלעין חיצוני	2,900-5,100 ק"מ	3,000-5,000 מעלות	נוזלי, בנוי ברזל וניקל, מייצר שדה מגנטי
גלעין פנימי	5,100-6,370 ק"מ	5,000-6,000 מעלות	מוצק בגלל לחץ אדיר, בנוי ברזל וניקל

ככל שיורדים פנימה, הטמפרטורה והלחץ עולים. הגלעין החיצוני נוזלי, אך הגלעין הפנימי - למרות שהוא חם יותר - מוצק בגלל לחץ עצום.

תמונה הממחישה את מבנה כדור הארץ השכבות הקרום המעטפת והגלעין בחתך רוחב — כדור הארץ בנוי שלוש שכבות עיקריות מבחוץ פנימה: קרום דק וקשה, מעטפת עבה וחמה ובה המגמה, וגלעין במרכז.

מגמה: הסלע הזורם שבתוך כדור הארץ

אחד מהמרכיבים החשובים ביותר בתהליכים הפנימיים הוא המגמה. מה היא, ומדוע היא חשובה כל כך?

המגמה היא המנוע של רוב התהליכים הפנימיים: היא זורמת, מזיזה לוחות, ופורצת כהר געש.

חום ולחץ: גורמי המפתח במעמקים

מדוע פנים כדור הארץ חם כל כך? ישנן שתי סיבות עיקריות: ראשית, חום שיורי מהיווצרות כדור הארץ לפני כ-4.5 מיליארד שנה, שנסגר בפנים ולא הספיק להתפשט החוצה. שנית, פירוק רדיואקטיבי של יסודות כמו אורניום ותוריום הנמצאים בתוך כדור הארץ, שממשיך לייצר חום ברציפות. שני המקורות יחד גורמים לטמפרטורות של אלפי מעלות.

המחשה אינטראקטיבית: מסע אל מרכז כדור הארץ

כיצד חוקרים את פנים כדור הארץ?

הקידוח העמוק ביותר שאי פעם נחפר הגיע לעומק של כ-12 ק"מ בחצי האי קולה ברוסיה, רחוק מאוד מהמעטפת. אם אי אפשר לחפור, כיצד יודעים מדענים מה יש בפנים? התשובה: חקירה עקיפה בעזרת גלי הדף.

גלי הדף וסיסמוגרף: כיצד 'רואים' לתוך כדור הארץ

כשמתרחשת רעידת אדמה, היא שולחת גלים בכל כיווני כדור הארץ. אותם גלים הם כמו קרן אור שמאירה לתוך פנים כדור הארץ.

כך, בלי לחפור ובלי לראות ישירות, אנחנו יודעים שהגלעין החיצוני נוזלי (כי סוג מסוים של גלים אינו עובר דרך נוזל) ושהגלעין הפנימי מוצק. זו דוגמה מצוינת למדע עקיף.

תמונה הממחישה את שיטת חקר פנים כדור הארץ בעזרת גלי הדף ממוקד רעידת אדמה אל סיסמוגרף — גלי הדף נוצרים ברעידת אדמה ומתפשטים דרך שכבות כדור הארץ, והסיסמוגרף מרשם את הגעתם ומאפשר למדענים להסיק את מבנה הפנים.

שיטות נוספות לחקר פנים כדור הארץ

בארות עמוקות

קידוחים של מחקר שמגיעים לעשרות קילומטרים. הם מספקים דגימות סלע ומדידות טמפרטורה ישירות, אך מגיעים רק לחלק העליון של הקרום.

חקר לבה

לבה שפורצת מהרי געש מגיעה מהמעטפת. ניתוח הרכבה הכימי מלמד על הרכב המעטפת ועל התנאים שבה.

שדה מגנטי

השדה המגנטי של כדור הארץ נוצר בגלעין החיצוני הנוזלי. מדידת תכונות השדה מלמדת על תנועת הגלעין.

מדידות גרביטציה

שינויים בכוח הכבידה בנקודות שונות על פני כדור הארץ מלמדים על צפיפות השכבות שמתחת לפני השטח.

שדה מגנטי: מגן בלתי נראה

הגלעין החיצוני הנוזלי, שנע בתוך כדור הארץ, מייצר שדה מגנטי סביב כדור הארץ. השדה הזה הוא כמו מגן: הוא דוחה חלקיקים מזיקים מהשמש ומאפשר את קיום החיים. בלעדיו, הרוח הסולרית הייתה מפשיטה את האטמוספרה שלנו. זו דוגמה לכך שמה שקורה במעמקי כדור הארץ משפיע ישירות על חיינו.

הקשר לנוף ישראל

ישראל ממוקמת על הבקע הסורי-אפריקני, שבר עמוק בקרום כדור הארץ שנוצר כאשר שני לוחות טקטוניים התרחקו זה מזה. בקע זה מסביר כמה תכונות ייחודיות של הנוף הישראלי: בקע הירדן וים המלח נמצאים בתוכו, הרי הגולן מורכבים מלבה בזלתית שנוצרה מפעילות געשית לפני מיליוני שנים, וישראל חשופה לרעידות אדמה. הנוף הישראלי הוא תוצר ישיר של תהליכים פנימיים בכדור הארץ.

ים המלח - הנקודה הנמוכה בעולם

ים המלח נמצא בגובה של כ-430 מטר מתחת לפני הים, הנקודה הנמוכה ביותר על יבשה בכדור הארץ. הוא נמצא בלב הבקע הסורי-אפריקני, ועומקו נובע ישירות מהתרחקות הלוחות הטקטוניים. קרקעיתו ממשיכה לשקוע.

הרי הגולן - מורשת הגעש

רמת הגולן בנויה בחלקה הגדול מבזלת, סלע יסוד שנוצר מלבה שהתקררה. הרי הגעש של הגולן, כמו הר אביטל, הם הרי געש כבויים. פעילות געשית זו התרחשה לפני כ-1-3 מיליון שנה והשאירה את חותמה על הנוף.

שאלות לחשיבה

מהו ההבדל בין תהליכים פנימיים לתהליכים חיצוניים? תנו דוגמה לכל אחד מהנוף הישראלי.

מדוע הגלעין הפנימי מוצק, למרות שהוא חם יותר מהגלעין החיצוני הנוזלי?

אי אפשר לחפור עד מרכז כדור הארץ. כיצד יודעים מדענים שהגלעין החיצוני נוזלי?

מדוע חשוב שיהיה לכדור הארץ שדה מגנטי, ואיך הוא קשור לגלעין?

חלק ב׳ · בדיקת ידע

מבחן מסכם

קראו כל שאלה בעיון. בשאלות בחירה סמנו תשובה אחת, ובשאלות פתוחות כתבו תשובה מלאה במקום המיועד.

1.מה ההבדל בין תהליכים פנימיים לחיצוניים?

פנימיים מונעים בכוחות שבתוך כדור הארץ ובונים נוף, חיצוניים מונעים מעל השטח ושוחקים
פנימיים שוחקים, חיצוניים בונים
אין הבדל ביניהם
שניהם מונעים בכוח הירח

2.מהן שלוש השכבות העיקריות של כדור הארץ מבחוץ פנימה?

קרום, מעטפת, גלעין
גלעין, מעטפת, קרום
אטמוספרה, הידרוספרה, גאוספרה
טרופוספרה, סטרטוספרה, מזוספרה

3.מה קורה לטמפרטורה ולחץ ככל שיורדים אל מעמקי כדור הארץ?

שניהם עולים
שניהם יורדים
הטמפרטורה יורדת והלחץ עולה
הם נשארים קבועים

4.באיזו שכבה נמצאת המגמה?

במעטפת
בקרום
באטמוספרה
באוקיינוס

5.כיצד חוקרים את פנים כדור הארץ אם אי אפשר לחפור עד למרכז?

בעזרת גלי הדף מרעידות אדמה, שנמדדים בסיסמוגרף
בעזרת לוויינים בחלל
בעזרת מדידת הגשם
אי אפשר לדעת כלום על פנים כדור הארץ

6.מדוע הגלעין הפנימי מוצק, למרות שהוא חם יותר מהגלעין החיצוני הנוזלי?

בגלל לחץ עצום ממשקל כל השכבות מעליו, שמונע ממנו להינמס
כי הוא עשוי מחומר שונה לגמרי
כי הוא קר יותר מהגלעין החיצוני
כי הוא קרוב יותר לאטמוספרה

7.מהו ההבדל בין מגמה ללבה?

מגמה היא סלע מותך בתוך האדמה, לבה היא מגמה שיצאה לפני השטח
לבה היא קרה ומגמה היא חמה
הם אותו דבר לחלוטין
מגמה היא גז ולבה היא נוזל

8.מדוע חשוב שיהיה לכדור הארץ שדה מגנטי, ואיזו שכבה יוצרת אותו?

השדה מגן על האטמוספרה מהרוח הסולרית; הגלעין החיצוני הנוזלי יוצר אותו
השדה לא חשוב; הגלעין הפנימי יוצר אותו
השדה קובע את מזג האוויר; הקרום יוצר אותו
השדה גורם לרעידות אדמה; המעטפת יוצרת אותו

9.מהם שני המקורות העיקריים לחום הפנימי של כדור הארץ?

חום שיורי מהיווצרות כדור הארץ ופירוק רדיואקטיבי של יסודות פנימיים
אנרגיית השמש שחודרת פנימה וחיכוך של האדמה
כוח הכבידה של הירח בלבד
החום נוצר מהמים שבאוקיינוסים

10.הגולן בנוי מבזלת, ואזור בית שמש בנוי מגיר. מה כל אחד מהסלעים מספר לנו על ההיסטוריה של האזור?

בזלת: הגולן עבר פעילות געשית בעבר. גיר: אזור בית שמש היה מכוסה ים בעבר
שניהם מספרים אותו סיפור
בזלת נוצרת בים; גיר נוצר מהר געש
שניהם נוצרו מאותה מגמה

11.מהו עיקרון 'אותם חוקי טבע פעלו תמיד', וכיצד הוא מועיל לגיאולוגים?

תהליכים שפועלים היום (כמו שחיקת נהר) פעלו גם בעבר, ולכן ניתן ללמוד מהם על העבר
חוקי הטבע משתנים מדי עשרות שנים
הכוונה שהאדם הוא חוק הטבע
העיקרון מועיל רק בפיזיקה, לא בגיאולוגיה

12.מדוע הקידוח העמוק ביותר שנחפר על ידי אדם לא הגיע לתחתית הקרום?

כי בעומק גדול הטמפרטורה כה גבוהה עד שהסלע רך ומשתנה ונסגר סביב הקידוח
כי אין מספיק כסף לחפור עמוק
כי הקרום אינו קיים ואי אפשר לחפור
כי כלי הקידוח גדלים ככל שחופרים