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 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.

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.

الطاقة

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

طاقة كهرمائية

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

التقانة

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

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

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

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

مقدمة

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

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

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

التعريف والاستعمال

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

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

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

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

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

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

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

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

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

الحضارة

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

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

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

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

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

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

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

و للتعرف على حضارات الشعوب تُدرس العناصر التالية:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

تقسيم الحضارات
صامويل هنتنجتون

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

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

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

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

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

الزجاج

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

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

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

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

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

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

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

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

تشكيل الزجاج

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

بنية الزجاج

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

اكتشاف زجـاج الأمان

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

القطن

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

الرياضة

الرياضة هي مجهود جسدي عادي أو مهارة تُمَارَس بموجب قواعد مُتفق عليها بهدف الترفيه أو المنافَسة أو المُتعة أو التميز أو تطوير المهارات أو تقوية الثقة بالنفس أو الجسد. واختلاف الأهداف من حيث اجتماعها أو انفرادها يميز الرياضات، بالإضافة إلى ما يضيفه اللاعبون أو الفِرَق من تأثيرٍ على رياضاتهم.

التربية البدنية هي الجانب المتكامل من التربية يعمل على تنمية الفرد وتكيفه جسديًّا وعقليًّا واجتماعيًّا ووجدانيًّا عن طريق الأنشطة البدنية المُختارة التي تتناسب مع مرحلة النمو، والتي تُمارس بإشراف قيادةٍ صالحةٍ لتحقيقِ أسمى القيم الإنسانية وبذلك فإن تعبير التربية الرياضية أوسع بكثير وأعمق دلالةً بالنسبة لحياةِ الإنسان من كونه مجرد صحة بدنية أو الثقافة البدنية أو التمرينات والتدريبات البدنية أو الألعاب الرياضية، فهو مجال من مجالات التربية الشاملة التي تشكل التربية الرياضية ميدانا حيا منه مشيرا إلى أن برامجه ليست مجرد تدريبات تُؤَدَّى ولكنها بإشراف قيادةٍ مؤهلة تساعد على جعل حياة الإنسان أكثر ملائمةً لمتطلبات عصره.

النشأة
تدل الآثار المصرية على أن المصريين القدماء كانوا يمارسون أنواعاً من الرياضة منها المصارعة والرقص، ولا شك أن الرياضة أثبتت نفسها كعامل مهم لتدريب المحاربين. وفي كثير من اللوحات صور لفراعنة مصر وهم يمارسون صيد الأسود والغزلان بالقوس أثناء ركوبهم عرباتهم الحربية.

وتدل آثار العصر اليوناني مثل الملعب الأولمبي باليونان، على أن العديد من الرياضات كانت تنظم لها المسابقات للمشاركين من بين البلاد اليونانية. وقد استوحيت العديد من الرياضات من الأنشطة التي قام بها الإنسان البدائي مثل:

مطاردة الفريسة من أجل لقمة العيش فقد استوحي منها رياضة العدو والرماية.
القفز لتجاوز الكوارث الطبيعية وقد استوحي منه رياضة القفز.
السباحة في البحر، وصيد الأسماك وقد استوحي منها رياضة السباحة.
استعمال الخيل للتنقل وقد استوحي منها رياضة سباق الخيل.
وهناك أيضا الرياضات التي كان يمارسها الصينيون منذ آلاف السنين حيث كانوا يلعبون كرة القدم بالحديد.

الجمباز
ممارسة أغلب الرياضات تضفي جمالا على الجسم، مثل الجمباز، بناء الأجسام، اليوغا، الفروسية، وأيضا الأداء مثل القفز عاليا فهو ذو جمال شكلي، ويحافظ على الجسد. ومن يزاول الرياضة فهو ليس بحاجة لتخسيس نفسه، فالرياضة تستهلك كل ما يزيد عنده من السعرات الحرارية.

فوائد الرياضة والحركة
الرياضة تلعب دوراً أساسياً في أي حمية يمكن اتباعها؛ فهي مفيدة للجسم البشري وتؤدي إلى تقليل نسبة الإصابة بمرض السكري وأمراض القلب والشرايين، وتحافظ على الوزن المثالي وعلى ذاكرة أفضل كما أنها تزيد الثقة بالنفس؛ حيث أثبتت دراسة بريطانية أن الرياضة تساعد على إفراز المخ لمواد كيميائية مثل «الاندرفينس» التي تجعل الإنسان يشعر بأنه في حال أفضل. كما أن هناك العديد من ألعاب الرياضة التي تتميز بالتشويق مثل كرة القدم والقفز العالي وسباق الحواجز.

ولممارسة الرياضة لست في حاجة إلى قضاء ساعات في صالة التمارين الرياضية، كل ما تحتاجه هو إضافة القليل من الحركة للروتين اليومي. أثبتت الدراسات الحديثة أن الرياضة البدنية تفيد الجسم كثيراً وتؤدي إلى:

التقليل من نسبة الإصابة بمرض السكري
تحكم أفضل بنسبة السكر في الدم
التقليل من نسبة الإصابة بأمراض القلب والشرايين والكولسترول
المحافظة على الوزن
التقليل من الإصابة بالبرد
ذاكرة أفضل
نوم أفضل
المحافظة على المفاصل
زيادة الثقة بالنفس
تحكم أفضل بالضغوطات والتوتر
التمارين الرياضية
تساعد التمارين الرياضية على التحمل والصبر وذلك عن طريق تدريب الجسم على أن يكون أكثر مرونة ومن هنا نستكشف أن الرياضة تعلم الآتي:

الصبر إذ عندما يخسر الرياضى في مباراة ما فعليه أن يصبر على خسارته فلا يتعدى على منافسه ويسعى إلى الفوز بشرف ونزاهة فالرياضة لتهذيب النفوس لا لإحراز الكؤوس.
ترتبط الرياضة بالاحترام إذ على الرياضي احترام قواعد اللعبة واحترام منافسه.
الرياضة تعلم الفرد التنافس النزيه والتحدي.
التعاون وتنمية روح الفريق والعمل الجماعي وهذا عند إقامة مباريات بين فريقين أو عدة فرق.
وكذلك تعلم الجرأة والشجاعة، وهذا ما يوجد كثيرًا في الرياضات القتالية كالكونغ فو والكاراتيه إلخ.
الرياضة تنمي الثقة بالنفس في الفرد، وتعلمه التركيز.
والعديد من القيم الأخرى التي تساعده على التأقلم في المجتمع؛ لأن الرياضة -كما ذكر سابقا- ليست لإحراز الكؤوس ولكن لتهذيب النفوس.

هناك دراسة بريطانية تقول إن الأطباء يصفون ممارسة التمرينات الرياضية بشكل متزايد كعلاج لأولئك المصابين ببعض الأمراض، وذكرت الدراسة التي أجرتها مؤسسة الصحة العقلية، وشملت 200 طبيب من الذين يندرجون تحت فئة ممارس عام، أن 22 بالمئة منهم يصفون التمارين الرياضية لأولئك الذين يعانون من الاكتئاب المتوسط.

يذكر أن 5 بالمئة فقط من الأطباء كانوا يصفون التمارين الرياضية كعلاج للاكتئاب المتوسط قبل 3 أعوام.

وقالت المؤسسة أنه من المهم ألا يركز الأطباء على وصف العقاقير المضادة للاكتئاب باعتبار أن هناك وسائل أخرى.

وقال البحث إن التمارين الرياضية تساعد الذين يعانون من الاكتئاب من الدرجة المتوسطة لانها ترفع من تقديرهم لأنفسهم من خلال تحسين صورة أجسادهم أو تحقيق أهدافهم.

كما أن التمارين الرياضية تساعد في إفراز المخ لمواد كيميائية مثل الأندورفين الذي يجعل الإنسان يشعر أنه في حالة أفضل.

وتقول سيليا ريتشاردسون المديرة بمؤسسة الصحة العقلية «إن التمارين الرياضية يمكنها أن تساعد الناس جسديًّا واجتماعيًّا وبيولوجيا».

ووجدت الدراسة ان عدد الأطباء الذين يؤمنون بفوائد العلاج بالتمارين قد ارتفع بدرجة كبيرة جدا، فقبل 3 سنوات كان 41 بالمئة فقط يرون أن التمارين تمثل علاجًا «فعالا أو فعالا للغاية» بالمقارنة بـ 61 بالمئة حاليا.

ويقول أندرو ماكولوج المدير التنفيذي بمؤسسة الصحة العقلية «إن الاكتئاب مرض معقد لذلك يجب أن يكون العلاج متنوعًا وان تتاح للمرضى فرصة للاختيار». تنشط الرياضة الدورة الدموية للجسم.

تحمي الرياضة الجسم من الأمراض المتنوعة كالسمنة وهشاشة العظام وأمراض القلب والشرايين فالعقل السليم في الجسم السليم.

ومن جانبه، قال البروفيسور «ستيف فيلد» من الكلية الملكية للطب العام «إن هناك وعيًا في الوقت الحالي بين الأطباء لفوائد التمارين وهناك دليل متزايد على فعاليتها، ورد الفعل من جانب المرضى يؤكد على فوائدها الكبيرة».

الألعاب الرياضية
الأخبار الرياضية ليست مقتصرة على رياضة كرة القدم فقط، بل كل الألعاب الرياضية ويمكن متابعتها في تريند الرياضة.

هناك العديد من الألعاب الرياضية في العالم، وأخرى جديدة تبتدع باستمرار، ومنها:

بناء الأجسام
رفع الأثقال
كرة السلة
كرة القدم
كرة القدم الأمريكية
رجبي
الكرة الحديدية الحرة والمقيدة
الغولف
اليوغا
القفز الطويل
القفز العالي
سباق الحواجز
السباحة
رمي المطرقة
رمي القرص
وغيرها من الرياضات..

أنواع الفنون الجسدية
تنقسم الفنون الجسدية إلى ثلاثة أنواع: رياضة وفن قتالي وفن حربي. الرياضة تمارس لتمرين عضلات الجسد وتدخل في اتحاد رياضي وتعمل بقوانين محددة، وكل ما كان كذلك يسمى رياضيًّا. مثل الكاراتيه بعد أن تحولت إلى رياضة صار ضرب الخصم أمرا ممنوعا بل تتوقف اللكمة قبل وصولها إلى جسد الخصم ويمنع إصابته في مواضع حساسة. أما الفن القتالي فهو لا قانون له ولا اتحاد رياضي له ويستخدم في قتال الشوارع، ولهذا نرى أن المقاتل الشرطي أو العسكري يتعلم فنًّا قتاليًّا لا رياضيًّا حيث يمكنه ضرب مواضع خطرة وحساسة لأن الشخص يدافع عن حياته. أما الفن الحربي فهو كالفن القتالي لا قانون له ولا اتحاد له ويصلح لقتال الشوارع لكن يضاف إليه أن الممارس يتعلم استراتيجيات حربية وعسكرية كخطط الهجوم والدفاع إلخ

المطر

المَطَرُ هو شكل من أشكال قطرات الماء المتساقطة من السحاب في السماء. وأنواع الأمطار ثلاثة، أمطار تصاعدية وهي التي تحدث بسبب تقلُّص الهواء الرطب القريب من سطح الأرض، والأمطار التضاريسية تحدث بسبب التقاء الرياح الرطبة القادمة من البحر بمناطق مرتفعة، والأمطار الإعصارية وتكون بسبب التقاء رياح مختلفة في درجة حرارتها ورطوبتها. يعد المطر من ضروريات الحياة فبدون المطر تموت الأرض التي تعيش عليها جميع الكائنات الحية.

طبيعة المطر
تتشكل قطرات المطر عندما تتحد قطيرات الماء الصغيرة في السحب، أو عندما تنصهر أشكال التساقط مثل الجليد والمطر الثلجي والبرد. وتسقط الأمطار على معظم أنحاء العالم، ويكون التساقط في المناطق المدارية على شكل أمطار، أما في القارة المتجمدة الجنوبية وفي بعض الأماكن الأخرى في العالم فيكون التساقط ثلجا. وتتفاوت قطرات المطر في أحجامها تفاوتا كبيرا، كما تتفاوت في سرعة سقوطها، إذ يتراوح قطر القطرات ما بين 0,5 و6,4 ملم، فالقطرة الأكبر هي الأسرع في السقوط. وعند مستوى سطح البحر تصل سرعة سقوط قطرة المطر التي يصل قطرها 5 ملم إلى حوالي تسعة أمتار في الثانية (9م/ث). أما الرذاذ، الذي يتألف من قطيرات صغيرة، يقل قطرها عن 0,5 ملم، فإن سرعة الواحدة منها تصل إلى 2,1 م/ث أو أقل من ذلك نظرا لمقاومة الهواء. ويعتمد شكل قطرة المطر على حجمها؛ فقطرة المطر التي يقل قطرها عن 1 مليمتر يكون شكلها كرويا، ومعظم القطرات الكبيرة تتفلطح عند السقوط. أما الجليد فله أشكال بلورية مختلفة.

دور المطر
والمطر ضروري للحياة، لأنه يمد الإنسان والحيوان والنبات بالماء، ويُلاحظ أن مظاهر الحياة تكاد تنعدم في المناطق التي تعاني قلة الماء، أو قلة سقوط الأمطار عليها. وتساعد الأمطار على منع فقدان التربة السطحية القيمة بإيقاف العواصف الرملية. كما أن الأمطار تنظف الهواء من الغبار والملوثات الكيميائية. ويمكن أن تكون الأمطار ضارة أيضاً مثل ظاهرة المطر الحمضي التي تتشكل عندما تتفاعل الرطوبة مع أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت. وتنبعث هذه المواد الكيميائية من المركبات والمصانع ومحطات توليد الطاقة. وتعمل هذه الأمطار على تلويث مياه البحيرات والجداول، مشكلة بذلك خطورة على الحياة المائية، كما تُلوث الأمطارُ الحقولَ مسببةً تلفاً للمحاصيل، والأشجار والتربة. فكثرة الأمطار قد تخلق اضطراباً في الاتصالات وتسبب الفيضانات وتدمر الممتلكات وتُسرع فقدان التربة السطحية.

قياس الأمطار
تقاس الأمطار بعدة طرق:

يعد الممطار أكثرها شيوعا، وهو أسطوانة بها أنبوب ضيق يتصل بقمع في الأعلى، وعندما تسقط الأمطار في القمع تجري في الأنبوب إلى حيث تقاس الكمية بمخبار أو دورق مدرج خاص.

وتستعمل شبكة من المماطير لقياس كمية التساقط في إقليم ما، وتثبت المماطير في الفصل الممطر أو الرطب بحيث تكون متباعدة بحوالي 15كم. أما في الفصل الجاف، فتوضع بشكل متقارب، لأن زخات خفيفة من المطر، قد تحدث في نطاق ضيق. وعادة ما تستخدم المماطير على مستوى الأرض. وتتمثل كمية الأمطار السنوية لمنطقة ما بجملة ما تم جمعه في هذه المقاييس من أمطار خلال السنة.

هناك بعض الأجهزة تقيس غزارة الأمطار، وهي تمثل معدل التساقط في فترة محدودة، وتكون عادة ساعة واحدة من اليوم. ويمكن استخدام الممطار ذي الميزان (مقياس المطر الوزني) لهذه الغاية. ويحتوي هذا الجهاز على وعاء موضوع على ميزان، وعندما تكون مياه المطر في الوعاء، فإن وزن الماء يضغط على الميزان إلى الأسفل، وتسجل هذه الحركة في حاسوب وتحول إلى أرقام ذات معنى.

وفي بعض الأحيان يقيس علماء الأرصاد الجوية الأمطار بوساطة رادار الطقس، حيث يرسل هذا الجهاز الإلكتروني موجات راديوية تنعكس من قطرات المطر وتسمى الموجات المنعكسة الصدى، وتظهر على الشاشة نقطا مضيئة. وتدل شدة لمعان النقط على حجم قطرات المطر وعددها، لذلك يدل الصدى على كمية الأمطار وغزارتها. كما أن الرادار يقيس الأمطار التي لا تتمكن المقاييس العادية من قياسها، نظرا لتباعدها الكبير في جميع المناطق.

أسباب سقوط الأمطار
النظرية الأولى
نظرية الاندماج تنشأ الأمطار من بخار الماء في الغلاف الجوي، ويتكون بخار الماء عندما تتسبب حرارة الشمس في تبخر الماء من المحيطات وغيرها من المسطحات المائية، فيبرد الهواء الرطب الدافئ عندما يرتفع، وتقل كمية البخار التي يمكنه حملها، وتسمى درجة الحرارة التي لا يمكن للهواء عندها أن يستوعب كمية إضافية من الرطوبة نقطة الندى، فإذا انخفضت درجة الحرارة إلى حد ما دون نقطة الندى، يتكاثف بخار الماء على شكل رذاذ مشكلا السحب. ويتكاثف بخار الماء على شكل جسيمات متناهية في الصغر تسمى نويات التكاثف. وتتألف هذه النويات من الغبار وأملاح البحار والمحيطات، وبعض المواد الكيميائية المنبعثة من المصانع وعوادم السيارات، وعند تكاثف بخار الماء تنطلق حرارة، تجعل السحب ساخنة، ويساعد هذا التسخين على دفع السحب إلى أعلى، وبذلك تصبح أكثر برودة. وقد فسر تكون قطرات الأمطار في مثل هذه السحب بنظرية الاندماج ونظرية البلورات الثلجية. وتنطبق هذه النظرية على الأمطار المتكونة فوق المحيطات وفوق المناطق المدارية. وبناء على هذه النظرية، فإن مختلف أحجام قطرات الماء الأكبر تسقط بصورة أسرع من القطرات الأصغر منها. وبناء على ذلك، فإن هذه القطرات تصطدم بالقطرات الصغرى ومن ثم تضمها إليها. وتدعى هذه العملية الاندماج. فإذا سقطت قطرة كبيرة من الماء مسافة 1,5كم في إحدى الغيوم، فإنها قد تدمج معها مليون قطيرة، وبهذه الطريقة، تصل القطرة إلى ثقل لا يستطيع الهواء تحمله، فيسقط بعضها على الأرض على شكل قطرات المطر، وتتحطم القطرات المتبقية التي يزيد قطرها عن 6ملم إلى رذاذ. وتتحرك هذه القطرات إلى أعلى، إذا ارتفعت السحابة بسرعة، ثم تسقط مرة أخرى وتتكرر عملية الاندماج.

النظرية الثانية
نظرية البلورات الثلجية تفسر هذه النظرية معظم مظاهر التساقط في المناطق المعتدلة. فعملية تكون الأمطار بناء على هذه النظرية، تعتبر أكثر حدوثا من ظاهرة الاندماج؛ إذ تحدث عملية البلورات الثلجية في السحب التي تقل درجة حرارة الهواء فيها عن الصفر المئوي (درجة تجمد الماء). وفي معظم الحالات، تضم مثل هذه السحب قطرات من مياه فائقة البرودة، تبقى في حالة السيولة رغم تدني درجة حرارتها إلى ما دون الصفر المئوي. وتكون البلورات الثلجية في هذا النوع من السحب في شكل جسيمات مجهرية تدعى نويات الثلج. وتحتوي هذه النويات الثلجية على جسيمات متناهية الصغر من التربة، أو الرماد البركاني. وتتكون البلورات الثلجية، عندما تتجمد القطرات فائقة البرودة على النويات الثلجية. فعندما تنخفض درجة الحرارة إلى 40°م تحت الصفر أو أقل، فإن قطرات الماء تتجمد بدون نويات الثلج. وتحت ظروف معينة يمكن أن تتشكل البلورات الثلجية رأسا من بخار الماء. وفي هذه الحالة يبدأ بخار الماء بالترسب على النويات الجليدية، بدون أن يمر بحالة السيولة. ويزداد حجم البلورات الثلجية التي تشكلت قرب القطرات الفائقة البرودة، وذلك عندما يترسب بخار الماء من قطرات السحابة على هذه البلورات. ونتيجة لسقوط البلورات من خلال السحابة، فمن الممكن اصطدامها وانضمامها مع غيرها من البلورات، أو مع القطرات فائقة البرودة. وعندما يصل وزن البلورة إلى حد لايعود الهواء قادرا على حملها، تسقط من السحابة. ومثل هذه البلورات تصبح قطرات المطر، إذا مرت خلال طبقات هوائية تزيد درجة حرارتها على الصفر المئوي. وتقوم تجارب الاستمطار، أو ما يدعى تطعيم السحب على أساس نظرية البلورات الثلجية. وفي هذه التجارب توضع عدة مواد كيميائية داخل السحب، لتعمل عمل نويات الثلج، وتساعد هذه العملية أحيانا على تحسين فرص تكون البلورات الثلجية.

أنواع المطر
للمطر ثلاثة أنواع هي:

مطر تصاعدي: وهو المطر الناتج عن صعود الهواء الرطب كما في مناطق الرهو الاستوائية حيث تشتد الحرارة وتتصاعد التيارات الهوائية إلى طبقات الجو العليا فتبرد ويتكاثف ما بها من بخار الماء فيسقط المطر وتتوقف غزارة هذا المطر على عاملين هما: كمية بخار الماء التي يحملها الهواء ثم درجة حرارة الطبقات العليا التي تصعد إليها السحب ويكثر هذا النوع من الأمطار في المناطق الاستوائية والمدارية حيث يسقط بصورة منتظمة في جميع فصول السنة ويحدث التصاعد الهوائي أثناء النهار الحار ويتساقط المطر في المساء والسحب المصاحبة لهذا النوع من المطر هي الركامي ويتصف المطر بالغزارة وفي هيئة وابل ولهذا قد يضر بالمحاصيل كما أن الجريان السطحي الغزير قد يجرف التربة ويؤدي إلى تعريتها.
مطر إعصاري: وهو مطر الرياح العكسية التي تكثر بها الانخفاضات الجوية المسماة بالأعاصير ومن أمثلتها أمطار البحر المتوسط وأمطار غرب أوروبا ويتسبب في سقوطه مرور الأعاصير أو الانخفاضات الجوية إذ يحدث أن يجذب الإعصار تيارين هوائيين مختلفي المصدر من حيث درجة الحرارة كأن يأتي تيار من الشمال البارد وآخر من الجنوب الدافئ أو الحار وحينما يتقابلان تحدث عملية تصعيد الهواء الدافئ لأنه أخف وزنا وحينما يعلو فإنه يبرد ويتكاثف ما به من بخار الماء فيسقط المطر ويكثر المطر حينما يكون الهواء الصاعد غزير الرطوبة.
مطر تضاريسي: وهو المطر الذي يسببه اعتراض الهضاب أو الجبال الرياح المحملة ببخار الماء حيث ترتفع الرياح فوق المرتفعات فتبرد ويتكاثف ما بها من البخار فيسقط المطر مثل أمطار الجهات الموسمية وأمطار الرياح المنتظمة وتكون المنحدرات الجبلية المواجهة لهبوب الرياح أكثر مطرا من المنحدرات المظاهرة لها وتسمى السفوح الجافة التي لا تسقط عليها المطر بمنطقة ظل المطر ويزداد المطر في كميته كلما ازداد الارتفاع حتى يصل إلى مستوى معين يأخذ بعده في التناقص ويكثر مطر هذا النوع في كل الجهات الجبلية مثل جبل اسكندناوه في شمال غرب أوروبا ومرتفعات الأنديز و جبال الروكي في غرب الأمريكتين وجبال شبة جزيرة الهند وخاصة المنحدرات الجنوبية لجبال الهملايا.
نظم المطر
يعرف التوزيع الفصلي لكمية الأمطار الساقطة على كل إقليم من الأقاليم وهذا ما يعرف بنظم المطر وهي:

النظام الاستوائي: يظهر هذا النظام في الأقاليم الواقعة حول خط الاستواء 5 درجات شمالا و5 درجات جنوبا وتسقط فيه الأمطار طول العام وأهم أسباب المطر هنا كثرة التبخر ووجود التيارات الهوائية الصاعدة وكثرة الزوابع ويبلغ متوسط ما يسقط من المطر بين 1.5 – 2 متر في السنة.
النظام السوداني ويظهر في الأقاليم التي تقع بين خطي عرض 5 درجات – 20 شمال وجنوب خط الاستواء وخاصة في السودان وهضبة البرازيل وأهم ما يميزه سقوط الأمطار صيفا عندما تتعامد عليه الشمس ويبلغ متوسط متوسط ما يسقط من الأمطار حوالي نصف متر في السنة.
النظام الموسمي ويوجد في المناطق التي تقع جنوب شرق وشرق آسيا وهذا النظام يشبه النظام السوداني من حيث سقوط الأمطار صيفا إلا أن الأمطار الموسمية أشد غزارة ويتراوح متوسط ما يسقط من المطر في هذا النظام بين 0.90- 1.10 متر في السنة ويتذبذب المطر في كميته وفي طول سقوطه من عام لآخر.
النظام الصحراوي ويوجد بين خطي عرض 18 درجة و30 درجة شمال وجنوب خط الاستواء ويكاد ينعدم به المطر نظرا لوقوع الصحارى في مهب الرياح التجارية التي لاتصل إليها جافة.
نظام البحر المتوسط يوجد في غرب القارات بين خطي عرض 30 درجة و40 درجة شمالا وجنوبا وتسقط به الأمطار في فصل الشتاء لا سيما شهري نوفمبر وفبراير بسبب هبوب الرياح الغربية العكسية والانخفاضات الجوية التي تصاحبها ويبلغ متوسط كمية المطر نحو نصف متر ويشمل هذا النظام الدول المطلة على البحر المتوسط ويتمثل في كاليفورنيا ووسط شيلي وجنوب غرب كل من أستراليا وأفريقيا.
النظام الصيني ويوجد في شرق القارات بين خطي عرض 30 درجة و40 درجة شمالا وجنوبا وتساقط الأمطار يكون طول العام وأكثرها في فصل الصيف بسبب هبوب الرياح الموسمية أما في الشتاء بسبب وجود منخفضات جوية ويسود هذا النظام جنوب ووسط الصين وجنوب شرق الولايات المتحدة.
نظام غرب أوروبا يوجد بين خطي عرض 40 درجة – 60 درجة شمالا وجنوبا على السواحل الغربية للقارات كغرب أوروبا وغرب أمريكا الشمالية إلى الشمال من كاليفورنيا وتسقط به الأمطار طول العام بسبب الرياح الغربية التي تهب على السواحل من ناحية البحر وتشتد الأمطار في الخريف والشتاء بسبب كثرة ورود الأعاصير ويبلغ مجموع المطر السنوي به ما يقرب من 2 متر في المتوسط.
النظام اللورنسي ويسود في شرق القارات بين خطي عرض 40 درجة و60 درجة شمالا وجنوبا ويسمى بذلك نسبة إلى حوض نهر سنت لورنس بشمال شرق أمريكا الشمالية والأمطار في هذا النظام تسقط طوال العام وتزداد في فصل الصيف.
نظام الجهات الداخلية ويوجد داخل القارات والأمطار قليلة فيه وأغلبها في فصل الصيف بسبب التيارات الهوائية الصامدة التي تنشط في الفصل الحار ويظهر هذا النظام في شرق أوروبا والسهول الوسطى بأمريكا الشمالية.
نظام الصحارى الداخلية المعتدلة ويوجد في الجهات الداخلية من القارات في مجال عروض هبوب الرياح العكسية فيوجد في وسط آسيا إلى الشرق من بحر قزوين ولا يسقط المطر إلا إذا نجحت الرياح العكسية وأعاصيرها في الوصول إليها وهذا لا يحدث إلا نادرا.
الصحارى الباردة أو الجليدية ويسود في شمالي القارات بالنصف الشمالي من الكرة الأرضية على الخصوص حيث تشتد البرودة في المناطق القطبية طول العام والمطر نادر بسبب ارتفاع الضغط وشدة البرودة التي لا تساعد الهواء على حمل بخار الماء ويسقط المطر القليل نحو 25 سم في فصل الصيف الذي لا يتعدى شهرا أو شهرين فيهما ترتفع الحرارة فوق الصفر بقليل.
اشكال التشتت البيانية
أشكال التشتت البيانية تستخدم هذة الاشكال أكثر ما يكون في حالة الأمطار، لتبيان مدى تباعد كميات الأمطار الشهرية أو السنوية_خلال فترة زمنية معينة _عن معدلها العام، ولرسم اشكال تشتت الأمطار خلال فترة زمنية ولتكن 30 سنة نرسم محورا شاقولياً يمثل كمية المطر ومحورا افقيا يمثل أشهر السنة ثم نقيم على المحور الافقي 12 عمود كل منها يمثل شهراً ثم نوقع كميات الأمطار الشهرية في امكنتها بنقط بالحجم المناسب.

رائحة الأرض بعد سقوط المطر
يطلق على رائحة الأرض بعد سقوط المطر اسم البيتريكور، ويعد مركب جيوسمين مسؤولاً عنها.

القطار

القطار من أهم وسائل نقل الركاب والبضائع، يتألف من عربات متصلة، تسير على خطوط السكك الحديدية.

وقد يتكون خط السكة الحديدية من مسارين في اتجاهين مختلفين، للذهاب والإياب. لكن أحياناً قد يتكون الخط من مسار واحد فقط؛ عندئذ تتناوب قطارات الذهاب وقطارات الإياب بانتظام زمني حاد، وإلا تتصادم قطارات الذاهبة والآيبة وتتصادم القطارات ويسقط ضحايا من الركاب وموت وعاهات، وخسارات في البضائع المنقولة. والقطار يسير على عجلات من الحديد الصلب، ويتكون من قاطرة في المقدمة عبارة عن محرك قوي تقوم بجر عربات الركاب أو عربات البضائع خلفه؛ العربات أيضاً ترتكز على عجلات من الحديد الصلب. العجلات مشكلة بحيث يكون لها حافة جانبية من الداخل بحيث ترتكز عل القضيبين الحديدين الذين يشكلان السكة الحديد وتمنع العجلات وبالتالي القطار من الخروج عن القضبان.

كانت إنجلترا أول من استخدمت السكك الحديدية لأول مرة في التاريخ عام 1789م حتى عم استخدام القطارات في جميع البلاد. وكانت القطارات الأولى تشتغل بالفحم كمصدر للطاقة. يقوم الفحم بتسخين خزان ماء في القاطرة، فيتولد منه بخاراً شديد الضغط، وهذا البخار يدفع آلة بخارية فتقوم بتحريك عجلات القاطرة وبالتالي يتحرك القطار.

ومع التقدم العلمي والتكنولوجي بدأ استخدام القطارات الكهربائية، وهي لا تعمل بالفحم ولا بالبخار وإنما تعمل بمحركات كهربائية موجودة في القاطرة.

وتعدد تطوير القطارات فمنها ما يعمل بالديزل، وهو نوع من القطارات السريعة ومنتشر في جميع البلاد تقريباً لسهولة استخدامه. فقطارات الديزل لا تحتاج لخط كهربائي فوقها أو تحتها تستمد منه الكهرباء مثل القطار الكهربائي. وأتاح استخدام الكهرباء لتسيير القطارات الوصول إلى سرعات كبيرة جداً، تصل إلى ما يفوق 500 كيلومتر في الساعة.

قطار آلة بخارية.
قبل اختراع القطارات كان السفر يتم بركوب الحصان والجمال، وعربات تجرها الأحصنة. ثم اخترع جيمس واط الآلة البخارية في عام 1769، وبدأ الإنسان في استعمال قاطرة تعمل بالفحم والبخار وتجر عربات للركاب والبضائع وتجري على قضيبين حديديين.

مع بداية القرن 19 زودت مناجم الفحم في كورنوال الموجودة في شمال شرق إنجلترا بمقطورات تعمل بالبخار؛ قام بصنعها تقنيين مثل «تيموثس هاكورث» في عام 1808 و«جون بلينكينسوب» في عام 1812 و«وليام هيدلي» في عام 1813 و«جورج ستيفنسون» في عام 1814. وكانت أول محطة للقطار في ليفربول.

وفي عام 1850 طُوِّرَ قطار نقل البضائع الذي يعمل بالفحم، طُوِّرَ ليجر أيضاً عربات خزانات وعربات ثلاجات، وكانت تلك القطارات تؤّجر للمصانع التي تحتاجها وتستخدمها.
بالنسبة إلى ألمانيا تكون اتحاد إدارة السكة الحديد الألماني الذي دعى في عام 1850 إلى توحيد مقاييس السكك الحديدية، وكللت تلك المجهودات بالنجاح في عام 1881 عن طريق تأسيس اتحاد بروسيا للقطارات. وحتى عام 1911 أصبح الاتحاد يمتلك قطارات بعدد 560.000 من العربات؛ كان أغلبها من قطارات البضائع.

قطار فوبرتال المعلق
ليس بالضرورة أن يسير القطار فوق قضبان، فقد أنتجت ألمانيا قطار معلقاً يقوم بنقل الركاب في داخل مدينة فوبرتال. القطار معلق وتتدلى عرباته أسفل قضيب من الفولاذ قوي؛ وقد اتخذ هذا النظام لتوفير المكان، فالقطار معلق ويسير معلقاً فوق أحد المجاري النهرية في المدينة. يستند القضيب الفولاذي الذي يحمل القطار على داعمات مائلة من الحديد المتين في شكل حرف V المقلوب متكئا على ضفتي النهر.

قطار فوبرتال المعلق، ألمانيا.
قطار فوبرتال المعلق وهو قطار أو «مترو» معلق أنشئ في مدينة فوبرتال الألمانية ودشن في 1 مارس 1901. وهو يعتبر رمزاً لمدينة فوبرتال المسمى باسمها. عند إنشاء هذا القطار المعلق كان المشروع يحمل اسم «نظام (أوجين لانجن) للانتقال على قضيب واحد».

يسمى بالإنجليزية suspension railway في مدينة فوبرتال الألمانية، وهو أقدم قطار معلق يعمل بالكهرباء في العالم، وتتدلى عرباته أسفل القضيب الحامل له، متتبعا مجرى نهر الفوبر.

مجرة درب التبانة

درب التبانة (أو «الطريق اللبني») هي مجرة حلزونية الشكل. وهي اسم المجرة التي تنتمي إليها الشمس، والأرض، وبقية المجموعة الشمسية. تشتمل مجرة درب التبانة على مئات البلايين من النجوم، وتنتشر سحابات هائلة من الذرات والغبار والغازات في شتى أطراف المجرة. تحوي ما بين 200 إلى 400 مليار نجم؛ ففي الليالي المظلمة الصافية، يظهر درب التبانة على شكل حزمة لبنية عريضة من ضوء النجوم تمتد عبر السماء ولذلك تسمى أيضا الطريق اللبني. وتنشأ فجوات مظلمة في الحزمة نتيجة لتكون سحب الغبار والغازات التي تحجب الضوء المنبعث من النجوم التي وراءها. ومن ضمنهم الشمس. شكلها قرصي ويبلغ قطرها حوالي 185.000 سنة ضوئية وسمكها حوالي 1000 سنة ضوئية، فهي قرص رقيق جدا. ونحن نعيش قريبا من حافة تلك المجرة حيث تدور مجموعتنا الشمسية حول مركز المجرة. تبعد المجموعة الشمسية عن مركز المجرة نحو 27 ألف سنة ضوئية. وإذا نظر الشخص إلى السماء في الليل فقد يرى جزءًا من مجرتنا كحزمة من النجوم، ويرى سكان نصف الكرة الأرضية الشمالي درب التبانة في الصيف والخريف والشتاء. والمنظر في أواخر الصيف أو في مطلع الخريف يأخذ المدى الألمع والأغنى لهذا النهر السماوي: ففي ذلك الوقت من السنة، يمتد درب التبانة من برجي ذات الكرسي (كوكبة) والملتهب (كوكبة) في الشمال، عبر النصف الشرقي للسماء وعبر مجموعة نجوم تعرف كمثلث الصيف، ثم يغطس نحو الأفق خلال برجي القوس والعقرب. وتحجب الغيوم الفضائية بين برجي مثلث الصيف والقوس، رقعة مركزية واسعة من درب التبانة، مما يجعله يبدو منقسما إلى جدولين. وقرب برجي القوس والعقرب، يكون درب التبانة كثيفا ولامعا جدا، لأن هذا الاتجاه يدل نحو مركز المجرة.

ودرب التبانة أكثر تألقا في بعض أقسامها مما هي عليه في أقسام أخرى. فالقسم الذي يحيط بكوكبة الدجاجة شديد اللمعان، ولكن القسم الأكثر اتساعا ولمعانا يقع أبعد إلى الجنوب في كوكبة رامي القوس، ورؤيتها ممكنة في الفضاء الشمالي على انخفاض كبير في الأمسيات الصيفية، لكن مشاهدتها أكثر سهولة في البلدان الواقعة جنوب خط الاستواء.

سبب التسمية
جاءت تسمية مجرة درب التبانة بأن العرب شبَّهت ما يسقط من التبن الذي كانت تحمله مواشيهم كان يظهر أثره على الأرض كأذرع ملتوية تشبه أذرع المجرة. لأن جزء منها يرى في الليالي الصافية كطريق أبيض من التبن يتمثل للرائي بسبب النور الأبيض الخافت الممتد في السماء نتيجة الملايين من النجوم السماوية المضيئة والتي تبدو رغم أبعادها الشاسعة كأنها متراصة متجاورة، كما ترى كامل المجرة من مجرة أخرى على شكل شريط أبيض باهت في السماء.

أم تسمية “The Milky Way” في اللغات الأخرى، هي ترجمة للتعبير الأغريقي Galaxias Kiklos الذي يعني الدائرة اللبنية. والقصة وراء هذا الاسم هي أن الرضيع هيراكليس (هرقل في النسخة الرومانية) حاول الرضاعة من ثدي هيرا. وفيما تعرفه الأمهات الحاضنات في كل مكان، وكإشارة إلى رد فعل خذلان قوي، انتثر بعض الحليب إلى خارج فم هيراكليس. وعندما أخفق في أن ينهل من هذا الجدول القدسي، حرم هيراكليس من فرصته في الخلود. لكن أحدا لم يعرف هذه الخصلة من النجوم ومواصفاتها قبل أن يصنع جاليليو مرقبه الأول. عند ذاك تمكن جاليليو أن يكتشف إنها تتألف من الملايين من النجوم المنفصلة.

نشأة درب التبانة

أذرعة المجرة، وذراع الجبار هو القوس القصير بني اللون، وتقع عليه المجموعة الشمسية (أصفر)، متفرعا من ذراع رامي القوس Sagittarius-Carina، إلا أن بعض العلماء يراه جزءا من ذراع حامل رأس الغول Perseus Arm.
يقدر علماء الفلك أن مجرة درب التبانة تكونت قبل مدة زمنية تقدر بـ12–14 مليار سنة، فيما يعد علماء الفلك المجرة بأنها صغيرة العمر نسبيًا بالنسبة لمجرات كونية أخرى. و حُدِّد عمر المجرة باستخدام تقانة علم التسلسل الزمني الكوني

في عام 2007، قُدِّر عمر نجم يدعى NGC 3199 ويقع خارج المجرة ويبعد عنا نحو 13.2 مليار سنة، أي ما يقارب عمر الكون (يقدر عمر الكون بنحو 13.7 مليار سنة). وهو يمثل أقدم جرم سماوي آنذاك فقد وضع حدودًا دنيا لعمر مجرة درب التبانة. تم التحقق من هذا التقدير بواسطة مطياف UV-Visual Echelle للتلسكوب العظيم.

يمكن تقدير عمر النجوم الواقعة في القرص المجري الرقيق بطريقة مشابهة لـHE 1523-0901. كانت نتائج القياسات بحدود 8.8 ± 1.7 مليار سنة مضت، وهذا يقترح بأن فجوة عمرها حوالى 5 مليار كانت هناك بين فترة تكون الهالة وبين القرص الرقيق.

مكونات المجرة

أذرع المجرة وموقع الشمس، وتبين الاتجاهات المختلفة الممتدة من موقع الشمس (أصفر) المجموعات النجمية التي ترى على امتداد تلك الاتجاهات. كما يبين الشكل منطقة لا تُرى النجوم فيها على قرص المجرة بسبب كثافة الضوء والغبار في مركز المجرة.

شكل ذراع الجبار طبقا للمقالة العلمية للعالم ” فازقز ” وزملائه المنشورة في : “Spiral Structure in the Outer Galactic Disk. I. The Third Galactic Quadrant”. The Astrophysical Journal. ج. 672 ع. 2: 930–939. يناير 2008. doi:10.1086/524003. مؤرشف من الأصل في 2019-08-30. {{استشهاد بدورية محكمة}}: النص “author” تم تجاهله (مساعدة)
تعتبر مجرة درب التبانة واحدة من ضمن المجرات الحلزونية الكبيرة، وهي في شكل القرص وتدور حول نفسها دورة كل نحو 250 مليون سنة. ونظرًا لدوران المجرة ودوران النجوم فيها حيث تدور النجوم القريبة من مركز المجرة أسرع من النجوم التي على الحافة بالإضافة إلى اختلاف شدة الجاذبية من مكان إلى مكان داخل المجرة بفعل تزايد كثافة النجوم في بعض الجهات، فتعمل تلك المؤثرات على تكون أذرع حلزونية للمجرة. وتقع المجموعة الشمسية على أحد تلك الأذرع ويسمى ذراع الجبار وهو يقع بالنسبة لمركز المجرة على بعد نحو ثلثي نصف قطر المجرة. كما تشتمل المجرة على عدة أذرعة أخرى حلزونية تبدأ عند المركز متفرعة إلى الخارج، منها ذراع حامل رأس الغول Perseue Arm وهو الذراع الذي يجاورنا مباشرة نحو حافة المجرة، وذراع رامي القوس Sagittarius Arm وهو قريب منا من جهة مركز المجرة، كما تحوي المجرة عدة أذرع أخرى تشغل قرص المجرة. وتسمى الأذرعة بتلك التسميات حيث يتميز كل ذراع بكوكبة شديدة السطوع فيه. فيتميز ذراع حامل رأس الغول بكوكبة حامل رأس الغول وذراع رامي القوس يتميز بوجود كوكبة الرامي (كوكبة)، وكذلك ذراع الجبار Orion Arm فهو يحوي كوكبة الجبار (كوكبة) الذي يحوي أحد السدم الشهيرة وهو سديم الجبار.

وتقسم بنية المجرة إلى ثلاثة أقسام رئيسية:

النواة أو الحوصلة: وهي عبارة عن انتفاخ مضيئ شبه كروي (بيّنت قياسات حديثة أجريت عام 2008 بأن شكلها ضلعي) يحتل مركز المجرة، كما بينت قياسات العشر سنوات الأخيرة وجود ثقب أسود عملاق في مركز المجرة وتبلغ كتلته نحو 2 مليون كتلة شمسية. يزداد اتساعه مع كبر عمر المجرة، كما توجد في الحوصلة المجرية تجمع هائل للنجوم والغبار الكوني. ويمكن بسهولة رؤية حوصلة المجرة المنتفخ نسبيا ليلا في وسط الطريق اللبني حيث أنها شديدة الضياء بصفة عامة، رغم صعوبة رؤية تفاصيلها الداخلية بسبب وجود غبار كثيف فيها يحجب الضوء.
الأذرع: هي التي تحيط بالنواة المجرية على شكل حزوني وهي أذرع عملاقة تدور حول مركز المجرة. ومنها ذراع الجبار (أوريون) الذي يبعد نحو 26 ألف سنة ضوئية عن مركز المجرة. ويقدر العلماء الفلكيون عدد النجوم التي يحويها هذا الذراع وحده بـمائتي ألف نجم من ضمنهم نجم نظامنا الشمسي (الشمس). كما يقدر قطر المجرة بحوالي 110 ألف سنة ضوئية. وتوجد الشمس متواجدة على بعد 30 ألف سنة ضوئية من مركز المجرة في ذراع الجبار . ويبلغ طول ذراع الجبار رغم قصره نسبيا نحو 6.500 سنة ضوئية وسمكه يصل إلى 1000 سنة ضوئية.
الهالة: وهي عبارة عن الإكليل الكروي الذي يحيط بالقرص المجري إلى مسافات بعيدة يبلغ قطرها نحو 150.000 سنة ضوئية متكونة من غازات مختلفة وسحب كونية، كما تحوي الهالة المجرية تجمعات نجوم متناثرة هنا وهناك فوق وتحت مستوى القرص . تلك التجمعات تدور حول مركز المجرة بسبب الكتلة الكبيرة المجتمعة في المركز ووجود ثقب أسود في مركز المجرة. مدرات تجمعات نجوم الهالة تكون مائلة بالنسبة لمستوى القرص الذي يحوي معظم النجوم . وتبدو تلك التجمعات النجمية متناثرة ومتألقة في السماء فوق وتحت القرص.
الشكل العام
يصعب دراسة بنية المجرة بسبب وجودنا داخلها ووجود غبار فيها يحجب عنا شيئا من الضوء. خلاف إمكانية دراسة أشكال وفيزياء المجرات الأخرى التي تبعد عنا فنحن نراها من الخارج. وقد ساعدنا كثيرا دراسة الأشعة القادمة من مجرتنا في نطاق الأشعة تحت الحمراء بالأقمار الصناعية، وكذلك ببناء مراصدا على الأرض ترصد الموجات الراديوية القادمة منها . ومع ذلك لا تزال طلاسم تحيط بالبنية التفصيلية للمجرة، وتحتاج إلى المزيد من الرصد وتجميع البيانات وتفسيرها.

اعتبر في الماضي بأن مجرتنا لها أربعة أو خمسة أذرع تزداد فيها كثافة النجوم والغبار، ونحن نعلم الآن بأن لها حوصلة ضلعية وليست كروية. وتتكون من 100 إلى 300 مليار من النجوم وكميات هائلة من الغبار الكوني تكفي لتكوين نحو 600 مليون إلى 1 مليار نجم جديد. وتقدر كمية المادة في المجرة نحو 3,6 × 1041 كيلوجرام. ويبلغ قطر قرصها نحو 100.000 سنة ضوئية) أو 30 كيلو فرسخ فلكي). ويبلغ سمك القرص 3.000 سنة ضوئية ويبلغ حجم الحوصلة المركزية نحو 16.000 سنة ضوئية.

بالمقارنة بمجرة المرأة المسلسلة فالأخرى ذات قطر 150.000 سنة ضوئية، كما يوجد في مجموعتنا المحلية العضو الثالث من ناحية الكبر وهي مجرة المثلث ويسمى مسييه 33 طبقا لفهرس مسييه، ويبلغ قطر مجرة المثلث نحو 50.000 سنة ضوئية. وربما كان سمك مجرتنا أكثر ثلاثة مرات عن الرقم المعطى أعلاه بحسب العالم الأسترالي بريان جينزلر ومجموعته الذين قاموا بنشر بحث في هذا الموضوع حديثا عام 2008.

تبين حركة الغاز بالقرب من المركز وتوزيع النجوم أن مركز المجرة ليس كروي الشكل وإنما ضلعي مستقيم. ويصنع هذا الضلع الوسطي زاوية قدرها 45 درجة مع الخط الواصل من شمسنا إلى مركز المجرة. وتعتبر الفلكيون الآن أن امجرة بذلك من التصنيف SBc طبقا لتصنيف هابل. وقد بين الرصد بواسطة مقراب سبيتزر الفضائي الذي يقيس الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء أن امتداد الضلع يصل إلى نحو 27.000 سنة ضوئية.

على أساس معرفتنا بسرعة دوران الشمس وتقدر ب 276 كم في الثانية وبالتالي المجموعة الشمسية حول الضلع المركزي للمجرة وبُعد الشمس عن المركز يمكن بتطبيق قوانين كيبلر حساب كمية المادة في الجزء الداخلي من المجرة.

وتقدر كمية المادة الكلية في مجرتنا بين 1,0 – 1,9 مليار كتلة شمسية., وتقدر كتلة مجرة المرأة المسلسلة نحو 1.2 مليار كتلة شمسية.

الهالة

تحيط هالة كروية الشكل بقرص المجرة ويبلغ قطرها 165.000 سنة ضوئية ويشغلها نوع من الغاز . ويوجد فيه بجانب 150 تجمع نجمي نجوم قديمة معمرة منها تصنيف متغير الشليقان RR-Lyrae، وغاز قليل الكثافة جدا. بخلاف ذلك فيوجد أيضا نجوم زرقاء، وهي نجوم نشأت حديثا نسبيا كبيرة الكتلة شديدة الطاقة. وبالإضافة إلى كل ذلك تقدر مادة مظلمة تكفي لتكوين نحو 1000 مليار كتلة شمسية، إلا أن العلماء لا يزالون لا يعرفون ما هي المادة المظلمة . فهم يتتبعون آثارها ولم يتمكنوا من رؤيتها أو قياسها بأجهزة قياس . وعلى عكس القرص المجري المحتشد بالنجوم، وهو قرص رقيق، فتعتبر الهالة خالية من الغبار ويحتوي فقط على تجمعات نجمية قليلة من نجوم معمرة قديمة من التصنيف النجمي II قليلة المعدنية، وتتخذ كل مجموعة مدارا مائلا بالنسبة إلى مستوى القرص وتدور في أفلاك حول مركز المجرة.

القرص
تعتبر معظم النجوم مجمعة في قرص المجرة توزيعها يكاد يكون منتظما. وهو يحتوي بصفة أساسية على نجوم من التصنيف 2 التي تحتوي على نسبة كبيرة من المعادن (يقصد بالمعادن هنا عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم).

أذرعة حلزونية
وجزء من الفرص تشكله أذرعة حلزونية توجد المجموعة الشمسية في إحداها. وتتكون الأذرعة من سحابات كبيرة من تجمعات الهيدروجين ومناطق هيدروجين II تنشأ فيها نجوم جديدة. ولذلك يوجد في الأذرعة أيضا نجوم ناشئة. وخلال عمر النجم يتحرك النجم من مكان مولده ويتوزع في القرص. ولكن النجوم العملاقة ذات الكتل الهائلة (أكثر كتلة من الشمس 10 إلى 100 مرة) فلا يتسع لها الوقت للحركة في القرص فهي تنتهي في الذراع التي نشأت فيه. من تلك النجوم العظيمة الكتلة نجد التصنيفات O وB والعمالقة الحمر ونجوم نباضة وكل منهم يبلغ عمره أقل من 100 سنة. وتشكل تلك النجوم نحو 1 % من مجموع نجوم المجرة. ومعظم النجوم في مجرتنا هي نجوم قديمة معمرة تبلغ كتلة كل منها كتلة الشمس أو أصغر قليلا. والمساحة بين الأذرع ليست خالية تماما ولكنها أقل ضياء.

وقد ساعد رصد توزيع مناطق هيدروجين I وهو الهيدروجين المتعادل كهربائياً على معرفة شكل الأذرع. ويسمى كل ذراع باسم كوكبة النجوم التي توجد في اتجاهه.

وتبين الصورة شكل نام المجرة، ولا يمكن رؤية الضوء مباشرة الصادر من مركزها وكذلك يصعب رؤية المناطق خلفه. والشمس (الدائرة الصفراء) فهي تقع بين ذراع رامي القوس وذراع الجبار في كوكبة الجبار.

ربما كان هذا الذراع غير مكتملا (قارن الخط البني في الشكل). وتتحرك الشمس بسرعة قدرها 30 كيلومتر في الثانية في مدارها حول المركز في اتجاه كوكبة حامل رأس الغول. أما الذراع الأصغر الداخلي فهو ذراع القاعدة (أو ذراع قاعدة السفينة). والذراع الخارجي فهو ذراع الدجاجة وهو لا يظهر في الشكل، وربما يعتبر امتدادا لذراع قنطورس.

قامت مجموعة من العلماء من جامعة وسكونسين بنشر بحث في يونيو 2008 عن تقييمهم لأرصاد قاموا بها في نطاق الأشعة تحت الحمراء بواسطة مقراب سبيتزر الفضائي وهي تبين أن مجرتنا لها ذراعين اثنين فقط، تشكل فيها ذراعي الرامي والقاعدة مجرد ذراعين ثانويين خفيفين.
درب التبانة في اتجاه حامل رأس الغول، إلى اليمين تـُرى سحابة القاعدة مضيئة وهي منطقة هيدروجين II.
ما هي المؤثرات الفيزيائية التي تؤدي إلى بناء الأذرعة في مجرة، فهي مسألة لم تحلل تماما بكل وضوح. ولكن من المعروف أن النجوم في الأذرعة ليست ثابتة بل تتحرك في تجمعات حول مركز المجرة. ويحول بعض العلماء تفسير تكوين الأذرعة بنظرية موجات كثافة تؤدي إلى زيادة كثافة النجوم في الأذرعة وبالتالي نشأة نجوم جديدة. وبأن التغيرات التي تحدثها الأذرعة من الممكن أن تؤدي إلى حدوث ما يسمى رنين لندبلاد باسم العالم لندبلاد.

نجوم القرص
تحوي مستوي القرص ذو سمك 700 إلى 800 سنة ضوئية نجوما شديدة الضياء التي لا تبعد عن نحو 500 سنة ضوئية في القرص وكذلك نجوم الأذرعة المجرية وهي من التصنيفات A وF، وبعض النجوم العملاقة من التصنيفات A وF وG وK. كذلك توجد في القرص أقزام ذات التصنيف النجمي G و K وM وأقزام بيضاء.

وتماثل معدنية تلك النجوم معدنية الشمس. وربما تصل معدنيتها أحيانا ضعف ما لدى الشمس من نسبة معدنية، وتبلغ أعمارها نحو 1 مليار سنة.

ثم توجد مجموعة النجوم ذات اعمار متوسطة، أي تبلغ أعمارها نحو 5 مليار سنة، ومن ضمنها شمسنا وبعض النجوم القزمة ذات أطياف من تصنيف G و K و M وبعض العمالقة الحمر. وتبلغ نسبة معدنية تلك النجوم أقل من معدنية الشمس بنحو 50%. كما تزداد مدارات النجوم في شكل القطع الناقص ولكنها لا تبعد عن مستوى القرص أكثر من 1500 سنة ضوئية.

عند السمك 2500 سنة ضوئية فوق وتحت مستوى المجرة يوجد ما يسمى «القرص السميك» يوجد به أقزام من الأنواع K و M الحمر ووأقزام بيضاء وبعض من النجوم العملاقة، وكذلك متغيرات ذات دورات تغيير طويلة. يصل عمرها إلى نحو 10 مليار وهي تكون فقيرة في معدنيتها (نحو ربع نسبة معدنية الشمس). وتشبه تلك المجموعة نجوم الحوصلة.

مستوى قرص المجرة ليس مستويا تماما وإنما معوج بعض الشيء من جهة مجرة ماجلان الكبرى وسحابة ماجلان الصغرى وهما مجرتان صغيرتان تتبعان مجرتنا وتؤثر على مجرتنا كما تؤثر المجرة عليهما بقوة، وتبعد مجرتي ماجلان الكبرى والصغرى عنا نحو 160.000 سنة ضوئية (بالمقارنة تبعد المرأة المسلسلة (مجرة) عنا نحو 5و2 مليون سنة ضوئية وتتبعنا في مجموعة المجرات المحلية.
مركز المجرة

يرى مركز المجرة في كوكبة رامي القوس (كوكبة) وهو يختفي خلف سحب كثيفة قاتمة تحجب رؤياه مباشرة في نطاق الضوء المرئي. بدأ العلماء خلال السنوات الخمسينية من القرن الماضي رصد مركز المجرة بواسطة تلسكوبات الأشعة الراديوية وتلسكوبات الأشعة تحت الحمراء ومسبارات الأشعة السينية فأتاحت لنا اكتساب صورة عن مركز المجرة والمنطقة القريبة منها.

وجد علماء الفلك في المركز مصدرا قويا يشع موجات راديوية وأسموه الرامي أ* وتأتي التلك الأشعة من منطقة صغيرة في المركز. وتوجد في تلك المنطقة تجمعات هائلة من النجوم محصورة في منطقة قطرها نحو 1 سنة ضوئية وتدور فيها حول المركز بدورات تبلغ 100 سنة. علاوة على ذلك وجدوا ثقبا أسودا يحوي نحو 1300 كتلة شمسية تدور حوله نجوم. وأقرب نجم يدور حول هذا الثقب الأسود هو النجم إس2 ويبعد عن مركز المجرة 17 ساعة ضوئية في دورة تبلغ 2 و15 سنة. وقد استطاع العلماء تحديد مساره بكل دقة عبر دورة كاملة، ويستنتجون من حركة النجوم في مركزية أنه لا بد وأن توجد في تلك المنطقة – واتساعها نحو 15 مليون كيلومتر – كتلة تقدر بنحو 3و4 مليون كتلة شمسية (نشر البحث عام 2009). والتفسير المعقول والذي يتمشى مع مشاهدة ذلك التجمع الهائل للمادة لا بد وأن يكون وجود ثقب أسود هائل في مركزالمجرة.

إصدارات أشعة غاما
في يوم 9 نوفمبر 2010 اكتشف العلم الفلكي دوج فينكبانر من مركز هارفارد- سمثسونيان للأبحات الفلكية فقعتين ضخمتين شديدتي الطاقة تنطلقان من وسط المجرة إلى الشمال وإلى الجنوب . و اُكْتُشِف ذلك بواسطة مرصد فيرمي الفضائي لأشعة غاما أيضا. ويبلغ قطر الفقاعة منهما نحو 25.000 سنة ضوئية وتمتد عبر الفضاء في الجنوب من كوكبة العذراء إلى كوكبة الكركي. ولا يزال تفسيرها غامضا.

مقارنة الأحجام
يمكن تصور عظمة كبر مجرتنا بما تحويه من 100 مليار إلى 300 مليار نجم عندما نقيسها بمقياس رسم 1:1017. إذا عادلت قرص قطره 10 كيلومتر وارتفاعه 1 كيلومتر ويشغله في المتوسط 200 مليار جرثومة لكان كل متر مكعب منها به 3 جراثيم، ولكانت الشمس جرثومة بمقاييس 10 نانومتر. وحتى مدار بلوتو لكان يبلغ 1و0 مليمتر، ولكان بلوتو نفسه صغير مثل الأرض لأصبح في حجم ذرة واحدة. من ذلك يتبين كيف أن كثافة النجوم في المجرة بالغة الصغر والمسافات بينها شاسعة.

جيراننا من المجرات القزمة

توابع من مجرات قزمة تتبع مجرتنا (عرض الصورة نحو 1 مليون سنة ضوئية).
توجد عدة مجرات قزمة حولنا في حدود 300.000 سنة ضوئية، من ضمنها مجرة ماجلان الكبرى وسحابة ماجلان الصغرى، وهما تابعتان لمجرتنا. ثم توجد مجرة قزمة وهي مجرة الكلب الأكبر (كوكبة) وتبعد عنا مركز مجرتنا نحو 42.000 سنة ضوئية وعن الشمس نحو 25.000 سنة ضوئية. هذه المجرة القزمة تتأثر ب قوة المد والجزر الناشئة من مجرتنا وتتفكك من بعضها مخلفة ورائها فتيل من النجوم يتداخل في مجرتنا. ثم نجد مجرة قزمة أخرى وهي مجرة قزمة الرامي تبعد نحو 50.000 سنة ضوئية وتدور حول درب التبانة في دورات حلزونية، ومجرتنا في سبيل ابتلاعها.

وتعمل مجرتنا على جذب تلك الجيران القريبة نسبيا وهي في سبيل ابتلاعهم وتكتسب بذلك مادة ونجوم. وأثناء عملية الجذب والابتلاع تتخلف من المجرات القزمة تيارات من النجوم ومادة كونية متأثرة بقوى المد والجزر. بذلك تتكون تكوينات مثل «تيار ماجلان» و«تيار العذراء» وغيرها من السحب السريعة على مقربة من المجرة.

المجموعة المحلية
كان العلماء ومنهم أينشتاين يعتقدون حتى عام 1929 أن الكون يتكون من مجرتنا، مجرة درب التبانة فقط ؛ والتي تحتوي على نحو 200 إلى 300 مليار من النجوم. ثم بينت القياسات التي أجراها إدوين هابل خلال الأعوام 1927 إلى 1929 أن مجرة المرأة المسلسلة هي مجرة مستقلة بنفسها وأنها تبعد عنا بنحو 2.5 مليون سنة ضوئية. ولم تنحصر قياسات هابل على ذلك فقط فقد قام بقياس المئات من المجرات الأخرى التي اكتشفها ، وهي تبعد عنا أبعادا عظيمة جدا تفوق بعد مجرة المرأة المسلسلة عنا. ونحن نعرف اليوم أن الكون يحوي أكثر من 100 مليار من المجرات منها الكبير والصغير.

مجموعتنا المحلية ، وتظهر مجرتنا (درب التبانة ) وتابعتيها «سحابة ماجلان الكبرى» و«سحابة ماجلان الصغرى» في وسط الشكل ، وموضع مجرة المرأة المسلسلة التي هي أكبر من مجرتنا بالنسبة لنا (عرض الصورة نحو 10 مليون سنة ضوئية، ).
كما يبين الرصد الفلكي الحديث أن مجرتنا تنضم إلى تجمع مجرات قريب منا يسمى المجموعة المحلية Local Group، ومنها مجرة المرأة المسلسلة . ومجرة المرأة المسلسلة أكبر من مجرتنا حيث يبلع قطرها نحو 150 ألف سنة ضوئية – بينما يبلغ قطر مجرتنا نحو 100 ألف سنة ضوئية فقط. وتحوي المجموعة المحلية نحو 30 مجرة هي أقرب المجرات لنا وأكبرهم هي مجرة المرأة المسلسلة ومجرتنا وأما المجرات الأخرى فتعتبر مجرات قزمة.

ويقع مركز المجموعة بين مجرة المرأة المسلسلة [أندروميدا] التي تبعد عنا نحو 2.5 مليون سنة ضوئية وبيننا . تشغل المجموعة مكانا في الفضاء يبلغ قطره 10 مليون سنة ضوئية. أهم أعضاء المجموعة المحلية تشكلها مجرتنا درب التبانة، والمرأة المسلسلة ومجرة المثلث Triangulum.

وتبلغ كتلة المجموعة المحلية نحو (1.29 ± 0.14)×1012 كتلة شمسية. كما أن المجموعة المحلية تنتمي إلى مجموعة أكبر وهي مجموعة العذراءالعظمى Virgo Super cluster، وهي تبعد عنا نحو 50 مليون سنة ضوئية.

طبقة الاوزون

طبقة الأوزون هي جزء من الغلاف الجوي لكوكب الأرض والذي يحتوي بشكل مكثف على غاز الأوزون. وهي متمركزة بشكل كبير في الجزء السفلي من طبقة الستراتوسفير من الغلاف الجوي للأرض وهي ذات لون أزرق.

يتحول فيها جزء من غاز الأوكسجين إلى غاز الأوزون بفعل الأشعة فوق البنفسجية القوية التي تصدرها الشمس وتؤثر في هذا الجزء من الغلاف الجوي نظرا لعدم وجود طبقات سميكة من الهواء فوقه لوقايته. ولهذه الطبقة أهمية حيوية بالنسبة لنا فهي تحول دون وصول الموجات فوق البنفسجية القصيرة بتركيز كبير إلى سطح الأرض.

اكتشف كل من شارل فابري وهنري بويسون طبقة الأوزون في 1913 وتم معرفة التفاصيل عنها من خلال غوردون دوبسون الذي قام بتطوير جهاز لقياس الأوزون الموجود في طبقة الستراتوسفير من سطح الأرض.

بين سنة 1928 و1958 قام دوبسون بعمل شبكة عالمية لمراقبة الأوزون والتي ما زالت تعمل حتى وقتنا هذا. وحدة قياس دوبسون، هي وحدة لقياس مجموع الأوزون في العامود، سميت باسمه تكريمًا له.

خصوصا إذا علمنا ان غاز الاوزون والمتكون من ثلاث ذرات اوكسجين لونه مائل إلى الخضرة وان من أهم وظائف طبقة الأوزون هي حماية سطح الأرض من الأشعة الضارة للشمس من أن تصل لسطحها وخاصة الأشعة فوق البنفسجية، التي تسبب أضراراً بالغة للإنسان وخاصة سرطانات الجلد .. وأيضاً للحيوان والنبات على حد سواء.

الأشعة الفوق بنفسجية والأوزون

دور طبقــة الأوزون: على الرغم من أن تركيز الأوزون في طبقة الأوزون قليل، إلا انه مهم بشكل كبير للحياة على الأرض، حيث انها تمنع تسرب الأشعة فوق البنفسجية الضارة (UV) التي تطلقها الشمس. تم تصنيفها على حسب طول موجاتها إلى UV-A وUV-B وUV-C حيث تعتبر الأخيرة خطيرة جداً على البشر ويتم تنقيتها بشكل كامل من خلال الأوزون على ارتفاع 35 كيلومتر. مع ذلك يعتبر غاز الأوزون سام على ارتفاعات منخفضة حيث يسبب النزيف وغيرها.

من الممكن ان يؤدي تعرض الجلد لأشعة UV-B لاحتراقه (يظهر على شكل احمرار شديد); والتعرض الشديد له قد يؤدي إلى تغير في الشفرة الوراثية والتي تنتج عنها سرطان الجلد. مع ان طبقة الأوزون تمنع وصول الأشعة UV-B الا انه يصل بعضاً منها لسطح الأرض. معظم أشعة UV-A تصل الأرض وهي لا تضر بشكل كبير إلا انها من الممكن ان تسبب تغيير في الشفرة الوراثية أيضاً.

استنزاف طبقة الأوزون يسمح للأشعة فوق البنفسجية وتحديداً الأشعة ذات الموجات الأكثر ضررا أن تصل إلى سطح الأرض مما يؤدي إلى زيادة في احتمال حدوث تغييرات بالجينات الوراثية للأحياء على الأرض.

حساسية الحمض النووي للأشعة فوق البنفسجية

مستويات طاقة الأشعة فوق البنفسجية عند ارتفاعات مختلفة، الخط الأزرق يوضح حساسية الحمض النووي (DNA). اللون الأحمر يوضح مستوى الطاقة عند انخفاض 10% بنسبة الاوزون
لتقدير أهمية الوقاية من الأشعة فوق البنفسجية، نستطيع تفادي الضرر من التعرض للإشعاع في طيف ضوئي (action spectrum)، حيث يبين لنا تأثير الإشعاع البيولوجي حسب طول الموجات. من الممكن ان يكون التأثير حروق الجلد، تغير في نمو النبات أو تغيير في الحمض النووي (DNA). يتغير الضرر من التعرض للإشعاع على حسب طول الموجات. لحسن الحظ، يتغير تركيب الحمض النووي (DNA) بالموجات الأقل من 290 نانومتر والتي تقوم طبقة الأوزون بحجبها بشكل كبير. وفي الموجات الأطول التي يحجبها الاوزون بشكل بسيط لا يتضرر الحمض النووي بشكل كبير. لو قل الأوزون بنسبة 10%, سيتم التغيير بنسبة 22% في الحمض النووي من تأثير الأشعة الفوق بنفسجية. للعلم التغيير في الحمض النووي يؤدي إلى أمراض مثل سرطان الجلد، وهذا يوضح أهمية طبقة الاوزون على حياتنا.

أيــن يتوزع الأوزون

المتوسط الشهري العالمي لكمية الأوزون الإجمالية
سماكة الأوزون هي الكمية الإجمالية في عمود رأسي من الهواء وهي تختلف لأسباب كثيرة، حيث تكون اقل عند خط الاستواء وأكبر مع المرور عند القطبين. وهي تختلف أيضاً في المواسم، حيث تكون أكثر سماكة في فصل الربيع وأقل سماكة في فصل الخريف. والأسباب لذلك معقدة، يتضمن ذلك دورة الغلاف الجوي وقوة الشمس.

بما أن الأوزون الموجود في طبقة الستراتوسفير ينتج بسبب الأشعة الفوق البنفسجية الصادرة من اشعة الشمس، لذلك من المتوقع ان تكون أعلى مستويات الأوزون عند خط الاستواء وأقلها عند القطبين ولنفس السبب من الممكن الاستنتاج ان أعلى مستويات الأوزون في الصيف واقلها في الشتاء. غير أن ذلك غير صحيح حيث أن أعلى مستويات الأوزون متواجدة في القطبين الشمالي والجنوبي كما تكون أعلى في فصل الربيع وليس في الصيف، واقلها في فصل الخريف وليس الشتاء. خلال فصل الشتاء، تزداد سماكة طبقة الاوزون. تم تفسير هذه الأحجية من خلال دورة الرياح في طبقة الستراتوسفير والمعروفة بدورة بروير-دوبسون معظم الأوزون يتم إنتاجه فوق القطبين وتقوم دورة الرياح في طبقة الستراتوسفير من عند القطبين بإتجاه وبالعكس إلى ارتفاع اقل في طبقة الستراتوسفير.

دورة بروير – دوبسون في طبقة الاوزون
طبقة الأوزون أكثر ارتفاعاً عند خط الاستواء وأقل انخفاضاً عند الابتعاد عن خط الاستواء، خصوصاً عند منطقة القطبين. تنوع الارتفاع في الأوزون سببه بطئ دورة الهواء التي ترفع الأوزون من طبقة الترابوسفير إلى الستراتوسفير.

كلما ابتعدنا عن خط الاستواء زادت سماكة الأوزون بإتجاه القطبين، بشكل عام كمية الأوزون الموجودة في القطب الشمالي أكثر منها في الجنوبي. بالإضافة إلى ذلك، تكون سماكة الأوزون في القطب الشمالي أكبر في فصل الربيع (مارس – أبريل) منها في القطب الجنوبي بينما تكون في القطب الجنوبي أكبر في فصل الخريف (سبتمبر – أكتوبر) منها في القطب الشمالي في نفس الفترة. في الواقع أكبر كميات الأوزون في جميع أنحاء العالم توجد في القطب الشمالي خلال فترة الربيع وفي خلال الفترة نفسها تكون أقل كميات الأوزون في جميع أنحاء العالم توجد في القطب الجنوبي خلال فترة الربيع بالقطب الجنوبي بشهري سبتمبر وأكتوبر وذلك بسبب ظاهرة ثقب الأوزون.

استنزاف الأوزون
من الممكن استنزاف طبقة الأوزون هيدروكسيل (OH), غاز الكلور (Cl) وغاز البرومين (Br). حيث يوجد مصادر طبيعية لجميع العناصر المذكورة، إلا أن تركيز غاز الكلور وغاز البرومين قد ارتفع بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة وذلك بسبب إنتاج البشر لبعض المواد المركبة خصوصاً كلوروفلوروكربون (chlorofluorocarbon) والتي تعرف اختصاراً باسم (CFCs) وأيضاً بروموفلوروكربون.

هذه المركبات المستقرة كيميائية تستطيع ان تصل إلى طبقة الستراتوسفير حيث تعمل الأشعة فوق البنفسجية على تفكيك كل من الكلور والفلور.. يبدأ كل منهم بتحفيز سلسلة من التفاعل القادرة على تفكيك أكثر من 100,000 جزئ أوزون. الاوزون في الجزء الشمالي من الكرة الأرضية في انخفاض 4% كل عقد. تقريباً أكثر من 5% من سطح الأرض حول القطب الشمالي والقطب الجنوبي، أكثر (لكن بشكل موسمي) قد ينخفض; وهذا ما يسمى بـ ثقب الأوزون.

الحلول المقترحة للتقليل من استنزاف الأوزون
السويد هي أول دولة تمنع استخدام الرشاشات (مثل المبيدات الحشرية) التي تقضي علي الحشرات والتي تحتوي على كلوروفلوروكربون (CFC) الذي يعمل علي تاكل طبقة الاوزون في 23 يناير، 1978. تلتها بعض الدول مثل الولايات المتحدة الأمريكية، كندا والنرويج. وقد منعت المجموعة الأوروبية اقتراح مشابه. حتى في الولايات المتحدة، ما زال غاز كلوروفلوروكربون يستخدم في أماكن أخرى مثل الثلاجات والمنظفات الصناعية حتى بعد اكتشاف ثقب طبقة الأوزون بالقطب الجنوبي في سنة 1985. بعد محادثات ومعاهدة دولية (بروتوكول مونتريال)، تم وقف إنتاج كلوروفلوروكربون (CFC) بشكل كبير ابتداً من 1987 وبشكل كامل في عام 1996.

في 2 اغسطس 2003, قام العلماء بالإعلان ان استنزاف طبقة الأوزون قد بدأ يتباطأ بعد حظر استخدام الكلوروفلوروكربون (CFC).

ثلاث أقمار اصطناعية وثلاث محطات ارضية اثبتت بطئ استنزاف طبقة الأوزون العليا بشكل كبير خلال العقد الماضي. تمت الدراسة من خلال منظمة الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي (American Geophysical Union). بعض الانحلال ما زال قائم في طبقة الأوزون بسبب عدم قيام بعض الدول بمنع استخدام الكلوروفلوروكربون (CFC) بالإضافة إلى وجوده مسبقاً في طبقة الستراتوسفير قبل منع استخدامه، حيث له فترة انحلال طويلة من 50 إلى أكثر من 100 سنة، ولذلك تحتاج طبقة الأوزون لرجوعها بشكل كامل لعدة عقود.

حالياً يتم تركيب مكونات تحتوي على (C-H) لتحل كبديل لاستخدام الكلوروفلوروكربون (CFC) مثل هايدروكلوروفلوروكربون (HCFC)، حيث ان هذه المركبات أكثر نشاط ولحسن الحظ لا تبقى فترة كافية في الغلاف الجوي لتصل إلى طبقة الستراتوسفير حيث تؤثر على طبقة الأوزون.

البيئة

البيئة لغة: المنزل والحال، وهي لفظة شائعة الاستخدام يرتبط مدلولها بنمط العلاقة بينها وبين مستخدمها فنقول:- البيئة الزراعية، والبيئة الصناعية، والبيئة الصحية، والبيئة الاجتماعية، والبيئة الثقافية، والسياسية. ويعني ذلك علاقة النشاطات البشرية المتعلقة بهذه المجالات.

التعريف اللغوي للبيئة
البيئة في اللغة مشتقة من الفعل (بوأ) و (تبوأ) أي نزل وأقام. والتبوء: التمكن والاستقرار والبيئة: المنزل. والبيئة بمعناها اللغوي الواسع تعني الموضع الذي يرجع إليه الإنسان، فيتخذ فيه منزله ومعيشته، ولعل ارتباط البيئة بالمنزل أو الدار له دلالته الواضحة حيث تعني في أحد جوانبها تعلق قلب المخلوق بالدار وسكنه إليها، ومن ثم يجب أن تنال البيئة بمفهومها الشامل اهتمام الفرد كما ينال بيته ومنزله اهتمامه وحرصه.

يغلب عند سماع كلمة البيئة أن المقصود هي البيئة الطبيعية.

التعريف العلمي للبيئة
يرجع الفضل الأول في تحديد مفهوم البيئة العلمي إلى العلماء العاملين في مجال العلوم الحيوية والطبيعية، فيرى البعض أن للبيئة مفهومان يُكمّل بعضهما البعض: أولهما «البيئة الحيوية» وهي كل ما يختص بحياة الإنسان نفسه من تكاثر ووراثة فحسب، بل يشمل علاقة الإنسان بالكائنات الحية، الحيوانية والنباتية، التي تعيش في صعيد واحد. أما ثانيهما وهي «البيئة الطبيعية أو الفيزيقية» وهذه تشمل موارد المياه وتربة الأرض والجو ونقاوته أو تلوثه وغير ذلك من الخصائص الطبيعية للوسط.

ويرى البعض الآخر أن البيئة تعني الوسط الذي يعيش فيه الكائن الحي أو غيره من الكائنات الحية وهي تشكل في لفظها مجموع الظروف والعوامل التي تساعد الكائن الحي على بقائه ودوام حياته. ويحاول طرف آخر التركيز على الإنسان باعتباره أحد مكونات البيئة الفاعلة، فيعرف البيئة بأنها كل مكونات الوسط الذي يتفاعل معه الإنسان مؤثراً ومتأثراً، أو هي الإطار الذي يعيش فيه الإنسان ويحصل منه على مقومات حياته، من غذاء وكساء ودواء ومأوى، ويمارس فيه علاقاته مع أقرانه من بني البشر. ويبدو أقرب للحقيقة العلمية القول إن البيئة هي مجموع العوامل الطبيعية والبيولوجية والعوامل الاجتماعية والثقافية والاقتصادية التي تتجاور في توازن، وتؤثر على الإنسان والكائنات الأخرى بطريق مباشر أو غير مباشر. وهذا التعريف يدلي بأن البيئة اصطلاح ذو مضمون مركب: فهناك البيئة الطبيعية بمكوناتها التي أودعها الله فيها، وتشمل الماء والهواء والتربة وأشعة الشمس، وما يعيش على تلك العناصر والمكونات من إنسان ونبات وحيوان. وهناك البيئة الاصطناعية وهي تشمل كل ما أوجده تدخل الإنسان وتعامله مع المكونات الطبيعية للبيئة، كالمدن والمصانع والعلاقات الإنسانية والاجتماعية التي تدير هذه المنشآت.

بصفة عامة البيئة تشير إلى المحيط الكائن حول شيء، وقد يكون هذا الشيء إنسانا أو حيوانا أو برنامج حاسوب أو نفس الإنسان. ويتفق العلماء في الوقت الحاضر على أن مفهوم البيئة يشمل جميع الظروف والعوامل الخارجية التي تعيش فيها الكائنات الحية وتؤثر في العمليات التي تقوم بها. فالبيئة بالنسبة للإنسان- “الإطار الذي يعيش فيه والذي يحتوي على التربة والماء والهواء وما يتضمنه كل عنصر من هذه العناصر الثلاثة من مكونات جمادية، وكائنات تنبض بالحياة. وما يسود هذا الإطار من مظاهر شتى من طقس ومناخ ورياح وأمطار وجاذبية ومغناطيسية…إلخ، ومن علاقات متبادلة بين هذه العناصر.

البيئة قد تشير إلى:

البيئة المبنية: هي التي شيدت المناطق المحيطة بها التي تقدم الإعداد للنشاط البشري، بدءا من المناطق المحيطة بها على نطاق واسع في الأماكن المدنية الشخصية.
البيئة (فيزياء حيوية): هي العوامل المادية والبيولوجية مع تفاعلاتها الكيميائية التي تؤثر على الكائن الحي.
البيئة (النظم): هي المناطق المحيطة بها لنظام المادية التي قد تتفاعل مع النظام من خلال تبادل الشامل، والطاقة، أو غيرها من الممتلكات.
الفن البيئي
الحتمية البيئية
السياسة البيئية
علم النفس البيئي
نوعية البيئة
العلوم البيئية: هي دراسة التفاعلات بين المكونات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية للبيئة
البيئة (سلسلة): هي سلسلة من الأشرطة، والأقراص المدمجة التي تصور الحياة الطبيعية
علم البيئة
البيئة الطبيعية: هي جميع الكائنات الحية وغير الحية التي تتفاعل فيما بينها وتتواجد في مجال جغرافي معين
البيئة الاجتماعية: والثقافة أن في حياة الفرد، والشعب والمؤسسات الذين يتفاعلون.
البيئة السياسية: هي المحيط السياسى الناشئ نتيجة لسياسة الحكومة أو الإدارة.
البيئة التاريخية: هي الأحداث والثقافة التي عاشها الشخص أو آلاف الأشخاص والمعتقدات والإجراءات التي تعتمد على بيئته.
النظام البيئي والتوازن الإيكولوجي
إن البيئة بمفهومها السابق، يحكمها ما يسمى بالنظام البيئي، والتوازن الإيكولوجي وهما فكرتان متلازمتان من الناحية العلمية. والإنسان جزء من نظام معقد يتفاعل معه ويؤثر فيه عن طريق المجتمع ومن خلاله. والظواهر البيئية الناتجة عن التغيرات التي يحدثها الإنسان في بيئة الأرض من خلال الأنشطة المختلفة التي يقوم بها، لا يمكن فهمها إلا في إطار علاقة ثلاثية تبادلية تقوم بين الإنسان والمجتمع والبيئة. وعليه فإن النظام البيئي كما عرفه البعض هو عبارة عن: «وحدة أو قطاع معين من الطبيعة بما تحويه من عناصر وموارد حية نباتية وحيوانية وعناصر وموارد غير حية، تشكل وسطاً حيوياً تعيش فيه عناصره وموارده في نظام متكامل، وتسير على نهج طبيعي، ثابت ومتوازن، تحكمه القدرة الإلهية وحدها، دون أي تدخل بشري أو إنساني». ويعرفه البعض الآخر بقوله «أن النظام البيئي عبارة عن وحدة بيئية متكاملة تتكون من كائنات حية ومكونات غير حية متواجدة في مكان معين، يتفاعل بعضها ببعض، وفق نظام دقيق ومتوازن، في ديناميكية ذاتية، لتستمر في أداء دورها في استمرارية الحياة». نلاحظ أن القاسم المشترك بين هذين التعريفين يدور حول علاقة الكائنات الحية في منطقة ما، ووسطها المحيط، قائمة على التأثير المتبادل. لذلك يمكن أن نعرف النظام البيئي بشكل مبسط بأنه «جملة من التفاعلات الدقيقة بين الكائنات الحية التي تستوطن قطاعاً معيناً من الطبيعة، والوسط المحيط بها». والنظام البيئي بهذا المعنى يقوم على نوعين من العناصر:

النوع الأول: العناصر الحية: وهي عديدة تشمل الإنسان، والنبات والحيوان، وتعيش هذه العناصر على اختلاف أشكالها، في نظام حركي متكامل، كل عنصر يتأثر بالعناصر الأخرى، ويؤثر فيها، ويؤدي دوراً خاصاً به، ويتكامل مع أدوار العناصر الأخرى، ويأتي الإنسان على قمة هذه العناصر فينسق بينها ويسخرها لخدمته.

النوع الثاني: العناصر غير الحية: وأهمها الماء والهواء والتربة، وكل عنصر منها يشكل محيطاً خاصاً به، فهناك المحيط المائي ويشمل كل ما على الأرض من مصطلحات مائية(بحار– أنهار– محيطات- بحيرات) وهناك المحيط الجوي أو الهوائي ويشتمل على غازات وجسيمات وأبخرة وذرات معادن. وأخيراً هناك المحيط اليابس أو الأرضي ويشمل الجبال والهضاب والتربة. ويلاحظ أن هذه الأوساط أو المحيطات ترتبط ببعضها البعض، وبمكونات العالم الحي، أو العناصر الحية السابق ذكرها، بعلاقات متكاملة متوازنة والاختلال الذي يلحق بالتوازن البيئي يتأتى من ازدياد أو نقصان، غير طبيعي، لعنصر من عناصر النظام البيئي، الذي يحكم كل بيئة من تلك البيئات، بفعل تأثير خارجي، كتلوث الماء، أو الهواء، أو التربة، أو انقراض بعض النباتات أو الحيوانات أو غيرها ويمثل الإنسان أحد العوامل الهامة في هذا النظام البيئي، بل هو يعتبر من أهم عناصر الاستهلاك التي تعيش على الأرض، ولذلك فإن الإنسان إذا تدخل في هذا التوازن الطبيعي دون وعي أو تفكير، فإنه يفسد هذا التوازن تماماً.

في الحوسبة
بيئة سطح المكتب في مجال المعلوماتية، واجهة المستخدم الرسومية لجهاز الحاسوب.
متغير البيئة ومجموعة من البيئات المحددة في عملية.
بيئة التطوير المتكاملة وهو نوع من برامج الحاسوب التي تساعد المبرمجين في تطوير برامج الحاسوب.
بيئة تشغيل ظاهري آلة الدولة التي توفر خدمات البرمجيات لعمليات أو برامج عند عمل وتشغيل الحاسوب.
البيئة الافتراضية من التقنيات المميزة التي تمكّن المستخدم مثلا من تشغيل نظامي تشغيل في ذات الوقت بنفس الحاسوب.
عناصر البيئة
يمكن تقسيم البيئة، وفق توصيات مؤتمر ستوكهولم، إلى ثلاثة عناصر هي:

البيئة الطبيعية: وتتكون من أربعة نظم مترابطة وثيقاً هي: الغلاف الجوي، الغلاف المائي، اليابسة، المحيط الجوي، بما تشمله هذه الأنظمة من ماء وهواء وتربة ومعادن، ومصادر للطاقة بالإضافة إلى النباتات والحيوانات، وهذه جميعها تمثل الموارد التي اتاحها الله سبحانه وتعالى للإنسان كي يحصل منها على مقومات حياته من غذاء وكساء ودواء ومأوى.
البيئة البيولوجية: وتشمل الإنسان «الفرد» وأسرته ومجتمعه، وكذلك الكائنات الحية في المحيط الحيوي وتعد البيئة البيولوجية جزءاً من البيئة الطبيعية
البيئة الاجتماعية: ويقصد بالبيئة الاجتماعية ذلك الإطار من العلاقات الذي يحدد ما هي علاقة حياة الإنسان مع غيره، ذلك الإطار من العلاقات الذي هو الأساس في تنظيم أي جماعة من الجماعات سواء بين أفرادها بعضهم ببعض في بيئة ما، أو بين جماعات متباينة أو متشابهة معاً وحضارة في بيئات متباعدة، وتؤلف أنماط تلك العلاقات ما يعرف بالنظم الاجتماعية، واستحدث الإنسان خلال رحلة حياته الطويلة بيئة حضارية لكي تساعده في حياته فعمّر الأرض واخترق الأجواء لغزو الفضاء.

صحه نفسيه:

#الصحة_النفسية

 

#طرق_للتحكم_في_التفكير.

 

من الأمور التي تساعد الإنسان على التحكّم في تفكيره اتّباع بعض الطرق الخاصة بذلك، منها :

 

1⃣ اتّباع طريقة المقاطعة والاستبدال ، وتكمن في أن يتخلّى العقل عن الأفكار السلبية ، ويستبدلها بأخرى إيجابية ، فيتمرّن بذلك على التفاؤل والتفكير بإيجابيّة.

 

2⃣ ممارسة التمارين الرياضية ، والتنفس بعمق ، الأمر الذي يساهم في التقليل من الأفكار التي تدور في الذهن.

 

3⃣ تركيز التفكير على الحاضر ، فكثير من الناس يتمسّكون في الماضي أو يركّزون تفكيرهم على المستقبل ، ممّا يقلّل من تفاعلهم وتركيزهم مع ما يحصل معهم في الوقت الحالي ، لذا لا بدّ من الاهتمام بالأفكار التي تخصّ الوقت الآتي ، وإبعاد أيّ فكرة قد تشتّت الذهن.

 

 

#نصائح.للتخلص.من.التفكير.السلبي.

 

إنّ للتفكير السلبيّ أثر بالغ في التأثير على جسم الإنسان وإنهاكه ، ولتجنّب ذلك لا بدّ من التحكّم في الأفكار بعدّة طرق ، منها :

 

1⃣ قراءة الأفكار بصوتٍ عال ، فذلك يساعد على مواجهة المشاكل والأفكار السلبيّة والسعي لحلّها ، أمّا التهرّب فيجعل الأفكار تتراكم ، لتسيّر الإنسان بشكل خاطئ.

 

2⃣ زيادة الثقة بالنفس ، إذ إنّ فقدان الثقة بالنفس يضعف التركيز على الأهداف ، ويزيد من مقدار الأفكار السلبية في العقل.

 

3⃣ التركيز على الأهداف والأفكار الإيجابية التي ستثمر ، والتهرّب من الأفكار السلبية بتذكّر أمر مضحك أو تغيير مكان الجلوس.

 

4⃣ التفاؤل الدائم.

 

5⃣ تجنّب تقليد الآخرين وتتبّع خطواتهم في الحياة ، فالسعادة تكمن في القيام بكل ما تحبّه النفس وتسعى لتحقيقه ، وما ينبع منها لا ما يؤخذ عن الآخرين.

 

6⃣ تجنّب المقارنة مع الآخرين.

 

#التخلّص.من.الأفكار.العالقة.في.الذهن.

 

للتحكّم في التفكير والسيطرة على الأفكار التي تدور في الذهن، لا بدّ من التخلص أولاً من كل ما يشوّش الفكر ، وذلك باتّباع الخطوات الآتية :

 

1⃣ تجنّب الحديث عن تلك الأفكار العالقة ، إذ إنّ الحديث عنها يسهّل عليها البقاء في الذهن.

 

2⃣ التأكد من أن أيّ فكرة عالقة في الذهن ستمرّ ، فمحاولة السيطرة على الأفكار ومحوِ السلبي منها لا يستغرق وقتاً لمن يعزم على ذلك.

 

3⃣ بذل الجهد لتجنّب تركيز المشاعر على تلك الأفكار ، فالأحاسيس والهواجس التي تخطر على البال اتجاه أفكار غير مرغوب بها تساعد على ترسيخها.

 

4⃣ صرف الانتباه عن الأفكار العالقة ، والقيام بنشاط أو أيّ فعل يشتّت التفكير عنها.

 

 

علم النفس وتطوير الذات ⚙

عشاق علم النفس وتطوير الذات . (معلومات نفسيه ):

#معلومات_نفسـية 🌕:

 

الكلمات كالبذور ..ولكنها تغرس في القلوب وليس الأرض ..لذا أحترس مما تزرع وراعي ماتقول .. فقد تضطر يوماً لأكل ما زرعته .

 

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

 

#نفسـياًً .. 🌕

 

‏أن معدل بكاء المرأة يفوق بأضعاف الرجل

حيث أنها تبكي مابين 40 مره فالسنة في

حين يبكي الرجل بمعدل 4 مرات فقط.

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

 

#نفسـياًً .. 🌕

 

التعامل مع البشر بمختلف عقلياتهم و طباعهم و أخلاقهم يحتاج إلى صبر ، وأحياناً إلى تغافل متعمد لتستمر علاقتك بهم.

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

 

#نفسـياًً .. 🌕

 

– الشيء الوحيد الذي يمكن ان يضمن لك سعادتك ، هو تفكيرك ،

 

و هو قدرتك على استعياب الصدمات

و تأقلمك مع الغياب ، هو قوتك على الاستغناء عن كل ما يؤذيك او يقلل من شأنك ، هو اختيارك أن تبدأ من جديد بعد نهاية اي شيء، او فراق اي شخص ، هو شعورك أن كل شيء جيد رغم أن كل المعطيات تشير الى العكس ، هو اقتناعك التام انك تستحق صحة افضل، معاملة افضل، علاقة افضل، حياة افضل،

– والتزامك الدائم بأن لا تقبل ابدا باقل مما تستحق.

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

#نفسـياًً .. 🌕

 

‏يتكلم عنك الناس في ثلاث حالات:

1- عندما لا يملكون ماتملك

2- وعندما يعجزون ان يكونوا مثلك

3- عندما لا يستطيعون الوصول اليك

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

 

علامات التناغم بين شخصين حسب دراسات علم النفس 🌕👇:

 

1️⃣ احاديث بلا نهاية :

المحادثات ليست مملة و لا تنتهي أبداً . بطريقة ما ، عندما يكون لدى شخصين كيمياء ، يمكن أن يتحدثا عن أي موضوع تقريباً لساعات .

كل محادثة هي فقط للإستمتاع باللحظة الحالية .

 

2️⃣ مرور الوقت بسرعة :

الوقت “يطير” عندما يتحدث الشخصان عبر الهاتف أو يجتمعان معاً .

 

الوقت يمر بسرعة لدرجة أن محادثة   لمدة 4 ساعات قد تبدو و كأنها دقائق معدودة .

 

3️⃣ الشعور بالراحة :

بطريقة ما يشعران بالراحة مع بعضهما البعض كما لو كانا يعرفان بعضهما البعض منذ فترة طويلة .

 

عندما يدخل أحدهما الغرفة ، يشعر الآخر على الفور بالحماس ، الإسترخاء و الثبات .

 

4️⃣ الإبتسام كثيراً :

عندما يكون الشخصان سعيدين ، يبتسمان و يظهر الفرح على وجهيهما بشكل طبيعي .

 

عندما يكون هناك إتصال مرئي ، يبدأ الاثنان في الإبتسام و الإستمتاع بهذا النوع من التواصل .

 

5⃣ قوة التواصل الروحي :

عندما يفهمان بعضهما البعض من دون أن يتحدثان ، و ينهيان جمل بعضهما البعض ، فهذا إتصال روحاني قوي قد لا يُعرَف مصدره ، لكنه من المؤكد انه يعني وجود إتصال روحي قوي بين الطرفين .

 

6⃣ سهولة التضحيات :

عندما يكون هناك إنجذاب بين رجل ومرأة ، فإن التنازل يكون سهلاً اكثر .

 

يمكنكِ أن يغيّر الشخص جدوله بالكامل لمجرد رؤية الشخص الآخر .

 

7⃣ تغييرات واضحة في لغة الجسد:

عندما تبدأ المرأة بالتلاعب بخصلات شعرها أو الميل إلى الأمام بجسدها للتقرب من الشريك ، و عندما يميل الرجل نحوها أثناء التحدث أو يحرص باستمرار على أن يجلس بجانبها .

 

كلها قد تكون علامات واضحة على وجود كيمياء قوية بين الطرفين .

 

8⃣ تذكّر التفاصيل الصغيرة :

مهما كانت التفاصيل التي يتشاركانها معاَ صغيرة ، فهما يقومان بحفظها كلّها ، ذلك لأنهما يلاحظان كل شيء عن بعضهما البعض .

 

9⃣ لا مجال للأسرار :

لا توجد مساحة للأسرار بينهما ، فكلاهما يريد أن يقول كل شيء عن نفسه من دون التفكير لثانية واحدة .

 

حتى الأسرار المحرجة لا تبدو سيئة للغاية لمشاركتها و البوح بها للطرف الآخر .

 

🔟 الطرفان كتاب مفتوح :

لا يخشيان إظهار جانبهما الضعيف و لا يريدان الإختباء وراء ما هو عكس حقيقتهما ، ليس هناك ستارة حول مخاوفهما و مشاكلهما .

 

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

 

1 “قانون الراحة النفسية”

الانسحاب من الفوضى لا يُقدّر بثمن

 

2 “قانون الذكاء العقلي”

التجاهل يعيد كل شخص إلى حجمه الطبيعي مهما كان

 

3″قانون الاستغناء”

ليس كل ما تستغني عنه خسارة، بعض الأمور الاستغناء عنها بداية أفضل

 

4″قانون تطوير الذات”

احرص على أن تجد لك مكاناً في القمة ففي القاع ازدحام شديد

 

5″قانون اثبات الذات”

قم بين حين وحين بتحديث قوانينك واسلوبك حتى تصبح واضحاً ومميزاً للجميع

 

6″قانون التمييز”

أن تبدع بأسلوب وأنت في قمة الاسترخاء ويقلدك الجميع

 

7″قانون التحدي”

أن توجد لك مكان بين الكبار ، ويُعترف به

 

8″قانون إدارة الوقت”

كن كالسفينة التي تمشي بين الأمواج بالعلم والمعرفة

 

9″قانون الأهداف”

حياة من غير هدف كجسد من غير روح … لا قيمة لها

 

10″قانون الوعي”

إنْ لم تدرك أخطائك فلن تتعلم الصواب.

 

11″قانون التعلم”

أن لم تتألم لن تتعلم

 

12″قانون التغيير”

إنْ لم تتغير فأنت تخسر حياتك

 

 

————————————-

علم النفس وتطوير الذات ⚙

 

 

عشاق علم النفس وتطوير الذات. (انواع الشخصيات المضطربه) :

شخصيات مضطربة في #علم_النفس 🌕

 

يتحدث علماء النفس عن أنواع محددة من الشخصيات لديها اضطرابات تسبب المعاناة لها ولمن حولها ،

وهذه الشخصيات يمكن أن تستغلك من دون أن تشعر – أنت .. وهي :

 

1⃣ الشخصية الأنانية 🌕:

 

يسميها علماء النفس ” #النرجسية ” .

والأناني يرى نفسه بمرآة محدَّبَة ، فهو عند نفسه أضخم بكثير مما هو في الواقع ، ويريد أن يعامله الآخرون بهذه الصورة ،

ولهذا لا يراهم سوى أدوات تزيد من مكاسبه.

وشخص تسيطر عليه هذه الصورة المتضخمة لن يتوقف ليسأل نفسه عن مشاعرك تجاهه ،

لأنه يفترض أن الجميع لا يملكون إلا أن يقدروه بالقدر الذي يراه هو لنفسه.

 

2⃣- الشخصية النفعية 🌕 :

 

التي تقيس الأشياء بمقدار منفعتها المباشرة لها ، دون اهتمام بالضوابط الأخلاقية ، وشعارها ميكيافيلي ” الغاية تبرر الوسيلة ” ، والغاية دائماً هي مصلحتة الشخصية .. وأنت بالنسبة لهذه الشخصية تساوي حفنة من الاموال أو حفنة من الفرص أو الفوائد ، وسيتقرب منك بمقدار تصنيفك في ” سوق الأسهم ” ، وسينفض مباشرةً حين يرى ” المؤشر ” أحمر !!

3⃣ الشخصية المتقلبة 🌕:

 

وهي شخصية مزاجية متقلبة ، تبذل ما في وسعها للحصول على تقديرك وحب واهتمامك، ولكنها سرعان ما تتقلب عواطفها من النقيض إلى النقيض.

وأنت مع هذه الشخصية غير آمن على نفسك ، لأنك تعيش لحظات في ” نعيم الحب ” ، ثم لا تلبث أن تسقط إلى جحيم الكراهية .. ولا تدري لأي شيء رفَعَك أو خَفَضَك امامها !!

4⃣ الشخصية الاعتمادية 🌕 :

 

التي تبحث دائماً عن رعاية الآخرين لها ، وتلقي مسئوليتها الشخصية عليهم ، ولا تتخذ قراراتها بنفسها. وبالتالي فهي تستغل الآخرين طيلة الوقت بظهورها بصورة العاجز الذي لا يملك من أمره شيئاً.

وإذا لم ترعَه بالطريقة التي يريد فسيثير لديك الشعور بالذنب ، لأنه عاجز ضعيف ، وأنت قوي قادر ..  ، تأبى تقديم المساعدة له !!

————————————–

علم النفس وتطوير الذات ⚙

الهاتف

الهاتف

الهاتف (الجمع: هَوَاتِف) أو المسرة (الجمع: مِسَرَّات) هو آلة أو جهاز يستخدم لنقل الصوت بشكل فوري بين مكانين متصلين بخط هاتف ثم خلال البدالة ويوجد جهاز هاتف على كل طرف منهما، واخترعه الإيطالي أنطونيو ميوتشي وسجله كمخترع لهُ سنة 2002 ، فقد اعترف مجلس النواب الأمريكي رسمياً في سنة 2002م بتاريخ 11 يونيو بأن ميوتشي أول مخترع لفكرة الهاتف في قرار المجلس رقم 269 وذلك بعد مرور 113 عاما على وفاته أي منذ عام 1889م. وهذا يعني أن ألكسندر غراهام بيل فقط صنع الهاتف بناءً على فكرة اختراع وجدها في نموذج من نماذج اختراعات ميوتشي. والهاتف له ايضًا معنى آخر: الهاتف.اسم فاعل من مصدر الفعل: هتف يهتف هتفا هو ما يسمع صوته ولا يرى شكله فالمقصود بهذا الأختراع الحديث في مجال الأتصال والتواصل الذي يقرب المسافات بين الناس من خلال نقل الأخبار بينهم عبر الصوت.

أصل التسمية

الهاتف من هتف على وزن فَاعِل، هتف: الهَتْفُ والهُتافُ الصوت الجافي العالي، وقيل: الصوت الشديد. وقد هتَف به هُتافًا أَي صاح به. أَبو زيد: يقال هَتفْت بفلان أَي دعَوْتُه، وهتفْت بفلان أَي مدَحْته. وفلانة يُهْتَف بها أَي تُذكر بجَمال. وفي حديث حُنين: قال اهْتِفْ بالأَنصار أَي نادِهم وادعُهم، وقد هَتف يَهْتِف هَتْفًا. وفي حديث بدر: فجعل يَهْتِفُ بربّه أَي يدعوه ويُناشِده. ابن سيده: وقد هَتَفَ يهتِف هتْفًا، والحمامة تَهْتِف، وسمعت هاتِفًا يَهْتِف إذا كنت تسمع الصوت ولا تُبْصِر أَحدًا. وهتَفتِ الحَمامة هتْفًا: ناحَتْ؛ قال ابن بري: ويقال هتَّفت الحمامة؛ وأَنشد لنُصَيْب: ولا انَّني ناسِيكَ بالليل، ما بَكَتْ، على فَننٍ، ورْقاء ظَلَّتْ تُهَتِّفُ وحَمامة هَتُوف: كثيرة الهُتاف. وقوس هَتُوف وهَتَفَى: مُرِنّةٌ مصَوِّتة؛ وأَنشد ابن بري للشماخ: هَتُوفٌ إذا ما جامع الظبيَ سَهْمُها، وإن رِيعَ منها أَسْلَمَتْه النَّوافِرُ وريح هَتُوف: حنّانة، والاسم الهَتَفى. وقوس هتَّافة: ذات صوت. وقال في ترجمة همز: قوس هَمَزى شديدة الهَمْز إذا نُزع فيها؛ قال أَبو النجم: أَنْحَى شِمالًا هَمَزَى نَضُوحا، وهَتَفَى مُعْطِيةً طَرُوحا (قوله «نضوحا» أي شديدة الحفز للسهم).

مبدأ العمل

 

الرمز العام للهاتف يرتبط بالسماعة التي كانت تستعمل في الهاتف الأرضي.

الهاتف جهاز إرسال أواستقبال موصل بأسلاك مع مقسم رئيسي يربط بين عدد من المشتركين باستخدم دوائر إلكترونية مركبة في مقسمات رئيسة تتغذى بتيار ثابت مقداره -48 فولت تولد هذه الدوائر ما يعرف بالخطوط الهاتفية التي يتم برمجتها بأرقام تميز المشتركين عن بعضهم وتمكنهم من الاتصال فيما بينهم من خلال توليد نغمة الاتصال التي يسمعها كل مشترك عند رفعه سماعة الهاتف.

 

يسمى جزء الهاتف الذي يمسكه الشخص لإجراء مكالمة ما طقم اليد أو السماعة. ولهذا الجهاز قطعة للأذن وقطعة للفم. وقبل إجراء المكالمة، يستمع الشخص لقطعة الأذن بحثًا عن نغمة الإدخال، حيث يشير هذا الصوت إلى وجود خط جاهز للخدمة وإجراء المكالمة. ثم يدخل المتحدث رقم الهاتف الخاص بالهاتف المراد الاتصال به. وتستخدم الشبكة الهاتفية هذه الأرقام لإحداث الاتصال بين الهاتفين. وعندما يتكلم طالب المكالمة في قطعة الفم، يغير الهاتف موجات صوت الشخص إلى تيار كهربائي. وتستخدم الشبكة الهاتفية نبائط متنوعة لتوليد نسخة مماثلة تقريبًا للتيار في هاتف الشخص الذي يجري التحدث معه. ويحول هذا الهاتف التيار إلى موجات صوتية تشبه إلى حد كبير موجات صوت الشخص الذي طلب المكالمة.

 

عندما نهاتف شخص ما، يتم الاتصال عبر أسلاك خاصة بين جهازنا التلفوني وجهازه التلفوني، سواء أكان ذلك بطريقة آلية (أوتوماتيكية) أو بواسطة عامل مختص في مركز أو(سنترال) الهاتف. حتى إذا بدأنا بالكلام مع من نخاطبه أحدثت كلماتنا ذبذبات في الهواء، وأحدثت هذه الذبذبات بدورها ذبذبات في قرص رقيق في السماعة مليء بحبات دقيقة من الكربون، فينشأ عن ذلك تغيُّر في التيار الكهربائي المنساب في الأسلاك بحيث يقوى حيناً ويضعف حيناً تبعاً للكلمات التي نستخدمها وللطريقة التي نلفظ بها تلك الكلمات. وإنما يقوى التيار حين تنضغط حبات الكربون بعضها على بعضها الآخر ويضعف عندما تتباعد هذه الحبات كثيراً أو قليلاً. هذا ما يحدث في جهاز الإرسال. ولكن ما الذي يحدث في جهاز الاستقبال؟ إن التغيرات التي أحدثتها كلماتنا في التيار الكهربائي المنساب في الأسلاك تجعل القرص المعدني الموجود في جهاز الاستقبال يتذبذب بنفس الطريقة فينشأ عن ذلك موجات صوتية شبيهة بصوتنا تماماً. وهكذا تتم المكالمة التلفونية.

وللهاتف ثلاثة أجزاء رئيسية:

 

1- آلية إدخال

2- مرسِل

3- مستقبِل.

آلية الإدخال

تمكن طالب المكالمة الهاتفية من إدخال أرقام الهواتف، وتركب في بعض الهواتف في طقم اليد، بين قطعة الأذن وقطعة الفم، أو تكوِّن جزءًا من وحدة قاعدية منفصلة، موصلة بسلك إلى طقم اليد.

 

وفي كثير من الهواتف الحديثة، تتكون آلية التدوير من طقم من الأزرار أو المفاتيح يسمى وسادة المفاتيح. ولوسادة المفاتيح العادية 12 مفتاحًا ـ مفاتيح الأرقام من صفر إلى 9، والمفتاح * والمفتاح #. وعند الضغط عليه، يولد كل مفتاح عددًا معينًا من النبضات الكهربائية، أو زوجًا من النغمات المتحكم فيها بدقة. وتستخدم حواسيب في الشبكة الهاتفية سلسلة النبضات أو النغمات لتوجيه المكالمة.

 

وتتكون آلية التدوير في بعض الهواتف من قرص يسمى القرص المُدرّج أو الدوار، به ثقوب لإدخال الأصابع تمثل الأرقام من صفر إلى 9. ويدخل طالب المكالمة رقم الهاتف بأن يدير القرص ثم يتركه، حيث تولد هذه العملية نبضات كهربائية.

 

المرسل

ويسمى أيضًا الميكروفون، وهو يحول موجات صوت الشخص إلى تيار كهربائي، ويرسل هذا التيار إلى الشبكة الهاتفية. ويركب المرسل في السماعة، وراء قطعة الفم. وهناك نوعان رئيسيان من المرسلات الهاتفية: 1- المرسل الكربوني 2- ميكروفون الكهريت الوريقي.

المرسل الكربوني

يتكون من جزءين رئيسيين، هما الطبلة والغرفة الكربونية. والطبلة قطعة رقيقة مستديرة من الألومنيوم. وتقع الغرفة الكربونية خلف الطبلة، بين طرفين كهربائيين، وتحتوي على عدد كبير من الحبيبات الكربونية الصغيرة الحجم، ينتقل عبرها تيار كهربائي بفولتية (جهد) منخفضة. وتتكئ قبة نحاسية صغيرة مطلية بالذهب وموضوعة أسفل الطبلة، على الغرفة الكربونية.

 

وعندما يتكلم الشخص تسبب موجات صوته اهتزاز الطبلة، حيث يحدث الصوت العالي اهتزازًا قويًا، بينما يحدث الصوت الناعم اهتزازًا ضعيفًا. وتسبب حركة الطبلة اهتزاز القبة داخل الغرفة الكربونية. ويضغط كل اهتزاز على الحبيبات الكربونية، حيث يحدث الاهتزاز الصغير ضغطًا خفيفًا على الحبيبات، بينما يعصرها الاهتزاز الكبير عصرًا قويًا فيما بينها. وكلما كان الضغط كبيرًا على الحبيبات زادت سهولة مرور التيار الكهربائي خلالها، وهكذا يزداد سريان التيار الكهربائي كلما ارتفع الصوت.

ميكروفون الكهريت الوُرَيْقي

وهو مزود بطبلة مستديرة، تتكون من قطعة رقيقة من بلاستيك مشحون كهربائيًا، ومطلية بغطاء فلزي في أحد وجهيها. وهذه الطبلة، التي تسمى الكهريت الوريقي، موضوعة على قرص فلزي مجوف يسمى اللوحة الخلفية، بحيث يكون الغطاء الفلزي بعيدًا عن اللوحة.

 

تلمس الطبلة اللوحة الخلفية في أماكن محددة فقط. وفي مناطق أخرى، تفصل جيوب هوائية الطبلة عن اللوحة الخلفية، حيث تهتز الطبلة في هذه الجيوب عندما تصدمها موجات صوتية.

 

وتحدث الشحنة الكهربائية التي تحملها الطبلة مجالاً كهربائيًا بين الطبلة واللوحة الخلفية. وتعتمد قوة هذا المجال إلى حد ما على المسافة بين الطبلة واللوحة الخلفية.

 

وعندما يتكلم الشخص تصدم الموجات الصوتية الطبلة، فتغير الاهتزازات الناتجة المسافة بين الطبلة واللوحة الخلفية، وبالتالي قوة المجال الكهربائي. وتحدث هذه التغييرات في قوة المجال تغييرات مماثلة في التيار الكهربائي.

المستقبِل

يحول التيار الكهربائي القادم عبر خط الهاتف إلى نسخة من صوت المتكلم. ويركب المستقبل في طقم اليد، في مكان وراء قطعة الأذن.

 

وفي المستقبل، تحاط طبلة حديدية محفوظة داخل إطار مرن بمغناطيس دائم حلقي الشكل، يجذب الطبلة باستمرار. ويتصل مغناطيس آخر يسمى المغناطيس الكهربائي بالطرف الآخر للطبلة. وهذا المغناطيس مصنوع من فلز ملفوف بسلك.

 

وعندما ينساب التيار الكهربائي في السلك الملفوف، يصبح المغناطيس الكهربائي ممغنطًا. ويتحرك هذا التيار في اتجاهين، حيث تزيد المغناطيسية الناتجة عن حركة التيار في أحد الاتجاهين قوة جذب المغناطيس الدائم، وتجعلها تجذب الطبلة بقوة أكبر، بينما تقلل المغناطيسية الناتجة عن حركة التيار في الاتجاه الآخر قوة المغناطيس الدائم، وتخفض جذبها للطبلة. ويجعل التغير في الجذب الطبلة تهتز بنفس المعدل، حيث تجذب الهواء أمامها، وتدفعها، محدثة بذلك تغيرات في الضغط، وتولد موجات صوتية تكاد تكون نفس موجات صوت المتكلم. ويستمع السامع إلى نسخة طبق الأصل من صوت المتكلم.

صناعة الهاتف

صناعة الهاتف، والتي تُسمَّى أيضًا الاتصالات الهاتفية، من أقوى الصناعات في العالم، وأكثرها ربحًا.

 

وتوفر معظم الحكومات الخدمات الهاتفية، ولكنها اتجهت إلى بيعها إلى القطاع الخاص منذ ثمانينيات القرن العشرين. وفي بعض الدول، مثل المملكة المتحدة والولايات المتحدة، تنظم صناعة الهاتف هيئات حكومية. وقد أنتجت الاستثمارات الحكومية والخاصة تقنيات جديدة لتحديث الخدمات الهاتفية وتطويرها في كل أنحاء العالم.

 

وتستخدم دول عديدة، مثل أستراليا وماليزيا ونيوزيلندا، أقمار اتصالات لربط الشبكة الهاتفية. ويعمل نظام اتصال بالموجات الدقيقة أيضًا في أستراليا وجنوب أفريقيا وماليزيا وجزر الهند الغربية وأجزاء أخرى من العالم. ويمتد كبل ليفي بصري من جزر فرجينيا إلى برمودا حيث يلتقي بنظم الاتصالات في هونغ كونغ ولندن ونيويورك وطوكيو. وترتبط جزر الهند الغربية بالولايات المتحدة أيضًا بكبل كهربائي تحت بحري، كما تمتلك دول أخرى، مثل الهند وماليزيا ونيوزيلندا بكوابل تحت بحرية

التلفاز

التلفاز

التِلْفَاز أو الرائي (الجمع: رائيات) أو التلفزة أو التلفزيون أو المِرْناة أو هو تحويل مشهد متحرك، وما يرافقه من أصوات، إلى إشارات كهربائية ثم نقل الإشارات وإعادة تحويلها بجهاز استقبال إلى صورة مرئية متحركة مرفقة بصوت. ويعد التلفاز أكثر وسائل الاتصال الجماهيرية أهميةً وتأثيرًا نظرًا لما يتمتع به من خصائص ومميزات يتفوق بها عن غيره من وسائل الاتصال الجماهيرية الأخرى والتلفاز يقدم مواد عبر قوالب وأشكال متعددة ومتنوعة يمكن أن نقسمها إلى قسمين :

وتحتل الأعمال الدرامية مساحة كبيرة على خريطة البرامج التلفازية تصل في كثير من الدراسات الإحصائية إلى أكثر من ربع تلك المساحة وتبرز المسلسلات التلفازية من بين هذه الأعمال وأهمها وأكثرها تأثيرًا وجذبًا وقبولًا لدى الكثير من مشاهدي التلفاز.

التصوير

عندما توجّه الكاميرا التلفازية إلى مشهد يراد تصويره في الأستديو تتركز الأشعة المنبعثة من ذلك المشهد على لوح كهرضوئي photoelectric مكسو بآلاف الحبيبات الحساسة للضوء. وفي الكاميرا تُطلق مدفعة كهربائية electric gun حزمة رفيعة من الإلكترونات تتحرك ذهابا وإيابا عبر اللوح الكهرضوئي، أو الهدف target، بنفس الطريقة التي تمر بها العين على سطور صفحة مطبوعة أو مخطوطة. وتعرف هذه العملية بـ «المسح» scanning، وخلال ذلك تُطلق الحُبيبات الحساسة للضوء إشارات كهربائية تتفاوت تبعاً لشدة الضوء عند كل نقطة، ومن هنا فإن البذلة الداكنة تحدث إشارات كهربائية أضعف من تلك التي تُحدثها البذلة البيضاء. والواقع أن النقطة الناشئة عن الحزمة الماسحة scanning beam تتحرك عبر «الهدف» بسرعة تمكّنها من «مسحه» في جزء من ثلاثين جزءاً من الثانية. وهكذا تتكوّن «صورة كهربائية للمشهد المصور خطاً بعد خط وبسرعة فائقة بحيث تعجز العين عن تتبُّع حركة النقطة الماسحة scanning spot. وفي الوقت نفسه يلتقط الميكروفون الصوت المرافق للمشهد، فينقل هوائي الإرسال الصورة والصوت على شكل موجات كهربائية يلتقطها هوائي الاستقبال. وفي جهاز الاستقبال يقوم أنبوب أشعة الكاثود بعكس العملية. وبنفس السرعة التي تعمل بها كاميرا الأستديو تقوم حزمة من الإلكترونات بقذف سطح الأنبوب المكسوّ عادة تتوهج عندما تسقط عليها الحزمة الإلكترونية. وتفوق قوة هذا التوهج على قوة الإشارات، وهي نفس القوة التي كانت لها في الأستديو، وهكذا نرى نسخة طبق الأصل عن المشهد المصوَّر هناك. والتلفاز اليوم أداة تسلية وإعلام وتثقيف، وقد طُوِّر في السنوات الأخيرة بحيث أصبحنا نشاهد نشرات الأخبار ومختلف البرامج التلفازية مبثوثة بالألوان الطبيعية. ليس هذا فحسب، بل لقد أمسى في ميسورنا اليوم أن نستأجر أو نشتري ما نرغب في مشاهدته من أفلام سينمائية مسجَّلة بمجرد وضع الشريط cassette أو العُليبة الحاملة للفيلم المسجَّل في جهاز صغير ملحق بالتلفاز يُعرف بجهاز الفيديو video. ويُعتبر فلاديمير زووريكين Zworykin أبا التلفاز، وقد اخترعه في ما بين عام 1923 وعام 1924.

يوجد نوعان من محطات التلفاز: المحطات التجارية والمحطات العامة. تدار المحطات التجارية بواسطة شركات خاصة. وتبيع هذه الشركات وقت الإعلانات لتغطية نفقات التشغيل، بالإضافة لتحقيق ربح للشركات التي تدير المحطات. أما محطات التلفاز العامة فهي محطّات لاتهدف إلى الربح وتدار وفق ترتيبات خاصة. فمثلاً تحصل هيئة الإذاعة البريطانية على التمويل من رسوم الترخيص التي يدفعها مالكو أجهزة التلفاز وهي لا تبيع وقتًا للإعلانات. وتعتمد محطات التلفاز العامة في معظم الدول، على مساهمات قطاع الأعمال، والحكومة، والجمهور، وذلك لتغطية نفقات التشغيل، ومن ثم فإنهم يتخذون قراراتهم بشأن محتويات البرامج بأنفسهم. وفي دول أخرى تقوم الحكومات بإدارة محطات التلفاز التي تتخذ القرارات بشأن محتويات البرامج. وبصفة عامة لا تبيع هذه المحطات وقتًا للإعلان.

 

يستطيع الأفراد في بعض الدول الاشتراك في أنظمة التلفاز الكبلي (خط المايكروويف) وأنظمة البث لمشاهدون رسومًا لهذه الخدمات.

 

كما توجد استخدامات أخرى للتلفاز غير بث البرامج للمنازل. فمثلاً، تستخدم المدارس، وقطاع الأعمال، والمستشفيات، وغيرها من المنظمات دوائر التلفاز المغلقة. وترسل الإشارات في مثل هذه الدوائر عبر أسلاك إلى أجهزة تلفاز بعينها، ولا تستطيع بقيّة الأجهزة الموجودة في المنطقة التقاط تلك الإشارات بالطريقة العادية.

 

وقد غيرت الأجهزة الحديثة كمسجلات الفيديو كاسيت، ومشغلات أقراص الفيديو، والحاسوب الشخصي منذ أواخر السبعينيات طريقة استخدام الناس للتلفاز في منازلهم. فمثلاً، أصبحت أجهزة التلفاز تستعمل في ممارسة الألعاب الإلكترونية، واستقبال خدمات المعلومات التلفازية.

التلفاز والصحة العامة

حتى مع منع الإشهار على التدخين والمواد الكحولية يبقى للبرامج التلفزية وبعض الأفلام دور مؤثر يساهم في حقن تصورات تقرن بين الرجولة والفحولة والسلوكات الكحولية والتدخين.

 

التفاعل مع التلفاز، يعتمد حاسة السمع وحاسة البصر ويهمل الثلاثة المتبقية من الحواس الخمس. مع كل ما يترتب عن ذلك من خسران معرفي.

 

أما بخصوص العضلات فإن الطفل المواظب على متابعة التلفاز، أقل من 5% من سائر العضلات بالمقارنة مع اللعب مع الأطفال. ويعطى الوضع الجسمي والانفعالي الذي يتبناه الطفل مدة ساعات مطولة فرصة إضافية للسمنة وخمول الأعضاء ونقص في الحركة النفسية والدموية.

كيفية عمل التلفاز

يَعْرِضُ التِّلفاز صُوَراً ثابتةً ولكِنَّا نراها متحركة لتتابعها بسرعة تَظَلُّ معها العين محتفظة بالصُّورة السَّابقة. وللحصول على هذا الانطباع الحركي تُعْرَضُ على السِّتارة ثلاثون صُورَةً متتاليةً في الثانية.

 

وتُقْسَمُ كُلُّ صُورةٍ إلى عدد من الخُطوط (625 خطاً في الأجهزة الحديثة و405 في القديمة) يحوي كُلُّ خَطٍّ منها عِدَّةَ آلاف جُزَئْيَةِ نُورٍ أو ظُلْمَةٍ. وللحصول على صورة جيدة تُفْصَلُ الخطوط إلى جُزَيئاتٍ دقيقة قد تَصِلُ إلى 200 ألف في مجموعها. وتحوي الكاميرا التلفازيَّة صَفيحةَ إشارات مُغَطّاة بنِقاط حَسَّاسَةٍ للضَّوء (من مادَّة كيماويَّة لها هذه الخاصَّة) تُقابِلُ كُلُّ نُقْطةٍ منها إحدى المئتي ألف من الجزيئات الدقيقة. وتتحَرَّكُ حُزْمَةٌ إلكترونيَّة ماسحة عبر الصَّفيحة خطًّا خطًّا وتَبْعَثُ الإشارات الملتقطة من النِّقاط. ثُمَّ تُضَخَّمُ هذه الإشاراتُ وتُبَثُّ. وعند استقبال هذه الإشارات في جهاز تلفازي تجري تقويتها ثُمَّ تُعْرَضُ على أنبوب الصُّورة (أنبوب الأشعة الكاثودي) الذي تتولَّدُ فيه حُزْمَةٌ إلكترونيَّةٌ أخرى. وتتحَرَّكُ هذه الحُزْمَةُ ماسِحةً عَبْرَ السِّتارة 625 مَرَّةً لِتكَوِّنَ 625 خطًّا، وعند نهاية كُلِّ خَطٍّ تَرْتَدُّ الحُزْمَةُ بسرعة لتبدأ الخَطَّ التالي. وتُمْسَحُ مجموعة الخطوط السِّتِّمائة وخمسة وعشرين في 1\30 من الثانية، وتُسَمَّى كُلُّ مجموعة منها إطاراً. وفي أثناء مسح الحُزْمَة خلف ستارة الجهاز تَضْعُف الحُزْمة أو تَشْتَدُّ بالنسبة إلى ضَعْفِ أو شِدَّة الإشارات المُرْسَلَة (أي بالنسبة إلى شِدَّة الإشارات المُلتَقَطَةِ من النِّقاط الحسَّاسة للضَّوء في الكاميرا). ولَمّا كانت ستارة الأنبوب الكاثُودي فَلْوَرِيَّةً لِتغَطِّيها بموادَّ كيماويَّة خاصَّةٍ فإنَّها تتألَّق بصَدَمات الحُزْمَة الإلكترونية ويَشْتَدُّ هذا التَّألَّقُ الضَّوئي باشتداد الحُزْمة. ويشتمل الجهاز أيضاً على مِجهارٍ لإنتاج الصَّوت وعلى نظام مُزامَنَةٍ للتوفيق بين الصَّوت والصُّورة المُبْتَعَثَيْن.

 

وفي أجهزة التَّلْفَزة المُلوَّنة، الأكثر تعقيداً، تعمل ثلاث حُزَمٍ إلكترونية تَخْتَصُّ كل منها بأحد الألوان الأوَّليَّة وهي الأحمر والأزرق والأخضر ناقِلَةً صورة مستقلة للمشهد. ويتميَّزُ سِتارُ أنبوب الصُّورة بتغشِيَةٍ من حوالى ¼ مليون نقطة من مادة مُتَفَسْفِرة مُوزَّعةٍ في مجموعات ثلاثيَّة فُسَيْفِسائيَّة. وعندما تُسَلَّطُ الحُزْمَةُ الإلكترونية الماسحة في جهاز الاستقبال على هذه المجموعات تَبْتَعِثُ الواحدة منها ضوءًا بلونها فقط. أي إنَّ النِّقاط المُتَفَسْفِرَةَ الزَّرقاء تَبْتَعِثُ ضوءًا أزرق عندما تَسْقُط عليها الحُزْمَةُ الحامِلةُ الإشارة الزَّرقاء وهكذا الحمراء والخضراء. وهذه الألوان الثلاثة يُمكِنُ مَزْجُها بِنِسَبٍ مختلفة لِتُنْتِجَ بقيَّة الألوان الأُخرى في المَشْهد المُتَلْفَز. ويُمكِنُ بَثُّ الإرسال التِّلفازي لاسلكياً، كما هي الحال في برامج التسلية والإمتاع، أو عبر الأسلاك في دائرةٍ تلفازية مُقْفَلةٍ. وهذا النوع من الإرسال في دائرةٍ مُقْفَلةٍ له أغراض متعددة، فبواسطته مثلاً يُمكِنُ لطلاب الطِّب مشاهدة تفاصيل عملية جراحية منقولة من غرفة العمليات في أحد المستشفيات.

 

الأهمية

التلفاز من أهم وسائل الإعلام، وله دور في صناعة الرأي العام للشعوب. وإحدى الاستخدامات الأساسية بالنسبة للمشاهد هو التسلية وامضاء وقت الفراغ بالإضافة إلى الحصول على المعلومات ومشاهدة آخر الأخبار. لذا نرى أن له أهمية كبيرة لدى الحكومات والقادة حيث أصبح من أوائل رموز السلطة والاستيلاء على مقر التلفاز (عادة الحكومي) على قائمة مهام مديري الانقلابات والمحتلين.

 

في السابق اعتمد المرناة على التقاط الموجات الأرضية فقط باستعمال هوائي. وبتطور تقنية الاتصال صار بالإمكان الآن التقاط موجات لقنوات جديدة عبر الفضاء تبث من «سواتل» أقمار صناعية تدور حول الأرض. ونتج عن ذلك زيادة هائلة لعدد القنوات صارت تعرف بالفضائية وأصبحت بالمئات هذا ما عزز دور أجهزة التحكم عن بعد في عملية اختيار قناة.

محرك الاحتراق الداخلي

محرك احتراق داخلي
محرك الاحتراق الداخلي هو محرك حراري يحترق بداخله وقود مع مؤكسد (عادة هواء) في غرفة الاحتراق، والتي تُعتبر جزءًا من دائرة سريان الوقود. يؤثر تمدد الغازات ذات الضغط ودرجة الحرارة المرتفعين الناتجة عن الاحتراق في محرك الاحتراق الداخلي، بقوة مباشرة على بعض مكونات المحرك. تُطبق هذه القوة على المكابس وريش التربينة والفوهة الدافعة. تؤدي هذه القوة إلى تحريك الجزء الذي تُؤثر عليه لمسافة معينة نتيجة تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية. هذا النوع من المحركات أصبح بديلا عن محركات الإحتراق الخارجي نظرا لأن وزن أو حجم المحرك أصبح مهما.

صُنع أول محرك احتراق داخلي نجح تجارياً بواسطة إتيان لينوار عام 1859 تقريباً، وصُنع أول محرك احتراق داخلي حديث في عام 1876 بواسطة نيكولاس أوتو (انظر دورة أوتو).

يشير مصطلح محرك الاحتراق الداخلي في العادة إلى أن عملية الاحتراق تتم بشكل متقطع (أي أنها تحدث كل فترة وليست مستمرة بشكل متصل)، ومثال على ذلك المحركات المكبسية الأكثر شيوعاً (رباعية الأشواط وثنائية الشوط)، بالإضافة إلى المحرك سداسي الأشواط ومحرك فانكل الدوار.

يستخدم نوع آخر من محركات الاحتراق الداخلي عملية احتراق متصلة، مثل: التربينات الغازية والمحركات النفاثة ومعظم المحركات الصاروخية، كل منها يندرج تحت تصنيف محركات الاحتراق الداخلي. تعتبر الأسلحة النارية من محركات الاحتراق الداخلي أيضاً.

تختلف محركات الاحتراق الداخلي اختلافاً طفيفاً عن محركات الاحتراق الخارجي مثل المحركات البخارية ومحرك ستيرلينج، التي تحتوي على مائع تشغيل يحصل على الطاقة من مصدر خارجي (مثال: حرق الفحم لتسخين المراجل للحصول على البخار اللازم (للمحرك البخاري) ولا يكون المائع جزءاً من نواتج الاحتراق أو مختلطاً معها. يًسخن مائع التشغيل في مِرجل (غلاية)، ويُمكن أن يكون مائع التشغيل هواء أو مياه ساخنه أو مياه مضغوطه أو حتى الصوديوم السائل. تُشغل غالباً محركات الاحتراق الداخلي بوقود سائل مرتفع الطاقة ومشتق من الوقود الأحفوري. تستخدم معظم محركات الاحتراق الداخلي في التطبيقات المتنقلة بالإضافة للعديد من التطبيقات الثابتة، وًتعتبر مصدر الطاقة الأساسي للمركبات مثل السيارات والطائرات والقوارب.

يعمل محرك الاحتراق الداخلي بالوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي، والمشتقات البترولية مثل البنزين والديزل وزيت الوقود. كما أن هناك استخدام متزايد للوقود المتجدد مثل استخدام الديزل الحيوي في محركات الاشعال بالانضغاط، ووقود الميثانول في محركات الاشعال بالشرارة. يُستخدم الهيدروجين أحياناً كوقود، ويُمكن الحصول عليه من الوقود الحفري أو من الطاقة المتجددة.

العمل
محرك الاحتراق الداخلي هو محرك حراري يحترق بداخله وقود مع مؤكسد (عادة هواء) في غرفة الاحتراق، والتي تُعتبر جزء من دائرة سريان الوقود. يؤثر تمدد الغازات ذات الضغط ودرجة الحرارة المرتفعين الناتجة عن الاحتراق في محرك الاحتراق الداخلي، بقوة مباشرة على بعض مكونات المحرك. تُطبق هذه القوة على المكابس وريش التربينة والفوهة الدافعة.
تؤدي هذه القوة إلى تحريك الجزء الذي تُؤثر عليه لمسافة معينة نتيجة تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية.

صُنع أول محرك احتراق داخلي نجح تجارياً بواسطة إتيان لينوار عام 1859 تقريباً، وصُنع أول محرك احتراق داخلي حديث في عام 1876 بواسطة نيكولاس أوتو (انظر دورة أوتو).

يشير مصطلح محرك الاحتراق الداخلي في العادة إلى أن عملية الاحتراق تتم بشكل متقطع (أي أنها تحدث كل فترة وليست مستمرة بشكل متصل)، ومثال على ذلك المحركات المكبسية الأكثر شيوعاً رباعية الأشواط وثنائية الشوط، بالإضافة إلى المحرك سداسي الأشواط ومحرك فانكل الدوار.
يستخدم نوع آخر من محركات الاحتراق الداخلي عملية احتراق متصلة، مثل: التربينات الغازية والمحركات النفاثة ومعظم المحركات الصاروخية، كل منها يندرج تحت تصنيف محركات الاحتراق الداخلي. تعتبر الأسلحة النارية من محركات الاحتراق الداخلي أيضاً.

تختلف محركات الاحتراق الداخلي اختلافاً طفيفاً عن محركات الاحتراق الخارجي مثل المحركات البخارية ومحرك ستيرلينج، التي تحتوي على مائع تشغيل يحصل على الطاقة من مصدر خارجي (مثال: حرق الفحم لتسخين المراجل للحصول على البخار اللازم للمحرك البخاري) ولا يكون المائع جزءاً من نواتج الاحتراق أو مختلطاً معها. يًسخن مائع التشغيل في مِرجل (غلاية)، ويُمكن أن يكون مائع التشغيل هواء أو مياه ساخنه أو مياه مضغوطه أو حتى الصوديوم السائل. تُشغل غالباً محركات الاحتراق الداخلي بوقود سائل مرتفع الطاقة ومشتق من الوقود الأحفوري. تستخدم معظم محركات الاحتراق الداخلي في التطبيقات المتنقلة بالإضافة للعديد من التطبيقات الثابتة، وًتعتبر مصدر الطاقة الأساسي للمركبات مثل السيارات والطائرات والقوارب.

يعمل محرك الاحتراق الداخلي بالوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي، والمشتقات البترولية مثل البنزين والديزل وزيت الوقود. كما أن هناك استخدام متزايد للوقود المتجدد مثل استخدام الديزل الحيوي في محركات الاشعال بالانضغاط، ووقود الميثانول في محركات الاشعال بالشرارة.
يُستخدم الهيدروجين أحياناً كوقود، ويُمكن الحصول عليه من الوقود الحفري أو من الطاقة المتجددة.

التاريخ
ساهم العديد من العلماء والمهندسين في تطوير محرك الاحتراق الداخلي.

طور جون بارنر تربينه في عام 1791.
نال توماس ميد براءة اختراع محرك غازي في عام 1794.
نال روبرت ستريت براءة اختراع أيضاً لمحرك احتراق داخلي، كان أول محرك يستخدم وقود سائل، كما قام بتصنيع محرك في وقت قريب من ذلك الوقت.
صنع جون ستيفنز أول محرك احتراق داخلي أمريكي في عام 1798.
صنع المهندس السويسري فرنسواس اسحاق دي ريفاز محرك احتراق داخلي يحدث الإشعال فيه بواسطة شمعة احتراق كهربية.
نال صامويل براون براءة اختراع في عام 1823 لأول محرك احتراق داخلي يُستخدم صناعياً.
أنتج البلجيكي جيان جوسيف إتيان لينوار محرك احتراق داخلي غازي في عام 1860.
نال نيكولاس أوتو براءة اختراع في عام 1864 على أول محرك غازي يعمل تحت الضغط الجوي (تعود مكابسه لمواضعها نتيجة تأثير الضغط الجوي بعد تكثف الغاز في الجهة المقابلة).
اخترع الأمريكي جورج برايتون أول محرك احتراق داخلي تجاري يعمل بوقود سائل في عام 1860.
عمل نيكولاس أوتو مع جوتليب دايملر وفيلهلم مايباخ على اختراع محرك رباعي الأشواط ذات شحنة مضغوطة (الشحنة المضغوطة: خليط الوقود والهواء يتم ضغطه في أسطوانات المحرك) في عام 1876.
اخترع كارل بنز محرك غازي ثنائي الشوط في عام 1879.
طور رودولف ديزل أول محرك اشعال بالانضغاط ذات شحنة مضغوطة في عام 1892.
أطلق روبرت جودارد أول صاروخ يعمل بوقود سائل في عام 1926.
أصبح طائرة هينكل إتش إي 178 أول طائرة نفاثة في العالم في عام 1939.
أصل المصطلحات
كانت كلمة محرك (بالإنجليزية: Engine)‏ (مأخوذه من الفرنسية القديمة، التي أخذتها من الكلمة اللاتينية “ingenium” والتي تعني «القدرة») في وقت ما تعني أي قطعة من الألة، الفهم الذي مازال مستمراً في المصطلحات مثل محرك الحصار، بنما تشير كلمة «موتور» (مأخوذه من اللاتينية “motor” وتعني «محرك») إلى أي ألة تنتج قدرة ميكانيكية. لا يُطلق على المواتير الكهربائية عادة لفظ «محركات»، بينما يُشار إلى محركات الاحتراق الداخلي بلفظ «مواتير» (يشير لفظ «محرك كهربي» (بالإنجليزية: Electric engine)‏ إلى قاطرة كهربائية.).
يُشار إلى محرك الاحتراق الداخلي المركب في هيكل السفينة بلفظ «محرك»، بينما يُطلق على المحركات المركبة على سطح السفينة لفظ «مواتير».

التطبيقات
تعتبر المحركات المكبسية الترددية أكثر مصدر طاقة شيوعاً للمركبات البرية والمائية، مثل السيارات والدراجات النارية والسفن، وبدرجة أقل القاطرات (بعض القاطرات يعمل بالكهرباء لكن معظمها يستخدم محركات ديزل). تُستخدم محركات فانكل الدوارة في بعض السيارات والطائرات والدراجات النارية.

ظهرت محركات الاحتراق الداخلي في صورة التربينات الغازية أو محركات فانكل عندما نشأت الحاجة إلى نسب قدرة إلى وزن مرتفعة جداً. تستخدم الطائرات محركات الاحتراق الداخلي، حيث كانت تستخدم الأنواع القديمة المحركات الترددية، بينما تُستخدم المحركات النفاثة الآن، وتستخدم المروحيات محرك عمود دوران توربيني الذي يندرج مع المحرك النفاث ضمن أنواع التربينات الغازية. قد تستخدم طائرات الرحلات محرك احتراق داخلي منفصل كوحدة طاقة مساعدة. جُهز العديد من الطائرات الألية بمحركات فانكل.

تشغل محركات الاحتراق الداخلي مولدات كهربائية كبيرة تزود الشبكات الكهربائية بالطاقة. تتواجد المحركات في صورة تربينات غازية في دورة طاقة مركبة (تربينات غازية وتربينات بخارية) تتراوح قدرتها الكهربائية الناتجة من 100 ميجا وات إلى 1 جيجا وات. تُستخدم غازات عادم المحرك ذات درجة الحرارة المرتفعة في الغلي والتسخين الفائق للمياه لتشغيل التربينة البخارية، لذلك تكون كفاءة الدورة المركبة أكبر حيث تكون الطاقة المستفادة من الوقود أكثر من التي يُمكن الاستفادة بها في حالة التربينة الغازية فقط. تتراوح القيم المثالية لكفاءة الدورات المركبة من 50 إلى 60%. تُستخدم مولدات الديزل في نطاق أصغر كمصدر احتياطي للطاقة وكمصدر طاقة للمناطق التي لا يتوافر فيها شبكات كهربائية.

تُستخدم المحركات الصغيرة (محركات بنزين ثنائية الشوط عادة) كمصدر طاقة شائع لألات جز العشب والمناشير الكهربائية ومنفاخ أوراق الشجر وألات الغسل ذات الضغط العالي وزلاجات الجليد الألية والزلاجة المائية والمحركات الخارجية (محركات دفع القوارب) والدراجات والدراجات النارية.

التصنيفات
يوجد عدة طرق لتصنيف محركات الاحتراق الداخلي.

المحركات المترددة
تُصنف المحركات المترددة تبعاً لعدد الأشواط إلى:

محرك ثنائي الشوط
دورة كليرك عام 1879.
دورة داي.
محرك رباعي الأشواط (دورة أوتو).
محرك سداسي الأشواط.
وتُصنف تبعاً لطريقة الإشعال إلى:

محرك اشعال بالانضغاط.
محرك اشعال بالشرارة (محرك بنزين).
وتُصنف تبعاً لدورة الحرارية إلى:

دورة أتكنسون.
دورة ميلر.
(لا تشمل هاتين الدورتين كل المحركات المترددة، ومن النادر استخدامهما).

المحركات الدوارة
تنقسم المحركات الدوارة إلى:

محرك فانكل.
محركات الاحتراق المتصل:

التربينة الغازية.
المحرك النفاث.
محرك صاروخي.
محرك نفاث تضاغطي.
المحرك النفاث التوربيني.
المحرك التوربيني المروحي.
المحرك التوربيني ذو المروحة الدافعة.
المحركات المترددة
صمامات فوق رؤوس أسطوانات محرك ديزل. تستخدم هذه الصمامات ذراع هزاز (بالإنجليزية: Rocker arm)‏ لكن بدون أعمدة دفع (بالإنجليزية: Push rod)‏.
التركيب

شكل حاوية الأسطوانات من أسفل. يظهر في الصورة الأسطوانات ورشاشات الزيت ونصف كل محمل رئيسي.
تُعتبر حاوية المحرك هي قاعدة محرك الاحتراق الداخلي وتُصنع عادة من الحديد الزهر أو الألومنيوم. تحتوي حاوية المحرك على الأسطوانات بداخلها. تُوضع الأسطوانات في صف واحد (محرك مستقيم) أو في صفين (محرك مسطح أو محرك شكل V) أو ثلاثة صفوف (محرك شكل W) في المحركات التي تحتوي على أكثر من أسطوانة، وتوجد أشكال أخرى للمحرك يمكن استخدامها. تُستخدم محركات الأسطوانة الواحدة في الدراجات النارية وفي الألات ذات المحركات الصغيرة. تحتوي المحركات المبردة بالمياه على ممرات في حاوية المحرك يدور فيها مائع التبريد. تُبرد بعض المحركات الصغيرة بالهواء بدلاً من المياه، وتستخدم زعانف معدنية تبرز من حاوية المحرك لتبرده بانتقال الحرارة مباشرة إلى الهواء. تُجلح جدران الأسطوانة في النهاية بشكل متقاطع (بالإنجليزية: Cross hatch finish)‏ حتى تحتفظ بالزيت. إذا كان جدار الأسطوانة خشن جداً، سيؤدي ذلك إلى تآكل المكبس بسرعة مما يسبب الضرر إلى المحرك.

المكابس هي أجزاء أسطوانية تتعرض من جهة واحدة في الأسطوانة لخليط مرتفع الضغط من الهواء المضغوط والغازات الناتجة عن الاحتراق، وتتحرك المكابس منزلقة داخل الأسطوانات باستمرار خلال عمل المحرك. يُسمى الجدار العلوي للمكبس برأس المكبس (بالإنجليزية: Crown)‏ ويكون عادة مسطح أو مقعر. تستخدم بعض المحركات ثنائية الشوط رأس مكبس منحرف. تكون المكابس مفتوحة ومجوفة من أسفل فيما عادة الهيكل الخارجي لها. عندما يعمل المحرك يُؤثر ضغط الغازات الناتجة من غرفة الاحتراق بقوة على رأس المكبس، تنتقل منه إلى الهيكل الخارجي ثم إلى مسمار المعصم (المسمار الذي يربط ذراع التوصيل بالمكبس). يحتوي كل مكبس على حلقات مثبتة حوله لتمنع تسرب الغازات من داخل الأسطوانة إلى علبة المرافق، وتمنع تسرب الزيت إلى غرفة الاحتراق. يتخلص نظام تهوية علبة المرافق من كميات الغاز الصغيرة التي تتسرب خلف المكبس أثناء التشغيل العادي، ويقوم بطردها خارج علبة المرافق حتى لا تتراكم وتلوث الزيت وتسبب صدأ أو تآكل. تكون علبة المرافق جزء من مسار الهواء والوقود في محركات البنزين ثنائية الشوط، ونتيجة للسريان المستمر للخليط لا تحتاج إلى نظام تهوية منفصل.

يتصل رأس الأسطوانة بحاوية المحرك بواسطة براغي (مثبتة) ومسامير مسننة كثيرة. يوجد عدة وظائف لرأس الأسطوانة، فهو يقوم بعزل الأسطوانات من الجهة المقابلة للمكابس، ويحتوي على أنابيب قصيرة للشحنة الداخلة ولغازات العادم ولصمامات الدخول التي تفتح لتمتلئ الأسطوانة بالهواء، وصمامات العادم التي تفتح لتسمح بطرد غازات العادم للخارج. تصل المحركات ثنائية الشوط، بالرغم من ذلك، فتحات الغاز مباشرة بجدار الأسطوانة بدون استخدام صمامات قفازية، حيث تتحكم المكابس بفتح وغلق هذه الفتحات أثناء العمل. تُثبت شمعة اشعال في رأس الأسطوانة أيضاً في محركات الاشعال بالشرارة، وكذلك يُثبت حاقن وقود في محركات الحقن المباشر. تستخدم كل محركات الاشعال بالانضغاط حقن الوقود، وغالباً تستخدم الحقن المباشر لكن بعض المحركات تستخدم الحقن غير المباشر أيضاً. يُمكن لمحركات الإشعال بالشرارة أن تستخدم مازج وقود أو حقن الوقود من خلال فتحة (بالإنجليزية: Port)‏ أو حقن مباشر. تحتوي معظم محركات الإشعال بالشرارة على شمعة اشعال واحدة في كل أسطوانة، لكن بعض المحركات تحتوي على شمعتين في كل أسطوانة. تمنع حشية رأس الأسطوانة تسرب الغاز بين رأس الأسطوانة وحاوية المحرك. يتم التحكم في فتح وغلق الصمامات عن طريق واحد أو أكثر من أعمدة الحدبة والزنبركات، بينما تستخدم بعض المحركات صمام متغير التحكم (بالإنجليزية: Desmodromic valve )‏ لايستخدم أي زنبركات. يُمكن أن يضغط عمود الحدبة مباشرة على الصمام أو على ذراع هزاز مباشرة أو من خلال عمود دفع.
تُعزل علبة المرافق من أسفل بتركيب حوض مجمع لتجميع الزيت المتساقط أثناء التشغيل لإعادة استخدامه مرة أخرى. يتواجد عمود المرفق في التجويف بين حاوية الأسطوانات والحوض المجمع، ويقوم بتحويل حركة المكابس الترددية إلى حركة دورانية. تُستخدم المحامل الرئيسية لتثبيت عمود المرفق بالنسبة لحاوية المحرك حتى يدور. تشكل الحواجز الموجودة في علبة المرافق نصف كل محمل رئيسي، ويكون النصف الآخر عبارة عن سدادة منفصلة على شكل قبعة. يُستخدم غطاء محمل رئيسي واحد في بعض الحالات بدلاُ من عدة سدادات صغيرة على شكل قبعة. يتصل ذراع التوصيل بأجزاء عمود المرفق المتباعدة (مسامير المرفق) من أحد نهايتيه، ومن نهايته الأخرى يتصل بالمكبس بواسطة مسمار المعصم، وهكذا يقوم بنقل وتحويل الحركة الترددية من المكابس إلى حركة دورانية في عمود المرفق. تُسمى نهاية ذراع التوصيل المتصلة بمسمار المعصم بالنهاية الصغيرة، وتُسمى النهاية الأخرى التي تصله بعمود المرفق بالنهاية الكبيرة. تكون النهاية الكبيرة عبارة عن نصفين منفصلين حتى تلتف على عمود المرفق، وتُثبت معه بواسطة براغي قابلة للإزالة.

يتصل أنبوب السحب المتشعب وأنبوب العادم المتشعب بفتحاتهما المقابلة في رؤوس الأسطوانات. يتصل أنبوب السحب المشتعب مباشرة بفلتر هواء، أو بمكربن الهواء إن تواجد والذي يكون متصلاً بفلتر هواء. يقوم أنبوب السحب بتوزيع الهواء على الأسطوانات مفردة. يُعتبر أنبوب العادم المتشعب أول جزء في نظام العادم، حيث يقوم بتجميع غازات العادم من الأسطوانات وتوصليها للجزء التالي في مسار العادم. قد يحتوي نظام العادم في محركات الاحتراق الداخلي على محول حفزي يقلل من تأثير الغازات السامة، وكاتم صوت يقلل من تأثير الضوضاء. ينتهي مسار غازات العادم بأنبوب الذيل الذي يقوم بطردها إلى الهواء.

محرك رباعي الاشواط
تعرف النقطة الميتة العليا للمكبس على أنها أقرب نقطة يقترب إليها المكبس من الصمامات، بينما تُعرف النقطة الميتة السفلى أنها أبعد نقطة يبتعد فيها المكبس عن الصمامات. يُعرف شوط المكبس أنه المسافة التي يتحركها المكبس من النقطة الميتة العليا إلى النقطة الميتة السفلى والعكس.
يدور عمود المرفق بسرعة ثابتة أثناء عمل المحرك. يتم كل مكبس في محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط، شوطين لكل دورة من دوران عمود المرفق، ويكون ترتيب الأشواط كالتالي بداية من النقطة الميتة العليا:

 

هل تعلم 5

هل تعلم أن عدد سجدات التلاوة في القرآن الكريم هو 14 سجدة، اثنتان منها في سورة الحج.

هل تعلم أن سورة البقرة هي أطول سورة في القرآن الكريم.

هل تعلم أن من أسماء النبي محمد صلى الله عليه وسلم: (أحمد، والفاتح، والأمين).

هل تعلم أن حفظ العشر الآيات الأولى من سورة الكهف يحمي الإنسان من فتنة المسيح الدجال.

هل تعلم أن النبي محمد صلى الله عليه وسلم بُعث وعمره 40 سنة، وتوفي وعمره 63 سنة.

هل تعلم أن النبي صلى الله عليه وسلم لم يحج في حياته إلا حجة واحدة هي حجة الوداع.

هل تعلم أن الصحابي الجليل الذي لُقب بأمين هذه الأمة هو أبو عبيدة عامر بن الجراح.

هل تعلم أن سورة الرحمن تُعرف باسم عروس القرآن.

هل تعلم أن الصحابي الجليل الذي لُقب بسيف الله المسلول هو خالد بن الوليد.

هل تعلم أن عدد الأنبياء الذين ذُكروا في القرآن الكريم هو خمسة وعشرون نبياً.

هل تعلم أن أول خليفة لرسول الله عليه الصلاة والسلام هو أبو بكر الصديق.

هل تعلم 1

  • هل تعلم أن الأنف والأذن من الأعضاء الوحيدة في جسم الإنسان التي لا تتوقف عن النمو طوال فترة الحياة.
  • هل تعلم أن جسم الإنسان يتكون من 100 تريليون خلية تقريبا.
  • هل تعلم أن سرعه الضوء 300 الف كلم في الثانية.
  • هل تعلم أنك إذا كتبت في جوجل zerg rush ثم انتظرت قليلا، ستقوم جوجل بأكل صفحة البحث.
  • هل تعلم أن دب الباندا حديث الولادة يكون أصغر حجماً من الفأر.
  • هل تعلم أن معدة الإنسان تحتوي على ما يقارب 35 مليون غدة هضمية.
  • هل تعلم أن عدد البكتيريا المتواجدة في جسم الإنسان تُقدر بعشرة أضعاف عدد الخلايا الحية.
  • هل تعلم أن أطول كلمة في القرآن الكريم وفي اللغة العربية هي “فأسقيناكموه” وتتكون من 11 حرف.
  • هل تعلم أن أطول كلمة في اللغة الإنجليزية هي “Pneumonoultramicroscopicsilicovolcanoconiosis” تشير إلى مرض رئوي يعرف باسم السحار السيليسي وتتكون من 45 حرف.
  • هل تعلم أنه سيموت 101 شخصا خلال ال60 ثانية القادمة، وسيولد 216 طفلا.
  • هل تعلم أن الفراعنة كانوا يستعملون البصل الحلو كشكل من أشكال الحلويات.
  • هل تعلم أن الفيل يعبر عن حزنه بالبكاء.
  • هل تعلم أن حرير العنكبوت أقوى 5 مرات من الفولاذ.
  • هل تعلم أن النسور لا تموت ولكنها تنتحر بسبب المرض.
  • هل تعلم أن شبكية العين تحتوي على نحو 90 مليون خلية حسية مسؤولة عن التقاط الصور وتمييز الألوان.
  • هل تعلم أن أشعة الشمس تشتمل على فيتامين د بصورة طبيعية في ساعات الصبح الأولى.
  • هل تعلم أن إسماعيل عليه السلام أول من ركب الخيل.
  • هل تعلم أن أول ما يسمع الطفل في حياته هو صوت أمه، حيث إن الطفل يسمع صوت أمه وهو في بطنها.
  • هل تعلم أن النملة تستطيع أن تحمل وزنا يفوق وزنها بـ 50 مرة.
  • هل تعلم أن مجموع البحيرات الموجودة في كندا وحدها يزيد عن عدد البحيرات الموجودة في جميع دول العالم مجتمعة.
  • هل تعلم أن النوم بصورة مبكرة والاستيقاظ بصورة مبكرة من الأمور التي تسهم في صحة الإنسان بشكل كبير جدا.
  • هل تعلم أن يوم الجمعة سمي بذلك لأنه جمع فيه خلق ادم، وقيل لاجتماعه فيه مع حواء في الأرض.
  • هل تعلم أن أول من أطلق على مصر لفظ أرض الكنانة هو الصحابي الجليل عمرو بن العاص.
  • هل تعلم أن نبات النرجس يقتل اعداءه، فهو يقتل أي نبات ينمو بجواره.
  • هل تعلم أن الفلفل الحار يحتوي على أعلى نسبة ممكنة من فيتامين سي مقارنة بجميع الخضراوات والفواكه الأخرى.
  • هل تعلم أن تناول برتقالة واحدة فقط في اليوم يعين على إزالة الجراثيم المتواجدة في جسم الإنسان.
  • هل تعلم أن أول من كتب بسم الله الرحمن الرحيم هو سليمان عليه السلام.
  • هل تعلم أن الإنسان البالغ يتنفس أكثر من 20 ألف مرة يومياَ.
  • هل تعلم أن الأرض هي الكوكب الوحيد حاليا الذي يمكن أن توجد المياه في شكل سائل على سطحه.
  • هل تعلم أن أستراليا هي سادس أكبر دولة عالمياً.
  • هل تعلم أن أعظم سورة في القران الكريم هي السبع المثاني.
  • هل تعلم أن أول من صنع الصابون هو سيدنا سليمان عليه السلام.
  • هل تعلم أن سور الصين العظيم هو التحفة البشرية الوحيدة التي يمكن رؤيتها من سطح القمر.
  • هل تعلم أن للورد أكثر من 100 ألف صنف ونوع.
  • هل تعلم أن أعظم اية في القران الكريم هي اية الكرسي.
  • هل تعلم أن الإنسان البالغ يفرز 1.42 لتر من البول كل يوم.
  • هل تعلم أن اسبانيا تعتبر أكثر دولة تحتوي على لغات متداولة في العالم.
  • هل تعلم أن اليونان اكتشفت الطاقة البخارية في حوالي 50 قبل الميلاد.
  • هل تعلم أن أول من سن ركعتي القتل هو الصحابي خبيب بن عدي رضي الله عنه.
  • هل تعلم أن الماء يشكل أكثر من نصف وزن الإنسان البالغ.
  • هل تعلم أن الجزء الأيمن من الدماغ يتحكم بالشق الأيسر من الجسم، والعكس صحيح.
  • هل تعلم أن لندن لم تكن هي العاصمة الأولى لإنجلترا، بل أصبحت عاصمة رسمية لها في عام 100 للميلاد.
  • هل تعلم أن أول من رمى بسهم في الإسلام هو الصحابي سعد بي أبي قاص رضي الله عنه.
  • هل تعلم أن جسم الطفل يحتوي عند ولادته على 300 عظمة، يبدأ بعضها بالاندماج أثناء النمو ليصل عددها إلى 206 عظمات عند البلوغ، منها 106عظمات في اليدين والقدمين فقط.
  • هل تعلم أن صحراء أنتاريكتيكا هي أكبر صحراء في العالم.
  • هل تعلم أن أول قوارب بحرية عُرفت قبل الميلاد بـ أربعة الف سنة في الحضارة المصرية القديمة.
  • هل تعلم أن ما يقارب 205 مليار رسالة إلكترونية تُرسل عبر البريد الإلكتروني يومياً.
  • هل تعلم أن متوسط عمر رمش العين الواحد يقارب 90 يوما.
  • هل تعلم أن أصغر عظمة في جسم هي عظمة الركاب وتوجد في الأذن.
  • هل تعلم أن أول من كسا الكعبة هو تبع الاخر اليماني.
  • هل تعلم أن عدد الدراجات الهوائية في العاصمة الدنماركية يفوق عدد السكان.
  • هل تعلم أن أول من صنع الصاروخ هي ألمانيا، وذلك في عام 1942.
  • هل تعلم أن فم الإنسان ينتج ما يقارب 0.95 لتر من اللعاب يومياً.
  • هل تعلم أن أول من جهر بالقرآن أمام قريش هو عبد الله بن مسعود بن غافل الهذلي.
  • هل تعلم أن أول من وضع النقط على الحروف هو الأسود الدؤلي.
  • هل تعلم أن القدس تم احتلالها على مدى التاريخ 24 مرة.
  • هل تعلم أن طول الأمعاء الدقيقة في جسم الإنسان يصل ما بين 22-23 قدماً، بينما لا يتجاوز طول الأمعاء الغليظة 5 أقدام.
  • هل تعلم أن أول من دفن بالبقيع من المهاجرين هو عثمان بن مظعون رضي الله عنه.
  • هل تعلم أن السرعة التي تدور بها الأرض حول الشمس تعادل ثمانية أضعاف السرعة التي تغادر بها الرصاصة فوهة البندقية.
  • هل تعلم أن طبيب أسنان قام باختراع الكرسي الكهربائي الذي يستخدم في الإعدام.
  • هل تعلم أن قلب الانسان ينبض حوالي 115.000 مرة يومياَ.
  • هل تعلم أن أول من أرخ بالهجرة في الإسلام هو عمر بن الخطاب رضي الله عنه، وذلك في سنة سبع عشرة للهجرة.
  • هل تعلم أن الفيل هو الحيوان الوحيد الذي له أربع ركب.
  • هل تعلم أن دموع الإنسان عن ما يبكي تحفز المخ على إفراز مواد مسكنة للألم.
  • هل تعلم أن قلب الإنسان يضخ 2000 جالون من الدم يومياَ.
  • هل تعلم أن سلمان الفارسي هو أول رجل من أهل فارس اعتنق الإسلام.
  • هل تعلم أن القوة العضلية لدى رجل في الخامسة والستين من العمر تعادل قوة أمرأه في الخامسة والعشرين من العمر.
  • هل تعلم أن البومة هي الطائر الوحيد القادر على النظر إلى الأشياء بكلتي عينيها في نفس الوقت.
  • هل تعلم أن أطول سلسلة جبلية هي سلسلة جبال الأنديز، ويبلغ طولها حوالي 7100 كم، وتقع في قارة أمريكا الجنوبية.
  • هل تعلم أن طول الأوعية الدموية في جسم الإنسان يصل إلى أكثر من 100 الف كم عند مدها.
  • هل تعلم أن أول من هاجر إلى المدينة هو الصحابي الجليل مصعب بن عمير بن هاشم بن عبد مناف.
  • هل تعلم أن اكبر هرم يوجد بالمكسيك.
  • هل تعلم أن عبد الله بن جحش هو أول أمير في الإسلام، وقد عقد له بذلك رسول الله صلى الله عليه وسلم.
  • هل تعلم أن الدماغ الإنسان يحتوي على حوالي 100 مليار خلية عصبية.
  • هل تعلم أن أول من سك النقود في الإسلام هو الخليفة الأموي عبد الملك بن مروان.
  • هل تعلم أن أكثر الفواكه نفعا لجسم الانسان هي فاكهة العنب.
  • هل تعلم أن صلاة الظهر هي أول صلاة صلاها رسول الله، وقد سميت بذلك لأنها أول صلاة ظهرت في الإسلام، وهي أول صلاة صلاها جبريل بالنبي صلى الله عليه وسلم بعد فرض الصلاة، وذلك في ليلة الإسراء والمعراج.
  • هل تعلم أن حواء سميت بهذا الاسم لأنها أم كل حي، وقيل لأنها ولدت لادم أربعين ولدا في عشرين بطن، وفي كل بطن ذكر وأنثى.
  • هل تعلم أن في الهند يولد مولود جديد كل ثانيه.
  • هل تعلم أن صوت الأم من أول الأصوات التي يستطيع الطفل تمييزها عن باقي الأصوات.
  • هل تعلم أن كليتي الإنسان تقوم يومياً بتصفية ما يقارب 200 لتر من الدم الذي يصل إليها وتنقيه من الشوائب والسموم.
  • هل تعلم أن أول من سل سيفا في سبيل الله هو الزبير بن العوام رضي الله عنه.
  • هل تعلم أن في مصر يولد مولود جديد كل 20 ثانيه.
  • هل تعلم أن عضلة الفك هي أقوى عضلة في جسم الإنسان.
  • هل تعلم أن 25% من عظام جسم الإنسان توجد في القدمين.
  • هل تعلم أن أول من خاط الثياب هو إدريس عليه السلام.
  • هل تعلم أن في السعودية يولد مولود جديد كل 60 ثانية.
  • هل تعلم أن عضلة الألوية الكبرى هي أكبر عضلة في جسم الإنسان.
  • هل تعلم أن الإنسان يستخدم حوالي 200 عضلة ليخطو خطوة واحدة عند المشي.
  • هل تعلم أن أول من بنى المسجد الحرام والمسجد الأقصى هو إبراهيم عليه السلام.
  • هل تعلم أن النبي محمد صلى الله عليه وسلم  أول من يقرع باب الجنة.
  • هل تعلم أن أطول نهر في العالم هو نهر النيل ويبلغ طوله 6650 كيلومتر
  • هل تعلم أن دماغ الإنسان يستطيع احتواء معلومات تقدر بـ 15 الف كتاب وكل كتاب مكون من 1000 صفحة.
  • هل تعلم أن أول من وضع قواعد اللغة العربية في النحو هو التابعي الجليل أبو الأسود الدؤلي.
  • هل تعلم أن عدد قتلى الحرب العالمية الاولى أكثر من 16 مليون إنسان.
  • هل تعلم أن عدد قتلى الحرب العالمية الثانية أكثر من 60 مليون إنسان.
  • هل تعلم أن في كل عام يتحطم أكثر من عشرة الاف منقار طائر بسبب اصطدامها بزجاج النوافذ.
  • هل تعلم أن القطط لا ترى في أول عشرة أيام من ولادتها فإنها تولد عمياء ثم تفتح عينيها بعد أول عشرة أيام.
  • هل تعلم أن أول من سكن بابل نوح هو عليه السلام، وذلك بعد الطوفان.
  • هل تعلم أن تعداد سكان العالم وصل إلى أكثر من 7 مليار نسمة، في عام 2011.
  • هل تعلم أن في بنجلادش يحكم على طلبة المدارس بالسجن إذا اتهموا بالغش في الامتحان النهائي.
  • هل تعلم أن اكبر بحيرة في العالم هي بحيرة قزوين وتبلغ مساحتها 360 الف كيلو متر مربع.
  • هل تعلم أنه يمكن استخدام خلايا الزجاج لتوليد طاقة تكفي لتشغيل أجهزة مكتبية بسيطة، مثل الهاتف أو الطابعة.
  • هل تعلم أن اضخم حيوان على كوكب الارض هو الحوت الازرق، حيث يصل طوله إلى أكثر من 30 متر ووزنه أكثر من 170 طن.
  • هل تعلم أن عدد أنواع الحيوانات الموجودة على الأرض يصل إلى حوالي 11-12 مليون نوع معروف حاليا، ومازال الاكتشاف مستمرا.
  • هل تعلم أن للأخطبوط ثلاثة قلوب، اثنان منهما يضخان الدم إلى الخياشيم، في حين أن الثالث يضخ الدم إلى باقي الجسم.
  • هل تعلم أن أغلب الناس الذين يعثرون على محفظة ضائعة، يقومون بإرجاعها إذا كان بداخلها صورة لطفل.
  • هل تعلم أن أول حيوان استأنسه الانسان هو الماعز.

 

  • هل تعلم أن قلب الحوت ينبض تسع مرات فقط في الدقيقة.