الوحدة الاولى – انقسام الخلية – احياء – ثاني ثانوي

 

يتوقع منك بعد دراسة هذه الوحدة أن تكون قادراً على الإجابة عن الأسئلة الآتية : 1 – أي من الآتي يحدث قبل وأيهما يحدث بعد في دورة الخلية. أ – ازدواج الكروموسومات المتماثلة .
ب العبور الوراثي.
جـ ـــ الانقسام السيتوبلازمي . د – تضاعف عدد الكروموسومات .
٢ – تمعن الشكل المجاور، الذي يبين دورة خلية جنين أحد الحيوانات، ثم أجب
عن الأسئلة الآتية :
أ – اكتب الأعداد النسبية التي تمثل الطور الانفصالي، والنهائي.
ب صف ما يحدث في الطور البيني . ج وضح ماذا يحدث أثناء الانقسام السيتوبلازمي.
٣ – ادرس الشكل المجاور وحدد العمليات
التي يتم فيها ما يأتي :
أ – الانقسام المنصف .
ب تحويل العدد أحـــــــادي
مرحلة الانقسام
1234
دورة
متساوي
الخلية
الطور البيني
جنين
العملية 3
العملية 2
أعضاء تناسلية
الكروموسومات إلى العدد ثنائي العملية 4
الكروموسومات .
جم – الانقسام المتساوي .
٤ علل ما يأتي :
العملية 1 أمشاج .
لاقحه
أ – يؤدي الانقسام المتساوي إلى إنتاج تراكيب جديدة من الكروموسومات المتماثلة.
ب – ثبات كمية DNA في الخلية رغم انقسامها .
ج قدرة الخلايا السرطانية على غزو الأنسجة الأخرى.

ه – قارن بين كل اثنين مما يأتي :
أ – الانقسام المتساوي والمنصف من حيث النواتج التالية :
– عدد الخلايا
– نوع الخلايا .
– عدد الكروموسومات ونوعية الجينات ( مقارنة بالخلية الأم ) .
ب – الخلية الطبيعية والخلية السرطانية من حيث :
– حجم النواة
القدرة على الانقسام بعد الانفصال.
٦ – الشكل أدناه يبين (4) أطوار
انقسام الخلية. اكتب أمام
AM
حرف كل طور العنوان
الصحيح : التمهيدي،
الاستوائي، الانفصالي، النهائي.
۷ – الشكل أدناه يمثل خلية نباتية وأخرى حيوانية أثناء الانقسام الخلوي .
أ – حدد أي منهما خلية
نباتيه وأي منهما خلية
حيوانية؟ معللا إجابتك .
ب سم أطوار الانقــــــام
الخلوي لكل منهما.
۸ – خلية الإنسان تحتوي على (46) كروموسوم، أوجد عدد ما يأتي :
أ – الوحدات الرباعية التي تظهر في الطور التمهيدي الأول أثناء تكوين | الأمشاج المذكره . ب الكروموسومات التي تتجه الى كل من القطبين نهاية الانقسام المنصف الثاني . ۹ – ما أهمية ما يأتي : أ – تنصيف عدد الكروموسومات في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً .
ب – الانقسام المتساوي في الكائن الحي عديد الخلايا. ۱۰ – اشرح كيف أن عملية ازدواج الكروموسومات المتماثلة تؤدي إلى الاندماج – الوراثي مبيناً إجابتك بالرسم .

الوحدة العاشرة كيمياء ثاني ثانوي

 

نتوقع منك بعد الانتهاء من دراسة هذه الوحدة أن تكون قادراً على الإجابة عن
الأسئلة الآتية :
۱ – اكمل الجدول الآتي:
الصيغة الكيميائية
المجموعة
نوع
اسم المجموعة الاسم المنهجي
Chemical formula
الوظيفية
المركب
الوظيفية
للمركب
CH3-O-CH3
CH2=CH2
CHOHCHCH, OH
CH3CH, CH, OH CH3CO CH, CH3COOCH2CH3
CH3CHOHCH3 CH, OH CH, COC6H5
CH3
Cl
CH3C-CH_CH-CH3
OH
كحول أولي
……..
……
حمض البيوتانويك
۲ – اكتب اسم المركب الكيميائي الذي يستخدم في الحالات الآتية، مع كتابة صيغته
الكيميائية البنائية، ومجموعته الوظيفية :
– إضفاء نكهة الأناناس على المحلبية. ب – جعل السلطة ذات طعم لاذع ومستساغ .
ج – صناعة الأسبرين.
د – إزالة الصبغات من الأظافر.

 

 

٣ – علل لما يأتي : أ – تناول المواد المحتوية على الميثانول يؤدي إلى العمى، أو الوفاة. ب تشترك الألدهيدات والكيتونات في كثير من الخواص.
جـ – المركب COH) لا يتأكسد .
د – الإسترات مركبات عضوية لاتذوب في الماء لكهنا تستخدم كمذيبات
لبعض المواد العضوية.
هـ الإيثرات أقل نشاطاً من الكحولات .
و – مجموعة الكربونيل قطبية .
٤ – بين بالمعادلات الرمزية ما يحدث في كل من التفاعلات الآتية مبيناً شروط التفاعل. أ – اختزال البروبانال بواسطة هيدروجين نشط حديث التولد .
ب تفاعل الإيثانول مع حمض الهيدروكلوريك .

ج أكسدة الإيثانال بفعل عامل مؤكسد قوي .
د – تفاعل الإيثانال مع حمض الإيثانويك .
هـ – تفاعل -۲- بروبانول مع برمنجنات البوتاسيوم القاعدية. و – اختزال أسيتالدهيد بالهيدروجين حديث التولد .
ز – اختزال الأسيتون بالهيدروجين في وجود عامل حفاز .
ه ـ مركب (أ) يحتوي على الكربون والهيدروجين والأكسجين، تفاعل مع المحلول القلوي لبرمنجنات البوتاسيوم حتى تمام التأكسد ؛ فتكون مركب (ب)، وعند تفاعل ( أ ) مع (ب) تكون أسيتات الإيثيل. ما المركبين ( أ ، ب ) ؟
٦ – تحدث بإيجاز عن أهمية كل من المركبات العضوية الأكسجينية الآتية :
أ – الإسترات
ب الألدهيدات والكيتونات
ج الحموض الكربوكسيلية د – الكحولات

الوحدة التاسعة كيمياء ثاني ثانوي

 

نتوقع منك بعد الانتهاء من دراسة هذه الوحدة أن تكون قادراً على الإجابة عن
الأسئلة الآتية:
س ۱ : بين سبب تسمية الهيدروكربونات الأروماتية بالمركبات العطرية.
س ۲ : اكتب أسماء المركبات الأروماتية الآتية :

 

س : عرف المفاهيم الآتية، مع ذكر مثال لكل منها، موضحاً العامل الحفاز، وظروف
التفاعل :
أ ـ الهلجنة .
ب – الألكلة .
د – النيترة .
جـــ السلفنة.
س ٤ : اشرح طرق تحضير البنزين مع كتابة المعادلات الكيميائية الموزونة. ,

 

 

سه : ارسم الصيغة البنائية لكل مما يأتي : أ ) بارا – ثنائي نيترو بنزين .
ب) میتا – نيترو تولوين.
جـ) بارا – برومو أنيلين .
د) ميتا – أيودو فينـــــول .
هـ) أورثو – ثنائي نيترو بنزين .
و) ۱ و ۳ وه – ثلاثي نيترو بنزين .
ز ) ٤ – كلورو – ٢ ، ٣ – ثنائي نيترو تولوين. ح الزايلين.
ط) بارا – هيدروكسي حمض البنزويك .
ي) ٦،٤،٢ ثلاثي نيترو تــولـويـن.
س ٦ : ضع علامة ) ( أمام العبارة الصحيحة ، وعلامة ( x ) أمام العبارة الخطأ مع تصويب الخطأ في كل مما يأتي:
أ – يمكن الحصول على هكسان حلقي عند هدرجة البنزين بالإضافة . ( ) ب يمكن الحصول على مركب الجامكسان عند تفاعل البنزين مع البروم
(
()
(
()
في الظلام . ج يشتعل البنزين في وفرة من الهواء مكوناً ماء وأول أكسيد الكربون . ( ) د – تفاعل حمض الكبريتيك المركز مع البنزين هو تفاعل السلفنة. ه نسبة ذرات الكربون إلى ذرات الهيدروجين في البنزين أقل منها في
الهكسان .
و – النفثالين مركب أروماتي يتكون من ثلاث حلقات بنزين. ز – مركب البنزين الحلقي C وقود جيد للسيارات. ح البنزين له رائحة عطرية زكية لذلك يمكن استنشاق بخاره . ط تفاعل حمض النيتريك مع البنزين هو تفاعل إضافة .
(
(
(
(
()

الوحدة الثامنة كيمياء ثاني ثانوي

 

نتوقع منك بعد الانتهاء من دراسة هذه الوحدة أن تكون قادراً على الاجابة عن
الأسئلة الآتية :
۱ – عرف المحلول المائي .
۲ – عرف الإلكتروليت، وما هي أنواعه؟ مع ذكر أمثلة .
٣ – علل ما يأتي :
أ – الماء إلكتروليت ضعيف.
ب – الماء مركب متعادل .
جـ ــ لا يتغير الرقم الهيدروجيني عند إضافة قليل من الحمض أو القاعدة إلى
المحلول المنظم
٤ – اذكر تعريف أرهينيوس للحمض والقاعدة مع ذكر أمثلة.
ه – اكمل معادلتي التفاعلين التاليين مبيناً الحمض والقاعدة القرينة في كل تفاعل،
ماذا يطلق على الأيون HSO3 في هذه الحالة؟
+
HSO3 + HO HSO3 + HO
+ H2O
…….
..+ H2O
٦ – لماذا يعتبر HSO3 مادة أمفيبرو تونية؟
– ما المقصود بثابت تأين الماء .
ما الرقم الهيدروجيني ؟
۹ – احسب الأس الهيدروجيني pH لكل من :
– محلول حمض الهيدروكلوريك تركيزه 0.1 مول / لتر
ب – محلول هيدروكسيد الصوديوم تركيزه 0.05 مول / لتر.

 

١٠ – أ – عرف المحلول المنظم ، وما أهم خصائصه؟ ب – مم يتكون المحلول المنظم؟، وما أهميته؟
۱۱ – ما المقصود بما يأتي مع ذكر مثال :
أ – التعادل .
ب – المعايرة .
ج الدليل . –
د – المحلول القياسي.
۱۲ – بين كيف يمكن الكشف عن نقطة التعادل في تفاعلات الحموض والقواعد . ١٣- يحتاج ۱۳مل من حمض ما إلى ٥٠ مل من محلول هيدروكسيد الصوديوم 0.1
مول / لتر لإتمام عملية التعادل . احسب تركيز الحمض.
١٤- خفف ٤٠٠ مل من محلول تركيزه ٠,٤ مول / لتر من هيدروكسيد الصوديوم بالماء حتى أصبح حجم المحلول لتراً واحداً، احسب تركيز المحلول الناتج .

الوحدة السابعة كيمياء ثاني ثانوي

 

نتوقع منك بعد الانتهاء من دراسة هذه الوحدة أن تكون قادراً على الاجابة عن
الأسئلة الآتية : 1 – أي مما يلي يمثل اتزاناً كيميائياً؟
أ – محلول مركز من ملح الطعام في الماء بانصهار الثلج. ج تحويل (NO (g) إلى (NO2 في إناء مغلق عند درجة حرارة وضغط ثابتين.
٢ – ماذا يقصد بكل من :
أ – طاقة التنشيط . ب المركب النشط.
جـ ــ التصادم المثمر . د – العامل الحفاز .
– ما أثر مساحة السطح على سرعة التفاعلات الكيميائية؟ وضح ذلك بمثال . ٤ – وضح أثر العوامل الآتية على حالة الاتزان للتفاعلات الانعكاسية :
أ – العامل الحفاز . ب زيادة الضغط.
ج درجة الحرارة .
د – تركيز المواد المتفاعلة.
ه – أي مما يلي يتضمن نظام اتزان ديناميكي فيزيائي وأي منها يتضمن نظام اتزان
ديناميكي كيميائي؟ أ – التبخر والتكثف ب تحويل الأكسجين إلى أوزون .
جذوبان وتبلور السكر.
٦ – طبقاً لقاعدة لوشاتيليه، ما أثر زيادة درجة الحرارة في كل من أنظمة الاتزان الآتية :
H2(g) + Cl2(g)
2CO2(g)
+ Energy
302(g)
+ Energy
2HCl(g) + Energy
2CO(g) + O2(g)
203
CO(g) + 3H2(g)
H2(g) + I2(g) +Energy
CH4(g) + H2O(g) + Energy
2HI(g)

 

 

۷ – اكتب ثابت الاتزان للتفاعلات الآتية :
Cl2(g)
H2(g) + 4NH3(g) + 502(g)
302(g)
2HCl(g)
4NO(g) + 6H2O(g)
203(g)
CO2 + H2(g)
CO(g) + H2O(g)
CO(g) + H2O(g)
– في نظام الاتزان الكيميائي الآتي :
CO2(g) +H2(g) + Heat
وضح أثر كل مما يأتي : أ – إزالة الهيدروجين. ب خفض درجة الحرارة .
جــ إضافة عامل حفاز .
9 – إذا كان ثابت الاتزان للتفاعل الآتي هو ۲۱۲ ٠٫ عند ١٠٠ م،
وتركيز [NO2] = ۲۰ ، فأوجد قيمة [N2O4] للتفاعل :
2NO2(g)
N2O4(g)
١٠- سخنت كمية من خامس كلوريد الفسفور (PCI5) في وعاء سعته ١٢ لتراً، وعند الاتزان وجد أن الوعاء يحتوي على ۰٫۲۱ مولاً من (PCIS) ، ۰٫۳۲ مولاً من (PC13) ، و ۰٫۳۲ مولاً من (CI2) . احسب ثابت الاتزان لعملية تفكك (PC15) عند درجة ٢٥٠م.

الوحدة السادسة كيمياء ثاني ثانوي

١ – اكتب التوزيع الإلكتروني للبوتاسيوم K19 ، وأيون البوتاسيوم +K، ثم قارن التوزيع الإلكتروني لهما، مع التوزيع الإلكتروني لذرة الأرجون Art ،
.18
مـوضـحـاً وجه الشبه بين التوزيع الإلكتروني للأرجون وكلاً من البوتاسيوم
وأيونه .
– أي من التوزيعات الإلكترونية الآتية يمثل عنصراً خاملاً؟ :
(1)2, 1.
(4) 2,8,8.
(2)2, 8, 1.
(5) 2,7.
(3) 2,8.
(6) 2.
اكتب التوزيع الإلكتروني للذرات الآتية : الهيليوم، النيون، والكريبتون،
موضحاً أوجه التشابه في التوزيع الإلكتروني لهذه الذرات.
٤- لماذا تسمى عناصر المجموعة الرئيسة الثامنة بالغازات الخاملة أو النبيلة ؟ ه كيف يتدرج كل من ( الحجم، وطاقة التأين ودرجة الانصهار )، لذرات العناصر الخاملة بزيادة العدد الذري ؟
٦- كيف يمكن لذرات الفلزات واللافلزات الوصول إلى حالة الاستقرار ؟ وما علاقة
ذلك بالتركيب الإلكتروني للغازات الخاملة؟
اذكر أهم استخدامات الغازات الخاملة؟

حل اسئلة الكيمياء الوحدة الخامسة ثاني ثانوي

 

نتوقع منك بعد الانتهاء من دراسة هذه الوحدة أن تكون قادراً على الاجابة عن
الأسئلة الآتية :
۱ – اكتب معادلة موزونة لكل من :
أ – تفاعل البروم مع الماء .
ب – تفاعل الكلور مع هيدروكسيد الصوديوم.
ج تحضير فلوريد الهيدروجين من الفلور

د – تحضير البروم من بروميد الكالسيوم.
۲ – أوجد رقم المجموعة، وعدد إلكترونات التكافؤ لكل من العناصر الآتية :
*
C117, Ar18
* F9
‘ Nall
*
Mg12, Br3
35
* Te52
,
153
– قارن بين عناصر المجموعة الرئيسة الثالثة، ومجموعة الهالوجينات من حيث :
أ – عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الأخير. |
ب – نوع المستوى الفرعي الذي تشغله إلكترونات التكافؤ . ج السالبية الكهربائية .
د – القدرة على اكتساب ، أو فقد إلكترونات .
هـ – الخواص الفلزية وشبه الفلزية واللافلزية.
و – التدرج في طاقة التأين الأولى، وحجم ذرات العناصر في كل مجموعة.
ز – نوع الأيونات التي تكونها كل مجموعة.
– أي من أزواج الأيونات الآتية يمتلك تركيباً إلكترونياً متشابهاً :
*
CI
Na+


Nat
*
Br
,
K
F
* CI,
K+

 

 

ه – اكتب أسماء المركبات وصيغها الكيميائية، والتي تتكون عندما :
أ – يتحد الفلور مع فلزات الدورة الثانية ( Li Be)
ب يتحد الكلور مع فلزات الدورة الثالثة Na, g, Al).
٦ – اذكر أهم استخدامات عناصر المجموعة الرئيسة السابعة . وضح بالمعادلات الكيميائية الموزونة أهم تفاعلات الهالوجينات .
– اشرح كيف يحضر غاز الكلور في الصناعة وفي المعمل. ۹ – اكتب معادلة كيميائية موزونة تعبر عن تفاعل الكلور مع كل من : الهيدروجين، الماغنيسيوم، النيتروجين هيدروكسيد البوتاسيوم ، بروميد
الكالسيوم . ١٠ – علل لما يأتي : أ – ذوبان الكلور في الماء يكون محلول يزيل الألوان .
ب وضع كمية من بخار اليود داخل المصباح الكهربي
ج
الفريون يشكل خطراً كبيراً على البيئة
۱۱ – اكمل المعادلات الآتية بحيث تكون موزونة :
Cl2 + NaOH
→ NaCl +
………
+ H2O
Cl2 + CaBr2
CaCl2 +
…….
12
+ NaOH
Nal
+
+
…….

اسئلة الوحدة الرابعة كيمياء ثاني ثانوي

 

س ١ : اكتب التوزيع الإلكتروني لذرات العناصر في المجموعة الرئيسة السادسة؟

س ٢ : اكتب التوزيع الإلكتروني لعنصر السيلينيوم موضحاً تكافؤه ورقم الدورة
التي يقع فيها ؟ س ۳ : علل مايأتي :
أ – اختلاف الأكسجين في خواصه عن بقية عناصر المجموعة السادسة. ب ـ الأكسجين، والكبريت يقعان في نفس المجموعة، ومع ذلك فإن تكافؤ الأكسجين ثنائي وتكافؤ الكبريت يصل إلى السداسي .
جــ الصوديوم يفقد بريقه بسرعة عند تعريضه للهواء.
د – تأكل طبقة الأوزون تعد مشكلة بيئية تهدد الأرض. هـ ـ الأوزون من أكثر العوامل المؤكسدة .
س٤ : اختر الاجابة الصحيحة من بين الأقواس : أ – أي العناصر الآتية أعلى سالبية كهربية ؟ :
S.1
O.Y
Se .٤
Te .
ب أي من العناصر أو المركبات الآتية لا يستخدم في عملية التبييض ؟ : ١. الأوزون، ۲. ثاني كسيد الكبريت ، ٣. الصوديوم، ٤ . الكلور.
ج أي من العناصر الآتية يمتلك خواصاً فلزية أعلى؟ :
١. الكبريت ، ٢. التيلوريوم ، ٣ . البولونيوم ، ٤. السيلينيوم د – أي من المركبات الآتية يشكل فيها الأكسجين روابط تساهمية؟ :

 

. 3
Al2O3.Na2O. CO2. MgO .
6
هـ واحد من هذه المركبات ليس أكسيداً حامضياً :
Ch2OK20.
6
SO3N2O5.1
سه : اكتب معادلة التفاعل لكل مما يأتي :
أ ـ تحضير الأكسجين (02) في المعمل.
ب تفاعل الأكسجين (02) مع الماغنيسيوم (Mg) . ج تفاعل الأكسجين (02) مع (NO) .
د – تفاعل الأكسجين (02) مع الحديد (III) ، (II) ،(Fe)
ه معادلات تكوين وتفكك الأوزون .
س٦ : ما استخدامات كل مما يأتي أ – الكبريت .
ب التيلوريوم .
ج الأوزون .
د – غاز الأكسجين .

اسئلة الوحدة الثالثة كيمياء ثاني ثانوي

 

۱ – ارسم الجدول الدوري محدداً فيه موقع عناصر المجموعة الرئيسة الخامسة من خلال معرفتك لأعدادها الذرية .
٢ – ما الخواص العامة للمجموعة الرئيسة الخامسة في الجدول الدوري للعناصر ؟
– ما الجزيئات التي توجد عليه عناصر المجموعة الرئيسة الخامسة؟ – ما المقصود بظاهرة التآصل ؟ وما علاقتها بالعدد الذري للعنصر ؟
ه – كيف يمكن تحضير غاز النيتروجين في الصناعة؟ اشرح ذلك . – اشرح إحدى الطريقتين اللتين يحضر بهما غاز النيتروجين في المعمل المدرسي، مع تأكيد شرحك برسم الجهاز المستخدم لذلك، والمعادلات
الكيميائية للتفاعلات .
– من خواص النيتروجين أنه يتحد مع كل من الهيدروجين، والأكسجين .
كيف يتم ذلك الاتحاد ؟ ، اكتب معادلات التفاعل الموزونة.
۸ – اشرح إحدى الطرق التي من خلالها يمكن تحويل أحد مكونات الهواء الجوي إلى سماد.
٩ – اشرح طريقة تستنتج منها أن قابلية ذوبان النيتروجين في الماء أقل منها
في الأكسجين .

الوحدة الثانية كيمياء ثاني ثانوي

نتوقع منك بعد الانتهاء من دراسة هذه الوحدة أن تكون قادرا على الإجابة عن
الأسئلة الآتية :
س ١ : أين تقع عناصر المجموعة الرئيسة الرابعة في الجدول الدوري ؟
س٢: اكتب التوزيع الإلكتروني للثلاثة العناصر الا ولى من المجموعة الرئيسة
32
الرابعة ( “C S1l4
هذه
السبب الذي جعل
Ge) ، واستنتج
العناصر تدرج ضمن هذه المجموعة.
سم : وضح كيف تتدرج الخاصية الفلزية واللافلزية، والحجم الذري، وطاقة التأين عند
الانتقال في المجموعة الرابعة من أعلى إلى أسفل المجموعة؟
س؛ : يمتلك الكربون والسيليكون خاصية فريدة تميزهما عن بقية العناصر، فما هذه
الخاصية؟، وما دورها في تكون المركبات المختلفة؟
سه : ما المقصود بظاهرة التآصل؟، وما العنصر الذي يوجد في المجموعة الرئيسة
الرابعة، ويمتلك الصفة ذاتها؟
س٦ : علل لمايأتي .
– أغلب مركبات الكربون تساهمية، بينما نجد أن مركبات القصدير
والرصاص أيونية.
الماس أشد صلابة من الجرافيت .
ج يعد الكربون أساس وجود الحياة فى الأرض .
د- استفادت البشرية من التطبيقات التكنولوجية لعنصر السيليكون
استفادة كبيرة أدت إلى تطور وسائل الاتصال، والتجهيزا
الإلكترونية.

هـ- غاز أول أكسيد الكربون سام يؤدي إلى الموت عند استنشاقه.
س: اكتب المعادلات الكيميائية الموزونة التي تعبر عن التفاعلات الاتية :
– احتراق الميثان.
ب- تفاعل أكسيد الحديد (III) ()(Fe) مع أول أكسيد الكربون.
ج- تفاعل كربونات الماغنيسيوم مع حمض HCI اخفف.
ة : زن المعادلات الاتية :
CO+ O Fe
CO+ FeO
(6)4 3
(g)2
)
>SnCl— HCI ()Sn
1(ي))H.
(aq)2
(aq)
0) ) CO
(ي)2
(Pb)NO ـ HNO+ Pb
1(ي)Ho
(aq)3
(aq)2 3
SiCl CI+ (Si)s
(g)2
(s)4

كيمياء الوحدة الاولى -المجموعة الثالثة الرئيسية – ثاني ثانوي


۱ – حدد موقع عناصر المجموعة الرئيسة الثالثة (IIIA) في الجدول الدوري
للعناصر.
۲ – اذكر عناصر المجموعة الرئيسة الثالثة .
– ما الخواص العامة لعناصر المجموعة الرئيسة الثالثة .
٤ – قارن بين خواص عناصر المجموعة الرئيسة الثالثة وعناصر المجموعتين الرئيستين الأولى (IA) والثانية (IIA)، من حيث تكافؤاتها والخواص الفلزية
واللافلزية .
ه – حدد موقع الألومينيوم في الجدول الدوري.
٦ – علل : الخمول الظاهري للألومينيوم إذا تعرض للهواء الرطب .
– ما تأثير كل من حمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك على فلز الألومينيوم إذا كان هناك تأثير عليه، مستعيناً بالمعادلات الكيميائية لهذا التأثير؟ – ما الخواص الفيزيائية لفلز الألومينيوم ؟
– لماذا يستخدم الألومينيوم في تحضير بعض الفلزات ؟
١٠ – ما أهم سبائك الألومينيوم، ومم تتكون كل سبيكة؟
١١- كيف يحضر فلز الألومينيوم ؟ اشرح الطريقة الخاصة بذلك؟
١٢- من مركبات الألومينيوم كبريتات الألومينيوم، كيف يحضر هذا المركب ؟،
وما خواصه، وما استخداماته ؟
١٣ – استنتج من خلال التجارب الكشف عن وجود أيون الألومينيوم. 14 – اذكر أهم استخدامات الألومينيوم ومركباته .

بحث عن مثلث برمودا

مثلث برمودا

مثلث برمودا (بالإنجليزية: Bermuda Triangle)‏ (المعروف أيضاً باسم «مثلث الشيطان») هو منطقة جغرافية على شكل مثلث متساوي الأضلاع (نحو 1500 كيلومتر في كل ضلع) ومساحته حوالي مليون كم²، يقع في المحيط الأطلسي بين برمودا، وبورتوريكو، وفورت لودرديل (فلوريدا)، ويعتبر شقيق مثلث التنين.

 

هي منطقة شهيرة بسبب عدة مقالات وأبحاث نشرها مؤلفون في منتصف القرن العشرين تتحدث عن مخاطر مزعومة في المنطقة، ولكن إحصاءات خفر السواحل للولايات المتحدة لا تشير إلى حدوث حالات اختفاء كبيرة لسفن وطائرات في هذه المنطقة أكثر من مناطق أخرى، كما أن العديد من الوثائقيات أكدت مؤخراً زيف الكثير مما قيل عنها وكذلك تراجع العديد من التقارير بحجة نشرها للأحداث بصورة خاطئة، واعترفت العديد من الوكالات الرسمية بأن عدد وطبيعة حوادث الاختفاء في مثلث برمودا كانت مشابهة لغيرها من المناطق في باقي المحيط لا أكثر.

 

جغرافية

تقع منطقة برمودا في الجزء الغربي من المحيط الأطلسي مجاورة للساحل الجنوبي الشرقي لولاية فلوريدا، بالولايات المتحدة الأمريكية، ويشمل المثلث فلوريدا (بالولايات المتحدة الأمريكية) وجزر برمودا (تابعة لبريطانيا) وجزر البهاما. ويعتبر خندق بورتوريكو النقطة الأعمق في المحيط الأطلسي ب 30,100 قدم، وهو يقع ضمن إحداثيات مثلث برمودا.

 

وسميت بهذا الاسم نسبة إلى جزر برمودا المكوّنة من مجموعة من الجزر التي يبلغ عددها 300 جزيرة، ليست كلها مأهولة بالسكان وإنما المأهول منها ثلاثون جزيرة، عاصمتها «هاملتون» وتقع في الجزيرة الأم.

 

يغطي مثلث برمودا نحو 1,140,000 كيلومتراً مربعاً، ويحده خط وهمي يبدأ من نقطة قرب ملبورن بفلوريدا مروراً ببرمودا ثم بورتوريكو لينتهي بفلوريدا مرة أخرى.

 

تاريخ

الأصول

كان أول ادعاء بحالات اختفاء غير طبيعي في برمودا في 16 سبتمبر 1950، من مجلة أسوشيتد برس بمقالة من إدوارد فان وينكل جونز. بعد عامين، نشرت مجلة فيت Fate مقالة قصيرة من جورج العاشر ساند بعنوان «لغز في البحر عند بابنا الخلفي» تتحدث عن فقدان العديد من الطائرات والمراكب، بما في ذلك فقدان الرحلة 19. كانت مقالة ساند المقالة الأولى التي تتحدث بشمولية عن المثلث الذي حدثت به الخسارات.

 

غطت مجلة أمريكان ليجيون في أبريل 1962 حدث ضياع الرحلة 19. وزُعم حينها أن قائد الرحلة 19 سُمع قائلاً «نحن ندخل مياه بيضاء، لا شئ يبدو جيداً. نحن لا نعرف أين نحن، المياه أصبحت خضراء، لا بيضاء.» وزعُم أن قادة الرحلة 19 أرسلوا إلى المريخ. كانت مقالة ساند الأولى التي تقترح أن الحادثة هي شيء خارق للطبيعة. في فبراير 1964 كتب فينسيت جاديس في مجلة أرجسوي مقالة «مثلث برمودا القاتل» متحدثاً أن الرحلة 19 والاختفاءات الأخرى كانت جزءاً من نمط من أحداث غريبة في تلك المنطقة. وفي العام التالي، وسع جاديس مقالته حتى أصبحت كتاباً بعنوان آفاق غير مرئية.

 

بحث لاري كوش

لورانس ديفد كوش، باحث في جامعة ولاية أريزونا ومؤلف كتاب لغز مثلث برمودا: الحل (1975) الذي ذكر فيه أن العديد من إدعاءات جاديس والكتاب اللاحقين كانت مبالغاً بها ومشكوكاً في صحتها ولم يُتحقق منها. ولقد كشفت بحوث كوش أن هناك عدد من المغالطات والتناقضات بين روايات وتصريحات تشارلز بيرلتز وبين شهود العيان والناجين. وأشار كوش أن بعض المعلومات ذات الصلة لم يتم ذكرها، مثل اختفاء متسابق في سباق حول العالم باليخت يدعى دونالد كروهرست، حيث ربطها بيرلتز بالمثلث وجعلها لغزاً، رغم وجود أدلة واضحة توضح اختفاءه بعيداً عن المكان، ومثال آخر رواية بيرلتز عن حاملة النفط الخام التي ضاعت من ميناء أتلانتك لمدة دون أثر، وقد أشار كوش إلى أن هناك ميناء آخر يحمل نفس الاسم على المحيط الهادئ، ووضح كوش أن نسبة كبيرة من الحوادث التي أحدثت جدلاً عن المثلث الغامض حدثت خارجه، ولقد كان بحثه يضم عدداً من تقارير الصحف بتواريخ الأحداث وتقارير عن الحالات الجوية السيئة التي لم يتم ذكرها في العديد من الصحف. وشمل بحث كوش على الآتي:

 

لم يكن عدد السفن والطائرات التي ضاعت في تلك المنطقة عددا أكبر بشكل ملحوظ عن المناطق الأخرى التي تتواجد فيها العواصف الاستوائية، حيث عدد الاختفاءات بها دائمًاً لا يكون غريباً ولا غامضاً، وإضافة إلى ذلك، بيرلتز والكُتّأب الآخرون لم يذكروا أي شيء عن العواصف.

كانت بعض المعلومات في البحوث الأخرى مبالغاً فيها. كمثال، اختفاء قارب يمكن ملاحظتها، ولكن عودة القارب للميناء مسألة غير مؤكد منها لأنه بالكاد سيكون تحطم.

تعدّ أسطورة برمودا أسطورة مُصطنعة، أعدها كُتّأب، عن طريق العمد أو من دون قصد، استخدموا مفاهيم وأسباب خاطئة، تحتوي على أسلوب الإثارة.

البحث عن الحقيقة

التقرير الأكثر أهمية هو تقرير إحصائيات شركة لويدز لندن Lloyd’s of London لسجلات الحوادث والذي نشر من قبل محرر مجلة المصير Fate Magazine في عام 1975م؛ حيث ظهر بأنّ موقع المثلث كان لا يمثل قسماً خطراً من المحيط بصورة أكبر من أيّ قسم آخر. وأكدت سجلات خفر السواحل الأمريكية هذا التقرير ومنذ ذلك الوقت لم يظهر أي دليل جديد ينكر تلك الإحصائيات، حتى اختفى لغز مثلث برمودا. ولكن لم تختف الأسطورة من الكتب أو أفلام هوليود. بالرغم من أنّ مثلث برمودا أصبح لا يمثل لغزاً حقيقياً، فإن هذه المنطقة من البحر كان لها نصيبها بالتأكيد من المآسي البحرية التي خلدتها الكتب.

 

أنتج جون سيمونز (مقدم أفلام وثائقية) على القناة البريطانية الرابعة برنامجاً تلفزيونيا عن «مثلث برمودا» في عام 1992، وسأل فيه لويدز لندن إن كان عدد كبير من السفن غرقت في منطقة مثلث برمودا حقاً: فأجابوا بأن عدداً كبيراً من السفن لم بغرق هناك. وأكدت سجلات خفر السواحل في الولايات المتحدة على صحة استنتاجاتهم. وفي الواقع، فإن عدد حالات الاختفاء ضئيلة نسبياً مقارنةً بعدد السفن والطائرات التي تمر عبرها على أساس منتظم.

 

ولقد شككت أيضاً دوائر خفر السواحل في المثلث، مشيرةً إلى أن ما تجمعه وتنشره من معلومات ومستندات يتعارض مع ما كتبه المؤلفون عن المثلث، مثل انفجار عام 1972 وغرق الناقلة SS V. A. Fogg في خليج المكسيك، مؤكدة أنها قد قامت بتصوير الحطام وانتشال عدة جثث، بما يتعارض مع ادعاء المؤلف أن الجثث اختفت. وقد وجدوا قبطان تلك الناقلة في مكتب الكابينة، ممسكاً بفنجان قهوة.

 

التفسيرات غير الطبيعية

اقترح بعض المؤلفين عدداً من الظواهر الخارجية لتفسير تلك الأحداث. فكان أول تفسير يلقي اللوم فيه على المخلفات التكنولوجية من جزيرة أطلانطس، وأحياناً يتم الربط بقصة أطلانطس بعد أن وجدوا صخوراً مشكلة على شكل طريق تحت البحر تدعى شارع بيميني في جزيرة بيميني عند جزر البهاما التي تتواجد ضمن إحداثيات المثلث.

 

بينما ربط المؤلفون الآخرون تلك الأحداث بالأطباق الطائرة. واستخدم هذه الفكرة ستيفن سبيلبرغ في فيلم الخيال العلمي لقاءات قريبة من النوع الثالث الذي يحكي قصة ضياع طاقم الطائرة 19 واختطافهم من قبل المخلوقات الفضائية.

 

تشارلز بيرليتز الذي ألف العديد من الكتب حول الظواهر فوق الطبيعية، سجل عدة نظريات تربط الخسائر في المثلث بقوى لا تفسير لها.

 

ومن التفسيرات غير الطبيعية أن المهدي المنتظر مقيم في برمودا مع أهل بيته والمخلصين من أصحابه كما ورد ” قضية الجزيرة الخضراء الموجودة في كتاب بحار الأنوار للمجلسي وهي موسوعة كبيرة من 25 مجلدا، وتدور رواية المجلسي حول شيخ لهم يدعى زين الدين علي بن فاضل، وكان قد ذهب إلى منطقة ما من المحيط الأطلسي، وأعطى وصفاً لتلك المنطقة التي يدعي أنه زارها سنة 690هـ، وهذا الوصف جاء متطابقا مع كثير من أوصاف مثلث برمودا خاصة أقوال أحد الطيارين الذين تحدثوا قبل السقوط في البحر بمثلث برمودا فكان من جملة ما قاله في مكالمته مع برج المراقبة العبارات التالية:” وحتى البحر لا يشبه نفسه، يظهر أننا ندخل مياها بيضاء، إننا نمر فوق جزيرة صغيرة…لقد ضعنا نهائيا”. وقد روى الشيخ المجلسي نفس العبارات الواردة؛ فعندما سافر من العراق إلى المغرب ثم إلى جزيرة صغيرة قرب الأطلسي تدعى جزيرة الرافضة قال:” فلما كان في السادس عشر من مسيرنا في البحر، رأيت ماءا أبيضا، فجعلت أطيل النظر إليه فقلت: إني أراه على غير لون البحر “هذا هو البحر الأبيض وتلك الجزيرة الخضراء وهذا الماء مستدير حولها مثل السور من أي الجهات أتيته وجدته وبحكمة الله تعالى، إن مراكب أعدائنا إذا دخلت غرقت وإن كانت محكمة ببركة مولانا وإمامنا صاحب الزمان” فينطلق هذا الكاتب ليقارن بين هذا الكلام والواقع الذي عليه مثلث برمودا اليوم ليخلص إلى النتيجة بأن الإمام الغائب المهدي المنتظر يعيش في مثلث برمودا بالقطع واليقين.

 

التفسيرات الطبيعية

أخطاء البوصلة

تعدّ مشكلة الخطأ في البوصلة إحدى المسببات في حوادث المثلث، في حين أن البعض افترضوا نظرية وجود طاقة غير عادية من القوة المغناطيسية تكمن في تلك المنطقة، ومثل هذه الحالات لم تظهر من قبل. يعرف أنه لدى البوصلات المغناطيسية علاقات مغناطيسية عديدة مع الأقطاب المغناطيسية، وهي الحقيقة المعروفة لدى العديد من الملاحين للعديد من القرون.

القطب الشمالي المغناطيسي (اتجاه الشمال في البوصلة) والقطب الشمال الجغرافي (اتجاه الشمال على طول سطح الأرض) يتقابلان أحياناً في مناطق صغيرة – للمثال – سنة 2000 في الولايات المتحدة كان الخط الجاري بين ويسكنسن وخليج المكسيك هو إحدى تلك المناطق، ولكن كان ظن بعض العامة أن هناك شيء غامض حول التغيير في البوصلة، والذي بطبيعة الحال حدث.

 

أعمال التدمير المتعمد

يمكن تقسيم أعمال التدمير المتعمد إلى مجموعتين: أحداث حرب، وأحداث قرصنة. وقد وجد العديد من الأسباب الأخرى لتلك الخسائر الرهيبة، وغرقت العديد من السفن من قبل مهاجمات السطح أو الغواصات أثناء الحروب العالمية، وكان هناك العديد من المسببات لكنها غير معروفة. وارتبطت خسارة USS Cyclops في 1918 وكذلك أشقاءها سفن بروتيوس ونيريوس في الحرب العالمية الثانية بالغواصات، ولكن لم تجد السجلات الألمانية أي صلة بينهم.

 

لا تزال القرصنة – الاستيلاء على السفن في البحار بطريقة غير مشروعة – موجودة حتى يومنا هذا. بينما تنتشر القرصنة لسرقة البضائع بكثرة في غرب المحيط الهادئ والمحيط الهندي، هذا ويسرق مهربو المخدرات القوارب الترفيهية لاستعمالها في عمليات التهريب. انتشرت القرصنة في البحر الكاريبي ما بين 1560 و1760، وأشهر القراصنة كان إدوارد تيتش (صاحب اللحية السوداء) وجيان لافيت.

 

أخطاء بشرية

تعدّ الأخطاء البشرية واحدة من أكثر التفسيرات المذكورة في التحقيقات الرسمية لفقدان أي طائرة أو سفينة، سواء كانت مقصودة أو غير مقصودة. وقد عرف البشر بارتكابهم أخطاء تؤدي إلى كارثة، والعديد من الخسائر في مثلث برمودا لا تعدّ استثناء؛ فعلى سبيل المثال، ذكر خفر السواحل لدى الولايات المتحدة الأمريكية أن السبب في فقدان الناقلة اس اس في أي فوج SS V.A Fogg في عام 1972 هو نقص التدريب المناسب للتخلص من مخلفات البنزين. وقد يكون العناد البشري لرجل الأعمال هارفي كونوفر هو الذي سبب خسارة اليخت الخاص به، الريفونوك عندما أبحر فيه إلى فلوريدا أثناء عاصفة في 1 يناير 1958.

 

هيدرات الميثان

 

المناطق التي تتواجد فيها هيدرات الميثان طبقاً لخفر سواحل الولايات المتحدة.

المصدر: خفر سواحل الولايات المتحدة

وكان أحد التفسيرات للاختفاءات قد ركز على وجود كميات كبيرة من انبعاث لغاز هيدرات الميثان (إحدى أشكال الغاز الطبيعي) على منحدرات القارات. وقد أثبتت التجارب التي أجريت في أستراليا أن فقاعات الميثان يمكنها إغراق سفينة كاملة من عملية خفض كثافة المياه. على فرض أن انفجارات غاز الميثان الدورية (وتسمى أحياناً «البراكين الطينية») تنتج كميات كبيرة من المياه الرغوية ذات الكثافة المنخفضة والتي ليس بوسعها حمل وتوفير الطفو المناسب للسفن. وبهذه الحالة، ستؤدي تلك المنطقة المحيطة بالسفينة إلى غرقها بسرعة كبيرة بدون سابق إنذار.

 

المنشورات الصادرة عند هيئة المسح الجيولوجي الأمريكي توضح وجود مخازن كبيرة تحت الماء في العالم من غازات الهيدرات، بما فيهم منطقة بليك ريدج الموجودة في ساحل جنوب شرق الولايات المتحدة. ووفقاً أيضاً لمستنداتهم، لم يصدر غاز الهيدرات بكميات كبيرة في مثلث برمودا طيلة 15.000 عام الماضية.

 

وحسب ما نقلت صحيفة سبوتنيك نيوز إن مجموعة من الباحثين من جامعة القطب الشمالي النرويجية أكتشفوا حفراً في قاع البحر ناجمة عن انفجارات ضخمة لكريات فقاعات من غاز الميثان، والتي تراكمت عبر الزمن أسفل البحر مبيّنين أنّ قطر تلك الحفر المكتشفة يصل إلى 500 متر، فيما يبلغ عمقها حوالي 45 مترا، ويقدر الباحثون أن انبعاث الغاز من تلك الحفر قد أدى إلى ارتفاع في حرارة مياه المحيط، بعدما اختلطت المياه بنسبة من الغاز. ويرجح العلماء أن تكون مياه «المثلث» قد فقدت نسبة مهمة من كثافتها جراء الاختلاط بالغاز، مما أدى إلى غرق السفن التي تعبرها.

 

العواصف الاستوائية

تعدّ العواصف الاستوائية عواصف قوية، وهي تنشأ في المياه الاستوائية وقد سببت ضياع آلاف الأرواح وخسائر تقدر ببليونات الدولارات. وكان إحدى ضحاياها الأسطول الإسباني لفرانسيسكو دي بوباديا في عام 1502 وكانت هذه أول حادثة تسجل في التاريخ لخسارة من عاصفة استوائية مدمرة. وكانت هذه العواصف في الماضي تسبب العديد من الحوادث التي ترتبط بالمثلث.

 

الأمواج المدمرة

في العديد من محيطات العالم، سببت الأمواج المدمرة في غرق الكثير من السفن وتسرب البترول من العديد من ناقلات البترول. وكانت هذه الأمواج، حتى عام 1995، لغزاً غامضاً.

منطقة الأمامية من السفينة، وهي المنطقة غير المسموح بالتواجد بها. واختفت السفينة. وبعد حين، عثروا عليها مهجورة في 31 يناير 1921 في دياموند شولز، قرب كيب هاتيراس في كارولاينا الشمالية، التي أصبحت تشتهر بكثرة حطام السفن الموجود بها. وأثيرت الشائعات أن دييرنغ كانت ضحية القرصنة. وقد وجدوا في السفينة طعاماً مُعداً لليوم التالي.

 

بحث عن البيئة الطبيعية

لبيئة الطبيعية

البيئة الطبيعية تشمل جميع الكائنات الحية، والعناصر غير الحية، التي توجد على كوكب الأرض بشكل طبيعي، ويمكن تمييز البيئة الطبيعية/ من خلال احتوائها على العناصر الآتية:

 

وحدات بيئية كاملة تعمل كأنظمة طبيعية دون تدخل بشري، بما في ذلك جميع النباتات والحيوانات والكائنات الدقيقة، والتربة والصخور والغلاف الجوي والظواهر الطبيعية التي تتواجد ضمن حدود جغرافية واضحة.

موارد طبيعية عالمية وظواهر فيزيائية ليس للبشر دخل فيها مثل الهواء والماء والمناخ والطاقة الإشعاعية والشحنة الكهربائية والمغناطيسية، التي لا تتواجد ضمن حدود واضحة المعالم.

وتختلف البيئة الطبيعية عن تلك العمرانية التي صنعها البشر إلا أنّ المناطق الجغرافية التي تضم تلك البيئات العمرانية تصنّف على أنها بيئة طبيعية.

 

التركيب

تميز علوم الأرض عمومًا بين أربعة أغلفة وهي الغلاف الصخري، والغلاف المائي، والغلاف الجوي، والمحيط الحيوي كنظائر للصخور والماء والهواء والحياة على التوالي. يشمل بعض العلماء ضمن أغلفة الأرض الغلاف الجليدي (المقابل للجليد) كجزء متميز من الغلاف المائي، وكذلك الغلاف الترابي (الموافق للتربة) كغلاف نشط ومتداخل. إن علم الأرض (والمعروف أيضًا باسم العلوم الأرضية أو العلوم الجغرافية أو علوم الأرض)، هو مصطلح يشمل كافة العلوم المتعلقة بكوكب الأرض. هناك أربعة تخصصات رئيسية في علوم الأرض، ألا وهي الجغرافيا والجيولوجيا والجيوفيزياء وعلم تقسيم الأرض. تستخدم هذه التخصصات الرئيسية الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا وعلم التسلسل الزمني والرياضيات لبناء فهم نوعي وكمي لمناطق الأرض أو أغلفتها الرئيسية.

 

النشاط الجيولوجي

إن قشرة الأرض، أو الغلاف الصخري، هي السطح الخارجي الصلب لكوكب الأرض وتختلف كيميائيًا وميكانيكيًا عن الوشاح أسفلها. تولدت القشرة بشكل كبير من خلال عمليات الصخور النارية التي تبرد فيها الصهارة وتتصلب لتشكل صخورًا صلبة. يقبع وشاح الأرض تحت الغلاف الصخري، ويتسخن هذا الوشاح عن طريق تحلل العناصر المشعة. على الرغم من أن الوشاح صلب، فهو في حالة من الحمل الحراري الصلب/السائل. تؤدي عملية الحمل الحراري هذه إلى تحريك الصفائح الصخرية، ولو ببطء. تُعرف العملية الناتجة باسم الصفائح التكتونية. تنجم البراكين في المقام الأول عن ذوبان قشرة غائصة، أو ارتفاع الوشاح في ظهر المحيط، وظاهرة التصعد الصهاري للوشاح.

 

المياه على سطح الأرض

توجد معظم المياه في نوع طبيعي أو آخر من أنواع المسطحات المائية.

 

المحيطات

المحيط هو جزء رئيسي من المياه المالحة، وأحد مكونات الغلاف المائي. إن نحو 71% من سطح الأرض (وهي منطقة تبلغ مساحتها نحو 362 مليون كيلومتر مربع) مغطى بالمحيط، وهو مسطح مائي مستمر ينقسم عادة إلى عدة محيطات رئيسية وبحار أصغر. يزيد عمق أكثر من نصف هذه المساحة عن 3,000 متر (9,800 قدم). يبلغ متوسط ملوحة المحيطات نحو 35 جزءًا في الألف (3.5%)، ويبلغ معدل ملوحة جميع مياه البحر تقريبًا بين 30 إلى 38 جزءًا في الألف. على الرغم من الاعتراف بهذه المياه عمومًا على أنها مكونة من العديد من المحيطات «المنفصلة»، فهي تشكل مسطحًا عالميًا واحدًا ومترابطًا من المياه المالحة، والذي يشار إليه غالبًا باسم المحيط العالمي. تشكل قيعان البحار العميقة أكثر من نصف سطح الأرض، وهي من أقل البيئات الطبيعية المُعدلة. تُعرّف الأقسام المحيطية الرئيسية جزئيًا عن طريق القارات، والأرخبيلات المختلفة، وغيرها من المعايير: هذه الأقسام هي (بترتيب تنازلي تبعًا للحجم) المحيط الهادئ، والمحيط الأطلسي، والمحيط الهندي، والمحيط الجنوبي، والمحيط المتجمد الشمالي.

 

أقسام البيئة الطبيعية

الهواء الجوي

يعتبر الهواء من أثمن عناصر البيئة، فهو سر الحياة، أو روح الحياة كما كان يسمى في الحضارات الإنسانية القديمة، وهو ضروري لجميع الكائنات الحية، وخاصة الإنسان الذي لا يستطيع أن يستغني عنه ولو للحظات معدودة، ويمثل الهواء بيئة الغلاف الجوي المحيط بالأرض، ويسمى علمياً بالغلاف الغازي لأنه يتكون من غازات تعتبر من مقومات الحياة للكائنات الحية كالأوكسجين والنتروجين. ولهذا فإن أية تغيرات تطرأ على المكونات الطبيعية للهواء الجوي، تؤدي إلى تأثيرات سلبية على هذه الكائنات الحية من إنسان وحيوان ونبات. وقد كان لنشاط الإنسان في العصر الحديث، أثراً كبيراً في الإخلال بتوازن المكونات الطبيعية للهواء على نحو يحمل أخطاراً جسيمة على الحياة على ظهر الأرض بما أدخله بطريقة مباشرة، أو غير مباشرة، من موارد أو طاقة في الغلاف الجوي.

 

المياه العذبة

المياه العذبة هي عصب الحياة لأغلب الكائنات الحية، وتمثل المياه العذبة (3%) من الحجم الكلي لمياه الأرض، وهذه النسبة بالرغم من ضآلتها، فإنها تواجه إشكالات عديدة تتمثل في التدهور المضطرد في نوعيتها وفي صلاحيتها للوفاء بالاستخدامات المقصودة منها، بسبب التلوث الناشئ عن الأنشطة الرئيسية المختلفة، وعن الانقلاب الصناعي الهائل، والانفجار السكاني وغير ذلك من الأسباب التي أدت إلى تلوث المياه وجعلها غير صالحة للاستخدامات اللازمة للحياة.

 

البيئة البحرية

تلعب البحار والمحيطات دوراً مهماً في حياة الإنسان، فهي تغطي أكثر من 71% من سطح الأرض، وبالتالي فهي تسهم بنصيب وافر من الحفاظ على التوازن البيئي للكرة الأرضية، يضاف إلى ذلك أن البحار والمحيطات تتمتع بأهمية اقتصادية كبرى للإنسان، فهي مصدر لغذائه، ومصدر للطاقة، ومصدر للعديد من الثروات المعدنية والنباتية المختلفة، وسبيل للنقل والمواصلات ومجال للترفيه والاستجمام والسياحة ..إلخ. فقد ظل الإنسان لمدة طويلة ينظر إلى البحار والمحيطات بوصفها قادرة بسبب مساحتها الواسعة على استيعاب كل ما يلقى فيها من مخلفات ومواد، وأنها قادرة على تنظيف نفسها بنفسها. غير أن الدراسات الحديثة أثبتت خطأ هذا التصور وكشفت ما تعاني منه البيئة البحرية من تلوث حاد بسبب ما يلقى فيها من فضلات ومواد ضارة، بحيث أضحت مشكلة تلوث البيئة البحرية من المشكلات الخطيرة التي تهدد وجود الإنسان ذاته، فضلاً عن سائر الكائنات الحية الأخرى النباتية والحيوانية.

 

التربة

التربة أو الأرض من العناصر الجوهرية لمكونات البيئة البرية، فعليها تقوم الزراعة والحياة الإنسانية والحيوانية. والتربة مورد طبيعي متجدد من موارد البيئة، وهي أحد المتطلبات الأساسية اللازمة للحياة على الأرض تعادل في أهميتها أهمية الماء والهواء، ولكنها في الوقت نفسه معرضة للتأثيرات التي هي من صنع الإنسان، حيث أدت الزيادة السكانية السريعة في العالم، وما واكب ذلك من الحاجة إلى المزيد من الغذاء والطاقة، إلى الإسراف الشديد في استخدام الأرض، وإلى الإفراط الهائل في استعمال كل ما من شأنه زيادة الإنتاج الغذائي من أسمدة كيماوية ومبيدات حشرية وقد نتج عن ذلك إجهاد التربة واستنزافها بصورة أدت إلى تدهورها وأضرت بقدرتها على التجدد التلقائي، وأخلت بالتوازن الدقيق القائم بين عناصرها. ويعرف البعض تلوث التربة بأنه «الفساد الذي يصيب التربة فيغير من خصائصها وخواصها الطبيعية أو الكيميائية أو الحيوية، أو يغير من تركيبها بشكل يجعلها تؤثر سلباً –بصورة مباشرة أو غير مباشرة- على من يعيش فوق سطحها من إنسان وحيوان ونبات».

 

وقد اهتم العلماء بموضوع تلوث التربة وتناولوه بالبحث والدراسة لمعرفة كل العوامل والمصادر التي تؤدي إلى تلويث التربة ومحاولة معالجتها. ويمكن أن أؤكد في هذا المجال أنه من الصعب على الباحث في موضوع التربة أن يهمل بقية العناصر الأخرى كالماء والهواء حيث أن هذه العناصر ترتبط ببعضها ارتباطاً وثيقاً. وإذا اتخذنا التربة –كمثال- سنجد أن الهواء يتخلل حبيباتها، كما أن مياه الري والأمطار أو المياه الجوفية قد تغمرها أو تتخللها، وبالتالي فإن أي اضطراب في أحد النظم سيؤدي إلى اضطراب بقية النظم الأخرى، ولهذا كان الحديث عن تلوث التربة امتداداً لما سبق ذكره من تلوث الهواء والماء.

 

وهناك أسباب ومصادر عديدة تؤدي إلى تلوث التربة، فقد تتلوث التربة نتيجة لسقوط الأمطار الحمضية عليها، أو نتيجة لسقوط الغبار الذري الناتج عن التفجيرات النووية التي أحدثها الإنسان في كوكب الأرض. كما قد تتلوث التربة بالمبيدات الزراعية مما يؤدي إلى إلحاق أفدح الأضرار بالتربة وبخصائصها، وهو ما سينعكس بشكل سلبي على الغذاء الذي يتناوله الإنسان.

جدول ترددات المعادن بالهرتز

الألومنيوم 31900
البريليوم 32700
الفاناديوم 32800
التيتانيوم 35300
الثاليوم 36600
البلاديوم 37700
يؤدي 38000
الكروم السادس 39200
فضة 43300
الزئبق 43700
المغنيسيوم 45300
الغاليوم 45400
المنغنيز 45700
التنغستن 47500
الليثيوم 47900
إنديوم 48300
التنتالوم 48900
روبيديوم 49200
الموليبدينوم 49800
النيكل 55200
الزنك 56200
الكوبالت 56300
ايريديوم 57000
الكادميوم 57300
النحاس 58600
الذهب 59000
أوزميوم 59200
البلاتين 59300
القصدير 59700

بحث عن آلة الاكورديون الموسيقية

 

كيرل داميان هو مخترع الاكورديون

 

المِيلاف أو الأكورديون آلة موسيقية تحمل باليد. وتتألف من منفاخ هوائي وأزرار ومفاتيح شبيهة بمفاتيح البيانو لإنتاج النغمات المختلفة.

 

تاريخ الميلاف

صنع أول ميلاف في فيينا عام 1829، إذ أن مخترعها هو النمساوي كيرل داميان؛ وكان من النوع الذي له أزرار. لكن أول ميلاف له مفاتيح الشبيه بالبيانو فقد وجد في إيطاليا.

 

صفات وأنواع الميلاف

هناك نوعان من آلة الميلاف؛ في النوع الأول، كل مفتاح ينتج حالتين وهما السحب والضغط. أما في النوع الثاني، فكل مفتاح ينتج نفس الصوت في كلا الحالتين. لا يحتاج الميلاف إلى التشغيل بواسطة الطاقة، لأنه يستعمل الهواء فقط.. يصنف الميلاف ضمن الآلات النفخية لاعتماده على تدفق الهواء فيه لإنتاج الصوت؛ يمر فيها الهواء على ريش رقيقة معدنية مركبة في منفاخ ذي عدة طيات فيسبب اهتزازها اهتزازات منتظمة تنتقل إلى ما حولها من أجزاء المنفاخ وما في داخله من الهواء، الذي يدخل ويخرج من فتحات المنفاخ عند الشد والضغط بتعاقب منتظم وتختلف درجة النغمات الصادرة من الأكرديون باختلاف طول الريش. يصنع الجسم عادة من الخشب، أما المنفاخ فيصنع من الورق المقوى والقضبان المعدنية.

 

طريقة العزف على آلة الميلاف

يقوم العازف بمسك طرفي الميلاف بيديه ويقوم بسحب الطرف الأيسر وضغطه مما يسبب تدفق الهواء ضمن المنفاخ، وفي نفس الوقت فإنه يقوم بالضغط على المفاتيح لتوليد النغمات المختلفة في حالة الميلاف المجهز بلوحة مفاتيح آلة البيانو من الجهة اليمنى وأزرار كثيرة العدد تسمى الباصات، وينحصر عملها في إحداث نغمات تصاحب اللحن، الذي يؤدَّى على مفاتيح اللوحة اليمنى. ويختلف عدد هذه الأزرار باختلاف حجم الآلة.

بحث عن نيكولا تسلا

نيكولا تسلا

نيكولا تيسلا (10 يوليو 1856 – 7 يناير 1943) (بالإنجليزية: Nikola Tesla)‏ مخترع وفيزيائي ومهندس كهربائي ومهندس ميكانيكي ومستقبلي صربي أمريكي، اشتهر بإسهاماته في تصميم نظام التيار المتردد الرئيسي.

اكتسب تسلا خبرة في التهاتف والهندسة الكهربية قبل هجرته إلى الولايات المتحدة سنة 1884م للعمل لدى توماس إديسون في مدينة نيويورك. سرعان ما انفصل تسلا عن إديسون وأسس معامله وشركاته لتطوير عدد من الأجهزة الكهربائية. اشترى جورج ويستينغهاوس حقوق استغلال براءة اختراع تسلا للمحرك الحثي والمُحوّل، كما عيّنه ويستينغهاوس لفترة قصيرة مستشارًا له. كان عمل تسلا لسنوات لتطوير الطاقة الكهربائية جزء من «حرب التيارات» بين أنصار التيار المتردد والتيار المستمر، وكذلك حرب البراءات. وفي سنة 1891م، حصل تسلا على المواطنة الأمريكية.

واصل تسلا العمل على أفكاره حول الإضاءة اللاسلكية والتوزيع الكهربائي في الجهد العالي وتجارب الطاقة عالية التردد، وصرّح في سنة 1893 م بإمكانية إجراء اتصال لاسلكي بأجهزته. حاول تسلا تنفيذ أفكاره تلك بمحاولة عمل بث لاسلكي عابر للقارات، في مشروعه غير المكتمل برج واردنكليف. كما أجرى في معمله مجموعة من التجارب على المتذبذبات والمولدات الميكانيكية، وأنابيب التصريف الكهربائية، ومحاولات أوليّة للتصوير بالأشعة السينية. كذلك بنى قارب يتم التحكم فيه لاسلكيًا، وهو الحدث الفريد من نوعه حينها.

اشتهر تسلا بإنجازاته وظهوره الذي أكسبه في نهاية المطاف سمعة في الثقافة الشعبية بصفته «عالم مجنون». أكسبته براءات اختراعاته قدرًا كبيرًا من المال، أنفق جزءً كبيرًا منه لتمويل مشاريعه الخاصة التي تفاوتت نجاحاتها. عاش تسلا معظم حياته في سلسلة من فنادق نيويورك حتى تقاعده. وقد توفي تسلا في 7 يناير 1943م. خبى ذكر أعمال تسلا نسبيًا بعد وفاته، حتى سنة 1960م عندما أطلق المؤتمر العام للأوزان والمقاييس اسمه على الوحدة الدولية لقياس كثافة الحقل المغناطيسي تسلا تكريمًا له. ومنذ تسعينيات القرن العشرين، تجدد الاهتمام بتسلا وأعماله.

سنواته الأولى (1856–1885)

تسلا مرتديًا اللباس التقليدي حوالي سنة 1880 م.

منزل تسلا المُجدّد في سميلجان بكرواتيا حيث وُلد، الكنيسة المُجدّدة حيث خدم والده. خلال حروب يوغوسلافيا، تضرّر المبنيين بشدّة، وأعيد بنائهما وافتتاحهما سنة 2006 م.

سجل تعميد تسلا في 28 يونيو 1856 م.

الكاهن الأرثوذكسي الشرقي ميلوتين تسلا والد نيكولا تسلا في قرية سميلجان.

ولد تسلا في 10 يوليو 1856 م لعائلة صربية تعود أصولها لغرب صربيا بالقرب من الجبل الأسود، حيث كانت ولادته في قرية سميلجان في الإمبراطورية النمساوية (الآن في كرواتيا). كان والده ميلوتين كاهنًا في الكنيسة الأرثوذكسية الشرقية. أما والدته دوكا فقد كان والدها أيضًا كاهنًا أرثوذكسيًا، كانت لديه موهبة في صنع الأدوات الحرفية المنزلية والأجهزة الميكانيكية والقدرة على حفظ القصائد الملحمية الصربية. لم تتلق والدة تسلا تعليمًا رسميًا، إلا أن نيكولا تسلا أرجع ذاكرته التصويرية وقدراته الإبداعية لجينات والدته وتأثيرها.

كان نيكولا تسلا الرابع بين إخوته الخمسة، وإخوته هم شقيقه الأكبر دان وشقيقاته ميلكا وأنجلينا وماريكا. قُتل دان في حادث حصان عندما كان نيكولا في الخامسة من عمره. وفي سنة 1861 م، ارتاد نيكولا المدرسة الابتدائية في قريته حيث درس الألمانية وعلم الحساب والدين. وفي السنة التالية، انتقلت عائلته إلى غوسبيتش، حيث عمل والده كراعٍ لكنيسة، وفيها أنهى نيكولا مدرسته الابتدائية.

في سنة 1870 م، انتقل تسلا إلى كارلوفاتش، للالتحاق بالمدرسة الأعلى حيث تأثر فيها بمدرس الرياضيات مارتن سيكولفيتش. كانت الدراسة في تلك المدرسة بالألمانية، نظرًا لوقوعها في منطقة الحدود العسكرية النمساوية-المجرية. كان بإمكان تسلا إجراء حسابات التفاضل والتكامل في رأسه، مما جعل مُدرّسيه يعتقدون بأنه يغش. أنهى نيكولا أربع سنوات دراسية في ثلاث سنوات فقط، فتخرّج من المدرسة سنة 1873 م، ليعود لقريته الأم. ما أن عاد حتى أُصيب بالكوليرا، ولزم الفراش لتسعة أشهر وقد قارب على الوفاة. وفي لحظة يأس، وعد والد تسلا ولده إن تم شفاؤه أن يرسله إلى أفضل مدرسة هندسية. (كانت خطط والده في البداية أن يجعل ابنه كاهنًا).

في سنة 1874 م، تهرّب تسلا من الالتحاق بالجيش النمساوي المجري في سميلجان، بالفرار إلى تومينغاج. هناك، لجأ إلى الجبال في زي الصيادين، حيث يُعتقد أن ذلك أكسبه قوة بدنية وعقلية، كما قرأ هناك العديد من الكتب كأعمال مارك توين التي ساعدته في الاستشفاء من مرضه القديم. وفي سنة 1875 م، التحق تسلا بجامعة غراتس للتكنولوجيا في غراتس بالنمسا بمنحة دراسية. خلال السنة الأولى، لم يتغيب تسلا عن أي من دروسه، وحصل على أعلى تقدير ممكن، وأنهى 9 امتحانات (حوالي ضعف ما هو مطلوب منه)، كما أسس ناديًا ثقافيًا صربيًا، وحصل على خطاب توصية من عميد الكلية التقنية إلى والده قائلاً: «إن ابنك نجم من الدرجة الأولى.» وزعم تسلا أنه كان يعمل من الثالثة صباحًا إلى الحادية عشر مساءًا حتى في أيام الآحاد أو العطلات. وقد تفاجأ نيكولا عندما وجد عددًا من الرسائل التي وجهها أساتذته إلى والده يحذرونه من أنه إن لم يسحب ابنه من المدرسة، فإن ابنه سيموت من الإجهاد. وخلال السنة الثانية، تصادم تسلا مع أستاذه بوشيل عندما صارحه تسلا بأن عواكس التيار في مولّد غرام ليس ضروريًا. وبنهاية السنة الثانية، فقد تسلا منحته الدراسية وأصبح مدمنًا للمقامرة. وفي السنة الثالثة، فقد تسلا بدلاته ورسومه الدراسية في الرهان، ثم استعادها بعد ذلك في المقامرة، وأرسل المال الفائض لأسرته. وبحلول وقت الامتحانات، لم يكن تسلا مستعدًا، وطلب التأجيل للمذاكرة، لكن طلبه رُفض. في النهاية، لم يتخرج تسلا من الجامعة، ولم يحصل على درجته العلمية في الفصل الأخير.

في ديسمبر 1878 م، غادر تسلا غراتس، وقطع كل علاقاته بعائلتها حتى لا ينكشف أمر تسرّبه من المدرسة، كما ظن أصدقائه أنه غرق نهر مور. انتقل تسلا إلى ماريبور (الآن في سلوفينيا)، حيث عمل كرسّام للمخططات مقابل 60 فلورين شهريًا، وأمضى وقت فراغه في لعب الورق مع الرجال المحليين في الطرقات. وفي مارس 1879 م، ذهب ميلوتين تسلا إلى ماريبور ليستعطف ولده للعودة إلى المنزل، إلا أن نيكولا رفض. في نفس الفترة تقريبًا، عانى نيكولا من انهيار عصبي. وفي 24 مارس 1879، تم ترحيل تسلا إلى غوسبيتش تحت حراسة الشرطة نظرًا لعدم حوزته على تصريح بالإقامة. وفي 17 أبريل 1879 م، توفي ميلوتين تسلا في عمر الستين دون أن يتحدد ماهية مرضه  (رغم زعم بعض المصادر وفاته بالسكتة الدماغية). أصيب تسلا بحالة من الرعب بعد وفاة والده سنة 1879 م. وخلال نفس السنة، درّس تسلا لفصل دارسي كبير في مدرسته القديمة في غوسبيتش.

في يناير 1880 م، منحه اثنين من عمومته مالاً كافيًا لمساعدته على الرحيل من غوسبيتش إلى براغ حيث كان يدرس. لكنه وصل متأخرًا، ولم يتمكن من الالتحاق بجامعة كارلوفا في براغ. ورغم عدم معرفته لليونانية أو التشيكية الأساسيين للالتحاق بالجامعة، إلا أنه التحق بالجامعة كمستمع، وحضر بعض دروسها دون أن يحصل على درجة علمية كنتيجة لحضوره. وفي سنة 1881 م، انتقل تسلا إلى بودابست للعمل مع فيرينك بوشكاش في شركة بودابست للبرق. وما أن وصل حتى فوجيء بأن الشركة تحت الإنشاء، فعمل كرسام مخططات في مكتب البرق المركزي في بودابست. وخلال شهور، اكتمل إنشاء شركة بودابست للبرق، وتم تعيين تسلا في منصب اختصاصي الكهرباء الرئيسي. وخلال عمله، أضاف تسلا عددًا من التحسينات لأجهزة الشركة، وقيل أنه اخترع مضخم هاتفي، ولكنه لم يحصل على براءة اختراع أو حتى وصفه علانية.

العمل لدى إديسون

في سنة 1882 م، انتقل تسلا إلى فرنسا للعمل في شركة إديسون في أوروبا لتصميم وتطوير الأجهزة الكهربائية. وفي يونيو 1884 م، هاجر تسلا إلى نيويورك في الولايات المتحدة، حيث وظّفه توماس إديسون للعمل في شركة إديسون للأعمال الميكانيكية في مانهاتن. بدأ عمل تسلا مع إديسون كمهندس كهربائي، وسرعان حل معضلات صعبة في العمل. ثم أُوكل إليه مهمة إعادة تصميم مولّد شكرة إديسون للتيار المستمر. وفي سنة 1885 م، إدعى تسلا أنه بإمكانه أن يعيد تصميم مولدات وآليات إديسون غير الفعالة بطريقة تضمن الخدمة الجيدة والكفاءة الاقتصادية. ووفقًا لتسلا، فقد عقّب إديسون على ذلك قائلاً: «سأمنحك خمسين ألف دولار إن استطعت ذلك.» كان ذلك تصرُّفًا فرديًا من إديسون الذي كانت شركته شحيحة في أجور عُمّالها وتعاني من نقص في السيولة. وبعد شهور، أنجز تسلا المهمة وطالب بجائزته. تهّرب إديسون متعللاً بأنه كان يمزح، وردّ قائلاً: «تسلا، يبدو أنك لا تفهم حس الدعابة الأمريكية.»  وبدلاً من الجائزة، عرض إديسون علاوة أسبوعية قدرها 10 دولارات إضافة على راتب تسلا الأسبوعي البالغ 18 دولارًا. رفض تسلا العرض، واستقال على الفور.

سنوات الازدهار (1886–1899)

بعد أن ترك تسلا شركة إديسون، تشارك تسلا سنة 1886 م مع رجلي الأعمال روبرت لين وبنجامين فيل، اللذان وافقا على تمويل شركة للإنارة الكهربائية سمّاها تسلا شركة تسلا للإضاءة الكهربائية والتصنيع. ثبتت الشركة أنظمة إضاءة تستخدم المصابيح القوسية الكهربائية التي صمّمها تسلا. كما صمم مفاتيح تحويل لمحركات الدينامو الكهربائية التي كانت أول براءات اختراع تسلا الصادرة في الولايات المتحدة.

لم يُبد المستثمران اهتمامًا كافيًا بأفكار تسلا حول الأنواع الجديدة لمحركات وأجهزة النقل الكهربائي، حيث فضّلا تطوير المرافق الكهربائية بدلاً من اختراع أنظمة جديدة. ومن ثمّ، طردا تسلا دون أن يحصل على بنس واحد، بل وفقد حق التحكم في براءات الاختراع التي نالها، حيث كان قد نسبها للشركة بدلاً من نفسه. اضطر تسلا للعمل في عدد من وظائف الصيانة الكهربائية وكحفّار للخنادق مقابل دولارين في اليوم. اعتبر تسلا شتاء 1886/1887 وقت «الصداعات الرهيبة والدموع المريرة». خلال تلك الفترة، تسائل عن فائدة تعليمه.

التيار المتردد والمحرك الحثي

مخطط براءة الاختراع الأمريكية رقم 381,968، التي توضح مبدأ تسلا في عمل المحرك الحثي ذي التيار المتردد.

في أواخر سنة 1886، التقى تسلا بألفريد براون المشرف في ويسترن يونيون، وبتشارلز بيك المفوض القانوني لنيويورك. كان الرجلان على دراية بآلية تأسيس الشركات، ويتبنيان الاختراعات وبراءاتها من أجل الحصول على مكاسب مادية، ووافقا على تمويل تسلا ماديًا. أسس الثلاثة شركة تسلا للكهرباء في أبريل 1887 م بعد أن اتفقوا على تقسيم عوائد براءات الاختراعات ثلث لتسلا وثلث لشريكيه وثلث يضاف إلى رأس مال الشركة. فأسسوا معملاً لتسلا في 89 شارع الحرية في مانهاتن حيث عمل على تطوير وتصميم أنواع جديدة من المحركات والمولدات الكهربائية وغيرها من الأجهزة.

في سنة 1887 م، طوّر تسلا محرك حثي يعمل بالتيار المتردد، وهو نظام الطاقة الذي بدأ استخدامه في أوروبا والولايات المتحدة لمميزاته في نقل تيار الجهد العالي المتردد لمسافات طويلة. استخدم المحرك تيارًا متعدد الأطوار ينتج حقل مغناطيسي دوار لتشغيل المحرك. حصل تسلا على براءة اختراع هذا المحرك الكهربائي المبتكر في مايو 1888 م، وهو المحرك صُمم ليعمل ذاتيًا ببساطة دون الحاجة إلى مبادل كهربائي، وبالتالي لا يحتاج إلى إنتاج شرارة انطلاق ولا يحتاج للصيانة الدورية لاستبدال الفرش الميكانيكية.

وفي سنة 1888 م، رتّب توماس كوميرفورد مارتن محرر مجلة «عالم الكهرباء» موعدًا لتسلا ليشرح نظام التيار المتردد الذي ابتكره وتطبيقه على محركه الحثّي أمام المعهد الأمريكي لمهندسي الكهرباء (الآن جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات). أبلغ مهندسون في شركة وستنغهاوس للكهرباء والصناعة جورج ويستينغهاوس عن امتلاك تسلا لمحرك التيار المتردد ذو المستقبل المشرق ونظام الطاقة المرتبط به، وهو ما كان ويستنغهاوس يتطلع الحصول على براءة اختراعه. كان ويستنغهاوس يعمل على الحصول على براءة اختراع للمحرك الحثي ذي المجال المغناطيسي الدوار عاكس التيار الذي تناوله العالم الإيطالي غاليليو فيراري في ورقة بحثية في مارس 1888 م، لكنه أيقن أن براءة اختراع جهاز تسلا ستمكّنه من السيطرة على السوق.

مخطط براءة الاختراع الأمريكية رقم 390,721 لمولد تسلا الكهربائي ذي التيار المتردد التي حصل عليها سنة 1888 م.

في يوليو 1888 م، تفاوض براون وبيك مع ويستنغهاوس حول الترخيص لوستنغهاوس باستغلال تصاميم تسلا للمحرك والمُحوّل الحثيين متعددي الأطوار مقابل 60,000 دولار أمريكي نقدًا إضافة إلى 2.5 دولار مقابل كل حصان تيار متردد مُنتج من كل محرك. كما وظّف ويستنغهاوس تسلا لمدة سنة واحدة مقابل أجر قدره 2,000 دولار (حوالي 52,700 دولار اليوم) للعمل كمستشار في معامل شركة ويستنغهاوس للكهرباء والصناعة في بيتسبرغ.

خلال تلك السنة، ساهم تسلا في إنتاج نظام تيار متردد لتشغيل ترام المدينة. إلا أن تسلا اعتبر تلك الفترة من الفترات المُحبطة، بعد اصطدامه مع مهندسي الشركة الآخرين حينما استقرّوا في البداية على استخدام نظام التيار المتردد ذي الستين دورة الذي اقترحه تسلا ليتوائم مع تردد محركه، غير أنهم بعد فترة قصيرة وجدوا أنه لا يصلح للترام، نظرًا لأن محرك تسلا الحثي يعمل بسرعة ثابتة فقط. واتفقوا في النهاية على استخدام محرك جر ذي التيار الثابت.

حرب التيارات

بعد أن قدّم تسلا الشرح حول محركه الحثي وحصول ويستنغهاوس على حقوق استغلال براءة اختراعه سنة 1888 م، دخل تسلا رسميًا معترك «حرب التيارات» في جانب أنصار التيار المتردد. واندلعت حرب التوزيع الكهربائي بين توماس إديسون وجورج ويستنغاهوس التي بدأت على استحياء سنة 1886 م عندما استخدم ويستنغهاوس نظام التيار المتردد للمرة الأولى. ثم اشتعلت المنافسة بين نظامي الإضاءة، بين إديسون وتياره المستمر والمصباح المتوهج وخصمه ويستنغهاوس واستغلاله للتيار المتردد لتشغيل المصابيح القوسية وبعض المصابيح المتوهجة المعدّلة قليلاً للالتفاف حول براءة اختراع إديسون.

كان استحواذ ويستنغهاوس على حقوق براءة اختراع المحرك ذي التيار المتردد حجر الزاوية لبناء نظام كامل يعمل بالتيار المتردد، إلا أن الضغوط المالية نتيجة شراء براءات الاختراعات وتوظيف المهندسين لتنفيذه نتج عنها تأخير تطوير محرك تسلا لفترة. أسفرت المنافسة على توجّه إديسون لاستخدام التيار المتردد سنة 1890 م، وبحلول سنة 1892 م لم يعد الاستحواذ لتوماس إديسون على شركته الخاصة التي تم دمجها في تكتل جنرال إلكتريك وتحولت بالكامل لاستخدام التيار المتردد.

نظام تسلا متعدد الأطوار

عرض لنظام تسلا متعدد الأطوار في المعرض الكولومبي في شيكاغو سنة 1893

في بداية سنة 1893 م، حقق بنجامين لام المهندس في شركة ويستنغهاوس تقدّمًا عظيمًا في تطوير نسخة فعّالة من محرك تسلا الحثّي، وبدأت شركة ويستنغهاوس الترويج لنظام التيار المتردد متعدد الأطوار تحت اسم «نظام تسلا متعدد الأطوار». اعتقد ويستنغهاوس أن اختراعات تسلا منحته أفضلية بين أنواع التيار المتردد المختلفة.

وفي سنة 1893 م، فاز جورج ويستنغهاوس بمناقصة إضاءة المعرض العالمي الكولومبي لسنة 1893 م في شيكاغو بالتيار المتردد متفوقًا على عرض جنرال إليكتريك، وقد خصص هذا المعرض العالمي مبنى للمعروضات الكهربائية. كان هذا الحدث محوريّا في تاريخ التيار المتردد، حيث بيّن ويستنغهاوس لعموم الأمريكيين أمان وموثوقية وكفاءة نظام التيار المتردد. شرح تسلا سلسلة من الموضوعات الكهربائية في المعرض الكولومبي، تحت لافتة تعلن عن «نظام تسلا متعدد الأطوار»، كان قد سبق له شرحها في أنحاء أمريكا وأوروبا، وشملت استخدام الضغط العالي، واستخدام التيار المتردد عالي التردد لإضاءة مصباح مفرغ الغاز لا سلكيًا.

كتب أحد الحضور:

«كان هناك صفيحتان من المطاط المقوّى مغطاتان بورق القصدير معلّقتان داخل الغرفة. كانت المسافة بينهما حوالي خمسة عشر قدمًا، وعملا كطرفين لأسلاك موصولة بالمحولات. وعند تشغيل التيار، أضاءت المصابيح غير الموصولة بأسلاك، ولكنها موضوعة على طاولة بين الصفيحتين المعلقتين، أو ربما كانت محمولة في الأيدي في أي جانب من الغرفة. كانت تلك نفس التجارب والأجهزة التي شرحها تسلا في لندن منذ سنتين، حيث أثار حينها الكثير من الدهشة والاستغراب.»

شرح تسلا أيضًا مباديء المجال المغناطيسي الدوّار في المحرك الحثّي عن طريق شرح كيفية إيقاف بيضة نحاسية على قاعدتها باستخدام جهاز صنعه وسمّاه «بيضة كولومبوس».

شلالات نياجرا وبراءات الاختراعات

في سنة 1893 م، ترأس ريتشارد دين آدامز شركة شلالات نياجارا للإنشاءات، وتبنّى نظرة تسلا حول النظام الأفضل لنقل الطاقة المولّدة من الشلالات. وخلال سنوات، كان هناك سلسلة من المقترحات ومنافسة مفتوحة حول الطريقة المثلى لاستغلال طاقة الشلالات. تقدّم عدد من الشركات الأمريكية والأوروبية بمقترحات لاستغلال تلك الطاقة باستخدام أنظمة التيار المتردد ثنائي الأطوار وثلاثي الأطوار والتيار الثابت عالي الجهد ونظام الهواء المضغوط. أبلغ آدامز تسلا معلوات حول الأنظمة التي تقدّمت بها الشركات، فنصحه تسلا باستخدام التيار المتردد ثنائي الأطوار الذي هو الأكثر موثوقية، ولوجود نظام وستنغهاوس لإضاءة المصابيح المتوهجة باستخدام نظام التيار المتردد ثنائي الأطوار. أبرمت شركة الشلالات تعاقدًا مع شركة وستنغهاوس لإنشاء نظام تيار متردد ثنائي الأطوار عند الشلالات بناءً على نصيحة تسلا، وأوضح وستنغهاوس في المعرض الكولومبي قدرة شركته على إنشاء نظام تيار متردد كامل. كما أبرمت الشركة تعاقدًا آخر مع شركة جينرال إليكتريك لإنشاء نظام لتوزيع التيار المتردد.

وفي منتصف العقد الأخير من القرن التاسع عشر، دخلت شركة جينرال إليكتريك المدعومة من المُموّل جون بيربونت مورجان في صراع سطرة وصراع براءات اختراعات مع شركة ويستنغهاوس للكهرباء. إلا أنهما اتفقا على تقاسم البراءات سنة 1896 م، ولكن تحت وطأة القروض، اضطر ويستنغهاوس لإعادة النظر في براءة اختراع تسلا للتيار المتردد. (في تلك الفترة، كان ويستنغهاوس قد دفع حوالي 200,000 دولار أمريكي لتسلا وبراون وبيك مقابل الترخيص له باستخدام براءة الاختراع.) في سنة 1897 م، شرح ويستنغهاوس لتسلا وضعه المالي، وأبلغه بأنه إن استمر الوضع على تلك الحالة، فلن تستمر شركة ويستنغهاوس للكهرباء، وسيضطر تسلا للتعامل مع البنوك للحصول على فوائد براءة اختراعه. وأقنع ويستنغهاوس تسلا بإنهاء التزام الشركة بالدفع لتسلا مقابل براءة اختراعه، وعرض على تسلا شراء البراءة نهائيًا مقابل 216,000 دولار أمريكي. بهذا الاتفاق، أنهى ويستنغهاوس مسألة دفعه 2.5 دولار أمريكي لتسلا مقابل كل حصان قدرة من التيار المتردد التي أنهكته ماديًا بعد النجاح السريح والشعبية التي حظي بها التيار المتردد.

المواطنة الأمريكية

في 30 يوليو 1891 م، أصبح تسلا مواطنًا أمريكيًا، وهو في عمر الخامسة والثلاثين. أنشأ تسلا معمله في جنوب الشارع الخامس في مدينة نيويورك، ثم أنشأ آخر في 46 شارع هيوستن في مانهاتن. أضاء تسلا مصابيح لا سلكيًا، ليُدلّل على إمكانية نقل الطاقة لاسلكيًا. في نفس السنة، اخترع تسلا ملف تسلا. شغل تسلا منصب نائب رئيس المعهد الأمريكي لمهندسين الكهرباء بين سنتي 1892-1894 م، وهو المعهد الذي انبثقت عنه جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (إضافة إلى معهد مهندسي الراديو).

اختبارات الأشعة السينية

منذ سنة 1894 م، بدأ تسلا الاستقصاء حول ما وصفه طاقة مشعّة «غير مرئية» بعدما لاحظ تلف فيلم في معمله في إحدى تجاربه السابقة (عُرفت لاحقًا باسم «أشعة رونتغن» أو «الأشعة السينية»). استخدم تسلا في تجاربه تلك أنابيب كروكس، وهي أنابيب تفريغ كهربائية باردة. وبعد فترة وجيزة، فقد تسلا مئات من أبحاثه الأولى حول نماذج اختراعات ومخططات وملاحظات وبيانات معملية وصور قيمتها نحو 50,000 دولار في حريق نشب في مارس 1895 في معمله بالشارع الخامس. نقلت نيويورك تايمز عن تسلا قوله: «أنا في غاية الحزن حتى أنني لا أرغب في الحديث. ما الذي يمكنني قوله؟» التقط تسلا مصادفةً صورة بالأشعة السينية – قبل أسابيع من إعلان فيلهلم كونراد رونتغن في ديسمبر 1895 م اكتشافه للأشعة السينية— أثناء محاولته تصوير مارك توين ضوئيًا باستخدام أنبوب غايسلر، أحد أنواع أنابيب الغاز المفرغة القديمة. إلا أن الشيء الوحيد الذي ظهر في الصورة هو صورة البرغي المعدني الذي يستخدم لغلق عدسة الكاميرا.

في مارس 1896 م، بعد أن علم تسلا باكتشاف رونتغن للأشعة السينية (التصوير الشعاعي)، واصل تسلا تجاربه على التصوير الإشعاعي، فصمّم صمام مفرغ عالي التردد ذي فتحة واحدة لا يستخدم قطبًا كهربيًا كهدف، ويعمل بالطاقة الناتجة من ملف تسلا (المصطلح الحديث لتسمية هذه الظاهرة هو «أشعة الانكباح»). وفي ورقته البحثية، ابتكر تسلا العديد من الأجهزة التجاربية لإنتاج الأشعة السينية. قال تسلا: «ستمكننا الأجهزة من توليد أشعة رونتغن بقوة أكبر من الأجهزة العادية.»

لاحظ تسلا أضرار العمل الناتجة من الأجهزة التي تُنتج الأشعة السينية. وخلال تجاربه حول هذه الظاهرة، أرجع تسلا سبب تلف الجلد لأسباب عدة. فقد اعتقد تسلا أن تلف الجلد سببه الأوزون وليس أشعة رونتغن، إضافة إلى التأثير المحدود لحمض النتروز. كما أخطأ تسلا حين اعتقد أن الأشعة السينية هي موجات طولية كالموجات الناتجة من البلازما، وأن موجات البلازما تلك قد تحدث في المجالات المغناطيسية منعدمة القوى .

في 11 يوليو 1934 م، نشرت صحيفة «نيويورك هيرالد تريبون» مقالة لتسلا، وصف فيها حدثًا حدث له في بعض المرات وهو يقوم بتجاربه مستخدمًا الأنابيب المفرغة أحادية القطب، حيث تكسر بعض الجسيمات الدقيقة المهبط وتخرج من الأنبوب وتصدمه في جسده. قال تسلا: «شعرت بألم حاد لاذع حين دخلت إلى جسدي، وهو الألم الذي تكرر مرة أخرى في المكان الذي مرت به.» وبمقارنة هذه الجسيمات مع قطع المعدن التي وجهها مسدسه الكهربائي، قال تسلا: «الجزيئات في شعاع القوة … سوف تنتقل أسرع بكثير من تلك الجسيمات … وستنتقل في جماعات.».

الراديو

توضيح تسلا للنقل اللاسلكي للطاقة خلال محاضرته التي ألقاها سنة 1891 حول التردد والجهد العالي.

ترجع نظريات تسلا حول احتمالية نقل موجات الراديو إلى محاضراته التي ألقاها سنة 1893 م في سانت لويس، ميسوري، وفي معهد فرنكلن بفيلادلفيا، بنسلفانيا، والجمعية الوطنية للإضاءة الكهربائية. ونُشرت الشروحات والمباديء التي اعتمدها تسلا على نطاق واسع في العديد من وسائل الإعلام حينها. كما استُخدم عدد من اختراعات تسلا مثل ملف تسلا في تطوير الراديو.

في سنة 1898 م، اخترع تسلا جهازًا يتحكم في قارب عن طريق موجات الراديو U.S. Patent 613,809

أجرى تسلا تجاربه على موجات الراديو سنة 1896 م في فندق غيرلتش (لاحقًا سُمّي مبنى موجات الراديو)، حيث كان يسكن حينها. وفي سنة 1898 م، شرح تسلا أمام العامة كيفية التحكم في قارب بموجات الراديو وذلك في حديقة ميدان ماديسون. وصف الحشد الذي شهد التجربة على حركة القارب بأوصاف مهينة كالسحر والتخاطر وتحريك القارب من خلال قرد مخفيّ مُدرّب على ذلك. حاول تسلا بيع فكرته للجيش الأمريكي في هيئة طربيد موجّه بموجات الراديو، ولكن الجيش لم يبد اهتمامًا. وظلت فكرة الطوربيد نظرية حتى الحرب العالمية الأولى وما بعدها، عندما أدخلتها بعض الدول في برامجها العسكرية. حاول تسلا الترويج مجددًا لفكرته حول التحكم عن بعد عندما سافر كلورادو سبرينغس في 13 مايو 1899.

وفي سنة 1900 م، منح تسلا براءة اختراع «نظام لنقل الطاقة الكهربائية» و«ناقل كهربائي». وعندما أجرى غولييلمو ماركوني تجربته الشهيرة لنقل موجات الراديو عبر الأطلنطي سنة 1901 م، ادعى تسلا أنه أجرى تجربته مستفيدًا من 17 من براءات اختراعات تسلا، رغم عدم تدعيمه لزعمه بالمصادر الكافية. كانت تلك بداية لسنوات من المعارك القضائية حول براءات اختراعات الراديو التي ربحها تسلا سنة 1903 م، ثم استئنف ماركوني وربحها سنة 1904 م. وفي سنة 1943 م، حكمت المحكمة العليا للولايات المتحدة بنسبة براءات اختراعات الراديو لتسلا وأوليفر لودج وجون ستون. أوضحت المحكمة أن قرارها لا يُنقص من حق ماركوني في كونه أول من حقق بثًا إذاعيًا. (هناك إدعاء بأن قرار المحكمة كان يهدف لإبطال مطالبات شركة ماركوني أثناء الحرب العالمية الأولى لبعض حقوقها من حكومة الولايات المتحدة من خلال منح تسلا ملكية براءات الاختراعات).

كولورادو سبرينغز

في 17 مايو 1899 م، انتقل تسلا إلى كولورادو سبرينغز، حيث أجرى تجاربه حول الجهد العالي والتردد العالي؛ كان مختبره بالقرب من شارع فوتي أيف وكيوا اختار تسلا هذا الموقع لوجود نظام توزيع طاقة ذو تيار متعدد الأطوار الذي سيمنحه الطاقة التي تلزمه لإجراء تجاربه. وفي 15 يونيو 1899 م، أجرى تسلا تجاربه الأولى في مختبره، حيث رصد أول شرارة بطول 5 بوصات، ولكنها سميكة جدًا وذات ضجيج.

درس تسلا كهرباء الغلاف الجوي حيث رصد ضربات الصواعق من خلال أجهزة مستقبلاته. وسجّل أنه رصد فيها موجات راكدة. أكدت دراسة تسلا للصواعق صحة معتقده بأن للأرض رنين.

صنع تسلا برقًا اصطناعيًا، قدرته ملايين الفولتات وشرارته بطول 135 قدم، سُمع صوت هذا البرق على بعد 15 ميل في كريبل كريك. ورصد الناس الذين كانوا في الطرقات شرارات على الأرض بين أقدامهم. وانطلق الشرر من صنابير المياة عند لمسها. وأضاءت المصابيح في دائرة نصف قطرها 100 قدم من المختبر حتى وهي في وضع الغلق. وتلقّت الخيل شحنة كهربية من خلال حدواتها المعدنية. وتكهربت الفراشات، وهي تحوم في حلقات ولها هالات زرقاء من شرر القديس إلمو حول أجنحتها. وخلال التجربة، أتلف تسلا دون قصد محطة توليد الكهرباء متسببًا في انقطاع الطاقة. وقد شرح تسلا ما حدث في أغسطس 1917 م في The Electrical Experimenter، قائلاً: «كمثال على تحرير عدة مئات كيلو واط من الطاقة عالية التردد، تبين أن المولدات في نطاق ستة أميال أحترقت عدة مرات، بسبب قوة التيارات عالية التردد التي مرت من خلالها، والتي سببت شرارات كثيفة قفزت من خلال اللفات ودمّرت العزل.»

خلال عمله في مختبره، رصد تسلا إشارات غير اعتيادية من خلال مستقبلاته التي فسرها بأنها ربما تكون اتصالات من كوكب آخر. كتب تسلا رسالة حول هذا الشأن للصحفي جوليان هاوثورن في 8 ديسمبر 1899 م، وفي ديسمبر 1900 م، أرسل رسالة أخرى لجمعية الصليب الأحمر حول الاكتشافات المحتملة في القرن الجديد، أشار فيها رسائل «من عالم آخر». تعامل الصحفيون مع تلك القصة المثيرة، وقفزوا إلى استنتاج أن تسلا يتلقى إشارات من المريخ. استفاض تسلا في الحديث عن تلك الإشارات في 9 فبراير 1901 م في مقالته لجريدة كوليير الأسبوعية «التحدث إلى الكواكب» حيث قال أنه من غير الواضح له ما إذا كانت «الإشارات المُتحكّم فيها بذكاء» التي تلقاها من المريخ أم الزهرة أم من كوكب آخر. هناك فرضية بأنه استقبل إشارات تجارب ماركوني الأوروبية في يوليو 1899 حين أرسل إشارات عبر الأطلنطي من المحتمل أن يكون تسلا قد استقبلها في كولورادو ويُذكر أنه في سنة 1899 م، منح جون جاكوب آستور الرابع تسلا $100,000 لتطوير وإنتاج نظام إضاءة جديد. بدلاً من ذلك، استخدم تسلا هذا المال لتمويل تجاربه في كولورادو سبرينغز. وفي سنة 1904 م، تعرض مختبره للخراب، وبيعت محتوياته بعد عامين لسداد القروض. دفعت تجارب كولورادو تسلا لإنشاء منشأته للاتصالات اللاسلكية العابرة للأطلنطي المعروفة بواردنكليف بالقرب من شورهام في لونغ آيلند.

سنوات واردنكليف (1900–1917)

مصنع واردنكليف في لونغ آيلند سنة 1904. من خلاله حاول تسلا إثبات إمكانية نقل الطاقة لاسلكيًا عبر الأطلنطلي.

في سنة 1900 م، بدأ تسلا بمبلغ $150,000 ($4٬666٬200 بالقيمة الدولارية اليوم، 51% منها منحها له جون بيربونت مورجان)، التخطيط لإنشاء برج واردنكليف في شورهام، نيويورك، على بُعد 100 ميل شرقي نيويورك على الشاطيء الشمالي للونغ آيلند. ثم طالب تسلا مورغان بعد ذلك بالمزيد من المال لبناء ناقل أقوى. وعندما سأله مورغان أين المال؟، أجاب تسلا أنه تأثر بذعر 1901 المالي ، الذي تسبب فيه مورغان. فُزع مورغان من رد تسلا، ومن مطالبته بالمزيد من المال. كتب تسلا مرة أخرى إلى مورغان يلتمس المال، ولكن دون فائدة. كان مورغان لا يزال لم يسدد لتسلا كل أموال الاتفاق الأصلي، مما دعا تسلا للجوء إلى الرهن حتى قبل بدأ بناء البرج.

في ديسمبر 1901 م، نجح غولييلمو ماركوني في نقل الحرف «S» من إنجلترا إلى نيوفاوندلاند واللابرادور لاسلكيًا، ليسبق تسلا، ويصبح أول من ينقل لاسلكيًا عبر الأطلنطي. خلال الخمس سنوات التالية، كتب تسلا أكثر من 50 رسالة إلى مورغان يستعطفه لمنحه المزيد من المال اللازم لاستكمال بناء البرج. من جهة أخرى، واصل تسلا أعمال بناء البرج لتسعة أشهر في سنة 1902 م، حتى بلغ البرج طوله النهائي بارتفاع 57 م. وفي يوليو 1903 م، كتب تسلا لمورغان أنه بالإضافة للاتصال اللاسلكي، فإن بإمكان برج واردنكليف نقل الطاقة لاسلكيًا. في 14 أكتوبر 1904 م، رد مورغان عبر سكرتيره قائلاً: «أنه من المستحيل بالنسبة لي أن أقدم المزيد في هذا الشأن»، وذلك بعد أن راسله تسلا عندما كان مورغان مجتمعًا مع أسقف كانتربري، طمعًا من تسلا في مناشدة روحه المسيحية.

في يونيو 1902 م، نقل تسلا مختبره من شارع هيوستن إلى واردنكليف. وفي عيد مولده الخمسين سنة 1906 م، أجرى تسلا تجربته لتوربين تسلا ذي قدرة 200 حصان، وسرعة 16,000 دورة/دقيقة. وخلال سنتي 1910–1911 م، اختبرت توربيناته في محطة الطاقة المائية في نيويورك بقدرات من 100–5,000 حصان.

اخترع تسلا مذبذبًا ميكانيكيًا يعمل بقوة البخار — مذبذب تسلا. وخلال تجاربه باستخدام مذبذباته الميكانيكية في مختبره بشارع هيوستن، تسبب تسلا في تولّد رنين في عدة مبانٍ. وبعد أن زادت السرعة، تأرجحت الآلة بشدة متسببة في خطر بالغ، مما أجبر تسلا على استخدام مطرقة ثقيلة لإنهاء التجربة بعد أن وصلت الشرطة. في فبراير 1912 م، كتب آلان بنسون في مقالة «نيكولا تسلا، الحالم» التي نشرتها جريدة العالم اليوم، التي احتوت على رسم تخيلي يُظهر الأرض مقسومة إلى نصفين، قائلاً: «زعم تسلا أنه في أسابيع قليلة سيُمكنه أن يصل بقشرة الأرض إلى حالة من الاهتزاز تجعلها ترتفع وتهبط لمئات الأقدام، وتُدمّر الحضارة عمليًا. وإذا استمرت تلك العملية، قال تسلا، في النهاية ستنقسم الأرض إلى نصفين».

اعتقد تسلا نظريًا أن تعرّض المخ للكهرباء، سيُحسّن من ذكائه. وفي سنة 1912 م، خطط تسلا لجعل الطلاب الخاملين أذكياء بتشبيعهم بالكهرباء على غفلة منهم، من خلال توصيل حوائط غرفة الدراسة بالكهرباء، وتمرير موجات كهربائية تتذبذب بتردد عالي. فتتحول الغرفة بأكملها، وفق زعم تسلا، إلى مجال كهرومغناطيسي مُحفّز ومانح للصحة. تمت الموافقة على خطة على الأقل مؤقتًا من قبل مدير مدارس مدينة نيويورك ويليام ماكسويل.

حفلة الطعام الثانية لمعهد مهندسي الراديو في 23 أبريل 1915 م. يظهر فيها تسلا واقفًا في المنتصف.

قبل الحرب العالمية الأولى، سعى تسلا لجذب المستثمرين الأجانب. ومع بداية الحرب، فقد تسلا تمويل الأوروبيين. وفي النهاية، باع واردنكليف مقابل $20,000 ($516٬700 بسعر اليوم ). وفي سنة 1917 م، وفي الوقت الذي هدم فيه برج واردنكليف تمهيدًا لبناء عقارات، تلقّى تسلا أعلى تكريم من المعهد الأمريكي لمهندسي الكهرباء وسام إديسون. وفي عدد أغسطس 1917 من مجلة Electrical Experimenter، افترض تسلا أن الكهرباء يمكن استخدامها لتحديد موقع الغواصات عبر استخدام انعكاس الأشعة الكهربائية ذات التردد الهائل، واستقبال الإشارة وعرضها على شاشة فلورية (وهو النظام الذي يتشابه في مبدأه مع الرادار الحديث). لم يكن تسلا مصيبًا في فرضيته على قدرة موجات الراديو ذات التردد العالي على اختراق الماء. ولكن إميل غيراردو الذي ساهم في تطوير رادار فرنسا الأول في ثلاثينيات القرن العشرين، قال في سنة 1953 م بأن فرضية تسلا العامة في أن الإشارة ذات التردد العالي جدًا ضرورية كانت صحيحة. وأضاف قائلاً: «تسلا كان يتنبّأ أو يحلم، حيث لم يكن بمقدوره بأي الوسائل تجربة ذلك، ولكن على المرء أن يُقرّ بأنه وإن كان يحلم، فإنه كان يحلم على النحو الصحيح».

شائعات جائزة نوبل

في 6 نوفمبر 1915 م، أعلن مراسل رويترز في لندن أن جائزة نوبل في الفيزياء لسنة 1915 م مُنحت لتوماس إديسون ونيكولا تسلا؛ ورغم ذلك، كتب مراسل رويترز في ستوكهولم أن جائزة العام ذهبت للسير ويليام هنري براغ وابنه ويليام لورانس براغ لخدماتهم في تحليل البنية البلورية باستخدام الأشعة السينية. وانطلقت حينها شائعات لا أساس لها بأن تسلا و/أو إديسون رفض الجائزة. وأعلنت مؤسسة نوبل أن «أي شائعة تقول بأن شخص ما لم يُمنح جائزة نوبل بسبب نواياه لرفض الجائزة هو أمر سخيف؛ متلقي الجائزة بإمكانه رفض جائزة نوبل بعد إعلانه فائزًا».

رغم ذلك، يزعم كُتّاب السيرة الذاتية لتسلا أن إديسون وتسلا هما الفائزين الأصليين، وأن كلاهما لم يُمنح الجائزة بسبب عدائهما، حيث قلّل كل منهما من إنجازات الآخر ومن أحقيته في نيل الجائزة؛ حتى أنهما تنازعا أولوية تلقّي الجائزة؛ فرفضا التشارك فيها؛ وأن إديسون الغني رفضها لمنع تسلا من الحصول على مبلغ $20,000 قيمة الجائزة.

في السنوت التالية لتلك الشائعات، لم يحصل تسلا أو إديسون على الجائزة (رغم ظهور اسم إديسون في ترشيحات الجائزة لسنة 1915 م، واسم تسلا في ترشيحات سنة 1937 م).

1918–1943: السنوات الأخيرة

بين سنتي 1919-1922 م، عمل تسلا في ميلواكي لدى شركة أليس-شالمار. وفي سنة 1928 م، حصل تسلا على براءة اختراعه الأخيرة، U.S. Patent 1,655,114، بتصميمه لطائرة ثنائية السطح قادرة على الإقلاع والهبوط عموديًا، ومن ثم تميل تدريجيًا حتى تطير كالطائرات التقليدية. اعتقد تسلا أن الطائرة ستباع بأقل من 1,000 $. وعلى الرغم من أن الطائرة لم تكن عملية، إلا أنها على الأرجح كانت أقدم تصميم معروف لما أصبح يعرف بالأجنحة المائلة، وكذلك كانت أقدم مقترح لاستخدام المحركات التوربينية في الطائرات الدوارة.

بداية من سنة 1934 م، بدأت شركة ويستنغهاوس للكهرباء والصناعة بدفع مبلغ شهري قدره 125$ لتسلا، بالإضافة إلى دفع أجرة إقامته في فندق نيويوركر، وهي الأجرة التي ظلت الشركة تدفعها حتى وفاة تسلا. تشير عدة مصادر أن ويستنغهاوس كان قلقًا من تناقل البعض الأخبار حول الظروف السيئة التي يعيش فيها مخترعه السابق. وقد صيغت تلك المبالغ في صورة «رسم استشارات» للتحايل على نفور تسلا من تقبّل الصدقة، أو كما زعم مارك سيفر كاتب السير الذاتية أنها كانت تسوية نظير شيء غير محدد.

وفي مقابلة مع تسلا بمناسبة عيد مولده سنة 1935 م، أعلن تسلا عن طريقة لنقل الطاقة الميكانيكية بأقل فقد للطاقة مهما بعدت المسافة، ووسائل اتصالات مرتبطة بها، وطريقة للاستدلال بدقة على الخامات المعدنية المدفونة تحت الأرض.

وفي خريف سنة 1937 م، وبعد منتصف ليل إحدى لياليها، غادر تسلا الفندق ليترجل كالمعتاد إلى الكاتدرائية والمكتبة لإطعام الحمام. وبينما هو يعبر الطريق، صدمته سيارة أجرة بقوة وهو يحاول تخطي حاجزين أمام الفندق. أصيب ظهره بشدة، وكُسر له ثلاثة أضلع (غير معروف حجم الإصابة على وجه التحديد؛ إلا أنه رفض استشارة طبيب كعادته طوال حياته). لم يهتم تسلا بتحديد خطأ من كان، كما رفض المساعدة الطبية، لكنه فقط طلب نقله للفندق. لزم تسلا السرير لأشهر، ولم يعد باستطاعته إطعام الحمام من النافذة؛ وبعد فترة وجيزة، هجره الحمام. وفي بداية سنة 1938 م، استطاع تسلا النهوض من الفراش. واصل تسلا عادته في إطعام الحمام ولكن بصورة أقل من المعتاد، بل وكان أحيانًا ما يرسل أحدهم ليطعمهم بدلاً منه.

جوائز وبراءات اختراع

حصد تسلا عدداً من الجوائز والميداليات في حياته ومنها:

وسام القديس سافا -من الدرجة الثانية- من الحكومة الصربية في العام 1892م

ميدالية إليوت كريسون في عام 1894م

وسام الأمير دانيلو الأول في العام 1895م

ميدالية أديسون للكهرباء والهندسة الكهربائية في العام 1917م

وسام القديس سافا -من الدرجة الأولى- من حكومة يوغوسلافيا في العام 1926م

وسام من العرش اليوغوسلافي في العام 1931م

ميدالية جون سكوت في العام 1934م

وسام النسر الأبيض-من الدرجة الأولى- من حكومة يوغوسلافيا في العام 1936م

وسام الأسد الأبيض -من الدرجة الأولى- من حكومة تشيكوسلوفاكيا في العام 1937م

ميدالية جامعة باريس في العام 1937م

ميدالية جامعة القديس كليمنت (مدينة صوفيا-بلغاريا) في العام 1939م

وفاته

في السابع من شهر كانون الثاني من العام 1943م مناهزاً الستة وثمانون عاماً، توفيّ تسلا في غرفته رقم 3327 في فندق نيويورك. وتم العثور على جثته من قبل العاملة آليس موناغان بعد دخولها غرفة تسلا متجاهلة إشارة «عدم الإزعاج» والتي قام بوضعها تسلا على الباب قبل يومين من وفاته. قام مساعد الطبيب ويمبلي بفحص الجثة وأقرّ أن سبب الوفاة كان انسداداً في شرايين القلب.

بعد يومين من الوفاة، قام مكتب التحقيقات الفدرالي بتقديم طلب إلى أمانة الملكية المجهولة للاستحواذ على ممتلكات تسلا على الرغم من أنّ تسلا كان مواطنًا أمريكيًا. تمّ استدعاء الأستاذ الجامعي في جامعة متشغان التقنية جون ج ترامب -وهو مهندس كهربائي عُرف كمساعد فنّي لهيئة بحث الدفاع الوطني وذلك بصدد تحليل مقتنيات تسلا التي تم التحفظ عليها. بعد ثلاثة أيام من التحقيق، خُلِّص تقرير ترامب أنه لم توجد أيُّ خطورة في هذه المواد بين أيدي تسلا، موضحًا في صندوق يزعم لاحتواء جزء من أشعة الموت ترامب وجد صندوق مقاومة ذا عقد متعدّد عمره 45 عاماً. في العاشر من كانون الثاني، قام عمدة نيويورك فيوريلو لا جارديا بقراءة مديح في جنازة تسلا في كاتدرائية القديس جون . بعد الجنازة، تم نقل جثمان تسلا إلى مقابر فنكليف في آردسلي في مدينة نيويورك حيث واروها.

أعماله

لتسلا عددٌ من الكتب والمقالات للمجلات والمحكمات العلمية. من ضمن هذه المؤلفات كتاب «اختراعاتي»: كتاب سيرة ذاتية عن نيكولا تسلا والذي تم جمعه وتحريره من قبَل بِن جونسون. كتاب آخر وهو «اختراعات عظيمة لنيكولا تسلا» والذي جمعه وقام بتحريره دايفيد هاتشر تشايلدرس، وأوراق تسلا.

العديد من مؤلفات تسلا متوفرة بالمجّان أونلاين بما في ذلك مقالة «مشكلة زيادة الطاقة البشرية» والمنشورة في مجلة القرن لعام 1900، ومقالة «تجارب بتيارات بديلة للطاقة والتردد العالي» والتي نُشرت في كتاب اختراعات وأبحاث ومؤلفات نيكولا تسلا.

بحث عن قطرات الندى

الندى

الندى قطرات ماء تتكون في الليل وتتبخر في الصباح الباكر، فيها يتحول بخار الماء إلى ماء سائل عن طريق ملامسته لسطح بارد وذلك بإشعاع حرارته، وإحداث التكثف الجوي بمعدل أعلى من معدل تبخره، بالتالي مكوناً قطرات الندى. يُشاهَد الندى غالبا على أوراق النباتات في الصباح أو على الأزهار أو على الأرض. الفائدة الأساسية للندى هي المحافظة على بيئة رطبة عند النباتات والأزهار في الأماكن الجافة.

 

أحيانا وعندما يكون الجو بارداً، فإن الندى يمكن أن يتحول إلى صورة أخرى هي الثلج، وتسمى هذه الحالة صقيع.

 

لما كان الندى يتعلق بالأسطح الحرارية مباشرة، فإنه يتكون في أواخر الصيف بشكل أسهل على الأسطح التي لا تتأثر بدفء الأرضية وبالتالي عدم انتقال الحرارة بالتوصيل إليها كما هو الحال في العشب، الأوراق، أسطح السيارات، والجسور.

 

ينبغي عدم الخلط بين ظاهرة الندى وظاهرة الشرنقة حيث أن الأخيرة تقوم بها بعض النباتات لتحرير كمية كبيرة من الماء من على رؤوس أوراقها…

التشكل

يتكثف بخار الماء إلى قطرات من الندى اعتماداً على درجة الحرارة. تسمى درجة الحرارة التي تبدأ عندها القطرات بالتشكل بنقطة الندى. عندما تنخفض حرارة سطح ما حتى تؤول إلى نقطة الندى، يتكثف بخار الماء عند الضغط الجوي مشكلاً قطرات صغيرة على السطح. تتميز هذه العملية عن تلك التي تنشأ عن الهطول كما في الضباب أو في السحاب رغم تشابهما في مبادئ الديناميكا الحرارية.

الاستغلال

يتم في بعض المناطق محاولة جمع قطرات الندى بواسطة مكثفات الندى والآبار الهوائية.

بحث عن انواع البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية

انواع البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية

 

غرام إيجابي

المطثية العسيرة

المطثية العسيرة هي أحد مسببات الأمراض في المستشفيات التي تسبب مرض الإسهال في جميع أنحاء العالم. الإسهال الناجم عن المطثية العسيرة يمكن أن يهدد الحياة. تكون العدوى أكثر شيوعًا عند الأشخاص الذين تلقوا علاجًا طبيًا و/أو علاجًا بالمضادات الحيوية مؤخرًا. تحدث عدوى المطثية العسيرة عادة في أثناء العلاج في المستشفيات.

 

وفقًا لتقرير سي دي سي لعام 2015، تسببت المطثية العسيرة بما يقارب 500,000 إصابة في الولايات المتحدة على مدار عام. يقدر بنحو 15,000 حالة وفاة مصاحبة لهذه الالتهابات. تقدر مراكز مكافحة الأمراض والوقاية منها (سي دي سي) أن تكاليف عدوى المطثية العسيرة يمكن أن تصل إلى 3.8 مليار دولار على مدى 5 سنوات.

 

يرتبط التهاب قولون المطثية العسيرة بشدة مع الفليوروكينولونات، والسيفالوسبورين، والكاربابينيمات، والكليندامايسين.

 

تشير بعض الأبحاث إلى أن الإفراط في استخدام المضادات الحيوية في تربية الماشية يساهم في تفشي العدوى البكتيرية مثل المطثية العسيرة.

 

تعطل المضادات الحيوية، وخاصة تلك التي لها نطاق نشاط واسع (مثل الكليندامايسين) الجراثيم المعوية الطبيعية. هذا يمكن أن يؤدي إلى فرط نمو المطثية العسيرة، التي تزدهر في ظل هذه الظروف. يمكن أن يتبع ذلك التهاب القولون الغشائي الكاذب، ما يؤدي إلى حدوث التهاب معمم في القولون وتطور «الغشاء الكاذب»، وهو مجموعة لزجة من الخلايا الالتهابية والليفين والخلايا الميتة. أُبلِغ عن المطثية العسيرة المقاومة للكلندامايسين كعامل مسبب لتفشي أمراض الإسهال الكبيرة في المستشفيات في نيويورك وأريزونا وفلوريدا وماساتشوستس بين عامي 1989 و1992. أُبلِغ أيضًا عن حالات تفشي متفرقة جغرافيًا لسلالات المطثية العسيرة المقاومة للمضادات الحيوية الفلوروكينولون، مثل سيبروفلوكساسين وليفوفلوكساسين، في أمريكا الشمالية في عام 2005.

 

المكورات المعوية

ترتبط المكورات المعوية البرازية المقاومة للأدوية المتعددة والمكورات المعوية البرازية بالعدوى في المستشفيات. تشمل هذه السلالات: المكورات المعوية المقاومة للبنسلين، والمكورات المعوية المقاومة للفانكومايسين، والمكورات المعوية المقاومة للينزوليد.

 

السل الفطري

يُطلق على السل المقاوم للمضادات الحيوية إم دي آر تي بي (السل المقاوم للأدوية المتعددة). على الصعيد العالمي، يسبب السل المقاوم للأدوية المتعددة 150,000 حالة وفاة سنويًا. وقد ساهم انتشار وباء فيروس نقص المناعة البشرية (الإيدز) في ذلك.

 

المكورات العنقودية الذهبية

المكورات العنقودية الذهبية هي واحدة من مسببات الأمراض الرئيسية المقاومة. توجد على الأغشية المخاطية وجلد الإنسان لحوالي ثلث السكان، وهي قابلة للتكيف للغاية مع ضغط المضادات الحيوية. كانت واحدة من البكتيريا المبكرة التي وجدت فيها مقاومة البنسلين، في عام 1947، بعد أربع سنوات فقط من بدء الإنتاج الضخم. كان الميثيسيلين بعد ذلك المضاد الحيوي المفضل، ولكن جرى استبداله منذ ذلك الحين بالأوكساسيلين بسبب السمية الكلوية الكبيرة. اكتُشِفت المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (مرسا) لأول مرة في بريطانيا في عام 1961، وهي الآن «شائعة جدًا» في المستشفيات. كانت جرثومة مرسا مسؤولة عن 37% من حالات الإنتان المميتة في المملكة المتحدة في عام 1999، مرتفعة من 4% في عام 1991. نصف حالات العدوى بالمكورات العنقودية الذهبية في الولايات المتحدة مقاومة للبنسلين، والميثيسيلين، والتتراسيكلين، والإريثروميسين.

 

 غرام سالب

النيسرية البنية

النيسرية البنية هي أحد مسببات الأمراض التي تنتقل عن طريق الاتصال الجنسي والتي تسبب مرض السيلان، وينتقل هذا المرض عن طريق الاتصال الجنسي ويمكن أن يؤدي إلى إفراز والتهاب في مجرى البول أو عنق الرحم أو البلعوم أو المستقيم. يمكن أن يسبب آلامًا في الحوض، وألمًا عند التبول، وإفرازات من القضيب والمهبل، بالإضافة إلى أعراض جهازية. يمكن أن يسبب أيضًا مضاعفات إنجابية خطيرة.

 

بكتيريا جاما البروتينية

المعوية

اعتبارًا من عام 2013، تزايدت العدوى التي يصعب علاجها أو غير القابلة للعلاج من البكتيريا المعوية المقاومة للكاربابينيم (سي أر إي)، والمعروفة أيضًا باسم البكتيريا المعوية المنتجة للكاربابينيمات (سي بي إي)، بين المرضى في المرافق الطبية. تُعد سي آر إي مقاومة لجميع المضادات الحيوية المتاحة تقريبًا. ما يقرب من نصف مرضى المستشفى الذين يصابون بعدوى في مجرى الدم يموتون من العدوى.

 

 

 

ما هي أنواع البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية؟

من أنواع البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية الأكثر انتشاراً ما يلي:

 

بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (بالإنجليزية: Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus (MRSA))، والتي تنتشر بشكل واسع في المستشفيات وأماكن الرعاية الصحية.

بكتيريا المكورات المعوية المقاومة للفانكومايسين (بالإنجليزية: Vancomycin-Resistant Enterococcus (VRE)).

البكتيريا المعوية المقاومة للكاربابينيم (بالإنجليزية: Carbapenem-Resistant Enterobacteriaceae).

البكتيريا التي تنقلها الأغذية المسؤولة عن التسمم الغذائي، مثل الإشريكية القولونية والسالمونيلا.

البكتيريا التي تنتقل عن طريق الاتصال الجنسي والتي تسبب مرض السيلان.

المكورات العقدية المقاومة للبنسلين التي تسبب الالتهاب الرئوي.

كيف يتم تشخيص العدوى المقاومة للمضادات الحيوية؟

يتم استخدام بعض الفحوصات التشخيصية لتحديد الميكروب المسبب للعدوى، بالإضافة إلى تحديد المضادات الحيوية التي قد يقاومها هذا الميكروب. ومن الاختبارات المستخدمة في التشخيص ما يلي:

 

أخذ عينات من الدم، أو البول، أو البراز، أو البلغم، أو الأنسجة، أو السائل النخاعي، أو المخاط من الأنف، أو الحلق، أو الأعضاء التناسلية، ثم فحصها تحت المجهر.

زراعة بعض العينات، وذلك للسماح للميكروب المسبب للعدوى بالنمو حتى يتم اختباره في وقت لاحق وتحديد نوعه بشكل دقيق، ثم التحقق من مقاومته تجاه نوع أو أكثر من الأدوية. ولكن قد تتطلب نتائج هذا الاختبار بضعة أسابيع، لهذا في كثير من الحالات يتم وصف أحد أنواع المضادات الحيوية واسعة الطيف في وقت أبكر.

ما هو علاج البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية؟

عند الإصابة بأحد أنواع العدوى المقاومة، فقد يقوم الطبيب بوصف أحد أنواع المضادات الحيوية البديلة التي لها القدرة على مكافحة الالتهابات البكتيرية أو الفطرية، حيث غالباً ما تتطور مقاومة الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض اتجاه نوع أو أكثر من المضادات الحيوية وليس جميعها.

 

ما هي مخاطر مقاومة المضادات الحيوية؟

فشل العلاج، مما يؤدي إلى مشاكل صحية مزمنة.

ارتفاع معدلات الإصابة بالمضاعفات الصحية للأمراض، ومعدلات الوفيات.

زيادة خطر الإصابة بالآثار الجانبية للأدوية البديلة المستخدمة، حيث يمكن أن يكون العلاج البديل تكون أقل فعالية وأكثر سمية.

تكرار الإصابة بالعدوى أو عودة أعراضها بعد العلاج.

زيادة مدة العلاج أو الإقامة في المستشفى.

زيادة التكاليف العلاجية.

كيف يمكن الحد من مقاومة المضادات الحيوية؟

تعتبر أفضل طريقة لمنع تطور مقاومة المضادات الحيوية هي استخدامها بشكل صحيح، ويمكن أن يساهم المرضى في الحد من مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية عن طريق اتباع التعليمات الوقائية التالية:

 

عدم تناول مضاد حيوي لعلاج العدوى الفيروسية.

تناول المضاد الحيوي الذي تم وصفه من الطبيب بالطريقة الصحيحة، وذلك يشمل عدد الجرعات في اليوم، ومقدار الجرعة الواحدة، وعدم التوقف عن تناول الدواء قبل إكمال دورة العلاج المحددة حتى لو شعر المريض بالتحسن قبل انتهائها.

عدم مشاركة المضاد الحيوي مع مريض آخر.

تجنب الإصابة بالعدوى، حيث كلما قل معدلات العدوى قل الاحتياج للمضادات الحيوية، ويمكن الوقاية من العدوى من خلال الحفاظ على النظافة الشخصية، وغسل الأيدي بشكل متكرر، والحفاظ على نظام غذائي صحي يعزز المناعة، وممارسة التمارين الرياضية بانتظام، والحصول على قسط كاف من النوم.

أخذ اللقاحات، حيث تساعد التطعيمات في الوقاية من بعض الأمراض التي يتطلب علاجها استخدام المضادات الحيوية، مثل الكزاز والسعال الديكي.

كما يمكن أن يساهم مقدمو الرعاية الطبية، مثل الأطباء والصيادلة في الوقاية من انتشار مقاومة البكتيريا من خلال:

 

وصف المضادات الحيوية عند اللزوم فقط، وللمدة اللازمة فقط.

وصف المضاد الحيوي المناسب، والذي يستهدف البكتيريا المعنية.

توعية المرضى حول كيفية استخدام وتناول المضادات الحيوية بشكل صحيح، وتعريفهم على مخاطر مقاومة المضادات الحيوية.

بحث عن التربة

التربة

التربة هي الطبقة السطحية الهشة أو المفتتة التي تغطي سطح الأرض. تتكون التربة من مواد صخرية مفتتة خضعت من قبل للتغيير بسبب تعرضها للعوامل البيئية والبيولوجية والكيمائية، ومن بينها عوامل التجوية وعوامل التعرية. ومن الجدير بالذكر أن التربة تختلف عن مكوناتها الصخرية الأساسية والتي يرجع السبب في تغييرها لعمليات التفاعل التي تحدث بين الأغلفة الأربعة لسطح الأرض؛ وهي الغلاف الصخري والغلاف المائي والغلاف الجوي والغلاف الحيوي. ونستنتج من ذلك أن التربة تعد مزيجًا من المكونات العضوية والمعدنية التي تتألف منها التربة في حالاتها السائلة (الماء) والغازية (الهواء). ذلك، حيث تحتفظ المواد التي تتألف منها التربة بين حبيباتها المتفككة بفجوات مسامية (أو ما يُعرف بمسام التربة) وهي بذلك تُشكل هيكل التربة الذي تملؤه هذه المسام. وتتضمن هذه المسام المحلول المائي (السائل) والهواء (الغاز). ووفقًا لذلك، فإنه ينبغي أن يتم التعامل غالبًا مع أنواع التربة على اعتبار أنها نظام يتألف من ثلاثة أطوار. وتتراوح كثافة معظم أنواع التربة بين 1 و2 جرام/سنتيمتر مكعب. كما تُعرف التربة أيضًا باسم الأرض ؛ وهي المادة التي اشتق منها كوكب الأرض الذي نحيا عليه اسمه. يرجع تاريخ بعض المواد التي تتكون منها التربة في كوكب الأرض إلى ما قبل الحقبة الجيولوجية الثالثة ولكن معظم هذه المواد لا يرجع تاريخها إلى ما قبل العصر البليستوسيني (وهو أحد العصور الجليدية وأكثرها حداثة).

يتشابه لون طبقات التربة في بعض المناطق بحيث تكون طبقات التربة العلوية داكنة اللون، أما طبقات التربة التي تلي الطبقة السطحية فيكون لونها مائل للاحمرار.

العوامل المؤثرة في تشكيل التربة

يتمثل تشكيل التربة نطاقات قطاع التربة وتطورها. وتتضمن هذه العوامل عمليات حت المواد المكونة للتربة وحملها لنقلها إلى مكان آخر ثم إرسابها في هذا المكان. إن المعادن التي أُخذت من تفتت الصخور التي تعرضت لعوامل التعرية قد تخضع لتغيرات ينتج عنها تكوين معادن ثانوية والعديد من المركبات الأخرى التي تتفاوت في درجة ذوبانها في الماء، وهذه المكونات قد تنتقل من منطقة ما على سطح الأرض إلى منطقة أخرى بفعل الماء أو أي نشاط آخر يقوم به الكائن الحي. وبالتالي، أدت حركة هذه المواد داخل التربة والتغيرات التي تعرضت لها إلى تكوين طبقات التربة المختلفة. لذا فإنه ينتج عن عوامل التعرية التي تتعرض لها الطبقة الصخرية ترسب المادة الأم التي تتكون منها أنواع التربة. ومن بين الأمثلة الدالة على تطور التربة التي تكونت من الصخور العارية نذكر تدفق الحمم البركانية (أو اللابة lava) التي أدت في الآونة الأخيرة إلى تكون كتل سائلة خرجت من البراكين في المناطق الحارة وذلك بعد تعرضها لسقوط أمطار غزيرة عليها بشكل متكرر. في مثل هذه الأجواء، تنمو النباتات سريعًا على الطبقة البازلتية التي تكونت بفعل الحمم البركانية، وذلك على الرغم من افتقارها إلى المواد العضوية المفيدة لنمو النباتات. ولكن هذه النباتات تعتمد على في نموها على المسام التي توجد في الصخور حيث أنها تحتوي على نسب كبيرة من الماء الذي تتغذى عليه هذه النباتات، والذي يمكن أن ينقل معه السماد الذي تكوَّن بفعل الطيور وبقايا الحيوانات التي تحللت بمرور الزمن على سبيل المثال. وبعد ذلك وفي مراحل النمو المختلفة، تعمل جذور النباتات وحدها أو بمساعدة الفطريات الجذرية على تخلل مسام طبقة الحمم البركانية بشكل تدريجي، وفي غضون فترة زمنية قصيرة تتكون المواد العضوية اللازمة لنمو هذه النباتات. مع ذلك، وحتى قبل أن تتم هذه العملية، فإنه يمكن اعتبار الحمم البركانية التي تتخللها المسام بكثرة والتي تنمو بها النباتات أحد أنواع التربة. هذا، ويتأثر مدى استمرار دورة حياة التربة على الأقل بخمسة عوامل رئيسية ساهمت في تكوين التربة، وبالتالي تشترك جميعها في تحديد الطريقة التي سيتم من خلالها تطوير التربة. وتتلخص هذه العوامل في المادة الأم المكونة للتربة والمناخ السائد وطوبوغرافية المنطقة (طبيعة التضاريس فيها) والعوامل الحيوية ومرور الزمن. التي تتكون منها التربة بالمادة الأم. وتشمل هذه المادة الطبقة الصخرية الأولية التي تعرضت لعوامل التعرية والمواد الثانوية التي تحركت بفعل عامل ما من مناطق لأخرى ومن أمثلة ذلك الفتات الصخري والرواسب النهرية (الطمي) المتراكمة في أسفل المنحدرات، وهذه الرواسب الموجودة بالفعل قد تكون إما ممزوجة بغيرها أو متغيرة الخصائص بطريقة أو بأخرى. وتشتمل المادة الأم أيضًا على المكونات القديمة للتربة والمواد العضوية، بما فيها كل التربة التي تتكون من تراكم بقايا وأنسجة النباتات نصف المتفحمة وغير تامة التحلل (أنواع الفحم الذي تكون بفعل تحلل النباتات أو الحيوانات المندثرة تحت سطح الأرض) وكذلك المواد العضوية التي تكونت بالطريقة نفسها (لتشكل التربة العضوية أو ما يُعرف بطبقة الدبال)، وكذلك بعض المواد الناتجة عن العمليات والأنشطة البشرية مثل المواد الموجودة في أماكن طمر النفايات أو مخلفات الاحتراق. وهناك أنواع محدودة من التربة التي تتكون مباشرة نتيجةً لتفتت الصخور الأصلية الموجودة في الطبقات السفلية للتربة. وغالبًا ما يُطلق على أنواع التربة هذه «التربة المتبقية» وهي التي تتمتع بنفس خصائص المواد الكيميائية التي تتكون منها صخورها الأصلية. وتنشأ معظم أنواع التربة من المواد التي يتم نقلها بفعل العوامل البيئية، مثل الرياح والماء والجاذبية الأرضية، من مكان لآخر. وقد تنتقل بعض هذه المواد لمسافات طويلة تصل لأميال عديدة أو مسافات قصيرة لا تتعدى عدة أقدام قليلة. وتُعرف المادة التي تكونت بواسطة الرياح بالتربة الرسوبية التي تكونت بفعل الرياح (أو ما تعرف بتربة اللوس الطفالي (بالإنجليزية: Loess)‏)، وهذا النوع هو السائد في منطقة الغرب الأوسط في أمريكا الشمالية وفي وسط آسيا وبعض المناطق الأخرى. ويعد الطَفل الجليدي مكونًا أساسيًا في العديد من أنواع التربة التي توجد عند دوائر العرض في شمال الكرة الأرضية وجنوبها وكذلك أنواع التربة التي تكونت بالقرب من سلاسل الجبال الممتدة، كما أنه ينتج عن تحرك طبقات الجليد على سطح الأرض. ذلك، حيث يمكن للجليد أن يفتت الصخور والأحجار الضخمة إلى حبيبات صغيرة ذات أحجام مختلفة. وعندما يذوب هذا الجليد ويتحول إلى ماء، يعمل هذا الماء على نقل هذه المواد وتحريك الرواسب لمسافات بعيدة. وقد تحتوي الطبقات السفلية من قطاع التربة على تلك المواد والرواسب التي ظلت كما هي دون أن يطرأ عليها إلى حد ما أي تغيير منذ أن ترسبت بفعل الماء أو الجليد أو الرياح في أماكنها الحالية. علاوة على ذلك، يعدّ عامل المناخ المرحلة الأولى في تحول المادة الأم لتكوين التربة بصورتها الحالية. أما بالبنسبة لأنواع التربة التي تتشكل من الصخور الأصلية، قد تتكون طبقة سميكة من المادة التي تعرضت لعوامل التعرية والتي يطلق عليها طبقة السبروليت saprolite. وتتكون هذه الطبقة بفعل عوامل التعرية التي تتعرض لها، ومن بينها عملية التحلل بالماء (وهي عملية استبدال كاتيونات المعادن بأيونات الهيدروجين) وعملية التمخلب chelation التي تشتمل على مركب حلقي يحتوي على ذرة فلز واحدة من المركبات العضوية وعملية الإماهة (وهي عملية امتصاص المعادن للماء) ثم انحلال المعادن بالماء وبعض العمليات الفيزيائية مثل التجميد والإذابة والترطيب والتجفيف.

 

وهناك عوامل عديدة تشترك جميعها في تحويل المادة الأولية للطبقة الصخرية إلى مواد مختلفة تتكون منها التربة، ومن هذه العوامل المركبات الكيميائية والمعدنية لهذه الطبقة الصخرية بجانب بعض الخصائص الفيزيائية، بما فيها حجم حبيبات التربة ودرجة تماسك جزيئاتها، بالإضافة إلى نوع عوامل التجوية وتحديد مدى تأثيرها على التربة.

المناخ

يعتمد تكوٌّن التربة بدرجة كبيرة على الظروف المناخية المحيطة بها، ويتضح ذلك من خلال اختلاف خصائص أنواع التربة باختلاف المناطق المناخية الموجودة بها.

 

ومن أهم هذه الظواهر المناخية التي تؤثر على عملية غسل التربة وعوامل التجوية درجة الحرارة ونسبة الرطوبة. تَحريك الرياح للكثبان الرملية وغيرها من الجسيمات الأخرى، خاصة في المناطق الجافة الجدباء حيث تقل فيها المسطحات الخضراء. هذا، وتؤثر نوعية الترسبات وحجمها على تكون التربة من خلال التأثير على حركة أيونات وجزيئات التربة مما يساعد في تكوين طبقات وقطاعات تربة مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، تؤثر التقلبات الموسمية واليومية التي تطرأ على درجة الحرارة على مدى فاعلية الماء في التأثير على المادة الأم للطبقة الصخرية الأصلية من حيث التعرية وكذلك على حركة جزيئات التربة، كما تعد عمليتا التجميد والإذابة آلية فعالة لتفكيك وتفتيت الصخور والمواد الصلبة الأخرى الموجودة في التربة. علاوة على ذلك، تؤثر كل من درجة الحرارة ونسب الترسبات على النشاط الحيوي ومعدلات التفاعلات الكيميائية ونوعية الغطاء النباتي لأية منطقة.

طبيعة التضاريس

تؤثر مظاهر سطح الأرض من حيث الانحدار والارتفاع والانخفاض على نسبة الرطوبة ودرجة حرارة التربة ومدى تأثر المادة الأم للتربة بعوامل التعرية. ولمزيد من التوضيح، تكون المنحدرات الشديدة والمواجهة للشمس أكثر دفئًا من غيرها، كما أن الأسطح شديدة الانحدار قد تتعرض لعوامل النحت والتعرية بشكل أسرع من أنواع التربة أو المادة التي تكونت بفعل الرواسب، الأمر الذي يؤدي إلى حت سطح التربة. ومع ذلك، فإن المناطق المنخفضة تكون مهيأة لاستقبال الترسبات التي ينقلها الماء من مناطق مرتفعة إلى مناطق شديدة الانحدار، مما يؤدي إلى تكوين تربة عميقة وداكنة اللون. وتؤثر كذلك تضاريس المنطقة على معدلات الترسيب فيها؛ حيث تختلف طبيعة الرواسب الموجودة على ضفاف الأنهار والسهول التي تكونت بفعل الفيضانات والدلتا بناء على معدل تدفق الماء ومدة ذلك، كما تؤثر أيضًا على قدرة الماء الجاري بسرعة كبيرة على تحريك المواد الكبيرة والصغيرة على حد سواء، بينما يختلف الأمر بالنسبة للماء الجاري ببطء حيث يستطيع تحريك المواد الصغيرة فقط. هذا، ويعمل جريان الماء في الأنهار ونشاط الرياح مع وجود تيارات ماء قوية إلى حد ما على ترسيب الفتات والحبيبات والصخور والرمال ونقل الأجسام صغيرة الحجم التي تترسب عندما تقل سرعة التيارات المائية. ولا تحرك المسطحات المائية غير العميقة، مثل البحيرات والبرك والبحار ذات المياه الضحلة، المواد صغيرة الحجم وهشة القوام والتي بدورها تمثل الرواسب الصغيرة مثل الطين الطمي.

العوامل البيولوجية

 

يؤثر كل من النباتات والحيوانات والفطريات والبكتريا وكذلك الإنسان على تكوين التربة. حيث تخلخل الحيوانات والكائنات الحية الدقيقة التربة مما يؤدي إلى وجود فجوات ومسام بين جزيئات التربة تسمح بتغلغل الرطوبة وتسرب الغازات إلى الطبقات السفلية من التربة. وبالطريقة نفسها، تفتح جذور النباتات العديد من الأنفاق داخل التربة خاصة النباتات ذات الجذور الوتدية الكبيرة التي تمتد إلى أعماق كبيرة قد تصل إلى عدة أمتار مخترقة طبقات التربة المختلفة لامتصاص العناصر والمركبات الغذائية من أعماق التربة. أما بالنسبة للنباتات ذات الجذور الليفية السطحية التي لا تتعمق كثيرًا في التربة، فجذورها سهلة التعفن والتحلل مما يضيف إلى القيمة العضوية للتربة. وبالنسبة للكائنات الحية الدقيقة مثل الفطريات والبكتريا، فإنها تلعب دورًا مهمًا في عمليات تحويل المركبات الكيميائية من صورة معقدة غير قابلة للامتصاص إلى صورة بسيطة سهلة وسريعة الامتصاص من الجذور في التربة، كما أنها تقوم بتموين التربة بالعناصر الغذائية اللازمة لنمو النباتات. وكذلك الإنسان يمكن أن يؤثر على تكوين التربة من خلال إزالة المسطحات الخضراء؛ الأمر الذي يؤدي إلى زيادة عملية تآكل وتعرية التربة. كما يعمل على تقليب طبقات التربة المختلفة، الأمر الذي يساعد في إعادة بدء عملية تكوين التربة من جديد حيث تختلط الطبقات الأقل عرضة لعوامل التعرية بالطبقات العليا الأكثر تطورًا. من جانب آخر، يؤثر الغطاء النباتي على أنواع التربة بطرق عديدة؛ حيث يمكنه منع عملية تآكل التربة أو انجراف جزيئاتها بفعل سقوط الأمطار على سطح الأرض. كما أنه يحمي التربة من أشعة الشمس المباشرة ويحفظ درجة حرارتها باردة ويقلل من فقدها لنسبة الرطوبة. علاوة على ذلك، يمكن أن تتسبب النباتات في تجفيف التربة من خلال عملية النتح التي تتم في ثغور الأوراق. كما تستطيع النباتات تكوين مواد كيميائية جديدة تعمل على تفتيت جزيئات التربة أو تكوينها. هكذا يعتمد نمو النباتات على المناخ وتضاريس سطح الأرض والعوامل البيولوجية. تؤثر بشكل كبير العوامل المرتبطة بالتربة، مثل كثافة وسُمك التربة وعمقها وتركيبها الكيميائي ودرجة الحموضة بها ودرجة حرارتها والرطوبة بها، على نوع النباتات التي يمكن أن تنمو في أية تربة. ذلك، حيث تسقط النباتات الميتة والأوراق والسيقان الذابلة على سطح التربة ثم تتعفن وتتحلل. وفي هذه الحالة، يأتي دور بعض الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في التربة والتي تتغذى على هذه النباتات ثم تخلط المواد العضوية مع الطبقات العليا للتربة، حتى تصبح هذه المركبات العضوية جزءًا من عملية تكوين التربة، وأخيرًا تساعد في تحديد نوع التربة نفسها.

عامل الزمن

 

ومن بين العوامل المذكورة سابقًا يعدّ الزمن أحد العوامل المؤثرة في تكوين التربة وتطورها. بمرور الوقت، تتطور خصائص التربة اعتمادًا على العوامل الأخرى الخاصة بتكوُّن التربة، وتعدّ عملية تكوُّن التربة عملية خاضعة لعامل الزمن وتتوقف على كيفية تفاعل العوامل الأخرى مع بعضها البعض. فالتربة دائمة التغير والتطور. على سبيل المثال، لن تساهم المواد التي ترسبت حديثًا نتيجةً لأحد الفيضانات في تطور التربة؛ لأنه لم تمضِ فترة زمنية كافية تسمح للتربة بممارسة أنشطتها. ولكن بمرور الوقت ستتراكم مواد كثيرة على سطح التربة ثم تندثر بعد ذلك لتبدأ من جديد عملية تكوُّن التربة حينها. وتشير الفترات الزمنية الطويلة التي تتغير في أثنائها التربة وما يعقبها من آثار عديدة إلى أنه نادرًا ما يكون هناك أنواع من التربة بسيطة، وبالتالي يؤدي إلى تكون طبقات من التربة. وفي الوقت الذي يبدو فيه أن التربة بدأت في تحقيق استقرار نسبي في العديد من الخصائص التي تتميز بها والتي تمتد لفترات طويلة، تنتهي دورة حياتها في ظروف تجعلها عرضة للتآكل بفعل عوامل التعرية. ولكن على الرغم من حتمية تآكل التربة وانجرافها، فإن دورات حياة معظم أنواع التربة طويلة ومثمرة. هذا، وتظل العوامل التي تساعد في تشكيل التربة طول فترة وجودها تؤثر في أنواع التربة، حتى لو كانت هذه التربة «مستقرة» منذ زمن بعيد قد يرجع إلى ملايين السنين. وهكذا سوف تتراكم وتترسب بعض الأجسام والمواد على سطح التربة وبعضها سوف تحمله الرياح أو الماء معها إلى مناطق أخرى. ومن خلال تعرض أنواع التربة لعوامل التعرية من عمليات الترسيب والنحت والنقل والتغيير، فإنها بذلك ستخضع دائمًا لظروف جديدة ومتغيرة باستمرار. سواء كانت هذه التغيرات سريعة أم بطيئة، فإنها تعتمد على طبيعة المناخ والبيئة ونشاط البول.

الخصائص المورفولوجية للتربة

 

الخواص المورفولوجية (الظاهرية) هي تلك الخواص التي يمكن التعرف عليها في الحقل باستعمال الحواس مثل النظر واللمس والشم، وفي حالات خاصة الذوق، كما يمكن الاستعانة لمعرفة الخواص في الحقل باستعمال أجهزة بسيطة مثل عدسة الجيب والمغناطيس ودليل الألوان وحامض الهيدروكلوريك المخفف ودفتر الملاحظات وشريط القياس والبوصلة، وغيرها من الأدوات والأجهزة التي يمكن أن تستعمل في العمل الميداني

حد الأفق

 

هي الجزء السفلي لأي أفق من أفاق القطاع والذي بعده تبدأ الصفات المورفولوجية في التغير والاختلاف وتوصف تلك الحدود بالمراحل التميزية التالية:

 

    مدي الوضوح أو الجلاء:

 

فجائي، عندما يكون سمك المنطقة الانتقال بين الأفقين أقل من 2.5 سم

واضح، عندما يكون سمك المنطقة الانتقال بين الأفقين بين 2.5 – 7.5 سم

تدريجي، عندما يكون سمك المنطقة الانتقال بين الأفقين بين 7.5 – 12.5 سم

منتشر، عندما يكون سمك المنطقة الانتقال بين الأفقين أكثر من 12.5 سم

 

    طبغرافية الحدود:

 

الأملس، عندما تكون طبوغرافية الحدود موازية تقريباً لسطح الأرض

المتموج، إذا كانت جيوب الحدود أعرض من عمقها

غير متناسق أو غير منتظم، إذا كانت جيوب الحدود غير المنتظمة أعمق من عرضها

متقطع، إذا كان جزء من الأفق غير متصل مع بقية أجزاء الأفق الأخرى

 

اللون

المقالة الرئيسة: لون التربة

 

يعدّ اللون من أهم الصفات المميزة، وهو أول خاصية تسترعي انتباه العاملين في مجالات الدراسات الحقلية للتربة، حيث تتصف كل تربة بلون مميز؛ فقد تكون آفاق قطاع التربة جميعها متساوية في اللون، أو هناك فروق واضحة في ألوان آفاقة المختلفة، وقد يكون أفق من آفاق القطاع أو أكثر متبقعاً، ومن المعلوم أن عوامل وعمليات التكوين المختلفة للتربة تتحكم في لون آفاقها المختلفة، ويعزي هذا إلى تأثيرها على نوع وكمية مكونات آفاق التربة العضوية والمعدنية

 

إن التربة القاتمة اللون تحتوي عادة في تركيبها المعدني على عنصر المنجنيز أو تكون غنية بالمادة العضوية، والتربة الحمراء أو المحمرة تحتوي على نسبة عالية من معادن أكاسيد الحديد غير متأدرت، وقد يتحول اللون الأحمر في هذة الأنواع من الترب إلى اللون الأصفر أو الأخضر أو الأزرق وذلك بزيادة أكاسيد الحديد الموجود بها، قد يكون تغير الألوان الناتجة عن أكسدة وتأدرت مركبات الحديد على طول القطاع، أو في بعض أفاقه، أو على هيئة بقع في أفق أو أكثر، وتنتج الألوان الفاتحة أو البيضاء في التربة بصفة عامة عن وجود معادن مختلفة منها: كربونات الكالسيوم وكبريتاته، وأكاسيد السيلكا، ومعادن الفلدسبار وغيرها

 

وبسبب اختلاف الأشخاص في التعبير عن اللون، لجأ العلماء إلى إيجاد عدة دلائل وطرق قياسية لإستعمالها في تحديد الألوان لألوان التربة ومن تلك الدلائل التي تستعمل لهذا الغرض: دليل منسل لألوان التربة “Standard Munsull Soil Color Charts” والذي يعدّ الأكثر إستعمالاً وشيوعاً في العالم، وفي هذة الطريقة يعبر عن كل لون بثلاثة متغيرات، وهذة المتغيرات تعطي بارتباطها جميع الألوان التي يصل مجموعها إلى 175 لوناً، وتلك المتغيرات هي:

 

تدرج اللون، ويدل على ألوان الطيف الرئيسية حيث تعدّ مقياساً لطول الموجة الضوئية السائدة.

درجة التألق أو اللمعان، وتعني درجة الوضوح النسبية للألوان.

درجة النقاوة الضوئية السائدة، وتعني نقاوة اللون السائد أو الانحراف عن الألوان البيضاء والرمادية، وهي مقياس لمدي سيادة الموجة الضوئية الواحدة.

 

القوام

 

بصفة عامة يدل على نسبة تواجد الأحجام المختلفة للحبيبات الفردية المكونة للتربة، ولما كانت التربة عادة من حبيبات ذات أحجام متباينة تباين واسع النطاق فإن التربة تختلف في قوامها وعليه يمكن تقسيمها إلى رتب مختلفة حسب قوامها، وتستعمل أسماء مختلفة لقوام الترب مثل الرملية، الرملية الطينية، السلتية الطمية، الطينية، السلتية الطينية، الطينية الطمية، الرملية الطينية الطمية، وغيرها حسب النسب المئوية لمكوناتها من الرمل والسلت والطين.

 

وتوجد عدة طرق مختبرية لتحديد قوام التربة اعتماداً على نتائج التحليل الميكانيكي للتربة، وأيضاً يمكن تحليل قوام التربة حقلياً وطريقتها المتبعة هي طريقة اللمس التي تتم فرك التربة في حالتها الرطبة بين الإبهام والأصابع الأخرى، وتتلخص طريقتها بأخد جزء قليل من التربة في راحة اليد ويضاف إليها قليل من الماء، وتفرك جيداً، ومن تم تجري محاولة لتكوين خيط غليظ منها، فإذا تكون الخيط ولم ينكسر، وبدون أن تتكون شقوق على جانبه، ففي هذة الحالة فإن التربة تحتوي على 40% وأكثر من حبيبات الطين، وعليه يمكن اعتبارها أما طينية، طينية سلتية، أو طينية رملية,

 

أما إذا تكون الخيط، وانكسر بعد فترة، وظهرت التشققات على حوانبه، ففي تلك الحالة فإن التربة محتوية على 27-30% طين، ويكون قوام التربة أما طينياً طميياً، طينياً طميياً سلتياً، أو طينياً طمياً رملياً.

 

أما في حالة عدم التمكن من تكوين خيط من عجينة التربة فتكون التربة محتوية على أقل من 27% طين وأن قوامها يعدّ طميياً، طميياً رملياً، أو طميياً سلتياً، وبهذة الطريقة تحدد قوام التربة على إنها طينية، طينية طمية، أو طمية.

 

وللتفريق بين القوام الطيني، الطيني الرملي، أو الطيني السلتي في الحالة الأولى، أو القوام الطيني الطميي، الطيني الطميي الرملي أو الطيني الطميي السلتي في الحالة الثانية، أو القوام الطميي، الطميي الرملي، أو الطميي السلتي في الحالة الثالثة، توخد نفس العينة المبتلة وتفرك جيداً بين الأصابع، فإذا كان ملمسها خشناً وتحدث صوتاً خفيفاً فهي رملية، وإذا كان ملمسها يشابه ملمس الصابون، وناعمة، فهي سلتية.

بناء التربة

 

يطلق اصطلاح بناء التربة على ترتيب الحبيبات المنفردة أو المجمعة للتربة، ونظام تجاورها، حيث تعدّ مهمة عند دراسات التربة حيث هي محصلة لخواص التربة الطبيعية والكيماوية والحيوية، وله علاقة وثيقة بالإنتاج الزراعي، وتتوقف قدرة التربة لتكوين بنائها على عوامل متعددة أهمها: كمية الطين ونوعه، المواد العضوية والمعدنية والأملاح الذائبة، وكذلك الكاتيونات المتبادلة في معادن الطين، كما أن لبناء التربة أثر هام على مسامية التربة وبالتالي يؤثر على التهوية والعلاقات المائية ودرجة التماسك والمقاومة، هذا وقد تكون التربة عديمة البناء، أي إما أن تكون ذات حبيبات منفردة كالرمل والحصى، أو تكون ذات شكل مصمت (ممتلئ) حيث لا توجد مستويات انفصال بين الأجزاء المختلفة، وينتشر هذا النوع من الترب العديمة البناء في المناطق الجافة والصحراوية، والرملية منها بوجه خاص.

 

ويجب أن تؤخد في الاعتبار المميزات الثلاثة المعروفة لبناء التربة وهي: درجة البناء، ونوع البناء، ورتبة البناء عند وصف التربة ذات البناء الواضح:

 

    درجة البناء: إن طريقة وصف درجة البناء تتلخص في الأتي:

 

ضعيفة البناء، عندما تكون المجمعات المتكونة غير تامة التكوين وتنفرك بسهولة عند المعاملة أو النقل.

متوسطة البناء، عندما تكون المجمعات المتكونة تامة التكوين والوضوح وتتحمل المعاملة والنقل.

قوية البناء، عندما تكون مجمعات التربة المتكونة واضحة جداً في مكانها الطبيعي وتتحمل المعاملة والنقل وتكون قوية لا تنكسر بسهولة.

 

أنواع البناء: توجد ستة أنواع رئيسية للبناء، حيث تتخد أشكالاً وأحجاماً عديدة وهي كالآتي:

 

البناء المحبب، وهو عبارة عن مجمعات لحبيبات التربة تميل إلى الاستدارة، وأقطارها لا تزيد عن 5 مم، ويوجد هذا النوع من البناء غالباً في أفق أ1 من الترب المختلفة.

البناء المفتت، يكون عبارة عن مجاميع مسامية غير منتظمة الشكل، ولا تزيد أقطارها عن 5 مم، وتوجد في آفاق أ1 من التربة.

البناء الصفائحي، وفيه تترتب الحبيبات في صورة صفائح رقيقة تكون أفقية مع سطح التربة، وهذا النوع شائع في الأراضي القلوية.

البناء الكتلي، تترتب فيه الحبيبات على شكل كتل مختلفة الأحجام غير منتظمة الشكل، وينقسم إلي قسمين هما، بناء كتلي ذو زوايا، وبناء كتلي غير محدد الزوايا، ويوجد هذا النوعان من البناء في آفاق ب وخاصة تلك التي تحتوي على كمية عالية نسبياً من الطين.

البناء العمودي، وتترتب في هذا النوع من البناء حبيبات التربة أو المجمعات في صورة أعمدة رأسية ينفصل بعضها عن البعض الآخر بتشققات عمودية، ويوجد هذا النوع في آفاق ب2 الغنية بالطين، وخاصة التي توجد بها الصوديوم بكميات كبيرة.

البناء المنشوري، تترتب الحبيبات في هذا النوع من البناء على شكل منشور هرمي، ويوجد هذا النوع من آفاق ب2 الغنية بالطين.

 

تعرف هذة الصفة بأنها درجة التصاق حبيبات أو مجمعات التربة مع بعضها، أي أنها درجة مقاومة التربة (أو مجمعاتها) للقوة التي تعمل على تفكيكها وتغيير شكلها الطبيعي، تختلف هذة الخاصية من أفق إلى آخر داخل قطاع التربة الواحد من جهة، وبين القطاعات المختلفة من جهة أخرى، ولهذة الخاصية علاقة كبيرة بحالة بناء التربة، وبالتالي بالعلاقات المائية للنبات والتربة.

 

وتختبر مرونة التربة حقلياً بضغط جزء من التربة في حالتها الطبيعية بين الأصابع، وتوصف عادة في الحالات الجافة، والرطبة، والمبتلة، الاصطلاحات المستعملة هي:

 

في الحالة الجافة:

 

مفككة، أي عندما تكون التربة مفردة الحبيبات وبدون مجمعات.

طرية أو ناعمة، أي عندما تكون المجمعات سهلة الفرك إلى حبيبات مفردة بواسطة أصابع اليد.

صلبة، أي عندما تنكسر وتتفكك مجمعات التربة باليد بسهولة ويصعب فركها بأصابع اليد.

صلبة جداً، عندما يمكن تكسير مجمعات التربة باليد بصعوبة.

صلبة للغاية، غير محتملة الكسر باليد.

 

في الحالة الرطبة:

 

مفككة، عندما تكون التربة ذات حبيبات منفردة.

قابلة للفرك، عندما يسهل فرك التربة تحت ضغط بسيط بين الأصابع.

متماسكة، عندما يصعب فرك التربة تحت ضغط متوسط بين الأصابع.

متماسكة جداً، إي أن التربة غير قابلة للفرك بين الأصابع وتحتاج إلى ضغط عال جداً.

متماسكة وغير محتملة الفرك باليد.

 

في الحالة المبتلة:

 

غير لصقة وغير لينة، أي أن التربة في حالية غير لينة ولا تلتصق بالأصابع.

لصقة ولينة بصورة بسيطة، أي في حالة الترب التي تلين قليلاً ولكنها لا تلتصق باليد كثيراً.

لصقة ولينة، أي في حالة الترب التي تلين وتلتصق باليد بدرجة متوسطة.

لصقة جداً ولينة جداً، أي في حالة التربة التي تلين كثيراً وتلتصق باليد كثيراً.

درجة تركيز الهيدروجين

 

يسمي أحياناً درجة حموضة التربة، أو حالة محيط التربة، أو pH التربة، وهي إما أن تكون حامضية أو قاعدية أو متعادلة، ويظهر التأثير القاعدي في التربة بكمية تراكم أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم، حيث تسود آيونات الهيدروكسيد (-OH) على أيونات الهيدروجين (+H) في محلول التربة، وتكون التربة متعادلة عندما تتساوي آيونات الهيدروكسيد والهيدروجين، وتستعمل عدة طرق في للدلالة عليها منها استعمال الكواشف أو ورقة الليتموس، أو استعمال مقياس الأس الهيدروجيني.

 

وتتصف الأراضي الجافة والصحرواية بأنها قاعدية، بينما تسود الحالة الحامضية في أراضي المناطق الرطبة (الباردة)؛ إذ يلعب المطر وزيادة الماء بالتربة دوراً كبيراً في عمليات غسيل أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم من الطبقات السطحية للتربة

بيان درجات الحموضة في التربة

رقم ال pH           حالة التربة

10-11    شديدة القلوية جداً

9-10      شديدة القلوية

8-9       قلوية

7-8       ضئيلة قلوية (خفيفة)

7          متعادلة

6-7       ضئيلة الحموضة (خفيفة)

5-6       حامضية

4-5       شديدة الحموضة

3-4       شديدة الحموضة جداً

طبقات التربة

تعتمد تسمية نطاقات أو طبقات التربة على نوع المواد التي تتكون منها والتي تعكس الفترة الزمنية التي استغرقتها عمليات تكوُّن التربة في مراحلها المختلفة. ويتم تحديد هذه النطاقات باستخدام مجموعة صغيرة من الحروف والأرقام، كما يتم وصفها وتصنيفها بناءً على لونها وحجم حبيباتها وجزيئاتها ودرجة تماسكها ونسيجها وقوامها وبنيتها ومدى امتداد جذور النباتات بها ودرجة الحموضة بها ومحتواها من الفجوات والمسام والخصائص المميزة لها عن غيرها وتحديد ما إذا كانت تحتوي على عقد أو درنات في مواد رسوبية صخرية أم لا.

 

ولا تحتوي أية تربة على كل النطاقات التي سيلي توضيحها فيما يلي؛ لأن أنواع التربة قد تحتوي فقط على بعض هذه النطاقات أو معظمها. إن تعرض المادة الأم، التي تكونت منها التربة، إلى ظروف ملائمة يؤدي إلى تكوُّن أنواع التربة الأولية الخصبة الصالحة لنمو النباتات بها؛ الأمر الذي يؤدي إلى تراكم مخلفات ومواد عضوية في التربة وتكوين طبقة عضوية تُسمى بالنطاق (O). ثم بعد ذلك تتجمع الكائنات الحية الدقيقة وتقوم بتحليل المواد العضوية، الأمر الذي ينتج عنه وجود عناصر غذائية مفيدة يمكن أن يتغذى عليها النباتات والحيوانات الأخرى. وبعد مرور فترة زمنية كافية، تتكون طبقة سطحية من المركبات والمواد العضوية داكنة اللون الناشئة من تحلل النباتات والتي تسمى بالنطاق (A).

تصنيفات التربة

 

يمكن تقسيم التربة حسب طبيعة تكوينها إلى عدة أنواع لفهم العلاقات التي تربط بين أنواع التربة المختلفة ولتحديد كيفية استخدام كل نوع منها لتحقيق أفضل استفادة ممكنة. ويرجع الفضل للعالم الروسي «دوكتشوف» (Dokuchaev) في وضع أول نظام لتصنيف التربة عام 1880. وقد قام بتطوير هذا النظام عدة مرات العديد من الباحثين الأمريكيين والأوروبيين حتى تم تعديله إلى نظام شاع استخدامه حتى الستينيات من القرن العشرين. لقد اعتمد هذا النظام على مبدأ مفاده أن أنواع التربة تتمتع ببنية معينة وتركيب خاص يختلف بناءً على المواد والعوامل التي تشترك في تكوين هذه التربة. وفي الستينيات من القرن العشرين، ظهر نظام تصنيف مختلف يركز على تركيب التربة وبنيتها بدلاً من المادة الأم التي تكونت منها والعوامل المؤثرة في تكوينها. ومنذ ذلك الحين، شهد هذا النظام العديد من التعديلات التي طرأت عليه.

تصنيف أنواع التربة

يعد ترتيب فئات التربة هو أحدث تصنيف تم التوصل إليه في الآونة الأخيرة. وتمت تسميتها بحيث تنتهي جميعها بـمقطع «سول». في نظام التصنيف الأمريكي، هناك 10 فئات للتربة سيرد ذكرها فيما يلي:

 

تربة الإنتيسول: التي تكونت حديثًا وتفتقر إلى نطاقات التربة الخصبة جيدة التطور. وتوجد عادة في الرواسب المفتتة التي تتسم بضعف درجة تماسكها مثل التربة الرملية، وبعضها يتسم بالنطاق (A) الذي يغطي مباشرة الصخور الأولية.

تربة الفيرتيسول: هي التربة المقلوبة. تنتفخ هذه التربة ويمتد حجمها عندما ترتفع بها نسبة الرطوبة وتشبعها بالماء وتنكمش ويقل حجمها في فترات الجفاف، وغالبًا ما يغطي سطحها شقوق عميقة تقع فيها بعض أجزاء الطبقات السطحية.

تربة الإنسيبتيسول: تتميز بأنها أحدث أنواع التربة تكوُّنًا. تتميز هذه التربة بتكوين طبقاتها القريبة من سطح الأرض، إلا أنها تفتقر إلى عملية غسل التربة من الأملاح والقدرة على استقبال المواد المتسربة إليها.

تربة الأرديسول: هي تربة الأراضي الجافة التي تكونت بفعل العوامل المناخية في المناطق الصحراوية الجافة. تمثل هذه التربة حوالي 20 في المائة من إجمالي مساحة التربة على سطح الأرض. يستغرق تكوُّن هذه التربة فترات زمنية طويلة ومن الصعب أن تتراكم أو تتوفر فيها مواد عضوية مفيدة لنمو النباتات. كما تختص بوجود طبقاتها القريبة من سطح التربة (أو ما تُعرف بالطبقات الكلسية أو الجيرية) حيث تحتوي على كربونات الكالسيوم التي تراكمت بفعل حركة تسرب المياه الجوفية داخل التربة. وتحتوي معظم أنواع هذه التربة على نطاقات Bt جيدة التكوين والتطور التي تقوم بدورها باستقبال المواد المتسربة إليها والتي تشير إلى حركة الطين منذ زمن بعيد عندما كانت ترتفع نسبة الرطوبة في التربة.

تربة الموليسول: هي تربة الأراضي الرخوة.

تربة السبودسول: وهي التربة الحمضية التي تكونت من خلال عملية التخلص من المركبات القاعدية حتى أصبحت حمضية. وتنحصر هذه التربة في الغابات الصنوبرية والغابات النفضية التي توجد في المناطق الباردة.

تربة الألفيسول: هي التربة الغنية بعنصري الألومنيوم والحديد. كما أنها تحتوي على طبقات من الطين المتراكم. وتتكون هذه التربة في المناطق متوسطة الرطوبة والمناطق التي يسودها مناخ دافئ لمدة ثلاثة أشهر على الأقل بما يلائم نمو النباتات بها.

تربة الألتيسول: وهي التربة التي تتعرض كثيرًا لعمليات الغسل للتخلص من الأملاح.

تربة الأوكسيسول: هي التربة التي تحتوي على كميات كبيرة من أكاسيد المعادن.

تربة الهيستوسول: هي التربة التي تتكون من المواد العضوية بشكل أساسي (ويُطلق عليها التربة العضوية).

 

نورد فيما يلي بعض التصنيفات الفرعية الأخرى للتربة:

 

أنواع تربة الأنديسول: وهي تربة الأراضي الخصبة الناتجة عن تفتت الصخور البركانية وتعد من أفضل أنواع التربة وأجودها، كما أنها تتميز بمحتواها الزجاجي.

أنواع تربة الجليسول: هي تربة الأراضي التي تتواجد في المناطق القطبية شديدة البرودة.

 

تصنيــف آخر للتربـة من حيـث شكلهـا:

 

التربة البنية: يظهر هذا النوع من التربة تغير تدريجي في اللون أو في أفق واضحة مع دليل في نمو جذر غير محدد الطول ونشاط لدودة الأرض لأعماق بعيدة ،

 

وتعدّ هذه التربة قادرة على إنتاج عشب جيد ولكن يجب فحص نظام الصرفة والحامضية .

 

الصلصال : تظهر هذه التربة مقاومة لجذور النبات ولدودة الأرض من الدخول إلى التربة رمادية اللون والمثقفة بالماء .

الرسوبية:تربة ذات تركيب رملي حامضي مصفى ، لا توجد المواد المغذية في طبقاتها العليا ، ولكن بإمكانها العمل على تراكم المواد المغذية في الطبقة القاسية الخشنة القابلة للاختراق من جذور النبات ، ليس بإمكان هذه التربة إنتاج محصول جيد من العشب .

الجيرية: تشبه هذه التربة تلك التربة المغطاة بالطباشير ، ويكون هناك عادة طبقة عليا بنية اللون مع طباشير بيضاء نقية على السطح .

التربة العضوية : تحتوي هذه التربة على نسبة عالية من المحتوى العضوي أو محتويات خثية وتكون عادة كثيرة الاحتفاظ بالرطوبة والخصوبة ، لكنها يمكن أن تكون حامضية خاصة إذا كان هناك صخر سفلي كما في أرض المستنقع ، كما يمكن أن يكون هناك مشكلة في نظام الصرفة .

التربة الخثية الطحلبية (تربة المستنقعات) : من المعلوم أن هذه الأنواع من التربة حامضية جداً وتتمتع بصرفة جزئية ، ومن الممكن أن تكون أفضل تربة طينية طبيعية متوفرة ، فهي غنية بغذاء النبات وسهلة للعمل فيها مبكراً ، وبإمكانك أيضا أن تحول التربة المتوفرة إليك إلى تربة خصية وذلك بإضافة كميات كبيرة من المواد العضوية حيث أن معظم المزارعين يعملون ذلك .

التربة الطباشيرية والتربة الكلسية: تحتوي هذه التربة على نسبة عالية من الطباشير والكلس ، والحقيقة أنها تطغى على تصنيف أحجم الجسميات الدقيقة العادية الموجودة في هذه التربة ، وهي غالباً ما تكون ضحلة جداً ، كما أنها وبخطورة تحدد نوع النبات الذي ينمو بنجاح فيها ، فان كانت تربتك من هذا النوع وكنت غير راضي عن نسبة النباتات التي يسمح لك بزراعتها فان أفضل طريقة هي أن تنتقل إلى منطقة أخرى ،

 

ولكن يجب عليك فحص التربة أولاً ، وإذا لم تستطع الانتقال فما عليك إلا أن تحصر نفسك في زراعة النباتات التي تنمو في التربة الطباشيرية .

مكونات التربة الأساسية

للتربة خمسة مكونات أساسية وهي: الحبيبات المعدنية، والمادة العضوية، وماء التربة، وهواء التربة، والكائنات الحية فيها ويجب أن يكون واضحاً أن التقسيم الحجمي للتربة توجد دائماً متداخلة، أو في حالة التداخل والاختلاط الكامل، هذا وتختلف هذة النسب الحجمية حسب الظروف وأنواع الترب المختلفة؛ ففيترب المناطق الجافة الصحراوية نجد المادة العضوية والكائنات الحية تشغل حيزاً بسيطاً جداً من حجم المكونات قد لا يتعدي واحداً في المائة

الحبيبات المعدنية للتربة

يتحدد البناء الطبيعي للتربة – عند المشاهدة الحقلية – بدرجة كبيرة بصفات الحبيبات المعدنية للتربة والتي تتكون من مختلف الأحجام من الحصي والأحجار وأحجام معدن الطين الغروي الذي يكون متوسط قطر حبيبته الطينية الغروية أقل من واحد ميكرون، الجدول التالي يبين تقسيم أحجام الحبيبات المعدنية حسب النظام الأمريكي المتبع:

اسم الحبيبات         القطر بالمليمتر

حجارة     أكثر من 75

حصى     2 – 75

رمل خشن جداً       1 – 2

رمل خشن            0.5 – 1

رمل متوسط         0.25 – 0.5

رمل ناعم             0.1 – 0.25

رمل ناعم جداً        0.05 – 0.1

سلت       0.002 – 0.05

طين       أقل من 0.002

 

وعلى ضوء ذلك يتوقف تحديد قوام التربة على أساس النسبة المئوية لكل مجموعة من هذة المجموعات، وكذلك يتوقف على العوامل والخواص الطبيعية كالرشح، وتحرك الماء الشعري فيها، وقوة حفظها للماء، أي قدرتها على إستيعاب الماء، وسرعة التهوية، وقوة تماسكها وغيرها من الخواص الأخرى

من المعلوم أن الحبيبات الصغيرة حجماً قد تتجمع في حبيبات مركبة ذات تركيب هندسي معين ينتج عنه بناء التربة الذي يحتوي على مسام أو فراغات بين الحبيبات ذات الأحجام المختلفة، هذا وتتوقف قدرة التربة في تكوين بنائها على مقدار الغرويات اللاحمة بها عضوية كانت أم معدنيةإن الحبيبات التربة المعدنية غير منتظمة الشكل عادة وتميل في مجموعها إلى الشكل الكروي؛ أي بمعني آخر يفترض دائماً ومن الوجهة النظرية أنها كرات منتظمة، وتختلف تلك الحبيبات في اللون حسب تركيبها المعدني والكيماوي، وعموماً فإن الأحجام الكبيرة من الحبيبات كالحجارة والحصى تعدّ فتات للصخور متكونة غالباً من معادن أولية مجمعة، أما حبيبات الرمل فهي معادن أولية منفردة، وحبيبات السلت تتكون من معادن أولية وثانوية ناتجة أثناء تكوين التربة، والحبيبات التي يقل قطرها عن 0.002 مم فتحتوي غالباً على الطين السليكاتية، وأكاسيد الحديد وغيرها من المعادن الثانوية

المادة العضوية

تتكون المادة العضوية في التربة من تحلل جذور وبقايا النباتات التي تسقط وتتواجد على سطح الأرض، وعندما تتحلل المادة العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة فإنها تصبح عموماً داكنة اللون حيث يطلق عليها باسم الدبال، ويلعب الدبال دوراً مهماًفي ربط وتماسك الحبيبات الناعمة للتربة بعضها البعض في صورة حبيبات مركبة مما يعطي للتربة بناءها المعروف.إن محتوي المادة العضوية في التربة ضئيل جداً، وخاصة في المناطق الجافة وشبه جافة والصحراوية، إلا أن تأثيرها بالغ على خواص التربة ومراحل نمو النباتات و المحاصيل الزراعية، وبالأخص تأثيرها على الخواص المورفولوجية (الشكل الظاهري) المتربة من لون وبناء وعلى الخواص الطبيعية، إلى جانب هذا تعدّ المخزن الرئيسي لإمداد التربة بعنصري الكبريت و الفوسفور كم تعدّ الأساس والمصدر الوحيد لعنصر النيتروجين.

طبقة الدبال الخصبة

تشير طبقة الدبال إلى المادة العضوية التي تكونت بفعل تحلل النباتات والحيوانات في التربة لدرجة أنها وصلت نقطة الاستقرار، بحيث تكون غير قادرة على التحلل بعد ذلك. تعدّ أحماض الهيوميك (أو ما يُعرف بالأحماض الدبالية) وأحماض الفولفيك من المكونات المهمة لطبقة الدبال، وتتكون هذه الأحماض من بقايا النباتات المتحللة مثل الأوراق والسوق والجذور. وبعد موت هذه النباتات واندثارها في التربة، تبدأ عملية تحلل مواد وبقايا هذه النباتات الميتة مكونةً طبقة الذبال الخصبة. وتتضمن عملية تكوُّن هذه الطبقة حدوث عدة تغيرات سواء التي تحدث في التربة أو التي ستطرأ على بقايا النباتات المتحللة؛ حيث تختزل التربة المركبات القابلة للذوبان في الماء مما يؤدي إلى احتوائها على عدد من هذه المكونات بما فيها مواد السليلوز ونصف السليلوز. وعندما تترسب بقايا النباتات وتتحلل، تتراكم مواد الهيومين والليجنين ومركباته في التربة؛ ثم بعد ذلك يأتي دور الكائنات الدقيقة التي طالما تعيش في التربة وتتغذى على بقايا النباتات المتحللة، فإنها تزيد من نسبة البروتينات والمواد المغذية في التربة. تقاوم مادة الليجنين عملية التحلل؛ لهذا فهي تتراكم وتترسب في التربة، كما أنها تتفاعل أيضًا كيميائيًا مع الأحماض الأمينية التي تزيد من قدرتها على مقاومة عمليات التحلل من أي نوع، ومن بينها التحلل الإنزيمي الذي يتم بواسطة الميكروبات. ومن خصائص المواد الدهنية النباتية والشمع النباتي أنها غير قابلة إلى حد ما للتحلل علاوة على أنها تستقر في التربة وتبقى لفترات زمنية طويلة إذا لم تتغير الظروف حولها. أما بالنسبة للبروتينات، فإنها تتحلل بسهولة وبشكل طبيعي وتكون على استعداد لامتصاص جذور النباتات لها، ولكن عندما تتحد مع جزيئات الطين فإنها تصبح أكثر مقاومة للتحلل. ومن ناحية أخرى، تمتص جزيئات الطين الإنزيمات التي تعمل على تحلل البروتينات مما يجعل محتوى أنواع التربة الطينية من المواد العضوية يبقى لفترات طويلة أكثر من غيرها من أنواع التربة الأخرى التي تفتقر إلى الطين. وتعمل إضافة مواد عضوية إلى التربة الطينية وترسبها بها على توفير مواد عضوية وأي عناصر غذائية أخرى لم تكن متاحة من قبل للنباتات التي تنمو في هذه التربة أو الميكروبات التي تعيش فيها منذ سنوات عديدة، وذلك لاتحادها بقوة مع حبيبات الطين. ويؤدي ارتفاع نسبة حمض التنيك (بوليفينول) في التربة إلى فصل النيتروجين بواسطة البروتينات أو إلى فقدان النيتروجين قدرته على الانتقال في التربة، الأمر الذي ينتج عنه عدم إتاحة النيتروجين للنباتات في التربة. يوصف تكوين الدبال بأنه عبارة عن العمليات التي تعتمد على نوع التربة الأساسي وكمية المواد والبقايا النباتية التي تتراكم كل عام؛ وكلاهما يتأثر بالمناخ ونوع الكائنات الدقيقة التي تعيش في التربة. وتختلف نسبة النيتروجين في هذا النوع من التربة ولكنها في العادة تتراوح من 3 إلى 6 في المائة. وتعد طبقة الدبال باعتبارها مخزن النيتروجين والفوسفور في التربة المكون الفعال والمؤثر في خصوبة التربة. كما تمتص هذه الطبقة الماء وتختزله بداخلها لتعمل بدورها على الحفاظ على درجة رطوبة التربة والتي يحتاج إليها النبات في نموه ، و قد ذكرت شبكة الأبحاث الزراعية أن استخدام حمض الهيوميك بمعدل 100جم\لتر يوفر 15% من الاحتياجات المائية لنبات الموز.

 

وتعد هذه الطبقة قابلة للتمدد في حالة تعرضها للماء وقابلة للانكماش في حالة الجفاف مما يتيح وجود ثغرات ومسام بين جزيئاتها. كما أن طبقة الدبال أقل استقرارًا من طبقات التربة الأخرى لأنها تتأثر بالتحلل الميكروبي. وبمرور الوقت يقل تركيزها إذا لم تتم إضافة مادة عضوية جديدة إليها.

تأثير المناخ على المواد العضوية

 

إن إنتاج المواد العضوية وتراكمها وتحللها وتكوين طبقة الدبال يعتمد بشكل كبير على الظروف المناخية. كما تعد درجة حرارة التربة ونسبة الرطوبة بها من العوامل الرئيسية التي تساهم في تكوين المادة العضوية وتحللها، علاوة على أنهما يشتركان مع عامل طبيعة التضاريس في المساعدة في تكوين أنواع التربة العضوية. تتكون التربة التي تحتوي على نسبة عالية من المواد العضوية على الأرجح في مناخ رطب و/أو بارد؛ لأن درجة الحرارة المنخفضة أو الرطوبة العالية تثبط نشاط الكائنات المحللة حيث توجد كمية كافية من ترسب الماء لدعم النمو النباتي الكثيف.وبما أن رؤى قد أصبحت غنية جدا فإنها ستصبح مثل التربة

هواء التربة

من أهم محتويات التربة هو الجزء الغازي منها والذي يطلق عليه باسم هواء التربة حيث يوجد في المسافات البينية في صورة حرة، وكذلك دائباً في الماء، ويعدّ الجزء الفعال بالتربة، إلا أنه غير ثابت التركيب والمكونات حتي في نوع التربة الواحدة، ويعدّ هواء التربة أساساً جزءاً من الهواء الجوي، إلا أنه يختلف عنه في عدة اعتبارات منها:

 

احتواؤه على نسبة عالية من غاز ثنائي أكسيد الكربون

تشبعه ببخار الماء ( ماعدا ترب المناطق الجافة )

احتواؤه على مقادير قليلة من عنصري الأوكسجين والنيتروجين

 

ماء التربة

ويسمي بمحلول التربة، وهو عبارة عن محاليل مائية للأملاح والغازات، ويتأثر تركيز وتركيب محلول التربة بعوامل كثيرة أهمها: التركيب المعدني للتربة، ودرجة عمليات الغسيل، ورطوبة التربة، وموعد الموسم الزراعي، والملاحظ زيادة تركيز محلول التربة في الأراضي الجافة، وشبه جافة، وفي فترات الجفاف، وفي فصل الصيف بينما يقل تركيزه نوعاً ما في فصل الشتاء، هذا ونجد في أوقات سقوط الأمطار أو عند ري التربة امتلاء المسافات البينية للتربة بالماء، ومن ثم تبدأ كميات الماء التي لا تستطيع حبيبات التربة الاحتفاظ به بها كأغلفة حولها – في حركة إلى أسفل التربة بتأثير الجاذبية الأرضية لتنظم إلى الماء الأرضي، وبعد مضي فترة زمنية قصيرة – يومين أو ثلاثة – تصل التربة إلى حالة الاتزان حيث تتساوي عندها قوة حفظ حبيبات التربة للماء بقوة الجاذبية الأرضية، وفي هذة الحالة يتوقف تحرك الماء للأسفل، وابتداء من هذة الفترة ولعدة أيام تالية تسود في التربة جميع الظروف الملائمة للنمو من رطوبة وهواء ونشاط الأحياء الدقيقة بالتربة.

الكائنات الحية في التربة

تحتوي التربة على أنواع الكائنات الحية الدقيقة تقريباً كالبكتيريا والاكتينومايسيتز والطحالب والفطريات وجذور النباتات الراقية بالإضافة إلى الحشرات والديدان والحيوانات الأرضية الصغيرة، وتلعب الأحياء الحية في التربة دوراً أساسياً لا غنى عنه في العمليات والتغيرات الدائمة الحدوث في التربة، حيث أنه لا يمكن إغفالها أو تجاهلها من قبل العاملين بدراسات التربة في الحقل، ونتيجة للعوامل البينية التي تؤثر على نمو وتكاثر هذة الكائنات الحية تظهر الاختلافات في إعدادها وفعاليتها ونشاطها في التربة الواحدة أو بين تربة وأخرى.

محاليل التربة

تحتوي أنواع التربة، في ظل الظروف المختلفة التي تتعرض لها، على العديد من المحاليل الغروية. وتتبادل هذه المحاليل العديد من الغازات والعناصر الكيميائية مع التربة. ومن الجدير بالذكر أن هذه المحاليل تحتوي على سكريات غير متحللة وأحماض الفولفيك وغيرها من الأحماض العضوية وبعض العناصر الغذائية التي تحتاجها النباتات بكميات صغيرة، مثل الزنك والحديد والنحاس وبعض المعادن الأخرى والأمونيوم وغيرها. ويتوفر في بعض أنواع التربة محاليل الصوديوم التي تلعب دورًا مهمًا في نمو النباتات، كما توجد نسبة عالية من الكالسيوم في أراضي الغابات. وتؤثر درجة حمضية التربة على نوع وعدد الأنيونات والكاتيونات التي تحتوي عليها محاليل التربة وتتبادلها مع غلاف التربة الجوي وكذلك الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش فيها.

التربة وعلوم الطبيعة

 

الجغرافيا الحيوية هو علم دراسة العوامل المؤثرة على توزيع الكائنات الحية بهدف الكشف عن الأماكن التي تعيش بها ومعرفة سبب ذلك. وتعد التربة بأنواعها أحد العوامل التي تحدد ماهية النباتات والبيئات التي يمكن أن تنمو فيها. ويقوم علماء التربة بعمل مسح شامل لدراسة أنواع التربة أملاً في إدراك العوامل الأساسية التي تحدد نوعية النباتات التي يمكن أن توجد وتنمو في تربة معينة. بالإضافة إلى ذلك، يوجه علماء الجيولوجيا اهتمامًا خاصًا بدراسة أنواع التربة وأنماطها الموجودة على سطح الأرض. ويعكس نسيج التربة ولونها وتركيبها الكيميائي في الغالب طبيعة المادة الأولية الجيولوجية التي تكونت منها، وغالبًا ما تتغير أنواع التربة وفقًا لحدود الوحدات الجيولوجية. وتوضح الطبقات المندثرة في العصور القديمة للتربة والتي تسمى بـ paleosols أشكال سطح الأرض من قبل، كما أنها تسجل تاريخ علم المناخ القديم وهو يهتم بدراسة التغيرات المناخية القديمة التي حدثت في تاريخ سطح الأرض.|الظروف المناخية التي تعرضت لها في العصور السابقة. ويستفيد علماء الجيولوجيا من دراسة بقايا النباتات والكائنات المندثرة منذ العصور القديمة وتوزيع حفرياتها في الصخور زمنيًا وجغرافيًا لتقدير أعمار الصخور وربط بعضها ببعض وكذلك في فهم العلاقات التي كانت تربط بين الأنظمة البيئية السالفة وذلك خلال الحقب التاريخية الجيولوجية التي تعاقبت فوق الأرض. وطبقًا لنظرية biorhexistasy التي تصف العوامل المؤثرة في تشكيل التربة وتطورها، فإن الظروف المناخية التي دامت لفترات طويلة من الزمن وأدت إلى تكوين أنواع من التربة العميقة التي تعرضت لعوامل التعرية قد نتج عنها ارتفاع درجة ملوحة المحيطات وتكوين الأحجار الجيرية.

 

علاوة على ذلك، يستعين علماء الجيولوجيا بخصائص قطاع التربة لتحديد فترة استقرار سطح التربة من حيث استقرار المنحدرات والتصدعات الجيولوجية عبر العصور المختلفة. وتشير أية طبقة تربة تحت سطحية إلى حدوث تصدع أثناء تكون التربة، كما يعتمد ذلك على مدى تكوين طبقة التربة تحت السطحية التي تليها لتحديد الفترة الزمنية التي مرت منذ حدوث التصدع.

صاحب منزل يختبر تربة حديقة منزله لمعرفة العناصر الغذائية التي تفتقدها التربة.

بسبب الكتلة الحرارية التي تتعرض لها حوائط المنشآت السكنية في المناطق التي تتسم بالاختلاف الشديد في مناخها ودرجة حرارتها ليلاً ونهارًا، فإنه تم تثبيت الحوائط السميكة التي تحتوي على مواد بناء ذات كثافة عالية حتى تتمكن من امتصاص الحرارة والتغلب على العوامل البيئية المختلفة.

صاحب منزل يقوم بنخل التربة التي تكونت من المواد المتحللة في صندوق السماد العضوي الذي كان يحتفظ به خلف المنزل. ويعد هذا النوع من التسميد طريقة جيدة لإعادة استخدام وتدوير نفايات المنزل والحديقة.

الرواسب التي يحملها النهر الأصفر

 

استعانت مجموعة من المهندسين بتربة تم فحصها من خلال استخدام المنهج المعياري للمرحلة الأولى من الدراسة الأثرية لإحدى العينات التي أخذت بجرافة أرض من حفرة وذلك بهدف تقدير أعمار طبقات الأرض حسب التأريخ النسبي (مقارنة بالتأريخ المطلق لها). وتعد الاستفادة من معرفة خصائص قطاع التربة وطبقاتها لتحديد أقصى عمق مقبول لأية حفرة أمرًا مألوفًا بشكل أكبر من الحاجة لفحص الأدلة الأثرية بهدف إدارة الموارد الثقافية ومعرفة أهميتها وقيمتها. وتعد أنواع التربة التي يتدخل الإنسان في تكوينها أو يتسبب في إحداث تغيير بها محط اهتمام عدد كبير من علماء الآثار، ومن أمثلتها أراضي تربة تيرا بريتا وهي من أخصب أنواع التربة وأجودها على مستوى العالم.

أوجه استخدامات التربة

 

تستخدم التربة في الزراعة حيث تعدّ المصدر الأساسي للعناصر الغذائية اللازمة لنمو النباتات. وتتنوع التربة التي تستخدم في الزراعة (على سبيل المثال لا الحصر، من بين الخصائص الأخرى، نسبة الرطوبة التي من المفترض أن تحتوي عليها التربة) تبعًا لتنوع النباتات التي يمكن زراعتها فيها. بالإضافة إلى ذلك، تُمثل المادة الأولية التي تكونت منها التربة عاملاً مهمًا في صناعات التعدين ومجالات البناء. ذلك، حيث أنها تعد أساسًا لمعظم مشروعات البناء. ويمكن استغلال مساحات هائلة من الأراضي في صناعة التعدين وبناء الطرق وإقامة السدود. وتعد الأكواخ المغطاة بطبقات من التربة أحد الأساليب الهندسية الذي تستخدم فيه التربة كدرع واقي لحماية حوائط المباني من الكتلة الحرارية من الخارج والحفاظ على ثبات درجة حرارة الهواء من الداخل. تعد موارد التربة مهمة وأساسية بالنسبة للبيئة وكذلك لإنتاج الأطعمة ومواد الألياف. وتمد التربة النباتات بالمعادن والماء؛ حيث أنها تمتص مياه الأمطار وتختزلها ثم تتخلص منها عن طريق امتصاص النباتات لها وبذلك تمنع تشبع التربة بالماء وتعرضها للجفاف في الوقت نفسه. كما تعمل التربة على تنقية الماء عندما يتسرب إليها من خلال عملية الترشيح. وعلاوةً على ذلك، تعد التربة هي موطن كثير من الكائنات الحية التي تعيش بها؛ من ناحية أخرى، تعد التربة في أغلب الأحيان أحد العوامل المساعدة في عملية إدارة النفايات والمخلفات. فعلى سبيل المثال، تعالج محطات الصرف الصحي مياه خزانات الصرف باستخدام العمليات الهوائية التي تقوم بها التربة. كذلك تُستخدم التربة في تغطية النفايات والتخلص منها يوميًا في أماكنها. وتعدّ التربة العضوية، وخاصة التربة التي تكونت من تراكم بقايا وأنسجة النباتات نصف المتفحمة وغير تامة التحلل، موردًا مهمًا لاستخراج الوقود. يستهلك أحيانًا كل من الإنسان والحيوان التربة في العديد من الثقافات المختلفة. تقوم التربة بتنقية وترشيح الماء كما أنها تؤثر على تكوينه الكيميائي؛ حيث تمر مياه الأمطار ومياه البحيرات والمسطحات المائية الصغيرة والأنهار بعمليات ترشيح خلال طبقات التربة المختلفة والطبقات الصخرية العلوية، وبذلك تصبح مياهًا جوفية. كما تقوم التربة والكائنات الحية التي تعيش فيها بتنقية الماء من الملوثات مثل الفيروسات والزيوت والمعادن والكميات الزائدة من العناصر الغذائية والرواسب المختلفة.

تآكل التربة اليابسة

 

يحدث تآكل الأراضي اليابسة إما بفعل الإنسان أو بشكل طبيعي، الأمر الذي يقلل من كفاءة تربة هذه الأراضي ويفقدها القدرة على القيام بوظيفتها. وتعدّ أنواع التربة عاملاً مؤثرًا في تآكل التربة اليابسة عندما تزيد نسبة الحموضة بها أو تتعرض لعوامل التلوث أو التصحر أو التعرية أو التملح. على الرغم من أن زيادة نسبة الحموضة في التربة القلوية يعد مفيدًا، فإنها تعمل على تآكلها عندما تنخفض هذه النسبة مرة أخرى وتؤدي إلى انخفاض إنتاجية التربة من المحاصيل وزيادة تعرض التربة للتلوث وعوامل التعرية. غالبًا ما تكون معظم أنواع التربة أساسًا تربة حمضية، ويرجع السبب في ذلك إلى حمضية المادة الأم التي تكونت منها التربة وانخفاض نسبة الكاتيونات القاعدية التي كانت تحتوي عليها في البداية (مثل الكالسيوم والماغنسيوم والبوتاسيوم والصوديوم). وتزداد حموضة التربة عندما تفقد طبقات التربة هذه العناصر بسبب تعرض التربة لعدد من العوامل مثل هطول الأمطار بكميات عادية أو حصاد المحاصيل. ولكن تزداد نسبة حموضة التربة بشكل خطير بسبب استخدام الأسمدة النيتروجينية التي تحتوي على أحماض وأكسيدات والآثار الضارة الناجمة عن ترسب الأحماض في التربة. أما بالنسبة لعامل التلوث الذي تتعرض له التربة، فيمكن للتربة أن تتعامل معه طالما كان بنسب منخفضة في إطار قدرتها على ذلك. وتعتمد العديد من عمليات معالجة النفايات على مدى صلاحية طريقة المعالجة المستخدمة. فالمزيد من عمليات المعالجة يمكن أن يدمر أنواع النباتات والكائنات الحية الموجودة في التربة كما أنه يحد من كفاءة هذه التربة. ويتم إهمال التربة وعدم الاستفادة منها عندما تدمرها عوامل التلوث الصناعي ومظاهر التطور الأخرى بدرجة لا يمكن استخدام التربة بعدها بشكل آمن ومثمر. وتستخدم مبادئ علوم متعددة، منها الجيولوجيا والفيزياء والكيمياء والأحياء، من أجل إعادة إصلاح التربة وإزالة الملوثات المتراكمة فيها وتخفيفها والتخلص منها واسترداد كفاءة التربة وقدرتها على الإنتاج. ومن بين الأساليب المستخدمة في إصلاح التربة غسل التربة بهدف تخليصها من الأملاح والترشيح وعملية حقن المياه الجوفية بالهواء لمعالجتها وإضافة بعض المواد الكيميائية لإصلاح التربة ومعالجة المشكلات البيئية من خلال استخدام النباتات والمعالجة البيولوجية لإعادة تأهيلها وكذلك العوامل الطبيعية لتخفيف الملوثات. يعدّ التصحر أحد العوامل البيئية التي تؤدي إلى تآكل النظم البيئية في المناطق الجافة وشبه الجافة، ويرجع سبب ذلك في أغلب الأحيان إلى نشاط الإنسان. ومن المفاهيم الخاطئة الشائعة أن كثرة الجفاف تؤدي إلى التصحر. ولكن يسود الجفاف في الأراضي الجافة وشبه الجافة. وينتهي جفاف التربة بمجرد نزول الأمطار عليها شريطة أن تكون هذه التربة يتم استخدامها بشكل جيد. وتشمل أساليب إدارة التربة الحفاظ على مستويات ثابتة من العناصر الغذائية والمواد العضوية الموجودة بها، وتقليل عمليات حرثها وتهيئتها وزيادة غطائها النباتي. تساعد هذه الممارسات في السيطرة على تآكل التربة والحفاظ على نسبة إنتاجيتها عند ارتفاع نسبة الرطوبة فيها. ومع ذلك، يزيد سوء الاستخدام المستمر للتربة من فرص تعرضها للتآكل، كما يعمل ارتفاع عدد السكان وسير الحيوانات على الأراضي الحدية منخفضة الخصوبة على زيادة تصحر التربة. يحدث تآكل التربة وانجرافها في حالة تعرضها لعوامل التعرية المتمثلة في حركة الرياح والماء والجليد وحركة جزيئات التربة وذلك بفعل تأثير الجاذبية الأرضية. وعلى الرغم من أن كل هذه العمليات متزامنة وتحدث في وقت واحد، فإن مفهوم التعرية يختلف عن مفهوم التجوية. وتتمثل أوجه الاختلاف بينهما في أن التعرية هي عملية طبيعية محضة ولكنها تزداد في بعض المناطق بسبب سوء استخدام الإنسان للتربة. ومن ممارسات سوء استخدام التربة إزالة الغابات وقطع الأشجار والإفراط في رعي الحيوانات الجائر والاستمرار في الزحف العمراني على الأراضي الزراعية. ومع ذلك، فإنه من الممكن أن تؤدي إدارة هذه الممارسات من خلال بعض الأساليب والسبل إلى الحد من تأثير عوامل التعرية، وتتضمن هذه الأساليب الحد من حدوث اضطراب في طبقات التربة أثناء أعمال البناء وتجنب البناء أثناء فترات تعرض التربة لعوامل التعرية والسيطرة إلى حد كبير على حركة الأمطار وبناء مدرجات مستوية مما يساعد على إبطاء حركة جريان الماء واستخدام أساليب تمنع تأثير عوامل التعرية، ومنها زيادة الغطاء النباتي للتربة، وزراعة أشجار أو أي أنواع أخرى من النباتات التي تعمل على زيادة تماسك التربة. وفي الصين، فقد تفاقمت مشكلة كبيرة نتجت عن التعرية التي تسببها المياه، حيث أن الانهمار الشديد للماء قد أدى إلى إزالة الطبقة العليا للتربة في الأراضي اليابسة القريبة من النهر الأصفر وكذلك تلك الموجودة بالقرب من نهر اليانجتز. فمن النهر الأصفر، يتدفق ما يزيد عن 1.6 مليار طن من رواسبه باتجاه المحيط. وتتكون الرواسب في الأساس من نحر الماء (أو ما يُعرف بالحتّ الأخدودي) في منطقة هضبة اللوس ذات التربة الطفالية التي تكونت من الكثبان الرملية، وتقع هذه المنطقة في الشمال الغربي للصين.

 

تعد مواسير الصرف الصحي التي توجد في التربة أحد عوامل تعرية التربة التي تؤثر على الطبقات الموجودة تحت سطح التربة. ويؤثر ذلك بالسلب على قوة الجسور والسدود الصغيرة بالإضافة إلى أنه يؤدي إلى تكون حفر عميقة في التربة. ومن العوامل التي تؤدي إلى تحريك جزيئات التربة اندفاع مياه الصرف بدءًا من منبع تسرب كميات صغيرة من هذه المياه خلال التربة، كما يعمل تآكل الطبقة تحت السطحية للتربة على تكوين منحدرات شديدة. ويصف مصطلح «فوران الرمال» عملية تفريغ مياه مواسير الصرف الصحي من طرف المواسير التي توجد في التربة.

ويُقصد بتملح التربة تراكم وتركز الأملاح الحرة بها لدرجة أنها تؤدي إلى تآكل التربة، كما أنها تؤثر سلبًا على نمو النباتات بها. وتشمل تبعات تملح التربة تعرض التربة لأضرار التآكل وقلة إمكانية زراعة نباتات أو نموها، وبالتالي تحدث التعرية الناتجة عن افتقار التربة إلى غطاء نباتي يقي بنيتها من عوامل التعرية، وكذلك مواجهة مشكلات تتعلق بمدى صلاحية الماء ويرجع ذلك إلى وجود الرواسب. ومن الجدير بالذكر أن تملح التربة يعزى إلى مجموعة من العوامل الطبيعية وأخرى بشرية. وتعمل الأجواء الجافة على تراكم الأملاح وتركيزها في بعض المناطق. ويتضح ذلك كثيرًا عندما تكون المادة الأم التي تكونت منها التربة مالحة. ويعد ري الأراضي الجافة مشكلة في حد ذاته؛ لأن مياه الري عمومًا تحتوي على نسبة من الأملاح. ويعمل الري، خاصة عندما يكون من خلال تسريب القنوات المائية القريبة، في أغلب الأحيان على رفع منسوب المياه الجوفية في التربة. ويحدث التملح سريعًا عندما تحتوي المياه الجوفية على نسبة عالية من الأملاح التي تتسرب وترتفع إلى سطح التربة بواسطة الخاصية الشعرية أو الأنابيب الشعرية. وتتضمن وسائل التحكم في ملوحة التربة العمل على تدفق مياه بكميات كبيرة بهدف غسل التربة من الأملاح وذلك مع وجود نظام فعال من شبكات الصرف المغطى.

بحث عن اضرار عمليات التجميل

أضرار عمليات التجميل

 

تُعّد عمليات التجميل سلاح ذو حدين، يحمل العديد من اضرار عمليات التجميل على المستويات الماديّة والصحيّة والنفسيّة، فبالإضافة إلى تكلفتها الباهظة قد يُصاحب العمليّة بعض الأضرار مثل:

 

الشعور بالألم المُصاحب لعمليّات الحقن، أو الذي يتبع الجراحة والذي قد يستمر لعدة أسابيع.

قد تأتي النتائج محبطة ومخيّبة للتوقعات ولا تلبي تصور المريض، بالإضافة لظهور بعض الندبات أو عدم اختفاء آثار الجراحة تماماً، كما قد يتفاقم الأمر فتُسبّب الجراحة بعض التشوهات المؤقتة أو الدائمة.

بعض العمليّات التجميلية مثل حقن البوتوكس والفيلر وغيرها، تحتاج لتكرارها مرة أخرى على فترات للحصول على النتائج المرجوة.

أشارت الدراسات الحديثة أن بعض الأشخاص قد عانوا من نوبات من الإكتئاب والغضب بعد إجرائهم عمليات التجميل ، الأمر الذي يحتاج لاستشارة نفسية.

 

مخاطر عمليات التجميل

 

مثل أي عمليّة جراحيّة طبيّة قد تُسبب عمليات التجميل بعض المخاطر المحتملة، والتي تتراوح من مخاطر عمليات التجميل البسيطة إلى مخاطر عمليات التجميل المعقّدة، وقد يصل الأمر إلى الوفاة أو الإصابة بمضاعفات مستديمة. ولعل أهم المخاطر المُصاحبة لعمليات التجميل هي:

 

النزيف، العدوى، إلتهاب الجرح أو موضع الحقن.

المخاطر المصاحبة للتخدير، حيث قد يتسبب التخدير الكُلي مع بعض الأشخاص في الدخول في غيبوبة مؤقتة أو دائمة أو الإصابة بجلطات الدم، وقد ينتهي الأمر نادراً بالوفاة وخاصةً مع المرضى الذين يعانون من مشكلات صحيّة مزمنة أو السمنة المفرطة.

الشعور بالتنميل أو الوخز كنتيجة لموت الأعصاب أثناء الجراحة.

تجمُع السوائل تحت الجلد، تورّم الجرح، أو ظهور الكدمات بعد الجراحة.

 

سلبيات عمليات التجميل

 

رغم الفوائد المتعّددة لعمليات التجميل، تظل عمليات التجميل تحمل بعض السلبيّات والتي يجب أخذها في بعين الإعتبار قبل اتخاذ قرار إجراء جراحة أو عمليّة تجميلية، ومن أهم سلبيات عمليات التجميل:

 

الإدمان: الجدير بالذكر أن بعض الحالات التي أجرت عمليّات تجميلية قد تطورت لديهم حالة من الإدمان والهوس تجاه العمليّات التجميلية، مع الشعور الدائم بفقدان الثقة بالنفس، وهو ما يدفعهم للقيام بعمليّات تجميل جديدة رغبةً في الحصول على صورة أقرب للمثالية.

المخاطر الصحيّة والنفسيّة المُصاحبة لعمليّات التجميل التي سبق ذكرها.

التكلفة الماديّة الباهظة.

تحتاج معظم عمليّات التجميل وخاصةً المعقدة منها لوقت طويل للتعافي.

 

مضاعفات عمليات التجميل

 

كأي إجراء طبي آخر أو جراحة تقليديّة قد تتسبب مخاطر عمليات التجميل الى بعض المضاعفات الصحيّة، والتي يمكن معالجة بعضها باستخدام الأدوية، أو قد يتم اللجوء لعمليات أخرى لإصلاح الضرر الواقع.

 

ومن أهم المضاعفات الصحيّة التي قد تتبع عمليات التجميل هي:

النزيف الحاد

 

كما هو الحال مع أي عمليّة جراحية قد يصاحب عمليات التجميل حدوث نزيف، الذي يُعد من أخطر المضاعفات التي قد تسبب الوفاة إذا لم يُعالج المريض فوراً، كما قد يتسبب في الإصابة بفقر الدم.

الحساسية

 

بعض المرضى يعانون من تفاعلات تحسسيّة لمواد الحقن، أو من رفض الجسم للنسيج المنقول مثل حالات نقل الجلد في إصابات الحروق، أو عمليّات زرع الثدي.

مضاعفات التخدير

 

التخدير الكُلّي أو التام قد يكون مصحوباً بالعديد من المضاعفات مثل الدخول في غيبوبة مؤقتة أو دائمة، الإصابة بالإلتهاب الرئوي، حدوث هبوط مفاجىء في ضغط الدم، أو السكتات الدماغية والنوبات القلبية.

 

تلف الأعصاب

 

تلف الأعصاب الدائم وفقدان الشعور في النسيج المصاب من المضاعفات التي يجب الإنتباه إليها والشائع حدوثها في عمليات تكبير الثدي.

مضاعفات أخرى

 

الإصابة بالجلطات والتي قد تُسبب الإنسداد الرئوي، والوفاة.

تلف الأعضاء الداخليّة، والذي قد يحدث في عمليات مثل: شفط الدهون.

تلف الخلايا الدماغية نتيجة لعدم وصول الدم بصورة كافية للمخ.

التغيرات المزاجية المستمرة كنتيجة لاضطراب الهرمونات.

 

 

 

كيف تتجنب مخاطر عمليات التجميل؟

 

الاستعداد الكامل لعمليّات التجميل قد يجنّبك المخاطر أو المضاعفات المحتملة للعمليّة، كما يجب الأخذ في عين الإعتبار بعض الإحتياطات التي تساعد على نجاح عمليات التجميل وأهمها:

إختيار الطبيب

لتجنب العديد من المخاطر والمضاعفات المرتبطة بعمليّات التجميل يجب أولاً اختيار طبيب التجميل ذو الخبرة والسمعة الحسنة. ويجب التأكد من أن الطبيب معتمد رسمياً، ويحمل ترخيص مزاولة المهنة.

الفحوصات والتحاليل الطبيّة

يجب على المريض إجراء فحوصات طبيّة شاملة لتجنب أي مضاعفات محتملة ، كما يجب إعداد ملف كامل خاص بالتاريخ المرضي والمشكلات الصحية وتقديمه للطبيب المعالج، مع قائمة بالأدوية اليومية المستخدمة.

اسشارة الطبيب

يجب على المريض طلب الدعم النفسي قبل وبعد إجراء الجراحة إذا لزم الأمر، كما يُنصح بمناقشة الطبيب في كل ما يخُص العمليّة ومضاعفاتها، ومخاطرها.

إحتياطات أخرى لتجنب مخاطر عمليات التجميل

 

يجب التقّصي حول سُمعة المستشفى، و تجهيزاتها، والفريق الطبي الخاص بها.

عدم التعجّل بالنتائج، واستغراق الوقت الكافي للشفاء التام، مع المتابعة الدوريّة للطبيب المُعالج والإتصال به فور حدوث أي مضاعفات أو آثار جانبية.

عدم تجربة أي تقنيّات جديدة، والإنتظار حتى يتم تجربتها وتقييمها، واعتمادها.

وأخيراً يجب التأكد من احتياجك الفعلي لإجراء عمليّة التجميل، والقراءة عن العمليّة، وتجارب الأشخاص السابقة قبل اتخاذ القرار.

اليمن

اليمن

اليَمَن أو (رسمياً: الجُمْهُوْرِيَّةُ اليَمَنِيَّة)، هي دولة عربية تقع جنوب غرب شبه الجزيرة العربية في غرب آسيا. تبلغ مساحتها حوالي 555,000 كيلومترا مربعا، ويبلغ عدد سكانها 30,411,000 نسمة حسب الإسقاط السكاني لعام 2020.

 

يحد اليمن من الشمال المملكة العربية السعودية ومن الشرق سلطنة عمان، ولها ساحل جنوبي على بحر العرب وساحل غربي على البحر الأحمر. ولدى اليمن أكثر من مائتي جزيرة في البحر الأحمر وبحر العرب أكبرها جزيرتي سقطرى وحنيش. ينص الدستور اليمني على ديمقراطية الدولة وإقرارها التعددية الحزبية والسياسية وتبنيها نظاما اقتصاديا حرا والالتزام بالمواثيق والعهود الدولية المنصوص عليها في الإعلان العالمي لحقوق الإنسان وأن الشريعة الإسلامية هي مصدر جميع التشريعات. اليمن عضو في جامعة الدول العربية والأمم المتحدة وحركة عدم الانحياز ومنظمة التعاون الإسلامي ومنظمة التجارة العالمية.

 

تُعتبر اليمن من أقدم مراكز الحضارة في العالم القديم. لا يُعرف بالتحديد متى بدأ تاريخ اليمن القديم، لكنَ بعض نقوش حضارة بلاد ما بين النهرين تصوّر أنها بدأت منذ زمن بعيد. فعلى سبيل المثال ذُكرت سبأ في نص سومري يعود إلى حوالي سنة 2500 ق.م، أي مُنذ مُنتصف الألفية الثالثة قبل الميلاد.

إن ما وجد من النقوش في اليمن كشف النقاب عن تاريخ اليمن القديم العائد إلى أواخر الألفية الثانية ق.م. من أهم وأشهر ممالك اليمن القديم مملكة سبأ ومَعين وقتبان وحضرموت وحِمْيَر ويعود إليهم الفضل في تطوير أحد أقدم الأبجديات في العالم المعروفة بخط المسند. عدد النصوص والكتابات والشواهد الأركيولوجية في اليمن أكثر من باقي أقاليم شبه الجزيرة العربية. أطلق عليها الروم تسمية العربية السعيدة.

 

وقامت عدة دول في العصور الوسطى مثل الدولة الزيادية والدولة اليعفرية والإمامة الزيدية والدولة الطاهرية وأقواها كانت الدولة الرسولية. استقل ما عُرف بشمال اليمن عن الدولة العثمانية عام 1918 وقامت المملكة المتوكلية اليمنية إلى إسقاطها عام 1962 وقيام الجمهورية العربية اليمنية، بينما بقي جنوب اليمن محمية بريطانية إلى العام 1967 وقيام جمهورية اليمن الديمقراطية الشعبية. تحققت الوحدة اليمنية في 22 مايو 1990.

 

يعتمد اقتصاد اليمن على موارد محدودة من النفط والغاز لم تستغل جيداً ولا يزال هذا القطاع رغم أنه يشكل النسبة الأكبر من الناتج المحلي الإجمالي غير مطور.

تاريخياً، اليمن بلد زراعي، ولكنه يعتمد على مداخيل ممراته البحرية وموانئه. تمر البلاد بأوضاع سياسية واقتصادية صعبة نتيجة الفساد والصراعات المسلحة التي تعيق مسيرة التنمية. اليمن دولة نامية ومن بين البلدان الأقل نماءً حيث احتلت المرتبة الثامنة في قائمة الدول الأكثر هشاشة حول العالم لعام 2014.اندلعت احتجاجات شعبية مطالبة بإسقاط نظام علي عبد الله صالح في 2011، والذي حَكم اليمن منذ 1978. وُصف ذلك النظام «بالإقطاعي الذي تطور ليصبح خليطاً من الكليبتوقراطية والبلوتوقراطية». تقدمت السعودية بمبادرة للحفاظ على نفوذها عبر شخصيات من ذلك النظام، وافق عليها المجتمع الدولي للاستمرار في عمليات مكافحة الإرهاب. تنحى الرئيس صالح ومُنح و500 من أعوانه حصانة من الملاحقة القانونية عبر مجلس النواب. أُنتخب نائبه عبد ربه منصور هادي في انتخابات مرشح واحد في 21 فبراير 2012 لرئاسة مرحلة إنتقالية لمدة سنتين. انعقدت جلسات الحوار الوطني اليمني في 18 مارس 2013 واختتمت بالتوقيع على وثيقة الحوار الوطني الشامل، ومُددت فترة رئاسة هادي لسنة أخرى من قِبَل المشاركين خلال ذلك المؤتمر.عُرقلت المرحلة الانتقالية باستمرار الاضطرابات بين الأطراف الرئيسية في أزمة 2011 وهم علي عبد الله صالح وأنصاره من جهة وعلي محسن الأحمر وعائلة عبد الله الأحمر من جهة أخرى، عرقلها صالح لضمان استمرارية نفوذ عائلته في السلطة، ودعمها منافسيه طالما ضمنت لهم حرية الوصول إلى موارد الدولة. وذلك عبر تنظيماتهم السياسية من حزب المؤتمر الشعبي العام والتجمع اليمني للإصلاح ووسائلهم الإعلامية وشبكاتهم في الفرقة الأولى مدرع والحرس الجمهوري بالإضافة إلى ميليشيات مسلحة غير نظامية منها تنظيم القاعدة في جزيرة العرب، والذي يُنظر إليه امتدادا لأحد هذه الأطراف ويُوظف لتحقيق غايات مختلفة. وجد صالح نفسه في تحالفٍ مع جماعة الحوثيين بحكم اشتراكهم في الأعداء.في 21 سبتمبر 2014، سيطر الحوثيون على صنعاء. قدم عبد ربه منصور هادي ورئيس الوزراء السابق خالد بحاح استقالتهما لمجلس النواب في 19 يناير 2015. لم تحظى سلطة الحوثيين باعترافٍ دولي. لم تنجح المفاوضات برعاية الأمم المتحدة لإنهاء أزمة فراغ الرئاسة والحكومة، غير أن المبعوث الأممي السابق جمال بنعمر تحدث عن قرب التوصل إلى إتفاق لولا الغارات السعودية.يشن تحالف تقوده السعودية والإمارات حملة جوية منذ 26 مارس 2015 في حربٍ أهلية تشمل ذات أطراف أزمة 2011 بصورة رئيسية بالإضافة إلى إنفصاليين وجماعات جهادية، مقابل ميليشيات الحوثيين وعلي عبد الله صالح. تلعب الحكومة المعترف بها دولياً دوراً رمزياً، وتقيم منذ تصاعد الأزمة في الرياض دون قرار على الميليشيات الإصلاحية شمالًا، الانفصالية جنوبًا. في حين أنَّ مشاكل اليمن متشعبة وأطرافها المسؤولة متعددة، يتحمل الحوثيون المسؤوليةَ الأكبر عن اندلاع الحرب الجارية.بحسب الأمم المتحدة، تم تأكيد نحو تسعة آلاف إصابة بين المدنيين، قُتل 3,000 منهم على الأقل وفق تقديرات محافظة. وأضافت أن التحالف السعودي مسؤولٌ عن ضِعفِ عدد الضحايا المدنيين أكثر من باقي القوى مجتمعة. بلغ عدد النازحين اثنان ونصف مليون بحلول ديسمبر 2015. كما تعرضت العديد من المواقع الأثرية من مختلف الحقب التاريخية للتدمير الجزئي أو الكلي. بالإضافة إلى الاستهداف الممنهج للأضرحة الصوفية بحضرموت.

 

استضافت دولة الكويت مفاوضات برعاية الأمم المتحدة بين وفدين أحدهما يمثل الحكومة المقيمة بالرياض والآخر الحوثيين والمؤتمر الشعبي العام، وأعلن المبعوث الأممي إسماعيل ولد الشيخ أحمد عن استنائفها بعد شهر من تاريخ السادس من أغسطس 2016.

التسمية

وردت عدة نظريات حول خلفية تسمية اليمن بهذا الاسم. وأول النصوص المسندية المكتشفة حتى الآن التي تشير لهذا الاسم يعود للقرن الثالث الميلادي وجاءت بصيغة يمنت أو يمنة في كتابات الحِمْيَريين. كما أن العهد القديم ذكر مملكة سبأ كثيراً وأشار العهد الجديد إلى ملكة سبأ الأسطورية بـملكة تيمن. يهود اليمن يسمون بـتيمانيم بالعبرية وبلادهم تيمن وتعني الجنوب. في أيام الإمبراطورية الرومانية كانت البلاد تُعرف باسم العربية السعيدة في أدبيات الرومان والإغريق.وفي الأدبيات العربية، اختلف اللسانيون وأهل الأخبار في تحديد معنى اليمن ولهم عدة نظريات بخصوص ذلك فقيل أنه مشتق من اليُمن أي البركة وهو نقيض الشؤم. وقيل كذلك أنه سمي باليمن لأنه يمين الكعبة. بسبب أن الجغرافيين المسلمين اعتبروا مكة نقطة استشراف في مخيلتهم. وقيل سمي نسبة إلى يمن بن قحطان. وقالوا أن قحطان أبو اليمن وقالوا كذلك أن قحطان هذا نفسه اسمه يمن. ومنهم من قال أن كل العرب كانوا بمكة فتيامن بنو يقطن في رواية وبنو يمن في رواية أخرى فسميت اليمن على ذلك.ومثل هذا من مألوف عادة أهل الأخبار فالشواهد الأثرية والكتابات الكلاسيكية خرساء صامتة عن قحطان ومكة والكعبة. وقحطان هذا مأخوذ من الشخصية التوراتية يقطان الذي يذكر العهد القديم أنه والد سبأ وحضرموت. والرأي الغالب أنها أخذت من كلمة يمنت في نصوص المسند. ووفقًا لجغرافيي العصور الوسطى، اليمن إقليم من أقاليم الجزيرة العربية وهو الإقليم لما وراء تثليث ويبرين إلى صنعاء وما قاربها من مخاليف. وأقصى اليمن حضرموت ومركزها وقصبتها صنعاء.

الجغرافيا

الموقع

تقع اليمن في جنوب غرب شبه الجزيرة العربية بين السعودية وسلطنة عمان. وتشرف على مضيق باب المندب الذي يربط البحر الأحمر والبحر الأبيض المتوسط بالمحيط الهندي.

الحدود

يبلغ طول الشريط الحدودي بين اليمن والسعودية قرابة 1,458 كم و288 كم مع عُمان من جهة الشرق. تطل اليمن على البحر الأحمر وبحر العرب ويبلغ طول الشريط الساحلي لليمن 2500 كم.

الاوس للابحاث الجامعية والمدرسية

ما الذي تدوِّنه؟

متخصصون في مجال الابحاث الجامعية والمدرسية كافة اجابة وحلول اسئلة الكتاب المدرسي لكافة المراحل التعليمية انشاء وتصميم وطباعة واخراج كافة الابحاث العلمية والابحاث الجامعية ومشاريع التخرج تصميم وانشاء وصيانة وادارة واستضافة المواقع الالكترونية

انسان

الإنسان

الإنسان العاقل (الاسم العلمي: Homo sapiens) هو النوع الوحيد المتبقي من جنس البشراني (الأناسي)، وهو العاقل الوحيد، الذي يمتلك -خلافاً لبقية الحيوانات على الأرض- دماغا عالي التطور، قادر على التفكير المجرد واستخدام اللغة و النطق والتفكير الداخلي الذاتي وإعطاء حلول للمشاكل التي يواجهها. ليس هذا فحسب بل إن الإنسان يمتلك جسماً منتصباً ذا أطراف مفصلية علوية وسفلية يسهل تحريكها وتعمل بالتناسق التام مع الدماغ، وهي خاصية تجعل من الإنسان الكائن الحي الوحيد على البسيطة الذي يستطيع توظيف قدراته العقلية والجسمية واستخدام يديه بمهارة لصناعة أدوات دقيقة وغير الدقيقة التي يحتاجها في حياته اليومية. كما أن له تكوين حنجرة معقدة تعينه على الكلام.

 

شهدت “ثورة العصر الحجري الحديث” ، التي بدأت في جنوب غرب آسيا منذ حوالي 14000 عام (وبشكل منفصل في أماكن أخرى قليلة) ، ظهور الزراعة واستيطان الإنسان الدائم. مع تزايد عدد السكان وزيادة كثافة السكان ، تطورت أشكال الحكم داخل المجتمعات وفيما بينها ، وارتفع عدد من الحضارات وانقرضدت بعض الممالك . استمر الإنسان العاقل في التوسع ، حيث بلغ عدد سكان العالم أكثر من 8 مليارات نسمة اعتبارًا من عام 2022.

 

أظهرت دراسة الأحفوريات وتحليل الحمض النووي للمتقدرات أدلة تشير إلى أن البشر كان في أفريقيا قبل حوالي 300 ألف عام. الآن يستوطن الإنسان كل القارات ومدارات الأرض المنخفضة بعدد إجمالي يصل إلى 7.8 مليار نسمة وذلك بحسب إحصائية 2021.

 

الإنسان مثل معظم الرئيسيات العليا كائن اجتماعي بطبعه. ولكنه بشكل فريد بارع في استخدام نظم التواصل للتعبير عن الذات وتبادل الأفكار والتنظيم. كذلك يقوم الإنسان بتنظيم هياكل اجتماعية معقدة بالمشاركة مع مجموعات متعاونة ومتنافسة، بدءًا من تأسيس العائلات وانتهاء بالأمم. التفاعل الاجتماعي بين الإنسان الحديث أسفر عن ظهور عدد واسع ومتنوع من المعايير الأخلاقية والقيم الاجتماعية والطقوس الدينية التي تشكل عملياً الكثير من أسس المجتمع الإنسانية. كذلك يتميز الإنسان بحسه الجمالي وتقديره وتذوقه للجمال، وهو ما يبعث في الإنسان الحاجة للتعبير عن الذات والإبداع الثقافي في الفنون والعلوم. ومن المعروف عن الإنسان الحديث أيضاً رغبته في الفهم والتأثير على محيطهِ البيئي وحاجتهُ للبحث والاستفسار عن الظواهر الطبيعية، ومحاولة فهمها ومعرفة القوانين التي تضبطها، من هنا ظهرت فكرة الأديان والمثيولوجيا والفلسفة والعلوم. ويتميز الإنسان بالنظر للأمور بنوع من الفضول والتبصر أدى به إلى صنع الأدوات الدقيقة وتطوير مهاراته، ونقلها للآخرين عن طريق التبادل الثقافي. إضافة إلى ذلك يعد الإنسان الكائن الحي الوحيد الذي يقوم بإشعال النيران وطهي طعامه، والكائن الحي الوحيد الذي يقوم بارتداء الملابس وابتكاره للعديد من التقنيات التي تساعده على زيادة فعالية ما يقوم به من أعمال. وتعلم استئناس الأنعام والطيور وبعض الحيوانات مثل الكلاب والقطط.

 

يسرد الشيخ عبد الصبور شاهين في كتابه أبي آدم أن آدم هو أبو الإنسان وليس أبا البشر الذين هم خلق حيواني كانوا قبل الإنسان، فاصطفى الله منهم آدم ليكون أبا الإنسان.

 

التسمية

هناك اختلاف في أصل الكلمة العربية «إنسان» من قبل علماء اللغة، فقال البعض أن الكلمة مشتقة من «النسيان» لطبيعة الإنسان كثيرة النسيان، ومنهم من قال أن الكلمة مشتقة من «الإيناس» أي الرؤية والبصر لتمييز الإنس عن الجن غير المرئيين، وقيل أنها مشتقة من كلمة «الانس» من الونس لإيناس البشر للأرض.

 

صاغ كارولوس لينيوس الاسم الثنائي للإنسان العاقل (Homo Sapiens) في عام 1758، وهو اسم لاتيني؛ الجزء الأول منه homō بمعنى الإنسان، بينما تكون كلمة sapiēns صفة بمعنى المتميز، الحكيم، أو العاقل.

 

تعتمد نظرية التطور على التفسیر العلمي وعلى الحفريات والتجارب المقارنة والدراسات الجينية في التحقيق بأصول الإنسان. الإنسان ككائن حي له صفات عدیدة مشترکة مع الثدیيات الأخرى، مثل وجود العمود الفقري والثدیین والدماغ (رغم کبر وتعقید دماغ الإنسان البالغ) والأرجل والأذرع والیدین بالإضافة إلى وجود الحمض النووي والمیتوکوندریا وغیرها من التشابهات الكثیرة الأخرى. الدراسات العلمية التي تتناول التاريخ التطوري للإنسان تشمل كل ما يتعلق بجنس الإنسان (Homo sapiens) لكن الدراسات عادة ما تتوسع وترتبط بدراسة الرئيسيات مثل فصيلة البشرانيات وأسرة البشراناوات محاولة منها لمعرفة أقرب أجداد البشر في السلم التطوري. يطلق دارسو الأنثروبولوجيا على الإنسان الحديث نوع الإنسان العاقل Homo sapiens. وهو الوحيد المتبقي من جنس الإنسان العاقل الحديث Homo sapiens sapiens.

 

انفصل الجنس البشراني عن باقي البشراناويات في أفريقيا منذ عدة ملايين السنين، بعد انفصال قبيل البشر عن سلالة الشمبانزي المنتمية إلي الفرع البشراني (القردة العليا) من الرئيسيات. بدأ الإنسان الحديث استيطان جميع القارات والجزر الكبيرة، واصلًا أوراسيا قبل 60،000 – 125،000 عام، الأوقيانوسية قبل 65،000 عام، الأمريكتان قبل 15،000عام، والجزر الصغيرة مثل هاواي، جزيرة القيامة، مدغشقر، ونيوزيلندا قبل 700 – 1،800 عام.

 

الأقرباء الأحياء للبشر هم الشمبانزي والبونوبو والغوریلا. كانت فصيلة الجبونات (Hylobatidae) والأورانج أوتان أول الجماعات انفصالًا عن السلسلة المؤدية إلي البشر، ثم تلتها الغوريلات، وأخيرًا الشمبانزي. انفصل الإنسان عن الشمبانزي قبل 4 – 8 مليون عام، في عصر الميوسين المتأخر. تكون الصبغي 2 خلال هذا الانقسام عبر دمج صبغيان آخران، تاركًا الإنسان ب 23 زوج من الكروموسومات مقارنةً مع 24 زوج في باقي القردة.

 

أقدم الأحافير التي تم اقتراحها كجزء من سلسلة البشراناويات هي أناسي الساحل التشادي، الذي يعود تاريخه إلي 7 مليون عام، وأورورين توجنسيس، الذي يعود تاريخه إلي 5.7 مليون عام. من هذه الأنواع القديمة ظهرت القردة الجنوبية، قبل حوالي 4 مليون عام، وانقسمت إلي أفرع الأناسي النظير والقرد الجنوبي.

 

تطور أقدم أفراد جنس البشرانيات منذ حوالي 2.8 مليون عام. اعتبر H. habilis أول نوع تظهر له أدلة علي استخدام أدوات حجرية، وكان حجم دماغه قريب من دماغ الشمبانزي، واعتمد علي الحركة الثنائية. بدأت خلال المليون عام التالي علمية تدمغ، وبوصول البشر المنتصب (H. erectus) في السجل الأحفوري، كانت سعة الجمجمة قد تضاعفت. كان H. erectus أول بشراناوي يغادر أفريقيا، قبل 1.3 – 1.8 مليون عام. البشر العامل بقي في أفريقيا، ويعتقد أنه كان أول جنس يسخر النار والأدوات المعقدة لخدمته. القرد الجنوبي العفاري (Australopithecus afarensis) هو أحد أسلاف البشر المنقردة ويعود تاريخه إلي 2.9 – 3.9 مليون عام مضت، دماغه صغير نسبياً بالنسبة لدماغ البشر الحاليين، وكان ثنائي الحركة. عثر علي حفريته في شكل هيكل عظمي جزئي غير مكتمل، وكان أقدم حفرية بشراوانية وأكثرها اكتمالًا وقت اكتشافها، عرفت هذه الحفرية باسم لوسي.

 

أثناء انتشار البشر العاقل (Homo sapiens) حول العالم، واجه أنواع مختلفة من البشر البدائي في أوراسيا و أفريقيا، مثل النياندرتال في أوراسيا. في 2010، اكتشفت أدلة علي الاختلاط الوراثي بين البشر البدائي والحديث قبل منذ 100،000 ــ 30،000 عام. يشمل ذلك خليط بين البشر الحديث والنياندرتال داخل و خارج أفريقيا،  خليط دينيسوفي في الميلانيزيون، وخليط من نوع غير معروف من الإنسان البدائي في سكان أفريقيا جنوب الصحراء.

 

حدثت هجرة الخروج من أفريقيا علي مرحلتين، الأولي قبل 130،000 ــ 100،000عام، والثانية قبل 70،000 ــ 50،000 عام، وتسببت في استيطان الأوقيانوسيا قبل 50،000 ــ 65،000 عام. قام ببدأ هذه الهجرة سكان شرق أفريقيا، الذين انفصلوا عن سكان جنوب، غرب، ووسط أفريقيا قبل 100،000 عام. انتشر الإنسان الحديث حول العالم مستبدلًا الإنسان القديم (عبر المنافسة أو التهجين). في بدايات العصر الحجري القديم العلوي (50،000 ق.ح.) أو قبله بكثير، تطورت الحداثة السلوكية التي تشمل اللغة، والموسيقي، والكليات الثقافية عند البشر. سكن الإنسان الحديث في أوراسيا والأقيانوسيا قبل 40،000 عام، والأمريكتان قبل 14،500 عام.

 

التشريح والفسيولوجية

جسم الإنسان لا يختلف كثيراً عن أجسام الأحياء المركبة الأخرى، إذ أن جسمه يحوي متوسط 100 ترليون خلية (1014) التي تشكل وحدات الحياة الضرورية لأعضاء الإنسان. يتكون جسم الإنسان من أجهزة متعددة تشمل: الجهاز العصبي، جهاز الدوران، الجهاز الهضمي، جهاز الغدد الصماء، الجهاز المناعي، الجهاز اللحافي، الجهاز اللمفي، الجهاز العضلي الهيكلي، الجهاز التناسلي، الجهاز التنفسي، والجهاز البولي.

يتشارك البشر مع باقي الرئيسيات في عدم امتلاكهم لذيل خارجي، امتلاكهم لفئات دم مختلفة، أصابع إبهام مقابلة، ومثنوية جنسية في الشكل. أما فتنبع غالبية الاختلافات التشيريحية بين البشر والقردة من كون البشر ثنائيي الحركة وذوي أدمغة أكبر حجمًا. يستطيع الإنسان الركض لمسافات طويلة، ويتيح شعر الجسد الخفيف ومسامات العرق الأكثر كفاءة عند البشر الركض لمسافات أطول دون الشعور بالإجهاد؛ كان ذلك في صالحهم عند العدو وصيد حيوانات تغطيها فرو وشعر غزير، حيث كانت تلك الحيوانات لا تقوى على الجري مسافات طويلة.

بفعل ثنائية الحركة، تملك إناث البشر قنوات ولادة أصغر حجمًا مما تسبب في زيادة صعوبة وأخطار الولادة، خصوصًا بفعل كبر رأس أطفال البشر بالمقارنة مع باقي الرئيسيات. يجب علي أطفال البشر الاستدارة أثناء مرورهم بقنوات الولادة بينما لا تفعل أطفال الرئيسيات الأخري ذلك، مما يجعل البشر الجنس الوحيد حيث تتطلب الإناث مساعدة من أفراد آخرين من نفس الجنس للتقليل من مخاطر الولادة. تولد الأجنة البشرية أقل تطورًا وأكثر تعرضًا، فتولد أجنة الشمبانزي بقدرات عقلية أكثر تطورًا من نظيرتها البشرية حتي سن الستة أشهر قبل أن يتسبب التطور السريع للعقل البشري في التفوق عليها.

الدماغ البشري أكبر بحوالي ثلاث مرات من الشمبانزي، والقشرة المخية أكثر تطورًا به. قدرة البشر علي التخاطب فريدة من نوعها بين الرئيسيات. ويستطيع البشر خلق أفكار جديدة ومعقدة، لتطوير تكنولوجيا غير مسبوقة من قبل أي كائن آخر علي الأرض.

يُقدر متوسط الطول العالمي للإنسان ب 171 سم للذكر البالغ و 159 سم للإناث ويقل الطول مع التقدم في السن. زاد طول البشر عبر التاريخ، ويرجح ذلك إلي التحسن في جودة الغذاء، الرعاية الصحية، وظروف المعيشة بشكل عام نتيجة للتقدم الحضاري. متوسط كتلة الإنسان البالغ 77 كغ للذكور و 59 كغ للإناث. تعتمد الصفات الجسدية مثل شكل الجسم والوزن والطول علي تأثيرات جينية وبيئية تختلف من شخص إلي آخر.

 

نظام غشائي داخلي

النظام الغشائي الداخلي أو جهاز الغشاء الداخلي (بالإنجليزية: Endomembrane system)‏ هو نظامٌ مكونٌ من أغشيةٍ مُعلقةٍ في سيتوبلازم حقيقيات النوى، وتقسمُ هذه الأغشية الخلية إلى حجراتٍ وظيفية وبنيوية أو عضيات. تتضمن عضيات النظام الغشائي الداخلي في حقيقيات النوى: الغلاف النووي، والشبكة الإندوبلازمية، وجهاز غولجي، والأجسام الحالة، والحويصلات، والجُسيمات الداخلية، والغشاء البلازمي الخلوي وغيرها. يُعَرفُ النظام الغشائي الداخلي بشكلٍ دقيقٍ على أنهُ مجموعةٌ من الأغشية التي تُشكلُ وحدةً وظيفية وتطورية، والتي إما أن ترتبط مباشرةً أو تتبادل المواد بالحويصلات الناقلة. يجب الإشارة أنَّ النظام الغشائي الداخلي لا يتضمن أغشية البلاستيدات الخضراء أو الميتوكندريا، ولكنهُ رُبما يكون قد تطورَ من الميتوكندريا.

يحتوي الغلاف النووي على طبقةٍ مزدوجة من الليبيد والتي تُطوِقُ محتويات النواة. الشبكة الإندوبلازمية هي عضيةٌ غشائية ناقلة ومُخلِّقة تمتدُ إلى السيتوبلازم في الخلايا النباتية والحيوانية. جهاز غولجي هو سلسلةٌ من حجراتٍ مُتعددة والتي تُجمع فيها الجزئيات لنقلها إلى مكوناتِ الخلية الأخرى أو لإفرازها من الخلية. تُوجد الفجوات العصارية في الخلايا الحيوانية والنباتية، ولكنها أكبر حجمًا في الخلايا النباتية، وهي مسؤولةٌ عن الحفاظ على شكل وهيكل الخلية، بالإضافة إلى تخزين مُخلفاتها، أما الحويصلات فتكون صغيرةً نسبيًا، وهي كيسٍ مُغلقٍ بغشاء، يعمل على تخزين ونقلِ المواد. الغشاء الخلوي هو حاجزٌ محصنٌ للخلية، حيثُ يُنظمُ ماذا يدخل ويخرج منها. هُناك عُضية تعرف باسم الجسم المدبب حيثُ تتواجد فقط في الفطر، وترتبط مع نمو الطرف الخيطي.

نادرًا ما تتواجدُ الأغشية الداخلية في بدائيات النوى، وذلك على الرغم من أنَّ العديد من بكتيريا التركيب الضوئي تحتوي على غشاءٍ بلازمي مطويٍ للغاية، ومعظم سيتوبلازم الخلية مليءٌ بطبقاتٍ من الأغشية المُجمعة للضوء، وقد تشكلُ هذه الأغشية هيكلًا مُغلفًا يُسمى الجسم الأخضر، ويحدث هذا في بكتيريا الخَضْرَبيَّات.

ترتبطُ العضُيات في النظام الغشائي الداخلي عبر الاتصال المُباشر أو عبر انتقالِ أجزاءٍ غشائية كالحويصلات، ولكن على الرغم من وجود هذه العلافة، إلا أنَّ الأغشية المتنوعة لا تتطابق في الوظيفة والبُنية الهيكلية. لا يتمُ إصلاح ثَخَانَةُ الأغشية وتركيبها الجزيئي وسُلوكها الأيضي، حيثُ أنها قد تتعدل أكثر من مرة خلال حياتها. من السمات المُوحدة والتي تتقاسمها جميع الأغشية هو وجود الطبقة المزدوجة من الليبيد، مع بروتيناتٍ ترتبط بأيٍ من الجانبين أو تعبرُ من خلالها.

التاريخ

تُخَلق مُعظم الليبيدات في الخميرة إما على شكل جزئيات ليبيدية في الشبكة الإندوبلازمية أو في الميتوكندريون، كما أنَّ جزءً بسيطًا يُخلق في الغشاء البلازمي أو الغلاف النووي، وقد لا يُخلق فيها. يبدأُ التخليق الحيوي للشحميات السفينجولية في الشبكة الإندوبلازمية، ولكنهُ يكتمل في جهاز غولجي. نفس الأمر يحدث في الثدييات، مع وجود فرق بسيط في الخطوات الأولى القليلة للتخليق الحيوي لشحميات الإيثر والذي يحدث في البيروكسيسومات، وبناءً على هذا، فإنَّ الأغشية المُختلفة التي تُغلف العضيات تحت الخلوية الأُخرى يجب أن تُبنى عبر نقل الليبيدات من مواقع التخليق هذه، ولكن على الرغم أنهُ من الواضح أنَّ نقل الليبيدات يُعتبر عملًا أساسيًا في التخليق الحيوي للعضيات، إلا أنَّ آلية نقل الليبيدات عبر الخلايا غير مفهومة بشكلٍ جيد حتى الآن.

 

يعتبر موريه ومولينهاور أولَ من اقترحَ بأنَّ الأغشية الخلوية تُشكلُ نظامًا واحدًا يتبادل المواد بين مكوناته، وكان ذلك في عام 1974، حيثُ قدمَ هذا الاقتراح كطريقةٍ لتفسير كيف تتجمع الأغشية الليبيدية المُختلفة في الخلية، حيثُ تتجمع عبر تدفق الليبيدات من مواقع تخليق الليبيدات. كانت فكرة تدفق الليبيدات عبر نظامٍ مستمر من الأغشية والحويصلات بديلةً لفكرة أنَّ الأغشية المختلفة هي كيانات مستقلة تكونت من نقل المكونات الليبيدية الحُرة مثل الأحماض الدهنية والستيرولات، عبر السيتوسول. الأهم من ذلك، أنَّ نقل الليبيدات عبر السيتوسول وتدفق الليبييدات المستمر عبر نظامٍ غشائي داخلي لا يعتبران عمليتين متعارضتين، وقد يحدث كلاهما في الخلايا.

غلاف نووي

يُحيطُ الغلاف النووي بالنواة، حيثُ يفصل محتوياتها عن السيتوبلازم. يتكون الغلاف النووي من طبقتين من الأغشية، كلٌ منهما عبارة عن طبقة ثنائية الليبيد مع بروتيناتٍ مرتبطة. الغلاف النووي الخارجي مُستمرٌ مع غلاف الشبكة الإندوبلازمية الخشنة، حيثُ يتميز هذا الجزء منه بوجود ريبوسوماتٍ مرتبطة بالسطح، كما يستمرُ الغلاف الخارجي مع الغلاف النووي الداخلي، حيثُ أنَّ الطبقتين تندمجان معًا عند ثقوبٍ صغيرة جدًا تُسمى المسامات النووية، وهي مساماتٌ تخرقُ الغلاف النووي، ويبلغ قطرها حوالي 120 نانومتر، كما تسمحُ بمرور الجزئيات بين النواة والسيتوبلازم، حيثُ تسمح بمرور جزيئاتٍ محددة ولا تسمح بمرور غيرها. نظرًا لوجود هذه المسامات في مناطق مزدحمة بالجزيئات، فإنها تلعب دورًا مهمًا في فيزيولوجيا الخلايا. يُسمى الحيز بين الغلاف النووي الخارجي والداخلي بالحيز حول النواة، والذي يندمجُ مع تجويف الشبكة الإندوبلازمية الخشنة.

يتحددُ هيكلُ الغلاف النووي عبر شبكةٍ من الخيوط المتوسطة (خيوط بروتينية)، وتترتبُ هذه الشبكة بطانةٍ مشابهةٍ لشبكةٍ تسمى الصفيحة النووية، والتي ترتبط مع الكروماتينات والبروتينات الغشائية المتكاملة والمحتويات الأخرى للنواة، ويكون هذا على طول السطح الداخلي للنواة. يُعتقد بأنَّ الصفيحة النووية تُساعد في وصولِ المواد داخل النواة إلى المسامِ النووية، كما يعتقدُ أنها تساعدُ أيضًا في تفكك الغلاف النووي خلال الانقسام المتساوي، وفي إعادة تجميعه بعد نهاية العملية.

 

تتميزُ المسامُ النووية بكفاءةٍ عاليةٍ في السماح بالمرور الانتقائي للمواد من وإلى النواة؛ وذلك لأنَّ الغلاف النووي يمتلكُ قدرًا كبيرًا من الازدحام، حيثُ يجبُ أن ينتقل الحمض النووي الريبوزي (RNA) والوحدات الفرعية للريبوسومات بشكلٍ متواصل من النواة إلى السيتوبلازم، كما أنهُ يجب السماحُ بإدخال بعض المواد الأساسية لنشاط النواة من السيتوبلازم، والتي تتضمن الهستونات والبروتينات المُنظمة للجين والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) وبوليميرازات الحمض النووي الريبوزي وغيرها من المواد الأساسية الأخرى. يحتوي الغلاف النووي في الخلية الثديية النموذجية على 3000-4000 مجمعاتٍ مسامية. إذا كانت الخلية تُخلقُ الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)، فإنَّ كل مجمعٍ مسامي يجب أن ينقل حوالي 100 جزيء هستون بالدقيقة. إذا كانت الخلية تنمو بسرعةٍ، فإنَّ كل مجمعٍ مسامي يجب أن ينقل أيضًا حوالي 6 وحداتٍ فرعية ريبوسومية كبيرة وصغيرة مجمعةٌ حديثًا في الدقيقة، حيثُ ينقلها من النواة إلى السيتوسول، ويتم استخدامها هُناك في تَخليق البروتينات.

 

 

1- النواة، 2- مسام نووي، 3- شبكة إندوبلازمية خشنة، 4- شبكة إندوبلازمية ملساء، 5- ريبوسوم متموضع على الشبكة الإندوبلازمية الخشنة، 6- بروتينات يتم نقلها، 7- حويصلات ناقلة، 8- جهاز غولجي، 9- الوجه مقرون لجهاز غولجي، 10- الوجه مفروق لجهاز غولجي، 10- صهريج جهاز غولجي.

الشكبة الإندوبلازمية (ER) هي عضية غشائية ناقلة ومُخلِّقة وتعتبر امتدادا للغشاء النووي. أكثر من نصف المجموع الكلي للأغشية في خلايا حقيقيات النوى عبارة عن شبكة إندوبلازمية. تتكون الشبكة الإندوبلازمية من أكياس مسطحة ونبيبات متفرعة يُعتقد أنها مترابطة، لكي يشكل غشاء الشبكة الإندوبلازمية صحيفة مستمرة تحيط بفراغ داخلي وحيد، يسمى هذا الفراغ الملفف بحدة لمعة الشبكة الإندوبلازمية، ويشار إليه كذلك بفراغ صهريج الشبكة الإندوبلازمية. تشغل اللمعة حوالي عشرة بالمئة من الحجم الإجمالي للخلية. يسمح غشاء الشبكة الإندوبلازمية بالنقل الاختياري للجزيئات بين اللمعة والسيتوبلازم، وبما أنه مرتبط بالغلاف النووي فذلك يوفر قناةً بين النواة والسيتوبلازم.

 

للشبكة الإندوبلازمية دورٌ محوريٌ في إنتاج، معالجة، ونقل المركبات الكيميائية الحيوية لاستخدامها داخل وخارج الخية. غشائها هو موقعُ تخليق جميع البروتينات عبر الغشائية والليبيدات لمعظم عضيات الخلية، بما في ذلك الشبكة الإندوبلازمية نفسها، جهاز غولجي، اليحلولات، الدُخْلولات، المتقدرة، البيروكسيات، الحويصلات الإفرازية، الغشاء الخلوي. فضلا عن ذلك، معظم البروتينات التي ستغادر الخلية بالإضافة إلى تلك التي ستستقر في لمعة الشبكة الإندوبلازمية وجهاز غولجي واليحلولات يتم نقلها في البداية إلى الشبكة الإندوبلازمية. وعليه، فإن تواجُد العديد من البروتينات في الفراغ الصهريجي للمعةِ الشبكة الإندوبلازمية لايكون إلا مؤقتا، إذ أنها تمر من هنالك في طريقها نحو مواقع أخرى. تبقى بعض البروتينات بشكل دائم في لمعة الشبكة وتعرف باسم بروتينات الشبكة الإندوبلازمية المقيمة، وهي بروتينات خاصة تملك إشارة استبقاء مميزة مكونة من تسلسلٍ محددٍ من الأحماض الأمينية الذي يعمل على بقائها في الشبكة. من الأمثلة على أحد بروتينات الشبكة الإندوبلازمية المقيمة المهمة هو بروتين شابرون المعروف باسم البروتين الرابط للجلوبين المناعي (BiP) والذي يتعرف على البروتينات الأخرى التي تم تركيبها أو معالجتها بشكل خاطئ ويمنع إرسالها إلى مواقعها النهائية.

 

تعمل الشبكة الإندوبلازمية على فرزِ بروتيناتٍ مصاحبٍ للترجمة. عديد الببتيد الذي يحتوي على تسلسل إشارة الشبكة الإندوبلازمية (ببتيد إشعاري) يتم التعرف عليه من قبل بروتين متعرف على الإشارة (SRP) والذي يوقف تخليق البروتين وينقل عديد الببتيد إلى غشاء الشبكة الإندوبلازمية ويحرره، يدخل عديد الببتيد إلى لمعة الشبكة عبر الموقع البروتيني Sec61 ثم تُستأنف عملية الترجمة.

 

توجد منطقتان متميزتان -لكنهما متصلتان- من الشبكة الإندوبلازمية، تختلفان في البنية والوظيفة: الشبكة الإندوبلازمية الملساء والشبكة الإندوبلازمية الخشنة. سميت الشبكة الخشنة كذلك لأن سطحها السيتوبلازمي مغطى بالريبوسومات، حيث يعطيها ذلك منظرا مليئا بالنتوءات حين تُرى عبر المجهر الإلكتروني، أما الشبكة الملساء فتبدو ملساء لانعدام الريبوسومات في سطحها السيتوبلازمي.

 

وظائف الشبكة الإندوبلازمية الملساء

في معظم الخلايا، تكون مناطق الشبكة الإندوبلازمية الملساء (SER) ملساء جزئيًا وخشنة جزئيًا أيضًا، ويطلق عليها في بعض الأحيان اسم الشبكة الإندوبلازمية الانتقالية لأنها تحتوي مواقع خروجٍ تتبرعم منها حويصلات ناقلة، حاملة لبروتينات حديثة التخليق تمضي نحو جهاز غولجي. في بعض الخلايا المتخصصة تكون الشبكة الملساء وافرة ولها وظائف إضافية. تعمل الشبكة الملساء في هذه الخلايا المتخصصة في عمليات أيضية متنوعة تشمل: تخليق الليبيدات، أيض الكربوهيدرات وإزالة سمية الأدوية والسموم. إنزيمات الشبكة الملساء أساسية لتخليق اللبيدات بما في ذلك الزيوت، اللبيدات الفوسفورية والستيرويدات. هرمونات الجنس لدى الفقاريات وهرمونات الستيرويد المُفرزة بواسطة الغدد الكظرية هي من بين الستيرويدات التي تنتجها الشبكة الملساء في الخلايا الحيوانية. الخلايا التي تُخلِّق هذه الهرمونات غنية بالشبكة الإندوبلازمية الملساء.

 

خلايا الكبد مثال آخر على الخلايا المتخصصة التي تحتوي على شبكة ملساء وفيرة. توفر هذه الخلايا مثالا على دور الشبكة الملساء في أيض الكربوهيدرات، حيث تخزن خلايا الكبد الكربوهيدرات على شكل غلايكوجين ويقود تحلله في النهاية إلى إطلاق الجلوكوز من خلايا الكبد، وذلك أمر ضروري لتنظيم تركيز السكر في الدم. الناتج الأولي لتحلل الغلايكوجين هو غلوكوز 1-فوسفات ويتم تحويله إلى غلوكوز 6-فوسفات ثم يقوم إنزيم في الشبكة الملساء لخلية الكبد بإزالة الفوسفات من الغلوكوز ليتمكن بعدها من مغادرة الخلية.

 

يمكن لإنزيمات الشبكة الملساء المساعدة في إزالة سُمّية الأدوية. يتم في العادة أثناء إزالة السمية إضافة مجموعة هيدروكسيل للدواء تجعله أكثر قابلية للذوبان ومنه إزالته من الجسد. أحد التفاعلات المدروسة بشكل كبير يتم بواسطة عائلة سيتوكروم بي450 من الإنزيمات، والتي تحفز هيدركسلة الأدوية غير القابلة للذوبان في الماء أو المستقلبات التي كانت -من دون ذلك- لتتراكم إلى مستويات سُمّية في غشاء الخلية. للشبكة الملساء الخاصة بالخلايا العضلية وظيفة اختصاصية أخرى، حيث يقوم غشاء الشبكة الملساء فيها بضخ أيونات الكالسيوم من العصارة الخلوية إلى الفراغ الصهريجي. حين تصبح الخلية العضلية منبه بواسطة تدفع عصبي، يرجع الكالسيوم عبر غشاء الشبكة إلى العصارة الخلوية ويولد تقلص الخلية العضلية.

 

وظائف الشبكة الإندوبلازمية الخشنة

تصدِّر العديد من أنواع الخلايا البروتينات المخلقة بواسطة الريبوسومات المرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية الخشنة (RER)، حيث تُجمِّع الريبوسومات الأحماض الأمينية إلى وحدات بروتينية ويتم نقلها إلى الشبكة الخشنة لإجراء تعديلات إضافية لها. يمكن لهذه البروتينات أن تكون إما: بروتينات عبر غشائية يتم دمجها في غشاء الشبكة الإندوبلازمية، وإما بروتينات قابلة للذوبان في الماء يمكنها العبور عبر الغشاء إلى اللمعة. تُطوى البروتينات التي تصل إلى داخل الشبكة الإندوبلازمية إلى بنياتها الثالثية الصحيحة، وتضاف إليها مركبات كيميائية مثل الكربوهيدرات أو السكريات، وبعدها إما أن تنقل الشبكة الإندوبلازمية البروتينات الكاملة -والتي تسمى بروتينات مفرزة- إلى مناطق مختلفة من الخلية تحتاج إليها، وإما أن تُرسل إلى جهاز غولجي للمزيد من المعالجة والتعديلات.

 

بعد تشكُّل البروتينات المفرزة، يقوم غشاء الشبكة الإندوبلازمية بفصلها عن البروتينات التي ستبقى في العصارة الخلوية. تغادر البروتينات المفرزة من الشبكة الإندوبلازمية ملفوفة في أغشية حويصلات تتبرعم مثل الفقاعات من الشبكة الإندوبلازمية الانتقالية، تسمى هذه الحويصلات التي تنتقل إلى جزء آخر من الخلية بالحويصلات الناقلة. آلية أخرى لنقل الليبيدات والبروتينات خارج الشبكة الإندوبلازمية تحدث عبر البروتينات الناقلة للبيد في مناطق تسمى مواقع اتصال غشائية تصبح فيها الشبكة الإندوبلازمية مرتبطة على مسافة قريبة وثابتة بأغشية عضيات أخرى مثل الغشاء الخلوي، جهاز غولجي واليحلولات.

إضافة إلى تكوين البروتينات المفرزة، تكوِّن الشبكة الإندوبلازمية أغشية تنمو فيها بإضافة البروتينات والليبيدات الفوسفورية. بينما تنمو عديدات الببتيد التي يُفترض أن تصبح بروتينات غشائية في الريبوسوم، يتم إدراجها داخل غشاء الشبكة الإندوبلازمية وإبقاؤها هنالك بواسطة أجزائها الكارهة للماء. تُنتِج الشبكة الخشنة كذلك ليبيداتها الفوسفورية الخاصة بها، وتقوم الإنزيمات المدمجة في غشاء الشبكة الإندوبلازمية بتجميع الليبيدات الفوسفورية. يتمدد غشاء الشبكة الإندوبلازمية ويمكن أن يتم نقله بواسطة الحويصلات الناقلة إلى مكونات أخرى للنظام الغشائي الداخلي.

 

جهاز غولجي

 

صورة مجهرية لجهاز غولجي، يظهر كحزمة من خواتم نصف دائرية سوداء قرب القاع، يمكن ملاحظة العديد من الحويصلات الدائرية على مقربة من الجهاز.

يتكون جهاز غولجي (ويعرف كذلك بجسم غولجي ومركب غولجي) من جيوب منفصلة تسمى صهاريج، وشكلها مماثل لحزمة من الفطائر المحلاة. ويختلف عدد هذه الحزمات على حسب اختصاص الخلية الوظيفي. يُستخدم جهاز غولجي من قبل الخلية لإجراء المزيد من التعديلات على البروتينات المخلقة حديثا، يسمى الجزء الذي يستقبل الحويصلات من جهاز غولجي بالوجه مقرون ويكون عادة بجوار الشبكة الإندوبلازمية، وتسمى النهاية المعاكسة للوجه مقرون من جهاز غولجي بالوجه مفروق ومنه تغادر المركبات الكاملة، ويقابل الوجه مفروق الغشاء الخلوي عادة، وإليه تُرسل معظم المواد التي يعدّلها جهاز غولجي.

 

تخضع البروتينات التي تُرسلها الشبكة الإندوبلازمية في حويصلاتٍ إلى المزيد من التعديلات في جهاز غولجي وبعدها يتم التحضير لإفرازها خارج الخلية أو لنقلها إلى أماكن أخرى منها. يمكن أن تحدث العديد من الأمور للبروتينات أثناء رحلتها في فراغ جهاز غولجي المغطى بالإنزيمات، حيث يزيل الجهاز موحودات سكر بديلة منتجًا مجموعةً كبيرةً متنوعة من قليلات السكاريد. علاوة على تعديل البروتينات، يركب جهاز غولجي جزيئات ضخمة كذلك ففي الخلايا النباتية ينتج جهاز غولجي بكتين والعديد من عديدات السكاريد الأخرى التي تحتاج إليها.

 

عند انتهاء عملية التعديلات الإضافية، يقوم جهاز غولجي بفرز النواتج التي عالجها وإرسالها إلى أجزاء مختلفة من الخلية بعد إضافة لصاقات تعرُّف جزيئية أو واسمات بروتينية لها لمساعدة العضيات المستقبلة لها في التعرف عليها. بعد تنظيم كل شيء يُرسل جهاز غولجي نواتجه عبر حويصلات متبرعمة من الوجه المفروق.

 

الفجوات العصارية مثل الحويصلات هي أكياس غشائية (محاطة بغشاء) داخل الخلية، وهي أكبر حجما من الحويصلات وذات وظائف متخصصة متعددة. وظائف الفجوات العصارية تختلف بين الخلايا النباتية والحيوانية.

 

في الخلايا النباتية، تشغل الفجوات العصارية حجما يتراوح بين 30% إلى 90% من الحجم الكلي للخلية. معظم الخلايا النباتية البالغة تحتوي على فجوة عصارية مركزية واحدة يحيط بها غشاء يسمى غشاء الفجوة (tonoplast). تعمل الفجوات في الخلايا النباتية كأحيازٍ لتخزين المغذيات وفضلات الخلية، ويسمى المحلول الذي تُخزَّن فيه هذه الجزيئات بالعصارة الخلوية. تتواجد الخضابات التي تُلون الخلية في بعض الأحيان بالعصارة الخلوية. يمكن للفجوات زيادة حجم الخلية -التي تتمدد بإضافة الماء- كما أنها تتحكم في ضغط الامتلاء (الضغط الإسموزي الذي يحول دون انحناء جدار الخلية للداخل). مثل اليحلولات في الخلايا الحيوانية، لدى الفجوات العصارية أس هيدروجيني حمضي وتحتوي على إنزيمات حلمأة. يمكِّن الأس الهيدروجيني الفجوات من القيام بإجراءات استتبابية في الخلية، على سبيل المثال حين ينخفظ الأس الهيدروجيني في محيط الخلايا يمكن تحويل أيونات +H المتدفقة إلى العصارة الخلوية نحو فجوة عصارية للحفاظ على ثابت الأس الهيدروجيني للعصارة الخلوية.

 

في الخلايا الحيوانية، تساهم الفجوات في عمليتي الإيماس والالتقام الخلوي. يشير الالتقام الخلوي إلى عملية إدخال المواد داخل الخلية ويشير الإيماس إلى عملية إخراج المواد من الخلية إلى الوسط خارج الخلوي. تحاط المواد المُدخلة إلى داخل الخلية بالغشاء الخلوي وبعدها تنقل إلى فجوة عصارية، يوجد نوعان من الالتقام الخلوي: البلعمة (ابتلاع الخلايا) والاحتساء (شرب الخلايا). تقوم الخلايا في البلعمة بإحاطة جزيئات كبيرة مثل البكتيريا. الاحتساء عملية مماثلة باستثناء أن الجزيئات التي يتم ابتلاعها تكون في حالة سائلة.

 

الحويصلات

الحويصلات عبارة عن وحدات نقل صغيرة مكونة من أغشية مغلقة يمكنها نقل الجزيئات بين مختلف الأحياز الخلوية. تَنقل معظم الحويصلات الأغشيةَ المجمَّعَةَ في الشبكة الإندوبلازمية إلى جهاز غولجي، ثم من جهاز غولجي إلى مواقع مختلفة.

 

تتواجد أنواع عديدة من الحويصلات ويحتوي كل نوع منها على بروتينات مختلفة في التكوين. تتشكل معظم هذه الحويصلات من مناطق محددة من الأغشية. حين تتبرعم الحويصلة من غشاء ما فإنها تحتوي بروتينات محددة في سطح عصارتها الخلوية. يحتوي كل غشاء تسافر إليه الحويصلة واسما في سطح عصارته الخلوية، يتطابق هذا الواسم مع البروتينات التي في الحويصلة المسافرة إلى هذا الغشاء. وعندما تجد الحويصلة الغشاء المتطابق تندمج معه.

 

توجد ثلاث أنواع شائعة من الحويصلات هي: الحويصلات المغلفة بالكلاثرين، الحويصلات المغلفة بـ COPI والحويصلات المغلفة بـ COPII ويؤدي كل منها وظائف مختلفة في الخلية، مثلا: تنقل الحويصلات المغلفة بالكلاثرين المواد بين جهاز غولجي والغشاء الخلوي في حين أن الحويصلات المغلفة بـ COPI وCOPII تستخدمان بشكل متواتر في نقل المواد بين الشبكة الإندوبلازمية وجهاز غولجي.

 

الأجسام الحالة

المقالة الرئيسة: جسم حال

اليحلولات أو الجسيمات الحالة هي عضيات تحتوي على إنزيمات حلمأة تُستخدم في الهضم داخل الخلوي. الوظيفة الأساسية لليحلول هي معالجة الجزيئات التي تُدخلها الخلية إلى وسطها وإعادة تدوير أجزاء الخلية المتضررة والمهترئة. الإنزيمات المتواجدة داخل اليحلولات هي هيدرولازات حمضية تتطلب أوساطا حمضية لأدائها المثالي. توفر اليحلولات أوساطا مثل تلك بالحفاظ على أس هيدروجيني يساوي 5.0 داخل العضية. إذا حدث وتمزق اليحلول فإن الإنزيمات المحررة لا تكون نشيطة جدا لأن الأس الهيدروجيني للعصارة الخلوية متعادل. لكن إذا تمزقت عدة يحلولات وتسربت إنزيماتها فيمكن أن يسبب ذلك انهضاما ذاتيا وتتدمر الخلية.

 

تقوم اليحلولات بالهضم داخل الخلوي – بواسطة عملية تسمى البعلمة- وذلك عبر الاندماج مع فجوة عصارية وتحرير إنزيماتها داخل الفجوة. بفضل هذه العملية تمر السكريات والأحماض الأمينية وموحدات أخرى إلى العصارة الخلوية وتصبح مغذيات ومواد أولية للخلية، تستخدم اليحلولات إنزيمات الحلمأة خاصتها لإعادة تدوير عضياتها القديمة والمهترئة عبر عملية تسمى الالتهام الذاتي، حيث يحيط اليحلول بعضية مهترئة ويستخدم إنزيماته لتفكيك المادة المهضومة، ينتج عن ذلك موحودات عضوية تعود إلى العصارة الخلوية لإعادة استخدامها. المهمة الأخيرة لليحلول هي هضم الخلية نفسها عبر عملية تسمى التحلل الذاتي.

 

الجسم المدبب

المقالة الرئيسة: جسم مدبب

 

توضيح مفصَّل للغشاء الخلوي ومكوناته، بما في ذلك بنية الليبيد الفوسفوري.

الجسم المدبب أو الجسم الطرفي هو أحد مكونات النظام الغشائي الداخلي ويتواجد في الفطريات فقط، وله علاقة بنمو الخيوط الفطرية، وهو جسيم مرتبط بمرحلة الظلام ويتكون من تكدس فجوات غشائية تحتوي على مكونات جدار خلوي، ويعمل كنقطة تجميع وتحرير لمثل هذه المكونات التي تتوسط جهاز غولجي والغشاء الخلوي. الجسيم القمي هو عضية حركية ويولد خيوطا فطريا مع تحركه إلى الأمام.

 

الغشاء الخلوي

المقالة الرئيسة: غشاء خلوي

الغشاء الخلوي أو الغشاء البلازمي هو غشاء ذو طبقة مزدوجة من الليبيدات الفوسفورية يفصل الخلية عن محيطها الخارجي وينظم نقل الجزيئات والإشارات إلى داخل وخارج الخلية. توجد في الغشاء بروتينات مدمجة هي التي تؤدي الوظائف التي يقوم بها الغشاء. الغشاء البلازمي ليس بنية ثابتة أو صلبة، إذ يمكن للجزيئات التي تكونه التحرك جانبيا، بسبب هذه الحركة ومكوناته المتعددة الأخرى يُشار إلى الغشاء البلازمي بأنه فسيفساء مائعة. يمكن للجزيئات الأصغر مثل ثنائي أكسيد الكربون، الماء والأكسجين المرور عبر الغشاء البلازمي بحرية بواسطة الانتشار أو التناضح، أما الجزيئات الكبيرة التي تحتاجها الخلية فيتم نقلها بمساعدة البروتينات عبر النقل النشط.

 

يقوم الغشاء البلازمي الخاص بالخلية بعدة وظائف منها: نقل المغذيات إلى الخلية، السماح بمغادرة الفضلات، منع المواد الدخيلة من دخول الخلية، تفادي مغادرة المواد التي تحتاجها الخلية، الحفاظ على الأس الهيدروجيني الخاص بالعصارة الخلوية ومنع الضغط الإسموزي للعصارة الخلوية. البروتينات الناقلة التي تسمح لبعض المواد بالعبور من خلالها ولا تسمح للبعض الآخر تُستخدم لهذه الوظائف، تستخدم هذه البروتينات حلمأة الـATP لضخ المواد ضد تدرجات تركيزها.

 

فضلا عن هذه الوظائف العامة، لدى الغشاء البلازمي وظائف محددة في الكائنات متعددة الخلايا، حيث تساعد البروتينات السكرية المتواجدة في الغشاء الخليَةَ في التعرف على خلايا أخرى في سبيل تبادل المستقلبات وتشكيل الأنسجة. تسمح بروتينات أخرى في الغشاء البلازمي بالارتباط بالهيكل الخلوي والنسيج البين خارج الخلوي، وهي وظيفة تحافظ على شكل الخلية وتثبت مواقع البروتينات الغشائية. الإنزيمات التي تحفز التفاعلات توجد كذلك في الغشاء البلازمي. لدى البروتينات المستقبلة في الغشاء شكل يطابق الجزيء الكيميائي الرسول، وهذا ينتج عنه استجابات خلوية متعددة.

 

 

البرق

 

البرق

البَرْق (الجمع: بُروق) ظاهرة طبيعية بصرية تظهر في صورة شرارة كهربائية، والتي تنشأ عن تفريغ مفاجئ وعنيف في مناطق الغلاف الجوّي المشحونة. غالبًا ما يتشكّل البرق أثناء العواصف الرعدية؛ إذ إنّ الرعد هو صوت موجة الصدمة الناتجة عن ازدياد الضغط المفاجئ للجزيئات الغازية. عندما يكون التفريغ الكهربائي شديدًا بين السحاب وبين جسم مشحون على الأرض يسمّى البرق والرعد المصاحب له حينها بالصاعقة.

هناك ثلاثة أصناف رئيسية للبروق وذلك حسب مكان التفريغ، وهي المتشكّلة إمّا داخل سحابة العاصفة الرعدية أو بين السحب أو بين السحب والأرض. توجد عدّة أشكال ظاهرية للبرق يبلغ عددها حوالي 15 منها: برق عديم الرعد، والذي يشاهد ولا يُسمَع صوت رعده؛ وكذلك البرق الجاف، والذي يسبّب العديد من حرائق الغابات.

لكي تحدث عمليّة تفريغ كهربائي ينبغي توفّر شرطين أساسيّين؛ الأوّل: وجود فرق جهد كبير بالشكل الكافي بين منطقتين في الفضاء؛ والثاني: وجود وسط عازل يحول دون معادلة الشحنة، وهو الأمر الذي يؤمّنه الهواء في الغلاف الجوّي. من المعلوم أنّه خلال العاصفة الرعدية يحدث هناك فصل بين منطقتين مختلفتين في نمط الشحنة الكهربائية داخل السحابة؛ إلّا أنّ الآلية التفصيلية لعمليّة تشكّل البرق ما تزال غير مفهومة بالكامل.

نظريات التشكل

يتشكّل البرق عادةً داخل المزن الركامي، والتي تسمّى أيضًا سحابة العاصفة الرعدية، وذلك من حدوث عملية تفريغ كهربائي، والتي تتمثّل بوميض البرق. لكي تحدث عملية التفريغ لا بدَّ من حدوث فصل للشحنات الكهربائية عن بعضها؛ إلّا أنّ عملية التفريغ الكهربائي الفعلية هي المرحلة الأخيرة من عملية معقّدة جدًّا. ما يجعل الأمرَ معقّدًا هو التباين الواضح بين عملية تشكّل البرق طبيعيًا وبين التجارب المخبرية لتشكيل البرق في وسط غازي، إذ أنّ الحركية الكبيرة للجزيئات تُصعّب من مهمّة فصل الشحنات الكهربائية عن بعضها والإبقاء عليها كذلك لفترة طويلة، خاصّةً من غير استخدام تجهيزات تقنية من أجل محاكاة تشكّل البرق طبيعيًا. ما تزال الآلية الكاملة لتشكُّل البرق والصواعق محطَّ دراسةٍ وتحقيقٍ علمي.

إن أكثر أنواع البرق دراسةً هو البرق المتشكّل بين السحاب والأرض (CG)؛ على الرغم من الشيوع الأكبر لومضات البرق داخل السحاب (IC) وبين السحب (CC) إلّا أنّه يصعب دراستها بسبب عدم وجود نقاط مادّية فيزيائية للمراقبة وللقياس على مستوى السحب، بالإضافة إلى صعوبة التنبّؤ بزمان ومكان حدوث ومضات البرق أو الصواعق في الأنواع الأخيرة. ولكن من حيث المبدأ، يمكن تعميم الملاحظات والنتائج المستحصَل عليها من البرق المتشكّل بين السحاب والأرض على باقي أنواع البروق.

الكَهْرَبَة

تقع منطقة الشحن الكهربائي الرئيسية للعاصفة الرعدية في القسم المتوسّط، حيث يتحرّك الهواء صاعداً إلى الأعلى بسرعةٍ كبيرة (تيّار صاعد)، وتتراوح عندها درجات الحرارة بين -15 إلى -25 °س.

ما تزال عمليّة الشحن الكهربائي الحاصلة في العواصف الرعدية محطَّ دراسةٍ من العلماء، الذين يحاولون إيجاد تفسير نهائي لآلية حدوثها، إلّا أنّ هناك توافقٌ عام على المبادئ الأساسية لعملية الكَهْرَبة في العواصف الرعدية.

تقع منطقة الشحن الكهربائي الرئيسية للعاصفة الرعدية في القسم المتوسّط، حيث يتحرّك الهواء صاعدًا إلى الأعلى (تيّار صاعد) بسرعةٍ كبيرة تصل إلى 5-20 متر/الثانية وما فوق؛ وتتراوح عندها درجات الحرارة بين -15 إلى -25 °س، حيث تقع تلك المنطقة أعلى من مستوى التجمّد. في تلك المنطقة، تؤدّي مجموعة العوامل من درجة الحرارة وحركة التيّار الهوائي الصاعد السريعة إلى تكاثف بخار الماء داخل السحابة مشكّلًا مزيجًا من قطيرات ماءٍ صغيرة فائقة التبريد دون نقطة التجمّد، بالإضافة إلى حدوث عملية ترسيب إلى بلّورات جليد صغيرة وكذلك إلى حبيبات البَرَد الدقيق. بما أنّ عملية التكاثف طاردة للحرارة، فيؤدّي ذلك إلى زيادة حركية الجسيمات في الحيّز الفراغي داخل السحابة بالمقارنة مع خارجها، ممّا يساعد على اندفاعها داخل السحابة للأعلى. بالإضافة إلى ذلك، يحمل التيار الهوائي الصاعد قطيرات الماء فائقة التبريد وبلّورات الجليد الصغيرة إلى الأعلى؛ بالمقابل تميل حبيبات البَرَد الدقيق ذات الحجم الأكبر والكثافة الأعلى إلى السقوط أو البقاء معلّقةً في الهواء.

عندما تصطدم بلّورات الجليد مع حبيبات البَرَد الدقيق تحدث عملية شحنٍ كهربائي، حيث تصبح بلّورات الجليد مشحونةً بشحنةٍ كهربائيةٍ موجبة، في حين تصبح حبيبات البَرَد الدقيق مشحونةً بشحنةٍ كهربائيةٍ سالبة.

يؤدّي ذلك التباين في حركة الجسيمات إلى حدوث تصادمات، والتي تؤدّي بدورها في النهاية إلى حدوث عملية شحنٍ كهربائي. فعندما تصطدم بلّورات الجليد مع حبيبات البَرَد الدقيق تحدث عملية شحنٍ كهربائي، حيث تصبح بلّورات الجليد مشحونةً بشحنةٍ كهربائيةٍ موجبة، في حين تصبح حبيبات البَرَد الدقيق مشحونةً بشحنةٍ كهربائيةٍ سالبة. يحمل التيّار الهوائي الصاعد بلّورات الجليد الصغيرة موجبة الشحنة إلى أعلى سحابة العاصفة الرعدية، في حين تبقى حُبيبات البَرَد الدقيق الأكثف إمّا معلّقةً في وسط سحابة العاصفة الرعدية أو تتساقط إلى القسم السفلي من تلك السحابة. نتيجةً لذلك، يحدث تباينٌ في شحنة الفضاء الكهربائية بين أعلى السحابة الرعدية موجبة الشحنة وأسفلها سالبة الشحنة الكهربائية. بيّنت الدراسات أنّ شدّة شحنة الفضاء متناسبة بشكلٍ مباشرٍ مع محتوى الجليد داخل سحابة العاصفة الرعدية؛ ممّا يعني أنّ احتمالية تشكّل البرق تزيد مع زيادة كمّية الجليد داخل السحابة.

يصبح القسم الأعلى من سحابة العاصفة الرعدية موجب الشحنة؛ في حين أنّ القسم المتوسّط والسفلي يصبح سالب الشحنة.

تساعد حركة التيّارات الهوائية الصاعدة للأعلى والرياح في الارتفاعات العليا من الغلاف الجوي على تشتيت بلّورات الجليد الصغيرة بشكلٍ أفقي في القسم الأعلى من سحابة العاصفة الرعدية وإبعادها عن قاعدتها؛ بحيث تحدث عمليّة إعادة توزيع. بالإضافة إلى ذلك، تحدث أيضًا، ولكن على نطاق أصغر، عمليّة تشكّل لشحنةٍ كهربائيةٍ موجبة بالقرب من أسفل سحابة العاصفة الرعدية بسبب الهطول وبسبب درجات الحرارة الدافئة. وكلّما اقتربت حبيبات البَرَد الدقيق من المنطقة الدافئة أسفل السحابة فإنّها تذوب وتنصهر، وبذلك تقوم قطيرات الماء الناشئة عن عملية الذوبان بأخذ الشحنة السالبة معها، والتي عندما تمرّ بالمنطقة موجبة الشحنة أسفل السحابة تحصل هناك عملية معادلة للشحنة، وبالتالي يكون الهطول معتدل الشحنة.

تشكّل الحقل الكهربائي

يمكن أن يتشكّل البرق من الحركة الدورانية للهواء الدافئ الرطب عبر الحقول الكهربائية، ثم تقوم جسيمات الماء أو الجليد بتجميع الشحنة كما هو الحال في مولد فان دي غراف. فمع مرور الوقت تتجمّع حبيبات البَرَد الدقيق ذات الشحنة السالبة أسفل سحابة العاصفة الرعدية، وعندما تدنو تلك السحابة من سطح الأرض، تحدث عملية تحريض كهربائي ساكن (حثّ كهروستاتيكي) على سطح الأرض أسفل سحابة العاصفة الرعدية وذلك بشحنة كهربائية مساوية بالقيمة للشحنة في السحابة ولكنّها معاكسة لها بالقطبية. بسبب وجود منطقتين مختلفتي الشحنة يتولّد حقل كهربائي في الهواء بينهما، وتتفاوت شدّته حسب كمّية الشحنة. تكون الشحنة الكهربائية الموجبة المحرَّضَة أوّل تشكّلِها صغيرةً نسبيًا، وعند اقتراب سحابة العاصفة الرعدية، وذلك عند قياسها مقابل نقطة ثابتة، إلّا أنّها تزداد مع اقتراب مركز العاصفة، ثم لا تلبث أن تنخفض مجدّدًا مع مرور السحابة. يمكن للقيمة المرجعية لشحنة السطح المحرَّضة أن تُمثَّل تقريبيًا على هيئة منحني الجرس. يمكن قياس شدّة الحقل الكهربائي في الغلاف الجوي بأجهزة خاصة.

عندما يتجاوز الحقل الكهربائي الموضعي قيمة شدة العزل للهواء الرطب (حوالي 3 ملايين فولت لكل متر) فإنّ التفريغ الكهربائي يحصل على هيئة صاعقة، والتي غالبًا ما تتبع بومضات تفريغ بشكل متناسب، والتي تتفرّع من نفس المسار. من جهةٍ أخرى، فإنّ الحقل الكهربائي داخل سحابة العاصفة الرعدية ليس كبيرًا بالشكل الكافي لكي يقوم بتوليد عملية تشكّل البرق من تلقاء نفسه. الأمرَ الذي جعل الباحثين يميلون حاليًا لوجود ضرورةٍ لحدوث تأيّن للهواء وتشكيل مسار أو قناة تؤمّن نقل الشحنة الكهربائية.

إنّ تشكّل البرق يتطلّب وجودَ قناةٍ ثنائية الاتجاه من الهواء المتأيّن، والتي تُدعى «قائد البرق» (ملاحظة 1)، والتي تتشكّل بعمليةٍ ما تزال غير مفهومة بالكامل بين منطقتين مختلفتين بالشحنة الكهربائية في سحابة العاصفة الرعدية. يتكوّن قائد البرق من قنوات ناقلة كهربائيًا من الهواء المتأيّن، والتي تمرّ عبر (أو تنجذب إلى) مناطق ذات شحنة كهربائية معاكسة لشحنة رأس القائد. يعمل رأس القائد ثنائي الاتجاه على مَلْءِ منطقةٍ مشحونةٍ داخل سحابة العاصفة الرعدية تُعرَف باسم «البئر»، وذلك بشحنةٍ معاكسةٍ لشحنته. من الممكن أن تَملأَ نهايةٌ واحدةٌ للقائد البئرَ بشحنةٍ موجبةٍ بالكامل، في حين أنّ النهاية الأخرى ما تزال فعّالة. عند حدوث ذلك، يمكن لنهاية القائد التي مَلأتِ البئرَ أن تنتشرَ خارج سحابة العاصفة الرعدية، ممّا يؤدّي إلى وميضٍ داخل السحاب أو وميض من السحاب إلى الأرض.

صاعقة بسبب اتصال قَائِدَي برق، الأوّل موجب الشحنة ممثّلاُ بالخطّ الأزرق، والثاني سالب الشحنة ممثلاُ بالخطّ الأحمر.

في وميضٍ نمطيٍّ من السحاب إلى الأرض يتشكّل قائدٌ ثنائيّ الاتجاه بين منطقة رئيسية سالبة الشحنة وبين منطقة أسفلَ منها ذات شحنة موجبة في عاصفة السحابة الرعدية. تمتلئ المنطقة موجبة الشحنة بسرعة من القائد سالب الشحنة، ومن ثَمّ ينتشر باتّجاه الأرض المشحونة بالتحريض. تعمل قناتا قائد البرق الموجبة والسالبة بشكلٍ متعاكس الاتجاه، فالقائد الموجب يكون اتجاهه نحو الأعلى إلى السحاب، في حين أنّ القائد السالب يكون اتجاهه نحو الأرض. تعمل قناتا قائد البرق بشكلٍ متزامنٍ وعلى اتّجاهين متعاكسَين في عددٍ من الدفقات المفاجئة المتتابعة. عادةً ما يتشعّب قائد البرق أثناء نزوله على هيئة أغصان الشجر؛ بالإضافة إلى ذلك، فإنّ قائد البرق ينتقل بشكل متقطّع بعملية تسمى «تدرّج» (ملاحظة 2)؛ حيث يمكن أن يحدث هناك تفاوت جزئي بسيط في قيم الشحنة الكهربائية عبر مسار قناة البرق، لذلك تأخذ أحياناً شكلًا متعرّجًا. يمكن تتبُّع تلك الملاحظات المذكورة بواسطة كاميرات خاصّة تمكّن من تصوير فيديو بالحركة البطيئة. يقوم كلّ قائد بتجميع الشحن على الرأس مطلقاً بذلك قنواتٍ أخرى جديدة، والتي تقوم بالتجميع بشكل لحظي مجدّدًا من أجل زيادة تركيز الأيونات المشحونة، ثم ليقوم مجدّدًا بإطلاق قنواتٍ جديدة، وهكذا دواليك. يستمرّ القائد السالب بالانتشار والتشعّب كلّما تحرّك باتجاه الأسفل واقترب من سطح الأرض. تصف نظرية التخلّل ظاهرةَ الاتّصال العشوائي الملاحظَة أثناء تشكّل قائد البرق.

يبلغ طول حوالي 90% من القنوات الأيونية في قائد البرق 45 متر تقريبًا. يتطلّب تشكّل القنوات الأيونية في قائد البرق زمنًا أطول نسبيًا (بضعة مئات من الملّي ثانية) بالمقارنة مع عملية التفريغ (عشرات من الميكرو ثانية). إنّ التيّار الكهربائي المُتطلَّبُ لتشكيل القناة له قيمة تتراوح بين عشرات إلى مئات الأمبيرات، والتي تتقزّم من قبل تيّارات متعاقبة أثناء عملية التفريغ الفعلية.

ظهرت عدّة فرضيات لتفسير نشوء قنوات قائد البرق، افترضت إحداها أنّ وابلًا من الإلكترونات ذات سرعة مرتفعة نسبيًا يتشكّل من الأشعّة الكونية، والذي يتسارع لاحقاً بعمليّة تدعى «الانهيار الجامح» (ملاحظة 3). عندما تصطدم هذه الإلكترونات المتسارعة مع جزيئات الهواء المعتدلة تقوم بتأيّينها ممّا يولّد قائد البرق. يمكن من حيث المبدأ للأشعّة الكونية عالية الطاقة الصادرة عن المستعرات الأعظمية بالإضافة إلى الرياح الشمسية أن تدخل الغلاف الجوي وتشحن الهواء، ممّا يخلق مساراتٍ للبرق والصواعق. كان عالم الفيزياء والمناخ تشارلز ويلسون من أوائل من اقترح ذلك، إذ أنّ الإلكترونات المتهيّجة وفق تلك الطريقة يمكن لها من حيث المبدأ أن تزداد بشكلٍ أسّيٍ مطّردٍ تسلسليّ. تقول فرضيةٌ أخرى أنّ تشكّل قائد البرق يعود إلى حقولٍ كهربائيةٍ مُجمَّعةٍ من حقولٍ صغيرةٍ متشكّلةٍ بالقرب من قطيرات الماء أو بلّورات الجليد.

عند اقتراب قائدٍ متدرّجٍ من الأرض يؤدّي وجود شحناتٍ معاكسةٍ على الأرض إلى زيادة شدّة الحقل الكهربائي. يكون الحقل الكهربائي على أشدّه في الأجسام المُؤَرَّضَة التي تكون قِمَمُها قريبةّ من قاعدة سحابة العاصفة الرعدية مثل الأشجار أو الأبنية العالية. إذا كان الحقل الكهربائي قويًّا بالشكل الكافي تتشكّل من تلك النقاط قناةٌ أيونيةٌ موجبةُ الشحنة تسمّى «لسانُ النور الصاعدُ للأعلى» (ملاحظة 4). كان «هاينز كازيمير» قد وضّح الأسس النظرية لهذه الظاهرة في خمسينات القرن العشرين.

مع اقتراب القائد سالب الشحنة تزداد شدّة الحقل الكهربائي الموضعي وتكون الأجسام المُؤرَّضة معرّضةً لظاهرة التفريغ الهالي، بحيث يمكن لها أن تتجاوز عتبةً معيّنة، وأن تشكّل لسانَ نورٍ صاعدًا للأعلى.

الارتباط

عندما يتّصل قائدٌ هابطٌ إلى الأسفل مع قائدٍ متوفّرٍ صاعدٍ إلى الأعلى تحدث عمليّة تسمى «الارتباط» (ملاحظة 5)، بحيث يمكن أن يتشكّل ممرٌّ ذو مقاومةٍ كهربائيةٍ ضئيلة، ممّا يمكّن من حدوث عملية التفريغ الكهربائي. ساعدت تقنيّات التصوير السريع من الحصول على صورٍ وفيديوهات لعملية الارتباط بالإضافة إلى صورٍ مرئية لقائد برقٍ غير متّصل عند حدوث التشعّب.

التفريغ

عند الارتباط تتشكّل قناةٌ ناقلةٌ لتكون صلةَ وصلٍ بين منطقةٍ ذات شحنةٍ سالبةٍ فائضةٍ في سحابة العاصفة الرعدية وبين شحنةٍ موجبةٍ فائضةٍ في الأسفل، ويحدث هبوطٌ كبيرٌ في المقاومة على طول قناة البرق. في هذه الأثناء، ونتيجةً لذلك تتسارع الإلكترونات بشكلٍ كبير في منطقةٍ تبدأ من نقطة الارتباط وتتوسّع على طول شبكة القائد بسرعاتٍ تعادل أجزاءً من سرعة الضوء. تبدو هذه العملية لمراقبٍ على سطح الأرض على هيئة «ضربة مرتدّة» (ملاحظة 6)، والتي تكون أكثر أقسام وميض البرق ضياءً وملاحَظةً أثناءَ عمليّة التفريغ.

يمرّ تيّارٌ كهربائيٌ كبيرُ الشدّة عبرَ قناة البلازما من سحابة العاصفة الرعدية إلى الأرض ويقوم بتعديل الشحنة الموجبة على الأرض عندما تقوم الإلكترونات بالسَرَيان من نقطة الضربة إلى المناطق المحيطة؛ ممّا يؤدّي في النهاية إلى حدوث فرقٍ في الجهد الكهربائي. بما أنّ الكهرباء تسري بالطرق الممكنة المُتاحة لها والأقلّ مقاومة؛ فإنّ جزءًا من تيّار الضربة المرتدّة يمرّ عبر قناةٍ ويخرج من الأخرى مُكهرِبًا الأشياءَ بما فيها الكائنات الحيّة الموجودة على الأرض، ويحدث ما يعرف باسم الصاعقة.

في بعض الحالات يمكن أن ينشأ وميضُ برقٍ من السحاب إلى الأرض من منطقة ذات شحنة موجبة على الأرض تقع تحت العاصفة. هذا النوع من التفريغ ينشأ عادةً من أعالي الإنشاءات الطويلة مثل هوائيات أبراج الاتصال. إنّ الكمّية الهائلة من التيّار الكهربائي الحاصلة أثناء الضربة المرتدّة، بالإضافة إلى معدّل السرعة الفائق والزمن القصير الذي تحدث فيه العملية يؤدّي في النهاية إلى حدوث فرط إحماء في قناة القائد المكتملة، ممّا يسهم في تشكيل قناة من البلازما ذات موصلية كهربائية مرتفعة. يمكن لدرجات الحرارة في لبّ قناة البلازما أن تتجاوز 50 ألف كلفن؛ ممّا يؤدّي إلى إشعاعها بلون أبيض مزرق. عندما يتوقّف تدفًّقُ التيّار الكهربائي تتبرّد القناة وتتشتّت خلال عشراتِ إلى مئاتِ الملّي ثانية، ثمّ تختفي على هيئة رُقَعٍ مُجَزّئةٍ من غازٍ وَمّاض. تؤدّي عمليّة التسخين فائقة السرعة لغازات الهواء إلى حدوث عملية تمدّد مفاجئة على شكلٍ انفجاري، ممّا يؤدّي إلى حدوث موجة صدمة تُسمَع على هيئة رعد.

التكرار

أظهر فحص الفيديوهات فائقة السرعة، إطارًا تِلوَ الآخر، أنّ أغلب ومضات البرق من السحاب إلى الأرض سالب الشحنة تكون مُكوَّنةً من 3 إلى 4 ضرباتٍ فردية، ويمكن أن يصل العدد إلى 30. تكون هناك فواصل زمنية بين الضربات المتكرّرة تتراوح بين 40 إلى 40 ملّي ثانية، بحيث أنّ مناطق أخرى مشحونة في السحابة تقوم في تلك الأثناء بالتفريغ بضرباتٍ متعاقبة. تسبّب الضربات المتكرّرة أحيانًا ظاهرةً مشابهةً لحالة المصباح الاصطرابي الرعّاش.

لِفَهم سبب اتّخاذ ضربات مرتدّة متعدّدة نفسَ قناة البرق ينبغي معرفة وفهم سلوك القائد الموجب؛ إذ أنّ الأخير يضمحلّ بسرعةٍ أكبرَ من القائد السالب. لأسبابٍ ما تزال غير معلومة بالكامل، فإنّ القائد ثنائي الاتجاه يميل لأن يتشكّل على رؤوس قنوات القائد الموجب المضمحلّ، بحيث تحاول فيها النهاية السالبة أن تُعيدَ تأيين شبكة القائد. يسمّى هذا النوع من القائد باسم «القائد المرتد» (ملاحظة 7)، والتي عادةً ما تضمحلّ بشكلٍ سريع بعد تشكلّها. عندما تُتاحُ هناك فرصةٌ للاتصال مع القسم الموصل من شبكة القائد الرئيسية، تبدأ عملية ضربة مرتدّة بحيث يتشكلّ قائد يسمى «القائد الراشق» (ملاحظة 8)، والذي ينتقل بسرعةٍ عائداً على كامل طول القائد الأصلي أو على جزء منه. عندما يحدث هناك اتصال بين القائد الراشق مع الأرض يكون ذلك سببًا للضربات المرتدّة المتعاقبة. بالتالي، فإنّ كلّ ضربةٍ متعاقبةٍ تسبقُها ضربةُ قائدٍ راشقٍ مؤقّتة، والتي لها زمنُ نشوءٍ سريع، ولكنّها ذات شدّة أقلّ من الضربة المرتدّة الأصلية؛ وكلّ ضربةٍ متعاقبةٍ عادةً ما تعيد استخدام قناة التفريغ المستخدمة من الضربة التي سبقتها، إلّا أنّ القناة يمكن أن تتعرّض للانزياح عن موقعها السابق لأن الريح تزيح القناة الساخنة.

البرق السالب والبرق الموجب

حسب اتجاه حركة الإلكترونات يمكن التمييز بين البرق السالب والبرق الموجب. على العكس من الاعتقاد الشائع فإنّ البرق الموجب لا ينشأ بالضرورة من منطقة السندان أو المنطقة العليا موجبة الشحنة، ولا يتشكل في المنطقة الخالية من المطر خارج السحابة الرعدية. هذا الاعتقاد يعود منشَؤُهُ إلى الفكرة المندثرة أنّ قائد البرق هو أحادي القطبية بطبيعته، وأنه ينشأ من منطقة الشحنة الموافقة. تميل صواعق البرق الموجبة لأن تكون أشدّ من نظيرتها السالبة، بالتالي فإنّ صواعق البرق الموجب أكثر خطورة من نظيرتها السالبة، وخاصّةً في احتمالية إشعال الحرائق. كما وُجدَ أنّ البرق الموجب هو المسبّب لحدوث ومضات البرق الصاعدة للأعلى من قمم الأبنية المرتفعة، وهو غالباً المسؤول عن بداية تشكّل بروق العفاريت في طبقات الغلاف الجوّي العليا على ارتفاعٍ يصل إلى عشرات الكيلومترات فوق سطح الأرض.

تميل البروق الموجبة لأن تتشكّل بشكلٍ أكبر في العواصف الثلجية، كما هو الحال مثلًا في العواصف الرعدية الثلجية؛ وأثناء الأعاصير القُمعية (الدوّامية)؛ وأثناء مرحلة تبدُّد العواصف الرعدية.

اقتُرحَت ستّ نظريات مختلفة عن تشكّل البرق الموجب الهابط إلى الأرض من السحاب:

هبوب ريحٍ شاقوليةٍ (عموديةٍ) تقوم بإزاحة منطقة الشحنة الموجبة أعلى سحابة العاصفة الرعدية ممّا يكشفها ويعرّضها إلى سطح الأرض.

فقدان المنطقة المشحونة السفلى أثناء مرحلة تبدّد العاصفة الرعدية، ممّا يترك المنطقة موجبة الشحنة مسؤولةً عن تشكّل البرق.

حدوث ترتيب معقّد من المناطق المشحونة داخل سحابة العاصفة الرعدية، ممّا ينتج عنه تشكّل «ثنائي قطب معكوس»، تكون فيه المنطقة سالبة الشحنة الرئيسية فوق المنطقة موجبة الشحنة، بدلاً من أن تكون أسفلها كما هو شائع.

أن توجد على غير العادة منطقةٌ ذات شحنةٍ موجبةٍ كبيرةٍ في سحابة العاصفة الرعدية.

حدوثُ قطعٍ في قائدٍ سالبٍ ممتدٍّ عن قناته الأصلية، ممّا يؤدّي إلى تشكيل قائدٍ جديدٍ ثنائيٍّ الاتّجاه تقوم فيه النهاية الموجبة بتشكيل وميض البرق، والذي يُشاهد عادةً في «ومضات السندان» أو «ومضات العنكبوت الزاحف».

أن يتفرّع البرق الموجب من وميض برقٍ داخل السحاب.

الخواص

الزمن

يتطلّب تشكيل قنوات دليل البرق وحدوث عمليات التفريغ الثانوية حوالي 10 ميلّي ثانية (0.01 ثانية)؛ في حين أنّ عملية التفريغ الرئيسية تتمّ خلال 30 ميكروثانية فقط (0.00003 ثانية). تحتاج عملية تفريغ جديدة وسطياً إلى فاصلٍ زمنيٍّ بتراوح بين 30 – 50 ميلّي ثانية (0.03 – 0.05 ثانية).

السرعة

وسطياً فإنّ سرعة البرق تتراوح بين عُشْر إلى ثلث سرعة الضوء، إذ تبلغ معدّل سرعة تيّارات الضربة المرتدّة حوالي 100 ألف كيلومتر/الثانية. وجد الباحثون في جامعة فلوريدا أنّ السرعات النهائية لومضات البرق أحادية الأبعاد من مجموع 10 ومضات تتراوح بين 1.0×105 و 1.4×106 م/ثا بمتوسّط مقداره 4.4×105 م/ثا. وهو ما تستطيع العين المجرّدة تتبُّعَه إلى حدٍّ ما في مرحلة تشكّل قائد البرق، فالسرعات تصل إلى 300 كيلومتر في الثانية وذلك يعادل واحد على الألف من سرعة الضوء.

القطبية

يمكن للبرق المتشكّل من السحاب إلى الأرض أن يكون إمّا سالباً أو موجباً. ففي البرق السالب تنتقل الشحنة الكهربائية السالبة إلى الأرض على شكل إلكتروناتٍ على طول قناة البرق؛ أمّا في حالة البرق موجب الشحنة فتنتقل الإلكترونات من سطح الأرض باتجاه الأعلى على طول قناة البرق تاركةً وراءَها شحنةً موجبةً على سطح الأرض.

إلّا أنّ أغلب البروق الملاحَظة هي سالبة الشحنة، فالبرق موجب الشحنة أقلّ شيوعاً، وهو يمثّل ما نسبته أقلّ من 5% من كافّة ضربات البرق والصواعق. تتشكّل أثناء البروق الموجبة كمّيّات ضخمة من موجات الراديو ذات التردّد متطرّف الانخفاض (ELF)).

الطول

يختلف طول البرق حسب نوعه، فيبلغ متوسّط طول البرق السالب من 1 – 2 كم في المناطق المدارية؛ أمّا في المناطق الاستوائية فيتراوح طوله من 2 – 3 كم. بالمقابل فإن البرق الموجب له طول أكبر قد يصل إلى 10 كم، حيث يمتدّ من المناطق العليا للمزن الركامي. أمّا البرق بين السحاب فقد يتراوح طوله من 5 – 7 كم. قد تكون هناك حالات استثنائية يبلغ فيها طول وميض البرق قيماً كبيرةً جداً، كما حصل في إحدى المشاهدات فوق أوكلاهوما في الولايات المتحدة، إذ وصل طول البرق أفقياً إلى 321 كم.

شدّة التيّار الكهربائي

يبلغ متوسّط شدّة التيّار الكهربائي للضربة المرتدّة من 20 – 30 كيلوأمبير (30000 أمبير)، وذلك لوميض برقٍ نمطيٍّ ذي شحنةٍ سالبةٍ من السحاب إلى الأرض. قد تتالى عمليات التفريغ إثرَ بعضها بشكلٍ كبير قد يصل عددُها إلى حوالي 40 مرّة؛ يمكن اعتبار البرق حينها تيّاراً مستمرّاً نبّاضاً (مزيجٌ من تيّار مستمرّ ومتناوب) قصير الأجل.

تحمل ضربة البرق السالب وسطياً تيّاراً كهربائياً شدّته حوالي 30 ألف أمبير؛ وتنقل حوالي 15 كولوم من الشحنة الكهربائية؛ وحوالي 500 جول من الطاقة. يمكن أن تصل تلك المقادير في حالة الضربات القويّة من البرق السالب إلى 120 ألف أمبير و350 كولوم. بالمقابل، فإنّ شدّة البرق الموجب تبلغ وسطياً حوالي ضعفَ قيمة التيّار الأعظمي لوميض برقٍ سالبٍ نمطيّ، ويمكن أن تصل فيه شدّة التيّار الأعظمية إلى حوالي 400 ألف أمبير وكمّيّة شحنة تصل إلى عدّة مئاتٍ من الكولوم. بالإضافة إلى ذلك، فإنّ ومضات البرق الموجب ذات القيمة المرتفعة من شدّة التيّار عادةً ما تليها تيّارات أخرى طويلة الأمد نسبياً، وهي ظاهرةٌ لا تشاهد في ومضات البرق السالب.

المغناطيسية

من المعروف فيزيائياً أن حركة الشحن الكهربائية تولّد حقلاً مغناطيسياً؛ وهو ما يلاحظ عند حدوث البرق وضربات الصواعق، حيث تمرّ تيّارات تكون قادرةً على مغنطة الأجسام التي تمرّ عبرها، وتعرف هذه الظاهرة باسم المغناطيسية المتبقيّة من تحريض البرق (اختصاراً LIRM). تمرّ تلك التيّارات بمساراتٍ لها أقلّ مقاومةٍ ممكنة، وغالباً بشكلٍ أفقيٍّ بالقرب من السطح؛ ولكنّها تكون شاقوليةً في بعض الأحيان الأخرى، خاصّةً عند وجود أجسام باطنية مثل الخامات أو المياه الجوفية، والتي تؤمّن مساراتٍ ذات مقاومة أقلّ من التي على السطح. تقول إحدى النظريات أن حجر المغناطيس كان قد تشكّل بفعل هذه الظاهرة.

من الممكن رسم توزيع خرائطي لحالات المغنطة المتبقية بتحريض البرق، والإثبات التحليلي أن البرق كان في تلك الحالات مصدراً للمغنطة؛ بالإضافة إلى إمكانية تقدير قيمة التيّار الأعظمي لتفريغ البرق الكهربائي.

الأنماط / الأشكال الظاهرية

برق من السحاب إلى الأرض.

هناك ثلاثة أنماط رئيسية للبروق، والتي تختلف فيما بينها بمكان نهاية قناة وميض البرق:

داخل السحاب: وهو برق يتشكّل داخل سحابة العاصفة الرعدية.

بين السحب: وهو برق يبدأ من سحابة عاصفة رعدية وينتهي بسحابة عاصفة رعدية أخرى

من السحاب إلى الأرض: وهو برق يتشكّل داخل سحابة العاصفة الرعدية وينتهي على سطح الأرض.

هناك تحويرات لكلّ نمط، مثل وجود ومضات برق موجبة وسالبة، والتي تختلف بخواصّها وميّزاتها الفيزيائية عن بعضها.

مساراتٌ متعدّدة لبرقٍ بين السحاب؛ كما شوهدت في أستراليا.

يتشكّل البرق من السحاب إلى الأرض من سحابة العاصفة الرعدية وينتهي على سطح الأرض. يبدأ تشكّل هذا النمط من قائد متدرّج هابط إلى الأسفل من السحابة، والذي يمكن أن يلتقي مع لسان نور صاعد من سطح الأرض.

يعدّ هذا النمط أقلّ أنواع البروق شيوعاً من حيث تكرارية التشكّل، ولكنّه بالمقابل أكثرها دراسةً بحكم سهولة إجراء الأبحاث عنه، لأنّه ينتهي على جسم فيزيائي صلب، ممّا يمكّن من تتبُّعِه وقياسه بالأجهزة على الأرض. من جهة أخرى، فإنّه أكثر أنماط البروق خطورةً على الأشخاص والممتلكات عندما يحدث التفريغ على شكل صاعقة.

تُرَى عمليّة التفريغ الكلّية على هيئة وميض، وتتألّف من عدّة مراحل تتضمّن الانهيار الأولي والقائد المتدرّج ومرحلة اتصال أكثر من قائد مع بعض والضربات المرتدّة والقائد الراشق والضربات المرتدّة المتعاقبة.

البرق داخل السحاب والبرق بين السحب

يمكن لوميض البرق أن يتشكّل وأن يبقى ضمن الحيّز المكاني في محيط سحابة العاصفة الرعدية من غير أن يصل إلى الأرض؛ ويمكن التمييز بين نمطين هنا: الأوّل عندما يحدث التفريغ الكهربائي بين منطقتين مختلفتين بالكمون الكهربائي داخل السحابة نفسها، ويعرف باسم برق داخل السحاب؛ والثاني عندما يحدث التفريغ بين سحابتين منفصلتين ومتجاورتين، ويعرف باسم برق بين السحب.

يعدّ نمط البرق داخل السحاب أكثر أنماط البروق شيوعاً؛ وهو يحدث غالباً بين القسم العلوي للسحابة السندانية المشكِّلَة لسحابة العاصفة الرعدية والقسم السفلي لها.

أنماط شكلية

برق سنداني زاحف؛ كما شوهد في ولاية تكساس الأمريكية.

برق سنداني زاحف (ملاحظة 9) والذي يسمّى أيضاً «برق العنكبوت»؛ وهو يتشكّل عندما ينتشر قائد البرق أفقياً بشكل مفرط عبر مناطق مشحونة داخل عاصفة رعدية معتّقَة، وهي عادةً المناطق المتراصفة لأنظمة الحمل الحراري متوسّطة الشمول. تبدأ ومضات البرق السنداني الزاحف بعمليّة تفريغ داخل السحاب داخل منطقة الحمل الحراري، ثُمَّ ما تلبَث نهاية قائد البرق السالب بأن تنتشرَ بشكلٍ جيّدٍ في المناطق المتراصفة المذكورة. إذا أصبحَ القائد طويلاً، يتفرّع حينها إلى قنواتٍ متعددّةٍ ثنائيةِ الاتّجاه، تمثّل كلّ منها قائداً جديداً. عند حدوث ذلك، فإنّ النهاية الموجبة لقائد البرق المتفرّع يمكن أن تضرب الأرض بوميض برقٍ موجبٍ من السحاب إلى الأرض، أو أن تزحفَ على الطرف السفلي لسحابة العاصفة الرعدية. يمكن لومضات البرق السنداني الزاحف الأرضية أن تنقل كمّيّاتٍ كبيرةٍ من الشحنة الكهربائية، كما يمكن لها أن تسبّب ومضات برق متّجهة للأعلى، وومضات برقٍ في طبقات الجوّ العليا.

البرق الكروي، وهو ظاهرة يمكن أن تشاهد في الغلاف الجوّي، وذلك وفقاً لشهود عيان، إلّا أنّ طبيعتها الفيزيائية ما تزال محطَّ خلاف؛ إذ أنّها لم تلاحظ إلّا بشكلٍ نادرٍ جدّاً من متخصّصي الأرصاد الجوّية. يشير المصطلح إلى تقارير عن أجسام كروّية مضيئة تتفاوت أقطارها من عدّة سنتيمترات مثل قطر حبّة البازلاء إلى عدّة أمتار. يمكن للبرق الكروي أن يترافق مع العواصف الرعدية، ولكنّه على العكس من وميض البرق، والذي يدوم فقط لبضع أجزاءٍ من الثانية، فإنّ البرق الكروي يمكن له أن يدوم لعدّة ثوانٍ. بالنهاية، ما تزال الأدلّة والبيانات العلمية عن البرق الكروي شحيحةً، نظراً لعدم شيوعه ولصعوبة التنبّؤ بتشكّله؛ ويعتمد افتراض وجوده على مشاهدات للعوام.

برق خرزي (ملاحظة 10) (أو برق عقد اللؤلؤ) وهو مرحلة اضمحلال قناة البرق بحيث يتجزّأ ضياء القناة إلى قطاعاتٍ متفرّقة؛ وهي ظاهرة تحدث تقريباً في كلّ تفريغ عندما تتبرّد القناة فجأةً بعد ضربة مرتدّة. بالتالي يمكن اعتبارُ ظاهرةِ البرق الخرزي مرحلةً من مراحل تفريغ البرق العادي، أكثرَ من كونها نمطاً خاصّاً بحدّ ذاته، وهي من الميّزات التي تحدث على نطاقٍ صغير، بالتالي فإنّها لا تبدو بشكل واضح إلّا عندما تكون كاميرا المصوّر المراقب قريبةً من مكان تشكّل البرق.

برق من السحاب إلى الهواء، وهو وميض يخرج فيه قائد برق ثنائي الاتجاه خارج السحابة من غير أن يُحدِثَ وميضاً إلى الأرض. وتُلاحظ تلك الومضات في برق الغلاف الجوّي العلوي على هيئة تياراتٍ نفّاثةٍ زرقاء وعملاقة في طبقة الغلاف الأيوني، حيث يصعد وميض تلك البروق من أعلى سحابة العاصفة الرعدية بسرعة تصل إلى 100 كيلومتر في الثانية إلى ارتفاعات تصل إلى 50 كم.

البرق الجافّ، وهو تعبير يستخدم لوصف وميض البرق عندما يحدث من غير هطول. يعدّ هذا النمط من المسبّبات الطبيعية الرئيسية لحرائق الغابات.

برق عديم الرعد، وهو وميض برقٍ يبدو من غير أن يرافقه رعد بالعادة، وذلك لملاحَظَته من مكانٍ بعيدٍ عن مكان العاصفة الرعدية، بحيث أنّ الموجات الصوتية تتشتّت قبل أن تصل أسماع المراقب. يدعى هذا النمط في اللغة الإنجليزية بشكل مغلوط باسم Heat lightning.

برق شريطي (ملاحظة 11) وهو يحدث في العواصف الرعدية ذات رياح متعامدة قوية وضربات مرتدّة متعدّدة، بحيث أنّ هبوب الرياح يؤدّي إلى انزياح الضربة المرتدّة قليلاً إلى جانب الضربة السابقة، مسبّباً هذه الظاهرة البصرية.

برق صاروخي (ملاحظة 12) وهو نمط من أنماط تفريغ داخل السحاب، بحيث يحدث عادةً بشكلٍ أفقي وعلى قاعدة سحابة العاصفة الرعدية، وتبدو فيه القناة المضيئة كأنّها تتقدّم في الهواء بشكلٍ متقطّع وبسرعةٍ ملحوظة.

وميض برق من النمط المتقطّع؛ كما شوهد في ولاية تكساس الأمريكية.

برق صفحي (ملاحظة 13) وهو برق بين السحاب له سطوع منتشر على سطح السحابة، ويبدو كذلك لأن مسار التفريغ الفعلي إمّا أن يكون مخبّأً أو بعيداً جدّاً. لا يظهر وميض البرق للمراقب، ولكن يبدو على شكل صفيحة أو طبقة من الضوء.

البرق المتقطّع، (ملاحظة 14) وهو نوع من أنواع البروق من السحاب إلى الأرض يتميّز بأنّ ضربته قصيرة جداً، حيث يبدو غالباً على شكل وميضٍ منفردٍ شديد السطوع ذي تفرّعات كثيرة نسبياً. يلاحظ هذا النمط الشكلي للبرق في المناطق القريبة من الأعاصير متوسّطة الشمول ذات العواصف الرعدية الدوّامية مع وجود تيّارات هوائية صاعدة. يلاحظ نمطٌ مشابهٌ في ضربات البرق بين السحب، والتي تتألّف من وميضٍ قصيرٍ فوق منطقة صغيرة، والتي غالباً ما تكون أيضاً متأثّرةً بتيّارٍ هوائيٍ دوّار وصاعد.

صاعقة فائقة (ملاحظة 15) وهي صواعق لا تتميّز من حيث الشكل إنّما من حيث استطاعة التفريغ الكهربائي، إذ تصل فيها إلى حوالي 100 غيغاوات، إذ أنّ أغلب الصواعق وضربات البرق تصل فيها الاستطاعة إلى حوالي 1 غيغاوات. تبلغ نسبة احتمالية حدوث وميض البرق الفائق واحدة من 240 ضربة. يمكن لضربة الصاعقة الفائقة أن تكون موجبة أو سالبة الشحنة، ويمكن مقارنتها من حيث نسبة نوع الشحنة إلى ما هو الحال في البرق العادي.

برق متّصل متشكّل من سحابة سندانية وهو يهبط عبر طبقةٍ صافيةٍ من الهواء ومن خلال سحابة أخرى إلى الأرض.

البرق الصاعد (ملاحظة 16) (أو البرق من الأرض إلى السحاب) وهو وميض برق ينشأ من أعالي المنشآت والأجسام المرتفعة المؤرَّضة وينتشر إلى الأعلى من تلك النقطة. يتشكّل هذا النمط من البرق نتيجةً لحدوث وميض برق سابق، وخاصّةً من نمط برق العنكبوت (السنداني الزاحف)، ويمكن أن ينشأ بشكلٍ متزامنٍ من نقاط مؤرَّضة متعدّدة ومتجاورة. تلاحظ الظاهرة الأخيرة خاصّةً في موسم الشتاء البارد في العواصف الرعدية الثلجية.

برق الجو الصافي (ملاحظة 17) ويبدو فيه وميض البرق متّصلاً من سحابة العاصفة الرعدية (المزن الركامي) عبر طبقة من الهواء خالية من الغيوم واصلاً إلى سطح الأرض. كان يُعتقَد في البداية أنّها بروق موجبة، إلّا أنّ الرصد بيّن أن تلك الومضات هي ومضات سالبة الشحنة، حيث تبدأ من ومضات برق داخل السحاب، ثم يخرج القائد السالب من السحابة من منطقة الشحنة الموجبة، قبل أن يخرق طبقة الهواء الصافية الخالية من السحاب ويضرب الأرض بعيداً. يسمّى هذا النمط أيضاً برق من السماء الزرقاء (ملاحظة 18)؛ ويلاحظ النمط الموجب منه في البيئات ذات هبوب رياحٍ قويّة، بحيث تنزاح المنطقة موجبة الشحنة لسحابة العاصفة الرعدية عن منطقة الهطول.

البرق البركاني

تصاعد الانبعاثات البركانية إلى الهواء يمكن أن يسبّب البرق البركاني.

يسبّب النشاط البركاني حدوثَ البرق، والذي يدعى حينها ويخصّص باسم البرق البركاني؛ إذ أنّ الكمّيّات الضخمة من الرماد البركاني والانفجارات الغازية المطروحة إلى الغلاف الجوّي تؤدّي إلى تشكيل نفثة أو غمامة بركانية من الجسيمات المعلّقة في الهواء. ونظراً لكثافة الرماد المرتفعة وللحركة المستمرّة داخل الغمامة البركانية تتولّد شحنة كهربائية نظراً للاحتكاك؛ ممّا يؤدّي إلى تشكّل ومضاتِ برقٍ متكرّرة عندما تحاول الغمامة أن تعدّل شحنتها الكهربائية.

لوحظت ظاهرة البرق البركاني منذ القدم، فقد دوّنها بلينيوس الأصغر أثناء ثوران جبل فيزوف سنة 79 للميلاد. وحديثاً لوحظ تشكّل شرارات كهربائية قرب الصهارة البركانية المنبثقة حديثاً، ممّا يدلّ على الشحنة الكهربائية المرتفعة لها حتى قبل أن تدخل الجسيمات إلى الغلاف الجوّي.

ظواهر متعلّقة بأنشطة بشرية

وُجدَ أنّ انفجار القنبلة الهيدروجينية يقوم بتحفيز تشكّل ومضات البرق داخل سحابة الانفجار الضخمة وذلك بسبب تزويد مواد إضافية تؤمّن الموصلية الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، فإنّ إشعاعات غاما الشديدة الصادرة عن الانفجارات النوويّة يمكن لها أن تشكّل مناطق مشحونة للغاية في حيّز الفراغ المحيط لمكان الانفجار عبر ظاهرة كومبتون. تقوم تلك المناطق المشحونة بتوليد ومضات البرق الناتجة عن التفريغ بعد فترةٍ قصيرةٍ من الانفجار.

وُجدَ أيضاً أنّ مسار التكاثف خلف الطائرات النفاثة قد يؤدّي في حالات نادرةٍ إلى التسبّب في تشكّل البرق، إذ يمكن لها أن تؤمّن مساراً من جزيئات بخار الماء ذي مقاومة أدنى في الهواء، ممّا يمهّد لتشكيل مسار أيوني ليَمُرَّ وميض البرق عبره. من الظواهر الأخرى القريبة من ذلك أيضاً ظاهرة شرر القديس إلمو، حيث تحدث عمليّات تفريغ جزئي قد تتطوّر إلى حدوث تفريغ كامل على هيئة وميض برق.

الآثار

الصواعق

عندما تضرب الصاعقة يتشكّل فرق جهد كبير جدّاً ويأخذ الوميض حينها شكلاً كروياً بالقرب من مركز سحابة العاصفة الرعدية، ثمّ عند اقترابه من الأرض يصبح شكله مخروطياً. يختلف وميض الصاعقة من حيث المساحة والعمق حسب شدّة التفريغ الكهربائي. تخضع الأجسام التي تُصعَق إلى درجات حرارة مرتفعة جدّاً، بالإضافة إلى كمّيّاتٍ ضخمةٍ من القوى الكهربائية، ممّا قد يؤدّي إلى تفحّمها، فعند نزول الصاعقة على شجرة، تكون الحرارة كافية لتبخير النسغ فيها، ممّا يؤدّي إلى توسّع مفاجئ في القنوات بسبب البخار، ثم لا تلبث أن تنتهي العملية بانقصاف جذع الشجرة. عندما تضرب الصاعقة الأراضي الرملية يمكن للرمل المحيط بقناة البلازما أن ينصهر، مشكّلاً حينها بنىً لها شكل يشبه الأنانبيب المجوّفة، تدعى البواريق (مفردها باروق) أو تدعى عيدان الصواعق.

تلعب الصواعق دوراً مهمّاً في دورة النتروجين عدما تؤكسد جزيئات النتروجين ثنائية الذرّة في الهواء إلى أكاسيد النتروجين، والتي تهبط مع الهطول إلى التربة، لتتحوّل لاحقاً إلى أمونيا، ممّا يساعد في تسميد التربة طبيعياً. تسمّى تلك العملية تثبيت النتروجين.

تسبّب الصواعق أضراراً للأشخاص والممتلكات بسبب كمّيّة الشحنة الكهربائية الهائلة التي تنتقل خلال زمنٍ قصيرٍ جدّاً، والتي ترافقها درجات حرارة مرتفعة. حسب إحصائيات محلّية فإنّ الصواعق في ألمانيا تسبّب خسائر سنوية تصل إلى عدّة ملايين من اليوروهات، ووصل إجمالي الخسائر منها في سنة 2014 مقدار 340 مليون يورو. يمكن للصواعق أن تسبّب حرائق للمنازل وللغابات؛ بالإضافة إلى الأضرار على التجهيزات الإلكترونية. لذلك وللحماية من الصواعق تُجهَّز الكثير من الأبنية، وخاصّةً ناطحات السحاب، بنظام وقاية من الصواعق.

إنّ الأضرار الناجمة عن الصاعقة ليست مقتصرةً على التعرّض المباشر للضربة، إنّما يتعدّى الأمر إلى فرق الجهد المؤثّر على التجهيزات الإلكترونية والأجهزة الكهربائية، بالإضافة إلى التحريض الكهرومغناطيسي في مسارات الكابلات الطويلة. إنّ شدّة التيار الكهربائي أثناء عملية تفريغ في برقٍ نمطيٍّ سالبِ الشحنة من السحاب إلى الأرض تزداد بشكلٍ كبيرٍ إلى قيمتها الأعظمية خلال 1-10 ميكروثانية، ثمّ تتضمحلّ بشكل أبطأ خلال 50-200 ميكرو ثانية. إنّ التيّارات سريعة التغيّر تميل لأن تنتقل على سطح الموصل الكهربائي بظاهرة تُعرَف باسم الظاهرة السطحية، وذلك على العكس من التيّار المستمرّ، والذي يمرّ عبر الموصل الكهربائي مثلما يتدفّق الماء بالخرطوم. بالتالي، فإنّ الموصلات المستخدمة في حماية المنشآت عادةً ما تُصمَّم على هيئة جدائل متعدّدة مع وجود أسلاك صغيرة مربوطة مع بعضها؛ الأمر الذي يزيد من مساحة السطح الكلي بشكلٍ متعاكس مع قطر الجديلة الواحد، وذلك بالنسبة للمساحة الكلية لمقطع عرضي ثابت.

تقوم التيارات سريعة التغيّر أيضاً بتشكيل نبضات كهرومغناطيسية تؤدّي إلى حدوث إشعاع خارجي من القناة الأيونية، وهذه ظاهرة تلاحَظ في جميع أنواع التفريغ الكهربائي. تَضعُفُ النبضة الكهرومغناطيسية المشعّة بسرعة عند الابتعاد عن مركز نشأتها؛ إلّا أنّها إذا عبرت موصلاً كهربائياً مثل خطوط نقل الكهرباء أو أسلاك شبكات الاتّصال فإنّه من الممكن لها أن تُحرّض تيّاراً ينتقل خارجاً إلى نهاية أخرى، ويمكن له أن يسبّب أضراراً للأجهزة الإلكترونية الحسّاسة وكذلك للأجهزة والمحرّكات الكهربائية. قد لا تكفي المقابس الكهربائية التي تحمي من فرط الجهد الكهربائي (فرط الفلطية) في الوقاية من أثر الصواعق، بل يتعدّى الأمر إلى ضرورة ربط كافّة القنوات الموصلة كهربائياً في المبنى (مثل التمديدات الكهربائية والهوائيات بالإضافة إلى تمديدات الغاز والماء وخطوط الهاتف) بشكلٍ مشترك بجهاز معادلة الجهد الكهربائي. كما تستخدم من أجل ذلك أجهزة خاصّة، تعرف باسم واقي التدفّق، للحماية عن طريق وصلها على التوازي مع تلك الأسلاك، لأنّ لواقيات التدفق القدرة على تغيير خواصها الفيزيائية عند الكشف عن التيّارات المؤقّتة غير المنتظمة التي يسببها وميض البرق، بحيث تمرّر تلك التيارات إلى مؤرّض، ممّا يحمي الأجهزة من الضرر.

الأثر على البشر

يُماثِل أثر الصاعقة عندما تضربُ أحداً ما أثرَ الصدمة الكهربائية من مصادر الجهد والتوتّر المرتفع، حيث تحصل إصابات تتراوح من حروق بالإضافة إلى حدوث أضرار في الجهاز العصبي وكذلك عضلة القلب وباقي الأعضاء الداخلية؛ ويمكن في بعض الأحيان أن يترافق ذلك، وفي غضون ساعة من بعد ضربة الصاعقة، مع ظهور شكل ليشتنبرغ على الجلد. قد تؤدّي ضربة الصاعقة المباشرة إلى حدوث غيبوبة أو شلل، وقد يصل إلى حدوث سكتة قلبية وانقطاع التنفس؛ ويمكن أن يؤدّي في أحيان أخرى إلى الوفاة، وذلك عندما تكون ضربة الصاعقة شديدةً جدّاً. إلّا أنّ الوفيات الناجمة عن ضربات الصواعق نادرة، فهي تبلغ مثلاً 3-7 حالات وفاة سنوياً في ألمانيا على سبيل المثال؛ كما أنّ 90% من تلك الحالات التي يتعرّض فيها الأشخاص لضربات الصاعقة يُكتَبُ لهم النجاة. قد تبقى هناك حتى بعد سنوات من التعرّض للصاعقة تبعاتٌ على الجملة العصبية للإنسان، كما وجد في إحدى الإحصائيات لحوالي 50% من الناجين من ضربات الصواعق. بالإضافة إلى ذلك فقد يسبّب الرعد المرافق أثناء الضربة حدوث اضطرابات في السمع وحدوث طنين؛ وقد يتعدّى الأمر إلى حدوث صدمات نفسية. عند اقتراب خطر حدوث صاعقة يكون من المفضّل أن يتجنّب الأشخاص البقاء في العراء، وينبغي الاحتماء في الأبنية المزوّدة بأجهزة مانع الصواعق، والتي تلعب دور قفص فاراداي؛ وفي حال عدم توفّرها ينبغي الابتعاد عن الأجسام المرتفعة المنعزلة والوقوف بضم القدمين إلى بعضها لتجنب الجهد الكهربائي بين القدمين.

الرعد

بما أنّ شحنة التفريغ الكهربائي لوميض البرق تقوم بإحماء الهواء بشكل مفرط إلى درجات حرارة مرتفعة على طول قناة التفريغ البلازمية في فترة قصيرة؛ ووفق النظرية الحركية للغازات فإنّ زيادة الحرارة يؤدّي إلى زيادة الضغط وتمدّد الغازات بشكلٍ سريع، ممّا يؤدّي إلى حدوث موجة صدمة مسموعة تُعرَف باسم الرعد.

يُسمَع صوت الرعد على شكل دويٍّ أو هديرٍ ذي صوت متشتّت تدريجياً، لأنّ الصوت الصادر لا يتشكّل وينتشر من نقطة واحدة، إنّما من أقسامٍ مختلفة على طول قناة البرق الطويلة، فلذلك يصل للسامع بأوقات مختلفة عن بعضها قليلاً. يتعَقّد إدراك الخواص الصوتية للرعد بعوامل إضافية مثل عدم انتظام تفرّع وتشعّب قناة البرق، بالإضافة إلى الصدى الحاصل من التضاريس المجاورة، وكذلك لاحتمالية تكرار حدوث ضربات مرتدّة.

تبلغ سرعة الضوء حوالي 300 ألف كيلومتر في الثانية، في حين أنّ سرعة الصوت هي حوالي 343 متر في الثانية؛ بالتالي يمكن نظرياُ لمراقب أن يقدّر المسافة إلى موقع الصاعقة بتسجيل الزمن الفاصل بين وميض البرق المرئي وسماع صوت الرعد الناشئ عنه. فإذا كان الزمن الفاصل مقداره ثانية واحدة، فإنّ المسافة هي حوالي 343 متر تقريباً؛ في حين أنّه إذا كان الزمن الفاصل مقداره 3 ثوانٍ، فإنّ المسافة تُقدَّر بحوالي كيلومتر واحد. عند مكان الضربة يكون تسجيل الزمن الفاصل صعباً، بحيث يُدرَك أنّ العملية تحدث من غير فاصل زمني.

الإشعاع عالي الطاقة

لقد جرى التنبّؤ بإنتاج الأشعّة السينية من الصواعق نظرياً منذ حوالي سنة 1925؛  ولكن من غير توفّر دليل، إلى أن جرى البرهنة عليه في سنة 2001، عندما قام الباحثون في معهد نيومكسيكو للتعدين والتكنولوجيا بالكشف عن انبعثات الأشعّة السينية من صاعقة محرّضة على طول سلك مؤرَّض كان مربوطاً وراء صاروخ أطلق إلى سحابة العاصفة الرعدية. جرى التأكّد من ذلك بأبحاثٍ موازية في جامعة فلوريدا ومعهد فلوريدا التقني. لا يزال سبب انبعاث الأشعّة السينية أثناء البروق والصواعق محطّ دراسةٍ وبحث.

كشف عددٌ من عمليّات الرصد بواسطة المقاريب (التلسكوبات) الفضائية أنّ إصداراتٍ وانبعاثاتٍ مرتفعةِ الطاقة من وميض أشعّة غاما الأرضي (TGFs) في بروق طبقات الغلاف الجوي العليا مع تشكّل مادّة مضادّة في البرق؛ وتكون للجسيمات دون الذرّية المتشكّلة فيها (من بروتونات ونيوترونات وإلكترونات وبوزيترونات) ذات طاقة مرتفعة تصل إلى عدّة عشراتٍ من ميغا إلكترون فولت.

جودة الهواء

إنّ درجات الحرارة المرتفعة المترافقة مع تشكّل ضربات البرق والصواعق تؤدّي إلى زيادة ملحوظة في نسبة الأوزون وأكاسيد النتروجين NOx، إذ تصل كمّيّتها المتشكّلة في كلّ ضربة برق إلى حوالي 7 كغ وسطياً؛ وفي طبقة التروبوسفير يزيد حدوث البرق من نسبة NOx بحوالي 90% ونسبة الأوزون بحوالي 30%.

التوزع والتواتر

خريطة للعالم تبيّن تواتر ضربات البرق وذلك لكلّ ضربة لكلّ كم2 لكلّ سنة (عرض متساوي المساحة)، وذلك اعتماداً على بيانات المكشاف البصري اللحظي خلال فترة زمنية ما بين 1995–2003؛ واعتماداً على بيانات حسّاس تصوير البرق خلال فترة زمنية ما بين 1998–2003.

تُظهِر البيانات المسجّلة أنّ توزّع البروق ليس متساوياً من حيث الانتشار على سطح الأرض كما هو مبيّن في الصورة المرفقة. تقاس البيانات حسب عدد ومضات البرق في كلّ كيلومتر مربع، والتي يمكن أن يُعبّر عنها بوصفها «كثافة البرق».

يرافق البرق عادةً العواصف الرعدية، والتي تحدث بشكل أساسي عندما يمتزج الهواء الساخن مع كتل الهواء الأبرد. على العموم، يكثر حدوث البرق عند تلاقي الكتل الهوائية الدافئة والباردة المتفاوتة في نسب رطوبتها، وخاصّةً عند الجبهات الهوائية. في ذروتها تنتج العاصفة الرعدية نمطياً أكثر من ثلاث ضربات برقٍ على الأرض في كلّ دقيقة.

يمكن للبرق أن يتشكّل أيضاً في ظروفٍ مختلفة، فهو يمكن أن يتشكّل أثناء العواصف الرملية أو حرائق الغابات أو الأعاصير الدوّامية أو الثوران البركاني؛ وكذلك في بعض الحالات في العواصف الرعدية الثلجية. تشكّل الأعاصير الاستوائية عادةً بعض البروق، وذلك بشكلٍ أساسي في الحزمات الممطرة ذات بعد أكبر من 160 كم عن المركز.

يصل معدّل تواتر حدوث البرق على الأرض إلى حوالي 44 (± 5) مرة كلّ ثانية، أو حوالي 1.4 مليار ومضة في السنة؛ ويبلغ فيها متوسّط المدّة الزمنية للومضة حوالي 0.2 ثانية، وذلك من بيانات مجموعة فيها ومضات قصيرة للغاية تصل مدّتها من 60 – 70 ميكرو ثانية.

هناك عدّة عوامل مختلفة تؤثّر على تواتر وتوزيع وشدّة وخواص ومضات البروق في منطقة محدّدة من العالم؛ من بينها: الارتفاع عن مستوى البحر وخط العرض الجغرافي وتيّارات الريح السائدة والرطوبة النسبية والقرب الجغرافي من المسطّحات المائية الدافئة أو الباردة. إلى درجة ما، فإنّ النسبة بين ومضات البروق حسب نوعها (داخل السحابة أو بين السحب أو من السحب إلى الأرض) تتفاوت أيضاً حسب فصول السنة في مناطق دوائر العرض المتوسّطة. تعدّ ومضات البرق من السحاب إلى الأرض أكثر أنواع البروق ملاحظةً ودراسةً؛ إلّا أنّ صعوبة تخمين وقت حدوث البرق تحدُّ نسبياً من التفسير الشامل لسبب وكيفية تشكّله، رغم الدراسات العلمية المتعدّدة. على العموم، فإنّ ومضات البرق من السحاب إلى الأرض تشكّل ما حوالي نسبته 25% من المجموع الكلّي لومضات البروق في مختلف أنحاء العالم. بما أنّه ينبغي على الشحنة الكهربائية المركّزة داخل السحابة أن تتجاوز الخواص العازلة للهواء، والتي تزداد بدورها بشكل متناسب مع المسافة بين السحابة وبين الأرض، فإنّ نسبة ومضات البرق بين السحاب والأرض بالمقارنة مع الأنواع الأخرى (داخل السحابة وبين السحب) تصبح أكبر كلّما اقتربت السحابة من سطح الأرض.

إنّ حوالي 70% من حالات البرق على سطح الأرض تحدث على اليابسة وفي المناطق الاستوائية، حيث الحِمْلُ الحراريُّ على أَشُدِّهِ في الغلاف الجوّي بالمقارنة مع باقي المناطق. في المناطق الاستوائية يكون مستوى التجمّد عادةً عالياً في الغلاف الجوّي وبعيداً عن سطح الأرض، ولذلك فإنّ 10% فقط من الحالات هي من نوعية من السحاب إلى الأرض؛ في حين أنّه في النرويج، والواقعة على خط عرض 60° شمالاً، يكون مستوى التجمد قريباً من سطح الأرض، لذلك فإنّ 50% من ومضات البروق هي من نوع من السحاب إلى الأرض. أظهرت السجلّات التي التقطتها ناسا لسلاسل الأعاصير والبرق حول الكرة الأرضية بأنّ غالبيتها العظمى تحدث في اليابسة فقط بالرغم من المساحة الغالبة للمياه. يكمن أحد الأسباب في أنّ الصاعقة تبحث غالبًا عن أقصر مسار، وتمثّل اليابسة المسار الأقصر كونها أعلى ارتفاعا عن مستوى سطح البحر، وهذا يفسّر سبب ندرة حوادث الصواعق للكائنات البحرية.

إحصائياً فإنّ من أكثر مناطق العالم تواتراً من حيث تشكّل البرق بمختلف أنواعه هي منطقة ريفية تقع بالقرب من قرية «كيفوكا» (Kifuka) في المناطق الجبلية من كيفو الجنوبية شرقي جمهورية الكونغو الديمقراطية؛ وهي ترتفع حوالي 975 م عن مستوى سطح البحر، وهي تتعرّض وسطياً إلى حوالي 158 ضربة برق لكلّ كيلومتر مربّع واحد في السنة. يشهد حوض كاتاتمبو في فنزويلا حادثةً سنويةً من تشكّل البروق؛ كما أنّ بحيرة ماراكايبو في فنزويلا ذات نشاطٍ كبيرٍ نسبياً من تواتر ضربات البرق، والتي تلاحظ في 297 يوماً من السنة. من المناطق الأخرى ذات التواتر الكبير في ضربات البرق كلّ من سنغافورة؛ ومنطقة وادي البروق في وسط ولاية فلوريدا الأمريكية.

الأبحاث

كان بنجامين فرانكلين من أوائل من بحث في العلاقة بين الجهد الكهربائي وتشكّل البرق؛ ولذلك قام بإجراء تجربة الطائرة الورقية سنة 1752. من جهة أخرى لم يكن بنجامين فرانكلين أوّل من قام بتجربة الطائرة الورقية، إذ أنّ الفَرَنسيِّيَن «توماس فرانسوا ديلابارد» و«ديلورس» قاما بها في مارلي-لا-فيل في فرنسا قبل بضعة أسابيع من تجربة فرانكلين. في سيرة فرانكلين الذاتية المكتوبة بين عامي (1771-1788) والمنشورة لأوّل مرة سنة 1790، صرّح فرانكلين أنّه قام بالتجربة بعد تجربة الفرنسيين، التي وقعت قبل أسابيع من تجربته، دون علمٍ مسبقٍ له. 1752. بعد انتشار أخبار التجربة وتفاصيلها، قام البعض بمحاولة تكرارٍ لها. إحدى أشهر حالات الوفاة المعروفة التي كانت في فترة مقلّدي فرانكلين هي وفاة البروفيسور جورج ريتشمان من سانت بطرسبرغ في روسيا؛ إذ وفقًا للشهود، وعندما كانت التجربة قَيدَ التجهيز، ظهرت كرة برق واصطدمت برأس ريتشمان، ممّا أدّى إلى وفاته. على الرغم من أنّ التجارب في وقت فرانكلين أظهرت أن البرق يقوم بتفريغ الكهرباء الساكنة، لم يحدث أي تغيّر كبير حيال فهم نظرية البرق (خصوصًا عن كيفية نشوئها) لمدّة 150 عاماً.

الكشف والرصد

عدّاد الصواعق

هناك وسائل متعدّدة للكشف عن البرق. إنّ أقدمَ كاشفٍ اختُرِعَ للتحذير من اقتراب عاصفة رعدية هو «جرس فرانكلين»، والذي ينسب إلى بنجامين فرانكلين، الذي ركّبه في منزله للتنبيه من حدوث الصواعق.  حديثاً، يتمّ الكشف اعتماداً على طيفٍ واسعٍ من الموجات الكهرومغناطيسية، بما فيها نبضات تردّد الراديو. إنّ الزمن الذي تصل فيه نبضة من تفريغ برق ما إلى عدّة مستقبلات يمكن استخدامه من أجل تعيين مصدر التفريغ.

تعمل طبقة الغلاف الأيوني (الأيونوسفير) عمل دليل موجي، ممّا يسمح بالتقاط موجات ذات تردّد منخفض جدّاً وتردّد بالغ الانخفاض؛ حيث تنتشر النبضات الكهرومغناطيسية المُنبَثّة من الصواعق داخل ذلك الدليل الموجي، والذي يكون مشتّتاً، ممّا يعني أنّ سرعة الزمرة معتمدة فيه على التوتّر. يكون الفرق بين زمن تأخّر الزمرة لنبضة برق عند تواترات متجاورة متناسباً مع المسافة بين جهازي البثّ والاستقبال. بالتالي، وبالاستعانة بوسائل تحديد الاتجاه، يمكن تحديد موقع ضربات البرق والصواعق إلى مسافاتٍ بعيدةٍ عن مصدرها. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم رنين شومان عند تردّد مقداره 7.5 هرتز لتحديد نشاط العواصف الرعدية على كوكب الأرض.

إلى جانب الوسائل الأرضية للكشف عن البرق يمكن الاستعانة بالسواتل والأقمار الاصطناعية لرصد توزّع البرق، من ضِمنها مهمة قياس تساقط الأمطار الاستوائية (TRMM)، التي أطلِقَت في 28 نوفمبر سنة 1997؛ وكذلك أقمار ميتيوسات المُشغَّلة من المنظمة الأوربية للأرصاد الجوية (EUMETSAT)، بالإضافة إلى قمر الرصد البيئي العامل ذو المدار الثابت GOES-16 المُشغَّل من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي الأمريكية.

خارج الأرض

رُصِدَ البرقُ في الغلاف الجوّي لبعض الكواكب الأخرى في المجموعة الشمسية مثل المشتري وزحل. وُجدَ على سبيل المثال أنّ الصواعق الفائقة شائعة على كوكب المشتري.

مثَّلَ رَصْدُ البرق على كوكب الزهرة موضعَ خلافٍ علميٍّ بعدَ عقودٍ من الدراسة؛ إذ أنّه أثناء المهمّة السوفيتية فينيرا والمهمّة الأمريكية بيونير في فترة سبعينات وثمانينات القرن العشرين جرى الكشف عن إشاراتٍ توحي بوجود البرق في الغلاف الجوّي العلوي في كوكب الزهرة. رغم أنّ مهمّة كاسيني-هويجنز التي رصدت الزهرة سنة 1999 لم تعطِ إشاراتٍ على وجود البرق. بالمقابل، يمكن لنبضات الراديو المسجلّة من المركبة الفضائية مصوّر الزهرة أن يكون مصدرها تشكّل البرق على ذلك الكوكب.

التوليد الاصطناعي

بواسطة الصواريخ

يمكن توليد البرق اصطناعياً عن طريق إطلاق صاروخ مصمَّم خصّيصاً لهذه المهمة، بحيث يسحب وراء ذيله سلكاً من بكرة مؤرّضة أثناء اتجاهه نحو سحابة العاصفة الرعدية. كلّما ارتفع الصاروخ للأعلى كلّما انحلّ السلك المؤرّض من البكرة، وكلّما زادت احتمالية أن يجذب قائدَ برقٍ هابطٍ إلى الأرض، خاصّةً أنّ السلك يؤمّن مساراً قليل المقاومة لوميض البرق. يتبخّر السلك عند مرور التيار المرتدّ، تاركاً وراءَهُ قناةَ بلازما مستقيمة. تتيح هذه الطريقة إجراء بحثٍ ودراسةٍ علمية للبرق تحت شروطٍ منضبطةٍ وقابلةٍ للتوقّع.

بواسطة الليزر

منذ سبعينات القرن العشرين حاول الباحثون توليد ضربات البرق والصواعق بواسطة الليزر، سواءً بليزر الأشعّة تحت الحمراء أو الأشعّة فوق البنفسجية، والذي يقوم بتشكيل قناة من الغاز المؤيّن، لتتأمّن بذلك بيئة مناسبة لتشكّل البرق أو الصاعقة. تؤمّن هذه الطريقة أسلوباً بديلاً عن توليد البرق بواسطة الصاروخ، وبشكل أكثر أماناً للمنشآت المدنية الحسّاسة مثل محطّات توليد الكهرباء. كما تمتاز هذه الطريقة بتحفيز تشكيل البرق لدى الطلب عند استخدام ليزر ذي استطاعة مرتفعة جدّاً من مرتبة تيرا وات؛ إذ بيّنت التحاليل الإحصائية أنّ نبضات الليزر ذات الاستطاعة المرتفعة قادرة على زيادة النشاط الكهربائي في سحابة العاصفة الرعدية عند توجيهها عليها، نظراً لتوليد حوادث تفريغ كهربائي موضعية صغيرة عند قناة البلازما.

في الديانات والثقافة العامة

ارتبط البرق بالألوهيّة في العديد من الثقافات؛ كما هو الحال مع زيوس الإله الإغريقي، وتلالوك إله الآزتك، وبيرون الإله السلافي، وبيركوناس الإله البلطيقي، والإله ثور حسب الأساطير الإسكندنافية، وأوكو وفق الأساطير الفنلندية، وكذلك إندرا الإله الهندوسي وراجين إله الرعد حسب ديانة الشنتو. وفي الديانات التقليدية لقبائل البانتو الأفريقية يمثّل البرق إشارةً إلى الغضب الإلهي. كما ورد ذكر البرق والصواعق في عدّة نصوص وآيات في الكتب السماوية للديانات الإبراهيمية: اليهودية والمسيحية والإسلام.

تَستخدِمُ بعضُ الأحزاب السياسية البرقَ شعاراً للقوة، مثلما هو الحال مع حزب العمل الشعبي في سنغافورة، وكذلك اتحاد الفاشيين البريطاني أثناء ثلاثينات القرن العشرين. كما أنّ قوّات شوتزشتافل (SS) شبه العسكرية التي كانت تابعةً للحزب النازي استخدمت أسلوب كتابة الحرفين بشكل يشبه البرق. يُستخدم تعبير «قوّات الصاعقة» في بعض الدول للإشارة إلى وحداتٍ من الجيش ذات تدريب خاصّ.

يمثَّلُ البرق في علم الشعارات بخطٍّ متعرّجٍ ذي طرفٍ له نهايةٌ مدبّبة. يُستخدَم هذا الرمز للإشارة إلى القوّة والسرعة.استُخدم رمز البرق المتعرّج بشكلٍ شائعٍ في مدرسة الفن الزخرفي، خاصّةً في أواخر عشرينات القرن العشرين. يستخدَم رمز البرق شارةً في الاتّصالات العسكرية؛ كما يستخدم البرق في بعض مؤسّسات الاتّصالات لتمثيل المقدرة السريعة والفورية على الاتصال، وذلك منذ الفترات الأولى لاستخدام التلغراف والراديو والهاتف. رمز يونيكود للبرق هو

في اللغة

يعرف العلم الخاصّ بدراسة البروق باللغة الإنجليزية باسم fulminology؛ أمّا حالة الخوف من وميض البرق وهزيم الرعد فتسمّى علمياً رهاب البرق والرعد (أسترافوبيا astraphobia)

يستخدم لفظ البرق اصطلاحاً للإشارة عادةً إلى السرعة، فعلى سبيل المثال، تُعرَف الحرب الخاطفة في اللغة الألمانية، والتي كانت أسلوباً تكتيكياً لألمانيا النازية في الحرب العالمية الثانية، باسم Blitzkrieg إذ أن Blitz يعني برق. من جهة أخرى، وفي اللغتين الفرنسية والإيطالية تُستخدَم عبارة coup de foudre وcolpo di fulmine على الترتيب، للإشارة إلى الحبّ من النظرة الأولى، وهي تعني حرفياً «صاعقة».

أكثر من 100 حكمة عربية

• من اطاع عصاك فقد عصاك .
• اتق غضبة الحليم اذا غضب .
• من يستعجل قطف العنب قبل نضوجه ، يأكله حامضاً .
• مكره أخاك لا بطل .
• رب نعل شر من الحفاء .
• لا تبصق في البئر فقد تشرب منه يوما .
• كن أسداً تأكل من فضلاتك الثعالب ، لا ثعلباً تأكل من فضلات الأسود .
• من تكثر نعاجه ، تكثر الذئاب حوله .
• لسانك حصانك ، إن صنته صانك و إن أهنته أهانك .
• لا تمدحن أمراً حتى تجربه .
• .. و لا تذمه من غير تجريب .
• من لا خير فيه لأهله ، لا خير فيه لأحد .
• من لا خير فيه لأهله ، لا خير فيه لأحد .
• إذا خفت لا تقل .
• . و إذا قلت لا تخف .
• صاحب الحاجة أعمى .
• أول الحزم المشورة .
• لا أحد يصنع من المعدن الرخيص ذهباً .
• الخطُ الحسن يزيد الحق وضوحاً .
• من يسمِعك الكلام المعسول يطعـِمك بملعقة فارغة .
• الصحة تاج على رؤوس الأصحاء ، لا يراه إلا المرضى .
• آخر الدواء الكي .
• اللبيب تكفيه الاشارة .
• إذا ذهب الحياة .
• حلّ البلاء .
• الشر قليله كثير .
• ليس الخبر كالمعاينة .
• من تعلم لغة قوم أمن مكرهم .
• التعلم في الصغر كالنقش على الحجر .
• الكلاب تـنبح و القافلة تسير .
• الكلاب تـنبح و القافلة تسير .
• ربما كان السكوت جواباً .
• اذا أردت أن تطاع فأمر بما يستطاع .
• لا تفتح باباً يصعب عليك اغلاقه .
• السر اذا جاوز اثنين شاع .
• الاشرار يطيعون بدافع الخوف ، و الطيبون يطيعون بدافع الحب .
• دوام الحال من المحال .
• أطرق و الحديد ساخن .
• كثرة اللوم و العتاب تورث البغضاء .
• من يكثر ماله ، يتعب قلبه .
• كل اناء ينضح بما فيه .
• كيف أعاهدك وهذا أثر فأسك ؟ .
• الصحة كالبيضة إن لم تحافظ عليها كسرت .
• الوقاية خير من العلاج .
• عصفور باليد خير من عشرة على الشجرة .
• الوقت كالسيف ، إن لم تقطعه قطعك .
• اسأل مجربًا ولا تسأل حكيمًا.
• ليست السعادة في أن تعمل دائمًا ما تريد بل في أن تريد ما تعمله.
• الابتسامة كلمة طيبة بغير حروف.
• لا تفكر في المفقود حتى لا تفقد الموجود.
• من قنع من الدنيا باليسير هان عليه كلّ عسير.
• الكلمة الطيبة جواز مرور إلى كلّ القلوب.
• إذا ازداد الغرور، نقص السرور.
• الضمير المطمئن خير وسادة للراحة.
• من يزرع المعروف يحصد الشكر.
• العمر هو الشيء الوحيد الذي كلما زاد نقص.
• القلوب أوعية، والشفاه أقفالها، والألسن مفاتيحها فليحفظ كلّ إنسان مفتاح سره.
• إذا بلغ الرأي المشورة فاستعن برأي لبيب أو نصيحة حازم.
• ولا تحسب الشورى عليك غضاضة، فإنّ الخوافي روافد القوادم.
• دقيقة الألم ساعة، وساعة اللذة دقيقة.
• لعمرك ما السعادة جمع مال، ولكن التقي هو السعيد.
• دواء الغضب الصمت.
• العلم خليل المؤمن.
• دعامة العقل بالعلم.
• كما تكون الأم تكون البنت.
• المؤمن يموت آمنًا سعيدًا.
• من يقع في خطأ فهو إنسان ومن يصر عليه فهو شيطان.
• قوة السلسلة تقاس بقوة أضعف حلقاتها.
• الأم تصنع الأمة.
• من اشترى ما لا يحتاج إليه باع ما يحتاج إليه.
• ينام عميقاً من لا يملك ما يخاف من فقدانه؟.
• لقاء الإخوان جلاء الأحزان.
• لا يوجد رجل فاشل ولكن يوجد رجل بدأ من القاع وبقي فيه.
• الدهر كالدهر والأيام واحدة، والناس كالناس والدنيا لمن غلبا.
• رغباتنا هي كصغار الأطفال، كلما تساهلنا معها أكثر زادت طلباتها منا؟.
• اختر كلامك قبل أن تتحدث وأعط للاختيار وقتًا كافيًّا لنضج الكلام فالكلمات كالثمار تحتاج لوقت كاف حتى تنضج.
• كن على حذر من الكريم إذا أهنته، ومن اللئيم إذا أكرمته، ومن العاقل إذا أحرجته ومن الأحمق إذا رحمته.
• ليس القوي من يكسب الحرب دائمًا وإنّما الضعيف من يخسر السلام دائمًا.
• يشعر بالسعادة من يغسل وجهه من الهموم ورأسه من المشاغل وجسده من الأوجاع.
• الرجل الضعيف يتمنى والقوي يعمل.
• إذا بلغت القمة فوجه نظرك إلى السفح لترى من عاونك في الصعود إليها، وانظر إلى السماء ليثبت الله أقدامك عليها.
• من عاش بوجهين مات لا وجه له.
• إذا استشارك عدوك فقدم له النصيحة، لأنه بالاستشارة قد خرج من معاداتك إلى موالاتك.
• كلّ الذنوب خفيفة محمولة، إلا ذنوب إذاعة الأسرار إذا ضاق صدر المرء عن سر نفسه، فصدر الذي يستودع السر أضيق.
• لا تجادل بليغًا ولا سفيهًا، فالبليغ يغلبك والسفيه يؤذيك.
• حسن الخلق يستر كثيرًا من السيئات، كما أن سوء الخلق يغطي كثيرًا من الحسنات.
• قليل من العلم مع العمل به، أنفع من كثير من العلم مع قلة العمل به.
• لا غنى كالعقل، ولا فقر كالجهل، ولا ميراث كالأدب.
• لا تقطعن برأي نفسك واستشر من ذاق أحوال الزمان ومارسا لا خير في ود امرئ متلون إذ الريح مالت مال حيث تميل ذو العلم يشقى في النعيم بعقله وأخو الجهالة في الشقاوة ينعم ليس الفقير من ملك القليل، إنما الفقير من طلب الكثير.
• أولى لك أن تتألم لأجل الصدق، من أن تكافأ لأجل الكذب.
• التكبر يوجب المقت والتواضع يوجب الرفعة.
• يهون علينا أن تصاب جسومنا وتسلم أعراض لنا وعقول إذا أعطيت فقيرًا سمكة تكون قد سددت جوعه ليوم واحد فقط، أمّا إذا علمته كيف يصطاد السمك تكون قد سددت جوعه طوال العمر.
• زك قلبك بالأدب كما تزكى النار بالحطب.
• الصحة أعظم عطاء والقناعة أفضل غنى.
• وجه قلبك إلى الأدب وأذنيك إلى كلمات المعرفة.
• لا تدع لسانك يشارك عينيك عند انتقاد عيوب الآخرين فلا تنس أنهم مثلك لهم عيون والسن.
• من ركب الحق غلب الخلق.
• عندما يمشي الكسل في الطريق فلا بد أن يلحق به الفقر.
• كن مستمعًا جيدًا لتكن متحدثًا لبقًا.
• من اتبع هواه ذم.
• عادتني الأعداء فلم أرى أعدى لي من نفسي إذا جهلت.
• كلما ازدادت ثقافة المرء ازداد نورًا وهدايًة.
• سأل الممكن المستحيل: أين تقيم؟ فأجابه في أحلام العاجز.
• إن بيتًا يخلو من كتاب بيت بلا روح.
• من يحب الشجرة يحب أغصانها ومن يحب الزهرة يحب أوراقها.
• الكذب داء والصدق دواء.
• كل مملكة تنقسم على نفسها تُدمّر.
• الوعد سحاب والفعل مطر.
• من قلب وجوه الآراء عرف مواطن الخطأ.

الحاسوب

لحَاسُوب[1] (بالإنجليزية: Computer)‏ هو آلة إلكترونية تستقبل البيانات وتعالجها إلى معلومات ذات قيمة. كما يخزنها في وسائط تخزين مختلفة، وفي الغالب يكون قادراً على تبادل هذه النَتَائِج والمعلومات مع أجهزة أخرى متوافقة. تستطيع أسرع الحواسيب اليوم القيام بمئات مليارات العمليات الحسابية والمنطقية في ثوانٍ قليلة.[2] وتشتغل الحواسيب ببرمجيات خاصة تسمى أنظمة التشغيل، ومن دونها يكون الحاسوب قطعة جامدة لا فائدة منها، وتبين أنظمة التشغيل للحاسوب كيفية تنفيذ المهام، كما أنها غالبا ما توفر بيئة للمبرمجين ليطوّروا تطبيقاتهم. تعريف الحواسيب بأنها فقط هي تلك التي تعمل تحت بيئة ويندوز وماكينتوش ولينكس خطأ شائع بين الناس.

تنقسم مكونات الحاسوب إلى قسمين رئيسيين:

عتاد الحاسوب
البرمجيات المشغلة له
وينقسم العتاد الصلب للحاسوب إلى خمسة تصانيف رئيسية:

أجهزة الإدخال
المعالجة
أجهزة الإخراج
وسائط التخزين
أجهزة الاتصال
في حين تنقسم البرمجيات الحاسوبية إلى:

أنظمة التشغيل
التَّطْبيقات
تتعدد أنواع الحواسيب من حيث طريقة عملها وحجمها بالإضافة إلى سرعتها، فقد كانت أوائل الحواسيب الإلكترونية بحجم غرفة كبيرة وتستهلك طاقة مماثلة لما يستهلكه بضعة مئات من الحواسيب الشخصيّة اليوم.[3] كما أن السنوات الأخيرة شهدت انخفاضاً في تكاليف صناعة البنية الصلبة إلى الحد الذي أصبحت معه الحواسيب الشخصية سلعة منتشرة بشكل كبير. كما تنوعت تطبيقات الحواسيب وتوسعت لتشمل مختلف المجالات والأجهزة في وقتنا الحالي، فصنعت الساعة الذكية، وطبقت أنظمة الملاحة الإلكترونية بشكل واسع عن طريق نظام التموضع العالمي وأصبحت برامجه وأجهزته في متناول الجميع، كما أن كثيرًا من رجال الأعمال يهتمون بتطبيقها في أعمالهم التجارية لتقليل الأيدي العاملة وتخفيض تكلفة الإنتاج. وينظر المجتمع إلى الحاسوب الشخصي)(الحاسوب المكتبي) ونظيره المتنقل (الحاسوب المحمول) على أنهما رمزي عصر المعلومات؛ فهما أول ما يتبادر إلى ذهن أي شخص تقريبا عند الحديث عن الحاسوب. ومع هذا فأكثر أشكال الحاسوب استخدامًا اليوم هي الحواسيب المضمّنة وهي الحواسيب المضمنة في أجهزة صغيرة وبسيطة تستخدم عادة للتحكم في أجهزة أخرى، فعلى سبيل المثال يمكنك أن تجدها في آلات شتى مثل الطائرات المقاتلة، والآليين، وآلات التصوير الرقمية إلى لعب الأطفال، وأجهزة التحكم.

لا يمكن القول بأن الحاسوب هو اختراع بحد ذاته، لأنه من نتاج الكثير من الابتكارات العلمية والتطبيقات الرياضية. الحواسيب متنوعة في الواقع، وطبقًا لفرض تشرش في آلة تورنغ فإن حاسوبًا لهُ قدرة ذات حد منخفض يكون قادرًا على إنجاز المهام الخاصة بأي حاسوب آخر، بدءاً من المساعد الرقمي الشخصي إلى الحاسوب الفائق، طالما أن الوقت وسعة الذاكرة ليست في الاعتبار. لذلك فإن التصميمات المتماثلة من الحاسوب من الممكن أن تضبط من أجل القيام بمهام بسيطة كمعالجة حسابات موظفي الشركات أو معقدة كالتحكم في المركبات الفضائية دون طيار. وبسبب التطور التقني فإن الحواسيب الحديثة تكون بشكل جبري أكثر قدرة من الحواسيب السابقة، وهي ظاهرة موصوفة ومشروحة جزئيا في قانون مور.

أصل التسمية
أطلق شارل باباج كلمة “computer” على الشخص الذي يدخل البيانات إلى الحاسوب، وفيما بعد أطلقت الكلمة على الآلة نفسها.[4] فيما أوجدت كلمة «حاسوب» كتعريب للفظة الإنگليزية “computer”، وذلك لأن هذه الكلمة مشتقة من الفعل “compute” التي تعني «يحسب» ويضاف في اللغة الإنكليزية الحرفان “er” في آخر بعض الأفعال للدلالة على اسم الفاعل فتصبح «حاسب» أو «حاسوب» على وزن اسم الآلة «فَاعُوْل». وذلك ليس غريباً لأن الحاسوب مبني على أن يقوم بجميع عملياته على شكل حسابات: جمع أو طرح أو ضرب أو قسمة باستخدام نظام العد الثنائي. فمثلا لعرض صورة: يقوم بتجزيء الصورة لأجزاء أصغر وهي النقاط (pixel)، كل نقطة هي عبارة عن لون وموضع هذه النقطة بالنسبة للصورة، هو محصلة ثلاثة ألوان: الأزرق، الأخضر والأحمر، كل لون يمكن تمثيل درجتة بقيمة (تتراوح بين 0 و 255)، إذاً اللون هو رقم بالنسبة للحاسوب (مثلاً رمز اللون الأبيض هو: 255,255,255) وعندما يريد إظهار هذا اللون يرسل القيمة الموافقة لبطاقة الرسوميات.

فوائد الحاسوب
تبرز أهمية الحاسوب في تبسيطه الأعمال الصعبة أو التي تحتاج وقتاً طويلاً لإتمامها كالأعمال الصناعية والتجارية، والإدارات الحكومية، والجامعات والمعاهد، فهو وسيلة ذات قدرة عالية في حل المسائل الرقمية والدقة في حفظ واسترجاع المعلومات وتصميم الوثائق والصور وإظهارها، وعمليات البحث عن المعلومات وجمعها.

تاريخ الحاسوب
المقالة الرئيسة: تاريخ عتاد الحاسوب

يعتبر الحاسوب إينياك، الذي بدأ العمل به في عام 1946، أول جهاز حاسوب إلكتروني للأغراض العامة.
تاريخ تطور عتاد الحاسوب هو سجل مستمر من الاتجاه نحو جعل الحواسب أسرع وأرخص وقادرة على تخزين بيانات أكثر. قبل وجود الحاسوب متعدد الأغراض كان الإنسان يقوم بمعظم العمليات الحسابية بنفسه، إلى أن ظهرت الآلة الحاسبة لتساعد في العمليات الحسابية. ولا زالت الآلات الحاسبة تتطور، إلا أن الحاسوب فيه ميزة إضافية عنها وهي أنه متعدد الاستعمالات، وليس فقط لحساب الأرقام. ولقد مر عتاد الحاسوب بتطورات كبيرة منذ الأربعينات، حتى أصبح أساساً لكثير من الاستخدامات الأخرى غير الحساب كالأتمتة والإتصالات والتحكم والتعليم.

توجد أمثلة على أجهزة الحساب البدائية والتي تمثل الأسلاف الأوائل للحاسوب، منها المعداد وآلية أنتيكيثيرا وهو جهاز يوناني قديم كان يستخدم لحساب حركات الكواكب والتأريخ منذ سنة 87 ق.م. تقريباً. شهدت نهاية العصور الوسطى نشاطاً أوروبياً في علمي الرياضيات والهندسة وكان ويلهلم شيكارد الأول من عدد من العلماء الأوروبيين الذي أنشئ آلة حاسبة ميكانيكية. دُون المعداد على أنه حاسوب بدائي وذلك لأنه كان يشبه الآلة الحاسبة في الماضي. وفي عام 1801 قام جوزيف ماري جاكار بعمل تحسين للأشكال النولية الموجودة والتي تستخدم مجموعة متتالية من البطاقات الورقية المثقوبة وكأنها برنامج لنسج أشكال معقدة. والنتيجة كانت أن نول جاكوارد لم يتم اعتباره حاسوبًا حقيقيًا ولكنه كان خطوة هامة في تطوير الحواسيب الرقمية الحديثة. كان تشارلز باباج أول من فكر وصمم حاسوبًا مبرمجًا بالكامل وذلك في بداية عام 1820 ولكن بسبب مجموعة من الحدود التقنية في ذلك الوقت والمحدودية المالية، إضافة إلى عدم القدرة على حل مشكلة الإصلاح غير الجيد في تصميمه فإن الجهاز لم يتم بناءه فعلياً في حياته. ظهرت عدد من التقنيات التي أثبتت فائدتها لاحقًا في الحوسبة، مثل البطاقة المثقوبة وأنبوب الصمام بنهاية القرن التاسع عشر، ومعالجة البيانات أوتوماتيكياً ذات التدرج الكبير باستخدام البطاقات المثقوبة صُنٍعت باستخدام آلات جدولة والتي صممها هيرمان هولليريث.

إن نجاح الحواسيب القوية والمريحة بدأ في الثلاثينيات والأربعينات من القرن العشرين، وأضيفت بالتدريج المميزات الرئيسية في الحواسيب الحديثة مثل استخدام الإليكترونيات الرقمية (أخترع معظمها كلود شانون عام 1937) والقدرة على البرمجة بطريقة أكثر سلاسة. إن تحديد نقطة واحدة خلال هذا المشوار على أنها «أول حاسوب اليكتروني رقمي» أمر صعب جدا.

من الإنجازات الأساسية، حاسوب «أتانوس بيري» Atanasoff-Berry 1937، وهي آلة ذات غرض مخصص والتي كانت تستخدم الحوسبة المقادة بالصمامات (أنبوب الصمام) والأرقام الثنائية والذاكرة المجددة. حاسب كولوسس البريطاني السري (1944) والذي كان يملك قدرة محدودة على البرمجة ولكنه قدم جهازًا يستخدم الآلاف من الصمامات من الممكن أن يكون موثوقا وإعادة برمجته إلكترونيا. «هارفرد مارك الأول» Harvard Mark I 1944 حاسوب إلكتروميكانيكي ذو تدرج كبير ولديه قدرة محدودة على البرمجة.

الحاسوب الأمريكي المبني على نظام العد العشري (1946-إينياك) وكان أول حاسوب إلكتروني ذو أغراض عامة ولكن في الأساس فإن بنيته غير سلسة مما يعني أن إعادة برمجته أساسا تتطلب إعادة توصيله. وآلات زي Z الخاصة بـكونراد سوزه، مع الإليكتروميكانيكي Z3)1941) يكون أول آلة عاملة تقدم ميزة الحساب الأوتوماتيكي للأرقام الثنائية والقدرة على البرمجة بطريقة عملية وملائمة.

إن فريق العمل الذي قام بتطوير إينياك ENIAC أدرك عيوب جهازه وجاء بتصميم أكثر مرونة وروعة والذي صار يعرف ببنية فون نويمان (أو «بنية البرنامج المخزن»). أصبحت بنية البرنامج المخزن افتراضيا القاعدة لكل الحواسيب الحديثة. بدأ عدد من المشاريع لتطوير حاسوب يعتمد على بنية البرنامج المخزن في منتصف إلى آخر الأربعينات من القرن العشرين. إن أول حاسوب من هولاء تم الانتهاء منه في بريطانيا. أول هؤلاء الذي يعتبر أفضل وعامل كان ما يعرف بالآلة المصغرة التجريبية (Small-Scale Experimental Machine) ولكن EDSAC ربما كان أول نسخة عملية تم تطويرها.

إن تصميمات الحاسوب المقاد بأنبوب الصمام أصبحت قيد الاستخدام خلال الخمسينات من القرن العشرين، ولكن مع الوقت تم استبدالها بالحواسيب الترانزستورية حيث أنها أصغر وأسرع وأرخص وأكثر موثوقية، كل ذلك أتاح لها أن يتم إنتاجها على المستوى التجاري وذلك في الستينات من القرن العشرين. في سبعينات القرن العشرين، ساعد اختيار تكنولوجيا الدائرة المتكاملة في إنتاج الحواسيب بتكلفة قليلة كافية لأن تسمح للأفراد بامتلاك حاسوب شخصي من الأنواع المعروفة حاليا.

أول حاسوب في العالم
أول حاسوب ميكانيكي
قام تشارلز باباج (Charles Babbage) بصُنع أول حاسوب ميكانيكيّ (mechanical computer) عام 1822م، حيث طوّر محرّك الفرق (Difference Engine)، الذي تمّ اعتباره كأول آلة للحوسبة التلقائية (Automatic Computing Machine)، وكان محرك الفرق قادراً على القيام بعدّة عمليات حسابية على مجموعة من الأرقام، وطباعة النتائج على نسخ ورقيّة، وتلقّى باباج المساعدة من أدا لوفليس (Ada Lovelace)، التي تعتبر أول مُبرمجة لجهاز الحاسوب، لكن الجهاز لم يصل إلى شكل النسخّة الكامل بسبب مشاكل التمويل.

أول حاسوب تجاري
أنتجت شركة ريمنجتون راند (Remington Rand) جهاز يوني ڤاك ون (Univac1)، وقد أُعْتُبِرَ أول حاسوب تجاري، واستولى على انتباه الناس آنذاك، حيث انتشر استخدامه في العديد من الأماكن، إضافةً إلى استخدامه من قِبَل شركات التأمين والجيش الأمريكي، وقد بلغ وزن هذا الجهاز 13154.168 كيلوغراماً، وتمكّنت شركة ريمنجتون راند من بيع 46 جهازاً منه، بلغ سعر الجهاز الواحد مليون دولار أمريكيّ وقتها.

أول حاسوب يُخزِّن البرامج
قام فريدريك ويليامز (Frederic C. Williams)، وتوم كيلبورن (Tom Kilburn) ببناء أول حاسوب رقمي يُخزّن البرامج، وذلك في جامعة مانشستر عام 1948م، وسُمّي هذا الجهاز باسم الطفل (The Baby). تم تطويره فيما بعد ليُصبح جهاز حاسوب كامل الحجم عُرف باسم مانشستر مارك (Manchester Mark) وذلك عام 1949م. وما يُميزه هو وجود مُسجّل ثنائي المستوى (two-level registers) للتخزين والتعديل، كما تمّ إضافة أسطوانة مغناطيسية لتوفير جهاز تخزين ثانوي عشوائي.

كيف تعمل الحواسيب؟

حاسوب في ساعة يد.
بينما تغيرت التقنيات المستخدمة في الحواسيب بصورة مثيرة منذ ظهور أوائل الحواسيب الإلكترونية متعددة الأغراض من أربعينات القرن العشرين، ما زال معظمها يستخدم بنية البرنامج المخزن (يطلق عليها في بعض الأحيان بنية فون نويمان). استطاع التصميم جعل الحاسوب العالمي حقيقة جزئيا.

وتصف هذه البنية الحاسوب في أربع أقسام رئيسية:

وحدة الحساب والمنطق
وحدة التحكم
الذاكرة
أجهزة الإدخال والإخراج.
وهذه الأجزاء تتصل ببعضها عن طريق حزم من الأسلاك (تسمى «النواقل» BUS عندما تكون نفس الحزمة تدعم أكثر من مسار بيانات) وتكون في العادة مقاسة بمؤقت أو ساعة (مع أن الأحداث الأخرى تستطيع أن تقود دائرة التحكم).

فكريا، من الممكن رؤية ذاكرة الحاسوب كأنها قائمة من الخلايا، كل خلية لها عنوان مرقم وتستطيع الخلية تخزين كمية قليلة وثابتة من المعلومات. هذه المعلومات من الممكن أن تكون إما تعليمة (أمر) والتي تخبر الحاسوب بما يجب أن يفعله وإما أن تكون بيانات وهي المعلومات التي يقوم الحاسوب بمعالجتها باستخدام الأوامر التي تم وضعها على الذاكرة. عموما، يمكن استخدام أي خلية لتخزين إما أوامر أو بيانات.

وحدة الحساب والمنطق هي تعتبر قلب الحاسوب. وهي قادرة على تنفيذ نوعين من العمليات الأساسية.

الأولى هي العمليات الحسابية، جمع أو طرح رقمين سويا. إن مجموعة العمليات الحسابية قد تكون محدودة جدا، في الواقع، بعض التصميمات لا تدعم عمليتي الضرب والقسمة بطريقة مباشرة (عوضا عن الدعم المباشر، يستطيع المستخدمون دعم عمليتي الضرب والقسمة وذلك من خلال برامج تقوم بمعالجات متعددة للجمع والطرح والأرقام الأخرى).
القسم الثاني من عمليات وحدة الحساب والمنطق هي عمليات المقارنة بإدخال رقمين، تقوم هذه الوحدة بالتحقق من تساوي أو عدم تساوي الرقمين وتحديد أي الرقمين هو الأكبر. وهي تسمى العملية المنطقية وهي مهمة في البرمجة.
ويقوم نظام التشغيل يجمع مكونات الحاسوب مع بعضها، حيث يقوم بقراءة الأوامر والبيانات من الذاكرة أو من أجهزة الإدخال والإخراج، ليتم تنفيدها من قبل المعالج. وكذلك فك شفرة الأوامر، بتغذية وحدة الحساب والمنطق بالمدخلات الصحيحة طبقا للأوامر، حيث يخبر وحدة الحساب والمنطق بالعملية الواجب تنفيذها على تلك المدخلات وتعيد إرسال النتائج إلى الذاكرة أو إلى أجهزة الإدخال والإخراج.

يعتبر العداد Counter من المكونات الرئيسية في نظام التحكم والذي يقوم بمتابعة عنوان الأمر الحالي، في العادة تزداد قيمة العنوان في كل مرة يتم فيها تنفيذ الأمر إلا إذا أشار الأمر نفسه إلى أن الأمر التالي يجب أن يكون في عنوان آخر (ذلك يسمح للحاسوب بتنفيذ نفس الأوامر بطريقة متكررة).

بدء من ثمانينات القرن العشرين، صار كل من وحدة الحساب والمنطق ووحدة التحكم (يسميان مجتمعان بوحدة المعالجة المركزية)(وحدة معالجة مركزية)المعتاد وجودهما في دائرة متكاملة واحدة تسمى المعالج الصغري (المايكروبروسيسور).

آلية عمل الحاسوب

حاسوب كولومبيا الفائق الخاص بناسا.
إن آلية عمل أي حاسوب في الأساس تكون واضحة تمامًا. في المعتاد، في كل دورة معالجة Processing Circle يقوم الحاسوب بجلب الأوامر والبيانات من الذاكرة الخاصة به. يتم تنفيذ الأوامر، يتم تخزين النتائج، ثم يتم جلب الأمر التالي. هذا الإجراء يتكرر حتى تتم مقابلة أمر التوقف Halt.

إن الأوامر التي تقوم وحدة التحكم بتفسيرها وتقوم وحدة الحساب والمنطق بتنفيذها يكون عددها محدود، ومحددة بدقة وتكون عمليات بسيطة جدا. بصفة عامة، فإنها تندرج ضمن واحد أو أكثر من أربعة أقسام:

نقل بيانات من مكان لآخر (مثال على ذلك أمر «يخبر» وحدة المعالجة المركزية أن «تنسخ محتويات الخلية 5 من الذاكرة ووضع النسخة في الخلية 10»)
تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية على بيانات (على سبيل المثال «قم بإضافة محتويات الخلية 7 إلى محتويات الخلية 13 وضع الناتج في الخلية 20»)
اختبار حالة البيانات («لو أن محتويات الخلية 999 هي 0 فإن الأمر التالي يكون موجود في الخلية 30»)
تغيير تسلسل العمليات (يغير المثال السابق تسلسل العمليات ولكن الأوامر مثل «الامر التالي يوجد في الخلية 100» تكون أيضا قياسية).
إن الأوامر تكون ممثلة مثل البيانات في صورة شفرة ثنائية (نظام للعد قاعدته الرقم 2). على سبيل المثال، الشفرة لنوع من أنواع عملية «نسخ» في المعالجات الدقيقة من نوع Intel x86 هي 10110000. إن الأمر الجزئي يكون معدًا بحيث أن حاسوبًا معينًا يدعم ما يعرف بلغة الآلة. إن استخدام لغة الآلة سابقة التبسيط جعلها أكثر سهولة لتشغيل برامج موجودة على آلة جديدة: وهكذا في الأسواق حيثما تكون أتاحة البرامج التجارية أمرا ضروريا فإن المزودين يتفقون على واحد أو عدد صغير جدا من لغات الآلة البارزة.

إن الحواسيب الأكبر مثل (الخادوم) تختلف عن الأنواع السابقة في أمر هام هو أن بدلا من وجود وحدة معالجة مركزية واحدة فإنه في الغالب يوجد أكثر من وحدة. غالبا ما تمتلك هذه الحواسيب بنيات غير عادية بدرجة كبيرة وهذه البنيات مختلفة بشكل ملحوظ عن بنية البرنامج المخزن الأساسية وفي بعض الأحيان تحتوي على الآلاف من وحدة المعالجة المركزية، ولكن مثل هذه التصميمات تصبح ذات فائدة فقط لأغراض متخصصة.

أجهزة الإدخال والإخراج
I/O (اختصارا لـ Input/Output) هو مصطلح عام يطلق على الأجهزة التي ترسل المعلومات من العالم الخارجي وتلك التي تعيد نتائج الحسابات. هذه النتائج يمكن إما أن تظهر مباشرة للمستخدم أو أن يتم إرسالها إلى آلة أخرى والتي يكون تحكمها مخصص للحاسوب.

الجيل الأول من الحواسيب كان مجهزا بمدى محدود جدا من أجهزة الإدخال. مثل قارئ الكروت المثقبة أو الأشياء المماثلة التي استخدمت لإدخال الأوامر والبيانات في ذاكرة الحاسوب، وكذلك استخدم بعض أنواع الطابعات وهو في العادة عبارة عن teletype معدل لتسجيل النتائج. وعلى مر السنين، أجهزة أخرى اضيفت. بالنسبة إلى الحواسيب الشخصية، فان لوحة المفاتيح والفأرة هما الطريقتين الرئيسيتين المستخدمتين لإدخال المعلومات مباشرة إلى الحاسوب، والشاشة هي الطريقة الرئيسية لإظهار المعلومات للمستخدم وذلك بالرغم من أن الطابعات والسماعات منتشرة أيضا. توجد تشكيلة ضخمة من أجهزة الإدخال الأخرى لإدخال أنواع أخرى من المدخلات. مثال على ذلك هو الكاميرا الرقمية حيث تستخدم لإدخال معلومات مرئية.

من الممكن توصيل مجموعة ضخمة ومتنوعة من الأجهزة الإلكترونية إلى الحاسوب لتعمل كأجهزة إدخال وإخراج. بشرط توفر نظام لتعرفها على الحاسوب ويسمى المشغل (حاسوب) أو Driver

البرامج
المقالة الرئيسة: برمجيات

برنامج انسكيب يعمل على دبيان الذي هو أحد الأمثلة على الأنظمة مفتوحة المصدر
إن برامج الحاسوب ببساطة هي عبارة عن قائمة من الأوامر ينفذها الحاسوب، وتتراوح هذه الأوامر (التعليمات) بين بعض الأوامر القليلة التي تؤدي مهمة بسيطة إلى قائمة من الأوامر أكثر تعقيدًا والتي من الممكن أن تحتوي على جداول من البيانات. العديد من برامج الحاسوب تحتوي الملايين من الأوامر والعديد من هذه الأوامر تنفذ بصورة متكررة. إن الحاسوب الشخصي الحديث النموذجي يمكنه تنفيذ حوالي 3 مليارات أمر في الثانية. إن الحواسيب لم تكتسب قدراتها غير العادية من خلال قدرتها على تنفيذ الأوامر المعقدة. ولكن بالأحرى فإنها تقوم بالملايين من الأوامر المرتبة عن طريق أشخاص يعرفون بالمبرمجين.

عادة، فإن المبرمجين لا يكتبون الأوامر إلى الحاسوب مباشرة بلغة الآلة. إن البرمجة بهذه اللغة عملية مملة وصعبة جدًا وتميل للخطأ بصورة أكبر مما يجعل المبرمجين غير قادرين على الإنتاج بصورة فعالة. وعوضاً عن ذلك، يقوم المبرمجون بوصف العملية المرادة في لغة برمجة «عالية المستوى» مثل لغة باسكال أو لغة سي أو لغات خاصة بتطبيقات الإنترنت مثل جافا والتي تترجم أوتوماتيكياً بعد ذلك إلى لغة الآلة عن طريق برامج حاسوب مخصصة (مفسرات ومترجم) يدعى بالإنجليزية كومبايلر compiler. بعض لغات البرمجة ترسم خريطة قريبة جدًا من لغة الآلة مثل لغة التجميع لغة تجميع (لغات برمجة منخفضة المستوى) وعلى الجانب الآخر فإن لغات البرمجة مثل البرولوج Prolog مبنية على قواعد مجردة ومفصولة عن تفصيلات العملية الحقيقية للآلة (لغات برمجة عالية المستوى). إن اللغة المختارة لمهمة جزئية تعتمد على طبيعة هذه المهمة والمهارة التي يمتلكها المبرمجون وتوافر الأدوات وعادة احتياجات المستهلكين (على سبيل المثال، فإن المشاريع الخاصة بالاستخدامات الحربية الأمريكية في الغالب يجب أن تكون مبرمجة بلغة Ada).

إن الكيان المعنوي للحاسوب Computer software (الأجزاء غير الملموسة بالحاسوب) هو مصطلح بديل لبرامج الحاسوب (computer programs): وهي عبارة أكثر شمولية وتتكون من كل المواد الهامة المصاحبة للبرنامج والتي يحتاجها لأداء المهام المهمة، فعلى سبيل المثال فإن لعبة الفيديو لا تحتوي فقط على البرنامج نفسه ولكن تحتوي أيضا على بيانات تمثل الصور والأصوات والمواد الأخرى المطلوبة لعمل البيئة التخيلية للعبة. تطبيق الحاسوب هو قطعة من برامج الحاسوب التي تقدم للعديد من المستخدمين غالبا في سوق التجزئة. من الأمثلة الحديثة المطبقة تماما هي الأدوات المكتبية office suite وهي عبارة عن برامج ذات صفات مشتركة لأداء مهام المكتب الشائعة.

بالذهاب من القدرات شديدة البساطة الخاصة بأمر لغة آلة واحد إلى القدرات الضخمة للبرامج التطبيقية يعني أن الكثير من برامج الحاسوب تكون كبيرةً جدًا ومعقدةً للغاية. من الأمثلة على ذلك نظام التشغيل ويندوز إكس بي والذي يتكون من حوالي 40 مليون سطر من شفرة الحاسوب في لغة برمجة سي++ يوجد العديد من المشاريع التي تكون أكبر هدفا، يقوم بإنشائه فرق كبيرة من المبرمجين. إن إدارة هذه المشاريع شديدة التعقيد هو مفتاح إمكانية تنفيذ هذه المشاريع: لغات البرمجة وتطبيقات البرمجة تسمح بتقسيم المهمة إلى مهام فرعية أصغر فأصغر حتى تصبح في قدرات مبرمج واحد وفي وقت مناسب.

كما أن هناك بعض النظم الأكثر تطوراً والتي تستخدم في الحواسيب الضخمة والحواسيب الحساسة كمخدمات الويب وغيرها، وهي الأنظمة المشتقة من نظام UNIX، مثل RedHat (ريد هات) وSun Solaris، وقد تطورت لتصلح للاستخدام المكتبي، وذلك بتوفير واجهات رسومية يمكن أن تتفوق أحياناً على أنظمة مايكروسوفت ويندوز، حيث توفر تأثيرات تتفوق على تلك الموجودة في ويندوز 7 كما هو الحال في أوبونتو، كما تم استخدام أنظمة UNIX في بعض الأنظمة الخاصة بالموبايل، وتتميز هذه الأنظمة بالوثوقية، حيث يمكن أن تبقى قيد التشغيل حتى عشر سنوات متواصلة أو أكثر بدون أي توقف، كما أنها لا تأثر بما يسمى فيروسات[محل شك]، وتقدم أداء عالي حتى على الأجهزة الضعيفة إلى حد ما.

وهذه الأنظمة غير مستخدمة بشكل كبير في العالم العربي، وذلك لعدم توافق كل البرامج التي تعمل على أنظمة مايكروسوفت ويندوز معها، لكن معظم البرامج المكتبية يوجد بديل عنها كبرامج عرض الصوت والفيديو والبرامج المكتبية وبرامج تصفح الإنترنت، وكلها برامج مجانية غالباً تكون متوفرة مع النظام.

إن عملية تطوير البرامج لا زالت بطيئة ولا يمكن التنبؤ بها وتميل للخطأ: إن نظم هندسة البرامج حاولت وقد نجحت جزئيا في جعل العملية أكثر سرعة وإنتاجية وتحسين جودة المنتج النهائي.

برامج أخرى: هي كافة البرامج الأخرى عدا نظام التشغيل؛ حيث يعمل الحاسوب وفقاً للتطبيقات الموجودة عليه، مثل: الألعاب، وبرنامج معالج النصوص (بالإنجليزية: Microsoft Word) وغيرها.

المكتبات وأنظمة التشغيل
المقالات الرئيسة: مكتبة_برمجية ونظام_تشغيل

واجهة نظام التشغيل أوبونتو لينكس

واجهة نظام التشغيلويندوز سفن
بعد فترة وجيزة من تطوير الحاسوب، اكتشف أن هناك مهام معينة تكون مطلوبة في برامج مختلفة؛ إن مثالا قديما على ذلك كان حساب بعض الدوال الرياضية الأساسية. ومن أجل الفعالية، فقد جمعت نسخ نموذجية من تلك الدوال ووضعها في مكتبات تكون متاحة لمن يحتاجها. إن مجموعة المهام الشائعة بعض الشيء والتي تتعلق بمعالجة كتل البيانات الخاصة «بالتحدث» إلى أجهزة الإدخال والإخراج المختلفة، ولذلك استحدثت مكتبات لها سريعا.

بانتهاء عقد الستينات من القرن العشرين، ومع الاستخدام الصناعي الواسع للحاسوب في العديد من الأغراض، أصبح من الشائع استخدامه لإنجاز العديد من الوظائف في المؤسسات. بعد ذلك بفترة وجيزة أصبح متاحا وجود برامج خاصة لتوقيت وتنفيذ تلك المهام العديدة. إن مجموع كل من إدارة «الأجزاء الصلبة» وتوقيت المهام أصبح معروفا باسم نظام التشغيل؛ من الأمثلة القديمة على هذا النوع من أنظمة التشغيل القديمة كان OS/360 الخاص بـ آي بي إم.

إن التطوير الرئيسي التالي في أنظمة التشغيل كان timesharing – وفكرته تعتمد على أن عددا من المستخدمين بإمكانهم استخدام الآلة في وقت واحد وذلك عن طريق الاحتفاظ بكل برامجهم في الذاكرة وتنفيذ برنامج كل مستخدم لمدة قصيرة وبذلك يصبح وكأن كل مستخدم يملك كل منهم حاسوبًا خاصًا به. إن مثل هذا التطوير يتطلب من نظام التشغيل بأن يقدم لكل برامج المستخدمين «آلة تخيلية» وذلك لمنع برنامج المستخدم الواحد من التداخل مع البرامج الأخرى (بالصدفة أو التصميم). إن مدى الأجهزة التي يجب أن تتعامل معها نظم التشغيل قد تمدد؛ من الأمثلة الملاحظة كان القرص الصلب؛ إن فكرة الملفات الفردية والترتيب البنائي المنظم للأدلة “directories” (حاليا يطلق عليها في الغالب مجلدات “folder”) قد سهلت وبشكل كبير استخدام هذه الأجهزة للتخزين الدائم. من الأمثلة الحديثة المطبقة تماما هي الأدوات المكتبية office suite وهي عبارة عن برامج ذات صفات مشتركة لأداء مهام المكتب الشائعة. إن متحكمات الوصول الآمن سمحت لمستخدمي الحاسوب بالوصول فقط إلى الملفات والأدلة والبرامج التي لديهم تصريح باستخدامها كانت أيضًا شائعة.

ربما تكون آخر إضافة لنظام التشغيل كانت عبارة عن أدوات تزود المستخدم بواجهة مستخدم رسومية معيارية. بينما كانت هناك بعض الأسباب التقنية لضرورة ربط واجهة المستخدم الرسومية (واجهة مستخدم رسومية) مع باقي أجزاء نظام التشغيل، فقد سمح ذلك لبائع نظام التشغيل بجعل كل البرامج الموجهة لنظام تشغيله تمتلك نفس الواجهة.

خارج هذه المهام الداخلية “core”، فإن نظام التشغيل غالبًا ما يكون مزودًا بمجموعة من الأدوات الأخرى، بعض منها ربما يملك اتصالًا ضئيلًا بهذه المهام الداخلية الأصلية ولكن وجد أنها مفيدة لعدد كافي من المستهلكين مما جعل المنتجين بضيفونها، فعلى سبيل المثال ماك أو.إس عشرة يقدم مع تطبيق لتحرير الفيديو الرقمي.

نظم تشغيل الحواسيب الأصغر ربما لا تقدم كل هذه المهام. نظام التشغيل للمايكروسوفت القديم ذي الذاكرة وقدرات المعالجة المحدودتين كانت لا تقدم كل المهام، والحواسيب المدمجة دائما إما تملك نظم تشغيل متخصصة أو لا تملك نظام تشغيل بالكلية، مع برامجه التطبيقية المتخصصة والتي تؤدي المهام التي من الممكن أن تعود بطريقة أخرى إلى نظام التشغيل.

يمكن للهواتف الذكية الخلوية السبق في السيطرة على الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، خصوصاً مع الصراع على طرح الجديد والأحدث في هذا المجال بين الشركات المتنافسة.

مكونات الحاسوب

مكونات الحاسوب:
الشاشة (Monitor)
اللوحة الام (Motherboard)
وحدة المعالجة المركزية (CPU)
الذاكرة الرئيسية (RAM)
ربط العناصر الجانبية (PCI)
مولد الطاقة (Power)
قارئ القرص المضغوط (CD) أو قارئ القرص دي في دي (DVD)
القرص الصلب (Hard Disk)
فأرة (mouse)
لوحة المفاتيح (Keyboard)
يقصد بمكونات الحاسوب المكونات الصلبة أو العتاد فقط. من الممكن القول أن أي نظام حاسوبي يحتوي على الأجزاء التالية بأشكاله المختلفة:

وحدة المعالجة المركزية -و يطلق عليه اختصارًا «المعالج»- وهو يتحكم بمعالجة العمليات الحسابية وتنفيذها.
اللوحة الأم Motherboard.
ذاكرة الوصول العشوائي RAM.
وحدات التخزين مثل: القرص الصلب HardDisk.
وحدات إدخال وإخراج البيانات مثل لوحة المفاتيح الفأرة والشاشة.
مزوّد الطاقة: وهو صندوق يزوّد الحاسوب بالطاقة التي يحتاجها.
كارت الشاشة: عرض الصور بعد معالجتها في المعالج.
كارت الصوت: وهو بطاقة مسؤولة عن إخراج وإدخال الأصوات المختلفة إلى الحاسوب.
وهناك مكونات أخرى تعتبر مكملة لعمل الحاسوب مثل:

الطابعة.
الماسح الضوئي.
الأجهزة الصوتية والمرئية أو الوسائط المتعددة.
بالإضافة إلى المكونات الصلبة فإن الحاسوب يحتاج إلى:

نظام تشغيل ليس من مكونات الحاسوب ويعتبر من المكملات.
البرامج ليست من مكونات الحاسوب وتعتبر من المكملات، ويشبه البعض العلاقة بين البرامج والحاسوب بالعلاقة بين الروح والجسم.
أنواع الحواسيب
راجع المقال الفرعي أنواع الحواسيب.

حاسوب IBM Blue Gene من عام 2007 يقوم بالحسابات الضخمة مثل حسابات الأرصاد الجوية ، وحسابات المحاكاة المعقدة .

حاسوب شخصي
يمكن تقسيم الحواسيب إلى:

حواسيب الإطار الرئيسي: وهي الحواسيب ذات السعات التخزينية الضخمة والكفاءة العالية في المعالجة والتي تستخدم في المنشآت الكبيرة كالدوائر الحكومية والشركات الكبرى، حيث يتم ربط الجهاز الرئيسي بمجموعة من الأجهزة الفرعية تسمى نهايات طرفية.
حواسيب شخصية: وهي الحواسيب التي نراها في المنازل والمكاتب. ويستعمل مصطلح الحاسوب بشكل عام في الإشارة إلى الحواسيب الشخصية.
حواسيب كفيـّة: وهي أجهزة صغيرة لا يتجاوز حجمها كف اليد، تستخدم في إجراء بعض المهام الحاسوبية البسيطة كحفظ البيانات الضرورية والمواعيد، وقد توسع استخدامها مؤخراً حتى أصبحت تضاهي باستخداماتها الحواسيب الأخرى، حيث تستخدم بعضها في الدخول إلى الإنترنت أو الاستدلال في الطرق من خلال أنظمة الإبحار.
حواسب مدمجة: وهي الحواسيب الموجودة في العديد من الأجهزة الإلكترونية والكهربائية، إذ أن العديد من الأجهزة تحتوي حواسيب لأغراض خاصة. فمثلاً توجد الحواسيب في الهواتف السيارات وأجهزة الفيديو والطائرات وغيرها.الحواسيب المدمجة أو ما يطلق عليها اسم المتحكم الصغير هي عبارة عن microcontroler هكذا تسمى باللغة الإنجليزية لأنه عدة أجزاء حاسوب موضوعة في رقاقة إلكترونية واحدة وهي الchip التي تبرمج كيفما تريد نعم تستطيع عمل برمجة لهذه الرقاقت وتستطيع محيها أكثر من 1000 مرة وإعادة برمجتها من أهم القطع المستعملة ألا وهي pic16f84 الشهيرة من شركة microship العالمية وهناك نسخ أفضل من هذه الرقاقة، يمكنك عمل الآف التطبيقات بواسطة برمجة هذه الرقاقة أي تسيرها حسبما تريد أن تسيرها.
أنواع فرعية
الحاسوب القياسي العمودي (Tower PC) الحاسوب الشخصي المزود بعلبة عمودية تحتوي على نفس الأجزاء الموجودة في الحاسوب الشخصي القياسي الافقي، باستثناء ان العلبة الافقية أكبر حجما وبالتالي يمكن تركيب أجهزة أكثر في داخلها. يمكن وضع العلبة العمودية على الأرض لتوفير المساحة على المكتب.
الحاسوب الشبكي (Network PC)
الشبكة تسمح لك بوصل جهازين أو أكثر مع بعضهم البعض، وهذا يسمح للبيانات المخزنة في حاسوب من أن تستخدم من قبل الحاسوب الآخر المتصل على الشبكة، كما أنها تسمح بمشاركة بعض الموارد، فمثلا، بدل أن يحتاج كل حاسوب طابعة خاصة متصله به مباشرة، يمكنك الآن احضار طابعة واحدة لتكون مشتركة.

المساعد الرقمي الشخصي (PDA) المساعد الرقمي الشخصي (PDA) مجهز بقلم خاص بدل من لوحة المفاتيح والذي يمكن استخدامه لتخزين واستدعاء المعلومات. وكالعديد من أجهزة الحاسوب الآلي يمكن وصله بالانترنت.
الحاسوب القياسي الافقي (Desktop PC)
الحاسوب الشخصي القياسي يمكن وضعه على المكتب، حيث تكون شاشة العرض لديه موضوعة فوق علبة الحاسوب الافقية.

البرمجية
تشير البرمجية إلى أجزاء من الحاسوب ليس لها شكل مادي، مثل البرامج والبيانات والبروتوكولات وما إلى ذلك، وهي ذلك الجزء من نظام الحاسوب المكون من معلومات مشفرة أو تعليمات الحاسوب، عكس الأجهزة المادية التي تم بناء النظام منها. تتضمن برمجية الحاسوب برامج الحاسوب والمكتبات والبيانات غير القابلة للتنفيذ ذات الصلة، مثل الوثائق عبر الإنترنت أو الوسائط الرقمية. غالبًا ما يتم تقسيمها إلى برامج نظام وبرامج تطبيقات. تتكامل أجهزة وبرامج الحاسوب فيما بينها ولا يمكن استخدام أي منها بشكل واقعي بمفردها. عندما يتم تخزين البرنامج في جهاز لا يمكن تعديله بسهولة، مثل BIOS ROM في حاسوب متوافق مع IBM PC، يطلق عليه أحيانًا «البرامج الثابتة»

الطاقة

الطاقة هي إحدى صور الوجود، فالكون مكون من أجرام (أجسام) وطاقة. منذ النظرية النسبية لأينشتاين نعرف تكافؤ المادة والطاقة، فالطاقة يمكن أن تتحول إلى مادة وبالعكس يمكن للمادة أن تتحول إلى طاقة. وقد رأينا تحول المادة إلى طاقة في اختراع القنبلة الذرية.

يمكن للطاقة أن تأخذ أشكالًا متنوعة منها طاقة حرارية، كيميائية، كهربائية، إشعاعية، نووية، طاقة كهرومغناطيسية، وطاقة حركية. هذه الأنواع من الطاقة يمكن تصنيفها بكونها طاقة حركية أو طاقة كامنة، في حين أن بعضها يمكن أن يكون مزيجًا من الطاقتين الكامنة والحركية معًا، وهذا يدرس في الديناميكا الحرارية.

جميع أنواع الطاقة يمكن تحويلها مِن شكل لآخر بمساعدة أدوات بسيطة أو أحيانًا تستلزم تقنيات معقدة مثلاً من الطاقة الكيميائية إلى الكهربائية عن طريق الأداة الشائعة البطاريات أو المركمات، أو تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية وهذا نجده في محرك احتراق داخلي، أو تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، وهكذا.

وقد بينت نظرية النسبية لأينشتاين أن المادة والطاقة هما صورتان لشيء واحد، وعرفنا تكافؤ المادة والطاقة، هذا الاكتشاف اكتشفه أينشتاين عام 1905 وكتبه في النسبية الخاصة، ويعبر عن تكافؤ الطاقة والمادة بمعادلته الشهيرة: E=mc2. هذا الاكتشاف الذي نتج عنه اختراع القنبلة الذرية التي ألقيت على هيروشيما عام 1945 وأنهت الحرب العالمية الثانية بين اليابان والولايات المتحدة. ونعرف تحول المادة إلى طاقة من الانشطار النووي والاندماج النووي.

مصطلحات الطاقة وتحولاتها مفيدة جدًا في شرح العمليات الطبيعية. فحتى الظواهر الطقسية مثل الريح، والمطر والبرق والأعاصير تعتبر نتيجة لتحولات الطاقة التي تأتي من الشمس على الأرض. الحياة نفسها تعتبر أحد نتائج تحولات الطاقة: فعن طريق التمثيل الضوئي يتم تحويل طاقة الشمس إلى طاقة كيميائية في النباتات، يتم لاحقا الاستفادة من هذه الطاقة الكيميائية المختزنة في عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية والإنسان. ومن النبات ينتج الخشب وهو مصدر آخر للطاقة يرجع أصلها إلى الشمس.

ضمن الاستخدام الاجتماعي: تطلق كلمة «طاقة» على كل ما يندرج ضمن مصادر الطاقة، إنتاج الطاقة، واستهلاكها وأيضا حفظ موارد الطاقة. بما أن جميع الفعاليات الاقتصادية تتطلب مصدرا من مصادر الطاقة، فإن توافرها وأسعارها هي ضمن الاهتمامات الأساسية والمفتاحية. في السنوات الأخيرة برز استهلاك الطاقة كأحد أهم العوامل المسببة للاحترار العالمي مما جعلها تتحول إلى قضية أساسية في جميع دول العالم.

تاريخ
كلمة الطاقة مشتقة من اليونانية القديمة: ἐνέργεια، بالحروف اللاتينية: energeia، حرفيًا. «نشاط، عملية»، والتي من المحتمل ظهورها لأول مرة في أعمال أرسطو في القرن الرابع قبل الميلاد. على عكس التعريف الحديث، كان Energeia مفهومًا فلسفيًا نوعيًا، واسعًا بما يكفي ليشمل أفكارًا مثل السعادة والمتعة.

في أواخر القرن السابع عشر، اقترح غوتفريد لايبنتس فكرة (باللاتينية: vis viva)، أي القوة الحية، والتي تُعرَّف على أنها ناتج كتلة جسم ما ومربع سرعته؛ كان يعتقد أن مجموع القوة الحية محفوظ. لحساب التباطؤ بسبب الاحتكاك، افترض لايبنتس أن الطاقة الحرارية تتكون من الحركة العشوائية للأجزاء المكونة للمادة، على الرغم من أن الأمر سيستغرق أكثر من قرن حتى يقبل هذا المفهوم بشكل عام. يختلف المفهوم الحديث لهذه الخاصية، الطاقة الحركية، عن مفهوم القوة الحية فقط بمعامل 2 (اثنين).

في عام 1807، ربما كان توماس يونغ هو أول من استخدم مصطلح «الطاقة» بدلاً من «القوة الحية» بالمعنى الحديث. وصف غاسبارد-غوستاف كوريوليس «الطاقة الحركية» عام 1829 بمعناها الحديث، وفي عام 1853 صاغ وليم رانكين مصطلح «الطاقة الكامنة». وُضِعَ قانون حفظ الطاقة أيضًا لأول مرة في أوائل القرن التاسع عشر، وينطبق على أي نظام معزول. لقد قيل لعدة سنوات عما إذا كانت الحرارة مادة فيزيائية، أو يطلق عليها اسم نظرية الكالوريك، أو مجرد كمية فيزيائية، مثل الزخم. في عام 1845 اكتشف جيمس بريسكوت جول الصلة بين الشغل الميكانيكي وتوليد الحرارة.

أدت هذه التطورات إلى نظرية الحفاظ على الطاقة، التي صاغها وليام طومسون (اللورد كلفن) كمجال للديناميكا الحرارية. ساعدت الديناميكا الحرارية في التطور السريع لتفسيرات العمليات الكيميائية بواسطة رودولف كلاوزيوس، وجوزيه غيبس، وفالتر نيرنست. كما أدى إلى صياغة رياضية لمفهوم الإنتروبيا بواسطة كلاوزيوس وإدخال قوانين الطاقة المشعة بواسطة جوزيف ستيفان. وفقًا لمبرهنة نويثر، فإن الحفاظ على الطاقة هو نتيجة لحقيقة أن قوانين الفيزياء لا تتغير بمرور الوقت. وهكذا، منذ عام 1918، أدرك المنظرون أن قانون حفظ الطاقة هو النتيجة الرياضية المباشرة للتناظر الانتقالي للكمية المقترنة بالطاقة، أي الوقت.

تحول الطاقة
يمكن تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في بطارية الجيب إلى ضوء. كما تتحول الطاقة الكيميائية المختزنة في بطارية الرصاص إلى طاقة كهربائية. أو تحويل طاقة أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية عن طريق لوح ضوئي.

كمية الطاقة الموجودة في العالم ثابتة على الدوام، فالطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم (قانون حفظ الطاقة)، وإنما تتحول من شكل إلى آخر. وعندما يبدو أن الطاقة قد استنفذت، فإنها في حقيقة الأمر تكون قد تحولت إلى صورة أخرى، لهذا نجد أن الطاقة هي قدرة للقيام بالشغل تكون نتيجته مثلا طاقة حركية أو طاقة إشعاعية. فالطاقة التي يصاحبها حركة يطلق عليها طاقة حركة. والطاقة التي لها صلة بالموضع (الجاذبية) يطلق عليها طاقة الوضع (جهدية). فالبندول المتأرجح تختزن به طاقة وضع عند نقطتي النهائية (أعلى نقطتين أثناء حركة البندول، يمين ويسار)، وعند كل نقطة نهائية لاهتزاز البندول تتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية لذلك يعود في اتجاه وضع التوازن (أسفل) ومنه إلى النقطة النهائية الثانية، وهكذا.

الطاقة توجد في عدة أشكال كالطاقة الميكانيكية (حركية)، والطاقة الحرارية، والطاقة الكيميائية، والطاقة الكهربائية، والطاقة الإشعاعية.

أثبت أينشتاين تكافؤ المادة والطاقة في نظرية النسبية، أي يمكن تحول المادة إلى طاقة وهذا ما يحدث في الشمس (اندماج نووي)، كما يمكن أن تتحول الطاقة إلى مادة مثلما في إنتاج زوجي حيث يتحول شعاع غاما إلى إلكترون وبوزيترون.

وحدات الطاقة
في عام 1843، اكتشف جيمس بريسكوت جول بشكل مستقل المعادل الميكانيكي في سلسلة من التجارب. أشهرها استخدم «جهاز جول»: يسبب وزن تنازلي، مرتبط بخيط، في دوران مجداف مغمور في الماء، معزول عمليا عن انتقال الحرارة. وأظهر أن طاقة وضع الجاذبية التي فقدها الوزن في النزول كانت مساوية للطاقة الداخلية التي يكتسبها الماء من خلال الاحتكاك بالمجداف.

في النظام الدولي للوحدات (SI)، وحدة الطاقة هي الجول، التي سميت باسم جول. على أنها وحدة مشتقة. إنها تساوي الطاقة المستهلكة (أو الشغل المبذول) في تطبيق قوة مقدارها نيوتن واحد خلال مسافة متر واحد. ومع ذلك، يتم التعبير عن الطاقة أيضًا في العديد من الوحدات الأخرى التي ليست جزءًا من (SI)، مثل الإرج والسعرات الحرارية والوحدات الحرارية البريطانية والكيلوواط ساعة والسعرات الحرارية، والتي تتطلب عامل تحويل عند التعبير عنها بوحدات SI.

وحدة معدل الطاقة في النظام الدولي للوحدات (الطاقة لكل وحدة زمنية) هي الواط، وهو جول في الثانية. إذن، الجول الواحد يساوي واط في الثانية، و3600 جول يساوي واحد واط في الساعة. وحدة الطاقة CGS هي الإرج والوحدة الإمبراطورية والأمريكية المعتادة هي وحدة رطل قدم. تستخدم وحدات الطاقة الأخرى مثل إلكترون فولت أو السعرات الحرارية الغذائية أو السعرات الحرارية الديناميكية الحرارية (بناءً على تغير درجة حرارة الماء في عملية التسخين)، والوحدات الحرارية البريطانية في مجالات علمية وتجارة محددة.

بعض وحدات الطاقة:
1 جول = 1 كيلوجرام. متر2. ثانية −2
1 إرج = 1 جرام. سم2. ثانية −2
1 جول = 107 إرج
1 كيلوواط ساعة = 3,6. 106 جول
1 حصان = 2,68. 106 جول
كما توجد وحدة صغيرة تناسب التعامل مع الجسيمات الأولية والذرة وتستخدم في الفيزياء النووية، ذلك لأن الجول وكيلوواط ساعة وحدات كبيرة لهذا المجال. والوحدة التي يستخدمها الفيزيائيون للجسيمات الأولية هي الإلكترون فولت ومقدارها:

1 إلكترون فولت = 1.6023×10−19 جول
كتلة البروتون = 931 مليون إلكترون فولت
وهذه الأخيرة يمكن حسابها أيضاً بالجول أو بالكيلوجرام. متر2. ثانية −2.

تحويل وحدات الطاقة
لتحويل وحدات الطاقة انظر تحويل الوحدات.
أنواع الطاقة
تعتبر الطاقة الحيوانية أول طاقة شغل استخدمها الإنسان في فجر الحضارة عندما استخدم الحيوانات الأليفة في أعماله ثم شرع واستغل قوة الرياح في تسيير قواربه لآفاق بعيدة واستغل هذه الطاقة مع نمو حضارته واستخدمها كطاقة ميكانيكية في إدارة طواحين الهواء وفي إدارة عجلات ماكينات الطحن ومناشير الخشب ومضخات رفع الماء من الآبار وغيرها وهذا ما عرف بالطاقة الميكانيكية.

بعض أشكال الطاقة (التي يمكن أن يمتلكها جسم أو نظام كخاصية قابلة للقياس):
نوع الطاقة الوصف
ميكانيكية مجموع الطاقات الحركية والطاقات الكامنة للحركة الانتقالية والدورانية.
كهربائية الطاقة الكامنة الناتجة عن المجالات الكهربائية أو المخزنة فيها.
مغناطيسية الطاقة الكامنة الناتجة عن المجالات المغناطيسية أو المخزنة فيها.
جاذبية الطاقة الكامنة بسبب موضعها من حقل الجاذبية أو المخزنة في مجال الجاذبية.
كيميائية الطاقة الكامنة بسبب الروابط الكيميائية.
تأين الطاقة الكامنة التي تربط الإلكترون بذرته أو جزيئه.
نووية الطاقة الكامنة التي تربط النوى لتشكيل نواة الذرة (والتفاعلات النووية).
كروموديناميكا الطاقة الكامنة التي تربط الكواركات لتكوين الهادرونات.
مرنة الطاقة الكامنة بسبب تشوه مادة (أو حاويتها) وعندها تظهر قوة الاستعادة.
موجة ميكانيكية الطاقة الحركية والكامنة في مادة مرنة بسبب موجة تشوهية منتشرة.
صوتية الطاقة الحركية والكامنة في مائع بسبب موجة انتشار الصوت (شكل معين من الموجات الميكانيكية).
إشعاعية الطاقة الكامنة المخزنة في مجالات انتشارها عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي، بما في ذلك الضوء.
ساكنة الطاقة الكامنة بسبب الكتلة الساكنة (rest mass).
حرارية الطاقة الحركية للحركة المجهرية للجسيمات، وهي شكل من أشكال المكافئ المضطرب للطاقة الميكانيكية.
طاقة حرارية
المقالة الرئيسة: طاقة حرارية
نجد الطاقة الحرارية في المحركات البخارية التي تحول الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة ميكانيكية. فالآلة البخارية يطلق عليها آلة احتراق خارجي، لأن الوقود يحرق خارج المحرك في غلاية لتوليد البخار الذي بدوره يدير المحرك. لكن في القرن التاسع عشراخترع محرك الاحتراق الداخلي، مستخدما وقودا يحترق داخل الآلة (مثلما في السيارة، حيث يحترق البنزين داخل المحرك)، فتصبح مصدرا للطاقة الميكانيكية التي أستغلت في عدة أغراض كتسيير السفن والعربات والقطارات. ومن نماذج الوقود الحيوي الرخيص وقود روث الحيوانات الصلب.

الطاقة غير المتجددة نحصل عليها من باطن الأرض كسائب كما في النفط وكغاز كما في الغاز الطبيعي أو كمادة صلبة كما في الفحم الحجري وهي غير متجددة لأنه لايمكن صنعها ثانية أو استعواضها مجددا في زمن قصير وتلك المصادر هي أصلا تكونت من الطاقة الشمسية واختزنت في النفط والفحم والغاز وترجع جميع مصادر الطاقة المتجددة أيضا إلى الطاقة الشمسية (ماعدا الطاقة النووية) مصادر الطاقة المتجددة نجدها في طاقة الكتلة الحيوية التي تُستمد من مادة عضوية كإحراق النباتات وعظام الحيوانات وروث البهائم والمخلفات الزراعية فعندما نستخدم الخشب أو أغصان الأشجار أو روث البهائم في اشتعال الدفايات أو الأفران فهذا معناه أننا نستعمل وقود الكتلة الحيوية وفي الولايات المتحدة تستغل طاقة الكتلة الحيوية في توليد نحو 3% من مجمل الطاقة لديها لتوليد 10 آلاف ميجا وات من القدرة الكهربائية

وتستغل طاقة الحرارة الأرضية لتوليد الكهرباء والتسخين وهي تحتاج إلى حفر أبار عميقة بين 400 متر إلى 2000 متر لاستخراج الماء الساخن منها واستغلاله في التدفئة أو لتوليد الكهرباء

طاقة كهربائية
المقالة الرئيسة: طاقة كهربائية
في القرن 19 ظهر مصدر آخر للطاقة وهو الطاقة الكهربائية والتي تعرف بالكهرباء ويمكن الحصول على الكهرباء من الطبيعة عن طريق الصواعق والاحتكاك وهذا صعب وغير مجدٍ اقتصادياً ولكن يمكن توليد الكهرباء بعدة طرق أخرى منها الكيميائية مثل البطاريات أو عن طريق تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية وذلك بتحريك سلك موصل في مجال مغناطيسي كما في المولدات الكهربائية أو بتسخين مزدوج حراري كما في المزدوجة الحرارية

في البطاريات تكون الكهرباء المتولدة ذات تيار مستمر في المولدات الكهربائية تكون الكهرباء المولدة في الغالب ذات تيار متردد ويمكن أن تكون الكهرباء ذات تيار مستمر
طاقة نووية
ثم ظهرت الطاقة النووية التي استخدمت في المفاعلات النووية حيث يجري الانشطار النووي الذي يولد حرارة هائلة تولد البخار الذي يدير المولدات الكهربائية أو محركات السفن والغواصات لكن مشكلة هذه المفاعلات النووية تكمن في نفاياتها المشعة واحتمال حدوث تسرب إشعاعي أو انفجار المفاعل كما حدث في مفاعل تشيرنوبل الشهير

طاقة كهرمائية

السد العالي ،أسوان.
المقالة الرئيسة: طاقة كهرمائية
وطاقة كهرمائية التي تتولد من السدود حاليا نصف الطاقة المتجددة في الولايات المتحدة الأمريكية تأتي من الطاقة الكهرمائية وهي قوة دفع المياه التي تدير التوربينات والتي بدورها تسيّر مولد الكهرباء كما يحدث في مصر في السد العالي وفي أمريكا تمثل كهرباء الطاقة المائية 12% من جملة الكهرباء المنتجة ويمكن مضاعفتها إلي 72 ألف ميجاوات حيث تتوفر مياه الأنهار والبحيرات

طاقة الرياح
المقالة الرئيسة: طاقة الرياح
هناك أيضا طاقة قوة الرياح حيث تُستخدم مراوح كبيرة تدور بالهواء والرياح وبواسطة مولد كهربائي تقوم بإنتاج التيار الكهربائي كانت قوة الرياح تستغل في إدارة طواحين الهواء ومضخات رفع المياه كما إتبع في هولندا عندما نزح الهولنديون مساحات مائية من البحر لتوسيع الرقعة الزراعية عندهم سبب عدم انتشارها في العالم أصواتها المزعجة وقتلها للطيور التي ترتطم بشفراتها السريعة وعدم توفر الرياح في معظم المناطق بشكل مناسب.

طاقة المد والجزر
المقالة الرئيسة: طاقة المد والجزر
تستغل طاقة المد والجزر التي تبلغ في بعض المناطق قدرا مناسبا في إنتاج الطاقة الكهربائية تستغل طاقة المد والجزر في فرنسا والولايات المتحدة الإمريكية

طاقة كيميائية
في البطاريات تستغل الطاقة الكيميائية في توليد التيار الكهربائي وفي المراكم المستخدم في هاتف محمول وهي تنتج التيار الكهربائي من التفاعل الكيميائي أيضا في خلايا الطاقة التي تستغل الهيدروجين والأكسجين لإنتاج الكهرباء من خلال تفاعل كهربائي كيميائي

ويرافق جميع العمليات الكيميائية تغير في المواد أي تختفي مواد وتنتج مواد أخرى وجميع العمليات الكيميائية مصحوبة بتغير في الطاقة نطلق اسم طاقة كيماوية على الحرارة المنطلقه إلى الوسط المحيط لتفاعل كيمائي أو الطاقة التي تمتصها العملية من الوسط المحيط

طاقة إشعاعية
تنتقل الطاقة الشمسية إلى الأرض كطاقة إشعاعية في صورة الضوء، وهو موجات كهرومغناطيسية. كذلك تصدر النجوم طاقتها بصفة أساسية في صورة إشعاع.

طاقة المجموع
إن طاقة المجموع فعالة نظرياً بالنسبة للكمية القصوى للطاقة التي يمكن أن تؤخذ من الجسم، كما أنها تمثل أيضاً شبكة كمية الطاقة للجسم.

في الفيزياء الكلاسيكية، طاقة المجموع (بالإنجليزية: Total energy)‏ للجسم هي مجموع طاقتها الكامنة وطاقتها الحركية، حيث كل أشكال الطاقة يمكن أن تُساق من هذه النوعين.
في الفيزياء الحديثة، طاقة المجموع لجسم ما هي مجموع الطاقة الساكنة، ومجموع الطاقة الحركية، وطاقتها الكامنة.
مصادر الطاقة الطبيعية
طاقة البترول
البترول عبارة عن سائل كثيف، قابل للاشتعال، بني غامق أو بني مخضر، يوجد في الطبقة العليا من القشرة الأرضية. وأحياناً يسمى نافثا، من اللغة الفارسية («نافت» أو «نافاتا» والتي تعني قابليته للسريان). وهو يتكون من خليط معقد من الهيدروكربونات، وخاصة من سلسلة ألكان، ولكنه يختلف في مظهره وتركيبه ونقاوته بشدة من مكان لأخر. وهو مصدر من مصادر الطاقة الأولية الهام للغاية (حسب إحصائيات الطاقة في العالم). البترول هو المادة الخام لعديد من المنتجات الكيميائية، اللدائن.

طاقة الوقود
الوقود له أنواع مختلفة من أهمها الوقود الأحفوري وهو الذي يشمل كل من النفط والفحم والغاز، والذي أستخدم بإسراف منذ القرن الماضي ولا يزال يستخدم بنفس الإسراف مع ارتفاع أسعاره يوماً بعد يوم، مع أضراره الشديدة للبيئة. ومثله وقود السجيل وهو مثل النفط يكون مخلوط مع الرمال.

من أنواع الوقود الأخرى هو الوقود الخشبي والذي يغطي استخدامه حوالي 6% من الطاقة الأولية العالمية، وهناك الوقود المستخرج من النفايات الحيوانية أو المياه الثقيلة للمجاري، حيث بالمستطاع استخدام هذه النفايات في توليد الطاقة بالاعتماد عليها بعد عمليات التخمير، وتستخدم في العديد من دول العالم معالجة المياه الثقيلة للاستفادة من الغازات المنبعثة لأغراض توفير الطاقة.

من الطرق الحديثة والنظيفة في توفير الوقود النظيف يمكن أن يكون من نباتات الأشجار سريعة النمو، أو بعض الحبوب أو الزيوت النباتية أو المخلفات الزراعية أو بقايا قصب سكر، أمكن تحويل بعض منتجات السكر إلى كحول لاستخدامه كوقود للسيارات وكذلك زيت النخيل. يتميز هذا النوع من الوقود بأنه يقلل من التلوث، حيث لا حاجة هناك لاستعمال الرصاص في مثل هذا النوع من الوقود لرفع أوكتان الوقود كما هو الحال في البنزين المستحصل عليه من النفط الأحفوري، ومن ثم فإنه بنزين خال من الرصاص.

هناك الوقود النووي وتحطه الكثير من المشاكل والقوانين الضابطة والتي قد لا تخلو من ازدواجية في المعايير وإجحاف بالسماح لاستخدامها على البعض، إضافة لخطورة استخدامها وتأثيرها السيئ على البيئة.

الطاقة الشمسية
الطاقة الشمسية هي الطاقة الأم فوق كوكبنا، حيث تنبعث من أشعتها كل الطاقات المذكورة سابقاً لأنها تسير كل ماكينات وآلية الأرض بتسخين الجو المحيط واليابسة وتولد الرياح وتصريفها، وتدفع دورة تدوير المياه، وتدفيء المحيطات، وتنمي النباتات وتطعم الحيوانات. ومع الزمن تكون الوقود الإحفوري في باطن الأرض. وهذه الطاقة يمكن تحويلها مباشرة أو بطرق غير مباشرة إلى حرارة وبرودة وكهرباء وقوة محركة. تعتبر أشعة الشمس أشعة كهرومغناطيسية، وطيفها المرئي يشكل 49% منها، والغير مرئي منها يسمى بالأشعة الفوق البنفسجية، ويشكل 2%، والأشعة تحت الحمراء 49%.

الطاقة الشمسية تختلف حسب حركتها وبعدها عن الأرض، فتختلف كثافة أشعة الشمس وشدتها فوق خريطة الأرض حسب فصول السنة فوق نصفي الكرة الأرضية وبعدها عن الأرض وميولها ووضعها فوق المواقع الجغرافية طوال النهار أو خلال السنة، وحسب كثافة السحب التي تحجبها، لأنها تقلل أو تتحكم في كمية الأشعة التي تصل لليابسة، عكس السماء الصحوة الخالية من السحب أو الأدخنة. وأشعة الشمس تسقط على الجدران والنوافذ واليابسة والبنايات والمياه، وتمتص الأشعة وتخزنها في كتلة حرارية. هذه الحرارة المخزونة تشع بعد ذلك داخل المباني. تعتبر هذه الكتلة الحرارية نظام تسخين شمسي يقوم بنفس وظيفة البطاريات في نظام كهربائي شمسي (الفولتية الضوئية). فكلاهما يختزن حرارة الشمس لتستعمل فيما بعد.

والمهم معرفة أن الأسطح الغامقة تمتص الحرارة ولا تعكسها كثيراً، لهذا تسخن. عكس الأسطح الفاتحة التي تعكس حرارة الشمس، لهذا لا تسخن. والحرارة تنتقل بثلاث طرق، إما بالتوصيل من خلال مواد صلبة، أو بالحمل من خلال الغازات أو السوائل، أو بالإشعاع. من هنا نجد الحاجة لانتقال الحرارة بصفة عامة لنوعية المادة الحرارية التي ستختزنه، لتوفير الطاقة وتكاليفها. لهذا توجد عدة مبادئ يتبعها المصممون لمشروعات الطاقة الشمسية، من بينها قدرة المواد الحرارية المختارة لتجميع وتخزين الطاقة الشمسية حتى في تصميم المباني واختيار مواد بنائها حسب مناطقها المناخية سواء في المناطق الحارة أو المعتادة أو الباردة. كما يكونون على بينة بمساقط الشمس على المبني والبيئة من حوله كقربه من المياه واتجاه الريح والخضرة ونوع التربة، والكتلة الحرارية التي تشمل الأسقف والجدران وخزانات الماء. كل هذه الاعتبارات لها أهميتها في امتصاص الحرارة أثناء النهار وتسربها أثناء الليل.

طاقة جسيم وطاقة شعاع
يدخل في حسابات طاقة جسيم وطاقة شعاع ثابتين طبيعيين وهما c سرعة الضوء في الفراغ و h ثابت بلانك. يعتبر هذان الثابتان الطبيعيان من أهم الثوابت على الإطلاق لأنهما يحددان إلى جانب ثابت الجاذبية G والقوى الأساسية وكتلة الإلكترون وكتلة البروتون وشحنة أولية تكوين الكون كله من ذرات ونجوم ومجرات ومن كواكب ومن أرض نشأت عليها الحياة.

طاقة جسم أو جسيم
تلك هي طاقة حركية جسم أو جسيم، وتنطبق المعادلة على الأجسم الكبيرة مثل السيارة مثلاً، وكذلك على الجسيمات الصغيرة مثل الإلكترون، (كل بحسب كتلته). (ملحوظة: ينجم عن سرعة الجسيم طاقة حركية يمكن حسابها طبقا للمعادلة أعلاه التي تعتمد على كتلة الجسم m وسرعته v. ولكن إذا شئنا معرفة الطاقة الكلية للجسم فلا بد من أخذ الطاقة المرتبطة بكتلة السكون للجسم أيضا. وتحسب طاقة كتلة السكون للجسم عن طريق معادلة أينشتاين التي تعطي تكافؤ الكتلة والطاقة:E = m.c² حيث c سرعة الضوء في الفراغ.

التقانة

لتِّقَانَة أو التكنولوجيا، هذه الأخيرة هي كلمة أعجمية ذات أصل يوناني، تتكوّن من مقطعين، كلمة تكنو والتي تعني حرفة أو مهارة أو فن، وكلمة لوجي التي تعني علم أو دراسة. ليصاغ الكل في كلمة تكنولوجيا بمعنى علم التّطبيق؛ وقد أورد الكثير من العلماء تعريفات أخرى عديدة للكلمة. تعرف التكنولوجيا بأنها مجموع التقنيات والمهارات والأساليب الفنية والعمليات المستخدمة في إنتاج البضائع أو الخدمات أو في تحقيق الأهداف، مثل البحث العلمي. يمكن أن تكون التكنولوجيا هي المعرفة بالتقنيات والعمليات وما شابه ذلك، أو يمكن تضمينها في الآلات للسماح بالتشغيل دون معرفة تفصيلية لأعمالها. يُشار إلى الأنظمة (مثل الآلات) التي تطبق التكنولوجيا عن طريق أخذ مدخلات وتغييرها وفقًا لاستخدام النظام، ثم إنتاج نتيجة، على أنها أنظمة تقنية أو أنظمة تكنولوجية.

أبسط شكل من أشكال التكنولوجيا هو تطوير واستخدام الأدوات الأساسية. إن اكتشاف ما قبل التاريخ لكيفية التحكم في الحريق والثورة الحديثة في العصر الحجري الحديث قد زاد من مصادر الغذاء المتاحة، وساعد اختراع العجلة البشر على السفر والتحكم في بيئتهم. أدت التطورات في العصور التاريخية، بما في ذلك المطبعة والهاتف والإنترنت، إلى تقليل الحواجز المادية التي تعترض التواصل وسمح للبشر بالتفاعل بحرية على نطاق عالمي.

التكنولوجيا لها العديد من الآثار. وقد ساعد ذلك في تطوير اقتصادات أكثر تقدماً (بما في ذلك الاقتصاد العالمي اليوم) وسمح بزيادة مستوى الترفيه. تنتج العديد من العمليات التكنولوجية منتجات ثانوية غير مرغوب فيها تعرف باسم التلوث وتستنفد الموارد الطبيعية بما يضر ببيئة الأرض. لطالما أثرت الابتكارات على قيم المجتمع وأثارت أسئلة جديدة في أخلاقيات التكنولوجيا. ومن الأمثلة على ذلك ظهور مفهوم الكفاءة من حيث الإنتاجية البشرية، وتحديات أخلاقيات البيولوجيا.

نشأت مناقشات فلسفية حول استخدام التكنولوجيا، مع وجود خلافات حول ما إذا كانت التكنولوجيا تعمل على تحسين الحالة البشرية أو تفاقمها. اللاضية الجديدة، الأناركية البدائية، والحركات الرجعية المماثلة تنتقد انتشار التكنولوجيا، بحجة أنها تلحق الضرر بالبيئة وتنفر الناس؛ يرى أنصار الإيديولوجيات مثل ما بعد الإنسانية والتقدمية التكنولوجية أن التقدم التكنولوجي المستمر مفيد للمجتمع وللحالة الإنسانية.

مقدمة

في أواسط القرن العشرين حققت التقنية انتصاراً هاماً بقدرتها على استكشاف الفضاء.
تعتبر التكنولوجيا مهمة لأنها تستخدم في جميع مجالات الحياة العملية. عندما تتأمل روتينك اليومي وتحصي جميع أدوات التقنية التي تستهلكها في يوم واحد فقط ستدرك مدى أهمية التقنية عند استخدامك للهاتف أو مشاهدة التلفاز أو قيادة السيارة أو استخدام الحاسب أو أي آلة كهربائية. في الواقع، يوما بعد يوم يزداد اعتمادنا على التقنية سواء خلال التواصل أو المواصلات أو البحث عن أي معلومة أو حتى التسلية.

تعرف التقنية تعرف اصطلاحاً بأنها كل ما قام الإنسان بعمله، وكل التغييرات التي أدخلها على الأشياء الموجودة في الطبيعة، والأدوات التي صنعها لمساعدته في أعماله. لكن البعض يحصر نطاق كلمة التقنية بالآلات المعقدة كالحاسوب والساتل والسيارة فقط، بل التقنية تشمل الأدوات البسيطة كالورق والأقلام والخيط والنعل ومفتاح العلب أيضاً.

والتقنية بدأت مع الإنسان منذ وجوده على هذه المعمورة، فهي قديمة بقدمه، فقد اعتمد عليها في صناعة أدوات صيده والدفاع عن نفسه وحراثة الأرض والزراعة وهلم جراً من الأعمال. كما أن التقنية أحاطت بكافة مناحي الحياة المختلفة شاردة وواردة فكانت في الغذاء والطعام والدواء والملبس والسكن والأدوات والمواصلات والاتصالات والترفيه والرياضة والتعلم والعديد غيرها.

التعريف والاستعمال

سهل اختراع المطبعة للعلماء والساسة التواصل بأفكارِهم وقادَتهم إلى عصر التنوير، وهذا مثال على التقنية كقوةٍ ثقافيةٍ.
تعرف التقنية بطريقتين: بأنها «السعي وراء الحياة بطرق مختلفة عن الحياة»، وبأنها «مادة لا عضوية منظمة». التطبيقات العلمية للعلم والمعرفة في جميع المجالات والعمل، أو بعبارة أخرى كل الطرق التي استخدمها -وما زال يستخدمها- الناس في اختراعاتهم واكتشافاتهم لتلبية حاجاتهم وإشباع رغباتهم.

كما يمكن تعريف التقنية أو التكنولوجيا بمفهوم أوسع أنها الأشياء الموجودة بنوعيها، المادية واللّامادية، التي تم تخليقها بتطبيق الجهود المادية والفيزيائية للحصول على قيمة ما. في هذا السياق، تشير التقنية إلى المعدات والآلات التي يمكن استعمالها لحل المشاكل الحقيقية في العالم.

أصل التسمية
تغيّر استعمال مصطلح تكنولوجيا بشكل ملحوظ على مدى المئتي سنة الماضية. قبل القرن العشرين، لم يكن المصطلح Technology مشهوراً في الإنجليزية، وغالباً ما كان يشير إلى وصف أو دراسة الفنون المفيدة. كان المصطلح متعلقاً بالتعليم الفني في الغالب، كما في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. تصاعدت العبارة «تكنولوجيا» حتى اشتهرت في القرن العشرين مع الثورة الصناعية الثانية.

تغيرت استخدام التكنولوجيا على المدى بشكل كبير خلال السنوات ال200 الماضية. قبل القرن القرن العشرين، وكان هذا المصطلح شائع في اللغة الإنجليزية، وعادة ما يشار إلى وصف أو دراسة الفنون المفيدة. وغالباً ما يرتبط مصطلح التعليم الفني، كما في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. «التكنولوجيا» برزت على الساحة في القرن القرن العشرين في اتصال مع الثورة الصناعية الثانية. وتطور بعدها المصطلح، ولكن على قدم مساواة بارزة برز تعريف التكنولوجيا والعلوم التطبيقية كمصطلحين متداخلين، وخاصة بين العلماء والمهندسين، بالرغم من أن معظم علماء الاجتماع الذين يدرسون التكنولوجيا ترفض هذا التعريف.

مجالات الاستعمال
في مجال العمليات، أصبح المصطلح مرتبطاً بعالم العلوم والأعمال الكبيرة، والهندسة. اختلف معنى التكنولوجيا في أوائل القرن العشرين حينما عمل علماء الاجتماع الأمريكيون بداية مع ثورستين فيبلين على ترجمة الأفكار من المفهوم الألماني من Technik إلى “technology” أي «تكنولوجيا»، في التعريب العربي (إبقاء على الكلمة اليونانية أو «تكنولوجيا» بالمعنى). في الألمانية واللغات الأوروبية، ظهر تفريق بين Technik وTechnologie والذي لا يوجد في الإنجليزية حيث أن كلا الكلمتين تُتَرْجَمان عادة إلى “technology”. في عقد الثلاثينيات من القرن العشرين، لم تشر عبارة تكنولوجيا في الإنجليزية إلى علم الفنون الصناعية، بل إلى الفنون الصناعية بعينها. في 1937، كتب عالم الاجتماع ريد بين أن «التكنولوجيا تتضمن جميع الأدوات، الآلات، الآنية، الأسلحة، الأجهزة، الكسوة، سبل التواصل، وأجهزة النقل، والمهارات التي ننتج بفضلها ونستعملها.» لا يزال تعريف براين شائعاً بين الدارسين هذه الأيام، خاصة علماء الاجتماع. لكن تعريف التكنولوجيا بأنه العلوم التطبيقية مكافئ بارز بشكل خاص من قبل العلماء والمهندسين، بالرغم من رفض غالبية علماء الاجتماع الذين يدرسون التكنولوجيا لهذا التعريف. حديثا، استعار الدارسون عبارة “technique” من الفلاسفة الأوروبيين لتوسيع المعنى إلى صور أخرى تتعلق بالأجهزة الدقيقة كما في أعمال فوكو على تقنيات الذات.

تقدمت التراجم والدارسون بتعريفات عديدة. يعرّف قاموس مريام ويبستر المصطلح على أنه «التطبيق العملي للمعرفة خاصة في حقل معين والإمكانية المعطاة من التطبيق العملي للمعرفة».

قدمت أورسولا فرانكلين في محاضرتها «العالم الحقيقي للتقنية» عام 1989 تعريفاً آخر للتكنولوجيا بأنها «تطبيق، للطريقة التي نعمل بها الأشياء من حولنا». يستعمل المصطلح عادة ضمن مجال معين من التقنية، أو التقنية العليا أو إلكترونيات المستهلك، بدلاً من التعبير عن التقنية كمفهوم عام. برنارد ستيجلر، في التقنيات والزمن، 1.

استعمالات التقنية الشائعة
تقنية الاتصالات: تشمل هذه الفئة التقنية المستخدمة بهدف تسهيل التخاطب الإنساني وزيادة طرق الاتصال الشخصي. ومن الأمثلة على ذلك: الهاتف الخلوي والاتصال المرئي والاتصال الجماعي وأجهزة النداء الآلي.
التقنيات المنزلية: تتضمن هذه الفئة التقنية التي تؤثر على النشاطات المنزلية للعائلات. وهذه التقنية قد لا تستخدم دائما بشكل مباشر من قبل العائلات، بل يمكن استخدامها أيضا بطريقة غير مباشرة بشكل يؤثر على الحياة العائلية. ومن الأمثلة على ذلك: فرن المايكروويف والأطعمة المجمدة والأطعمة المجففة بطريقة التجميد.
تقنية المعلومات: هو مصطلح عام يستخدم للدلالة على مجموعة من التطبيقات المبنية على نظام الحاسوب. ويمكن استخدام هذا النوع من التقنية في الاتصال، وفي استرجاع المعلومات من نشاطات رقمية أخرى. ومن الأمثلة على هذه الفئة: البريد الإلكتروني وغرف الدردشة، والشبكة العنكبوتية، وأجهزة الحاسوب المنزلية، وأجهزة الحاسوب المحمولة، وآلات التصوير، وآلات المسح الرقمية.
تقنيات الإعلام والترفيه: تساهم التقنية في الترفية العائلي الذي يتواجد بإطارات رقمية متعددة. حيث جاء الإعلام الإلكتروني بأشكال متنوعة ليحل محل الإعلام التقليدي.مثال على ذلك أجهزة التلفاز والستالايت وأجهزة الراديو الرقمية والكتب الإلكترونية وجميع المنشورات على شبكة الإنترنت وأجهزة الستيريو المحمولة والشخصية وألعاب الفيديو.
التقانة الطبية: ما زالت الأبحاث العلمية والطبية مستمرة لتطوير تقنيات للتعامل مع مشكلات الجسم البشري الناتجة عن الإصابات أو المرض أو التقدم بالسن، حيث تقدم التقنية الطبية خيارات جديدة للعائلات للتعامل مع القضايا الطبية. ومن الأمثلة على ذلك: ضابط النبض والأعضاء الاصطناعية ومضخات الأنسولين واللقاحات الجديدة وغيرها كثير.
التقنيات التربوية: وهي تطبيق المبادئ العلمية في تسهيل عملية التعليم والتعلم. وتزيد هذه التقنية من فرص الوصول للمعلومات من قبل المعلم المحترف، كما تعزز مفاهيم التعليم وتجعل عملية التعليم والتعلم أكثر بساطة.
أنواع التقنية
جرت العادة على تقسيم التقنية إلى ثلاثة أنواع رئيسية وهي:

التقنية الموفرة لرأس المال، وهي الأفضل لاستخدامها في الدول النامية.
التقنية الموفرة للعمل، وهي الأفضل في الدول المتقدمة.
التقنية المحايدة، وهي التي تزيد رأس المال والانتاجية .
التكنولوجيا من وجهات النظر المختلفة
علماء كثيرين يبحثون في التكنولوجيا من وجهة نظر حضارية، اجتماعية فهم يرون بالتكنولوجيا كثورة الإنسان الرابعة ومن هنا تتباين وجهات النظر بين محبين ومعارضين

الحضارة

الحضارة هي النتاج الفكري والثقافي والمادي المتراكم لأمةٍ من الأمم والتي تمنحها خاصيةً مميزة عن الأمم الأخرى.

ولا يمكن حصر الحضارة على الجانب المادي فقط كالمباني والقلاع والقصور أو اختزالها في أنماطٍ سياسية كالامبراطوريات والأسر الحاكمة والدول بل بما تنتجه أمةٌ ما من خصائص مميزة وفنون.

وهي نظام اجتماعي يعين الإنسان على الزيادة من إنتاجه الثقافي، وتتألف الحضارة من عناصر أربعة: الموارد الاقتصادية، والنظم السياسية، والتقاليد الخُلقية، ومتابعة العلوم والفنون؛ وهي تبدأ حيث ينتهي الاضطراب والقلق، لأنه إذا ما أمِنَ الإنسان من الخوف، تحررت في نفسه دوافع التطلع وعوامل الإبداع والإنشاء، وبعدئذ لا تنفك الحوافز الطبيعية تستنهضه للمضي في طريقه إلى فهم الحياة وازدهارها وباختصار الحضارة هي الرقي والازدهار في جميع الميادين والمجالات.

ترتكز الحضارة على البحث العلمي والفني التشكيلي بالدرجة الأولى، فالجانب العلمي يتمثل في الابتكارات التكنولوجيا وعلم الاجتماع فأما الجانب الفني التشكيلي فهو يتمثل في الفنون المعمارية والمنحوتات وبعض الفنون التي تساهم في الرقي. فلو ركزنا بحثنا على أكبر الحضارات في العالم مثل الحضارة الرومانية سنجد أنها كانت تمتلك علماء وفنانين عظماء. فالفن والعلم هما عنصران متكاملان يقودان أي حضارة.

وفي اللغة العربية هي كلمة مشتقة من الفعل حضر، ويقال الحضارة هي تشييد القرى والأرياف والمنازل المسكونة، فهي خلاف البدو والبداوة والبادية، وتستخدم اللفظة في الدلالة على المجتمع المعقد الذي يعيش أكثر أفراده في المدن ويمارسون الزراعة، التعدين، التصنيع على مستوى مصغر، والتجارة. على خلاف المجتمعات البدوية ذات البنية القبلية التي تتنقل بطبيعتها وتعتاش بأساليب لا تربطها ببقعة جغرافية محددة، كالصيد مثلاً، ويعتبر المجتمع الصناعي الحديث شكلاً من اشكال الحضارة.

تعتبر لفظة حضارة مثيرة للجدل وقابلة للتأويل، واستخدامها يستحضر قيم (سلبية أو ايجابية) كالتفوق والإنسانية والرفعة، وفي الواقع رأى ويرى العديد من أفراد الحضارات المختلفة أنفسهم على أنهم متفوقون ومتميزون عن أفراد الحضارات الأخرى، ويعتبرون أفراد الحضارات الأخرى همجيين ودونيين.

و يذهب البعض إلى اعتبار الحضارة أسلوب معيشي يعتاد عليه الفرد من تفاصيل صغيرة إلى تفاصيل أكبر يعيشها في مجتمعه ولا يقصد من هذا استخدامه إلى احدث وسائل المعيشة بل تعامله هو كإنسان مع الأشياء المادية والمعنوية التي تدور حوله وشعوره الإنساني تجاهها. ومن الممكن تعريف الحضارة على أنها الفنون والتقاليد والميراث الثقافي والتاريخي ومقدار التقدم العلمي والتقني الذي تمتع به شعب معين في حقبة من التاريخ. إن الحضارة بمفهوم شامل تعني كل ما يميز أمة عن أمة من حيث العادات والتقاليد وأسلوب المعيشة والملابس والتمسك بالقيم الدينية والأخلاقية ومقدرة الإنسان في كل حضارة على الإبداع في الفنون والآداب والعلوم.

و للتعرف على حضارات الشعوب تُدرس العناصر التالية:

طرق العيش والظروف الطبيعية.
الوضع الاقتصادي.
العلاقات الاجتماعية بين فئات المجتمع.
أنظمة الحكم السائدة.
الإنجازات العلمية والثقافية والعمرانية.
سمات مميزة
سمّى علماء الاجتماع مثل: غوردن تشيلد عدد من السمات التي تميز الحضارة عن الأنواع الأخرى من المجتمع. تميزت الحضارات بوسائل عيشها وأنواع سبل العيش وأنماط الاستيطان وأشكال الحكم والطبقات الاجتماعية والأنظمة الاقتصادية ومحو الأمية وسمات ثقافية أخرى. يجادل أندرو نيكيفوروك بأن الحضارات اعتمدت على العضلات البشرية، إذ استُخدمت طاقة العبيد لزراعة المحاصيل والإكساء وبناء المدن واعتُبرت العبودية سمة مشتركة لحضارات ما قبل الحداثة.

اعتمدت جميع الحضارات على الزراعة، مع استثناء محتمل لبعض الحضارات المبكرة في بيرو والتي اعتمدت على الموارد البحرية. يمكن أن تؤدي مزارع الحبوب إلى تخزين متراكم وفائض من الغذاء، خاصة عندما يستخدم الناس تقنيات زراعية مثل التسميد الاصطناعي والريّ للمحاصيل. كانت الحضارات القائمة على البساتين نادرة جدًا. كان لفائض الحبوب أهمية خاصة بسبب إمكانية تخزينها لفترة طويلة. سمح فائض الطعام لبعض الناس بالقيام بأشياء إلى جانب إنتاج الغذاء لكسب الرزق: شملت الحضارات المبكرة الجنود والحرفيين والكهنة والكاهنات وغيرهم من ذوي الوظائف المتخصصة. ينتج عن فائض الغذاء تقسيم العمل ونطاق أكثر تنوعًا للنشاط البشري، وهي سمة مميزة للحضارات. ومع ذلك، في بعض الأماكن تمكن الصيادون – الجامعون من الوصول إلى الفائض الغذائي، كما هو الحال بين بعض الشعوب الأصلية في شمال غرب المحيط الهادئ وربما خلال ثقافة العصر الحجري.

الحضارات لها أنماط استيطان مختلفة بشكل واضح عن المجتمعات الأخرى. أحيانًا تُعرّف كلمة حضارة ببساطة على أنها العيش في المدن. يميل غير المزارعين إلى التجمع في المدن للعمل والتجارة.

بالمقارنة مع المجتمعات الأخرى، فإن الحضارات لديها بنية سياسية أكثر تعقيدًا، وهي الدولة. مجتمعات الدولة طبقية أكثر من المجتمعات الأخرى. هناك فرق أكبر بين الطبقات الاجتماعية. تسيطر الطبقة الحاكمة، المتمركزة عادة في المدن، على الكثير من الفائض وتمارس إرادتها من خلال تصرفات الحكومة أو البيروقراطية. صنّف مورتون فرايد، وإلمان سيرفيس، الثقافات البشرية على أساس النظم السياسية وعدم المساواة الاجتماعية، يحتوي نظام التصنيف هذا على أربع فئات:

فرق الصيادين – الجامعين، والتي تعتبر متساوية بشكل عام.
المجتمعات البستانية/الرعوية التي توجد فيها عمومًا طبقتان اجتماعيتان؛ رئيسية وعامة.
هياكل شديدة الطبقية، مع العديد من الطبقات الاجتماعية الموروثة: الملك، والنبلاء، والأحرار، والعبيد.
الحضارات، ذات التسلسل الهرمي الاجتماعي المعقد والحكومات المؤسسية المنظمة.
من الناحية الاقتصادية، تعرض الحضارات أنماطًا أكثر تعقيدًا للملكية والتبادل من المجتمعات الأقل تنظيمًا. يسمح العيش في مكان واحد للناس بتجميع ممتلكات شخصية أكثر من البدو. يكتسب بعض الأشخاص أيضًا ملكية خاصة للأرض، نظرًا لأن نسبة من الناس في الحضارات لا يزرعون طعامهم، يجب أن يتاجروا في سلعهم وخدماتهم مقابل الغذاء في نظام السوق، أو يتلقوا الغذاء من خلال ضريبة الجزية أو ضرائب إعادة التوزيع من قطاع إنتاج الغذاء في الدولة. عملت الثقافات البشرية المبكرة من خلال أنظمة المقايضة المحدودة. بحلول أوائل العصر الحديدي، طورت الحضارات المعاصرة المال كوسيلة لتبادل المعاملات المعقدة بشكل متزايد. في القرية، يصنع الخزّاف قدرًا لمُصنِّع الجعة ويعوض صانع الجعة الخزّاف بإعطائه كمية معينة من البيرة. في المدينة، قد يحتاج الخزّاف إلى سقف جديد، وقد يحتاج عامل الأسقف إلى أحذية جديدة، وقد يحتاج الإسكافي إلى نعل حصان، وقد يحتاج الحداد إلى معطف جديد وقد يحتاج الدبّاغ إلى وعاء جديد. وقد لا يكون هؤلاء الأشخاص على معرفة شخصية بعضهم البعض وقد لا تحدث احتياجاتهم كلها في نفس الوقت. النظام النقدي هو وسيلة لتنظيم هذه الالتزامات لضمان الوفاء بها.

لا يعني الانتقال من الاقتصاد الأبسط إلى الاقتصاد الأكثر تعقيدًا بالضرورة تحسنًا في مستويات معيشة السكان. على سبيل المثال، على الرغم من أن العصور الوسطى غالبًا ما تُصوّر على أنها حقبة تدهور من الإمبراطورية الرومانية، فقد أظهرت بعض الدراسات أن متوسط قامة الذكور في العصور الوسطى (نحو 500 إلى 1500 م) كان أكبر ما كان عليه بالنسبة للذكور خلال الإمبراطورية الرومانية السابقة والعصر الحديث المبكر لاحقًا (نحو 1500 إلى 1800 م). كذلك، كان هنود السهول في أمريكا الشمالية في القرن التاسع عشر أطول من نظرائهم الأمريكيين والأوروبيين المتحضرين. يعتبر متوسط قامة السكان مقياسًا جيدًا لمدى كفاية وصولهم إلى الضروريات، وخاصة الغذاء.

تعتبر الكتابة التي طورها الناس في الحضارة السومرية أولًا سمة مميزة ويبدو أنها رافقت صعود البيروقراطيات الإدارية المعقدة أو دولة الفتح. اعتمد التجار والبيروقراطيون على الكتابة للاحتفاظ بسجلات دقيقة. مثل المال، كانت الكتابة ضرورية بسبب حجم سكان المدينة وتعقيد تجارتها بين الأشخاص الذين ليسوا جميعًا على دراية شخصية ببعضهم البعض. مع ذلك، فإن الكتابة ليست ضرورية دائمًا للحضارة، كما هو موضح من قبل حضارة الإنكا في جبال الأنديز، والتي لم تستخدم الكتابة على الإطلاق باستثناء نظام تسجيل معقد يتكون من الحبال والعقد: (كيبو)، وما زالت تُعتبر مجتمع متحضر.

طورت الحضارات العديد من السمات الثقافية المتنوعة الأخرى بمساعدة تقسيم العمل والتخطيط الحكومي المركزي، مثل: الدين المنظم، والتطور في الفنون، والتطورات الجديدة التي لا حصر لها في العلوم والتكنولوجيا.

عبر التاريخ، انتشرت الحضارات الناجحة، واستولت على المزيد والمزيد من الأراضي، واستوعبت المزيد من الناس غير المتحضرين في السابق. ومع ذلك، فإن بعض القبائل أو الناس لا تزال غير متحضرة حتى يومنا هذا. يطلق على هذه الثقافات من قبل البعض (بدائية)، وهو مصطلح يعتبره البعض تحقيرًا. تشير كلمة (بدائية) بطريقة ما إلى أن الثقافة هي (الأولى) وأنها لم تتغير منذ بداية البشرية، على الرغم من إثبات عدم صحة ذلك. نظرًا لأن جميع ثقافات اليوم معاصرة، فإن ما يسمى بالثقافات البدائية اليوم ليست أبدًا سابقة لتلك التي نعتبرها حضارية. يستخدم علماء الأنثروبولوجيا اليوم مصطلح (الأُميّين) لوصف هذه الشعوب.

لقد انتشرت الحضارة عن طريق الاستعمار والغزو والتحول الديني وفرض السيطرة البيروقراطية والتجارة وإدخال الزراعة والكتابة إلى الشعوب غير المتعلمة. قد يتكيف بعض الأشخاص غير المتحضرين مع السلوك المتحضر. لكن الحضارة تنتشر أيضًا من خلال الهيمنة التقنية والمادية والاجتماعية التي تولدها.

تستند تقييمات مستوى الحضارة الذي وصل إليه نظام الحكم إلى مقارنات بين الأهمية النسبية للقدرات الزراعية مقابل القدرات التجارية أو التصنيعية، والامتدادات الإقليمية لقوتها، وتعقيد تقسيم العمل، والقدرة الاستيعابية للمناطق الحضرية. تشتمل العناصر الثانوية على نظام نقل متطور وكتابة وقياس موحد وعملة وأنظمة قانونية والفن والهندسة المعمارية والرياضيات والفهم العلمي والتعدين والهياكل السياسية والدين المنظم.

تقليديًا، عرّفت الأنظمة السياسية التي تمكنت من تحقيق قوة عسكرية وأيديولوجية واقتصادية ملحوظة نفسها على أنها متحضرة على عكس المجتمعات أو التجمعات البشرية الأخرى خارج نطاق نفوذها – وتطلق عليهم ألقاب مثل: البرابرة أو المتوحشين.

تقسيم الحضارات
صامويل هنتنجتون

تقسيم الحضارة وفقًا لصمويل هنتنغتون
الحضارة الغربية ذات خلفية كاثوليكية – بروتستانتية
الحضارة الأمريكية اللاتينية
الحضارة اليابانية
الحضارة الصينية
الحضارة الهندية
الحضارة الإسلامية
الحضارة المسيحية الأرثوذكسية
الحضارة الأفريقية
الحضارة البوذية
قسم أستاذ العلوم السياسية صامويل هنتنجتون حضارات العالم الحالية إلى تسعة مناطق نفوذ ثقافي وهي:

الحضارة الغربية ذات الخلفية الثقافية المسيحية الغربية بشكليها الكاثوليكية-البروتستانتية، تمتد هذه الحضارة من أوروبا الغربية إلى دول البلطيق، وأنغلو-أمريكا، وأستراليا، ونيوزيلاندا وإسرائيل. تقوم هذه الحضارة على أساسين ومصدرين هما الحضارة اليونانية-الرومانية والديانة المسيحية. حيث تحدد الثقافة الغربيّة بأبعاد ثلاثة: الديانة المسيحية، القانون الروماني، والنزعة الإنسانية في الفلسفة اليونانية. النتاج التاريخي والثقافي لكل من عصر النهضة والثورة الصناعية أعطى مقومات منفردة وخصوصية لهذه الحضارة.
الحضارة الأمريكية اللاتينية تتشابه هذه الحضارة مع الحضارة الغربية كونها منطقة تستخدم فيها في المقام الأول اللغات الرومانسية (أي، التي اشتقت من اللغة اللاتينية)- خصوصًا الأسبانية والبرتغالية، والفرنسية بنسب مختلفة وكون الرومانية الكاثوليكية هي الديانة المهيمنة فتسمى أيضًا بأمريكا اللاتينية. لكن لكونها منطقة فيها العديد من الأنساب والجماعات العرقية يجعلها ذلك منطقة فيها تنوعًا عرقيًا وثقافيًا مما يعطيها خصوصيّة ثقافية منفردة. وقد تعتبر المنطقة إما جزء من العالم الغربي أو حضارة متميزة بما فيه الكفاية أو مرتبطة بالغرب كونها تنحدر منها.
الحضارة اليابانية يدرج أغلب الباحثين الحضارة اليابانية كحضارة منفردة بسبب خصوصيّة الثقافة اليابانيّة. في حين يدرج أقلية من الباحثين الحضارة اليابانية كجزء من حضارة الشرق الأقصى.
الحضارة الصينية يدرج أغلب الباحثين الحضارة الصينية كحضارة منفردة وذات خصوصية ثقافية مميزة. من جذور وأساسيات الحضارة الصينية هي الفلسفة الكنفشيوسية. تمتد حدود الحضارة الصينية من الصين إلى تايوان وشبة الجزيرة الكورية وسنغافورة وفيتنام.
الحضارة الهندية هي الحضارة ذات الأساس الهندوسي وتمتد من الهند إلى النيبال وموريشيوس. تعتبر هذه الحضارة واحدة من أقدم الحضارات الإنسانيّة وهي مشبعة بالتقاليد والفلسفة والثقافة الهندوسية.
الحضارة الإسلامية وهي الحضارة التي تمتد بين البلدان ذات الأغلبية المسلمة والتي ترتبط من الناحية التاريخية والحضارية والاجتماعية في الإسلام. تمتد هذه الحضارة بين منطقة الشرق الأوسط، وشمال أفريقيا، وآسيا الوسطى، وباكستان، وبنغلادش، وإندونيسيا وماليزيا. تنفرد هذه الحضارة بخصوصية ثقافية أساسها دين وتعاليم وتراث الإسلام. اللغات الأكثر انتشارًا في حدود هذه الحضارة اللغة العربية والفارسية والتركية واللغة الماليزية.
الحضارة المسيحية الأرثوذكسية تمتد هذه الحضارة بين الدول ذات الغالبية الأرثوذكسية والحضارة المسيحية الشرقية المشتركة والتي ترتبط من الناحية التاريخية والثقافية والاجتماعية والسياسية. تمتد الحضارة الأرثوذكسية من روسيا إلى أوكرانيا، والقوقاز، والبلقان، واليونان وقبرص. أساس ومركزية هذه الحضارة تراث الإمبراطورية البيزنطية والأرثوذكسية الشرقية. اللغات المنتشرة في هذه المنطقة الحضارية هي اللغات السلافية، واللغة الرومانية، واليونانية، والأرمنية والجورجية.
الحضارة الأفريقية تمتد حدود هذه الحضارة إلى أفريقيا جنوب الصحراء. تتميز هذه الثقافة الأفريقية باستجابات معقدة تجاه الإستعمار والإمبريالية الأوروبية. بدءاً من أواخر التسعينات من القرن الماضي يحاول الأفارقة تأكيد هويتهم الخاصة. تشترك شعوب هذه الحضارة بذاكرة ثقافية خاصة.
الحضارة البوذية تنتشر هذه الحضارة في عدد من دول الهند الصينية. حيث أن مركزية هذه الحضارة هي تعاليم وتراث بوذا والديانة البوذية ومذاهبها تيرافادا وهينايانا. تمتد حدود الحضارة البوذية في تايلندا، وكمبوديا، ولاوس، وبورما، وسريلانكا، وبوتان، ومنغوليا.
بدلاً من الانتماء إلى واحدة من الحضارات «الرئيسية»، وصف صامويل هنتنجتون أن إثيوبيا وهايتي دول ذات حضارة «وحيدة ومتميزة». ويمكن اعتبار إسرائيل دولة فريدة من نوعها بسبب حضارتها الخاصة اليهودية، كما كتب هنتنغتون، لكن هذه الدولة تشبه إلى حد بعيد الغرب. ويعتقد هنتنغتون أيضاً أن منطقة البحر الكاريبي الناطقة باللغة الإنجليزية، والمستعمرات البريطانية السابقة في منطقة البحر الكاريبي، تٌشكل كياناً متميزاً.
هناك أيضاً «البلدان المشقوقة» لأنها تحتوي على مجموعات كبيرة من الناس ذات حضارات منفصلة. ومن الأمثلة على ذلك أوكرانيا التي تنقسم بين القسم الغربي الذي يسيطر عليه الكاثوليك الشرقيين والشرق الذي يهيمن عليه الأرثوذكس الشرقيين، وغويانا الفرنسية التي تنتمي بين حضارة أمريكا اللاتينية والحضارة الغربية، وبنين وتشاد وكينيا ونيجيريا وتنزانيا وتوغو والتي تضم جميعها الشق بين الحضارة الإسلامية وحضارة أفريقيا جنوب الصحراء، وغيانا وسورينام (الشق بين الحضارة الهندوسية وأفريقيا جنوب الصحراء)، وسريلانكا (الشق بين الحضارة الهندوسية والبوذية)، والصين (الشقاق بين الحضارة الصينية والبوذية في حالة التبت، والحضارة الصينية والغربية في حالة هونغ كونغ وماكاو)، والفلبين (الشقاق بين الحضارة الإسلامية في حالة مينداناو، وباقي المناطق التي تنقسم بين الحضارة الصينية والغربية). وقد أدرج السودان أيضاً في قائمة «بلدان الشق» حيث تنقسم بين الحضارة الإسلامية وحضارة أفريقيا جنوب الصحراء. وأصبح هذا التقسيم انقساماً رسمياً في يوليو من عام 2011 بعد التصويت الساحق لإستقلال جنوب السودان في استفتاء يناير من عام 2011.
لماذا تقوم الحضارات وتنهار؟
أبدى الفلاسفة والمؤرخون وعلماء الآثار القديمة أسبابًا كثيرة لقيام الحضارات وانهيارها. وقد شبَّه جورج و. ف. هيجل الفيلسوف الألماني في أوائل القرن التاسع عشر المجتمعات بالأفراد الذين ينقلون شعلة الحضارة من واحد إلى الآخر، وفي رأي هيجل، أنه خلال هذه العملية تنمو الحضارات في ثلاث مراحل: 1- حُكْم الفرد. 2- حُكْم طبقة من المجتمع. 3- حُكْم كل الناس. وكان هيجل يعتقد أن هذا النسق تسفر عنه الحرية في آخر الأمر لجميع الناس.

كان الفيلسوف الألماني أوزوالد سبنجلر يعتقد أن الحضارات مثلها مثل الكائنات الحية تولد وتنضج وتزدهر ثم تموت. وفي كتابه انحدار الغرب (1918 – 1922م) ذكر أن الحضارة الغربية تموت، وسوف تحل محلها حضارة آسيوية جديدة.

وعرض المؤرخ البريطاني أرنولد توينبي نظريته عن التحدي والاستجابة في كتابه دراسة التاريخ1 (1934ـ 1961م). كان توينبي يعتقد أن الحضارات تقوم فقط حيث تتحدى البيئة الناس، وحينما يكون الناس على استعداد للاستجابة للتحدي. على سبيل المثال، فإن الجو الحار الجاف يجعل الأرض غير مناسبة للزراعة ويمثل تحديًا للناس الذين يعيشون هناك. ويمكن أن يستجيب الناس لهذا التحدي ببناء أنظمة ري لتحسين الأرض. ورأى توينبي أن الحضارات تنهار حينما يفقد الناس قدرتهم على الابتكار. انظر: توينبي.

ويذهب معظم علماء الآثار القديمة إلى أن بزوغ الحضارات يرجع إلى مجموعة من أهم الأسباب تشمل البناء السياسي والاجتماعي للحياة والطريقة التي يكيف بها الناس البيئة المحيطة بهم والتغيرات التي تطرأ على السكان. وفي كثير من الحالات، يمكن أن تظهر الحضارات لأن رؤساء القبائل المحليين اتخذوا خطوات متعمدة لتقوية نفوذهم السياسي. ويعتقد كثير من العلماء أن سوء استخدام الأرض والمصادر الطبيعية الأخرى أسفرت عن الانهيار الاقتصادي والسياسي للحضارات الأولى. ويقال ان العنصرية والطبقية منعا من نشر الحضارة (استنادا على راي هيجل)

الزجاج

الزجاج هو مادة صلبة غير عضوية، عادة ما تكون شفافة أو نصف شفافة، صلبة، سهلة الانكسار، غير نافذة للمواد الطبيعية. بالرغم من أنه استعمل منذ القدم إلا أنه لا يزال مهم جدا في استعمالات شتى، مثل المباني والأدوات والأواني المنزلية ومعدات الاتصالات السلكية. وتختلف أنواع الزجاج اختلافا شاسعا باختلاف مكوناتها وخصائصها الفيزيائية. وأما أكثر أنواع الزجاج شيوعاً عبر العصور، وخاصة في عصرنا هذا، هو ذاك المستخدم في صناعة النوافذ وأواني الشرب، وهو زجاج صودا الجير، والذي يتكون من 75% من السيليكا وأكسيد الصوديوم وأكسيد الكالسيوم؛ مع أو بدون مضافات الأخرى.
الفراعنة
من زمن الفراعنة إلى اليوم، فإن (الخرز الزجاجي) المصري هو أقدم الأجسام الزجاجية المعثور عليها والتي يرجع تاريخها إلى حوالي 2500 سنة قبل الميلاد. لاحقا في الحضارة المصرية كذلك صنعت أواني زجاجية بها خطوط ملونة، متوازية مسننة في بعضها وذات طابع ريشي في الآخر.

الرومان
وقد تمكن الرومان من صب زجاج النوافذ، دون أن يكون بالصفاء الكافي، ولم يزد استخدامه عن السماح بدخول الضوء، دون التعرض للظروف الجوية. وكان الزجاج يُصبَّ على هيئة لوح مسطح، وربما أجريت عليه عملية درفلة وهو ساخن، لكي يصبح أرق سمكاً. وعلى الرغم من وجود الزجاج في عدد قليل من الكنائس القديمة، التي يرجع تاريخها إلى القرن السابع، إلا أن الألواح المتسعة من الزجاج الشفاف، لم تصبح شائعة إلا في القرن السابع عشر.

العرب
اعتنى العرب في العصور الوسطى بصناعة الزجاج وتطويره، فقد كانت الزخرفة تنفذ بأساليب مختلفة، منها طريقة الضغط على الأواني وهي لا تزال لينة، وكذلك بطريقة الملقاط، أو بطريقة «الإضافة» وهي تتم بلصق خيوط من الزجاج على جدران الأواني وهي لينة، أو لصق حامل من الزجاج الذي لا زال ليّنا، وربما يكون ملونا، وغيرها من الطرق الأخرى. ومن آثار صناعة الزجاج عند العرب القدامى، هي المجموعات المختلفة من القرن الثاني أو الثالث هجري، التي كانوا يصنعون منه الإبريق الزجاجي المصنوع بالطريقة الرومانية من القرن الثاني الهجري، وهذا القدر المزخرف بطريقة «الإضافة» من الدولة الفاطمية في القرن الخامس الهجري، وهذا إبريق من القرن الثالث الهجري من مصر، وهذه المزهرية من عصر المماليك. وقد زودت فوهتها بخيوط زجاجية ملونة، أما هذه القنينة فلها بدن مضلع ونفّذت بالقالب وزخرفت رقبتها بإضافة خيوط زجاجية من القرن الثامن الهجري.وهذا جزء من إناء فاطمي العصر زُخرف بالكتابة الكوفية مع الكائنات المتقابلة من القرن الخامس الهجري، أما هذه القنينة وتلك المكحلة فمن البلور الصخري، وقد زخرفتا بالقطع والشطف في مصر الفاطمية خلال القرن الخامس الهجري. والبلور هو زجاج مضافا إلى خلطته عناصر ثقيلة مثل الكوبلت ويتميز بكثافة عالية.وهذه بعض المكاييل الزجاجية المخصصة للعطور أو السوائل الطبية من القرن الثاني الهجري من عهد الأمويين، كما صنع العرب الموازين والصِنَج من الزجاج أيضًا، فهذا ثقل ميزان يوازي رطلاً ويرجع إلى عام 129 للهجرة. وهذا مثقال فلس من العصر الأموي المبكر، أما هذه الصِنَج فمن عهد «العزيز بالله» الخليفة الفاطمي، وهذا الثقل من عهد السلطان قايتباي عام 893 للهجرة.كما برع العرب في صنع المشكاوات؛ وذلك لإضاءة المساجد والمنازل وخلافه، منها عدد من المشكاوات المملوكية العصر المموهة بالمينا والمزخرفة بكتابة النسخ وكذلك عليها زخرفة نباتات. وهذه المشكاة باسم السلطان «حسن» وقد موهت بالمينا، وزخرفت بكتابات نسخية قرآنية وزخرفة نباتية فنية. وهذه من عهد السلطان «حسن»، وقد زخرفت فقط بزخارف نباتية دقيقة.و هذه المشكاة باسم الأمير «شايخو» ساقي السلطان المملوكي الناصر “محمد بن قلاوون”، وتضم مع الكتابة النسخية «رنك الكأس» الذي يشير إلى وظيفة الساقي؛ حيث تعتبر «الرنوك الوظيفية» سمة من سمات العصر المملوكي.واستخدم العرب الزجاج في زخرفة النوافذ أيضًا؛ حيث صنعوا الزجاج المعشق في الجص. وتمر هذه الصناعة بعدة مراحل؛ بداية برسم الوحدات الزخرفية على الجص، ثم تبدأ مرحلة التفريغ أي التخريم لهذه الوحدات المراد تعشيقها بالزجاج. وأخيرًا تبدأ مرحلة تركيب القطع الزجاجية المختلفة الأحجام والألوان من الخلف وتثبت بالجص السائل.وما زالت هذه الطريقة متوارثة لانتاج لوحات زخرفية متنوعة الأشكال تُشع من الضوء مثل نوافذ العمائر الإسلامية المختلفة. كما استخدمتها الكنائس في مصر أيضا للتزيين وصناعة النوافذ الملونة. كما استخدم العرب الزجاج في عمل زخارف الفسيفساء؛ مثل الجامع الأموي بدمشق الذي تضم زخارفه مناظر طبيعية بديعة.

صناعة الزجاج
يمكن تقسيم الزجاج إلى نوعين هما؛ العادي أي زجاج الصودا والجير والسيليكا، والزجاج النوعي، فالزجاج العادي هو الأكثر إنتاجا ويتكون من الرمل (أو السيليكا التي هي أكثر نقاوة من الرمل) والجير والصودا.

والسيليكا المنصهرة وحدها تنتج زجاج ممتاز، لكنها تنصهر عند حوالي 1700 درجة مئوية أي أن إنتاج الزجاج بهذه الطريقة مكلف، لذلك فهذه الطريقة تقتصر على إنتاج الزجاج المتوجب فيه درجة أفضل من الخمول الكيميائي والقدرة على تحمل الصدمات الحرارية أو في إنتاج أغراض البصريات وتستعمل الصخور الكريستالية بدل كوارتز الرمل لإنتاج هذا النوع.
أما في حالة الزجاج العادي فان السليكا (أو الرمل) يضاف إليها مُسهّل صهر لتخفيض درجة الحرارة اللازمة لصهر المزيج، لهذا فإن الصودا تستعمل لتسهيل الصهر حيث أنه بإضافة 25 بالمئة من الصودا إلى السيليكا تكون درجة انصهار المزيج عند 850 درجة مئوية بدل 1700 درجة مئوية، لكن الزجاج الناتج منهما لا يصمد في الماء بل يذوب ولذلك يسمى زجاج الماء، وهنا يكمن دور إضافة الجير، فبإضافة الجير إلى مزيج السيليكا والصودا نحصل على زجاج لا يذوب في الماء بينما تكون درجة حرارة صهر المزيج ليست عالية جدا، لكن إضافة كمية كبيرة من الجير تجعل الزجاج الناتج سهل التفتت.
مكونات الزجاج العادي (زجاج سيليكا صودا جير):

75 % سيليكا (اكسيد السيليكون)أو رمل
15 % صودا (كربونات الصوديوم (ملح القلي) أو (اكسيد الصوديوم)، أو بورق (بوتاس)
10 % الجير(حجارة كلسية أي حجارة الجير كربونات الكالسيوم أو الجير الغير مطفى: أكسيد الكالسيوم)
بالرغم من هذه الوصفة المتبعة في إنتاج الزجاج اليوم إلا أنه يبقى عرضة إلى التفتت خلال عملية تشكيله.

لصنع الصفائح الزجاجية من العادة يستخدم 6 في المئة من الجير و 4 في المئة من المغنيسيا (أكسيد المغنيسيوم، MgO)، أما لصنع زجاج القوارير يستخدم 2 في المئة الألومينا (أكسيد الألومنيوم، أو Al2O3) غالبا ما تكون موجودة. كما يتم إضافة مواد أخرى منها ما يتم وضعه للمساعدة في تصفية الزجاج (أي لإزالة فقاعات نتجت في عملية ذوبان)، في حين يتم إضافة غيرها لتحسين لونه. على سبيل المثال، الرمل يحتوي دائماً على الحديد كشوائب على الرغم من أن المواد المستخدمة لصنع الزجاجات يتم اختيارها خصيصا لانخفاض محتوى الحديد فيها، إلا أن بقاء آثار صغيرة من شوائبه يكسب الزجاج اللون الأخضر غير المرغوب فيه؛ لكن باستخدام السيلينيوم مع أكسيد الكوبالت جنبا إلى جنب مع قليل جداً من ثالث أكسيد الزرنيخ ونترات الصوديوم، فمن الممكن إزالة اللون الأخضر وإنتاج ما يسمى الزجاج الأبيض (الزجاج غير الملوّن).

أصناف الزجاج مختلفة جداً، وغالباً ما تكون أكثر تكلفة، تركيبات معينة تصنع لتلبي الحاجة لبعض الخصائص الفيزيائية والكيميائية الضرورية. على سبيل المثال، في النظارات البصرية، مجموعة واسعة من التركيبات تلزم للحصول على مجموعة متنوعة من معامل الانكسار والتشتت اللازمة. وللحصول على زجاج مقاوم للصدمات الحرارية يمكن صهر السليكا وحدها أو كبديل تستبدل الصودا بحمض البوريك في حين ستبدل بعض الجير بالألمونياAlO3 فينتج ما يسمى البورو سلسيكات. أمّا للحصول على زجاج ذو بريق شديد كالذي يستعمل في أواني الطاولة فيستعمل أكسيد الرصاص كمّسهّل صهر للسيليكا

تشكيل الزجاج

أوعية زجاجية صنعت في عهد مماليك الشام.
تتضمن العمليات الأولى لتشكيل الزجاج: صب لوح من الزجاج ثم درفلته وصقله، أو نفخ كرة من الزجاج، ثم تدويرها في حركة مغزلية على طرف قضيب مع إسنادها على سطح أملس بارد حتى تتسطح على هيئة قرص أو تأخذ شكل الأسطوانة، وصقله بواسطة اللهب وتنعيم سطحه. ولصناعة أكواب فيتم بإدخال كرة الزجاج التي لا زالت منصهرة في قالب وتدويرها فيه فتأخذ شكل القالب ثم تبرد. بعد إزالة الطرف يصبح الكوب جاهزاً.

واحتاج عمليات التزجيج (صناعة الزجاج) القديمة، إلى أطر صغيرة للنوافذ، لتركيب هذا الزجاج (التاجي) أو (النورماندي) عليها، وظل بعضها محتفظاً بـ (عين الثور) المميزة في مركزها، كعلامة مختلفة عن استخدام القضيب. أما العملية البديلة لإنتاج (الزجاج العريض) فكانت تعتمد على أرجحة الكرة، حتى تتمدد وتتحول إلى شكل أسطواني، يصل طوله إلى حوالي متر ونصف، بقطر حوالي 45 سم. ثم تزال الأطراف وتشق الأسطوانة على طولها، ثم يتم تسطيحها في فرن مناسب.

وظلت الطريقة الأخيرة، مع طريقة أخرى متطورة عنها تعتمد على الميكنة، قيد الاستخدام حتى أوائل القرن العشرين، حين تم التوصل إلى طريقتين أخرتين هامتين:

طريقة بيترسبرج
طريقة (فوركو) عام 1904 وطريقة (بتسبرج) عام 1926 وتعتمد كلتا الطريقتين على سحب شريط من الزجاج رأسيّاً من فرن الزجاج، عبر فرن تلبيد (تلدين) بواسطة درافيل من الاسبستوس تدار بالمحركات، تقوم بمسك الشريط من طرفه العلوي بمجرد برودته لدرجة كافية، بعد عدة أقدام أعلى الفرن. وتسمح عملية التلدين بتبريد الزجاج ببطء بمعدل محدد، ويعد التبريد ببطء أمراً ضرورياً لتجنب الإجهادات الناشئة عن التبريد السطحي السريع. ويتميز الزجاج الناتج بشفافيته، وسطوحه المصقولة الصلبة، مع وجود بعض التشوه أو العيوب.

وكان الحصول على لوح زجاج مصقول فيما سبق من طرق، يتم بدرفلة الزجاج المصهور من الفرن، على هيئة شريط مستمر، ولكن كان يعيب ألواح الزجاج، وجود علامات (ندبات) بسطحه، نتيجة التلامس بين الزجاج والدرافيل. لذلك كان يتحتم إزالة هذه العلامات بالتجليخ والصقل بغرض الحصول على سطحين متوازيين للوح الزجاج لتحقيق الاكتمال البصري (الخواص الضوئية الجيدة) للمنتج النهائي. وبالطبع، يتخلف عادم يقدر بحوالي 20% من عمليات التجليخ والصقل، كما كان من الصعب في الماضي إخلاء الزجاج من الفقاقيع الهوائية.

أسلوب الطفو
منذ ظهور عملية الطفو على يد شركة (بيلكنجتون) البريطانية عام 1959 أصبحت الطريقة الأساسية المستخدمة في العالم أجمع لتصنيع الزجاج المسطح، وكان يتعين قبل ذلك، صب أي لوح مسطح من زجاج، ثم درفلته وصقله للتخلص من الإعوجاج وعدم الاستواء.

ويعتمد أسلوب الطفو على تحريك شريط من الزجاج بعرض يصل إلى 33 متراً إلى خارج فرن الصهر، ثم يتم تعويمه على سطح حمام (مغطس) من مصهور القصدير. ويحتفظ بالشريط في جو يتم التحكم في تركيبه الكيميائي، عند درجة حرارة مرتفعة، لمدة زمنية كافية لاستواء المواضع غير المنتظمة، وحتى يصبح السطحين مستويين ومتوازيين. ويتميز سطح الزجاج الناتج بالاستواء التام، نتيجة الاستواء المماثل لسطح حمام القصدير المنصهر.

ويجري تبريد الشريط مع تحركه عبر حمام القصدير المنصهر، حتى تتصلد السطوح بدرجة كافية لإمرار الشريط، عبر مرحلة التلبيد، دون أن تترك الدرافيل علامات (ندبات) على السطح السفلي للشريط، ويتميز الزجاج الناتج بهذه الطريقة بانتظام السُمْك ولمعان سطوحه، دون حاجة إلى تجليخ أو صقل.

وبعد مرور سبع سنوات من العمل المضني، وبعد 14 شهراً من التشغيل غير الناجح لمصنع أُقيم بالحجم الصناعي الكامل، وتكلف مائة ألف من الجنيهات الإسترلينية، كل شهر من هذه الشهور، ظَهرت أول ألواح زجاجية ناجحة، ثم تصنيعها بهذه الطريقة، بثخن 6 ملم. وقد تحدد هذا السُمك بطريقة تلقائية، نتيجة القوى الطبيعية المؤثرة على حمم الطفو، وهي ظاهرة حسنة، إذ يحتاج 50% من سوق الزجاج مرتفع الجودة، إلى هذا السُمك.

ولكن الاستفادة الكاملة من طريقة الطفو، اقتضت السيطرة والتحكم في سُمك الشريط المنتج، وهو أمر أولته شركة (بيلكنجتون) اهتمامها، إلى أن تمكنت بعد عامين من ظهور هذه الطريقة من إنتاج زجاج بسمك 3 ملم وتحقق ذلك عن طريق مط الشريط برفق، وبطريقة يتم التحكم فيها، بحيث انتفى وجود أيّة تشوهات في الألواح الناتجة.

ثم أمكن إنتاج ألواح أكثر سمكاً خلال السنوات الثلاث التالية، عن طريق الحد من الاستطالة التي يتعرض لها الزجاج المصهور في حمام الطفو، حتى تتاح زيادة السمك، ويبلغ مدى السمك المتوافر حالياً من 4 ملم حتى 25 ملم من الزجاج المناسب لأغراض البناء، وسمك 2.5 ملم لأغراض أخرى.

صناعة الزجاج عند العرب
اعتنى العرب في العصور الوسطى بصناعة الزجاج وطوروها لحاجتهم إلى الأواني الزجاجية التي تستخدم في العطور، والعقاقير، والإنارة، والشرب، وغيرها. وكانت الزخرفة تنفذ بأساليب مختلفة منها طريقة الضغط على الأواني وهي لا تزال لينة، وكذلك بطريقة الملقاط، أو بطريقة «الإضافة» وهي تتم بلصق خيوط من الزجاج على جدران الأواني وهي لينة، أو لصق حامل من الزجاج الذي لا زال ليّنا، وربما يكون ملونا وغير ذلك من الطرق الأخرى.

ولقد صنع العرب القدامى أنواعاً كثيرة من الأواني الزجاجية؛ منها هذه المجموعة المختلفة الأشكال التي ترجع إلى القرن الثاني أو الثالث الهجري. هذه آنية زجاجية ترجع إلى القرن الثالث الهجري، وهذا الإبريق الزجاجي المصنوع بالطريقة الرومانية يرجع إلى القَرن الثاني الهجري من عصر الدولة العباسية، أما هذا القدر فقد زخرف بطريقة «الإضافة» في مصر الفاطمية خلال القرن الخامس الهجري، وهذا إبريق يرجع إلى القرن الثالث الهجري من الدولة العباسية، كما وصلتنا هذه المزهرية عصر المماليك. وقد زودت فوهتها البديعة الصنع بخيوط زجاجية ملونة، أما هذه القنينة فذات بدن مضلع ونفّذت بالقالب وزخرفت رقبتها بإضافة خيوط زجاجية وهي من القرن الثامن الهجري.

وهذا جزء من إناء فاطمي العصر، وقد زُخرف بالكتابة الكوفية مع الكائنات المتقابلة ويرجع إلى القرن الخامس الهجري، أما هذه القنينة وتلك المكحلة فمن البلور الصخري، وقد زخرفتا بالقطع والشطف في مصر الفاطمية خلال القرن الخامس الهجري. والبلور هو زجاج مضافا إلى خلطته عناصر ثقيلة مثل الكوبلت ويتميز بكثافة عالية.

وهذه بعض المكاييل الزجاجية المخصصة للعطور أو السوائل الطبية من القرن الثاني الهجري من عهد الأمويين، كما صنع العرب المسلمون الموازين والصِنَج من الزجاج أيضاً، فهذا ثقل ميزان يوازي رطلاً ويرجع إلى عام 129 للهجرة. وهذا مثقال فلس من العصر الأموي المبكر، أما هذه الصِنَج فمن عهد «العزيز بالله» الخليفة الفاطمي، وهذا الثقل من عهد السلطان قايتباي عام 893 للهجرة.

كما برع المسلمون في صنع المشكاوات؛ وذلك لإضاءة المساجد والمنازل وخلافه، منها عدد من المشكاوات المملوكية العصر المموهة بالمينا والمزخرفة بكتابة النسخ وكذلك عليها زخرفة نباتات. وهذه المشكاة باسم السلطان «حسن» وقد موهت بالمينا، وزخرفت بكتابات نسخية قرآنية وزخرفة نباتية فنية. وهذه من عهد السلطان «حسن»، وقد زخرفت فقط بزخارف نباتية دقيقة.

أمّا هذه المشكاة فباسم الأمير «شايخو» ساقي السلطان المملوكي الناصر “محمد بن قلاوون”، وتضم مع الكتابة النسخية الجميلة «رنك الكأس» الذي يشير إلى وظيفة الساقي؛ حيث تعتبر «الرنوك الوظيفية» سمة من سمات العصر المملوكي.

واستخدم العرب الزجاج في زخرفة النوافذ أيضاً؛ حيث برعوا في صناعة الزجاج المعشق في الجص. وتمر هذه الصناعة بعدة مراحل؛ بداية برسم الوحدات الزخرفية على الجص، ثم تبدأ مرحلة التفريغ أي التخريم لهذه الوحدات المراد تعشيقها بالزجاج. وأخيراً تبدأ مرحلة تركيب القطع الزجاجية المختلفة الأحجام والألوان من الخلف وتثبت بالجص السائل.

وما زالت هذه الطريقة المتوارثة تنتج لوحات زخرفية متنوعة الأشكال تُشع من الضوء، ويبدو ذلك جليا في نوافذ العمائر الإسلامية المختلفة. كما استخدمتها الكنائس في مصر أيضا للتزيين وصناعة النوافذ الملونة. كما استخدم العرب الزجاج في عمل زخارف الفسيفساء؛ مثل الجامع الأموي بدمشق الذي تضم زخارفه مناظر طبيعية بديعة، وتعتبر فسيفساء هذا المسجد أقدم نموذج للفسيفساء الزجاجية الإسلامية بعد قبة الصخرة.-

بنية الزجاج

بنية زجاج السيليكا (SiO2) في بعدين، وهي بنية لا بلورية.
كما هو الحال في المواد الصلبة لا بلورية الأخرى فإن التركيب الأيوني للزجاج – وليس التركيب الذري لأن الزجاج لا يحتوي على الذرات – لا يحتوي أي تناظر انتقالي، ولكن نظراً لخصائص الترابط الكيميائي فإن الزجاج قد يمتلك درجة ما من الانتظام قصير المدى نسبة إلى المضلعات الذرية الموضعية القريبة ولكنها لا تتواصل في الزجاج على المدى البعيد.

أنواع الزجاج
يمكن تقسيم الزجاج من حيث تركيبه الكيميائي إلى ثلاثة أنواع:

زجاج الصودا والجير: ويشكل ما يزيد عن 90% من الزجاج المستخدم: حيث يحتوي على أملاح الصوديوم وكربونات الصوديوم بنسبه عالية.
الزجاج الرصاصي الكريستال: وهو زجاج براق، عالي الكثافة وذو معامل انكسار عالي للضوء، يستخدم في صناعة التحف والإكسسوارات والثريا وكان يستخدم قديما في حفظ الطعام والشراب ونظراً لتفاعل الرصاص مع المواد الغذائية توقف استخدامه لخطورته على صحة الإنسان.
الكوارتز (زجاج السيليكا): ويحتوي على السيليكا بنسبه96% مما يجعله يحتاج إلى درجات حرارة عالية لتصنيعه، يتميز بمقاومة عالية لدرجات الحرارة، مما يجعله مناسباً لصناعة موازين الحرارة والأفران.
كما يمكن تقسيم الزجاج أيضاً من حيث المعالجة الفيزيائية إلى نوعين:

الزجاج الملدن:
الزجاج المُقسّى: حيث يسخن إلى درجة حرارة معينة ثم يبرد بشكل سريع عن طريق تعريض سطح الزجاج لتيارات هواء بارد. لذا فهو يتميز عن الزجاج الملدن العادي بما يلي:
-*يمكن للزجاج المقسّى تحمل صدمات ميكانيكية أشدّ ممّا يتحمله الزجاج الملدن العادي بـ 5 – 7 مرات. وعندما يتكسر الزجاج نتيجة صدمة شديدة، يتحول إلى عدد كبير من الشظايا صغيرة التي لا تجرح ولا تؤذي أحداً (لهذا السبب يسمى هذا الزجاج زجاج أمان مُقسّى). وخلافا للزجاج المقسى، فإن الزجاج العادي يتناثر عند تكسره إلى شظايا حادة جارحة بالغة الضرر.

-* كما يمكن للزجاج المقسَّى تحمل فرقا كبيرا بين درجات الحرارة الداخلية والخارجية، تصل إلى 300 درجة مئوية، في حين لا تتجاوز هذه الفروق 70 درجة مئوية في الزجاج العادي الملدن، مما يعرضها للكسر مباشرةً.

ومن الطرق الشائعة لتصنيع الزجاج هي خلط كمية كبيره من الرمل مع كميات قليله من الجير والصودا، ومن ثم تسخينه إلى درجة حرارة عالية تزيد عل 1100 درجة مئوية، حتى يصبح عجينةً سائلةً عالية اللزوجة، يتم بعدها تشكيله بطرق آلية أو يدوية، ومن ثم يبرد ليكون زجاجاً.

ويعتبر زجاج الصودا والجير (الزجاج المسطح): هو الزجاج الأكثر شيوعاً واستخداماً، حيث يشكل نسبه تزيد عن الـ (90%) من إجمالي الزجاج المستخدم في العالم. أما زجاج البوروسيليكات وهو ما يسمى بزجاج البايركس والكيموكس فهو يحتوي على السيليكا بنسبة (80%) وعلى القلويات بنسبة (4%) وعلى الألمونيوم بنسبة (2%) وعلى أكسيد البوريك بنسبة (13%). وهذا ما يعطيه الصلابة التي تزيد بثلاثة أضعاف الزجاج المسطح العادي.

أما زجاج السليكا المنصهر الكوارتز فهو يحتوي على السيليكا بنسبة (96%) ويتميز بمقاومته للصدمات، إلا أنه مرتفع الثمن.

وأهم خاصيّة للزجاج من ناحية تصنيعه هي لزوجته والتي تعتمد على درجة الحرارة، لِذا فإن زجاج السليكا النقي له لزوجه عالية ويحتاج إلى حرارة عالية جداً للتخلص من الفقاعات الموجودة فيه.

وهذا الشيء يجعل من صناعة زجاج السليكا النقي مكلف جداً. لذا ولأسباب علمية يلزم إضعاف زجاج السليكا لكي يسهل تصنيعه بشكل اقتصادي. ومن واقع الخبرة، يتضح أن اكسيدات المعادن القلوية هي خير وسيلة لتحقيق ذلك.

ويكمن السر في ذلك بأن كل ذرة سيليكون ترتبط بأربع ذرات فقط من الأوكسجين وأن أي ذرات إضافية من الأوكسجين تعمل خلخلة التشكيل المتماسك والقوي والمكون من سيليكون – أكسجين – سيلكون لذا أصبح من السهل تغيير تركيب زجاج السيليكا وجعله أكثر تحركاً وذلك باستخدام أكسيدات المعادن القلوية.

وتعتبر هذه أكسيدات المعادن القلوية من أهم عوامل الصهر المستخدمة في صناعة الزجاج، وأكثر هذه الأكسيدات استخداما هي الصودا التي تعتبر أرخصها ثمنا، وقد استخدمت أكسيدات معادن أخرى القلوية لهذا الغرض مثل (البوتاسيوم والليثيوم… الخ).

وهناك أنواع من الزجاج تستخدم في الصناعات الميكروية كالزجاج الحساس للضوء.

البرسبكـس
هو مكثور (polymer) الميثيل ميثاكريليت، اسمها التجاري (في الولايات المتحدة) هو «لوسايت»، كما يوجد له اسم تجاري آخر هو «بليكسي غلاس». ويتميز البليكسي جلاس بخواص بصرية ممتازة، وهي ملائمة لصنع النظارات والعدسات وعدسات الكاميرات. كما تستخدم في الإعلانات الضوئية الموجودة في الشوارع، ويصنع منها زجاجا شديد التحمل للصدمات بحيث يصلح لتأمين السيارات.

زجاج الأمان
رافق التطور التكنولوجي وبشكل دائم ما يسمى بعوامل الأمان التي من شأنها حماية العمال والعمل بآن واحد، والزجاج مادة خطرة ونتائج استخداماتها أثبتت خطورتها وخاصة أن الزجاج بشكل عام يتحطم إلى قطع كبيرة وحادة الأطراف قادرة على إيذاء الشخص كيفما كان وضع الحادث، لذلك كانت الغاية من زجاج الأمان هي تقليل خطورة الزجاج وجعله يتحطم على شكل أجزاء صغيرة وناعمة غير حادة ومتلاصقة دون أن تتناثر في أرجاء مكان الحادث.

ويصنع زجاج الأمان بإحدى طريقتين، وضع طبقة لدائنيه «بلاستيكية» رقيقة بين لوحين زجاجيين، أو تقوية ألواح الزجاج عن طريق معالجتها بالصدمة الحرارية. ولقد كان الكيميائي الفرنسي إدوار بنيديكتوس أول من صنع زجاج الأمان، وذلك حين ركب عام 1909 م رقاقة من السليولويد بين لوحين من الزجاج. وقد استخدم زجاج الأمان في الواجهات الواسعة التجارية وفي مجال واسع في عالم السيارات حيث كانت حوادث السير تحصد الكثير من الأرواح بسبب الزجاج.

اكتشاف زجـاج الأمان

أوقع العالم الفرنسي بينيديكتوس خطأ زجاجة تحتوي على مادة الكولوديون وهي مادة تستعمل لتضميد الجروح وللتصوير، من فوق الرف إلى الأرض، ولاحظ العالم أن الزجاجة قد تحطمت، ولكنها بقيت قطعة واحدة ولم تتفتت، فدهش للنتيجة، ولاحظ فضلا عن ذلك أن مادة الكولوديون تركت بعد أن تبخرت قشرة رقيقة على الزجاج، هي التي أبقته ملتحما بعضه ببعض.

وقرأ هذا العالم فيما بعد أن عدداً كبيراً من الإصابات تحدث بسبب تطاير شظايا زجاج السيارات الأمامي لدى حدوث حوادث الارتطام، وكانت السيارات وقتئذ في مستهل عهدها، فتذكر خطأه ومادة الكولوديون، فألفى فيها العلاج الناجع، ومذ ذاك، ظهر إلى الوجود الزجاج الأمين، غير القابل للكسر والتحطيم.

المركبات الموازنة في الزجاج
هناك عناصر ومركبات كيميائية ضرورية موازنة في عملية تصنيع الزجاج بأشكاله وأنواعه المعروفة بحسب الاستخدام، من أهمها:

1- الجير: هو عبارة عن كربونات الكالسيوم على شكل حجري ويضاف إلي الخلطة الزجاجية بعد طحنه لإكساب الزجاج بعض الخواص . ويستخدم جير الكالسيوم والدولوميت بكميات كبيرة مع الرمل وكربونات الكالسيوم.

2- أكسيد الرصاص: يعتبر من المكونات الرئيسية لأنواع الزجاج الظراني الذي يتميز بمعامل انكسار عال للضوء، وعادة ما تشتمل على نسبة كبيرة من البوتاس (يعطي للزجاج بريقاً ولمعاناً وفي نفس الوقت مقاوم للكهرباء والحرارة).

3- أكسيد البوريك: يخفض من درجة لزوجه السيليكا دون أن يزيد من تمددها الحراري، ومع إضافة كمية قليلة من أكسيد الألمونيوم يحافظ على شفافية الزجاج، ويجعله أكثر مقاوما للحرارة (البايركس)، وهي تستخدم في صناعة أدوات المخابز وأجهزة المختبرات والأنانبيب الصناعية لقدرتها على مقاومة التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة وتحملها للمواد الكيميائية.

4- أكسيد الألمونيوم والجير: يستخدم هذا الخليط بنسبة كبيرة في الزجاج مع (10%) من أكسيد البوريك وقليل من القلويات لصناعة الزجاج الليفي.

بشيء من التقريب يمكن القول أن الزجاج هو خلطة مناسبة من الرمل (السيليكا) مع بعض الاضافات الكيميائية وبظروف حرارية معينة نحصل على تلك المادة العجينية التي تبرد لتعطينا الزجاج، والزجاج من أكثر المواد فائدة في العالم. وهو يصنع بشكل رئيسي من رمل السيليكا والصودا والجير.

ويمكن الحصول على خواص مختلفة للزجاج بحسب طريقة تحضيره ومكوناته حيث يمكن للزجاج أن يشكل بحيث يستخرج على شكل خيوط رفيعة جداً تستخدم في تصنيع الألياف البصرية، أو يمكن أن يشكل من الحالة العجينية ويكسب مطواعية ليسكب في قوالب تعطيه الشكل النهائي كمرآة التلسكوب التي يصل وزنها عدة أطنان، ويمكن أن تزاد صلادته أو قساوته ليصبح أقوى من الفولاذ وأكثر هشاشة من الورق مع إمكانية الحصول عليه بألوان وأشكال كثيرة.

الزجاج المعدني في خدمة المستقبل
أصبحت الحاجة إلى استخدام الزجاج المعدني ضمن المحولات الكهربائية ومضارب الغولف وضمن تطبيقات أُخرى أمراً مُلحا، الأمر الذي دفع «تود هاف نايغل» الباحث الجامعي في جامعة جونز هوبكنز وبروفسور علم المواد والهندسة، إلى البحث عن تركيبة زجاج معدني جديد يتميز بخصائص القوة والمرونة وخصائص مغناطيسية.

ويعرف علماء الزجاج أن أي مادة يمكن تحويلها من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بدون أن تتبلور عن طريق معالجتها حرارية معالجة خاصة. وعادة تتعرض معظم المعادن لعملية التبلور خلال تبرّدها وتنظّم ذراتها لتشكل نموذجا عالي التنظيم يدعى شبكة بلورية. في حين أن الزجاج المعدني يتشكل خلال نفس العملية في صورة لا بلورية حيث تترتّب بشكل عشوائي (يسمي الزجاج أحيانا بسائل صلب).

وبشكل مغاير للألواح الزجاجية، فالزجاج المعدني لا يكون شفافا، لكن تكوينه يجعله يمتلك خصائص مغناطيسية وميكانيكية متميزة وصلابة عالية.

القطن

القطن من نباتات المناطق الحارة، وهو عبارة عن شجيرة صغيرة، يتطلب رياً جيداً وأرضاً خصبة حتى ينمو بشكل جيد لينتج قطناً على درجة عالية من الجودة.

يعد القطن المحصول الرئيسي ليس بين المحاصيل السيليلوزية فحسب بل بين المحاصيل المختلفة التي تكون المواد الخام المستعملة في صناعات الخيوط والأقمشة، فمحصول القطن يبلغ مقداره كما سبق لنا ذكره حوالي 75% من مقدار مجموع المحاصيل المختلفة.

يعد القطن المصري أفضل أنواع القطن الذي يطلق عليه «قطن طويل التيلة» ولذلك يتم تصديره لجميع دول العالم.

تتطلب صناعة القطن خطوة «الحلج» أي تخليص زهرة القطن من البذور وفصلها عنه، ليتبعه بعد ذلك عدة صناعات منها صناعة الزيوت والعلف من نواتج القشرة بعد كسرها.
نبتة القطن

هذه الخريطة التخيلية تظهر التوزيع العالمي لانتاج القطن في عام 2005 كنسبة مئوية من المنتج الأول (الصين – 11400000 طن) وملاحظ تدني إنتاج القطن المصري.
يكون القطن شعرات الانتشار التي تحيط ببذور عدة أنواع من النباتات من الجنس المعروف بالجوسيبيوم (Gossypium) التابع للفصيلة الخبازية (Malvaceae). أما من حيث أنواع وسلالات القطن فهي عديدة جداً، ولكن يمكن تقسيم أهم الأنواع المستأنسة إلى خمسة كالآتي:

جوسيبيوم باربادانس: يتبعها أهم سلالات القطن ذي التيلة الطويلة (1,5 – 2,5 بوصة) مثل قطن جزر البحر (Sea island) وجورجيا ومعظم سلالات القطن المصري والأمريكي. وتكون نباتات هذا النوع في شكل شجيرات تتراوح طولها بين 3 و 8 أقدام، جذوعها مستقيمة ومستديرة وناعمة، وهي متسعة التفريع. أما الأوراق فعريضة ومفصصة تفصيصًا عميقًا ذات 3 – 5 أقسام أوسطها أكبرها. وأزهارها صفراء تنتهي بقواعد قرمزية. أما البذور فسوداء وملساء يسهل نزع الشعر عنها وليست مغطاة بشعرات زغبية. ويظهر أن الخواص المميزة لهذا القطن تعتمد بدرجة كبيرة على نوع الطقس والتربة، وأن التغيير في هذين العاملين يؤدي حتمًا إلى تغيير في خواص التيلة.
جوسيبيوم هرباسيوم: منتشر في بلاد كثيرة إلا أن موطنه الأصلي آسيا، فمنه تنحدر معظم سلالات القطن الهندي. وكذلك أقطان آسيا الصغرى وبلاد الشام. ويقال أن قطن شمال أمريكا يتبع هذا النوع. ونباتات الهرباسيوم تتراوح في الارتفاع بين 2 و 5 أقدام. والفروع والجذوع مستديرة ومتعرجة بسبب وجود عُقَل بها. وتكون عادة مغطاة بطبقة وبرية وهي صغيرة، أما الأوراق فجلدية الملمس ولها 5 – 7 فصوص. وسيقان الأوراق طويلة والأزهار صفراء ضاربة إلى اللون القرمزي. ويبلغ طول التيلة ¾ إلى 1 بوصة. ولون التيلة بين الأبيض والأصفر والأسمر. والبذور مغطاة بالزغب الخشن.
جوسيبيوم بيروفيانوم: وطنها الأصلي أمريكا الجنوبية والوسطى. وقد انتشرت بممالك أخرى ويقال إنها تكون أصل القطن المصري. وتبلغ في الطول من 10 إلى 15 قدمًا، والجذوع قوية وطويلة. والأوراق كبيرة وسميكة ذات ثلاث فصوص. أما الأزهار فصفراء، والنباتات حمراء قرمزية، والبذور سوداء متصل بعضها البعض في صورة مخروط ويكسوها زغب أخضر ورومادي. أما التيلة فتبلغ في الطول من بوصة إلى بوصة ونصف، وهي خشنة تشبه الصوف في ملمسها. ويتبع قطن بيرو والبرازيل هذا النوع.
جوسيبيوم اربوريوم: تنمو في الهند والصين. وتكون أشجارًا يترواح طولها بين 6 أقدام و12 قدمًا. والفروع طويلة ودقيقة لونها قرمزي عندما تكون صغيرة. والأوراق سميكة وناعمة عميقة التفصيص، ذات 5 إلى 7 فصوص. أما الأزهار فكبيرة بيضاء ضاربة إلى الحمرة. أما التيلة فقصيرة لا تزيد عن ¾ البوصة. ولونها مائل إلى الصفرة أو الاخضرار. وتمتاز نباتات هذا النوع بكونها معمرة.
نبذة تاريخية
يظهر أن زراعة القطن نشأت بالمنطقة المعتدلة ولكن لا يعلم بالضبط الموطن الأصلي لهذا النبات، غير أنه يغلب على الظن أن هذا الموطن هو بلاد الهند – فإن الهنود قد استعملوا شعرات القطن في صناعة الأنسجة منذ نحو 1500 قبل الميلاد.

ومما لا شك فيه أن للعرب فضلا كبيرًا في إدخال الصناعة القطنية بأوروبا بنشر هذه الصناعة في البلاد التي تقع على البحر المتوسط. وقد كانت أوروبا إلى عهد غير بعيد تستورد ما تحتاج إليه من الأقمشة القطنية من بلاد الشرق وعلى الأخص الهند. وقد عرفت الأقمشة القطنية بالكليكو (Calico) نسبة إلى شاطئ كلكتا بالهند. وقد بدأت الصناعة القطنية في إنجلترا في عام 1635، وكان القطن الخام يستورد إليها من المشرق. وأخذت من هذا العهد تستتب وتزدهر بإنجلترا وفرنسا ومعظم البلاد الأوربية الأخرى. أما من حيث تاريخ القطن في الدنيا الجديدة فيظهر أيضًا أنه كان موجودًا من أزمان غابرة، وقد وجد كولومبس عند اكتشافه لأمريكا أن زراعة القطن كانت منتشرة هناك. وقد ثبت أن القطن كان ينمو بمملكة بيرو من عهد بعيد، فقد وجدت أقمشة أثرية من القطن تحيط بأجسام الموتى المحنطة بهذه البلاد.

زراعة القطن
القطن نبات معمر. ويشترط لزراعة القطن تربة خاصة وجو صالح. وكل نوع من أنواع القطن يتطلب ظروفًا خاصة مثل الجو والتربة كثيرًا مالا تصلح للأنواع الأخرى. ويختلف وقت زراعة القطن باختلاف البلد. ففي أمريكا يبدأ موسم البذار من منتصف مارس إلى نهاية أبريل. وفي مصر يزرع المحصول في النصف الأول من شهر فبراير إلى 15 أبريل، ويزرع القطن الهندي (سوارت) من مايو إلى أوائل أغسطس. ويزرع قطن بيرو والبرازيل من أواخر ديسمبر إلى أواخر أبريل.

حلج القطن
بعد جني القطن وفرزه، يكبس في أكياس ويرسل إلى المحالج لكي تفصل التيلة عن البذرة، وبعد ذلك يكبس القطن المحلوج في بالات. أما البذور فيؤخذ منها جانب للبذر في السنة القادمة والجزء الباقي يرسل إلى المعاصر حيث يستخلص منه الزيت المعروف بزيت البذرة أو الزيت الفرنسي. ويستعمل هذا الزيت في الأكل وفي صناعة الصابون. أم الثفل المتخلف عن كبس البذور فيستعمل غذاءً للماشية.

زيت بذرة القطن
يتكون زيت القطن من جلسيريدات حمض النخليك (Palmitic) وحمض الزيتيك (Oleic) وبعض أحماض أخرى غير مشبعة مثل اللينولييك (يشكل 56% من وزن الأحماض الدهنية). وبعض أحماض أخرى غير مشبعة. وهذه الأخيرة هي التي تسبب تأكسد الزيت جزئيًا في درجة الحرارة العالية وتعطيه بعض خواص الجفاف. ويحتوي الزيت على جانب من الاستاريين الذي يمكن فصله بتبريد الزيت إذ يرسب الاستياريين في هذه الحال وتبلغ كثافة القطن في درجة 12°م (0,922 – 0,93) ومعامل تصبنه 287 – 300 وعدد اليود 105 ومعامل الانكسار في درجة 15°م (1,478). وزيت القطن غير المكرر قاتم اللون ويحتوي على مواد مخاطية لذلك يجب تكريره قبل الاستعمال.

التجارة العالمية
أكبر منتجي القطن، اعتبارًا من عام 2017، الهند والصين، بإنتاج سنوي يبلغ حوالي 18.53 مليون طن و 17.14 مليون طن، على التوالي؛ تستهلك صناعات النسيج الخاصة بها معظم هذا الإنتاج. أكبر مصدرين للقطن الخام هم الولايات المتحدة، بمبيعات بلغت 4.9 مليار دولار، وأفريقيا بمبيعات بلغت 2.1 مليار دولار. يقدر إجمالي التجارة الدولية بـ 12 مليار دولار. تضاعف نصيب إفريقيا من تجارة القطن منذ عام 1980. ولا يوجد في أي من المنطقتين صناعة نسيج محلية كبيرة، وانتقل تصنيع المنسوجات إلى الدول النامية في شرق وجنوب آسيا مثل الهند والصين. في أفريقيا، يزرع القطن من قبل العديد من صغار الملاك. مشاريع دونافانت، ومقرها ممفيس، تينيسي، هي وسيط القطن الرائد في أفريقيا، مع مئات وكلاء الشراء. وهي تقوم بتشغيل محالج القطن في أوغندا وموزمبيق وزامبيا. في زامبيا، غالبًا ما تقدم قروضًا للبذور والنفقات إلى 180.000 من صغار المزارعين الذين يزرعون القطن من أجله، فضلاً عن تقديم المشورة بشأن أساليب الزراعة. تشتري Cargill أيضًا القطن في إفريقيا للتصدير.

يتلقى مزارعو القطن البالغ عددهم 25000 في الولايات المتحدة دعمًا كبيرًا بمعدل 2 مليار دولار سنويًا على الرغم من أن الصين تقدم الآن أعلى مستوى إجمالي لدعم قطاع القطن.

إن مستقبل هذه الإعانات غير مؤكد وقد أدى إلى توسع متوقع في عمليات سماسرة القطن في إفريقيا. توسعت Dunavant في إفريقيا عن طريق شراء العمليات المحلية. هذا ممكن فقط في المستعمرات البريطانية السابقة وموزمبيق؛ استمرت المستعمرات الفرنسية السابقة في الحفاظ على الاحتكارات المشددة، الموروثة من أسيادها الاستعماريين السابقين، على مشتريات القطن بأسعار ثابتة منخفضة

الضوء

الضوء (الجمع: أضواء) هو إشعاع كهرومغناطيسي مرئي للعين البشرية، ومسؤول عن حاسة الإبصار. يتراوح الطول الموجي للضوء ما بين 400 نانومتر (nm) أو 400×10−9 م، إلى 700 نانومتر – بين الأشعة تحت الحمراء (الموجات الأطول)، والأشعة فوق البنفسجية (الموجات الأقصر). ولا تمثل هذه الأرقام الحدود المطلقة لرؤية الإنسان، ولكن يمثل النطاق التقريبي الذي يستطيع أن يراه معظم الناس بشكل جيد في معظم الظروف. تقدر أطوال الموجات للمصادر المختلفة للضوء المرئي ما بين النطاق الضيق (420 إلى 680) إلى النطاق الأوسع (380 إلى 800) نانومتر. يستطيع الأنسان تحت الظروف المثالية أن يرى الأشعة تحت الحمراء على الأقل التي يصل طولها الموجي 1050 نانومتر، والأطفال والشباب يستطيعون رؤية ما فوق البنفسجية ما بين حوالي 310 إلى 313 نانومتر.

الخصائص الأساسية للضوء المرئي هي الشدة، اتجاه الانتشار، التردد أو الطول الموجي والطيف، والاستقطاب، بينما سرعته في الفراغ، تقدر بـ (299,792,458 م/ث) وهي إحدى الثوابت الأساسية في الطبيعة.

من القواسم المشتركة بين جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي (EMR)، أن الضوء المرئي ينبعث ويمتص في هيئة «حزم» صغيرة تدعى الفوتونات يمكن دراستها كجسيمات أوالموجات. وتسمى هذه الخاصية بازدواجية موجة الجسيمات. تعرف دراسة الضوء باسم البصريات، وهي مجال بحثي مهم في الفيزياء الحديثة.

تُطلق كلمة ضوء في الفيزياء أحيانًا على الإشعاع الكهرومغناطيسي لأي طول موجي، سواء كان مرئي أم لا. وتَرتكز هذه المقالة على الضوء المرئي. أما كمصطلح عام فراجع مقالة الإشعاع الكهرومغناطيسي.

إسحاق نيوتن.
توصل الإغريق القدماء إلى بعض النظريات في مجال الضوء، وفتحت آفاق دراسة، لكنها كانت في الأغلب نظرية، ولم تتح الفرصة للبحث العملي لهذا الجانب الحيوي إلا على يد عدد من العلماء المسلمين في القرون الوسطى، ويأتي في مقدمتهم الحسن بن الهيثم.

كانت أبرز إسهامات الحسن بن الهيثم (354- 430هـ، 965-1039م) في كتاب المناظر الاهتداء إلى طبيعة الضوء ووظائفه وحالة القمر وقوس قزح والمرايا ذات القطع المتكافئ، والمرايا الكروية والكسوف والخسوف والظلال. فانتفع بعلمه بالبصريات وإنتاجه الغزير كل من روجر بيكون، وفيتلو البولندي، وليوناردو دافينشي، ويوهان كبلر. وقد ترجم كتابه المناظر أكثر من خمس مرات إلى اللاتينية، وفيه يؤكد على أن الضوء مستقل عن اللون، وحلل لأول مرة عملية الإبصار، وأشعة الضوء التي ذهب من سبقوه إلى أنها تنبعث من العين إلى الأجسام فنراها، في حين قال ابن الهيثم:

«إنها تصدر عن كل نقطة من نقاط الجسم فتصل إلى العين، وتنقل إليها وإلى المخ صورة الشيء.»
واهتم ابن الهيثم بالعدسات وقال إن تكبير العدسة يتوقف على مقدار تحدُّبها، كما درس الانكسار والانعكاس.

لم يظهر عالم في الضوء يعتد به بعد ابن الهيثم إلا في القرن 17 أي بعد نحو سبعة قرون. ففي سنة 1666م اكتشف العالم الإنجليزي السير إسحق نيوتن أن الضوء الأبيض مؤلف من جميع الألوان، ووجد باستخدام المنشور أن كل لون في الشعاع الأبيض يمكن أن يفصل. ووضع نيوتن نظرية تقول إن الضوء يتألف من أجسام صغيرة تنتقل في خطوط مستقيمة خلال الفراغ، وسمّى النظرية نظرية الجسيمات الضوئية. وفي نفس الوقت الذي وضع فيه نيوتن نظريته للضوء، قال الفيزيائي والفلكي الهولندي كريستيان هويجنز إن الضوء يتألف من موجات. وقدم نظريته الموجية لشرح طبيعة الضوء. وتبدو النظريتان نظرية الجسيمات الضوئية والنظرية الموجية متضادتين تمامًا، وقد دارت مجادلات بين العلماء حولهما لحوالي 100 سنة. وفي بداية القرن 19 شرح الفيزيائي الإنجليزي توماس يونغ تداخل الضوء وأوضح أن الشعاعين من الضوء يلغي أحدهما الآخر تحت شروط محددة. وتتصرف موجات المياه بنفس الطريقة لكن بسبب صعوبة فهم كيفية حدوث التداخل بين الجسيمات، قبل معظم العلماء تجربة يونغ كبرهان على النظرية الموجية للضوء.

طبيعة الضوء
كان العلماء خلال القرن 19 يظنون أن الضوء موجة تنتقل كما تنتقل الموجة المائية. وقد راجت النظرية الموجية للضوء؛ لأنها مكّنت العلماء من تفسير ظاهرة نمط التداخل، وهي خطوط ساطعة وأخرى مظلمة حصل عليها العلماء من التجارب الضوئية. وإذا كان الضوء موجة فما هذه الموجات؟ موجات الماء سهلة التفسير لأنها تسير خلال سطح الماء بينما الماء نفسه يتحرك إلى أعلى وأسفل. وبالنسبة لعلماء القرن 19 كان الضوء يبدو مختلفًا عن موجات الماء بسبب انتقاله في الفضاء من الشمس والنجوم الأخرى إلى الأرض، فافترضوا أن موجات الضوء يجب أن تنتقل خلال مادة تمامًا كما هو الحال بالنسبة لموجات المياه التي تنتقل خلال الماء. وأطلق العلماء على هذه المادة اسم الأثير، بالرغم من أنهم لم يتوصلوا إلى مايبرهن على وجود هذه المادة. واستطاع العلماء بنهاية القرن 19 التوصل إلى أن موجات الضوء تتألف من مناطق تعرف بالمجالات الكهربائية والحقول أو المجالات المغنطيسية.

يبدأ النموذج البسيط لموجة الضوء بشعاع (خط مستقيم) يوضح اتجاه انتقال الضوء. وتمثل الأسهم القصيرة التي على طول الشعاع، والمتعامدة (زاوية قائمة) عليه، المجال الكهربائي. وتشير بعض الأسهم إلى الأعلى من الشعاع والأسهم الأخرى تشير إلى الأسفل منه. وهي تختلف في الطول، لذلك فإن النمط الكلي لرؤوس الأسهم يُشْبه الموجة والأسهم التي تمثل الحقل المغنطيسي هي أيضًا تشبه الموجة ولكن هذه الأسهم تصنع زاوية قائمة مع الأسهم التي تمثل الحقل الكهربائي. وهذا النمط يتحرك خلال الشعاع وهو الضوء. أثبتت التجارب في بداية القرن 20 أن العلماء في النهاية تركوا فكرة الأثير. وأدركوا أن موجة الضوء، بوصفها نمطًا منتظمًا من الحقول الكهربائية والمغنطيسية، يمكن أن تنتقل عبر الفضاء.

موجة يتغير فيها المجال الكهربي E متعامدا على موجة يتغير فيها مجال مغناطيسي B. وتنتشر الموجة في الاتجاه k العمودي على المستوي الذي ينغير فيه المجالان (أي من اليسار إلى اليمين)
وتتميز الموجة الكهرومغناطيسية عامة بالعوامل التالية:

الطول الموجي (λ) : المسافة لخط مستقيم من قمة الموجة إلى القمة التي بعدها.
التردد (f): عدد المرات التي تمر خلالها القمة من نقطة ثابتة في الثانية.
السعة (a): هي أقصى مسافة للقمة أو القاع (النقطة السفلى من الشعاع).
الفترة (T): هو الوقت اللازم لمرور قمتين أو قاعين خلال نقطة ثابتة في الفراغ.
سرعة الانتشار: المسافة التي تقطعها الموجة في زمن قدره ثانية واحدة أثناء انتشارها.
الفوتون
اقترح العالم الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين في سنة 1905 نموذجًا للضوء، وهو مفيد تمامًا مثل النموذج الموجي. يتصرف الضوء في بعض التجارب كما لو أنه جسيمات، وتسمّي هذا النوع من الجسيمات الآن الفوتونات. وفي نموذج أينشتاين فإن شعاع الضوء هو المسار الذي يسلكه الفوتون. فمثلاً عندما يرسل المصباح شعاعًا من الضوء خلال غرفة مظلمة فإن شعاع الضوء يتألف من عدد كبير من الفوتونات، وكل واحد منها يسير في خط مستقيم. فهل الضوء موجات أو جسيمات؟ فيما يبدو، لا يمكن أن يكون النموذجان معًا، لأن النموذجين مختلفان تمامًا. وأفضل إجابة أن الضوء لا هذا ولا ذاك. ويتصرف الضوء في بعض التجارب كما لو أنه موجة، وفي بعضها الآخر كما لو أنه جسيمات. وللضوء في الفراغ سرعة واحدة، بعكس الأنواع الأخرى من الموجات، وهي أقصى سرعة ممكنة لأي شيء. ولا يفهم العلماء كنه هذه الحقيقة. والحقيقة التي تنص على أن الضوء في الفراغ يملك سرعة واحدة وهي واحدة من أسس النظرية النسبية لأينشتاين.

عندما يدخل الضوء مادة ما يصطدم بالذرات التي تعطل سيره، إلا أنه يسير بسرعته المعتادة بين ذرة وأخرى.

الطيف المرئي والكهرومغناطيسي
الطيف الكهرومغناطيسي
يمكن تعريف هذا المدى من طيف الموجات الكهرومغناطيسية بإنه ذلك الطيف الذي يمكن أن يؤثر في العين فتحس بالرؤية، ويبدأ طيف الضوء المرئي عند اللون البنفسجي وينتهي عند اللون الأحمر. ونظرًا لأن حساسية العين تختلف باختلاف طول موجة الأشعة الضوئية المستقبلة فهي قادرة على التمييز بين الألوان المختلفة. وتكون حساسية العين أكبر ما يمكن عند الطول الموجي الذي يقع بين الأخضر والأصفر. وتقاس أطوال الموجات الضوئية بوحدات صغيرة جدا مثل الميكرومتر والنانومتر والانجستروم.

يمكن ملاحظة اختلاف الطول الموجي بالعين ثم يترجم داخل العقل للون من الأحمر وهو ذو أطول موجة حيث أن طوله الموجي 700 نانومتر، والبنفسجي ذو أقصر طول موجي حيث أن طوله الموجي حوالي 400 نانومتر، وبينهم ترد مختلف الألوان كالبرتقالي، والآخضر، والأزرق.

الطول الموجي الطيف الكهرومغناطيسي خارج مجال رؤية العين يطلق عليه الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. تستطيع بعض الحيوانات مثل النحل رؤية بعض الأطوال الموجية الطويلة.

إن تعرض الجلد للأشعة فوق البنفسجية لفترة طويلة يمكن أن يسبب حروق الشمس أو سرطان الجلد، ونقص التعرض يسبب نقص فيتامين د.

خواص الضوء
انكسار الضوء

مثال على انكسار الضوء. انحناء القشة بسبب انكسار الضوء لأنه يدخل السائل عن طريق الهواء.
الانكسار تغير اتجاه مسار الموجة عندما تنـتقل من وسط مادة إلى وسط مادة آخر. تنكسر الموجات (تنثني) عندما تنتقل بزاوية من وسط إلى آخر حيث تكون سرعة الضوء مختلفة. والواقع أن القشة الموضوعة داخل كوب به ماء تبدو منكسرة عند سطح الماء. لأن سرعة الضوء في الماء أقل منها في الهواء. يتحدد مقدار انثناء شعاع ذي طول موجي معين، عند انتقاله من وسط إلى آخر، بوساطة قانون الانكسار (قانون سنيل) بين الوسطين لذلك الطول الموجي. ويتم
تعتمد أغلب قوانين الانكسار على العلاقة بين زاوية الشعاع في الهواء وزاويته في وسط مثل الزجاج أو الكوارتز (المرو) أو البلاستيك. كما أن ألوان الضوء المختلفة لا تنكسر بالدرجة نفسها، ذلك لأن لها أطوالاً موجية مختلفة وتردد ثابت. وبسبب هذه الخاصية الضوئية، تتحلل أشعة الضوء إلى ألوان الطيف السبعة. والمنشور يعمل على أساس هذا المبدأ. وتستخدم خاصية الانكسار في العدسات لمعالجة الضوء من أجل تغيير حجم ووضوح الصور. ومن الامثلة على ذلك العدسات المكبرة، النظارات، العدسات اللاصقة، المجاهر والتلسكوبات الأنكسارية.

التداخل
يعرف الضوء في معظم الحالات بأنه موجات لكل منها قمة وقاع. فعندما تمر موجتان ضوئيتان خلال نفس النقطة فإنهما تتداخلان في بعضهما لذلك فإنهما تجمعان أو تطرحان بعضهما من بعض. افترض أنه متى ما مرت قمة لموجة خلال النقطة فإنه تمر في الوقت نفسه قمة لموجة أخرى. وتجتمع القمتان مع بعضهما لتعطيا قمة كبرى. وتسمى هذه العملية التداخل البَنَّاء، وتعطي ضوءًا ساطعًا أكثر مما تعطيه أي موجة منفردة. وإذا افترضنا بدلاً من ذلك أنه متى ما وجدت قمة لموجة تمر خلال النقطة كان هناك قاع لموجة أخرى تمر خلاله، فإن القاع سوف يقلل من ارتفاع القمة ويترك النقطة معتمة أو مظلمة. وتسمى هذه العملية بالتداخل الهدام.

ووجود ظاهرة التداخل التي ينتج عنها سطوع أو تعتيم للضوء هي من أقوى الحجج التي تؤيد النظرية الموجية للضوء. وتنتج جميع أنواع الموجات أنماطاً من التداخل البَنَّاء والهدَّام عندما تمر خلال فتحتين صغيرتين متجاورتين.

وقد برهن العالم الإنجليزي توماس يونغ في بداية القرن 19 في تجربته الشهيرة على الطبيعة الموجية للضوء بإرسال شعاع ضوئي خلال فتحتين ضيقتين. ويصل الضوء الذي يخرج من الفتحتين إلى شاشة. فإذا كانت طبيعة الضوء غير موجية، فإنه يظهر على الشاشة كنقطتين ساطعتين ضيقتين، كل واحدة منهما تخرج من فتحة، لكن الواقع أنه عندما يخرج الضوء من كل فتحة، فإنه ينتشر مع الضوء الآخر، وتمتلئ الشاشة بخطوط مضيئة وأخرى معتمة تسمى الأهداب. تتكون أهداب لامعة عندما تصل الموجتان قمة مع قمة لتعطي تداخلاً بناء. وتتكون أهداب معتمة عندما تصل الموجتان قمة مع قاع لتعطي تداخلاً هدامًا.

الحيود والانتشار
أحد الخصائص الأكثر وضوحا للعين المجردة هو الضوء الذي ينتشر بخط مستقيم، ويسمى هذا النوع من الانتشار الحُيُودُ. فالحيود كما في التداخل ناتج من الحقيقة التي تنص على أن الضوء يتصرف كموجة. وتنتشر موجة الضوء قليلاً عندما تسير خلال فتحة صغيرة، أو حول جسيم صغير، أو يمر خلال حافة. وتنتشر كذلك موجات المياه، لكن الفتحات والأجسام التي تسبب الانتشار يجب أن تكون أكبر من تلك التي في حالة الضوء. ويمكن أن يكون حيود الضوء أمرًا مزعجًا. افترض أنك حاولت رؤية جسيم صغير جدًا بوساطة مجهر ذي كفاءة عالية. فكلما زادت قدرة التكبير لرؤية الجسم عن قرب أكثر، فإنه تبدو على حافات الجسم غشاوة. وكل حافة مُغَشَّاة سببها أن الضوء ينكسر عندما يمر خلال الحافة في طريقه إلى العين.

من ناحية أخرى يخدم الحيود دراسة ألوان شعاع الضوء إذا استخدمنا نبيطة تسمى محزز الحيود. ويحتوي المحزوز على آلاف الفتحات النحيفة التي تعطينا الضوء. يحيد كل لون في الضوء بكمية مختلفة قليلاً، وانتشار الألوان بهذا الكبر يجعل بإمكاننا رؤية كل لون. ويستخدم محزز الحيود في التلسكوبات التي تفصل الألوان في الضوء القادم من النجوم وهذا يمكِّن العلماء من دراسة المواد التي تتألف منها النجوم.

الانعكاس والتشتت
عندما يصطدم الضوء على الجسم، تحتفظ مادة ذلك الجسم بالطاقة ثم تعيد انبعاثها في كل الاتجاهات، وتسمى هذه الظاهرة بالانعكاس. ومع ذلك، فإن الأسطح الملساء بصريا بسبب التدخل الهدام فإنها تفقد معظم الاشعة، عدا أنها تنتشر في نفس الزاوية التي كان لها التأثير. ومن الأمثلة على هذا التأثير هي المرايا والأسطح المصقولة مثل الكروم، ومياه الانهار (لأن قاعها داكن).

الاستقطاب

مستقطب متحركة أمام شاشة الكمبيوتر مسطحة. تبعث شاشة LCD الضوء المستقطب، وتكون عادة في زاوية 45° إلى عمودي، عندما يكون محور المستقطب متعامد على الضوء الستقطب من الشاشة لا يمر الضوء من خلالها (يظهر المستقطب أسود). وعندما يتوازى مع استقطاب الشاشة، يسمح المستقطب للضوء بالمرور ونرى بياض الشاشة.
يمكن ملاحظة ظاهرة الاستقطاب في بلورة شفافة توضع في شكل متوازي مع أخرى ويتم تدوير أحداها بزاوية 90°، فإن الضوء لا يمكن أن يمر من خلالهما.

بالإمكان الحصول على الضوء المستقطب من خلال انعكاس الضوء. والضوء المنعكس جزئيا أو كليا مستقطب مع زاوية السقوط. وتسمى الزاوية التي تسبب الاستقطاب الكلي بزاوية بروستر أو زاوية الاستقطاب.

تحتو ي العديد من النظارات الشمسية ومرشحات الكاميرا على بلورات استقطاب للقضاء على الانعكاسات المزعجة.

الآثار الكيميائية
يمكن لطاقة الضوء تغيير أسطح المواد كيميائيًا بواسطة امتصاصها. فعلى سبيل المثال يغيّر الضوء كيميائيًا جزيئات هاليد الفضة للفيلم الضوئي، ولذلك يمكن تسجيل الصورة عليه. ويمكن للضوء القوي أن يُبَهِّتَ ألوان الأقمشة بتغير صبغتها كيميائيًا. وشبكية العين تتغير كيميائيًا بسبب الضوء، ولذلك فإن الشبكية تنتج إشارات بالنسبة للبصر. والضوء عامل ضروري للتركيب الضوئي في النبات الذي يمثل العملية اللازمة لإنتاج الغذاء بتفاعل الضوء مع الماء وثنائي أكسيد الكربون. وكذلك تخليق فيتامين د بتفاعل الأشعة الفوق بنفسجية مع مركب 7-ديهيدروكوليستيرول تحت الجلد.

الظاهرة الكهروضوئية
تحدث الظاهرة الكهروضوئية أو المفعول الكهروضوئي عند سقوط إشعاع كهرومغناطيسي على سطح معدن فينتج عنه تحرير إلكترونات من سطح المعدن. ذلك لأن جزءا من طاقة الشعاع الكهرومغناطيسي يمتصها الإلكترون المرتبط بذرات المعدن فيتحرر منه ويكتسب طاقة حركة وهذه العملية تعتمد على تردد موجة الضوء.

بقيت النظرية الموجية للضوء سائدة زمن طويل حتى نهاية القرن 19 إلى أن إكتـُشفت الظاهرة الكهروضوئية فعملت على قلب المفاهيم لطبيعة الضوء. تتلخص الظاهرة الكهروضوئية فيمايلي: يسلط إشعاع ضوئي على معدن موضوع في ناقوس مفرغ من الهواء وفي وجود حقل كهربائي مطبق بين قطبين مربوطين بمقياس التيار الكهربائي. في حالة عدم وجود أي إشعاع يشير مؤشر الجهاز إلى الصفر. وعند تسليط الإشعاع يلاحظ تحرك مؤشر الجهاز دلالة على وجود تيار كهربائي، أي أن عددا من الإلكترونات انتـُزعت من المعدن وانتقلت تحت تأثير الحقل الكهربائي إلى القطب الموجب. إلى هنا لا شيء يتناقض مع النظرية الموجية، حيث يمكن الافتراض ان طاقة الموجة (والمتناسبة مع مربع سعة الموجة) انتقلت إلى إلكترونات المعدن. لكن التجربة أثبتت أن طاقة الإلكترونات لا تعتمد على شدة الإشعاع ولكن على تواتره: تستجيب الإلكترونات في الذرة لتردد شعاع الضوء بصفة خاصة، وزيادة شدة الإشعاع يُزيد فقط عددالإلكترونات.
أول من قدم تفسير هذا المفعول كان ألبرت آينشتين فحسب هذا الأخير فإن الضوء يصدر في شكل كمات منفصلة من الطاقة تسمى فوتونات كل فوتون يحمل معه مقدارا من الطاقة يساوي جداءالتواتر بثابت بلانك.

ملاحظة: عكس ما يعتقد البعض فإن أينشتين حصل على جائزة نوبل على أعماله حول المفعول الكهروضوئي وليس عن النظرية النسبية

المصادر الضوئية
يوجد العديد من المصادر الضوئية. وأكثرها شيوعا هي الحرارية: وهي الجسم الذي يصدر درجة حرارة معينة وتبعث نفس خصائص طيف إشعاع الجسم الأسود. ومن الامثلة البسيطة للمصدر الحراري هي أشعة الشمس المنبعثة من جو الشمس عند تقريبا 6,000 كلفن القمة في المنطقة المرئية من الطيف الكهرومغناطيسي في مخطط وحدة الطول الموجي، وتقريبا 44% من طاقة الشمس التي تصل إلى الأرض مرئية. ومن الأمثلة الأخرى المصابيح المتوهجة، التي تنبعث منها فقط حوالي 10% من طاقتها على شكل ضوء مرئي والباقي يكون أشعة تحت الحمراء. ومن مصادر الضوء الحرارية الشائعة في التاريخ هي الاجسام الصلبة المتوهجة بسبب اللهب، ولكن هذه أيضا تبعث معظم إشعاعتها تحت الحمراء وجزء صغير فقط كطيف مرئي. تكون ذروة طيف الجسم الأسود في اتجاه الأشعة تحت الحمراء العميقة عند الطول الموجي 10 ميكرومتر، وتكون للأجسام الباردة نسبيا مثل البشر. وكلما ازدادت درجة حرارة الجسم، تنزاح الذروة إلى أطوال موجية أقصر، مولدة أولا توهجًا أحمرًا، ثم توهجًا أبيضًا، وأخيرًا توهجًا أزرقًا حين تنزاح الذروة خارجة من الجزء المرئي من الطيف تجاه مجال الأشعة الفوق بنفسجية. يمكن رؤية هذه الألوان عند تسخين المعدن إلى درجات حرارة عالية فنرى اللون الأحمر ثم اللون الأبيض. أما الانبعاثات الحرارية الزرقاء فلا يمكن رؤيتها غالبًا، بإستثناء النجوم واللون الأزرق الذي نراه في لهب الغاز أو مشعل اللحام هو في الواقع نتيجة لانبعاثات جزيئية، وخصوصًا من جذور CH الحرة (تصدر حزمة موجية طولها حوالي 425 نانومتر، ولا ترى في النجوم أو الإشعاع الحراري النقي).

تصدر الذرات الضوء وتمتصه عند طاقات مميزة. مما يولد خيوط الإصدار الذري في طيف كل ذرة. يمكن للإصدار أن يكون تلقائيا، كما في حالة مصباح ثنائي باعث للضوء (LED)، ومصباح التفريغ الغازي (مثل مصابيح النيون، ولافتات النيون، ومصابيح بخار الزئبق، وغيرها)، واللهب (ضوء صادر عن الغاز الساخن نفسه، على سبيل المثال، يـُصدر الصوديوم ضوءا أصفرا عند وضعه في لهب الغاز). ويمكن أيضا أن يكون الإصدار محفزًا، كما هو الحال في الليزر أو في الموجات الدقيقة للمايزر.

تباطؤ الجسيمات المشحونة، مثل الإلكترون، يمكن أن يُولد إشعاعًا مرئيًا: إشعاع سيكلوتروني، وإشعاع سنكتروني، وأشعة انكباح. الجسيمات الأولية المتحركة بسرعة أكبر من سرعة الضوء ضمن وسط ما يمكن أن تولد إشعاع شيرنكوف.

تُولد بعض المواد الكيميائية إشعاعًا مرئيًا بعملية الضيائية الكيميائية. وكذلك في الأجسام الحية، تسمى هذه العملية بالضيائية الحيوية. فمثلا تقوم اليراعة بتوليد الضوء بهذه الطريقة، ويمكن للمراكب المبحرة في الماء أن تميز البلانكتون الذي يولد توهجًا ضعيفًا. تقوم بعض المواد بتوليد الضوء عندما تضاء بإشعاع ذي طاقة تناسب توزيعها الإلكتروني. تعرف هذه الظاهرة بالفلورية. وتستخدم في المصابيح الفلورية. تصدر بعض المواد الضوء بعد فترة قصيرة من تحفيزها بإشعاع طاقي، وتعرف هذه الظاهرة باسم الفسفورية .

يمكن تحفيز المواد الفسفورية بتسليط جسيمات دون الذرية عليها. والتألق المهبطي (بالإنجليزية: Cathodoluminescence)‏ هو أحد الأمثلة على ذلك. هذه الآلية تستخدم في الرائي ذو أنبوب الأشعة المهبطية.

ويوجد آليات أخرى لإنتاج الضوء:

ضيائية حيوية
ضيائية صوتية
ضيائية كهربائية
ضيائية احتكاكية
وميض
إشعاع شيرينكوف
عندما يمتد مفهوم الضوء ليشمل الفوتونات ذات الطاقة العالية جدًا (أشعة غاما)، فإن آليات توليد الضوء تشمل أيضًا:

النشاط الإشعاعي
فناء الجسيم – الجسيم المضاد.
ميزت هيئة الإضاءة الدولية بين المنبع الضوئي والمضياء. المنبع الضوئي هو مصدر فيزيائي للضوء، مثل الشمس والمصابيح، بينما يشير مصطلح مضياء إلى توزيع قدرة طيفية خاص. وبالتالي يمكن توصيف المضياء مسبقًا، ولكن قد لا يمكننا تصنيعه عمليًا.

قياس الضوء
يقيس العلماء الطول الموجي للضوء بمقاييس متنوعة من الوحدات المترية والإمبراطورية. وإحدى هذه الوحدات المترية المعروفة هي الميكرومتر الذي يساوي 0.000001 متر (10 −6 م).

والطول الموجي للضوء في الطيف المرئي محصور في المنطقة من حوالي 0.4 ميكرومتر للبنفسجي الغامق إلى حوالي 0.7 ميكرومتر للأحمر القاني. والتردد لأي موجة يساوي النسبة بين سرعة الموجة إلى الطول الموجي، ويقاس بوحدات تسمَّى الهرتز. فالموجة لها تردد يساوي هرتزًا واحدًا إذا كانت قمة واحدة تمر خلال نقطة محددة في كل ثانية. والموجة لها تردد يساوي 100 هرتز إذا كانت 100 قمة تمر خلال نقطة محددة للقياس في كل ثانية. يسير الضوء في الفراغ بسرعة 300 مليون متر لكل ثانية تقريبًا. ولأن الضوء المرئي له طول موجي قصير وسرعة عالية فله تردد عال. فتردد الضوء البنفسجي مثلاً، يساوي 750 مليون مليون هرتز.

سرعة الضوء
بالرغم من أن الضوء يبدوكأنه ينتقل خلال الغرفة في لحظة رفع ستارة النافذة، فإنه في الحقيقة يستغرق بعض الوقت للانتقال لأي مسافة. وسرعة الضوء خلال الفراغ ـ حيث لا تعطّل الذرات انتقاله ـ هي 299,792,458 م/ث (تقريباً 186,282 ميل/ث). وجميع أشكال الأشعة الكهرومغناطيسية تتحرك بنفس السرعة في الفراغ.

كان الفلكيون منذ القدم يعتقدون أن الضوء ينتقل بسرعة لانهائية كما كان يُعتقد أن أي حدث يحدث في أي مكان في الكون يلاحظ في جميع النقاط الأخرى في الكون في الوقت ذاته. ولكن عالم الطبيعة الإيطالي جاليليو صمم في أوائل القرن 17 تجربته لقياس سرعة الضوء ليحسم الأمر. أرسل جاليليو أحد المساعدين إلى هضبة بعيدة مع التعليمات له بفتح غطاء فانوس يحمله عندما يشاهد جاليليو الموجود على هضبة أخرى يفتح غطاء فانوسه، وكان هدف جاليليو أنه بمعرفته للمسافة بين الهضبتين يستطيع حساب سرعة الضوء بواسطة قياسه للزمن بين لحظة فتحه للغطاء ولحظة رؤيته لضوء الفانوس الثاني، وفشلت التجربة على الرغم من أن تفكير جاليليو كان معقولاً. ولأن سرعة الضوء عالية جدًا لذلك لم يستطع حساب الزمن القصير.

أتى الفلكي الدنماركي أوول رومر في حوالي 1675 بشواهد برهنت على أن الضوء ينتقل بسرعة ثابتة (محدودة). حيث رصد خلال عمله في باريس أحد أقمار المشتري الذي يسمى آيو باستخدام المقراب، وقد لاحظ تناقض في فترة ظهور مدار (آيو)، وتمكن من حساب أن الضوء يلزمه 22 دقيقة لاجتياز قطر مدار الأرض. وأشارت ملاحظات رومير إلى أن سرعة الضوء الثابتة هي 226,000 كم/ثانية، ويمثل هذا الرقم 75% من السرعة الفعلية.

أجريت في أوروبا تجربة أخرى أكثر دقة لقياس سرعة الضوء على يد هيبوليت فيزو في عام 1849. حيث وجه فيزو حزمة من الضوء إلى مرآة تبعد عدة كيلومترات. بوضع ترس دوار في مسار اشعة الضوء من المصدر إلى المرآة وبالعكس، وقد وجد فيزو عند معدل دوران محدد بأن الضوء سيعبر خلال إحدى فجوات الترس في طريقه إلى المرآة وسيعبر في الفجوة القادمة على الترس في طريق العودة إلى المصدر. بمعرفة المسافة إلى المرآة، عدد أسنان الترس، ومعدل الدوران، تمكن فيزو من حساب سرعة للضوء تساوي 313,000,000 م/ث.

في عام 1862 أجرى ليون فوكو تجربة باستخدام مرايا دوارة لتحدد سرعة للضوء واتت النتيجة ما يقارب 298,000,000 م/ث.

في عام 1926 كرر الفيزيائي الأمريكي ألبرت ميكلسون طريقة فوكو باستخدام مرايا دوارة مطورة لقياس الزمن اللازم للضوء لاتمام رحلة ذهاب وعودة من ماونت ويلسون إلى ماونت سان انطونيو في كاليفورنيا. أسفرت القياسات الدقيقة عن سرعة للضوء تساوي 299,796,000 م/ث. ونسبة الخطأ المحتمل في هذا الرقم أقل من أربعة كيلومترات لكل ثانية.

السرعة الفعالة للضوء في المواد الشفافة المختلفة العادية تكون أقل مما هي عليه في الفراغ. على سبيل المثال سرعة الضوء في الماء هي حوالي 3/4 من سرعته في الفراغ، وفي الزجاج هي 2/3 من سرعته في الفراغ.

يوجد مثالا غير مسبوق على طبيعة تباطؤ الضوء في المادة، حيث أجرى فريقان مستقلان من علماء الفيزياء على وضع الضوء في حالة «الشلل التام» عن طريق بتمريره بواسطة تكاثف بوز-أينشتاين لعنصر الروبيديوم، أحد الفريقين في جامعة هارفارد ومعهد رولاند للعلوم في كامبريدج، ماساتشوستس، والآخر في مركز هارفارد-سميثونيان للفيزياء الفلكية، أيضا في كامبريدج. وبذلك فإن الوصف العام ليصبح الضوء في حالة «توقف» في هذه التجارب تشير فقط إلى الضوء المخزن في حالة اثارة الذرات ثم إعادة اطلاقة في وقت لاحق، كتحفيز لنبضة ليزر ثانية. خلال وقت «التوقف» لم يعد ليكون ضوء.

يوضح الخط الأصفر الزمن الذي يستغرقه الضوء للسفر في الفضاء بين الأرض والقمر، يقدر بحوالي 1.26 ثانية.
سطوع الضوء
استخدم العلماء وحدات مختلفة لقياس سطوع مصدر الضوء وكمية الطاقة في شعاع الضوء الآتي من ذلك المصدر. تُسمى كمية الضوء المنتجة بواسطة أي مصدر ضوئي شدة الاستضاءة لذلك المصدر، والوحدةُ المستخدمة لقياس شدة الاستضاءة تسمى الشمعة. وأُخذَت شدة الاستضاءة المنتجة بواسطة شمعة بحجم معيّن مصنوعة من زيت الحوت، لسنوات عديدة، وحدة قياس ثابتةً وسُميّت هذه الوحدة الشمعة، ومع ذلك لم توفر شمعة زيت الحوت استخدامًا بسيطًا وثابتًا لقياسات الضوء. وتعرف الشمعة الواحدة الآن بأنها كمية الضوء المنطلقة من مصدر يبعث عند تردّد محدّد (540×1012 هرتز)، وعند شدة إشعاعية محددة (1⁄683 واط لكل وحدة مساحة تسمى ستراديان). ولا تشير شدة ضوء المصدر بالشموع إلى مدى سطوع الضوء عندما يصل إلى سطح جسم مثل كتاب أو منضدة. وقبل أن نقيس كثافة التدفق الضوئي أو الدفق الضيائي (الضوء الساقط على السطح)، يجب علينا أن نقيس مسافة انتقال الضوء خلال الفراغ بين المصدر والجسم. ويمكننا قياس شعاع الضوء بوحدة تُسمّى لومن. ولمعرفة كيفية قياس اللومن، تصوّر أن هناك مصدرًا ضوئيًا في وسط تجويف كروي. وفي السطح الداخلي للجسم الكروي مساحة تساوي مربع نصف قطر الجسم الكروي. فإذا كان نصف القطر مترًا واحدًا، على سبيل المثال، وكان مصدر الضوء له شدة إضاءة تساوي شمعة واحدة، فإن المساحة المقطوعة سوف تحصل على فيض ضوئي (سرعة تدفق الضوء) يقدر بلومن واحد.

ويقيس المهندسون في النظام المتري كثافة التدفق الضوئي بوحدات تُسمّى لكس وينتج كثافة تدفق ضوئي مقدارها لكس واحد، لومنًا واحدًا من الضوء على مساحة متر مربع واحد. ويستخدم في النظام الإمبراطوري وحدات تُسمّى قدم ـ شمعة. وينتج كثافة تدفق ضوئي مقدارها قدم ـ شمعة واحدة بلومن واحد من الضوء يسقط على مسافة مقدارها قدم مربع واحد. تتغير شدة الضوء الساقط على مساحة ما عكسيًا مع مربع المسافة التي بين المصدر والسطح. ولهذا إذا زادت المسافة فإن كثافة التدفق الضوئي تقل بمقدار مربع تلك الزيادة، وتُسمّى هذه العلاقة بقانون التربيع العكسي. فإذا كان السطح يحصل على لكس واحد من الضوء على بعد مسافة مقدارها متر واحد من المصدر، ثم أزيح لمسافة مترين مربعين من المصدر، فإنّ هذا السطح سوف يحصل على (½)² أو¼ لكس من الضوء. ويحدث هذا لأن الضوء ينتشر خارجًا من المصدر.

نظريات
لقد كان يٌعـتقد حتى نهاية القرن الثامن عشر بأن الضوء شبيه بالصوت ويحتاج إلى وسط مادي حتى ينتقل ويسمى هذا الوسط بالأثير الذي كان يعرفه العلماء بأنة مادة رقيقة جداً ذات كثافة متناهية في الصغر وذلك لتبرير إن الأثير لا يمكن ملاحظته ولكن تجربة ميكلسون ومورلي أثبت إن الأثير غير موجود.

ففي عام 1905م وضع اينشتاين فرضاً لحل هذه المشكلة والفرض يقول : (إذا كان هناك عدد من الراصدين يتحركون بسرعة منتظمة كل منهم بالنسبة للآخر وأيضاً بالنسبة للمصدر الضوئي وإذا كل من الراصدين يقيس سرعة الضوء الخارج من المصدر فأنهم جميعاً سيحصلون على نفس القيمة لسرعة الضوء).

هي نفس فكرة جاليلو عام 1600م وهذا الفرض هو أساس النظرية النسبية الخاصة والتي استغنت عن فكرة وجود الأثير. وأثبت أن سرعة الضوء ثابتة في جميع المراجع.

نظرية الجسيمات الضوئية
اقترح العالم الذري بيير جاسندي (1592-1655)، نظرية الجسيمات في الضوء ونشرت بعد وفاته في الستينات. وقد درس إسحاق نيوتن وقت مبكر نظرية جاسندي، وفضلها على نظرية ديكارت في الأثير. وفي عام 1675 ذكر في فرضيته للضوء بأن الضوء مكون من كريات (جزيئات مادة) تنبعث من مصدر في كل الاتجاهات. وكانت احدة حجج نيوتن ضد الطبيعة الموجية للضوء، حيث أن الموجات معروفة بانحنائها حول العقبات، والضوء ينتقل في خطوط مستقيمة فقط. بالرغم من انه شرح ظاهرة حيود الضوء (الذي كان قد لاحظها فرانشيسكو ماريا جريمالدي) عن طريق السماح بالجسيمات الضوئية بأن تخلق موجة محلية من الأثير.

تصور نيوتن أن الجسم المضيء تنبعث منه جسيمات دقيقة كروية تامة المرونة وتسير بسرعة منتظمة كبيرة جداً وتختلف من وسط إلى آخر حسب كثافته. وتكون حركة هذه الجسيمات الكروية في خطوط مستقيمة في الوسط المتجانس الواحد وقد استدل نيوتن على أن الأشعة الضوئية عندما تصطدم بسطح عاكس فأن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس كاصطدام كرة تامة المرونة بسطح أملس مرتدة بحيث زاوية سقوطها تساوي زاوية انعكاسها.

أما في ظاهرة الانكسار فأنه قد فسره نيوتن عندما تخترق هذه الجسيمات الكروية الضوئية أوساطاً مختلفة الكثافة مثل الماء أو الزجاج فإنها تنكسر داخل كل وسط وتنحرف عن المسار المستقيم لها. فعند انتقال الضوء من وسط اقل كثافة مثل الهواء إلى وسط أكثر كثافة مثل الماء فأن الوسط المائي يحرف هذه الجسيمات الضوئية إلى أسفل، ومعنى ذلك أن المركبة الرأسية لسرعة الضوء المنكسر سوف تقل بحيث تقترب الجسيمات الكروية الضوئية من العمود على السطح الفاصل بين الوسطين.

وبذلك سوف تزداد السرعة المحصلة، أي أن سرعة الضوء في الوسط الكثيف سوف تزداد وتصبح أكبر من سرعة الضوء في الوسط الخفيف (أي أن سرعة الضوء تعتمد على الكثافة الضوئية للوسط). وهذا غير صحيح ويخالف التجارب العلمية حيث أن سرعة الضوء تكون أكبر ما يمكن في الفراغ أي تزداد كلما قلت الكثافة للوسط فأن سرعة الضوء في ذروتها في الفراغ وبالتالي فشلت نظرية نيوتن في تفسير ظاهرة الحيود والتداخل والاستقطاب.

النظرية الكهرومغنطيسية
وجد ماكسويل أن الضوء هو موجة كهرومغناطيسية سرعتها تساوي سرعة الضوء. أي أن الضوء موجات كهرومغناطيسية ذات طاقة، وقد أتضح أن الشحنة الكهربائية تولد مجالاً كهربائياً حولها وهي ساكنة، وتولد مجالاً مغناطيسياً وهي متحركة. كذلك التغير في المجال الكهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً، وهذا نص قانون أمبير. وأن التغير في المجال المغناطيسي يولد مجالا كهربائيا وهذا نص قانون فاراداي. هذه الحقيقة هي أصل تكوين الموجات الكهرومغناطيسية حيث أن شحنة كهربائية متذبذبة تولد في الفضاء مجالين كهربائي ومغناطيسي، أي مجالاً (كهرومغناطيسي) متغير وهذا المجال يتحرك في الفراغ بسرعة الضوء نفسها (3exp8 متر /ثانية) أي 300000 كيلومتر /ثانية.
يحدد المدى التقريبي للطيف الكهرومغناطيسي من موجات الراديو ذات الطول الموجي الطويل إلى أشعة غاما ذات الطول الموجي القصير جداً والطاقة العالية. والضوء المرئي أي الذي يمكن للعين البشرية رصد موجاته يقع بين مدى من فوق البنفسجي إلى تحت الأحمر.ومن الجدير بالذكر أنة لا توجد حدود تفصل مناطق الطيف من بعضها البعض.

الضوء

الضوء (الجمع: أضواء) هو إشعاع كهرومغناطيسي مرئي للعين البشرية، ومسؤول عن حاسة الإبصار. يتراوح الطول الموجي للضوء ما بين 400 نانومتر (nm) أو 400×10−9 م، إلى 700 نانومتر – بين الأشعة تحت الحمراء (الموجات الأطول)، والأشعة فوق البنفسجية (الموجات الأقصر). ولا تمثل هذه الأرقام الحدود المطلقة لرؤية الإنسان، ولكن يمثل النطاق التقريبي الذي يستطيع أن يراه معظم الناس بشكل جيد في معظم الظروف. تقدر أطوال الموجات للمصادر المختلفة للضوء المرئي ما بين النطاق الضيق (420 إلى 680) إلى النطاق الأوسع (380 إلى 800) نانومتر. يستطيع الأنسان تحت الظروف المثالية أن يرى الأشعة تحت الحمراء على الأقل التي يصل طولها الموجي 1050 نانومتر، والأطفال والشباب يستطيعون رؤية ما فوق البنفسجية ما بين حوالي 310 إلى 313 نانومتر.

الخصائص الأساسية للضوء المرئي هي الشدة، اتجاه الانتشار، التردد أو الطول الموجي والطيف، والاستقطاب، بينما سرعته في الفراغ، تقدر بـ (299,792,458 م/ث) وهي إحدى الثوابت الأساسية في الطبيعة.

من القواسم المشتركة بين جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي (EMR)، أن الضوء المرئي ينبعث ويمتص في هيئة «حزم» صغيرة تدعى الفوتونات يمكن دراستها كجسيمات أوالموجات. وتسمى هذه الخاصية بازدواجية موجة الجسيمات. تعرف دراسة الضوء باسم البصريات، وهي مجال بحثي مهم في الفيزياء الحديثة.

تُطلق كلمة ضوء في الفيزياء أحيانًا على الإشعاع الكهرومغناطيسي لأي طول موجي، سواء كان مرئي أم لا. وتَرتكز هذه المقالة على الضوء المرئي. أما كمصطلح عام فراجع مقالة الإشعاع الكهرومغناطيسي.

إسحاق نيوتن.
توصل الإغريق القدماء إلى بعض النظريات في مجال الضوء، وفتحت آفاق دراسة، لكنها كانت في الأغلب نظرية، ولم تتح الفرصة للبحث العملي لهذا الجانب الحيوي إلا على يد عدد من العلماء المسلمين في القرون الوسطى، ويأتي في مقدمتهم الحسن بن الهيثم.

كانت أبرز إسهامات الحسن بن الهيثم (354- 430هـ، 965-1039م) في كتاب المناظر الاهتداء إلى طبيعة الضوء ووظائفه وحالة القمر وقوس قزح والمرايا ذات القطع المتكافئ، والمرايا الكروية والكسوف والخسوف والظلال. فانتفع بعلمه بالبصريات وإنتاجه الغزير كل من روجر بيكون، وفيتلو البولندي، وليوناردو دافينشي، ويوهان كبلر. وقد ترجم كتابه المناظر أكثر من خمس مرات إلى اللاتينية، وفيه يؤكد على أن الضوء مستقل عن اللون، وحلل لأول مرة عملية الإبصار، وأشعة الضوء التي ذهب من سبقوه إلى أنها تنبعث من العين إلى الأجسام فنراها، في حين قال ابن الهيثم:

«إنها تصدر عن كل نقطة من نقاط الجسم فتصل إلى العين، وتنقل إليها وإلى المخ صورة الشيء.»
واهتم ابن الهيثم بالعدسات وقال إن تكبير العدسة يتوقف على مقدار تحدُّبها، كما درس الانكسار والانعكاس.

لم يظهر عالم في الضوء يعتد به بعد ابن الهيثم إلا في القرن 17 أي بعد نحو سبعة قرون. ففي سنة 1666م اكتشف العالم الإنجليزي السير إسحق نيوتن أن الضوء الأبيض مؤلف من جميع الألوان، ووجد باستخدام المنشور أن كل لون في الشعاع الأبيض يمكن أن يفصل. ووضع نيوتن نظرية تقول إن الضوء يتألف من أجسام صغيرة تنتقل في خطوط مستقيمة خلال الفراغ، وسمّى النظرية نظرية الجسيمات الضوئية. وفي نفس الوقت الذي وضع فيه نيوتن نظريته للضوء، قال الفيزيائي والفلكي الهولندي كريستيان هويجنز إن الضوء يتألف من موجات. وقدم نظريته الموجية لشرح طبيعة الضوء. وتبدو النظريتان نظرية الجسيمات الضوئية والنظرية الموجية متضادتين تمامًا، وقد دارت مجادلات بين العلماء حولهما لحوالي 100 سنة. وفي بداية القرن 19 شرح الفيزيائي الإنجليزي توماس يونغ تداخل الضوء وأوضح أن الشعاعين من الضوء يلغي أحدهما الآخر تحت شروط محددة. وتتصرف موجات المياه بنفس الطريقة لكن بسبب صعوبة فهم كيفية حدوث التداخل بين الجسيمات، قبل معظم العلماء تجربة يونغ كبرهان على النظرية الموجية للضوء.

طبيعة الضوء
كان العلماء خلال القرن 19 يظنون أن الضوء موجة تنتقل كما تنتقل الموجة المائية. وقد راجت النظرية الموجية للضوء؛ لأنها مكّنت العلماء من تفسير ظاهرة نمط التداخل، وهي خطوط ساطعة وأخرى مظلمة حصل عليها العلماء من التجارب الضوئية. وإذا كان الضوء موجة فما هذه الموجات؟ موجات الماء سهلة التفسير لأنها تسير خلال سطح الماء بينما الماء نفسه يتحرك إلى أعلى وأسفل. وبالنسبة لعلماء القرن 19 كان الضوء يبدو مختلفًا عن موجات الماء بسبب انتقاله في الفضاء من الشمس والنجوم الأخرى إلى الأرض، فافترضوا أن موجات الضوء يجب أن تنتقل خلال مادة تمامًا كما هو الحال بالنسبة لموجات المياه التي تنتقل خلال الماء. وأطلق العلماء على هذه المادة اسم الأثير، بالرغم من أنهم لم يتوصلوا إلى مايبرهن على وجود هذه المادة. واستطاع العلماء بنهاية القرن 19 التوصل إلى أن موجات الضوء تتألف من مناطق تعرف بالمجالات الكهربائية والحقول أو المجالات المغنطيسية.

يبدأ النموذج البسيط لموجة الضوء بشعاع (خط مستقيم) يوضح اتجاه انتقال الضوء. وتمثل الأسهم القصيرة التي على طول الشعاع، والمتعامدة (زاوية قائمة) عليه، المجال الكهربائي. وتشير بعض الأسهم إلى الأعلى من الشعاع والأسهم الأخرى تشير إلى الأسفل منه. وهي تختلف في الطول، لذلك فإن النمط الكلي لرؤوس الأسهم يُشْبه الموجة والأسهم التي تمثل الحقل المغنطيسي هي أيضًا تشبه الموجة ولكن هذه الأسهم تصنع زاوية قائمة مع الأسهم التي تمثل الحقل الكهربائي. وهذا النمط يتحرك خلال الشعاع وهو الضوء. أثبتت التجارب في بداية القرن 20 أن العلماء في النهاية تركوا فكرة الأثير. وأدركوا أن موجة الضوء، بوصفها نمطًا منتظمًا من الحقول الكهربائية والمغنطيسية، يمكن أن تنتقل عبر الفضاء.

موجة يتغير فيها المجال الكهربي E متعامدا على موجة يتغير فيها مجال مغناطيسي B. وتنتشر الموجة في الاتجاه k العمودي على المستوي الذي ينغير فيه المجالان (أي من اليسار إلى اليمين)
وتتميز الموجة الكهرومغناطيسية عامة بالعوامل التالية:

الطول الموجي (λ) : المسافة لخط مستقيم من قمة الموجة إلى القمة التي بعدها.
التردد (f): عدد المرات التي تمر خلالها القمة من نقطة ثابتة في الثانية.
السعة (a): هي أقصى مسافة للقمة أو القاع (النقطة السفلى من الشعاع).
الفترة (T): هو الوقت اللازم لمرور قمتين أو قاعين خلال نقطة ثابتة في الفراغ.
سرعة الانتشار: المسافة التي تقطعها الموجة في زمن قدره ثانية واحدة أثناء انتشارها.
الفوتون
اقترح العالم الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين في سنة 1905 نموذجًا للضوء، وهو مفيد تمامًا مثل النموذج الموجي. يتصرف الضوء في بعض التجارب كما لو أنه جسيمات، وتسمّي هذا النوع من الجسيمات الآن الفوتونات. وفي نموذج أينشتاين فإن شعاع الضوء هو المسار الذي يسلكه الفوتون. فمثلاً عندما يرسل المصباح شعاعًا من الضوء خلال غرفة مظلمة فإن شعاع الضوء يتألف من عدد كبير من الفوتونات، وكل واحد منها يسير في خط مستقيم. فهل الضوء موجات أو جسيمات؟ فيما يبدو، لا يمكن أن يكون النموذجان معًا، لأن النموذجين مختلفان تمامًا. وأفضل إجابة أن الضوء لا هذا ولا ذاك. ويتصرف الضوء في بعض التجارب كما لو أنه موجة، وفي بعضها الآخر كما لو أنه جسيمات. وللضوء في الفراغ سرعة واحدة، بعكس الأنواع الأخرى من الموجات، وهي أقصى سرعة ممكنة لأي شيء. ولا يفهم العلماء كنه هذه الحقيقة. والحقيقة التي تنص على أن الضوء في الفراغ يملك سرعة واحدة وهي واحدة من أسس النظرية النسبية لأينشتاين.

عندما يدخل الضوء مادة ما يصطدم بالذرات التي تعطل سيره، إلا أنه يسير بسرعته المعتادة بين ذرة وأخرى.

الطيف المرئي والكهرومغناطيسي
الطيف الكهرومغناطيسي
يمكن تعريف هذا المدى من طيف الموجات الكهرومغناطيسية بإنه ذلك الطيف الذي يمكن أن يؤثر في العين فتحس بالرؤية، ويبدأ طيف الضوء المرئي عند اللون البنفسجي وينتهي عند اللون الأحمر. ونظرًا لأن حساسية العين تختلف باختلاف طول موجة الأشعة الضوئية المستقبلة فهي قادرة على التمييز بين الألوان المختلفة. وتكون حساسية العين أكبر ما يمكن عند الطول الموجي الذي يقع بين الأخضر والأصفر. وتقاس أطوال الموجات الضوئية بوحدات صغيرة جدا مثل الميكرومتر والنانومتر والانجستروم.

يمكن ملاحظة اختلاف الطول الموجي بالعين ثم يترجم داخل العقل للون من الأحمر وهو ذو أطول موجة حيث أن طوله الموجي 700 نانومتر، والبنفسجي ذو أقصر طول موجي حيث أن طوله الموجي حوالي 400 نانومتر، وبينهم ترد مختلف الألوان كالبرتقالي، والآخضر، والأزرق.

الطول الموجي الطيف الكهرومغناطيسي خارج مجال رؤية العين يطلق عليه الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. تستطيع بعض الحيوانات مثل النحل رؤية بعض الأطوال الموجية الطويلة.

إن تعرض الجلد للأشعة فوق البنفسجية لفترة طويلة يمكن أن يسبب حروق الشمس أو سرطان الجلد، ونقص التعرض يسبب نقص فيتامين د.

خواص الضوء
انكسار الضوء

مثال على انكسار الضوء. انحناء القشة بسبب انكسار الضوء لأنه يدخل السائل عن طريق الهواء.
الانكسار تغير اتجاه مسار الموجة عندما تنـتقل من وسط مادة إلى وسط مادة آخر. تنكسر الموجات (تنثني) عندما تنتقل بزاوية من وسط إلى آخر حيث تكون سرعة الضوء مختلفة. والواقع أن القشة الموضوعة داخل كوب به ماء تبدو منكسرة عند سطح الماء. لأن سرعة الضوء في الماء أقل منها في الهواء. يتحدد مقدار انثناء شعاع ذي طول موجي معين، عند انتقاله من وسط إلى آخر، بوساطة قانون الانكسار (قانون سنيل) بين الوسطين لذلك الطول الموجي. ويتم
تعتمد أغلب قوانين الانكسار على العلاقة بين زاوية الشعاع في الهواء وزاويته في وسط مثل الزجاج أو الكوارتز (المرو) أو البلاستيك. كما أن ألوان الضوء المختلفة لا تنكسر بالدرجة نفسها، ذلك لأن لها أطوالاً موجية مختلفة وتردد ثابت. وبسبب هذه الخاصية الضوئية، تتحلل أشعة الضوء إلى ألوان الطيف السبعة. والمنشور يعمل على أساس هذا المبدأ. وتستخدم خاصية الانكسار في العدسات لمعالجة الضوء من أجل تغيير حجم ووضوح الصور. ومن الامثلة على ذلك العدسات المكبرة، النظارات، العدسات اللاصقة، المجاهر والتلسكوبات الأنكسارية.

التداخل
يعرف الضوء في معظم الحالات بأنه موجات لكل منها قمة وقاع. فعندما تمر موجتان ضوئيتان خلال نفس النقطة فإنهما تتداخلان في بعضهما لذلك فإنهما تجمعان أو تطرحان بعضهما من بعض. افترض أنه متى ما مرت قمة لموجة خلال النقطة فإنه تمر في الوقت نفسه قمة لموجة أخرى. وتجتمع القمتان مع بعضهما لتعطيا قمة كبرى. وتسمى هذه العملية التداخل البَنَّاء، وتعطي ضوءًا ساطعًا أكثر مما تعطيه أي موجة منفردة. وإذا افترضنا بدلاً من ذلك أنه متى ما وجدت قمة لموجة تمر خلال النقطة كان هناك قاع لموجة أخرى تمر خلاله، فإن القاع سوف يقلل من ارتفاع القمة ويترك النقطة معتمة أو مظلمة. وتسمى هذه العملية بالتداخل الهدام.

ووجود ظاهرة التداخل التي ينتج عنها سطوع أو تعتيم للضوء هي من أقوى الحجج التي تؤيد النظرية الموجية للضوء. وتنتج جميع أنواع الموجات أنماطاً من التداخل البَنَّاء والهدَّام عندما تمر خلال فتحتين صغيرتين متجاورتين.

وقد برهن العالم الإنجليزي توماس يونغ في بداية القرن 19 في تجربته الشهيرة على الطبيعة الموجية للضوء بإرسال شعاع ضوئي خلال فتحتين ضيقتين. ويصل الضوء الذي يخرج من الفتحتين إلى شاشة. فإذا كانت طبيعة الضوء غير موجية، فإنه يظهر على الشاشة كنقطتين ساطعتين ضيقتين، كل واحدة منهما تخرج من فتحة، لكن الواقع أنه عندما يخرج الضوء من كل فتحة، فإنه ينتشر مع الضوء الآخر، وتمتلئ الشاشة بخطوط مضيئة وأخرى معتمة تسمى الأهداب. تتكون أهداب لامعة عندما تصل الموجتان قمة مع قمة لتعطي تداخلاً بناء. وتتكون أهداب معتمة عندما تصل الموجتان قمة مع قاع لتعطي تداخلاً هدامًا.

الحيود والانتشار
أحد الخصائص الأكثر وضوحا للعين المجردة هو الضوء الذي ينتشر بخط مستقيم، ويسمى هذا النوع من الانتشار الحُيُودُ. فالحيود كما في التداخل ناتج من الحقيقة التي تنص على أن الضوء يتصرف كموجة. وتنتشر موجة الضوء قليلاً عندما تسير خلال فتحة صغيرة، أو حول جسيم صغير، أو يمر خلال حافة. وتنتشر كذلك موجات المياه، لكن الفتحات والأجسام التي تسبب الانتشار يجب أن تكون أكبر من تلك التي في حالة الضوء. ويمكن أن يكون حيود الضوء أمرًا مزعجًا. افترض أنك حاولت رؤية جسيم صغير جدًا بوساطة مجهر ذي كفاءة عالية. فكلما زادت قدرة التكبير لرؤية الجسم عن قرب أكثر، فإنه تبدو على حافات الجسم غشاوة. وكل حافة مُغَشَّاة سببها أن الضوء ينكسر عندما يمر خلال الحافة في طريقه إلى العين.

من ناحية أخرى يخدم الحيود دراسة ألوان شعاع الضوء إذا استخدمنا نبيطة تسمى محزز الحيود. ويحتوي المحزوز على آلاف الفتحات النحيفة التي تعطينا الضوء. يحيد كل لون في الضوء بكمية مختلفة قليلاً، وانتشار الألوان بهذا الكبر يجعل بإمكاننا رؤية كل لون. ويستخدم محزز الحيود في التلسكوبات التي تفصل الألوان في الضوء القادم من النجوم وهذا يمكِّن العلماء من دراسة المواد التي تتألف منها النجوم.

الانعكاس والتشتت
عندما يصطدم الضوء على الجسم، تحتفظ مادة ذلك الجسم بالطاقة ثم تعيد انبعاثها في كل الاتجاهات، وتسمى هذه الظاهرة بالانعكاس. ومع ذلك، فإن الأسطح الملساء بصريا بسبب التدخل الهدام فإنها تفقد معظم الاشعة، عدا أنها تنتشر في نفس الزاوية التي كان لها التأثير. ومن الأمثلة على هذا التأثير هي المرايا والأسطح المصقولة مثل الكروم، ومياه الانهار (لأن قاعها داكن).

الاستقطاب

مستقطب متحركة أمام شاشة الكمبيوتر مسطحة. تبعث شاشة LCD الضوء المستقطب، وتكون عادة في زاوية 45° إلى عمودي، عندما يكون محور المستقطب متعامد على الضوء الستقطب من الشاشة لا يمر الضوء من خلالها (يظهر المستقطب أسود). وعندما يتوازى مع استقطاب الشاشة، يسمح المستقطب للضوء بالمرور ونرى بياض الشاشة.
يمكن ملاحظة ظاهرة الاستقطاب في بلورة شفافة توضع في شكل متوازي مع أخرى ويتم تدوير أحداها بزاوية 90°، فإن الضوء لا يمكن أن يمر من خلالهما.

بالإمكان الحصول على الضوء المستقطب من خلال انعكاس الضوء. والضوء المنعكس جزئيا أو كليا مستقطب مع زاوية السقوط. وتسمى الزاوية التي تسبب الاستقطاب الكلي بزاوية بروستر أو زاوية الاستقطاب.

تحتو ي العديد من النظارات الشمسية ومرشحات الكاميرا على بلورات استقطاب للقضاء على الانعكاسات المزعجة.

الآثار الكيميائية
يمكن لطاقة الضوء تغيير أسطح المواد كيميائيًا بواسطة امتصاصها. فعلى سبيل المثال يغيّر الضوء كيميائيًا جزيئات هاليد الفضة للفيلم الضوئي، ولذلك يمكن تسجيل الصورة عليه. ويمكن للضوء القوي أن يُبَهِّتَ ألوان الأقمشة بتغير صبغتها كيميائيًا. وشبكية العين تتغير كيميائيًا بسبب الضوء، ولذلك فإن الشبكية تنتج إشارات بالنسبة للبصر. والضوء عامل ضروري للتركيب الضوئي في النبات الذي يمثل العملية اللازمة لإنتاج الغذاء بتفاعل الضوء مع الماء وثنائي أكسيد الكربون. وكذلك تخليق فيتامين د بتفاعل الأشعة الفوق بنفسجية مع مركب 7-ديهيدروكوليستيرول تحت الجلد.

الظاهرة الكهروضوئية
تحدث الظاهرة الكهروضوئية أو المفعول الكهروضوئي عند سقوط إشعاع كهرومغناطيسي على سطح معدن فينتج عنه تحرير إلكترونات من سطح المعدن. ذلك لأن جزءا من طاقة الشعاع الكهرومغناطيسي يمتصها الإلكترون المرتبط بذرات المعدن فيتحرر منه ويكتسب طاقة حركة وهذه العملية تعتمد على تردد موجة الضوء.

بقيت النظرية الموجية للضوء سائدة زمن طويل حتى نهاية القرن 19 إلى أن إكتـُشفت الظاهرة الكهروضوئية فعملت على قلب المفاهيم لطبيعة الضوء. تتلخص الظاهرة الكهروضوئية فيمايلي: يسلط إشعاع ضوئي على معدن موضوع في ناقوس مفرغ من الهواء وفي وجود حقل كهربائي مطبق بين قطبين مربوطين بمقياس التيار الكهربائي. في حالة عدم وجود أي إشعاع يشير مؤشر الجهاز إلى الصفر. وعند تسليط الإشعاع يلاحظ تحرك مؤشر الجهاز دلالة على وجود تيار كهربائي، أي أن عددا من الإلكترونات انتـُزعت من المعدن وانتقلت تحت تأثير الحقل الكهربائي إلى القطب الموجب. إلى هنا لا شيء يتناقض مع النظرية الموجية، حيث يمكن الافتراض ان طاقة الموجة (والمتناسبة مع مربع سعة الموجة) انتقلت إلى إلكترونات المعدن. لكن التجربة أثبتت أن طاقة الإلكترونات لا تعتمد على شدة الإشعاع ولكن على تواتره: تستجيب الإلكترونات في الذرة لتردد شعاع الضوء بصفة خاصة، وزيادة شدة الإشعاع يُزيد فقط عددالإلكترونات.
أول من قدم تفسير هذا المفعول كان ألبرت آينشتين فحسب هذا الأخير فإن الضوء يصدر في شكل كمات منفصلة من الطاقة تسمى فوتونات كل فوتون يحمل معه مقدارا من الطاقة يساوي جداءالتواتر بثابت بلانك.

ملاحظة: عكس ما يعتقد البعض فإن أينشتين حصل على جائزة نوبل على أعماله حول المفعول الكهروضوئي وليس عن النظرية النسبية

المصادر الضوئية
يوجد العديد من المصادر الضوئية. وأكثرها شيوعا هي الحرارية: وهي الجسم الذي يصدر درجة حرارة معينة وتبعث نفس خصائص طيف إشعاع الجسم الأسود. ومن الامثلة البسيطة للمصدر الحراري هي أشعة الشمس المنبعثة من جو الشمس عند تقريبا 6,000 كلفن القمة في المنطقة المرئية من الطيف الكهرومغناطيسي في مخطط وحدة الطول الموجي، وتقريبا 44% من طاقة الشمس التي تصل إلى الأرض مرئية. ومن الأمثلة الأخرى المصابيح المتوهجة، التي تنبعث منها فقط حوالي 10% من طاقتها على شكل ضوء مرئي والباقي يكون أشعة تحت الحمراء. ومن مصادر الضوء الحرارية الشائعة في التاريخ هي الاجسام الصلبة المتوهجة بسبب اللهب، ولكن هذه أيضا تبعث معظم إشعاعتها تحت الحمراء وجزء صغير فقط كطيف مرئي. تكون ذروة طيف الجسم الأسود في اتجاه الأشعة تحت الحمراء العميقة عند الطول الموجي 10 ميكرومتر، وتكون للأجسام الباردة نسبيا مثل البشر. وكلما ازدادت درجة حرارة الجسم، تنزاح الذروة إلى أطوال موجية أقصر، مولدة أولا توهجًا أحمرًا، ثم توهجًا أبيضًا، وأخيرًا توهجًا أزرقًا حين تنزاح الذروة خارجة من الجزء المرئي من الطيف تجاه مجال الأشعة الفوق بنفسجية. يمكن رؤية هذه الألوان عند تسخين المعدن إلى درجات حرارة عالية فنرى اللون الأحمر ثم اللون الأبيض. أما الانبعاثات الحرارية الزرقاء فلا يمكن رؤيتها غالبًا، بإستثناء النجوم واللون الأزرق الذي نراه في لهب الغاز أو مشعل اللحام هو في الواقع نتيجة لانبعاثات جزيئية، وخصوصًا من جذور CH الحرة (تصدر حزمة موجية طولها حوالي 425 نانومتر، ولا ترى في النجوم أو الإشعاع الحراري النقي).

تصدر الذرات الضوء وتمتصه عند طاقات مميزة. مما يولد خيوط الإصدار الذري في طيف كل ذرة. يمكن للإصدار أن يكون تلقائيا، كما في حالة مصباح ثنائي باعث للضوء (LED)، ومصباح التفريغ الغازي (مثل مصابيح النيون، ولافتات النيون، ومصابيح بخار الزئبق، وغيرها)، واللهب (ضوء صادر عن الغاز الساخن نفسه، على سبيل المثال، يـُصدر الصوديوم ضوءا أصفرا عند وضعه في لهب الغاز). ويمكن أيضا أن يكون الإصدار محفزًا، كما هو الحال في الليزر أو في الموجات الدقيقة للمايزر.

تباطؤ الجسيمات المشحونة، مثل الإلكترون، يمكن أن يُولد إشعاعًا مرئيًا: إشعاع سيكلوتروني، وإشعاع سنكتروني، وأشعة انكباح. الجسيمات الأولية المتحركة بسرعة أكبر من سرعة الضوء ضمن وسط ما يمكن أن تولد إشعاع شيرنكوف.

تُولد بعض المواد الكيميائية إشعاعًا مرئيًا بعملية الضيائية الكيميائية. وكذلك في الأجسام الحية، تسمى هذه العملية بالضيائية الحيوية. فمثلا تقوم اليراعة بتوليد الضوء بهذه الطريقة، ويمكن للمراكب المبحرة في الماء أن تميز البلانكتون الذي يولد توهجًا ضعيفًا. تقوم بعض المواد بتوليد الضوء عندما تضاء بإشعاع ذي طاقة تناسب توزيعها الإلكتروني. تعرف هذه الظاهرة بالفلورية. وتستخدم في المصابيح الفلورية. تصدر بعض المواد الضوء بعد فترة قصيرة من تحفيزها بإشعاع طاقي، وتعرف هذه الظاهرة باسم الفسفورية .

يمكن تحفيز المواد الفسفورية بتسليط جسيمات دون الذرية عليها. والتألق المهبطي (بالإنجليزية: Cathodoluminescence)‏ هو أحد الأمثلة على ذلك. هذه الآلية تستخدم في الرائي ذو أنبوب الأشعة المهبطية.

ويوجد آليات أخرى لإنتاج الضوء:

ضيائية حيوية
ضيائية صوتية
ضيائية كهربائية
ضيائية احتكاكية
وميض
إشعاع شيرينكوف
عندما يمتد مفهوم الضوء ليشمل الفوتونات ذات الطاقة العالية جدًا (أشعة غاما)، فإن آليات توليد الضوء تشمل أيضًا:

النشاط الإشعاعي
فناء الجسيم – الجسيم المضاد.
ميزت هيئة الإضاءة الدولية بين المنبع الضوئي والمضياء. المنبع الضوئي هو مصدر فيزيائي للضوء، مثل الشمس والمصابيح، بينما يشير مصطلح مضياء إلى توزيع قدرة طيفية خاص. وبالتالي يمكن توصيف المضياء مسبقًا، ولكن قد لا يمكننا تصنيعه عمليًا.

قياس الضوء
يقيس العلماء الطول الموجي للضوء بمقاييس متنوعة من الوحدات المترية والإمبراطورية. وإحدى هذه الوحدات المترية المعروفة هي الميكرومتر الذي يساوي 0.000001 متر (10 −6 م).

والطول الموجي للضوء في الطيف المرئي محصور في المنطقة من حوالي 0.4 ميكرومتر للبنفسجي الغامق إلى حوالي 0.7 ميكرومتر للأحمر القاني. والتردد لأي موجة يساوي النسبة بين سرعة الموجة إلى الطول الموجي، ويقاس بوحدات تسمَّى الهرتز. فالموجة لها تردد يساوي هرتزًا واحدًا إذا كانت قمة واحدة تمر خلال نقطة محددة في كل ثانية. والموجة لها تردد يساوي 100 هرتز إذا كانت 100 قمة تمر خلال نقطة محددة للقياس في كل ثانية. يسير الضوء في الفراغ بسرعة 300 مليون متر لكل ثانية تقريبًا. ولأن الضوء المرئي له طول موجي قصير وسرعة عالية فله تردد عال. فتردد الضوء البنفسجي مثلاً، يساوي 750 مليون مليون هرتز.

سرعة الضوء
بالرغم من أن الضوء يبدوكأنه ينتقل خلال الغرفة في لحظة رفع ستارة النافذة، فإنه في الحقيقة يستغرق بعض الوقت للانتقال لأي مسافة. وسرعة الضوء خلال الفراغ ـ حيث لا تعطّل الذرات انتقاله ـ هي 299,792,458 م/ث (تقريباً 186,282 ميل/ث). وجميع أشكال الأشعة الكهرومغناطيسية تتحرك بنفس السرعة في الفراغ.

كان الفلكيون منذ القدم يعتقدون أن الضوء ينتقل بسرعة لانهائية كما كان يُعتقد أن أي حدث يحدث في أي مكان في الكون يلاحظ في جميع النقاط الأخرى في الكون في الوقت ذاته. ولكن عالم الطبيعة الإيطالي جاليليو صمم في أوائل القرن 17 تجربته لقياس سرعة الضوء ليحسم الأمر. أرسل جاليليو أحد المساعدين إلى هضبة بعيدة مع التعليمات له بفتح غطاء فانوس يحمله عندما يشاهد جاليليو الموجود على هضبة أخرى يفتح غطاء فانوسه، وكان هدف جاليليو أنه بمعرفته للمسافة بين الهضبتين يستطيع حساب سرعة الضوء بواسطة قياسه للزمن بين لحظة فتحه للغطاء ولحظة رؤيته لضوء الفانوس الثاني، وفشلت التجربة على الرغم من أن تفكير جاليليو كان معقولاً. ولأن سرعة الضوء عالية جدًا لذلك لم يستطع حساب الزمن القصير.

أتى الفلكي الدنماركي أوول رومر في حوالي 1675 بشواهد برهنت على أن الضوء ينتقل بسرعة ثابتة (محدودة). حيث رصد خلال عمله في باريس أحد أقمار المشتري الذي يسمى آيو باستخدام المقراب، وقد لاحظ تناقض في فترة ظهور مدار (آيو)، وتمكن من حساب أن الضوء يلزمه 22 دقيقة لاجتياز قطر مدار الأرض. وأشارت ملاحظات رومير إلى أن سرعة الضوء الثابتة هي 226,000 كم/ثانية، ويمثل هذا الرقم 75% من السرعة الفعلية.

أجريت في أوروبا تجربة أخرى أكثر دقة لقياس سرعة الضوء على يد هيبوليت فيزو في عام 1849. حيث وجه فيزو حزمة من الضوء إلى مرآة تبعد عدة كيلومترات. بوضع ترس دوار في مسار اشعة الضوء من المصدر إلى المرآة وبالعكس، وقد وجد فيزو عند معدل دوران محدد بأن الضوء سيعبر خلال إحدى فجوات الترس في طريقه إلى المرآة وسيعبر في الفجوة القادمة على الترس في طريق العودة إلى المصدر. بمعرفة المسافة إلى المرآة، عدد أسنان الترس، ومعدل الدوران، تمكن فيزو من حساب سرعة للضوء تساوي 313,000,000 م/ث.

في عام 1862 أجرى ليون فوكو تجربة باستخدام مرايا دوارة لتحدد سرعة للضوء واتت النتيجة ما يقارب 298,000,000 م/ث.

في عام 1926 كرر الفيزيائي الأمريكي ألبرت ميكلسون طريقة فوكو باستخدام مرايا دوارة مطورة لقياس الزمن اللازم للضوء لاتمام رحلة ذهاب وعودة من ماونت ويلسون إلى ماونت سان انطونيو في كاليفورنيا. أسفرت القياسات الدقيقة عن سرعة للضوء تساوي 299,796,000 م/ث. ونسبة الخطأ المحتمل في هذا الرقم أقل من أربعة كيلومترات لكل ثانية.

السرعة الفعالة للضوء في المواد الشفافة المختلفة العادية تكون أقل مما هي عليه في الفراغ. على سبيل المثال سرعة الضوء في الماء هي حوالي 3/4 من سرعته في الفراغ، وفي الزجاج هي 2/3 من سرعته في الفراغ.

يوجد مثالا غير مسبوق على طبيعة تباطؤ الضوء في المادة، حيث أجرى فريقان مستقلان من علماء الفيزياء على وضع الضوء في حالة «الشلل التام» عن طريق بتمريره بواسطة تكاثف بوز-أينشتاين لعنصر الروبيديوم، أحد الفريقين في جامعة هارفارد ومعهد رولاند للعلوم في كامبريدج، ماساتشوستس، والآخر في مركز هارفارد-سميثونيان للفيزياء الفلكية، أيضا في كامبريدج. وبذلك فإن الوصف العام ليصبح الضوء في حالة «توقف» في هذه التجارب تشير فقط إلى الضوء المخزن في حالة اثارة الذرات ثم إعادة اطلاقة في وقت لاحق، كتحفيز لنبضة ليزر ثانية. خلال وقت «التوقف» لم يعد ليكون ضوء.

يوضح الخط الأصفر الزمن الذي يستغرقه الضوء للسفر في الفضاء بين الأرض والقمر، يقدر بحوالي 1.26 ثانية.
سطوع الضوء
استخدم العلماء وحدات مختلفة لقياس سطوع مصدر الضوء وكمية الطاقة في شعاع الضوء الآتي من ذلك المصدر. تُسمى كمية الضوء المنتجة بواسطة أي مصدر ضوئي شدة الاستضاءة لذلك المصدر، والوحدةُ المستخدمة لقياس شدة الاستضاءة تسمى الشمعة. وأُخذَت شدة الاستضاءة المنتجة بواسطة شمعة بحجم معيّن مصنوعة من زيت الحوت، لسنوات عديدة، وحدة قياس ثابتةً وسُميّت هذه الوحدة الشمعة، ومع ذلك لم توفر شمعة زيت الحوت استخدامًا بسيطًا وثابتًا لقياسات الضوء. وتعرف الشمعة الواحدة الآن بأنها كمية الضوء المنطلقة من مصدر يبعث عند تردّد محدّد (540×1012 هرتز)، وعند شدة إشعاعية محددة (1⁄683 واط لكل وحدة مساحة تسمى ستراديان). ولا تشير شدة ضوء المصدر بالشموع إلى مدى سطوع الضوء عندما يصل إلى سطح جسم مثل كتاب أو منضدة. وقبل أن نقيس كثافة التدفق الضوئي أو الدفق الضيائي (الضوء الساقط على السطح)، يجب علينا أن نقيس مسافة انتقال الضوء خلال الفراغ بين المصدر والجسم. ويمكننا قياس شعاع الضوء بوحدة تُسمّى لومن. ولمعرفة كيفية قياس اللومن، تصوّر أن هناك مصدرًا ضوئيًا في وسط تجويف كروي. وفي السطح الداخلي للجسم الكروي مساحة تساوي مربع نصف قطر الجسم الكروي. فإذا كان نصف القطر مترًا واحدًا، على سبيل المثال، وكان مصدر الضوء له شدة إضاءة تساوي شمعة واحدة، فإن المساحة المقطوعة سوف تحصل على فيض ضوئي (سرعة تدفق الضوء) يقدر بلومن واحد.

ويقيس المهندسون في النظام المتري كثافة التدفق الضوئي بوحدات تُسمّى لكس وينتج كثافة تدفق ضوئي مقدارها لكس واحد، لومنًا واحدًا من الضوء على مساحة متر مربع واحد. ويستخدم في النظام الإمبراطوري وحدات تُسمّى قدم ـ شمعة. وينتج كثافة تدفق ضوئي مقدارها قدم ـ شمعة واحدة بلومن واحد من الضوء يسقط على مسافة مقدارها قدم مربع واحد. تتغير شدة الضوء الساقط على مساحة ما عكسيًا مع مربع المسافة التي بين المصدر والسطح. ولهذا إذا زادت المسافة فإن كثافة التدفق الضوئي تقل بمقدار مربع تلك الزيادة، وتُسمّى هذه العلاقة بقانون التربيع العكسي. فإذا كان السطح يحصل على لكس واحد من الضوء على بعد مسافة مقدارها متر واحد من المصدر، ثم أزيح لمسافة مترين مربعين من المصدر، فإنّ هذا السطح سوف يحصل على (½)² أو¼ لكس من الضوء. ويحدث هذا لأن الضوء ينتشر خارجًا من المصدر.

نظريات
لقد كان يٌعـتقد حتى نهاية القرن الثامن عشر بأن الضوء شبيه بالصوت ويحتاج إلى وسط مادي حتى ينتقل ويسمى هذا الوسط بالأثير الذي كان يعرفه العلماء بأنة مادة رقيقة جداً ذات كثافة متناهية في الصغر وذلك لتبرير إن الأثير لا يمكن ملاحظته ولكن تجربة ميكلسون ومورلي أثبت إن الأثير غير موجود.

ففي عام 1905م وضع اينشتاين فرضاً لحل هذه المشكلة والفرض يقول : (إذا كان هناك عدد من الراصدين يتحركون بسرعة منتظمة كل منهم بالنسبة للآخر وأيضاً بالنسبة للمصدر الضوئي وإذا كل من الراصدين يقيس سرعة الضوء الخارج من المصدر فأنهم جميعاً سيحصلون على نفس القيمة لسرعة الضوء).

هي نفس فكرة جاليلو عام 1600م وهذا الفرض هو أساس النظرية النسبية الخاصة والتي استغنت عن فكرة وجود الأثير. وأثبت أن سرعة الضوء ثابتة في جميع المراجع.

نظرية الجسيمات الضوئية
اقترح العالم الذري بيير جاسندي (1592-1655)، نظرية الجسيمات في الضوء ونشرت بعد وفاته في الستينات. وقد درس إسحاق نيوتن وقت مبكر نظرية جاسندي، وفضلها على نظرية ديكارت في الأثير. وفي عام 1675 ذكر في فرضيته للضوء بأن الضوء مكون من كريات (جزيئات مادة) تنبعث من مصدر في كل الاتجاهات. وكانت احدة حجج نيوتن ضد الطبيعة الموجية للضوء، حيث أن الموجات معروفة بانحنائها حول العقبات، والضوء ينتقل في خطوط مستقيمة فقط. بالرغم من انه شرح ظاهرة حيود الضوء (الذي كان قد لاحظها فرانشيسكو ماريا جريمالدي) عن طريق السماح بالجسيمات الضوئية بأن تخلق موجة محلية من الأثير.

تصور نيوتن أن الجسم المضيء تنبعث منه جسيمات دقيقة كروية تامة المرونة وتسير بسرعة منتظمة كبيرة جداً وتختلف من وسط إلى آخر حسب كثافته. وتكون حركة هذه الجسيمات الكروية في خطوط مستقيمة في الوسط المتجانس الواحد وقد استدل نيوتن على أن الأشعة الضوئية عندما تصطدم بسطح عاكس فأن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس كاصطدام كرة تامة المرونة بسطح أملس مرتدة بحيث زاوية سقوطها تساوي زاوية انعكاسها.

أما في ظاهرة الانكسار فأنه قد فسره نيوتن عندما تخترق هذه الجسيمات الكروية الضوئية أوساطاً مختلفة الكثافة مثل الماء أو الزجاج فإنها تنكسر داخل كل وسط وتنحرف عن المسار المستقيم لها. فعند انتقال الضوء من وسط اقل كثافة مثل الهواء إلى وسط أكثر كثافة مثل الماء فأن الوسط المائي يحرف هذه الجسيمات الضوئية إلى أسفل، ومعنى ذلك أن المركبة الرأسية لسرعة الضوء المنكسر سوف تقل بحيث تقترب الجسيمات الكروية الضوئية من العمود على السطح الفاصل بين الوسطين.

وبذلك سوف تزداد السرعة المحصلة، أي أن سرعة الضوء في الوسط الكثيف سوف تزداد وتصبح أكبر من سرعة الضوء في الوسط الخفيف (أي أن سرعة الضوء تعتمد على الكثافة الضوئية للوسط). وهذا غير صحيح ويخالف التجارب العلمية حيث أن سرعة الضوء تكون أكبر ما يمكن في الفراغ أي تزداد كلما قلت الكثافة للوسط فأن سرعة الضوء في ذروتها في الفراغ وبالتالي فشلت نظرية نيوتن في تفسير ظاهرة الحيود والتداخل والاستقطاب.

النظرية الكهرومغنطيسية
وجد ماكسويل أن الضوء هو موجة كهرومغناطيسية سرعتها تساوي سرعة الضوء. أي أن الضوء موجات كهرومغناطيسية ذات طاقة، وقد أتضح أن الشحنة الكهربائية تولد مجالاً كهربائياً حولها وهي ساكنة، وتولد مجالاً مغناطيسياً وهي متحركة. كذلك التغير في المجال الكهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً، وهذا نص قانون أمبير. وأن التغير في المجال المغناطيسي يولد مجالا كهربائيا وهذا نص قانون فاراداي. هذه الحقيقة هي أصل تكوين الموجات الكهرومغناطيسية حيث أن شحنة كهربائية متذبذبة تولد في الفضاء مجالين كهربائي ومغناطيسي، أي مجالاً (كهرومغناطيسي) متغير وهذا المجال يتحرك في الفراغ بسرعة الضوء نفسها (3exp8 متر /ثانية) أي 300000 كيلومتر /ثانية.
يحدد المدى التقريبي للطيف الكهرومغناطيسي من موجات الراديو ذات الطول الموجي الطويل إلى أشعة غاما ذات الطول الموجي القصير جداً والطاقة العالية. والضوء المرئي أي الذي يمكن للعين البشرية رصد موجاته يقع بين مدى من فوق البنفسجي إلى تحت الأحمر.ومن الجدير بالذكر أنة لا توجد حدود تفصل مناطق الطيف من بعضها البعض.

روبوت (انسان الي)

اسم المخترع
أصحاب الفكرة وأصحاب التطبيق متعددون: هيرون الإسكندراني، أَبو العزِ بن إسماعيلِ بن الرِّزاز الجزري، ليوناردو دا فينشي، ماكوتو ناشمورا، وليام غراي والتر، جورج ديفول.
تاريخ الاختراع
1206

الروبوت أو الرَبوطالروبوط أو الآلي العَاتُول(دخيل دولي) ويمكن أن يسمى بالعربية الإنسان الآلي والرجل الآلي والإنسالة والجسمال، هو آلة مكانيكية قادرة على القيام بأعمال مبرمجة سلفا، إما بإشارة وسيطرة مباشرة من الإنسان أو بإشارة من برامج حاسوبية. غالبًا ما تكون الأعمال التي تبرمج الإنسالة على أدائها أعمالاً شاقة أو خطيرة أو دقيقة، مثل البحث عن الألغام والتخلص من النفايات المشعة، أو أعمالاً صناعية دقيقة أو شاقة. ظهرت كلمة «روبوت» لأول مرة عام 1920، في مسرحية الكاتب المسرحي التشيكي كارل تشابيك، التي حملت عنوان «رجال روسوم الآلية العالمية» (بالتشيكية: Rossumovi univerzální roboti). ترمز كلمة «روبوت» في اللغة التشيكية إلى العمل الشاق، إذ أنها مشتقة من كلمة “Robota” التي تعني السُخرة أو العمل الإجباري، ومبتكر هذه الكلمة هو جوزيف تشابيك، أخ الكاتب المسرحي سالف الذكر، والذي ابتدعها في محاولة منه لمساعدة أخيه على ابتكار اسم ما للآلات الحية في العمل المسرحي. وبدءا من هذا التاريخ، بدأت هذه الكلمة تنتشر في كتب وأفلام الخيال العلمي التي قدمت عبر السنوات عدد من الأفكار والتصورات لتلك الآلات وعلاقتها بالإنسان، الأمر الذي كان من شأنه أن يفتح أفاق كبيرة للمخترعين ليبتكروا ويطوروا ما أمكن منها.

نظرة عامة عن الروبوت
هناك جدال قائم بين العلماء واللغويين على حد سواء بشأن التعريف الدقيق للروبوت، فالبعض يقول بإطلاق هذه الصفة على كل آلة يُمكن للإنسان السيطرة عليها وتحريكها عن بعد، بينما لا يوافق البعض الآخر على هذا، وحجتهم أن تلك الآلات، على شاكلة السيارة أو الطائرة ذات التحكم عن بعد، لا يمكن اعتبارها روبوتا لعدم امتلاكها المقدرة على التفكير واتخاذ القرار بنفسها، ويورد هؤلاء مثالاً بأنه إذا كان باستطاعة تلك الآلة أن تتصرف وفق برنامج معد سلفًا بابتعادها عن حاجز خطوتين إلى الوراء والاتجاه نحو اليمين أو اليسار والاستمرار بالتقدم، فإن هذا يجعل من الممكن إطلاق صفة إنسالة حقيقية عليها. ويتضح من هذا أن الفكرة الأساسية التي يتمسك بها أصحاب هذا الرأي هي أن الانسالة الحقيقية حسب اعتقاد البعض يجب أن تمتلك ذكاء اصطناعي وأن تكون لها القدرة على تمييز الأنماط والتعرف على النظم والاستدلال والاستنتاج.

العلم الأساسي الذي تصنع وفقه الروبوتات هو علم الروبوتيك، وعلم الروبوتيك علم يهتم ببناء آلات مؤتمتة تستخدم لأداء مهمة معينة، ويعرف أيضاً بأنه تقاطع لأربعة علوم أساسية هي الرياضيات والهندسة الميكانيكية والمعلوماتية وأخيراً العلوم، ويقصد بها العلم أو المجال الذي يقوم الروبوت بخدمته.

هناك أنواع عديدة من الإنسان الآلي، منها ما يُستعمل في القطاع الصناعي، وهي تكون عبارة عن أجهزة أوتوماتيكية يمكن تطويعها وإعادة برمجتها، وتتحرك على ثلاثة محاور أو أكثر، ويُستعمل السواد الأعظم من هذه الإنسالات في الشركات الصناعية الكبرى لغرض لحم المعادن والصباغة والكوي والالتقاط ونقل الأجسام ومراقبة جودة أو صلاحية المنتجات النهائية، كما تُستخدم في تجميع أجزاء السيارات في المصانع. وهذه الإنسالات مبرمجة عادةً لتنفيذ مهامها بصورة سريعة مكررة ودقيقة، وقد تمت إضافة ما يسمى بالرؤية الحاسوبية (بالإنجليزية: Computer vision)‏ لهذه الإنسالات خلال السنوات الأولى من العقد الأول للقرن الحادي والعشرين، الأمر الذي جعلها تتمتع بنوع من الاستقلالية والمرونة في تنفيذ المهام المبرمجة، وذلك عن طريق فهمها وتحليلها للصور التي تستقبلها في حاسوب خاص مثبت بداخلها.
وهناك من أشكال الإنسان الآلي ما هو قادر على الحركة والقيادة من تلقاء نفسه، ومنها الطائرة بدون طيار، والطائرات ذات التحكم الذاتي ذات الشبكات العصبونية الاصطناعية، ولعل أبرز هذه الأنواع هي الانسالتان اللتان أرسلتهما وكالة الفضاء الدولية في عام 2004 إلى سطح المريخ. وهناك من الإنسالات ما هو قادر على إعادة تجميع نفسه بصورة شبه مستقلة، كأن يقوم بتصغير حجمه للمرور خلال نفق ضيق، وهذه الانسالات تحوي في نموذجها عدة روابط إضافة إلى وحدة المعالجة المركزية ومستقبلات الإيعزات وذاكرتها الخاصة، وهذه الانسالات قادرة على بعض الحركات شبه الطيعة، لاحتواءها على وحدة مرنة، وهي تقوم بذلك إما عن طريق تحويل طاقة الهواء المضغوط في إسطوانات إلى حركات خطية أو دورانية، أو عن طريق تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية. وهناك أساليب متطورة أخرى اُبْتُكِرَت لتحريك الإنسالات، منها أسلوب جهاز المرآة الدقيقة الرقمي (بالإنجليزية: Digital micromirror device)‏ الذي أعلن عنه لأول مرة في عام 1987 وكانت فكرته قائمة على نصب عدة آلاف من المرايا الدقيقة في الإنسالة لتتجاوب مع عنصر الصورة، لإضافة مرونة أكثر في حركة وردة فعلها.

هناك أيضاً أنواع من الروبوتات مخصصة للقيام بالأعمال المنزلية، وتعليم الأطفال ولعب الشطرنج. وهذا النوع من الإنسالات يطلق عليها تسمية الروبوت الاجتماعية (بالإنجليزية: Social robot)‏ وهي تتمتع بدرجة عالية من الاستقلالية. ويُلاحظ أنه لا يمكن إطلاق مصطلح الإنسالة الاجتماعية على الأداة التي يتحكم بها الإنسان من بعيد، إذ يجب على الانسالة الاجتماعي النجاح في «اختبارين رئيسيين» لتصنيفه على أنه من النوع الاجتماعي:

اختبار تورنغ: وهو اختبار لمعرفة ما إذا كان يمكن تسمية النظام الانسالي بالنظام الذكي. وضع هذا الاختبار عالم الرياضيات البريطاني آلان تورنغ (1912 – 1954) وهو عبارة عن حوار مع الإنسالة، إذا لم يستطع المختبر الجزم 100% من أن الإجابة كانت إجابة إنسانية أو إنسالية، فإن الاختبار يعتبر ناجحاً والانسالة ذكية.
اختبار إسحاق أسيموف: وهو اختبار يهدف لتبيان مدى التزام الانسالة بما يسمى بقوانين الروبوتيات (بالإنجليزية: laws of robotics)‏، وهذه القوانين هي:
يجب ألا يتسبب الانسالة في حدوث أي أذى للإنسان البشري.
يجب أن يطيع أوامر الإنسان إلا أن تعارض ذلك مع القانون الأول.
يجب أن يدافع عن نفسه إلا أن تعارض هذا مع القانونين الأول والثاني.
من النادر أن تصمم الإنسالات على شكل كائن بشري كامل، ويمكن القول بأن الإنسالة هي جهاز أو آلة يمكنها أن تحل محل الإنسان في بعض المواقف، ويتوقف شكلها الخارجي على المهمة التي صنعت من أجلها. إن الجسم البشري جهاز عضوي ذو قدرات عالية يستطيع القيام بالعديد من الوظائف. ويمكن للإنسالة أن تقوم بمهام خاصة قد تثير السأم لدى الإنسان، أو تستغرق وقتاً طويلاً جداً أو تمثل ممارستها خطورة على حياة البشر، ومن ثم فيتم تصنيع الإنسالة لأداء أعمال محدودة.

فكرة الروبوت عبر العصور
يمكن تقفي جذور الروبوت الحديث، إلى أجهزة آلية اخترعت في الماضي البعيد وأطلق عليها «الآلات ذاتية الحركة». ففي طيبة في عهد قدماء المصريين حوالي عام 1500 قبل الميلاد، ابتُكر تمثال للملك ممنون كان يُصدر أصواتًا موسيقية جميلة كل صباح. وفي اليونان – خلال القرن الرابع ق.م. – اخترع أركيتاس عالم الرياضيات، حمامة آلية قادرة على الطيران. وفي القرن الثالث قبل الميلاد، اخترع ستيسيبيوس العديد من الأجهزة الآلية ومنها آلة موسيقية تشبه الأرغن تعمل بالمياه، إضافة إلى ساعة مائية، ولم تكن هذه أول ساعة مائية في التاريخ، فقد عرفها قدماء المصريون سابقًا، ولكن تميزت ساعة ستيسيبيوس بأنها كانت مزودة بجهاز يجعل من مستوى المياه ثابتًا، وكانت تعمل بنفس طريقة الغرفة العائمة في مازج السيارات الحديثة.

دمية كاراكوري يابانية أليّة مخصصة لتقديم الشاي، من القرن التاسع عشر، في متحف طوكيو الوطني للعلوم.
دمية كاراكوري يابانية أليّة مخصصة لتقديم الشاي، من القرن التاسع عشر، في متحف طوكيو الوطني للعلوم.

كان هيرون الإسكندراني (10–70 م) أحد المخترعين الأفذاذ في مجال الإنساليات، فقد اخترع آلات تعمل بتدفق المياه، وبالثقل وحتى بالبخار، ومن أهم اختراعاته آلة تعتبر حاليًا بمثابة الشكل الأول للعنفة التي تُدار بقوة البخار، كما صمم آلة ميكانيكية توزع المياه المقدسة، وطائرًا آليًا قادر على الطيران والشرب والتغريد، إضافة إلى مسرح آلي، وتمثالاً متحركًا لهرقل وهو يصارع التنين، عن طريق تدفق المياه داخله. وشرح هيرون الإسكندري وظيفة معظم هذه الأجهزة الآلية في كتابه الذي حمل عنوان “automatopoietica”، وعبر القرون التالية، ظهرت مخترعات رائعة في الشرق الأقصى والأوسط، في الصين، وفي الهند وفي اليابان وفي شبه الجزيرة العربية. وفي كتاب رسالة الجزري الذي يتضمن سردا للأجهزة الآلية التي اخترعها العرب – وصف لأحد هذه الأجهزة والتي أطلق الجزري عليها «نافورة الطاووس»، وقد كانت تستخدم في غسل الأيدي، فتقدم المياه والصابون والمنشقة آليًا. وبسبب هذا الاختراع يطلق على الجزري لقب «أبي الإنسان الآلي».

أما في أوروبا، فبرزت فكرة الإنسالات القادرة على تسهيل حياة البشر خلال القرون الوسطى، وذلك عندما قام الفيلسوفان ألبرت فاجنوس وروجر باكون بدراسة الآلات ذاتية الحركة، وصناعة البعض منها. وأدى اختراع الساعة الآلية في أواخر القرن الثالث عشر، إلى إمداد الآلات الذاتية الحركة بالقوة الميكانيكية اللازمة لها، وهكذا أمكن اختراع الساعة التي تدق الأجراس لتعلن الوقت. وفي القرن الثامن عشر، أنتج صناع الألعاب عددًا كبيرًا من الآلات ذاتية الحركة ذات الشكل الإنساني، القادرة على الكلام وعزف الموسيقى والكتابة وحتى لعب الشطرنج. ومن أشهر المخترعين لهذه اللعب رجل فرنسي اسمه جاك دي فوكاسون، الذي صمم نولاًُ نسيجيًا آليًا، وفي عام 1801 استخدم هذا التصميم مخترع فرنسي آخر يدعى جوزيف ماري جاكار، لينتج نولاً للنسيج يعمل بتحكم مجموعة من البطاقات المثقبة. وفي القرن الثامن عشر اُستخدم جهازين آليين آخرين، تطبيقًا لمبدأ التغذية الراجعة (بالإنجليزية: feed back)‏ التي تعتبر شرطًا أساسيًا لنظم الرقابة الآلية ذاتية التغذية. وكان أحد هذان الجهازان عبارة عن مروحة الطاحونة الهوائية التي تبقي الريش متجهة نحو الريح ومن ثم تستمر الطاحونة الهوائية في الدوران، أما الجهاز الثاني فكان المنظم والمتحكم الآلي للمحرك البخاري، وهو الذي يجعله مستمرًا في الدوران بسرعة ثابتة

الموسيقى

موسيقى
الموسيقى هي فن ترتيب الأصوات عبر فترات زمنية من خلال عناصر اللحن، والانسجام، والإيقاع والجرس. تمثل الموسيقى إحدى جوانب الكليات الثقافية لدى جميع المجتمعات الإنسانية. تشمل تعريفات الموسيقى العامة العناصر الشائعة مثل الحدة (التي تتحكم باللحن والانسجام)، والإيقاع (بالإضافة إلى المفاهيم المرافقة له مثل سرعة الإيقاع، والمتر الموسيقي والنطق الموسيقي)، والحركية (الصاخبة والهادئة) والصفات الصوتية للجرس والنسيج الموسيقي (التي يُطلق عليها أحيانًا «لون» الصوت الموسيقي). قد تشدد بعض الأنماط أو الأنواع الموسيقية على بعض هذه العناصر، أو تقلل من التشديد عليها أو تهملها بالكامل. تضم تأدية الموسيقى مجموعة واسعة من الآلات الموسيقية والتقنيات الصوتية التي تتراوح من الغناء إلى الراب؛ تُصنف الموسيقى في مقطوعات موسيقية آلية، ومقطوعات صوتية (مثل الأغاني غير المصاحبة للآلات الموسيقية) ومقطوعات مختلطة من الغناء والآلات. تُشتق كلمة موسيقى من الكلمة اليونانية μουσική (موسيكه؛ (فن) إلهات الإلهام).

بشكل عام، تشمل الأنشطة التي تصور الموسيقى كشكل فني أو نشاط ثقافي كلًا من إنشاء الأعمال الموسيقية (الأغاني، والألحان، والسيمفونيات وما إلى ذلك)، والنقد الموسيقي، ودراسة التاريخ الموسيقي وفحص الجماليات الموسيقية. حدد فلاسفة الهند واليونان القديمة الموسيقى في جزأين: الألحان بوصفها نغمات أفقية الترتيب، والانسجامات بوصفها نغمات عمودية الترتيب. ترمز بعض الأقوال الشائعة مثل «انسجام الكرات» و«إنها موسيقى لأذني» إلى مفهوم ارتباط الموسيقى بالترتيب بالإضافة إلى الاستمتاع بسماعها. مع ذلك، اعتقد ملحن القرن العشرين جون كيج بإمكانية اعتبار أي صوت بمثابة موسيقى، على سبيل المثال قوله «لا يوجد ضوضاء، فقط أصوات».

يختلف إنشاء الموسيقى وأداؤها وأهميتها وحتى تعريفها وفقًا للسياق الثقافي والاجتماعي. في واقع الأمر، تعرضت بعض الأنواع والأساليب الموسيقية على مر التاريخ للانتقاد باعتبارها «لا تُعد موسيقى»، بما في ذلك الرباعية الوترية غروس فيغ لبيتهوفن في عام 1825، وموسيقى الجاز المبكرة في بدايات القرن العشرين والهاردكور بانك في ثمانينات القرن العشرين. يوجد عدد كبير من أنواع الموسيقى المختلفة، بما في ذلك الموسيقى الشائعة، والموسيقى التقليدية، والموسيقى الفنية، والموسيقى المكتوبة للاحتفالات الدينية وأغاني العمل مثل النهمة. تتراوح الموسيقى من المؤلفات عالية التنظيم – مثل السيمفونيات الموسيقية الكلاسيكية العائدة إلى القرنين الثامن عشر والتاسع عشر – حتى الارتجال الموسيقي الذي يتسم بالعزف العفوي للموسيقى مثل الجاز، والأساليب الطليعية للموسيقى المعاصرة المستندة إلى الصدفة من القرن العشرين والقرن الحادي والعشرين.

يمكن تقسيم الموسيقى إلى أنواع (على سبيل المثال، الكانتري)، ويمكن تقسيم الأنواع أيضًا إلى أنواع فرعية (على سبيل المثال، الكانتري البديل والكانتري بوب اللذان يشكلان نوعين من الأنواع الفرعية لموسيقى الكانتري)، لكن غالبًا ما يصعب تحديد هذه العلاقات والخطوط الفاصلة بين الأنواع الموسيقية بدقة، إذ قد تكون عرضة للتفسيرات الشخصية أو مثيرة للجدل. على سبيل المثال، قد يصعب تحديد الخط الفاصل بين موسيقى الهارد روك العائدة إلى أوائل ثمانينات القرن العشرين والهيفي ميتال. يمكن تصنيف الموسيقى أيضًا داخل الفنون على أنها فنون تعبيرية، أو فنون جميلة أو فنون سمعية. يمكن عزف الموسيقى أو غناؤها وسماعها بشكل مباشر في حفل روك موسيقي أو أداء أوركسترا، أو سماعها بشكل مباشر كجزء من عمل درامي (عرض في المسرح الموسيقي أو الأوبرا)، أو تسجيلها ثم سماعها على الراديو، أو مشغل «إم بّي 3»، أو جهاز «سي دي» أو الهاتف الذكي، أو أفلمة الموسيقى أو عرضها في برنامج تلفزيوني.

تشكل الموسيقى جزءًا هامًا من أسلوب حياة الناس في العديد من الثقافات، إذ تلعب دورًا رئيسيًا في الطقوس الدينية، واحتفالات طقوس العبور (على سبيل المثال، التخرج والزواج)، والنشاطات الاجتماعية (على سبيل المثال، الرقص) والنشاطات الثقافية المتراوحة من غناء الكاراوكي للهواة إلى العزف في فرق هواة الفانك أو الغناء في جوقة مجتمعية. قد يصنع البعض الموسيقى كهواية، مثل عزف مراهق ما على التشيلو في أوركسترا شبابية، أو العمل كموسيقي أو مغني محترف. تشمل صناعة الموسيقى كلًا من صانعي الأغاني والقطع الموسيقية الجديدة (مثل مؤلفي الأغاني والملحنين)، ومؤدي الموسيقى (بما في ذلك الأوركسترا، وموسيقيو فرق الجاز والروك والمغنيين وقائدي الفرق الموسيقية)، والمسؤولين عن تسجيل الموسيقى (منتجي الموسيقى ومهندسي الصوتيات)، ومنظمي جولات الحفلات الموسيقية والأفراد المسؤولين عن بيع التسجيلات، والقطع الموسيقية والنصوص الموسيقية للعملاء. بمجرد أداء أغنية أو قطعة موسيقية، يستطيع النقاد الموسيقيون، والصحفيون الموسيقيون والباحثون الموسيقيون تقييم هذه القطعة الموسيقية وأدائها على حد سواء.

علم النفس
يهدف علم النفس الموسيقي إلى تفسير السلوك الموسيقي والتجربة الموسيقية وفهمهما. يعتمد البحث في هذه المجال ومجالاته الفرعية بشكل رئيسي على المنهج التجريبي؛ أي تميل المعرفة إلى التقدم استنادًا إلى تفسيرات البيانات المجموعة من خلال الرصد المنهجي للأفراد المشاركين والتفاعل معهم. بالإضافة إلى ذلك، يركز علم النفس الموسيقي على التصورات الجوهرية والعمليات المعرفية، يُعتبر بالتالي مجال بحث ذو صلة عملية بالعديد من المجالات الأخرى، بما في ذلك الأداء الموسيقي، والتأليف الموسيقي، والتربية الموسيقية، والنقد الموسيقي والعلاج بالموسيقى، فضلًا عن اختبار الأهلية، والمهارة، والذكاء، والإبداع والسلوك الاجتماعي لدى البشر.

علم الأعصاب
علم الأعصاب المعرفي للموسيقى هو الدراسة العلمية للآليات الدماغية المشاركة في العمليات المعرفية الكامنة خلف الموسيقى. تشمل هذه السلوكيات الاستماع إلى الموسيقى، وأداءها، وتأليفها، وقراءتها، وكتابتها وغيرها من الأنشطة الإضافية. ينصب التركيز بشكل متزايد أيضًا على الأساس الدماغي للجماليات الموسيقية والعواطف الموسيقية. يتميز هذا المجال باعتماده على الرصد المباشر للدماغ، باستخدام عدد من التقنيات مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (إف إم آر آي)، والتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (تي إم إس)، وتخطيط الدماغ المغناطيسي (إم إي جي)، وتخطيط كهربية الدماغ (إي إي جي) والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (بّي إي تي).

علم الموسيقى المعرفي
علم الموسيقى المعرفي هو أحد فروع العلوم الاستعرافية المعنية بالنمذجة الحاسوبية للمعرفة الموسيقية بهدف فهم الموسيقى والمعرفة على حد سواء. يوفر استخدام النماذج الحاسوبية وسيطًا تفاعليًا دقيقًا لصياغة النظريات واختبارها، إذ تمتد جذوره في الذكاء الصناعي والعلوم الاستعرافية.

يبحث هذا المجال متعدد التخصصات في موضوعات مثل أوجه التشابه بين اللغة والموسيقى في الدماغ. غالبًا ما يشمل البحث بعض نماذج الحوسبة المستوحاة بيولوجيًا، مثل الشبكات العصبية والبرامج التطورية. يسعى هذا المجال إلى نمذجة كيفية تمثيل المعرفة الموسيقية، وتخزينها، وإدراكها، وأدائها وتوليدها. يمكن اختبار البنى المنهجية لهذه الظواهر المعرفية من خلال استخدام بيئة حاسوبية عالية التنظيم.

الصوتيات النفسية
تقوم الصوتيات النفسية على الدراسة العلمية للإدراك السمعي. تُعتبر الصوتيات النفسية بشكل أكثر تحديدًا أحد فروع العلوم المختصة بدراسة الاستجابات النفسية والفيزيولوجية المرتبطة بالصوت (بما في ذلك الحديث والموسيقى). يمكن تصنيفها أيضًا كفرع من فروع علم الطبيعة النفسية.

علم الموسيقى التطوري
يهتم علم الموسيقى التطوري بكل من «أصل الموسيقى، ومسألة أغنية الحيوانات والضغوط الانتقائية الكامنة خلف تطور الموسيقى»، بالإضافة إلى «التطور الموسيقي وتطور الإنسان». يسعى علم الموسيقى التطوري إلى فهم الإدراك والنشاط الموسيقيين في سياق نظرية التطور. خمّن تشارلز داروين امتلاك الموسيقى ميزة تكيفية واستخدامها كلغة بدائية، إذ أنتجت وجهة النظر هذه العديد من النظريات المتنافسة حول تطور الموسيقى. تنظر إحدى وجهات النظر البديلة إلى الموسيقى كناتج ثانوي لتطور اللغة؛ أي كنوع من «كعكة الجبن الصوتية» التي ترضي الحواس دون توفير أي وظيفة تطورية. عارض العديد من الباحثين الموسيقيين وجهة النظر هذه.

التأثيرات الثقافية
تلعب إثنية الفرد أو ثقافته دورًا معتبرًا في إدراكه الموسيقي، بما في ذلك تفضيلاته الموسيقية، وردود فعله العاطفية وذاكرته الموسيقية. تنحاز التفضيلات الموسيقية إلى التقاليد الموسيقية المألوفة ثقافيًا بدءًا من الطفولة، ويعتمد تصنيف البالغين للعاطفة المرتبطة بالقطعة الموسيقية على السمات المحددة ثقافيًا والسمات البنيوية العالمية على حد سواء. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الأفراد بقدرات ذاكرة موسيقية أعلى بالنسبة للموسيقى المألوفة ثقافيًا مقارنة بالموسيقى غير المألوفة ثقافيًا.

خصائص الصوت الموسيقي
الحدة الصوتية (Pitch) – تشمل اللحن والتجانس الهارموني.
الإيقاع (بما فيه الميزان).
الجرس (Timbre) – الجودة الصوتية لكل جرس من النغمة.
النطق (Articulation).
الحركية أو الديناميكية (Dynamics).
العذوبة (Texture).
تعريف الموسيقى

عازف على العود سنة 1836م في مصر
الموسيقى هي لغة التعبير العالمية، والموسيقى هي اللغة التي نسمعها في كل شيء في الحياة في المنزل من التلفاز والحاسوب وفي العمل، في رنات الهاتف المحمول، في وسائل المواصلات. لكل إنسان لون وطبقة صوتية خاصة به، فيوجد الصوت الخشن، ويوجد الصوت الرقيق الناعم، وهناك القوي والآخر الضعيف، كما يوجد الصوت الذي يعكس الحنان أو الذي يعكس القسوة. كما أن الأصوات تتعدد حسب مصدرها: فهناك صوت الإنسان، وصوت الطبيعة، وصوت الحيوانات والطيور، وصوت الآلات. والأصوات لا تنتهي ويحل محل الصوت الصمت بألا نسمع صوتاً. ولا جدال أن أكثر الأصوات إبداعاً هو صوت الانسان، لأنه باستطاعته ترتيبه كيفما يشاء ويطوعه حسبما يريد، ويمكننا تلخيص هذا التعريف على أن الموسيقى هي فن ولغة وعلم.

الغناء والموسيقى
الغناء هو إنتاج بشرى يتواجد بتواجد الثلاث عناصر التالية: الموسيقى والكلمة والصوت. والغناء هو نوع من أنواع الكلام لكنه منغم ومتواصل. ويمكن تأدية الغناء بشكل منفرد أو في شكل جماعي والذي بعرف باسم «الكورال». وقد يكون أداء صوتي منغم بدون وجود لأي آلة موسيقية، ومن الأعضاء الهامة التي تتحكم في خروج الصوت هي الأحبال الصوتية وما يحدث فيها من اهتزازات عند مرور الهواء بها.

تطور الموسيقى العربية
المقالات الرئيسة: موسيقى عربية والموسيقى في الإسلام
الموسيقى العربية تمتد جذورها الأصيلة إلى آلاف السنين التي سبقت الميلاد وكان الاعتقاد السائد عند الكثيرين من الباحثين أن الموسيقى العربية إغريقية الأصل أو فارسية، وذلك بأنهم كانوا يبدؤون تاريخهم لها من العصر الجاهلي حيث كانت الحضارات الإغريقية والفارسية في عنفوانها. غير أن تقدم علم الآثار في العصور الحديثة وما كشف عنه الحفريات قد أنار الطريق أمام التاريخ الموسيقى وغير الأفكار بالنسبة لمعرفة التدرج الحضاري في العالم تغييرا جذريا. إذ اتضح أن الموسيقى العربية لا ترجع بدايتها إلى ذلك العصر المسمى بالعصر الجاهلي، بل ترجع إلى أبعد من ذلك بكثير. فهناك في مجال الوطن العربي وفيما يزيد على ثلاثة آلاف سنة قبل الميلاد حين يرفع ستار التاريخ العام عن وجه الزمن نجد على ضفاف النيل شعبا يتمتع بمدينة موسيقية ناضجة وآلاتها التي جاوزت دور النشوء وبدت تامة كاملة سواء في ذلك الآلات الإيقاعية أم آلالات النفخ أم الآلات الوترية. وبينما الشعب المصري يرسل أغنياته على شاطئ نيله السعيد، نجد على ضفاف الرافدين وفيما حولها مدنيات موسيقية عالية فياضة هي مدينات بابل وآشور التي شملت فيما شملت شعوب الكنعانيين والفينيقيين والحيثيين، وتلاقت تلك المدينات الوارفة وامتدت ظلالها حتى شملت غرب آسيا وشمال أفريقية، وظلت هذه الشعوب على اتصال وثيق دائم بعضها ببعض مما جعل التاريخ يسجل لها حضارة موسيقية موحدة الطابع وإن تنوعت في صورها وتعددت في لهجاتها، حتى لنجد أنه أصبح مما يجري عليه العرف أن يكون في بلاط ملك مصر منذ ابتداء الدولة الحديثة حيث الأسرة الثامنة عشرة فرقتان موسيقيتان إحداهما من أبناء مصر والأخرى من أبناء آسيا كما نرى في عهد تلك الدولة أيضا المغنية المصرية تنتنون تعمل على نشر الحضارة المصرية في سوريا عن طريق الغناء. وفي ذلك الحين نرى التجاوب وثيقا في نواحي الموسيقى المختلفة حيث يقع المزج والتبادل والتقارب الفني بين شعوب هذه البلاد. ثم تمتد الأضواء وتتسع الرقعة فتطالعنا من الشرق مدينة فارسية، ونستقبل من الغرب مدينة إغريقية. وما هو إلا أن نتفاعل موسيقات جميع هذه المدينات وترابط بحكم الجوار والغزو وتبادل العلماء والفنانين والجواري والقيان. وتؤثر كل منها في الأخرى تبعا لما يحيط بها من ظروف وما يتحكم فيها من أحوال. وتنتقل الأغاني والآلات الموسيقية بينها حتى لتشكل من تنوعها واختلاف ألوانها وحدة فنية، ويسجل التاريخ هذه الحقيقة فيقول هيردوت المؤرخ الإغريقي إنه يسمع أغاني مصر أغنيات صارت فيما بعد أغاني شعبية في بلاد اليونان. أما بالنسبة للآلات الموسيقية التي كانت متواجدة في العصر الجاهلي فهي تتوزع ما بين الآلات الإيقاعية (الطبل والدف والصنوج والجلاجل) وآلات النفخ (المزمار بأنواعه) كذلك أخبرنا الفارابي عن وجود آلات وترية في العصر الجاهلي ويتمثل ذلك في الطنبور والعود والمزهر (عود ذو وجه من الجلد) والموتر والبربط (العود الفارسي). صناعة فن النغم والألحان تأثرت منذ ظهور الإسلام بالموسيقى الفارسية والتركية والمصرية لذلك فهي تشترك مع الموسيقى الشرقية من حيث المبدأ تتصل اتصالا وثيقا بجنس الإيقاع الموزون والعرب القدماء هم أول من استنبط الأجناس القوية في ترتيبات النغم. وقد قام الفارابي بتأليف كتاب الموسيقى الكبير الذي تضمن الأسس والقواعد الموسيقية التي يسير على نهجها الموسيقيون العرب حتى يومنا هذا. وتعتبر المقامات الموسيقية هي الأساس اللحني والنغمي للموسيقى العربية وهي تميز بالطبقات الصوتية أو أدوات العزف ولا تتضمن الإيقاع وكان أول ظهور للموشحات في الأندلس التي كانت أداوره متصله بالنغم والإيقاع وقد تطورت الموسيقى في البيئة الأندلسية من خلال ظهور موسيقيين متميزين مثل زرياب الذي أضاف الوتر الخامس للعود. كما تأثرت الموسيقى العربية بالموسيقى الغربية منذ منتصف القرن العشرين وظهور موسيقيين متميزين مثل سيد درويش ومحمد عبد الوهاب ورياض السنباطي وفريد الأطرش ومحمد فوزي والأخوان رحباني وغيرهم كما كان هناك تأثر للموسيقى العربية في فترة التسيعنيات حيث مزجت الألحان بين ما هو شرقي وما هو غربي.

الموسيقى العربية / الشرقية
هي نوع آخر من أنواع الموسيقى العرقية المتعددة ولها قواعدها ومذاقها الخاص، وترجع نشأتها إلى ما قبل ظهور الإسلام. والموسيقى العربية لها الطابع الخاص بها والآلات أيضاً، وتصنف إلى قسمين:

الموسيقى الدينية: تتضمن على الموسيقى المسيحية، الموسيقى المسيحية مختلفة عن النوع الآخر من الموسيقى حيث تجدها متأثرة بالموسيقى الكنائسية الكاثوليكية واليونانية والأرثوذكسية والقبطية… الخ.
الموسيقى غير الدينية: ونجدها في الموال – المقام – التقسيم – البشرف… الخ.
وتتفرد كل دولة من الدول العربية بالطابع الموسيقى الخاص بها على الرغم من الاتفاق في السمات العامة أنها موسيقى عربية، فنجد النغم المصري، الجزائري، المغربي، التركي… الخ

التخت الشرقي
أما «التخت العربى» فهو يمثل الأوركسترا العربية ويتضمن على الآلات الشرقية التالية والتي دخلت الموسيقى العربية على فترات مختلفة: العود – الناي – القانون – الكمان – الدف – الرباب… الخ، والتخت كلمة فارسية الأصل معناها «العرش» لأن الموسيقيين كانوا يجلسون فوق مكان مرتفع أثناء العزف عن الأرض، وقد ظهر التخت في عهد الأتراك في منتصف القرن التاسع عشر.

موسيقى «الراي»
أصبحت موسيقى «الراي» عالمية ولكن جذورها الأصلية عربية وتعنى كلمة «الراي» الرأي أو يرى. وهي موسيقى ذات جذور في التراث الجزائري وتستعمل للتعبير عن الآراء الاجتماعية والسياسية تجاه قضايا بعينها.

موسيقى «الشعبي»
ينتشر هذا النوع الغنائي في المغرب العربي وترجع أصوله إلى الأندلس، وتم إدخال بعض الآلات الحديثة فيه ومنتشر بين فئات الشعوب البسيطة لاستخدامه اللغة الدارجة.

الموشح
وهو فن غنائي حديث أو بالأصح هو «فن شعري» ومعناه زين أو رصع الذي يرجع اشتقاقه إلى كلمة الوشاح. ومن أشهر الموشحات: الموشحات الأندلسية والموشحات الحلبية والموشحات المصرية. لا يعتمد الموشح على مبدأ القافية الواحدة، وقد ينتهي بعبارات عامية وتتعد أنواعه حسب الأوزان والقوافي.

القصيدة
القصيدة توصف بأنها الشعر الغنائي. وتعتمد القصيدة على عنصرين هما الوزن والقافية، ثم ظهرت بعد ذلك ما يسمى بقصيدة التفعيلة ثم قصيدة النثر.

طقطوقة
هي عبارة عن زجل يعتمد على لازمة موسيقية واحدة، تُعاد هذه اللازمة بعد انتهاء المطرب من كل مقطع والتي يُنهى بها الطقطوقة.

الموال
يمكن أن نطلق على الموال الشعر الشعبي، وتتعدد أنواعه فيوجد الموال السداسي والسبعاوي والثماني والتسعاوي والعشراوي. فالسداسي المصري تتكون الشطور الأربعة الأولى منه بقافية معينة تختلف في الشطر الخامس ثم يأتي السادس بنفس قافية الأشطر الأربع الأولى. وتتعدد مواضيع الموال، فمنها: الغزل والمدح أو العتاب… الخ.

تطور الموسيقى في أوروبا
تعود جذور الموسيقى في أوروبا للعام 500 ميلادي حيث بدأت في تراتيل الكنائس ثم تطورت إلى ما عرف بالموسيقى عصر الريناسنس منذ مطلع القرنين الرابع عشر والخامس عشر والتي عرفت بمرحلة الفن الحديث حيث وصلت العلامات الموسيقية إلى درجة كبيرة من التقدم كما وصلت الموسيقى ذات الأنغام المتعددة إلى درجة كبيرة من التعقيد لم يسبق لها مثيل. وفي أثناء أواخر القرن الخامس عشر ظهرت المدرسة البرجندية بزعامة وليم دوفاي وهي مدرسة راقية يرجع لها الفضل في ازدهار الموسيقى ذات الأنغام المتعددة خلال القرن السادس عشر ومن أبرز مؤلفي هذه المدرسة جوسكين دي برس وأولاندو دي لاسو وبنزوح مؤلفي المدرسة الفلمنكية إلى إيطاليا ظهرت بالبندقية المدرسة الموسيقية التي أسسها أدريان ويللارت وإنضم إليها أندريا وجوفاني جأبريللي وقد قام باليسرينا الذي كان ينافسه لاسو في عصر النهضة بتأسيس المدرسة الرومانية للموسيقى الكنيسة ذات الأنغام المتعددة والتي استمرت حتى أيام لويس الرابع عشر. ومنذ عام 1750 حتى عام 1800 انتشرت الموسيقى التي عرفت فيما بعد بالموسيقى الكلاسيكية والتي اتسمت بظهور السيمفونيات الموسيقية على أيدي عدد كبير من الموسيقيين البارزين مثل هايدن وموتزارت قبل أن تظهر موجة جديدة هي فترة ظهور الموسيقى الرومانسية خلال القرن التاسع عشر ويمثبيتهوفن أوج المرحلة الكلاسيكية وبداية المرحلة الرومانسية في الموسيقى. وقرب نهاية القرن التاسع عشر ظهرت المدرسة التأثيرية كرد فعل للرومانسية ففي عام 1860 ظهرت ثورة جذرية في ميدان الموسيقى والتي عرفت بالموسيقى الجديدة وقد قامت اتجاهات عديدة ضد الرومانسية في القرن العشرين حيث ظهر ما يعرف بالكلاسيكية الجديدة التي أصبحت ذات أهمية كبرى إذ شاع من جديد الإقبال على موسيقى باخ وقد تلا ذلك اهتمام بالغ بإحياء موسيقى العصور السابقة ومن قادة هذه الحركة الجديدة هيندميث وسترافينسكي. كما ظهرت حديثا الموسيقى الجديدة مثل موسيقى الجاز التي رافقت هجرات الأفارقة إلى أمريكا وأوروبا ثم الموسيقات الحديثة مثل البوب والروك أند رول وموسيقى الريف وغيرها.

الموسيقى الكلاسيكية
تعد الموسيقى الكلاسيكية تجربة لذاتها، بعكس باقي أنواع الموسيقى التي تقوم بخدمة محتوى الأغنية. وفي الموسيقي الكلاسيكية، تلعب الموسيقى دور الشريك مع النص الموسيقي، كما يتم دائماً تقدمها في مناخ وقور، حيث يستمع الجمهور للموسيقى في جو من الهدوء والسكون ويكون هذا بمثابة احترام وتقدير للفن الموسيقي. ولا يقوم العازفين بأي علاقة مباشرة مع الجمهور المستمع مثل باقي أنواع الموسيقى.

أنواع الموسيقى الكلاسيكية
السيمفونية
أصل هذه الكلمة يوناني ومشتق من لفظين الأول (Syn) ومعناها «معاً» واللفظ الثاني (Phone) ومعناها «صوت» أي الأصوات المتزامنة مع بعضها.

الكونشرتو
تأليف موسيقي لصوت الآلات الموسيقية لتحل محل الصوت البشري، ويكون الأداء منصباً على آلة واحدة مثل كمان أو اثنين أو ثلاث والباقي هي آلات ثانوية بجانب هذه الآلة الرئيسية. وكلمة «الكونشرتو» لاتينية الأصل (كونسرتار) وتعنى بذل الجهد أو الكفاح أو من كلمة «كونستوس» وتعنى اشتراك عدة أصوات معاً. كما يتألف «الكونشرتو» من ثلاثة ألحان: اللحن الأول أطول الألحان الثلاثة وتتميز إيقاعاته بالسرعة، أما اللحن الثاني فهو لحن يتميز بالهدوء، اللحن الثالث يكون في شكل عزف منفرد لعازف آلة بعينها تعكس جميع قدراته الموسيقية وتختتم الفرقة مع العازف المقطوعة.

الأوركسترا
هي كلمة يونانية تعنى المسافة بين خشبة المسرح والمشاهدين، وتُستخدم فيها العديد من الآلات الموسيقية بمختلف أنواعها من الآلات الوترية والإيقاعية والهوائية. ومتوسط عدد العازفين حوالي عشرين عازفاً وقد يقل هذا العدد أو يزيد حتى يصل إلى المائة. ترتيب العازفين: الآلات الوترية أولاً وخلفها الآلات الهوائية ثم من الخلف جميع الآلات الإيقاعية. وتختلف أماكن فرق الأوركسترا حسب العمل الموسيقى المقدم، ففي الأوبرا والباليه يكون هناك مكان مخصص بين خشبة المسرح ومقاعد الجمهور، أما الأعمال الأخرى ومنها الأعمال السيمفونية تجلس الفرقة على خشبة المسرح نفسها.

موسيقى البلوز (Blues)
هي نوع من الموسيقى تجمع بين الصوت واستخدام الآلات الموسيقية، وهي مستوحاة من الموسيقي الأفرو-أمريكية في الروح، طريقة الأداء الصوتي، وأيضاً تنتمي إلي جذور الموسيقى في غرب أفريقيا. كانت موسيقى البلوز لها تأثيرها القوي في الموسيقي الأمريكية لاحقاً والموسيقي الغربية الشهيرة، فنجد لها تأثير في موسيقي جاز، الروك، البوب وموسيقي الريف (Country music).

موسيقى الروك (Rock)
موسيقى الروك الشهيرة هي عبارة عن مزيج من موسيقي البلوز (Blues)، الريف (Country) والفولك (Folk). بدأت موسيقى الروك في منتصف الخمسينات، وزادت شهرتها علي يد مغني الروك أند رول الشهير (ألفس بريسلي)، ثم اختفت لفترة ما وأعيدت شهرتها مرة أخرى علي يد فريق (البيتلز) في أوائل الستينات.

موسيقى الجاز (Jazz)
هي موسيقى لها جذور في ثقافات غرب أفريقيا الموسيقية والموسيقي الأفرو-أمريكية بما فيها موسيقي البلوز و (Ragtime) إلي جانب الموسيقي العسكرية الأوروبية. بعد بداية ظهور هذا النوع من الموسيقى في المجتمعات الأفرو-أمريكية قرب بداية القرن العشرين، نالت موسيقي الجاز شعبية كبيرة في القرن العشرين، ومنذ ذلك الوقت أصبحت الجاز ذات تأثير عميق في أنماط الموسيقى الأخرى علي مستوى العالم. والآن هناك العديد من أنماط الجاز المختلفة مستمرة في الظهور. كان زنج يتم تسخيرهم في جميع الأعمال وخاصة الزراعة، ومع نهاية الحرب الأهلية الأمريكية عام 1865 تحرر العبيد الزنوج في مدينة «نيو أورليانز». وانتهز الزنوج حديثي التحرر وجود عدد من الآلات النحاسية من مخلفات الحرب الأهلية التي تركتها فرق الموسيقى العسكرية وحاولوا النفخ فيها لإخراج نغمات موسيقية تلقائية. كما أنّ موسيقى «جاز» كانت في بادئ الأمر ارتجالية مع وجود الإيقاع الراقص. وقد ظهرت أنواع عديدة من موسيقى «الجاز» منها:

“الجاز الحاد”: وهو “الجاز الذي كُتب له النوتة الموسيقية وتم التقليل من الارتجال فيه.
«الجاز البارد»: والذي اختفى منه الارتجالية كلية، وأصبح الإيقاع فيه أكثر بطئاً يستميل العاطفة.
«السيمفوجاز»: والذي تم الابتعاد فيه عن فرقة «الجاز» التقليدية ذات العدد الصغير والمكون من سبعة أو ثمانية عازفين، لتشتمل الفرقة على كافة آلات الأوركسترا السيمفوني بالإضافة إلى فرقة آلات «الجاز» التقليدية.
الميتال والهيفى ميتال
نوع فرعى يندرج تحت موسيقى «الروك»، ويتم استخدام آلات صاخبة تُصدر أصواتاً وتتسم بالقوة مثل الجيتار، وفي بعض الأحيان يتم استخدام البيانو الكلاسيكي أو الكهربائي. وظهر هذا المصطلح على يد فريق (Steppenwolf) في عام 1968 باقتباسهم فقرة بعنوان (Heavy metal thunder) من إحدى أغنياتهم.

الراب (Rap)
يتميز هذا النوع من الموسيقى بالإيقاع مع الكلام المقفى السريع ولا يتم الالتزام بلحن فيه، كما لا يهم صوت المغنى أو المغنية. ويرتدى المغنى الذي يؤدى هذا النوع الغنائي ملابس فضفاضة مستوحاة من ملابس رياضة البيسبول أو ملابس السجناء. والهدف الاساسى من هذا النوع هو نقد الاحوال الاجتماعية أو السياسية أو توصيل رسالة عامة لكل الناس.

السوناتا (Sonata)
نوع من أنواع الموسيقى الكلاسيكية ويرجع تسميتها إلى الكلمة اللاتينية «سونار» أي يسمع أو يعزف أو يغنى. وهي مؤلف موسيقى يتم وضعه في الأساس لآلة البيانو أو لآلتين ويكون البيانو الآلة الرئيسية قبل الآلة الأخرى.

المدرج الموسيقي

في النتيجة أو على جزء الموسيقى لفنان الأداء، وهذا إشارة إلى أن الموسيقار يجب إجراء زغردة -A التناوب السريع بين اثنين من الملاحظات.
يستخدم المدرج الموسيقي لتدوين العلامات الموسيقية عليه فوق الأسطر والفراغات وهو عبارة عن خمسة أسطر متوازية ومتساوية في طولها ومسافات أبعادها بينها أربعة فراغات ويبتدأ عد أسطر المدرج الموسيقي من الأسفل إلى الأعلى، كما يأخذ السطر في المدرج الموسيقي علامته الموسيقية حسب المفتاح الموسيقي الموجود في أول المدرج يتم تقسيم المدرج الموسيقي إلى مقاييس زمنية متساوية ويتم هذا التقسيم بواسطة خطوط عمودية على المدرج الموسيقي وتسمى بفواصل المقياس وفي نهاية القطعة الموسيقية توضع قطعة مضاعفة إشارة إلى نهاية اللحن إن أشكال العلامات الموسيقية بما فيها إشارات الصمت المحصورة بين الفاصلين تشكل ما نسميه مقياساً أو مازورة ويشترط أن يكون مجموع المدة الزمنية للعلامات الموجودة ضمن المقياس الواحد مساوية لكل مقياس من المقاييس الأخرى فإذا كان في المقياس الأول علامتين بيضاء فيجب أن يكون في كل مقياس علامتين بيضاء أو ما يعادلها من الزمن أي أربعة سوداء أو ثمانية ذات السن.

المقياس الزمني
هو المقياس بعد أن يجزأ إلى جزئين أو ثلاثة أو أربعة وكل جزء من أجزاء المقياس يسمى زمناً أو ريتم ولمعرفة عدد الأزمنة في كل مقياس يوضع رقم في أول المدرج وبعد المفتاح الموسيقي مباشرة ويكتب الوزن على شكل رقمين فوق بعضهما البعض.

العلامات الموسيقية
العلامات الموسيقية والأصوات في الموسيقى والسلم الموسيقى والمازورة، كلها مرادفات لشيء واحد، وتتكون من سبع علامات والصوت الثامن مكرر للصوت الأول: دو – رى – مى – فا – صول – لا – سى – دو. كما تسمى هذه العلامات السبع بالأوكتاف، والأوكتاف هو أصغر مسافة بين علامتين مختلفتين تحملان نفس الاسم، أي أنها المسافة الفاصلة بين ما نسميه قرار وجواب، أي أنّ الموسيقى تتألف من السبع علامات هذه أو الأصوات الموسيقية، والتي تتكرر صعوداً فتزداد حدة وتسمى بالجواب (أي الصوت المرتفع) وتتكرر هبوطاً فتزداد غلظة وتسمى بالقرار – أي حدة الصوت وغلظته. وتُحدد اسم العلامة الموسيقية وفقاً للمفتاح المستخدم في بداية المدرج.

المفتاح الموسيقي
المفتاح الموسيقى هو ثلاثة رموز تُكتب في أول المدرج الموسيقى على اليسار لتحديد مدى حدة الصوت المستخدم (طبقة الصوت المستخدمة في الموسيقى)، وبناء عليها تُحدد العلامات الموسيقية.

مفتاح الصول: لطبقات الصوت الحادة – المتوسطة.
مفتاح الفا: للأصوات الغليظة.
مفتاح الدو: للأصوات المتوسطة.
ومن المهم معرفة ماهية الصوت، الصوت هو ذلك التردد الذي يصدره الكائن الحي المُصدر له والذي يخترق الأجسام الصلبة والسائلة والغازات ويصل إلى غيره من الكائنات الحية الأخرى بواسطة حاسة السمع «الأذن».

أنواع الفرق الموسيقية
فرق التخت الشرقي.
فرق الأوركسترا.
فرق الآلات النحاسية: وهي التي تضم الآلات النحاسية والنفخية والإيقاعية، ولا تتضمن على الآلات الوترية ويعزف أعضاء الفرقة أثناء سيرهم. أما عن توزيع أعضاء الفرقة فيكون كالتالي: الآلات الإيقاعية في المنتصف، الفلوت والساكسفون في آخر الفرقة أما في الأمام التيوبا.
فرق موسيقى الحجرة: هم مجموعة من العازفين الموسيقيين، ويصل عددهم من 2-10 بدون قائد الفرقة. ويؤدون العزف من خلال حجرة أو قاعة صغيرة مغلقة أمام عدد قليل من المستمعين. وعن الآلات الموسيقية المستخدمة في هذه الفرق: اثنان من آلات الكمان وآلة الفيولا وآلة التشيللو، وقد يصاحبها البيانو أو بعض الآلات النفخية. أما الآن فقد تعزف فرق الموسيقى في القاعات الكبيرة أمام عدد كبير من المستمعين.
أنواع الآلات الموسيقية

متجر للأدوات الموسيقية في دمشق القديمة
وهذا التقسيم بناءً على طريقة عمل الآلة سواء أكانت آلة شرقية أم آلة غربية.

الآلات النفخية أو الهوائية
آلات نفخ خشبية.
آلات نفخ نحاسية.
الآلات الوترية.
الآلات الوترية ذات المفاتيح.
الآلات الوترية المحكوكة.
الآلات الوترية المقروصة.
الآلات الإيقاعية.
الآلات الإلكترونية.
وهناك تقسيم آخر للآلات الموسيقية من حيث ارتباط ظهورها ببلدان معينة على مستوى العالم، فهناك البلدان الغربية التي تختص بآلاتها وتسمى الآلات الغربية، والأخرى الشرقية التي تنتمي إلى الشرق وتُعرف بالآلات الشرقية.

الآلات الموسيقية
هورن (Horn): آلة من آلات النفخ النحاسية، لها شكلها المخروطي المميز.
تشيللو (Cello): آلة من الآلات الوترية، وهي من عائلة الكمان لكنها أكبر في الحجم، مصنعة من الخشب ولها أربعة أوتار، وعند استخدام هذه الآلة، يضع العازف آلة «التشيللو» بين ركبتيه وفي نفس الوقت تكون مستندة على الأرض بواسطة قضيب معدني مثبت في قاعدة الآلة.
هارب (Harp): الهارب من الآلات الوترية، وكان يُعرف باسم «تيبونى» أيضاً حيث يرجع تاريخه إلى مصر الفرعونية «القديمة». يصاحب «الهارب» الفرق الموسيقية الكبيرة مثل الفرق السيمفونية أو في العروض الأوبرالية.
يوجد في أسفل هذه الآلة الوترية «بدال» الذي يساعد العازف على إخراج أصوات موسيقية أخرى بخلاف تلك التي تخرجها أوتاره، ويصل طول الهارب إلى ما يقرب من 168-170 سم.

أكورديون (Accordion): من الآلات النفخية (الهوائية)، وآلات النفخ سميت بذلك لأنها تعتمد على الهواء في إصدار الصوت. وتعتمد آلة الأكورديون على عمليتي السحب والضغط إصدار النغمات. الهيكل العام للأوكورديون مصنع من الخشب وتوجد به أزرار ومفاتيح شبيهة بمفاتيح البيانو، ومفتاح هوائي مصنع من الورق المقوي والقضبان المعدنية.
أورج: آلة موسيقية لها مفاتيح تشبه آلة البيانو، يُصنع الأورج من البلاستيك والخشب والمعدن.
إكسيليفون (Xylophone): الإكسيليفون من آلات الطرق، وهو عبارة عن قضبان خشبية أو معدنية مختلفة الأطوال، تُركب هذه القضبان على ألواح معدنية مثبتة على جسم خشبي لكي يحدث رنين من هذا الفراغ المعدني عند الطرق على الألواح.
هارمونيكا (Harmonica): الهارمونيكا من الآلات الهوائية، يتم العزف عليها بشفتي الفم من خلال تحريكها بشكل أفقي عليها. وتتألف من صفين من القضبان، وعند إطلاق الزفير تصدر بعض العلامات الموسيقية أما عند الشهيق فتصدر باقي العلامات الأخرى.
بيانو (Piano): هي آلة لها مفاتيح، عند الطرق عليها بالأصابع تهتز الأوتار المعدنية المتصلة بالمفاتيح مصدرة النغمات الموسيقية.
مزمار (الزلامى): هو آلة من آلات النفخ الخشبية، وإصدار الأصوات فيه يتم من خلال مرور هواء الزفير في قصبة جوفاء مفتوحة الطرفين ومثقوبة، ويتم النفخ في هذه القصبة من خلال قصبة أخرى قصيرة.
ماندولين (Mandolin): من الآلات الوترية التي تشبه العود، وتتكون من أربعة أوتار ويتم العزف على هذه الأوتار بواسطة ريشة صغيرة.
ناي: الناي من آلات النفخ مصنع من القصب المجوف، حيث يتم قطع القصب من الأرض قبل نضجه. ولا توجد آلة واحدة بعينها ينطبق عليها مواصفات الناي كمعيار قياسي وإنما توجد أنواع عديدة للناي، فكل نوع منه يمثل طبقة صوتية واحدة بعينها. ويوجد بقصبة الناي ستة ثقوب من الأمام بالإضافة إلى ثقب واحد خلفي، ويتم عمل هذه الثقوب بمقاييس مدروسة. ولابد أن يحتفظ العازف بكم من الهواء في فمه لإصدار النغمات الصوتية المختلفة، ويكون وضع الناي على جانب الفم وليس مقدمته.
كمان (Violin): من الآلات الوترية، وأصل كلمة الكمان هي آلة الربابة (الرباب)، ومن أفراد عائلة الكمان: الفيولا والتشيللو. ويُصنع الكمان من خشب الصنوبر، ولا يتم تصنيعه من هذا الخشب إلا بعد تمام جفافه حتى لا تتغير الأبعاد فيما بعد. ويُعزف على أوتار الكمان بواسطة قوس مشدود عليه خيوط من شعر الخيل.
جيتار/ قيثارة (Guitar): آلة موسيقية من الآلات الوترية، ويوجد الجيتار الكلاسيكي والجيتار الكهربائي. ويُصنع جسم الجيتار من الخشب، أما الأوتار فمن النايلون أو المعدن والتي تُشد على ستة مفاتيح موجودة على نهاية ذراع طويل ملحق بجسم الجيتار الخشبي.
القانون: من الآلات الوترية، وهو تطور لآلة الهارب الفرعونية القديمة، يتم العزف على أوتار القانون بإصبعي السبابة بعد لبس خواتم بها ريشتان تساعد على إصدار الأصوات الموسيقية المختلفة.
العود (Lute): من الآلات الوترية المشهورة جداً، وهي آلة ذات أصول عربية شرقية بحتة. يتركب العود من خمسة أوتار مزدوجة ويمكن إضافة وتر سادس، تشد هذه الأوتار على مفاتيح عددها (12) مفتاحاً. ويتم العزف على الأوتار بواسطة ريشة مخصصة لذلك.
رباب / ربابة: آلة موسيقية وترية عربية، وعلى أساسها تم تصنيع الآلات الموسيقية الأخرى مثل: الكونترباص والفيولا والتشيللو. وهذه الآلة يوجد بها وتر واحد يُعزف عليه بقوس من خشب الخيرزان ويشد عليه خصلة من شعر الخيل، والعزف لا يكون بالقوس فقط وإنما بأصابع اليد أيضاً.
كونترباص: من الآلات الوترية، لكنه أضخم من الكمان ويكون العازف في وضع الوقوف، ويتألف من أربعة أوتار ويُعزف عليه بالقوس أو بواسطة النقر.
فيولا – فيولا (بنفسج): من الآلات الوترية وتتنوع أحجامها لكنها أطول من الكمان، وتُصنع من الخشب وأوتارها معدنية.
دف: من الآلات الإيقاعية، وهي آلة مستديرة الشكل وإطارها خشبي ومشدود عليه جلد رقيق جداً يسمى بالرق.
الطبلة أو الطبل: من الآلات الإيقاعية، وهي أسطوانية أو إنائية الشكل ضيقة الوسط في طرف ومتسعة في الطرف الآخر وتكون مصنعة من الفخار أو المعدن. مشدود عليها الجلد من طرف واحد فقط حيث يتم النقر عليه لإصدار النغمات المختلفة.
ساكسفون (Saxphone): من آلات النفخ النحاسية، واسم هذه الآلة مشتق من اسم صانعها «آدولف ساكس». يوجد بالساكسفون (22) ثقباً وتتعدد أنواعه أيضاً.
ترومبيت – ترومبيت (Trumpet): من آلات النفخ النحاسية، وعملها يتم من خلال اهتزاز عمود هوائي داخل الأنبوب الصوتي.
درامز (Drums): الدرامز من الآلات الإيقاعية، وهو تطور للطبلة الأحادية، فالطبلة هي استخدام شرقي أما الدرامز أو الطبول فهى استخدام غربي. كما أنّ الدرامز يتكوّن من خمسة طبول، واحدة على يمين العازف وأخرى على يساره، واثنين أمامه وواحدة على الأرض والتي يعزف عليها بواسطة بدال الذي يضغط العازف عليه بالقدم. أما سطحها فمصنع من البلاستيك وليس الجلد. بالإضافة إلى الخمسة طبول هذه، توجد ثلاث أقراص نحاسية مستديرة تُعرف باسم «سيمبال» واحدة على يمين العازف وأخرى أمامه والثالثة تتكون من اثنين فوق بعضهما البعض حيث تتحرك العلوية بواسطة دواسة يُضغط عليها بقدم العازف لتهبط على السفلية محدثة الصوت،
وينقر العازف على الطبول والأقراص النحاسية بواسطة عصا خشبية.

تأثير الموسيقى على الإنسان
يتأثر الإنسان والحيوان والنبات بالموسيقى على حد سواء. وعند سماع الإنسان لنغمات الموسيقى تحدث بعض التغيرات الكيميائية والتي يمتد تأثيرها إلى جميع حواس الإنسان بما فيها التفكير والتنفس والعاطفة، والسبب في ذلك أنه عندما يسمع شخص منا الموسيقى تُحفز المخ على إفراز مادة «الإندروفين» التي تقلل من إحساس الإنسان بالألم. وقد أوصى العالم «ابن سينا» بالاستماع إلى الموسيقى لأنها تسكن الأوجاع، حيث قال «ابن سينا» أن من مسكنات الأوجاع ثلاث: المشي الطويل، الغناء الطيب، الانشغال بما يُفرح الإنسان. وقبل إجراء الدراسات والتوصل إلى نتائج الأبحاث المذهلة بخصوص تأثير الموسيقى على الإنسان في كافة المجالات، فنجد أن المثل جلياً وواضحاً في العلاقة التي توجد بين الأم وطفلها الرضيع من النوم على أصوات الغناء التي تهدئه بها أو أي صوت من النغمات الموسيقية حتى وإن كانت لا تحمل كلمات.

وفي الماضي أيام الحروب، كانت الموسيقى والأناشيد الوطنية تُستخدم لبث روح الحماسة بين المقاتلين لزيادة حميتهم وروحهم القتالية، كما تُستخدم الموسيقى مكان المخدر في بعض أفرع الطب عند إجراء العمليات الجراحية مثل طب الأسنان، وأكثر شيوعاً لاستخدام الموسيقى هو الطب النفسي.

كما أنّ النبات يذبل في أماكن الضوضاء، التي يوجد بها صخب حاد. والأبقار تدر حليباً أثناء استماعها للموسيقى. وهناك طبيب نمساوي توصل إلى أنه بالاستماع إلى الموسيقى الكلاسيكية لمدة ثلاث ساعات يومياً يساعد على إنقاص وزن الشخص، كما أنّها تنشط الجسم وتزيد من كفاءة العضلات.

الرياضة

الرياضة هي مجهود جسدي عادي أو مهارة تُمَارَس بموجب قواعد مُتفق عليها بهدف الترفيه أو المنافَسة أو المُتعة أو التميز أو تطوير المهارات أو تقوية الثقة بالنفس أو الجسد. واختلاف الأهداف من حيث اجتماعها أو انفرادها يميز الرياضات، بالإضافة إلى ما يضيفه اللاعبون أو الفِرَق من تأثيرٍ على رياضاتهم.

التربية البدنية هي الجانب المتكامل من التربية يعمل على تنمية الفرد وتكيفه جسديًّا وعقليًّا واجتماعيًّا ووجدانيًّا عن طريق الأنشطة البدنية المُختارة التي تتناسب مع مرحلة النمو، والتي تُمارس بإشراف قيادةٍ صالحةٍ لتحقيقِ أسمى القيم الإنسانية وبذلك فإن تعبير التربية الرياضية أوسع بكثير وأعمق دلالةً بالنسبة لحياةِ الإنسان من كونه مجرد صحة بدنية أو الثقافة البدنية أو التمرينات والتدريبات البدنية أو الألعاب الرياضية، فهو مجال من مجالات التربية الشاملة التي تشكل التربية الرياضية ميدانا حيا منه مشيرا إلى أن برامجه ليست مجرد تدريبات تُؤَدَّى ولكنها بإشراف قيادةٍ مؤهلة تساعد على جعل حياة الإنسان أكثر ملائمةً لمتطلبات عصره.

النشأة
تدل الآثار المصرية على أن المصريين القدماء كانوا يمارسون أنواعاً من الرياضة منها المصارعة والرقص، ولا شك أن الرياضة أثبتت نفسها كعامل مهم لتدريب المحاربين. وفي كثير من اللوحات صور لفراعنة مصر وهم يمارسون صيد الأسود والغزلان بالقوس أثناء ركوبهم عرباتهم الحربية.

وتدل آثار العصر اليوناني مثل الملعب الأولمبي باليونان، على أن العديد من الرياضات كانت تنظم لها المسابقات للمشاركين من بين البلاد اليونانية. وقد استوحيت العديد من الرياضات من الأنشطة التي قام بها الإنسان البدائي مثل:

مطاردة الفريسة من أجل لقمة العيش فقد استوحي منها رياضة العدو والرماية.
القفز لتجاوز الكوارث الطبيعية وقد استوحي منه رياضة القفز.
السباحة في البحر، وصيد الأسماك وقد استوحي منها رياضة السباحة.
استعمال الخيل للتنقل وقد استوحي منها رياضة سباق الخيل.
وهناك أيضا الرياضات التي كان يمارسها الصينيون منذ آلاف السنين حيث كانوا يلعبون كرة القدم بالحديد.

الجمباز
ممارسة أغلب الرياضات تضفي جمالا على الجسم، مثل الجمباز، بناء الأجسام، اليوغا، الفروسية، وأيضا الأداء مثل القفز عاليا فهو ذو جمال شكلي، ويحافظ على الجسد. ومن يزاول الرياضة فهو ليس بحاجة لتخسيس نفسه، فالرياضة تستهلك كل ما يزيد عنده من السعرات الحرارية.

فوائد الرياضة والحركة
الرياضة تلعب دوراً أساسياً في أي حمية يمكن اتباعها؛ فهي مفيدة للجسم البشري وتؤدي إلى تقليل نسبة الإصابة بمرض السكري وأمراض القلب والشرايين، وتحافظ على الوزن المثالي وعلى ذاكرة أفضل كما أنها تزيد الثقة بالنفس؛ حيث أثبتت دراسة بريطانية أن الرياضة تساعد على إفراز المخ لمواد كيميائية مثل «الاندرفينس» التي تجعل الإنسان يشعر بأنه في حال أفضل. كما أن هناك العديد من ألعاب الرياضة التي تتميز بالتشويق مثل كرة القدم والقفز العالي وسباق الحواجز.

ولممارسة الرياضة لست في حاجة إلى قضاء ساعات في صالة التمارين الرياضية، كل ما تحتاجه هو إضافة القليل من الحركة للروتين اليومي. أثبتت الدراسات الحديثة أن الرياضة البدنية تفيد الجسم كثيراً وتؤدي إلى:

التقليل من نسبة الإصابة بمرض السكري
تحكم أفضل بنسبة السكر في الدم
التقليل من نسبة الإصابة بأمراض القلب والشرايين والكولسترول
المحافظة على الوزن
التقليل من الإصابة بالبرد
ذاكرة أفضل
نوم أفضل
المحافظة على المفاصل
زيادة الثقة بالنفس
تحكم أفضل بالضغوطات والتوتر
التمارين الرياضية
تساعد التمارين الرياضية على التحمل والصبر وذلك عن طريق تدريب الجسم على أن يكون أكثر مرونة ومن هنا نستكشف أن الرياضة تعلم الآتي:

الصبر إذ عندما يخسر الرياضى في مباراة ما فعليه أن يصبر على خسارته فلا يتعدى على منافسه ويسعى إلى الفوز بشرف ونزاهة فالرياضة لتهذيب النفوس لا لإحراز الكؤوس.
ترتبط الرياضة بالاحترام إذ على الرياضي احترام قواعد اللعبة واحترام منافسه.
الرياضة تعلم الفرد التنافس النزيه والتحدي.
التعاون وتنمية روح الفريق والعمل الجماعي وهذا عند إقامة مباريات بين فريقين أو عدة فرق.
وكذلك تعلم الجرأة والشجاعة، وهذا ما يوجد كثيرًا في الرياضات القتالية كالكونغ فو والكاراتيه إلخ.
الرياضة تنمي الثقة بالنفس في الفرد، وتعلمه التركيز.
والعديد من القيم الأخرى التي تساعده على التأقلم في المجتمع؛ لأن الرياضة -كما ذكر سابقا- ليست لإحراز الكؤوس ولكن لتهذيب النفوس.

هناك دراسة بريطانية تقول إن الأطباء يصفون ممارسة التمرينات الرياضية بشكل متزايد كعلاج لأولئك المصابين ببعض الأمراض، وذكرت الدراسة التي أجرتها مؤسسة الصحة العقلية، وشملت 200 طبيب من الذين يندرجون تحت فئة ممارس عام، أن 22 بالمئة منهم يصفون التمارين الرياضية لأولئك الذين يعانون من الاكتئاب المتوسط.

يذكر أن 5 بالمئة فقط من الأطباء كانوا يصفون التمارين الرياضية كعلاج للاكتئاب المتوسط قبل 3 أعوام.

وقالت المؤسسة أنه من المهم ألا يركز الأطباء على وصف العقاقير المضادة للاكتئاب باعتبار أن هناك وسائل أخرى.

وقال البحث إن التمارين الرياضية تساعد الذين يعانون من الاكتئاب من الدرجة المتوسطة لانها ترفع من تقديرهم لأنفسهم من خلال تحسين صورة أجسادهم أو تحقيق أهدافهم.

كما أن التمارين الرياضية تساعد في إفراز المخ لمواد كيميائية مثل الأندورفين الذي يجعل الإنسان يشعر أنه في حالة أفضل.

وتقول سيليا ريتشاردسون المديرة بمؤسسة الصحة العقلية «إن التمارين الرياضية يمكنها أن تساعد الناس جسديًّا واجتماعيًّا وبيولوجيا».

ووجدت الدراسة ان عدد الأطباء الذين يؤمنون بفوائد العلاج بالتمارين قد ارتفع بدرجة كبيرة جدا، فقبل 3 سنوات كان 41 بالمئة فقط يرون أن التمارين تمثل علاجًا «فعالا أو فعالا للغاية» بالمقارنة بـ 61 بالمئة حاليا.

ويقول أندرو ماكولوج المدير التنفيذي بمؤسسة الصحة العقلية «إن الاكتئاب مرض معقد لذلك يجب أن يكون العلاج متنوعًا وان تتاح للمرضى فرصة للاختيار». تنشط الرياضة الدورة الدموية للجسم.

تحمي الرياضة الجسم من الأمراض المتنوعة كالسمنة وهشاشة العظام وأمراض القلب والشرايين فالعقل السليم في الجسم السليم.

ومن جانبه، قال البروفيسور «ستيف فيلد» من الكلية الملكية للطب العام «إن هناك وعيًا في الوقت الحالي بين الأطباء لفوائد التمارين وهناك دليل متزايد على فعاليتها، ورد الفعل من جانب المرضى يؤكد على فوائدها الكبيرة».

الألعاب الرياضية
الأخبار الرياضية ليست مقتصرة على رياضة كرة القدم فقط، بل كل الألعاب الرياضية ويمكن متابعتها في تريند الرياضة.

هناك العديد من الألعاب الرياضية في العالم، وأخرى جديدة تبتدع باستمرار، ومنها:

بناء الأجسام
رفع الأثقال
كرة السلة
كرة القدم
كرة القدم الأمريكية
رجبي
الكرة الحديدية الحرة والمقيدة
الغولف
اليوغا
القفز الطويل
القفز العالي
سباق الحواجز
السباحة
رمي المطرقة
رمي القرص
وغيرها من الرياضات..

أنواع الفنون الجسدية
تنقسم الفنون الجسدية إلى ثلاثة أنواع: رياضة وفن قتالي وفن حربي. الرياضة تمارس لتمرين عضلات الجسد وتدخل في اتحاد رياضي وتعمل بقوانين محددة، وكل ما كان كذلك يسمى رياضيًّا. مثل الكاراتيه بعد أن تحولت إلى رياضة صار ضرب الخصم أمرا ممنوعا بل تتوقف اللكمة قبل وصولها إلى جسد الخصم ويمنع إصابته في مواضع حساسة. أما الفن القتالي فهو لا قانون له ولا اتحاد رياضي له ويستخدم في قتال الشوارع، ولهذا نرى أن المقاتل الشرطي أو العسكري يتعلم فنًّا قتاليًّا لا رياضيًّا حيث يمكنه ضرب مواضع خطرة وحساسة لأن الشخص يدافع عن حياته. أما الفن الحربي فهو كالفن القتالي لا قانون له ولا اتحاد له ويصلح لقتال الشوارع لكن يضاف إليه أن الممارس يتعلم استراتيجيات حربية وعسكرية كخطط الهجوم والدفاع إلخ

الغلاف الجوي

الغلاف الجوي (من ἀτμός اليونانية — atoms «بخار» وσφαῖρα — sphaira «المجال»: هو عبارة عن طبقة من الغازات التي قد تحيط بجسم مادي ذي كتلة كافية، من خلال جاذبية الجسم. ويتم الاحتفاظ بها لمدة أطول إذا كانت الجاذبية عالية، ودرجة الحرارة للغلاف الجوي منخفضة. بعض الكواكب تتكون أساسا من غازات مختلفة، ولكن فقط الطبقة الخارجية منها تعتبر غلافها الجوي وحاميها.

-الغلاف الجوي النجمي مصطلح يصف المنطقة الخارجية للنجم، وعادة ما يتضمن الجزء بدءا من الفوتوسفير نحو الخارج، نسبيا النجوم ذات درجة الحرارة المنخفضة قد تشكل جزيئات مركبة في غلافها الجوي الخارجي.

الغلاف الجوي للأرض، والذي يحتوي على الأوكسجين الذي تستخدمه معظم الكائنات الحية للتنفس، وثاني أكسيد الكربون الذي تستخدمه النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء لعملية التمثيل الضوئي، يحمي أيضا الكائنات الحية من الضرر الجيني الذي قد ينجم عن أشعة الشمس فوق البنفسجية، تركيبته الحالية هي نتاج بلايين السنين من التعديلات البيوكيميائية للغلاف الجوي القديم.(paleoatmosphere) بواسطة الكائنات الحية.

الضغط
الضغط الجوي هو عبارة عن القوة العمودية في وحدة المساحة الواقعة على سطح ما والناجمة عن الغازات المحيطة به. ويحدد من خلال قوة الجاذبية للكوكب بالإضافة إلى الكتلة الكلية لعمود الهواء فوق الموقع. وحدات الضغط الجوي المتعارف عليها دوليا: ضغط جوي (atm) الذي يعرف بأنه 101,325 باسكال (أو 1.013.250 داين لكل سنتيمتر مربع).

ضغط الغاز في الغلاف الجوي يتناقص مع الارتفاع نتيجة لتناقص كتلة من الغاز فوق كل موقع. الارتفاع الذي يتناقص عنده ضغط الغلاف الجوي بمعامل – هـ – (العدد النيبيري وقيمته 2.71828) يسمى الارتفاع المقياسي. عندما تكون درجة حرارة الجو منتظمة فإن الارتفاع المقياسي يتناسب طرديا مع درجة الحرارة وعكسيا مع الكتلة الجزيئية لجزيئات الهواء الجاف مضروبة في تسارع الجاذبية للكوكب. لمثل هذا النموذج من الغلاف الجوي، ينخفض الضغط بشكل كبير مع زيادة الارتفاع. لكن الغلاف الجوي غير منتظم في درجة الحرارة، لذلك فإن التحديد الدقيق للضغط الجوي عند أي ارتفاع معين هو أكثر تعقيدا.

الهروب
جاذبية السطح هي القوة التي تمسك الغلاف الجوي. تختلف هذ القوة إلى حد كبير بين الكواكب. على سبيل المثال، قوة الجاذبية الهائلة على كوكب المشتري العملاق قادرة على الاحتفاظ بالغازات الخفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم التي تهرب من كواكب الأقل جاذبية. ثانيا، المسافة بين الكوكب والشمس تحدد الطاقة المتاحة لتسخين غازات الغلاف الجوي إلى النقطة التي تتجاوز عندها الحركة الحرارية للجزيئات سرعة الهروب للكوكب، وهي السرعة التي تتغلب عندها جزيئات الغاز على قوة الجاذبية للكوكب. وبالتالي، فإن قمر تيتان البعيد والبارد، وتريتون وبلوتو قادرين على الاحتفاظ بغلافهم الجوي على الرغم من قوة جاذبيتهم المنخفضة نسبيا. نظريا، يمكن للكوكب النجمي أيضا الاحتفاظ بغلاف جوي سميك.

بما أن الغاز عند أي درجة حرارة معينة تتحرك جزيئاته على نطاق واسع من السرعة، سيكون هناك تقريبا دائما بعض التسرب البطيء للغاز في الفضاء. الجزيئات الاخف تتحرك بسرعة أكبر من تلك الأثقل وتملك نفس الطاقة الحركية الحرارية، ولذلك فإن الغازات ذات الكتلة الجزيئية الأقل تفقد بسرعة أكبر من تلك التي تملك كتلة جزيئية عالي. يعتقد أن كوكب الزهرة والمريخ قد يكونا فقدا الكثير من الماء على حد سواء، بعد انحلاله ضوئيا إلى الهيدروجين والاوكسجين من أشعة الشمس فوق البنفسجية، هرب الهيدروجين. المجال المغناطيسي للأرض يساعد على منع هذا، ولكن، عادة الرياح الشمسية من شأنها ان تعزز كثيرا هروب الهيدروجين. ومع ذلك، على مدى ثلاثة مليارات سنة مضت فقدت الأرض غازات من خلال المناطق القطبية المغناطيسية بسبب النشاط الشفقي، بما في ذلك 2 ٪ من صافي الأوكسجين في الجو.

الآليات الأخرى التي يمكن أن تسبب استنزافاً للغلاف الجوي هي:

خرق الرياح الشمسية.
أثر التعرية والتجوية.
التنحية، التي يشار إليها أحيانا «بالتجمد»، في السطح والأطراف القطبية.
التركيب

غازات الغلاف الجوي للأرض تبعثر الضوء الأزرق أكثر من غيرها من الموجات، وتمنح الأرض هالة زرقاء عند رؤيتها من الفضاء.
بنية الغلاف الجوي الأولية عموما مرتبطة بالتركيب الكيميائي ودرجة الحرارة للسديم الشمسي المحلي أثناء تشكيل الكواكب والهروب المتتابع للغازات الداخلية. الأغلفة الجوية الأصلية خضعت لتطور كبير على مر الزمن، والخصائص المتباينة لكل كوكب أسفرت عن نتائج مختلفة جدا.

الغلاف الجوي لكوكبي الزهرة والمريخ يتكون أساسا من ثاني أكسيد الكربون، مع كميات صغيرة من النيتروجين والآرغون والأكسجين وآثار من غازات أخرى.

تكوين الغلاف الجوي على الأرض محكوم إلى حد كبير بالمنتجات اللازمة لتدوم الحياة. يحتوي الغلاف الجوي للأرض تقريبا (بالمحتوى المولي / حجم) 78.08 ٪ من النيتروجين و 20.95 ٪ من الأكسجين، وكمية متغيرة (في المتوسط حوالي 0.247 ٪، المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي) بخار الماء، و 0.93 ٪ الآرجون، 0.038 ٪ من ثاني أكسيد الكربون، وآثار من الهيدروجين والهليوم، وغيرها من الغازات الأخرى النبيلة (والملوثات المتطايرة).

انخفاض درجات الحرارة وارتفاع الجاذبية للغازات للكواكب الضخمة -مثل المشتري وزحل واورانوس ونبتون- يسمح لها بالاحتفاظ بالغازات ذات الكتلة الجزيئية المنخفضة بسهولة أكبر. إن هذه الكواكب تملك غلاف جوي من الهيدروجين والهيليوم، مع كميات ضئيلة من مركبات أكثر تعقيدا.

يمتلك قمران للكواكب الخارجية غلاف جوي جدير بالاهتمام وهما:

تيتان، وهو قمر زحل.
تريتون، وهو قمر نبتون.
وحيث يتكون الغلاف الجوي لهما أساسا من النيتروجين. بلوتو، في الجزء الأقرب من مداره، يملك غلاف جوي من النتروجين والميثان مماثل للغلاف الجوي الخاص بتريتون، ولكن هذه الغازات تكون مجمدة عندما تبعد عن الشمس.

الأجسام الأخرى داخل النظام الشمسي تملك أغلفة جوية رقيقة للغاية وليست في التوازن. وتشمل هذه القمر (غاز الصوديوم)، وعطارد (غاز الصوديوم)، ويوروبا (الأوكسجين)، ايو (الكبريت)، وإنسيلادوس (بخار الماء).

تركيب الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية تم تحديده لأول مرة باستخدام تلسكوب هابل الفضائي.

كوكب أوزيريس هو كوكب غازي عملاق لديه مدار قريب من نجم في مجموعة بيجاسوس النجمية الفرس الأعظم (كوكبة). يسخن الغلاف الجوي لدرجات حرارة أكثر من 1,000 كلفن ويستمر في الهروب إلى الفضاء. الهيدروجين، الأكسجين، الكربون، والكبريت تم اكتشافها في الغلاف الجوي المضخم للكوكب.

البنية
كوكب الأرض
يتكون الغلاف الجوي للأرض، من الأرض إلى طبقة التروبوسفير (التي تشمل طبقة حدود الكوكب أو peplosphere كطبقة أدنى)، الستراتوسفير، ميزوسفير، ثيروموسفير (التي تحتوي على طبقة الايونسفير وإكزوسفير)، وكذلك الغلاف المغناطيسي. كل طبقة من الطبقات لديها اختلاف في معدل الفاصل، والذي يعرف بأنه معدل التغير في درجة الحرارة مع الارتفاع.

ثلاثة أرباع الغلاف الجوي تقع داخل التروبوسفير، وعمق هذه الطبقة يتراوح ما بين 17 كم عند خط الاستواء و 7 كم عند القطبين. طبقة الأوزون، والتي تمتص الطاقة فوق البنفسجية من الشمس، تقع في المقام الأول في طبقة الستراتوسفير، بارتفاع من 15 إلى 35 كيلومترا. خط كرمان، الذي يقع داخل الغلاف الحراري على ارتفاع 100 كم، يستخدم عادة لتحديد الحدود بين الغلاف الجوي للأرض والفضاء الخارجي. ومع ذلك، يمكن أن تمتد طبقة الإكزوسفير من 500 إلى 10,000 كيلومترا فوق السطح، حيث يتفاعل مع المجال المغنطيسي للكوكب.

تداول
دوران الغلاف الجوي يحدث بسبب الاختلافات الحرارية عندما يصبح الحمل الحراري أكثر كفاءة من الإشعاع الحراري في نقل الحرارة. على الكواكب التي يعتبر الإشعاع الشمسي هو المصدر الرئيسي للحرارة، الحرارة الزائدة في المناطق المدارية يتم نقلها إلى مناطق خطوط العرض العليا. عندما يولّد كوكب كمية كبيرة من الحرارة في الداخل، مثلما هو الحال بالنسبة لكوكب المشتري، الحمل الحراري في الغلاف الجوي يمكن أن ينقل الطاقة الحرارية من الداخل المرتفع الحرارة إلى السطح.

الأهمية
من وجهة نظر جيولوجيي الكواكب، الغلاف الجوي هو عامل أساسي لتطور مورفولوجية الكوكب. الرياح تنقل الغبار والجزيئات الأخرى التي تؤدي إلى تآكل التضاريس وتترك الرواسب (عمليات eolian). الصقيع والأمطار، والتي تعتمد على التكوين، تؤثر أيضا في التضاريس. التغيرات المناخية يمكن أن تؤثر على التاريخ الجيولوجي للكوكب. وبالمقابل، دراسة سطح الأرض يؤدي إلى فهم الغلاف الجوي والمناخ على كوكب الأرض -وضعها الحالي وماضيها على حد سواء.

الصخور

الصخور تشكيلات تحتوي على مجموعة من المعادن تتواجد في الطبيعة، وتكون جزءا أساسيا في تركيب القشرة الأرضية، وعلى هذا يكون الصخر ذو خاصية مميزة تفرقه عن صخر آخر وتجعله وحدة قائمة بذاتها. ويعتبر الصخر الوحدة الأساسية في بناء الأرض، أما المعدن فهو وحدة الصخر نفسه. وتختلف الصخور عن بعضها البعض من حيث أنواع المعادن المكونة لها وعلاقة هذه المعادن ببعضها البعض في الصخر الواحد.

الصخور هي عبارة عن رمال ترسبت وتطابقت مع بعضها البعض وبعد عدة سنوات تكونت هذه التشكيلة من الصخور، فلكل صخر نوع فهناك الصخور الطينية التي ترسبت بفعل مياه الأمطار، أما الصخور الرسوبية فتكونت بفعل الأمواج المائية، وأخيرا الصخور النارية التي تكونت من الحمم البركانية التي تلقيها البراكين.

تكون الصخور هيَ عملية جيولوجيَّة تأخذ فترات زمنيَّة طويلة وتحدث عبرَ مراحل مُتعددة.

أقسام الصخور
تنقسم الصخور حسب نشأتها إلى ثلاثة أقسام رئيسية:

صخور نارية
تشكّل الصخور النارية (Igneous rocks) من الحمم البركانية وهي منقسمة إلى صنفين رئيسيين: الصخور البلوتونية والبركانية. تنشأ الصخور البلوتونية أو التدخلية بعدما تبرد الحمم البركانية وتتبلور ببطئ في قشرة الأرض، بينما تنشأ الصخور البركانية أو الطردية من الحمم البركانية التي تصل إلى السطح، أما كلافة أو كمقذوفات متجزأة. تستغرق الصخور النارية البلوتونية بضعة آلاف من السنين عادة لتبرد بينما الصخور النارية البركانية تستغرق فقط بضعة أيام أو أسابيع لتبرد وتتصلب، مثل: الجرانيت و((لمالال))

صخور رسوبية
تتميز الصخور الرسوبية عن الصخور النارية بأنها تنشأ فوق سطح الغلاف الصخري نتيجة لتأثير العوامل الظاهرة (عوامل التعرية) وفعل الكائنات العضوية.

تتشكل الصخور الرسوبية (Sedimentary rocks) بواسطة ترسب المواد الكلاستية (clastic)، أو المواد العضوية، أو الرواسب الكيميائية (evaporites) والرمال التي تنقلها الرياح أو تنقلها المياه وتترسب في طبقات. يتلو ذلك عملية تلاحم طبيعي بين الحبيبات ومواد جزيئية أثناء فترة التكوين. وتكوّن طبقات فوق بعضها البعض، طبقات مختلفة السمك ومختلفة التكوين فمنها ما يكثر فيه مواد عضوية وأخرى ما يكثر فيه معادن، فتكون بذلك كتابا يمكن قراءته وتحليله واستنباط تغيرات المناخ التي صاحبت نشأة الطبقات. وتتشكل الصخور الرسوبية في جميع أنحاء الأرض، ويمكن بتحليلها ودراستها من أعلى إلى أسفل فنعرف كيف كانت ظروف تكوينها في الحاضر (طبقات عليا) وفي القديم (طبقات سفلية). وأفضل الطبقات الرسوبية هي التي نشأت في قاع البحار حيث تستقر بعيدا عن عوامل الرياح التي قد تنقل اجزاء منها من مكان إلى آخر.

ومن تلك الطبقات يوجد الحجر الرملي والحجر الجيري. ويتميز الحجر الجيري بأنه يتكون من أصداف صغيرة تحت المياه، فإذا حدث وأن ارتفعت أرضية البحر بسبب الإزاحات التكتونية إلى أعلى وظهرت كيابسة على الأرض فتصبح جبالا من الحجر الجيري وتكون جزءا من معالم التضاريس. وهذا ما حدث مثلا لشمال أفريقيا في الماضي حيث كانت تلك الأراضي تحت سطح البحر، ثم ارتفع قاع البحر الأبيض الذي كان كبيرا في الماضي، وظهر شمال أفريقيا وصغر البحر الأبيض الذي نسميه المتوسط.

الحجر الجيري منتشر في مصر مثلا في منطقة الجيزة وحلوان وجبل المقطم نفسه من الحجر الجيري. فكان قدماء المصريين يقطعونه من الجبال المحيطة في منطقة الجيزة وحلوان وبنوا منه الاهرام . ويختلف الأمر بالنسبة لهرم الجيزة الاصغر، إذ أراد الملك منقرع تغطيته من الخارج بصخور الجرانيت ، وهي أصلب من الحجر الجيري . فكان قدماء المصريين ينقلون أحجار الجرانيت من أسوان وجنوب الوادي إلى الجيزة ن وينقلونها بالمراكب على النيل . حجر الجرانيت هو من الصخور النارية .

صخور متحولة
تتشكل الصخور المتحولة (Metamorphic rocks) بعد تعرض أي نوع من الصخور (ومن بينها تلك الصخور المتحولة المتشكلة سابقاً) إلى درجات حرارة والضغط المختلفة تتحول عن الصخور الأصلية المشكلة لها. وتكون درجات الحرارة والضغوط هذه أعلى مما هي عليه في سطح الأرض فتتغير الصخور الأصلية إلى صخور معدنية أخرى، ومثال على ذلك عملية إعادة التبلور)، مثل: الشست والنيس.

تحويل نوع صخري معين إلى آخر يوصف طبقا للنموذج الجيولوجي بما يسمى دورة الصخور. أن قشرة الأرض (ومن ضمن ذلك الليثوسفير lithosphere) مليئة بالصخور المتحولة. والنسبة المئوية لتوزيع الصخور في القشرة الأرضية تقدر كما يلي: صخور نارية 95%، صخور طينية 4%، صخور رملية 0.7%، صخور جيرية 0.3%.
عملية التكون
هناك ثلاث طرق أساسية لتكوين الصخور، ومن الصخور المشتركة لدى جميع الكائنات الحية بالتأكيد هي التي تنتج عن ترسب وتراكم مواد أخرى على سطح الأرض وهو ترسب يلحقه عملية تحول قليلة وهو ما يحدث مع الرمال والطباشير والملح الصخري (الطبيعي/هاليت) وفحم الخث (بقايا نباتية ناقصة التفحم ذات لون أسود أو بني قاتم تتكون في المستنقعات والأماكن الرطبة).

وكون الفحم قد دفن منذ وقت طويل (عامل الوقت) وعلى عمق إلى حد ما عميق (عامل الضغط والحرارة) يجعله يتحول إلى حد ما. وهذا ما يحدث كذلك مع العديد من الصخور الكلسية، فتلك الصخور قد تحتوي على أحافير إذا كانت درجة التحول كبيرة، فذلك يرجع إلى تعرض المادة إلى درجة ضغط أو حرارة قوية مما ينتج عنه تفاعل كيماوي فيحدث طهو أو طبخ حقيقي فنحصل على صخور متحولة.

أمثلة على هذا النوع من الصخور
الشست (صخر متحول ذو بنية ورقية ينفصل إلى طبقات رقيقة) من الصلصال والرخام من الحجر الكلسي، عند دراسة هذا التحول من خلال وسائل أكثر تحليلاً من خلال إجراء التحليل الكيميائي ومن خلال علوم المعادن يمكننا الربط بين تحول مادتهم الصلبة، المرحلة التي تلي التحول هي عملية انصهار لهذه المواد وهي غالبا ما تشير إلى هذه الصخور بالجرانيت. كما أن هناك صخوراً بركانية التي يتكون أغلبها نتيجة لانصهار الصخور العميقة بباطن الأرض مجموع تلك الصخور تكونت تحت تأثير حرارة عالية بدون أو من خلال حدوث انصهار مما يكون ما يسمى بالصخور النارية (صخور تشكلت بتصلب الماجما (الصهارة أو الحمم) الذائبة المندسّة)، بالطبع تتجاهل الطبيعة تلك التصنيفات فهناك العديد من الأنواع التي توجد بين تلك التصنيفات الكبيرة، وهناك جميع أنواع الحجارة الرملية (صخر رسوبي ملتحم مؤلف من حبات الرمل ومعادن أخرى) التي تتوسط بين رمال الكثبان الصحراوية وصخور الكوارتز التي تستخدم أحيانا في الأرصفة حيث لا يمكن التمييز بين ذرات الرمل وبعضها . بالطبع إن حلقة تحول الصخور تنغلق مثلا حين يوجد الجرانيت عرضة للمناخ والغلاف البيولوجي وهي محركات لتآكل هذه الصخور وتحولها إلى رواسب.

ولكن يجب الحذر فهذا المنطق الخاص بتحول الصخور إلى بعضها البعض لا يمكن تعميمه فهو لا يعمم الا علي الصخور وليس على صخور القارات فينتج شيء مختلف تماما عن انصهار الصخور البركانية، وقد تم التطرق إلى ذلك في السؤال السابق منذ عام أو اثنين.

عامة يوجد بباطن الأرض ما يطلق عليه اسم بطانة أرضية، وهي صلبة على أنها مرنة وتندمج من خلال حركة كبيرة بطيئة (تحرك 1سم في العام)، ناقلة في حركتها الصخور الساخنة إلى سطح الكرة الأرضية، وعند السطح يقل الضغط، وتبدأ الصخور في الانصهار على بعد أقل من 100كم تحت سطح الأرض ويسمى السائل الذي يتكون عند هذه المناطق النادرة جدا بالمجما من البازلت. عندما تصل المجما إلى السطح حيث تكون أقل كثافة تكون حسب الحال إما البراكين أو شق بمنتصف المحيط.

المطر

المَطَرُ هو شكل من أشكال قطرات الماء المتساقطة من السحاب في السماء. وأنواع الأمطار ثلاثة، أمطار تصاعدية وهي التي تحدث بسبب تقلُّص الهواء الرطب القريب من سطح الأرض، والأمطار التضاريسية تحدث بسبب التقاء الرياح الرطبة القادمة من البحر بمناطق مرتفعة، والأمطار الإعصارية وتكون بسبب التقاء رياح مختلفة في درجة حرارتها ورطوبتها. يعد المطر من ضروريات الحياة فبدون المطر تموت الأرض التي تعيش عليها جميع الكائنات الحية.

طبيعة المطر
تتشكل قطرات المطر عندما تتحد قطيرات الماء الصغيرة في السحب، أو عندما تنصهر أشكال التساقط مثل الجليد والمطر الثلجي والبرد. وتسقط الأمطار على معظم أنحاء العالم، ويكون التساقط في المناطق المدارية على شكل أمطار، أما في القارة المتجمدة الجنوبية وفي بعض الأماكن الأخرى في العالم فيكون التساقط ثلجا. وتتفاوت قطرات المطر في أحجامها تفاوتا كبيرا، كما تتفاوت في سرعة سقوطها، إذ يتراوح قطر القطرات ما بين 0,5 و6,4 ملم، فالقطرة الأكبر هي الأسرع في السقوط. وعند مستوى سطح البحر تصل سرعة سقوط قطرة المطر التي يصل قطرها 5 ملم إلى حوالي تسعة أمتار في الثانية (9م/ث). أما الرذاذ، الذي يتألف من قطيرات صغيرة، يقل قطرها عن 0,5 ملم، فإن سرعة الواحدة منها تصل إلى 2,1 م/ث أو أقل من ذلك نظرا لمقاومة الهواء. ويعتمد شكل قطرة المطر على حجمها؛ فقطرة المطر التي يقل قطرها عن 1 مليمتر يكون شكلها كرويا، ومعظم القطرات الكبيرة تتفلطح عند السقوط. أما الجليد فله أشكال بلورية مختلفة.

دور المطر
والمطر ضروري للحياة، لأنه يمد الإنسان والحيوان والنبات بالماء، ويُلاحظ أن مظاهر الحياة تكاد تنعدم في المناطق التي تعاني قلة الماء، أو قلة سقوط الأمطار عليها. وتساعد الأمطار على منع فقدان التربة السطحية القيمة بإيقاف العواصف الرملية. كما أن الأمطار تنظف الهواء من الغبار والملوثات الكيميائية. ويمكن أن تكون الأمطار ضارة أيضاً مثل ظاهرة المطر الحمضي التي تتشكل عندما تتفاعل الرطوبة مع أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت. وتنبعث هذه المواد الكيميائية من المركبات والمصانع ومحطات توليد الطاقة. وتعمل هذه الأمطار على تلويث مياه البحيرات والجداول، مشكلة بذلك خطورة على الحياة المائية، كما تُلوث الأمطارُ الحقولَ مسببةً تلفاً للمحاصيل، والأشجار والتربة. فكثرة الأمطار قد تخلق اضطراباً في الاتصالات وتسبب الفيضانات وتدمر الممتلكات وتُسرع فقدان التربة السطحية.

قياس الأمطار
تقاس الأمطار بعدة طرق:

يعد الممطار أكثرها شيوعا، وهو أسطوانة بها أنبوب ضيق يتصل بقمع في الأعلى، وعندما تسقط الأمطار في القمع تجري في الأنبوب إلى حيث تقاس الكمية بمخبار أو دورق مدرج خاص.

وتستعمل شبكة من المماطير لقياس كمية التساقط في إقليم ما، وتثبت المماطير في الفصل الممطر أو الرطب بحيث تكون متباعدة بحوالي 15كم. أما في الفصل الجاف، فتوضع بشكل متقارب، لأن زخات خفيفة من المطر، قد تحدث في نطاق ضيق. وعادة ما تستخدم المماطير على مستوى الأرض. وتتمثل كمية الأمطار السنوية لمنطقة ما بجملة ما تم جمعه في هذه المقاييس من أمطار خلال السنة.

هناك بعض الأجهزة تقيس غزارة الأمطار، وهي تمثل معدل التساقط في فترة محدودة، وتكون عادة ساعة واحدة من اليوم. ويمكن استخدام الممطار ذي الميزان (مقياس المطر الوزني) لهذه الغاية. ويحتوي هذا الجهاز على وعاء موضوع على ميزان، وعندما تكون مياه المطر في الوعاء، فإن وزن الماء يضغط على الميزان إلى الأسفل، وتسجل هذه الحركة في حاسوب وتحول إلى أرقام ذات معنى.

وفي بعض الأحيان يقيس علماء الأرصاد الجوية الأمطار بوساطة رادار الطقس، حيث يرسل هذا الجهاز الإلكتروني موجات راديوية تنعكس من قطرات المطر وتسمى الموجات المنعكسة الصدى، وتظهر على الشاشة نقطا مضيئة. وتدل شدة لمعان النقط على حجم قطرات المطر وعددها، لذلك يدل الصدى على كمية الأمطار وغزارتها. كما أن الرادار يقيس الأمطار التي لا تتمكن المقاييس العادية من قياسها، نظرا لتباعدها الكبير في جميع المناطق.

أسباب سقوط الأمطار
النظرية الأولى
نظرية الاندماج تنشأ الأمطار من بخار الماء في الغلاف الجوي، ويتكون بخار الماء عندما تتسبب حرارة الشمس في تبخر الماء من المحيطات وغيرها من المسطحات المائية، فيبرد الهواء الرطب الدافئ عندما يرتفع، وتقل كمية البخار التي يمكنه حملها، وتسمى درجة الحرارة التي لا يمكن للهواء عندها أن يستوعب كمية إضافية من الرطوبة نقطة الندى، فإذا انخفضت درجة الحرارة إلى حد ما دون نقطة الندى، يتكاثف بخار الماء على شكل رذاذ مشكلا السحب. ويتكاثف بخار الماء على شكل جسيمات متناهية في الصغر تسمى نويات التكاثف. وتتألف هذه النويات من الغبار وأملاح البحار والمحيطات، وبعض المواد الكيميائية المنبعثة من المصانع وعوادم السيارات، وعند تكاثف بخار الماء تنطلق حرارة، تجعل السحب ساخنة، ويساعد هذا التسخين على دفع السحب إلى أعلى، وبذلك تصبح أكثر برودة. وقد فسر تكون قطرات الأمطار في مثل هذه السحب بنظرية الاندماج ونظرية البلورات الثلجية. وتنطبق هذه النظرية على الأمطار المتكونة فوق المحيطات وفوق المناطق المدارية. وبناء على هذه النظرية، فإن مختلف أحجام قطرات الماء الأكبر تسقط بصورة أسرع من القطرات الأصغر منها. وبناء على ذلك، فإن هذه القطرات تصطدم بالقطرات الصغرى ومن ثم تضمها إليها. وتدعى هذه العملية الاندماج. فإذا سقطت قطرة كبيرة من الماء مسافة 1,5كم في إحدى الغيوم، فإنها قد تدمج معها مليون قطيرة، وبهذه الطريقة، تصل القطرة إلى ثقل لا يستطيع الهواء تحمله، فيسقط بعضها على الأرض على شكل قطرات المطر، وتتحطم القطرات المتبقية التي يزيد قطرها عن 6ملم إلى رذاذ. وتتحرك هذه القطرات إلى أعلى، إذا ارتفعت السحابة بسرعة، ثم تسقط مرة أخرى وتتكرر عملية الاندماج.

النظرية الثانية
نظرية البلورات الثلجية تفسر هذه النظرية معظم مظاهر التساقط في المناطق المعتدلة. فعملية تكون الأمطار بناء على هذه النظرية، تعتبر أكثر حدوثا من ظاهرة الاندماج؛ إذ تحدث عملية البلورات الثلجية في السحب التي تقل درجة حرارة الهواء فيها عن الصفر المئوي (درجة تجمد الماء). وفي معظم الحالات، تضم مثل هذه السحب قطرات من مياه فائقة البرودة، تبقى في حالة السيولة رغم تدني درجة حرارتها إلى ما دون الصفر المئوي. وتكون البلورات الثلجية في هذا النوع من السحب في شكل جسيمات مجهرية تدعى نويات الثلج. وتحتوي هذه النويات الثلجية على جسيمات متناهية الصغر من التربة، أو الرماد البركاني. وتتكون البلورات الثلجية، عندما تتجمد القطرات فائقة البرودة على النويات الثلجية. فعندما تنخفض درجة الحرارة إلى 40°م تحت الصفر أو أقل، فإن قطرات الماء تتجمد بدون نويات الثلج. وتحت ظروف معينة يمكن أن تتشكل البلورات الثلجية رأسا من بخار الماء. وفي هذه الحالة يبدأ بخار الماء بالترسب على النويات الجليدية، بدون أن يمر بحالة السيولة. ويزداد حجم البلورات الثلجية التي تشكلت قرب القطرات الفائقة البرودة، وذلك عندما يترسب بخار الماء من قطرات السحابة على هذه البلورات. ونتيجة لسقوط البلورات من خلال السحابة، فمن الممكن اصطدامها وانضمامها مع غيرها من البلورات، أو مع القطرات فائقة البرودة. وعندما يصل وزن البلورة إلى حد لايعود الهواء قادرا على حملها، تسقط من السحابة. ومثل هذه البلورات تصبح قطرات المطر، إذا مرت خلال طبقات هوائية تزيد درجة حرارتها على الصفر المئوي. وتقوم تجارب الاستمطار، أو ما يدعى تطعيم السحب على أساس نظرية البلورات الثلجية. وفي هذه التجارب توضع عدة مواد كيميائية داخل السحب، لتعمل عمل نويات الثلج، وتساعد هذه العملية أحيانا على تحسين فرص تكون البلورات الثلجية.

أنواع المطر
للمطر ثلاثة أنواع هي:

مطر تصاعدي: وهو المطر الناتج عن صعود الهواء الرطب كما في مناطق الرهو الاستوائية حيث تشتد الحرارة وتتصاعد التيارات الهوائية إلى طبقات الجو العليا فتبرد ويتكاثف ما بها من بخار الماء فيسقط المطر وتتوقف غزارة هذا المطر على عاملين هما: كمية بخار الماء التي يحملها الهواء ثم درجة حرارة الطبقات العليا التي تصعد إليها السحب ويكثر هذا النوع من الأمطار في المناطق الاستوائية والمدارية حيث يسقط بصورة منتظمة في جميع فصول السنة ويحدث التصاعد الهوائي أثناء النهار الحار ويتساقط المطر في المساء والسحب المصاحبة لهذا النوع من المطر هي الركامي ويتصف المطر بالغزارة وفي هيئة وابل ولهذا قد يضر بالمحاصيل كما أن الجريان السطحي الغزير قد يجرف التربة ويؤدي إلى تعريتها.
مطر إعصاري: وهو مطر الرياح العكسية التي تكثر بها الانخفاضات الجوية المسماة بالأعاصير ومن أمثلتها أمطار البحر المتوسط وأمطار غرب أوروبا ويتسبب في سقوطه مرور الأعاصير أو الانخفاضات الجوية إذ يحدث أن يجذب الإعصار تيارين هوائيين مختلفي المصدر من حيث درجة الحرارة كأن يأتي تيار من الشمال البارد وآخر من الجنوب الدافئ أو الحار وحينما يتقابلان تحدث عملية تصعيد الهواء الدافئ لأنه أخف وزنا وحينما يعلو فإنه يبرد ويتكاثف ما به من بخار الماء فيسقط المطر ويكثر المطر حينما يكون الهواء الصاعد غزير الرطوبة.
مطر تضاريسي: وهو المطر الذي يسببه اعتراض الهضاب أو الجبال الرياح المحملة ببخار الماء حيث ترتفع الرياح فوق المرتفعات فتبرد ويتكاثف ما بها من البخار فيسقط المطر مثل أمطار الجهات الموسمية وأمطار الرياح المنتظمة وتكون المنحدرات الجبلية المواجهة لهبوب الرياح أكثر مطرا من المنحدرات المظاهرة لها وتسمى السفوح الجافة التي لا تسقط عليها المطر بمنطقة ظل المطر ويزداد المطر في كميته كلما ازداد الارتفاع حتى يصل إلى مستوى معين يأخذ بعده في التناقص ويكثر مطر هذا النوع في كل الجهات الجبلية مثل جبل اسكندناوه في شمال غرب أوروبا ومرتفعات الأنديز و جبال الروكي في غرب الأمريكتين وجبال شبة جزيرة الهند وخاصة المنحدرات الجنوبية لجبال الهملايا.
نظم المطر
يعرف التوزيع الفصلي لكمية الأمطار الساقطة على كل إقليم من الأقاليم وهذا ما يعرف بنظم المطر وهي:

النظام الاستوائي: يظهر هذا النظام في الأقاليم الواقعة حول خط الاستواء 5 درجات شمالا و5 درجات جنوبا وتسقط فيه الأمطار طول العام وأهم أسباب المطر هنا كثرة التبخر ووجود التيارات الهوائية الصاعدة وكثرة الزوابع ويبلغ متوسط ما يسقط من المطر بين 1.5 – 2 متر في السنة.
النظام السوداني ويظهر في الأقاليم التي تقع بين خطي عرض 5 درجات – 20 شمال وجنوب خط الاستواء وخاصة في السودان وهضبة البرازيل وأهم ما يميزه سقوط الأمطار صيفا عندما تتعامد عليه الشمس ويبلغ متوسط متوسط ما يسقط من الأمطار حوالي نصف متر في السنة.
النظام الموسمي ويوجد في المناطق التي تقع جنوب شرق وشرق آسيا وهذا النظام يشبه النظام السوداني من حيث سقوط الأمطار صيفا إلا أن الأمطار الموسمية أشد غزارة ويتراوح متوسط ما يسقط من المطر في هذا النظام بين 0.90- 1.10 متر في السنة ويتذبذب المطر في كميته وفي طول سقوطه من عام لآخر.
النظام الصحراوي ويوجد بين خطي عرض 18 درجة و30 درجة شمال وجنوب خط الاستواء ويكاد ينعدم به المطر نظرا لوقوع الصحارى في مهب الرياح التجارية التي لاتصل إليها جافة.
نظام البحر المتوسط يوجد في غرب القارات بين خطي عرض 30 درجة و40 درجة شمالا وجنوبا وتسقط به الأمطار في فصل الشتاء لا سيما شهري نوفمبر وفبراير بسبب هبوب الرياح الغربية العكسية والانخفاضات الجوية التي تصاحبها ويبلغ متوسط كمية المطر نحو نصف متر ويشمل هذا النظام الدول المطلة على البحر المتوسط ويتمثل في كاليفورنيا ووسط شيلي وجنوب غرب كل من أستراليا وأفريقيا.
النظام الصيني ويوجد في شرق القارات بين خطي عرض 30 درجة و40 درجة شمالا وجنوبا وتساقط الأمطار يكون طول العام وأكثرها في فصل الصيف بسبب هبوب الرياح الموسمية أما في الشتاء بسبب وجود منخفضات جوية ويسود هذا النظام جنوب ووسط الصين وجنوب شرق الولايات المتحدة.
نظام غرب أوروبا يوجد بين خطي عرض 40 درجة – 60 درجة شمالا وجنوبا على السواحل الغربية للقارات كغرب أوروبا وغرب أمريكا الشمالية إلى الشمال من كاليفورنيا وتسقط به الأمطار طول العام بسبب الرياح الغربية التي تهب على السواحل من ناحية البحر وتشتد الأمطار في الخريف والشتاء بسبب كثرة ورود الأعاصير ويبلغ مجموع المطر السنوي به ما يقرب من 2 متر في المتوسط.
النظام اللورنسي ويسود في شرق القارات بين خطي عرض 40 درجة و60 درجة شمالا وجنوبا ويسمى بذلك نسبة إلى حوض نهر سنت لورنس بشمال شرق أمريكا الشمالية والأمطار في هذا النظام تسقط طوال العام وتزداد في فصل الصيف.
نظام الجهات الداخلية ويوجد داخل القارات والأمطار قليلة فيه وأغلبها في فصل الصيف بسبب التيارات الهوائية الصامدة التي تنشط في الفصل الحار ويظهر هذا النظام في شرق أوروبا والسهول الوسطى بأمريكا الشمالية.
نظام الصحارى الداخلية المعتدلة ويوجد في الجهات الداخلية من القارات في مجال عروض هبوب الرياح العكسية فيوجد في وسط آسيا إلى الشرق من بحر قزوين ولا يسقط المطر إلا إذا نجحت الرياح العكسية وأعاصيرها في الوصول إليها وهذا لا يحدث إلا نادرا.
الصحارى الباردة أو الجليدية ويسود في شمالي القارات بالنصف الشمالي من الكرة الأرضية على الخصوص حيث تشتد البرودة في المناطق القطبية طول العام والمطر نادر بسبب ارتفاع الضغط وشدة البرودة التي لا تساعد الهواء على حمل بخار الماء ويسقط المطر القليل نحو 25 سم في فصل الصيف الذي لا يتعدى شهرا أو شهرين فيهما ترتفع الحرارة فوق الصفر بقليل.
اشكال التشتت البيانية
أشكال التشتت البيانية تستخدم هذة الاشكال أكثر ما يكون في حالة الأمطار، لتبيان مدى تباعد كميات الأمطار الشهرية أو السنوية_خلال فترة زمنية معينة _عن معدلها العام، ولرسم اشكال تشتت الأمطار خلال فترة زمنية ولتكن 30 سنة نرسم محورا شاقولياً يمثل كمية المطر ومحورا افقيا يمثل أشهر السنة ثم نقيم على المحور الافقي 12 عمود كل منها يمثل شهراً ثم نوقع كميات الأمطار الشهرية في امكنتها بنقط بالحجم المناسب.

رائحة الأرض بعد سقوط المطر
يطلق على رائحة الأرض بعد سقوط المطر اسم البيتريكور، ويعد مركب جيوسمين مسؤولاً عنها.

القطار

القطار من أهم وسائل نقل الركاب والبضائع، يتألف من عربات متصلة، تسير على خطوط السكك الحديدية.

وقد يتكون خط السكة الحديدية من مسارين في اتجاهين مختلفين، للذهاب والإياب. لكن أحياناً قد يتكون الخط من مسار واحد فقط؛ عندئذ تتناوب قطارات الذهاب وقطارات الإياب بانتظام زمني حاد، وإلا تتصادم قطارات الذاهبة والآيبة وتتصادم القطارات ويسقط ضحايا من الركاب وموت وعاهات، وخسارات في البضائع المنقولة. والقطار يسير على عجلات من الحديد الصلب، ويتكون من قاطرة في المقدمة عبارة عن محرك قوي تقوم بجر عربات الركاب أو عربات البضائع خلفه؛ العربات أيضاً ترتكز على عجلات من الحديد الصلب. العجلات مشكلة بحيث يكون لها حافة جانبية من الداخل بحيث ترتكز عل القضيبين الحديدين الذين يشكلان السكة الحديد وتمنع العجلات وبالتالي القطار من الخروج عن القضبان.

كانت إنجلترا أول من استخدمت السكك الحديدية لأول مرة في التاريخ عام 1789م حتى عم استخدام القطارات في جميع البلاد. وكانت القطارات الأولى تشتغل بالفحم كمصدر للطاقة. يقوم الفحم بتسخين خزان ماء في القاطرة، فيتولد منه بخاراً شديد الضغط، وهذا البخار يدفع آلة بخارية فتقوم بتحريك عجلات القاطرة وبالتالي يتحرك القطار.

ومع التقدم العلمي والتكنولوجي بدأ استخدام القطارات الكهربائية، وهي لا تعمل بالفحم ولا بالبخار وإنما تعمل بمحركات كهربائية موجودة في القاطرة.

وتعدد تطوير القطارات فمنها ما يعمل بالديزل، وهو نوع من القطارات السريعة ومنتشر في جميع البلاد تقريباً لسهولة استخدامه. فقطارات الديزل لا تحتاج لخط كهربائي فوقها أو تحتها تستمد منه الكهرباء مثل القطار الكهربائي. وأتاح استخدام الكهرباء لتسيير القطارات الوصول إلى سرعات كبيرة جداً، تصل إلى ما يفوق 500 كيلومتر في الساعة.

قطار آلة بخارية.
قبل اختراع القطارات كان السفر يتم بركوب الحصان والجمال، وعربات تجرها الأحصنة. ثم اخترع جيمس واط الآلة البخارية في عام 1769، وبدأ الإنسان في استعمال قاطرة تعمل بالفحم والبخار وتجر عربات للركاب والبضائع وتجري على قضيبين حديديين.

مع بداية القرن 19 زودت مناجم الفحم في كورنوال الموجودة في شمال شرق إنجلترا بمقطورات تعمل بالبخار؛ قام بصنعها تقنيين مثل «تيموثس هاكورث» في عام 1808 و«جون بلينكينسوب» في عام 1812 و«وليام هيدلي» في عام 1813 و«جورج ستيفنسون» في عام 1814. وكانت أول محطة للقطار في ليفربول.

وفي عام 1850 طُوِّرَ قطار نقل البضائع الذي يعمل بالفحم، طُوِّرَ ليجر أيضاً عربات خزانات وعربات ثلاجات، وكانت تلك القطارات تؤّجر للمصانع التي تحتاجها وتستخدمها.
بالنسبة إلى ألمانيا تكون اتحاد إدارة السكة الحديد الألماني الذي دعى في عام 1850 إلى توحيد مقاييس السكك الحديدية، وكللت تلك المجهودات بالنجاح في عام 1881 عن طريق تأسيس اتحاد بروسيا للقطارات. وحتى عام 1911 أصبح الاتحاد يمتلك قطارات بعدد 560.000 من العربات؛ كان أغلبها من قطارات البضائع.

قطار فوبرتال المعلق
ليس بالضرورة أن يسير القطار فوق قضبان، فقد أنتجت ألمانيا قطار معلقاً يقوم بنقل الركاب في داخل مدينة فوبرتال. القطار معلق وتتدلى عرباته أسفل قضيب من الفولاذ قوي؛ وقد اتخذ هذا النظام لتوفير المكان، فالقطار معلق ويسير معلقاً فوق أحد المجاري النهرية في المدينة. يستند القضيب الفولاذي الذي يحمل القطار على داعمات مائلة من الحديد المتين في شكل حرف V المقلوب متكئا على ضفتي النهر.

قطار فوبرتال المعلق، ألمانيا.
قطار فوبرتال المعلق وهو قطار أو «مترو» معلق أنشئ في مدينة فوبرتال الألمانية ودشن في 1 مارس 1901. وهو يعتبر رمزاً لمدينة فوبرتال المسمى باسمها. عند إنشاء هذا القطار المعلق كان المشروع يحمل اسم «نظام (أوجين لانجن) للانتقال على قضيب واحد».

يسمى بالإنجليزية suspension railway في مدينة فوبرتال الألمانية، وهو أقدم قطار معلق يعمل بالكهرباء في العالم، وتتدلى عرباته أسفل القضيب الحامل له، متتبعا مجرى نهر الفوبر.

مجرة درب التبانة

درب التبانة (أو «الطريق اللبني») هي مجرة حلزونية الشكل. وهي اسم المجرة التي تنتمي إليها الشمس، والأرض، وبقية المجموعة الشمسية. تشتمل مجرة درب التبانة على مئات البلايين من النجوم، وتنتشر سحابات هائلة من الذرات والغبار والغازات في شتى أطراف المجرة. تحوي ما بين 200 إلى 400 مليار نجم؛ ففي الليالي المظلمة الصافية، يظهر درب التبانة على شكل حزمة لبنية عريضة من ضوء النجوم تمتد عبر السماء ولذلك تسمى أيضا الطريق اللبني. وتنشأ فجوات مظلمة في الحزمة نتيجة لتكون سحب الغبار والغازات التي تحجب الضوء المنبعث من النجوم التي وراءها. ومن ضمنهم الشمس. شكلها قرصي ويبلغ قطرها حوالي 185.000 سنة ضوئية وسمكها حوالي 1000 سنة ضوئية، فهي قرص رقيق جدا. ونحن نعيش قريبا من حافة تلك المجرة حيث تدور مجموعتنا الشمسية حول مركز المجرة. تبعد المجموعة الشمسية عن مركز المجرة نحو 27 ألف سنة ضوئية. وإذا نظر الشخص إلى السماء في الليل فقد يرى جزءًا من مجرتنا كحزمة من النجوم، ويرى سكان نصف الكرة الأرضية الشمالي درب التبانة في الصيف والخريف والشتاء. والمنظر في أواخر الصيف أو في مطلع الخريف يأخذ المدى الألمع والأغنى لهذا النهر السماوي: ففي ذلك الوقت من السنة، يمتد درب التبانة من برجي ذات الكرسي (كوكبة) والملتهب (كوكبة) في الشمال، عبر النصف الشرقي للسماء وعبر مجموعة نجوم تعرف كمثلث الصيف، ثم يغطس نحو الأفق خلال برجي القوس والعقرب. وتحجب الغيوم الفضائية بين برجي مثلث الصيف والقوس، رقعة مركزية واسعة من درب التبانة، مما يجعله يبدو منقسما إلى جدولين. وقرب برجي القوس والعقرب، يكون درب التبانة كثيفا ولامعا جدا، لأن هذا الاتجاه يدل نحو مركز المجرة.

ودرب التبانة أكثر تألقا في بعض أقسامها مما هي عليه في أقسام أخرى. فالقسم الذي يحيط بكوكبة الدجاجة شديد اللمعان، ولكن القسم الأكثر اتساعا ولمعانا يقع أبعد إلى الجنوب في كوكبة رامي القوس، ورؤيتها ممكنة في الفضاء الشمالي على انخفاض كبير في الأمسيات الصيفية، لكن مشاهدتها أكثر سهولة في البلدان الواقعة جنوب خط الاستواء.

سبب التسمية
جاءت تسمية مجرة درب التبانة بأن العرب شبَّهت ما يسقط من التبن الذي كانت تحمله مواشيهم كان يظهر أثره على الأرض كأذرع ملتوية تشبه أذرع المجرة. لأن جزء منها يرى في الليالي الصافية كطريق أبيض من التبن يتمثل للرائي بسبب النور الأبيض الخافت الممتد في السماء نتيجة الملايين من النجوم السماوية المضيئة والتي تبدو رغم أبعادها الشاسعة كأنها متراصة متجاورة، كما ترى كامل المجرة من مجرة أخرى على شكل شريط أبيض باهت في السماء.

أم تسمية “The Milky Way” في اللغات الأخرى، هي ترجمة للتعبير الأغريقي Galaxias Kiklos الذي يعني الدائرة اللبنية. والقصة وراء هذا الاسم هي أن الرضيع هيراكليس (هرقل في النسخة الرومانية) حاول الرضاعة من ثدي هيرا. وفيما تعرفه الأمهات الحاضنات في كل مكان، وكإشارة إلى رد فعل خذلان قوي، انتثر بعض الحليب إلى خارج فم هيراكليس. وعندما أخفق في أن ينهل من هذا الجدول القدسي، حرم هيراكليس من فرصته في الخلود. لكن أحدا لم يعرف هذه الخصلة من النجوم ومواصفاتها قبل أن يصنع جاليليو مرقبه الأول. عند ذاك تمكن جاليليو أن يكتشف إنها تتألف من الملايين من النجوم المنفصلة.

نشأة درب التبانة

أذرعة المجرة، وذراع الجبار هو القوس القصير بني اللون، وتقع عليه المجموعة الشمسية (أصفر)، متفرعا من ذراع رامي القوس Sagittarius-Carina، إلا أن بعض العلماء يراه جزءا من ذراع حامل رأس الغول Perseus Arm.
يقدر علماء الفلك أن مجرة درب التبانة تكونت قبل مدة زمنية تقدر بـ12–14 مليار سنة، فيما يعد علماء الفلك المجرة بأنها صغيرة العمر نسبيًا بالنسبة لمجرات كونية أخرى. و حُدِّد عمر المجرة باستخدام تقانة علم التسلسل الزمني الكوني

في عام 2007، قُدِّر عمر نجم يدعى NGC 3199 ويقع خارج المجرة ويبعد عنا نحو 13.2 مليار سنة، أي ما يقارب عمر الكون (يقدر عمر الكون بنحو 13.7 مليار سنة). وهو يمثل أقدم جرم سماوي آنذاك فقد وضع حدودًا دنيا لعمر مجرة درب التبانة. تم التحقق من هذا التقدير بواسطة مطياف UV-Visual Echelle للتلسكوب العظيم.

يمكن تقدير عمر النجوم الواقعة في القرص المجري الرقيق بطريقة مشابهة لـHE 1523-0901. كانت نتائج القياسات بحدود 8.8 ± 1.7 مليار سنة مضت، وهذا يقترح بأن فجوة عمرها حوالى 5 مليار كانت هناك بين فترة تكون الهالة وبين القرص الرقيق.

مكونات المجرة

أذرع المجرة وموقع الشمس، وتبين الاتجاهات المختلفة الممتدة من موقع الشمس (أصفر) المجموعات النجمية التي ترى على امتداد تلك الاتجاهات. كما يبين الشكل منطقة لا تُرى النجوم فيها على قرص المجرة بسبب كثافة الضوء والغبار في مركز المجرة.

شكل ذراع الجبار طبقا للمقالة العلمية للعالم ” فازقز ” وزملائه المنشورة في : “Spiral Structure in the Outer Galactic Disk. I. The Third Galactic Quadrant”. The Astrophysical Journal. ج. 672 ع. 2: 930–939. يناير 2008. doi:10.1086/524003. مؤرشف من الأصل في 2019-08-30. {{استشهاد بدورية محكمة}}: النص “author” تم تجاهله (مساعدة)
تعتبر مجرة درب التبانة واحدة من ضمن المجرات الحلزونية الكبيرة، وهي في شكل القرص وتدور حول نفسها دورة كل نحو 250 مليون سنة. ونظرًا لدوران المجرة ودوران النجوم فيها حيث تدور النجوم القريبة من مركز المجرة أسرع من النجوم التي على الحافة بالإضافة إلى اختلاف شدة الجاذبية من مكان إلى مكان داخل المجرة بفعل تزايد كثافة النجوم في بعض الجهات، فتعمل تلك المؤثرات على تكون أذرع حلزونية للمجرة. وتقع المجموعة الشمسية على أحد تلك الأذرع ويسمى ذراع الجبار وهو يقع بالنسبة لمركز المجرة على بعد نحو ثلثي نصف قطر المجرة. كما تشتمل المجرة على عدة أذرعة أخرى حلزونية تبدأ عند المركز متفرعة إلى الخارج، منها ذراع حامل رأس الغول Perseue Arm وهو الذراع الذي يجاورنا مباشرة نحو حافة المجرة، وذراع رامي القوس Sagittarius Arm وهو قريب منا من جهة مركز المجرة، كما تحوي المجرة عدة أذرع أخرى تشغل قرص المجرة. وتسمى الأذرعة بتلك التسميات حيث يتميز كل ذراع بكوكبة شديدة السطوع فيه. فيتميز ذراع حامل رأس الغول بكوكبة حامل رأس الغول وذراع رامي القوس يتميز بوجود كوكبة الرامي (كوكبة)، وكذلك ذراع الجبار Orion Arm فهو يحوي كوكبة الجبار (كوكبة) الذي يحوي أحد السدم الشهيرة وهو سديم الجبار.

وتقسم بنية المجرة إلى ثلاثة أقسام رئيسية:

النواة أو الحوصلة: وهي عبارة عن انتفاخ مضيئ شبه كروي (بيّنت قياسات حديثة أجريت عام 2008 بأن شكلها ضلعي) يحتل مركز المجرة، كما بينت قياسات العشر سنوات الأخيرة وجود ثقب أسود عملاق في مركز المجرة وتبلغ كتلته نحو 2 مليون كتلة شمسية. يزداد اتساعه مع كبر عمر المجرة، كما توجد في الحوصلة المجرية تجمع هائل للنجوم والغبار الكوني. ويمكن بسهولة رؤية حوصلة المجرة المنتفخ نسبيا ليلا في وسط الطريق اللبني حيث أنها شديدة الضياء بصفة عامة، رغم صعوبة رؤية تفاصيلها الداخلية بسبب وجود غبار كثيف فيها يحجب الضوء.
الأذرع: هي التي تحيط بالنواة المجرية على شكل حزوني وهي أذرع عملاقة تدور حول مركز المجرة. ومنها ذراع الجبار (أوريون) الذي يبعد نحو 26 ألف سنة ضوئية عن مركز المجرة. ويقدر العلماء الفلكيون عدد النجوم التي يحويها هذا الذراع وحده بـمائتي ألف نجم من ضمنهم نجم نظامنا الشمسي (الشمس). كما يقدر قطر المجرة بحوالي 110 ألف سنة ضوئية. وتوجد الشمس متواجدة على بعد 30 ألف سنة ضوئية من مركز المجرة في ذراع الجبار . ويبلغ طول ذراع الجبار رغم قصره نسبيا نحو 6.500 سنة ضوئية وسمكه يصل إلى 1000 سنة ضوئية.
الهالة: وهي عبارة عن الإكليل الكروي الذي يحيط بالقرص المجري إلى مسافات بعيدة يبلغ قطرها نحو 150.000 سنة ضوئية متكونة من غازات مختلفة وسحب كونية، كما تحوي الهالة المجرية تجمعات نجوم متناثرة هنا وهناك فوق وتحت مستوى القرص . تلك التجمعات تدور حول مركز المجرة بسبب الكتلة الكبيرة المجتمعة في المركز ووجود ثقب أسود في مركز المجرة. مدرات تجمعات نجوم الهالة تكون مائلة بالنسبة لمستوى القرص الذي يحوي معظم النجوم . وتبدو تلك التجمعات النجمية متناثرة ومتألقة في السماء فوق وتحت القرص.
الشكل العام
يصعب دراسة بنية المجرة بسبب وجودنا داخلها ووجود غبار فيها يحجب عنا شيئا من الضوء. خلاف إمكانية دراسة أشكال وفيزياء المجرات الأخرى التي تبعد عنا فنحن نراها من الخارج. وقد ساعدنا كثيرا دراسة الأشعة القادمة من مجرتنا في نطاق الأشعة تحت الحمراء بالأقمار الصناعية، وكذلك ببناء مراصدا على الأرض ترصد الموجات الراديوية القادمة منها . ومع ذلك لا تزال طلاسم تحيط بالبنية التفصيلية للمجرة، وتحتاج إلى المزيد من الرصد وتجميع البيانات وتفسيرها.

اعتبر في الماضي بأن مجرتنا لها أربعة أو خمسة أذرع تزداد فيها كثافة النجوم والغبار، ونحن نعلم الآن بأن لها حوصلة ضلعية وليست كروية. وتتكون من 100 إلى 300 مليار من النجوم وكميات هائلة من الغبار الكوني تكفي لتكوين نحو 600 مليون إلى 1 مليار نجم جديد. وتقدر كمية المادة في المجرة نحو 3,6 × 1041 كيلوجرام. ويبلغ قطر قرصها نحو 100.000 سنة ضوئية) أو 30 كيلو فرسخ فلكي). ويبلغ سمك القرص 3.000 سنة ضوئية ويبلغ حجم الحوصلة المركزية نحو 16.000 سنة ضوئية.

بالمقارنة بمجرة المرأة المسلسلة فالأخرى ذات قطر 150.000 سنة ضوئية، كما يوجد في مجموعتنا المحلية العضو الثالث من ناحية الكبر وهي مجرة المثلث ويسمى مسييه 33 طبقا لفهرس مسييه، ويبلغ قطر مجرة المثلث نحو 50.000 سنة ضوئية. وربما كان سمك مجرتنا أكثر ثلاثة مرات عن الرقم المعطى أعلاه بحسب العالم الأسترالي بريان جينزلر ومجموعته الذين قاموا بنشر بحث في هذا الموضوع حديثا عام 2008.

تبين حركة الغاز بالقرب من المركز وتوزيع النجوم أن مركز المجرة ليس كروي الشكل وإنما ضلعي مستقيم. ويصنع هذا الضلع الوسطي زاوية قدرها 45 درجة مع الخط الواصل من شمسنا إلى مركز المجرة. وتعتبر الفلكيون الآن أن امجرة بذلك من التصنيف SBc طبقا لتصنيف هابل. وقد بين الرصد بواسطة مقراب سبيتزر الفضائي الذي يقيس الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء أن امتداد الضلع يصل إلى نحو 27.000 سنة ضوئية.

على أساس معرفتنا بسرعة دوران الشمس وتقدر ب 276 كم في الثانية وبالتالي المجموعة الشمسية حول الضلع المركزي للمجرة وبُعد الشمس عن المركز يمكن بتطبيق قوانين كيبلر حساب كمية المادة في الجزء الداخلي من المجرة.

وتقدر كمية المادة الكلية في مجرتنا بين 1,0 – 1,9 مليار كتلة شمسية., وتقدر كتلة مجرة المرأة المسلسلة نحو 1.2 مليار كتلة شمسية.

الهالة

تحيط هالة كروية الشكل بقرص المجرة ويبلغ قطرها 165.000 سنة ضوئية ويشغلها نوع من الغاز . ويوجد فيه بجانب 150 تجمع نجمي نجوم قديمة معمرة منها تصنيف متغير الشليقان RR-Lyrae، وغاز قليل الكثافة جدا. بخلاف ذلك فيوجد أيضا نجوم زرقاء، وهي نجوم نشأت حديثا نسبيا كبيرة الكتلة شديدة الطاقة. وبالإضافة إلى كل ذلك تقدر مادة مظلمة تكفي لتكوين نحو 1000 مليار كتلة شمسية، إلا أن العلماء لا يزالون لا يعرفون ما هي المادة المظلمة . فهم يتتبعون آثارها ولم يتمكنوا من رؤيتها أو قياسها بأجهزة قياس . وعلى عكس القرص المجري المحتشد بالنجوم، وهو قرص رقيق، فتعتبر الهالة خالية من الغبار ويحتوي فقط على تجمعات نجمية قليلة من نجوم معمرة قديمة من التصنيف النجمي II قليلة المعدنية، وتتخذ كل مجموعة مدارا مائلا بالنسبة إلى مستوى القرص وتدور في أفلاك حول مركز المجرة.

القرص
تعتبر معظم النجوم مجمعة في قرص المجرة توزيعها يكاد يكون منتظما. وهو يحتوي بصفة أساسية على نجوم من التصنيف 2 التي تحتوي على نسبة كبيرة من المعادن (يقصد بالمعادن هنا عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم).

أذرعة حلزونية
وجزء من الفرص تشكله أذرعة حلزونية توجد المجموعة الشمسية في إحداها. وتتكون الأذرعة من سحابات كبيرة من تجمعات الهيدروجين ومناطق هيدروجين II تنشأ فيها نجوم جديدة. ولذلك يوجد في الأذرعة أيضا نجوم ناشئة. وخلال عمر النجم يتحرك النجم من مكان مولده ويتوزع في القرص. ولكن النجوم العملاقة ذات الكتل الهائلة (أكثر كتلة من الشمس 10 إلى 100 مرة) فلا يتسع لها الوقت للحركة في القرص فهي تنتهي في الذراع التي نشأت فيه. من تلك النجوم العظيمة الكتلة نجد التصنيفات O وB والعمالقة الحمر ونجوم نباضة وكل منهم يبلغ عمره أقل من 100 سنة. وتشكل تلك النجوم نحو 1 % من مجموع نجوم المجرة. ومعظم النجوم في مجرتنا هي نجوم قديمة معمرة تبلغ كتلة كل منها كتلة الشمس أو أصغر قليلا. والمساحة بين الأذرع ليست خالية تماما ولكنها أقل ضياء.

وقد ساعد رصد توزيع مناطق هيدروجين I وهو الهيدروجين المتعادل كهربائياً على معرفة شكل الأذرع. ويسمى كل ذراع باسم كوكبة النجوم التي توجد في اتجاهه.

وتبين الصورة شكل نام المجرة، ولا يمكن رؤية الضوء مباشرة الصادر من مركزها وكذلك يصعب رؤية المناطق خلفه. والشمس (الدائرة الصفراء) فهي تقع بين ذراع رامي القوس وذراع الجبار في كوكبة الجبار.

ربما كان هذا الذراع غير مكتملا (قارن الخط البني في الشكل). وتتحرك الشمس بسرعة قدرها 30 كيلومتر في الثانية في مدارها حول المركز في اتجاه كوكبة حامل رأس الغول. أما الذراع الأصغر الداخلي فهو ذراع القاعدة (أو ذراع قاعدة السفينة). والذراع الخارجي فهو ذراع الدجاجة وهو لا يظهر في الشكل، وربما يعتبر امتدادا لذراع قنطورس.

قامت مجموعة من العلماء من جامعة وسكونسين بنشر بحث في يونيو 2008 عن تقييمهم لأرصاد قاموا بها في نطاق الأشعة تحت الحمراء بواسطة مقراب سبيتزر الفضائي وهي تبين أن مجرتنا لها ذراعين اثنين فقط، تشكل فيها ذراعي الرامي والقاعدة مجرد ذراعين ثانويين خفيفين.
درب التبانة في اتجاه حامل رأس الغول، إلى اليمين تـُرى سحابة القاعدة مضيئة وهي منطقة هيدروجين II.
ما هي المؤثرات الفيزيائية التي تؤدي إلى بناء الأذرعة في مجرة، فهي مسألة لم تحلل تماما بكل وضوح. ولكن من المعروف أن النجوم في الأذرعة ليست ثابتة بل تتحرك في تجمعات حول مركز المجرة. ويحول بعض العلماء تفسير تكوين الأذرعة بنظرية موجات كثافة تؤدي إلى زيادة كثافة النجوم في الأذرعة وبالتالي نشأة نجوم جديدة. وبأن التغيرات التي تحدثها الأذرعة من الممكن أن تؤدي إلى حدوث ما يسمى رنين لندبلاد باسم العالم لندبلاد.

نجوم القرص
تحوي مستوي القرص ذو سمك 700 إلى 800 سنة ضوئية نجوما شديدة الضياء التي لا تبعد عن نحو 500 سنة ضوئية في القرص وكذلك نجوم الأذرعة المجرية وهي من التصنيفات A وF، وبعض النجوم العملاقة من التصنيفات A وF وG وK. كذلك توجد في القرص أقزام ذات التصنيف النجمي G و K وM وأقزام بيضاء.

وتماثل معدنية تلك النجوم معدنية الشمس. وربما تصل معدنيتها أحيانا ضعف ما لدى الشمس من نسبة معدنية، وتبلغ أعمارها نحو 1 مليار سنة.

ثم توجد مجموعة النجوم ذات اعمار متوسطة، أي تبلغ أعمارها نحو 5 مليار سنة، ومن ضمنها شمسنا وبعض النجوم القزمة ذات أطياف من تصنيف G و K و M وبعض العمالقة الحمر. وتبلغ نسبة معدنية تلك النجوم أقل من معدنية الشمس بنحو 50%. كما تزداد مدارات النجوم في شكل القطع الناقص ولكنها لا تبعد عن مستوى القرص أكثر من 1500 سنة ضوئية.

عند السمك 2500 سنة ضوئية فوق وتحت مستوى المجرة يوجد ما يسمى «القرص السميك» يوجد به أقزام من الأنواع K و M الحمر ووأقزام بيضاء وبعض من النجوم العملاقة، وكذلك متغيرات ذات دورات تغيير طويلة. يصل عمرها إلى نحو 10 مليار وهي تكون فقيرة في معدنيتها (نحو ربع نسبة معدنية الشمس). وتشبه تلك المجموعة نجوم الحوصلة.

مستوى قرص المجرة ليس مستويا تماما وإنما معوج بعض الشيء من جهة مجرة ماجلان الكبرى وسحابة ماجلان الصغرى وهما مجرتان صغيرتان تتبعان مجرتنا وتؤثر على مجرتنا كما تؤثر المجرة عليهما بقوة، وتبعد مجرتي ماجلان الكبرى والصغرى عنا نحو 160.000 سنة ضوئية (بالمقارنة تبعد المرأة المسلسلة (مجرة) عنا نحو 5و2 مليون سنة ضوئية وتتبعنا في مجموعة المجرات المحلية.
مركز المجرة

يرى مركز المجرة في كوكبة رامي القوس (كوكبة) وهو يختفي خلف سحب كثيفة قاتمة تحجب رؤياه مباشرة في نطاق الضوء المرئي. بدأ العلماء خلال السنوات الخمسينية من القرن الماضي رصد مركز المجرة بواسطة تلسكوبات الأشعة الراديوية وتلسكوبات الأشعة تحت الحمراء ومسبارات الأشعة السينية فأتاحت لنا اكتساب صورة عن مركز المجرة والمنطقة القريبة منها.

وجد علماء الفلك في المركز مصدرا قويا يشع موجات راديوية وأسموه الرامي أ* وتأتي التلك الأشعة من منطقة صغيرة في المركز. وتوجد في تلك المنطقة تجمعات هائلة من النجوم محصورة في منطقة قطرها نحو 1 سنة ضوئية وتدور فيها حول المركز بدورات تبلغ 100 سنة. علاوة على ذلك وجدوا ثقبا أسودا يحوي نحو 1300 كتلة شمسية تدور حوله نجوم. وأقرب نجم يدور حول هذا الثقب الأسود هو النجم إس2 ويبعد عن مركز المجرة 17 ساعة ضوئية في دورة تبلغ 2 و15 سنة. وقد استطاع العلماء تحديد مساره بكل دقة عبر دورة كاملة، ويستنتجون من حركة النجوم في مركزية أنه لا بد وأن توجد في تلك المنطقة – واتساعها نحو 15 مليون كيلومتر – كتلة تقدر بنحو 3و4 مليون كتلة شمسية (نشر البحث عام 2009). والتفسير المعقول والذي يتمشى مع مشاهدة ذلك التجمع الهائل للمادة لا بد وأن يكون وجود ثقب أسود هائل في مركزالمجرة.

إصدارات أشعة غاما
في يوم 9 نوفمبر 2010 اكتشف العلم الفلكي دوج فينكبانر من مركز هارفارد- سمثسونيان للأبحات الفلكية فقعتين ضخمتين شديدتي الطاقة تنطلقان من وسط المجرة إلى الشمال وإلى الجنوب . و اُكْتُشِف ذلك بواسطة مرصد فيرمي الفضائي لأشعة غاما أيضا. ويبلغ قطر الفقاعة منهما نحو 25.000 سنة ضوئية وتمتد عبر الفضاء في الجنوب من كوكبة العذراء إلى كوكبة الكركي. ولا يزال تفسيرها غامضا.

مقارنة الأحجام
يمكن تصور عظمة كبر مجرتنا بما تحويه من 100 مليار إلى 300 مليار نجم عندما نقيسها بمقياس رسم 1:1017. إذا عادلت قرص قطره 10 كيلومتر وارتفاعه 1 كيلومتر ويشغله في المتوسط 200 مليار جرثومة لكان كل متر مكعب منها به 3 جراثيم، ولكانت الشمس جرثومة بمقاييس 10 نانومتر. وحتى مدار بلوتو لكان يبلغ 1و0 مليمتر، ولكان بلوتو نفسه صغير مثل الأرض لأصبح في حجم ذرة واحدة. من ذلك يتبين كيف أن كثافة النجوم في المجرة بالغة الصغر والمسافات بينها شاسعة.

جيراننا من المجرات القزمة

توابع من مجرات قزمة تتبع مجرتنا (عرض الصورة نحو 1 مليون سنة ضوئية).
توجد عدة مجرات قزمة حولنا في حدود 300.000 سنة ضوئية، من ضمنها مجرة ماجلان الكبرى وسحابة ماجلان الصغرى، وهما تابعتان لمجرتنا. ثم توجد مجرة قزمة وهي مجرة الكلب الأكبر (كوكبة) وتبعد عنا مركز مجرتنا نحو 42.000 سنة ضوئية وعن الشمس نحو 25.000 سنة ضوئية. هذه المجرة القزمة تتأثر ب قوة المد والجزر الناشئة من مجرتنا وتتفكك من بعضها مخلفة ورائها فتيل من النجوم يتداخل في مجرتنا. ثم نجد مجرة قزمة أخرى وهي مجرة قزمة الرامي تبعد نحو 50.000 سنة ضوئية وتدور حول درب التبانة في دورات حلزونية، ومجرتنا في سبيل ابتلاعها.

وتعمل مجرتنا على جذب تلك الجيران القريبة نسبيا وهي في سبيل ابتلاعهم وتكتسب بذلك مادة ونجوم. وأثناء عملية الجذب والابتلاع تتخلف من المجرات القزمة تيارات من النجوم ومادة كونية متأثرة بقوى المد والجزر. بذلك تتكون تكوينات مثل «تيار ماجلان» و«تيار العذراء» وغيرها من السحب السريعة على مقربة من المجرة.

المجموعة المحلية
كان العلماء ومنهم أينشتاين يعتقدون حتى عام 1929 أن الكون يتكون من مجرتنا، مجرة درب التبانة فقط ؛ والتي تحتوي على نحو 200 إلى 300 مليار من النجوم. ثم بينت القياسات التي أجراها إدوين هابل خلال الأعوام 1927 إلى 1929 أن مجرة المرأة المسلسلة هي مجرة مستقلة بنفسها وأنها تبعد عنا بنحو 2.5 مليون سنة ضوئية. ولم تنحصر قياسات هابل على ذلك فقط فقد قام بقياس المئات من المجرات الأخرى التي اكتشفها ، وهي تبعد عنا أبعادا عظيمة جدا تفوق بعد مجرة المرأة المسلسلة عنا. ونحن نعرف اليوم أن الكون يحوي أكثر من 100 مليار من المجرات منها الكبير والصغير.

مجموعتنا المحلية ، وتظهر مجرتنا (درب التبانة ) وتابعتيها «سحابة ماجلان الكبرى» و«سحابة ماجلان الصغرى» في وسط الشكل ، وموضع مجرة المرأة المسلسلة التي هي أكبر من مجرتنا بالنسبة لنا (عرض الصورة نحو 10 مليون سنة ضوئية، ).
كما يبين الرصد الفلكي الحديث أن مجرتنا تنضم إلى تجمع مجرات قريب منا يسمى المجموعة المحلية Local Group، ومنها مجرة المرأة المسلسلة . ومجرة المرأة المسلسلة أكبر من مجرتنا حيث يبلع قطرها نحو 150 ألف سنة ضوئية – بينما يبلغ قطر مجرتنا نحو 100 ألف سنة ضوئية فقط. وتحوي المجموعة المحلية نحو 30 مجرة هي أقرب المجرات لنا وأكبرهم هي مجرة المرأة المسلسلة ومجرتنا وأما المجرات الأخرى فتعتبر مجرات قزمة.

ويقع مركز المجموعة بين مجرة المرأة المسلسلة [أندروميدا] التي تبعد عنا نحو 2.5 مليون سنة ضوئية وبيننا . تشغل المجموعة مكانا في الفضاء يبلغ قطره 10 مليون سنة ضوئية. أهم أعضاء المجموعة المحلية تشكلها مجرتنا درب التبانة، والمرأة المسلسلة ومجرة المثلث Triangulum.

وتبلغ كتلة المجموعة المحلية نحو (1.29 ± 0.14)×1012 كتلة شمسية. كما أن المجموعة المحلية تنتمي إلى مجموعة أكبر وهي مجموعة العذراءالعظمى Virgo Super cluster، وهي تبعد عنا نحو 50 مليون سنة ضوئية.

طبقة الاوزون

طبقة الأوزون هي جزء من الغلاف الجوي لكوكب الأرض والذي يحتوي بشكل مكثف على غاز الأوزون. وهي متمركزة بشكل كبير في الجزء السفلي من طبقة الستراتوسفير من الغلاف الجوي للأرض وهي ذات لون أزرق.

يتحول فيها جزء من غاز الأوكسجين إلى غاز الأوزون بفعل الأشعة فوق البنفسجية القوية التي تصدرها الشمس وتؤثر في هذا الجزء من الغلاف الجوي نظرا لعدم وجود طبقات سميكة من الهواء فوقه لوقايته. ولهذه الطبقة أهمية حيوية بالنسبة لنا فهي تحول دون وصول الموجات فوق البنفسجية القصيرة بتركيز كبير إلى سطح الأرض.

اكتشف كل من شارل فابري وهنري بويسون طبقة الأوزون في 1913 وتم معرفة التفاصيل عنها من خلال غوردون دوبسون الذي قام بتطوير جهاز لقياس الأوزون الموجود في طبقة الستراتوسفير من سطح الأرض.

بين سنة 1928 و1958 قام دوبسون بعمل شبكة عالمية لمراقبة الأوزون والتي ما زالت تعمل حتى وقتنا هذا. وحدة قياس دوبسون، هي وحدة لقياس مجموع الأوزون في العامود، سميت باسمه تكريمًا له.

خصوصا إذا علمنا ان غاز الاوزون والمتكون من ثلاث ذرات اوكسجين لونه مائل إلى الخضرة وان من أهم وظائف طبقة الأوزون هي حماية سطح الأرض من الأشعة الضارة للشمس من أن تصل لسطحها وخاصة الأشعة فوق البنفسجية، التي تسبب أضراراً بالغة للإنسان وخاصة سرطانات الجلد .. وأيضاً للحيوان والنبات على حد سواء.

الأشعة الفوق بنفسجية والأوزون

دور طبقــة الأوزون: على الرغم من أن تركيز الأوزون في طبقة الأوزون قليل، إلا انه مهم بشكل كبير للحياة على الأرض، حيث انها تمنع تسرب الأشعة فوق البنفسجية الضارة (UV) التي تطلقها الشمس. تم تصنيفها على حسب طول موجاتها إلى UV-A وUV-B وUV-C حيث تعتبر الأخيرة خطيرة جداً على البشر ويتم تنقيتها بشكل كامل من خلال الأوزون على ارتفاع 35 كيلومتر. مع ذلك يعتبر غاز الأوزون سام على ارتفاعات منخفضة حيث يسبب النزيف وغيرها.

من الممكن ان يؤدي تعرض الجلد لأشعة UV-B لاحتراقه (يظهر على شكل احمرار شديد); والتعرض الشديد له قد يؤدي إلى تغير في الشفرة الوراثية والتي تنتج عنها سرطان الجلد. مع ان طبقة الأوزون تمنع وصول الأشعة UV-B الا انه يصل بعضاً منها لسطح الأرض. معظم أشعة UV-A تصل الأرض وهي لا تضر بشكل كبير إلا انها من الممكن ان تسبب تغيير في الشفرة الوراثية أيضاً.

استنزاف طبقة الأوزون يسمح للأشعة فوق البنفسجية وتحديداً الأشعة ذات الموجات الأكثر ضررا أن تصل إلى سطح الأرض مما يؤدي إلى زيادة في احتمال حدوث تغييرات بالجينات الوراثية للأحياء على الأرض.

حساسية الحمض النووي للأشعة فوق البنفسجية

مستويات طاقة الأشعة فوق البنفسجية عند ارتفاعات مختلفة، الخط الأزرق يوضح حساسية الحمض النووي (DNA). اللون الأحمر يوضح مستوى الطاقة عند انخفاض 10% بنسبة الاوزون
لتقدير أهمية الوقاية من الأشعة فوق البنفسجية، نستطيع تفادي الضرر من التعرض للإشعاع في طيف ضوئي (action spectrum)، حيث يبين لنا تأثير الإشعاع البيولوجي حسب طول الموجات. من الممكن ان يكون التأثير حروق الجلد، تغير في نمو النبات أو تغيير في الحمض النووي (DNA). يتغير الضرر من التعرض للإشعاع على حسب طول الموجات. لحسن الحظ، يتغير تركيب الحمض النووي (DNA) بالموجات الأقل من 290 نانومتر والتي تقوم طبقة الأوزون بحجبها بشكل كبير. وفي الموجات الأطول التي يحجبها الاوزون بشكل بسيط لا يتضرر الحمض النووي بشكل كبير. لو قل الأوزون بنسبة 10%, سيتم التغيير بنسبة 22% في الحمض النووي من تأثير الأشعة الفوق بنفسجية. للعلم التغيير في الحمض النووي يؤدي إلى أمراض مثل سرطان الجلد، وهذا يوضح أهمية طبقة الاوزون على حياتنا.

أيــن يتوزع الأوزون

المتوسط الشهري العالمي لكمية الأوزون الإجمالية
سماكة الأوزون هي الكمية الإجمالية في عمود رأسي من الهواء وهي تختلف لأسباب كثيرة، حيث تكون اقل عند خط الاستواء وأكبر مع المرور عند القطبين. وهي تختلف أيضاً في المواسم، حيث تكون أكثر سماكة في فصل الربيع وأقل سماكة في فصل الخريف. والأسباب لذلك معقدة، يتضمن ذلك دورة الغلاف الجوي وقوة الشمس.

بما أن الأوزون الموجود في طبقة الستراتوسفير ينتج بسبب الأشعة الفوق البنفسجية الصادرة من اشعة الشمس، لذلك من المتوقع ان تكون أعلى مستويات الأوزون عند خط الاستواء وأقلها عند القطبين ولنفس السبب من الممكن الاستنتاج ان أعلى مستويات الأوزون في الصيف واقلها في الشتاء. غير أن ذلك غير صحيح حيث أن أعلى مستويات الأوزون متواجدة في القطبين الشمالي والجنوبي كما تكون أعلى في فصل الربيع وليس في الصيف، واقلها في فصل الخريف وليس الشتاء. خلال فصل الشتاء، تزداد سماكة طبقة الاوزون. تم تفسير هذه الأحجية من خلال دورة الرياح في طبقة الستراتوسفير والمعروفة بدورة بروير-دوبسون معظم الأوزون يتم إنتاجه فوق القطبين وتقوم دورة الرياح في طبقة الستراتوسفير من عند القطبين بإتجاه وبالعكس إلى ارتفاع اقل في طبقة الستراتوسفير.

دورة بروير – دوبسون في طبقة الاوزون
طبقة الأوزون أكثر ارتفاعاً عند خط الاستواء وأقل انخفاضاً عند الابتعاد عن خط الاستواء، خصوصاً عند منطقة القطبين. تنوع الارتفاع في الأوزون سببه بطئ دورة الهواء التي ترفع الأوزون من طبقة الترابوسفير إلى الستراتوسفير.

كلما ابتعدنا عن خط الاستواء زادت سماكة الأوزون بإتجاه القطبين، بشكل عام كمية الأوزون الموجودة في القطب الشمالي أكثر منها في الجنوبي. بالإضافة إلى ذلك، تكون سماكة الأوزون في القطب الشمالي أكبر في فصل الربيع (مارس – أبريل) منها في القطب الجنوبي بينما تكون في القطب الجنوبي أكبر في فصل الخريف (سبتمبر – أكتوبر) منها في القطب الشمالي في نفس الفترة. في الواقع أكبر كميات الأوزون في جميع أنحاء العالم توجد في القطب الشمالي خلال فترة الربيع وفي خلال الفترة نفسها تكون أقل كميات الأوزون في جميع أنحاء العالم توجد في القطب الجنوبي خلال فترة الربيع بالقطب الجنوبي بشهري سبتمبر وأكتوبر وذلك بسبب ظاهرة ثقب الأوزون.

استنزاف الأوزون
من الممكن استنزاف طبقة الأوزون هيدروكسيل (OH), غاز الكلور (Cl) وغاز البرومين (Br). حيث يوجد مصادر طبيعية لجميع العناصر المذكورة، إلا أن تركيز غاز الكلور وغاز البرومين قد ارتفع بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة وذلك بسبب إنتاج البشر لبعض المواد المركبة خصوصاً كلوروفلوروكربون (chlorofluorocarbon) والتي تعرف اختصاراً باسم (CFCs) وأيضاً بروموفلوروكربون.

هذه المركبات المستقرة كيميائية تستطيع ان تصل إلى طبقة الستراتوسفير حيث تعمل الأشعة فوق البنفسجية على تفكيك كل من الكلور والفلور.. يبدأ كل منهم بتحفيز سلسلة من التفاعل القادرة على تفكيك أكثر من 100,000 جزئ أوزون. الاوزون في الجزء الشمالي من الكرة الأرضية في انخفاض 4% كل عقد. تقريباً أكثر من 5% من سطح الأرض حول القطب الشمالي والقطب الجنوبي، أكثر (لكن بشكل موسمي) قد ينخفض; وهذا ما يسمى بـ ثقب الأوزون.

الحلول المقترحة للتقليل من استنزاف الأوزون
السويد هي أول دولة تمنع استخدام الرشاشات (مثل المبيدات الحشرية) التي تقضي علي الحشرات والتي تحتوي على كلوروفلوروكربون (CFC) الذي يعمل علي تاكل طبقة الاوزون في 23 يناير، 1978. تلتها بعض الدول مثل الولايات المتحدة الأمريكية، كندا والنرويج. وقد منعت المجموعة الأوروبية اقتراح مشابه. حتى في الولايات المتحدة، ما زال غاز كلوروفلوروكربون يستخدم في أماكن أخرى مثل الثلاجات والمنظفات الصناعية حتى بعد اكتشاف ثقب طبقة الأوزون بالقطب الجنوبي في سنة 1985. بعد محادثات ومعاهدة دولية (بروتوكول مونتريال)، تم وقف إنتاج كلوروفلوروكربون (CFC) بشكل كبير ابتداً من 1987 وبشكل كامل في عام 1996.

في 2 اغسطس 2003, قام العلماء بالإعلان ان استنزاف طبقة الأوزون قد بدأ يتباطأ بعد حظر استخدام الكلوروفلوروكربون (CFC).

ثلاث أقمار اصطناعية وثلاث محطات ارضية اثبتت بطئ استنزاف طبقة الأوزون العليا بشكل كبير خلال العقد الماضي. تمت الدراسة من خلال منظمة الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي (American Geophysical Union). بعض الانحلال ما زال قائم في طبقة الأوزون بسبب عدم قيام بعض الدول بمنع استخدام الكلوروفلوروكربون (CFC) بالإضافة إلى وجوده مسبقاً في طبقة الستراتوسفير قبل منع استخدامه، حيث له فترة انحلال طويلة من 50 إلى أكثر من 100 سنة، ولذلك تحتاج طبقة الأوزون لرجوعها بشكل كامل لعدة عقود.

حالياً يتم تركيب مكونات تحتوي على (C-H) لتحل كبديل لاستخدام الكلوروفلوروكربون (CFC) مثل هايدروكلوروفلوروكربون (HCFC)، حيث ان هذه المركبات أكثر نشاط ولحسن الحظ لا تبقى فترة كافية في الغلاف الجوي لتصل إلى طبقة الستراتوسفير حيث تؤثر على طبقة الأوزون.

البيئة

البيئة لغة: المنزل والحال، وهي لفظة شائعة الاستخدام يرتبط مدلولها بنمط العلاقة بينها وبين مستخدمها فنقول:- البيئة الزراعية، والبيئة الصناعية، والبيئة الصحية، والبيئة الاجتماعية، والبيئة الثقافية، والسياسية. ويعني ذلك علاقة النشاطات البشرية المتعلقة بهذه المجالات.

التعريف اللغوي للبيئة
البيئة في اللغة مشتقة من الفعل (بوأ) و (تبوأ) أي نزل وأقام. والتبوء: التمكن والاستقرار والبيئة: المنزل. والبيئة بمعناها اللغوي الواسع تعني الموضع الذي يرجع إليه الإنسان، فيتخذ فيه منزله ومعيشته، ولعل ارتباط البيئة بالمنزل أو الدار له دلالته الواضحة حيث تعني في أحد جوانبها تعلق قلب المخلوق بالدار وسكنه إليها، ومن ثم يجب أن تنال البيئة بمفهومها الشامل اهتمام الفرد كما ينال بيته ومنزله اهتمامه وحرصه.

يغلب عند سماع كلمة البيئة أن المقصود هي البيئة الطبيعية.

التعريف العلمي للبيئة
يرجع الفضل الأول في تحديد مفهوم البيئة العلمي إلى العلماء العاملين في مجال العلوم الحيوية والطبيعية، فيرى البعض أن للبيئة مفهومان يُكمّل بعضهما البعض: أولهما «البيئة الحيوية» وهي كل ما يختص بحياة الإنسان نفسه من تكاثر ووراثة فحسب، بل يشمل علاقة الإنسان بالكائنات الحية، الحيوانية والنباتية، التي تعيش في صعيد واحد. أما ثانيهما وهي «البيئة الطبيعية أو الفيزيقية» وهذه تشمل موارد المياه وتربة الأرض والجو ونقاوته أو تلوثه وغير ذلك من الخصائص الطبيعية للوسط.

ويرى البعض الآخر أن البيئة تعني الوسط الذي يعيش فيه الكائن الحي أو غيره من الكائنات الحية وهي تشكل في لفظها مجموع الظروف والعوامل التي تساعد الكائن الحي على بقائه ودوام حياته. ويحاول طرف آخر التركيز على الإنسان باعتباره أحد مكونات البيئة الفاعلة، فيعرف البيئة بأنها كل مكونات الوسط الذي يتفاعل معه الإنسان مؤثراً ومتأثراً، أو هي الإطار الذي يعيش فيه الإنسان ويحصل منه على مقومات حياته، من غذاء وكساء ودواء ومأوى، ويمارس فيه علاقاته مع أقرانه من بني البشر. ويبدو أقرب للحقيقة العلمية القول إن البيئة هي مجموع العوامل الطبيعية والبيولوجية والعوامل الاجتماعية والثقافية والاقتصادية التي تتجاور في توازن، وتؤثر على الإنسان والكائنات الأخرى بطريق مباشر أو غير مباشر. وهذا التعريف يدلي بأن البيئة اصطلاح ذو مضمون مركب: فهناك البيئة الطبيعية بمكوناتها التي أودعها الله فيها، وتشمل الماء والهواء والتربة وأشعة الشمس، وما يعيش على تلك العناصر والمكونات من إنسان ونبات وحيوان. وهناك البيئة الاصطناعية وهي تشمل كل ما أوجده تدخل الإنسان وتعامله مع المكونات الطبيعية للبيئة، كالمدن والمصانع والعلاقات الإنسانية والاجتماعية التي تدير هذه المنشآت.

بصفة عامة البيئة تشير إلى المحيط الكائن حول شيء، وقد يكون هذا الشيء إنسانا أو حيوانا أو برنامج حاسوب أو نفس الإنسان. ويتفق العلماء في الوقت الحاضر على أن مفهوم البيئة يشمل جميع الظروف والعوامل الخارجية التي تعيش فيها الكائنات الحية وتؤثر في العمليات التي تقوم بها. فالبيئة بالنسبة للإنسان- “الإطار الذي يعيش فيه والذي يحتوي على التربة والماء والهواء وما يتضمنه كل عنصر من هذه العناصر الثلاثة من مكونات جمادية، وكائنات تنبض بالحياة. وما يسود هذا الإطار من مظاهر شتى من طقس ومناخ ورياح وأمطار وجاذبية ومغناطيسية…إلخ، ومن علاقات متبادلة بين هذه العناصر.

البيئة قد تشير إلى:

البيئة المبنية: هي التي شيدت المناطق المحيطة بها التي تقدم الإعداد للنشاط البشري، بدءا من المناطق المحيطة بها على نطاق واسع في الأماكن المدنية الشخصية.
البيئة (فيزياء حيوية): هي العوامل المادية والبيولوجية مع تفاعلاتها الكيميائية التي تؤثر على الكائن الحي.
البيئة (النظم): هي المناطق المحيطة بها لنظام المادية التي قد تتفاعل مع النظام من خلال تبادل الشامل، والطاقة، أو غيرها من الممتلكات.
الفن البيئي
الحتمية البيئية
السياسة البيئية
علم النفس البيئي
نوعية البيئة
العلوم البيئية: هي دراسة التفاعلات بين المكونات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية للبيئة
البيئة (سلسلة): هي سلسلة من الأشرطة، والأقراص المدمجة التي تصور الحياة الطبيعية
علم البيئة
البيئة الطبيعية: هي جميع الكائنات الحية وغير الحية التي تتفاعل فيما بينها وتتواجد في مجال جغرافي معين
البيئة الاجتماعية: والثقافة أن في حياة الفرد، والشعب والمؤسسات الذين يتفاعلون.
البيئة السياسية: هي المحيط السياسى الناشئ نتيجة لسياسة الحكومة أو الإدارة.
البيئة التاريخية: هي الأحداث والثقافة التي عاشها الشخص أو آلاف الأشخاص والمعتقدات والإجراءات التي تعتمد على بيئته.
النظام البيئي والتوازن الإيكولوجي
إن البيئة بمفهومها السابق، يحكمها ما يسمى بالنظام البيئي، والتوازن الإيكولوجي وهما فكرتان متلازمتان من الناحية العلمية. والإنسان جزء من نظام معقد يتفاعل معه ويؤثر فيه عن طريق المجتمع ومن خلاله. والظواهر البيئية الناتجة عن التغيرات التي يحدثها الإنسان في بيئة الأرض من خلال الأنشطة المختلفة التي يقوم بها، لا يمكن فهمها إلا في إطار علاقة ثلاثية تبادلية تقوم بين الإنسان والمجتمع والبيئة. وعليه فإن النظام البيئي كما عرفه البعض هو عبارة عن: «وحدة أو قطاع معين من الطبيعة بما تحويه من عناصر وموارد حية نباتية وحيوانية وعناصر وموارد غير حية، تشكل وسطاً حيوياً تعيش فيه عناصره وموارده في نظام متكامل، وتسير على نهج طبيعي، ثابت ومتوازن، تحكمه القدرة الإلهية وحدها، دون أي تدخل بشري أو إنساني». ويعرفه البعض الآخر بقوله «أن النظام البيئي عبارة عن وحدة بيئية متكاملة تتكون من كائنات حية ومكونات غير حية متواجدة في مكان معين، يتفاعل بعضها ببعض، وفق نظام دقيق ومتوازن، في ديناميكية ذاتية، لتستمر في أداء دورها في استمرارية الحياة». نلاحظ أن القاسم المشترك بين هذين التعريفين يدور حول علاقة الكائنات الحية في منطقة ما، ووسطها المحيط، قائمة على التأثير المتبادل. لذلك يمكن أن نعرف النظام البيئي بشكل مبسط بأنه «جملة من التفاعلات الدقيقة بين الكائنات الحية التي تستوطن قطاعاً معيناً من الطبيعة، والوسط المحيط بها». والنظام البيئي بهذا المعنى يقوم على نوعين من العناصر:

النوع الأول: العناصر الحية: وهي عديدة تشمل الإنسان، والنبات والحيوان، وتعيش هذه العناصر على اختلاف أشكالها، في نظام حركي متكامل، كل عنصر يتأثر بالعناصر الأخرى، ويؤثر فيها، ويؤدي دوراً خاصاً به، ويتكامل مع أدوار العناصر الأخرى، ويأتي الإنسان على قمة هذه العناصر فينسق بينها ويسخرها لخدمته.

النوع الثاني: العناصر غير الحية: وأهمها الماء والهواء والتربة، وكل عنصر منها يشكل محيطاً خاصاً به، فهناك المحيط المائي ويشمل كل ما على الأرض من مصطلحات مائية(بحار– أنهار– محيطات- بحيرات) وهناك المحيط الجوي أو الهوائي ويشتمل على غازات وجسيمات وأبخرة وذرات معادن. وأخيراً هناك المحيط اليابس أو الأرضي ويشمل الجبال والهضاب والتربة. ويلاحظ أن هذه الأوساط أو المحيطات ترتبط ببعضها البعض، وبمكونات العالم الحي، أو العناصر الحية السابق ذكرها، بعلاقات متكاملة متوازنة والاختلال الذي يلحق بالتوازن البيئي يتأتى من ازدياد أو نقصان، غير طبيعي، لعنصر من عناصر النظام البيئي، الذي يحكم كل بيئة من تلك البيئات، بفعل تأثير خارجي، كتلوث الماء، أو الهواء، أو التربة، أو انقراض بعض النباتات أو الحيوانات أو غيرها ويمثل الإنسان أحد العوامل الهامة في هذا النظام البيئي، بل هو يعتبر من أهم عناصر الاستهلاك التي تعيش على الأرض، ولذلك فإن الإنسان إذا تدخل في هذا التوازن الطبيعي دون وعي أو تفكير، فإنه يفسد هذا التوازن تماماً.

في الحوسبة
بيئة سطح المكتب في مجال المعلوماتية، واجهة المستخدم الرسومية لجهاز الحاسوب.
متغير البيئة ومجموعة من البيئات المحددة في عملية.
بيئة التطوير المتكاملة وهو نوع من برامج الحاسوب التي تساعد المبرمجين في تطوير برامج الحاسوب.
بيئة تشغيل ظاهري آلة الدولة التي توفر خدمات البرمجيات لعمليات أو برامج عند عمل وتشغيل الحاسوب.
البيئة الافتراضية من التقنيات المميزة التي تمكّن المستخدم مثلا من تشغيل نظامي تشغيل في ذات الوقت بنفس الحاسوب.
عناصر البيئة
يمكن تقسيم البيئة، وفق توصيات مؤتمر ستوكهولم، إلى ثلاثة عناصر هي:

البيئة الطبيعية: وتتكون من أربعة نظم مترابطة وثيقاً هي: الغلاف الجوي، الغلاف المائي، اليابسة، المحيط الجوي، بما تشمله هذه الأنظمة من ماء وهواء وتربة ومعادن، ومصادر للطاقة بالإضافة إلى النباتات والحيوانات، وهذه جميعها تمثل الموارد التي اتاحها الله سبحانه وتعالى للإنسان كي يحصل منها على مقومات حياته من غذاء وكساء ودواء ومأوى.
البيئة البيولوجية: وتشمل الإنسان «الفرد» وأسرته ومجتمعه، وكذلك الكائنات الحية في المحيط الحيوي وتعد البيئة البيولوجية جزءاً من البيئة الطبيعية
البيئة الاجتماعية: ويقصد بالبيئة الاجتماعية ذلك الإطار من العلاقات الذي يحدد ما هي علاقة حياة الإنسان مع غيره، ذلك الإطار من العلاقات الذي هو الأساس في تنظيم أي جماعة من الجماعات سواء بين أفرادها بعضهم ببعض في بيئة ما، أو بين جماعات متباينة أو متشابهة معاً وحضارة في بيئات متباعدة، وتؤلف أنماط تلك العلاقات ما يعرف بالنظم الاجتماعية، واستحدث الإنسان خلال رحلة حياته الطويلة بيئة حضارية لكي تساعده في حياته فعمّر الأرض واخترق الأجواء لغزو الفضاء.

صحه نفسيه:

#الصحة_النفسية

 

#طرق_للتحكم_في_التفكير.

 

من الأمور التي تساعد الإنسان على التحكّم في تفكيره اتّباع بعض الطرق الخاصة بذلك، منها :

 

1⃣ اتّباع طريقة المقاطعة والاستبدال ، وتكمن في أن يتخلّى العقل عن الأفكار السلبية ، ويستبدلها بأخرى إيجابية ، فيتمرّن بذلك على التفاؤل والتفكير بإيجابيّة.

 

2⃣ ممارسة التمارين الرياضية ، والتنفس بعمق ، الأمر الذي يساهم في التقليل من الأفكار التي تدور في الذهن.

 

3⃣ تركيز التفكير على الحاضر ، فكثير من الناس يتمسّكون في الماضي أو يركّزون تفكيرهم على المستقبل ، ممّا يقلّل من تفاعلهم وتركيزهم مع ما يحصل معهم في الوقت الحالي ، لذا لا بدّ من الاهتمام بالأفكار التي تخصّ الوقت الآتي ، وإبعاد أيّ فكرة قد تشتّت الذهن.

 

 

#نصائح.للتخلص.من.التفكير.السلبي.

 

إنّ للتفكير السلبيّ أثر بالغ في التأثير على جسم الإنسان وإنهاكه ، ولتجنّب ذلك لا بدّ من التحكّم في الأفكار بعدّة طرق ، منها :

 

1⃣ قراءة الأفكار بصوتٍ عال ، فذلك يساعد على مواجهة المشاكل والأفكار السلبيّة والسعي لحلّها ، أمّا التهرّب فيجعل الأفكار تتراكم ، لتسيّر الإنسان بشكل خاطئ.

 

2⃣ زيادة الثقة بالنفس ، إذ إنّ فقدان الثقة بالنفس يضعف التركيز على الأهداف ، ويزيد من مقدار الأفكار السلبية في العقل.

 

3⃣ التركيز على الأهداف والأفكار الإيجابية التي ستثمر ، والتهرّب من الأفكار السلبية بتذكّر أمر مضحك أو تغيير مكان الجلوس.

 

4⃣ التفاؤل الدائم.

 

5⃣ تجنّب تقليد الآخرين وتتبّع خطواتهم في الحياة ، فالسعادة تكمن في القيام بكل ما تحبّه النفس وتسعى لتحقيقه ، وما ينبع منها لا ما يؤخذ عن الآخرين.

 

6⃣ تجنّب المقارنة مع الآخرين.

 

#التخلّص.من.الأفكار.العالقة.في.الذهن.

 

للتحكّم في التفكير والسيطرة على الأفكار التي تدور في الذهن، لا بدّ من التخلص أولاً من كل ما يشوّش الفكر ، وذلك باتّباع الخطوات الآتية :

 

1⃣ تجنّب الحديث عن تلك الأفكار العالقة ، إذ إنّ الحديث عنها يسهّل عليها البقاء في الذهن.

 

2⃣ التأكد من أن أيّ فكرة عالقة في الذهن ستمرّ ، فمحاولة السيطرة على الأفكار ومحوِ السلبي منها لا يستغرق وقتاً لمن يعزم على ذلك.

 

3⃣ بذل الجهد لتجنّب تركيز المشاعر على تلك الأفكار ، فالأحاسيس والهواجس التي تخطر على البال اتجاه أفكار غير مرغوب بها تساعد على ترسيخها.

 

4⃣ صرف الانتباه عن الأفكار العالقة ، والقيام بنشاط أو أيّ فعل يشتّت التفكير عنها.

 

 

علم النفس وتطوير الذات ⚙

عشاق علم النفس وتطوير الذات . (معلومات نفسيه ):

#معلومات_نفسـية 🌕:

 

الكلمات كالبذور ..ولكنها تغرس في القلوب وليس الأرض ..لذا أحترس مما تزرع وراعي ماتقول .. فقد تضطر يوماً لأكل ما زرعته .

 

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

 

#نفسـياًً .. 🌕

 

‏أن معدل بكاء المرأة يفوق بأضعاف الرجل

حيث أنها تبكي مابين 40 مره فالسنة في

حين يبكي الرجل بمعدل 4 مرات فقط.

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

 

#نفسـياًً .. 🌕

 

التعامل مع البشر بمختلف عقلياتهم و طباعهم و أخلاقهم يحتاج إلى صبر ، وأحياناً إلى تغافل متعمد لتستمر علاقتك بهم.

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

 

#نفسـياًً .. 🌕

 

– الشيء الوحيد الذي يمكن ان يضمن لك سعادتك ، هو تفكيرك ،

 

و هو قدرتك على استعياب الصدمات

و تأقلمك مع الغياب ، هو قوتك على الاستغناء عن كل ما يؤذيك او يقلل من شأنك ، هو اختيارك أن تبدأ من جديد بعد نهاية اي شيء، او فراق اي شخص ، هو شعورك أن كل شيء جيد رغم أن كل المعطيات تشير الى العكس ، هو اقتناعك التام انك تستحق صحة افضل، معاملة افضل، علاقة افضل، حياة افضل،

– والتزامك الدائم بأن لا تقبل ابدا باقل مما تستحق.

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

#نفسـياًً .. 🌕

 

‏يتكلم عنك الناس في ثلاث حالات:

1- عندما لا يملكون ماتملك

2- وعندما يعجزون ان يكونوا مثلك

3- عندما لا يستطيعون الوصول اليك

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

 

علامات التناغم بين شخصين حسب دراسات علم النفس 🌕👇:

 

1️⃣ احاديث بلا نهاية :

المحادثات ليست مملة و لا تنتهي أبداً . بطريقة ما ، عندما يكون لدى شخصين كيمياء ، يمكن أن يتحدثا عن أي موضوع تقريباً لساعات .

كل محادثة هي فقط للإستمتاع باللحظة الحالية .

 

2️⃣ مرور الوقت بسرعة :

الوقت “يطير” عندما يتحدث الشخصان عبر الهاتف أو يجتمعان معاً .

 

الوقت يمر بسرعة لدرجة أن محادثة   لمدة 4 ساعات قد تبدو و كأنها دقائق معدودة .

 

3️⃣ الشعور بالراحة :

بطريقة ما يشعران بالراحة مع بعضهما البعض كما لو كانا يعرفان بعضهما البعض منذ فترة طويلة .

 

عندما يدخل أحدهما الغرفة ، يشعر الآخر على الف