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.