التصنيف: الارشيف الدراسي

بحث عن طبقة الأوزون

تدمير طبقة الأوزون

احتل الأوزون، الذي يتألف من ثلاث ذرات من الأكسيجين ، والذي يشكل الطبقة الواقية للحياة على الأرض، السنوات القليلة الماضية مركزالإهتمامات العلمية والاجتماعية، لان هذا الدرع الواقي لم يعد سلبيا تماما كما كان منذ ملايين السنين.

تعريف طبقة الأوزون :
يوجد الأوزون في الغلاف الجوي بتراكيز مرتفعة ابتداء من ارتفاع 10 إلى 50 كلم فوق سطح الأرض، ويكون أعلى تركيز له في ما يسمى بطبقة الأوزون على ارتفاع 22 – 25 كلم فوق سطح الأرض وان كان وجوده ممتدا عبر الطبقات كلها تقريبا. ولا ينبغي أن نتخيل طبقة الأوزون على أنـها طبقة متصلة متواصلة مكونة من الأوزون وذات حدود واضحة في طرفيها العلوي والسفلي، ذلك لان طبقة الأوزون تميز المنطقة التي تكون فيها نسبة الأوزون عظمى، هذا ولا تتعدى نسبة الأوزون في هذه الطبقة قرابة 12 ميكروغراما من الأوزون في الغرام الواحد من الهواء. ويتناقص تركيز الأوزون مع تغير الارتفاع نحو الأعلى أو نحو الأسفل ببطء وبشكل تدريجي. ولو عزلنا كامل الأوزون الموجود في الغلاف الجوي وحصرناه وحده في طبقة واحدة تحيط بالأرض لكان سمك هذه الطبقة، في الشرطين النظاميين، (الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر ودرجة حرارة صفر مئوية)2- 6 مم، وان لطبقة الأوزون هذه، رغم ضآلتها، أهمية بالغة من أجل الحياة على سطح الأرض، ذلك أنها تمتص الأشعة فوق البنفسجية التي تقع أطول موجاتها دون الـ 290 نانوميترا والتي لو وصلت إلى سطح الأرض لأدت إلى أضرار كبيرة للكائنات الحية كافة.

أسباب تدمير طبقة الأوزون
لم تتضح، حتى الآن، بصورة قاطعة العلميات الفيزيائية والكيميائية المسببة لنشوء ثقب الأوزون، إلا انه تعزز بين العلماء الرأي القائل بان التلوث الصناعي للجو الناجم عن أكاسيد الأزوت والمركبات المعروفة باسم كلوروفلوروكربون تلعب دورا أساسيا في ذلك تتفاعل أكاسيد النتروجين التي تنطلق مع عوادم الطائرات فوق الصوتية، التي تطير على ارتفاعات تفوق الـ10 كم فوق سطح الأرض مع الأوزون وتحوله إلى أكسجين على النحو التالي :
NO + O3 —-> NO2 + O2
NO2 + O —-> NO + O2

وهكذا في نجد ا، وجود أكاسيد الأزوت ولو بكميات قليلة تحول الأوزون إلى أكسجين دون أن تستنفد، أي أن أول أكسيد الأزوت يلعب دور الوسيط في تحويل الأوزون إلى أكسجين.
ويحدث تأثير مركبات الكلوروفلوروكربون بان تصعد جزيئاتها إلى طبقة الستراتوسفير ذلك أن هذه المركبات على قدر كبير من الاستقرار لذلك تبقى في الهواء مدة طويلة، وقد وجدت هذه المركبات على ارتفاع نحو 18 كلم فوق سطح الأرض عند خط الإستواء وعلى ارتفاع نحو 7 كلم فوق المناطق القطبية. تنحل جزيئات الكلوروفلوروكربون تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية وينشا من ذلك ذرات حرة من الكلور النشط التي تتحد مع الأوزون معطية أكسيد الكلور الأحادي ClO ومعيدة الأوزون عندئذ إلى الأكسجين العادي. ويتفكك أكسيد الكلور الأحادي بسهولة وبفعل ذرات الأكسجين الحرة الموجودة في الجو، فتعود ذرة الكلور لتظهر من جديد جاهزة للتفاعل، وعلى هذا النحو يمكن لذرة كلور واحدة أن تحطم ما يقرب عن 100 ألف جزيء من الأوزون. وتتم هذه التفاعلات حسب المعادلات التالية :
CF2Cl2 + UV —-> CF2Cl + Cl
CFCl3 + UV —-> CFCl2 + Cl

يتحد الكلور النشط مع الأوزون ويحوله إلى أكسجين
Cl + O3 —-> ClO + O2

يتفكك أكسيد الكلور الأحادي بفعل ذرات الأكسجين الحرة الموجودة في الجو
ClO + O —-> Cl + O2

وبذلك تعود ذرة الكلور من جديد جاهزة للتفاعل.

أخطار استنزاف طبقة الأوزون
أن الأخطار الهائلة التي ستنجم عن تدمير طبقة الأوزون أو أضعافها بقدر محسوس،تنتج عن تأثير الأشعة فوق البنفسجية التي تنجو من الامتصاص في طبقة الأوزون وتبلغ سطح الأرض، وهو الأمر الذي سيكون له نتائج ضارة للكائنات الحية كافة.
لقد أظهرت الدراسات أن تضاؤل سمك طبقة الأوزون سيسبب مشكلات اخطر بكثير من مجرد ارتفاع نشوء السرطانات الجلدية. فالنتائج الأولية للبحث في تأثيرات تناقص الأوزون تشير إلى أن إنتاج الغذاء سينخفض على اليابسة وفي البحار على حد السواء وستزداد الأمراض المعدية، إضافة إلى ظهور احتمال لتسارع ظاهرة الدفيئة، وذلك لان الكمية الإضافية من الأشعة فوق البنفسجية الواصلة السطح البحر ستقلل من تجمعات الطافيات النباتية المثبتة لثاني أكسيد الكربون.
ستتأثر الطافيات النباتية، التي تقوم بتثبيت ما يزيد على نصف ثاني أكسيد الكربون المنتج على نطاق الكرة الأرضية سنويا، بازدياد نسبة الإشعاعات فوق البنفسجية،وذلك لأنها لا تتمتع بطبقات سطحية التي تتمتع بها الأنواع النباتية والحيوانية الأكثر رقيا.وسيؤدي تناقص تجمعات الطافيات النباتية إلى اضطراب سلاسل الغذاء البحري مما سيلحق الأذى بصغار الأسماك والسرطانات البحرية والربيان وغيرها، كما أن مقدار 10 % من كمية ثاني أكسيد الكربون الذي تمتصه المحيطات سيترك في الغلاف الجوي مما يؤدي إلى تسارع ظاهرة ارتفاع درجة حرارة الأرض، كما يعتقد أن الأشعة فوق البنفسجية التي ستصل إلى سطح الأرض ستؤدي إلى رفع مستويات البحار بقدر يفوق كل التوقعات.
أما على اليابسة فستتوقف أنواع كثيرة عن النمو، كما سيهبط الإنتاج الزراعي ويحذر من إمكان حدوث نقص شديد في الأزوت اللازم للنباتات كحقول الأرز، إذ توجد بكتيريا هي البكتيريا السيانية تعمل على تثبيت الأزوت في حقول الأرز في المناطق المدارية، وهذه البكتيريا في غاية الحساسية حتى للسويات العادية من الأشعة فوق البنفسجية، ويقدر التمثيل السنوي للنيتروجين بواسطة هذه الكائنات وحدها بما يقارب 35 مليون طن، وهذه الكمية تفوق الإنتاج السنوي من الأسمدة النيتروجين الصناعية.
وفيما يتعلق بالإنسان فيبدو أن هناك احتمالا لازدياد عدد الإصابات بالأمراض المعدية كالحصبة والسل والجرب وغيرها، ذلك أن أجهزة المناعة العادية ستكون اقل فعالية عندما تتعرض لكميات متزايدة من الأشعة فوق البنفسجية. ومن المتوقع أن تسبب الزيادات في الأشعة فوق البنفسجية ارتفاعا مهما في تطور إعتام عدسة العين ذلك أن العين، عكس الجلد، لا تمتلك أية مقاومة لأشعة فوق البنفسجية.
وعلاوة على ذلك فهناك مجموعة من المواد ستتعرض للتلف بسرعة اكبر بفعل الأشعة فوق البنفسجية المتزايدة، ومنها البلاستيك والمطاط والخشب والمنسوجات والدهانات وغيرها

الإرساب البحــري ومظاهره

عادة ما تجد المواد التي نحتها فعل الأمواج من هوامش اليابس مستقرها الأخير في البحر . فالمواد الخشنة تتحرك جيئة وذهابا ، وقد تترسب مؤقتا في مكان ما على الشاطئ . ولكن الأمواج ما تزال تتقاذفها فتحتك ببعضها وتطحن ، ويتضائل حجمها إلى حبيبات دقيقة ، وفي النهاية تترسب على قاع البحر أسفل مستوى تأثير الأمواج ، أو تتحرك بعامل أو بآخر من عوامل النقل البحري لتتراكم مكونه لظاهرات ارساب سيرد ذكرها بعد قليل . وبالإضافة إلى المواد التي تنحتها الأمواج والرواسب التي تجلبها إلى البحر عمليات التعرية القارية ، قد تحتوى المجاور لها ، ففي أثناء الطقس العاصف قد تتمكن الأمواج العاتية من أحداث اضطراب وخضخضة في رواسب قاع البحر ، فتصبح مصدر المواد تطرحها الأمواج على الشاطئ ويصنف البحر حمولته حين الارساب كما تفعل الرياح والأنهار . فحين نتجه من خط الساحل على الشاطئ نحو البحر ، نصادف تتابعا في تصنيف الرواسب يبدأ بالجلاميد فالحصى ثم الرمال فالطين .
وتختلف طبيعة المواد من الوجهة البتروجرافية حسب طبيعة صخور المنشأ وأهمها صخور الجروف البحرية . وقد تتألف رواسب بعض الشواطئ كلية من رمال جيرية صدفية (عضوية) الأصل بيضاء اللون ، كرمال شاطئ مريوط ، وبعض شواطئ إنجلترا الجنوبية وشمال فرنسا و غربها . وقد اشتقت تلك الرمال من بقايا أصداف كائنات عضوية بحرية تعيش على القاع البحري المجاور لتلك الشواطئ . وقد جرفتها الأمواج الشديدة وألقت بها فوق الشواطئ .

مظاهر الارساب البحري
تتشكل السواحل والشواطئ بظاهرات مورفولوجية متنوعة نتيجة للأرساب البحري أهمها ما يلي :-
1- البلاج Beach وحافاته الحصوية Beach-ridges :-
يستخدم لفظ بيتش Beach أي "بلاج" للدلاله على تراكمات الحصى والرمال فيما بين أدنى حد يصله الجزر و أعلى حد تبلغه الأمواج العاصفة ، أي فوق أرض الشاطئ Shore . وقد ينعدم وجود "البلاج" في السواحل المرتفعة التي يسودها النحت البحري ، أو قد تكون مجرد مجموعة غير مستقرة من الجلاميد والحصى تتقاذفها الأمواج عند حضيض الجروف . وقد يتكون "البلاج" في خليج أو "جون" يجده رأسان أرضيان . فبينما تنحت الأمواج في أطراف الرأسين ، فإنها تترسب عند هوامش الخليج الداخلية المجاورة للجرف الرئيسي (شكل 14) .
ومثاله في محيطنا المحلي بلاج خليج ستانلي الذي ينحصر بين رأسين تشرفان على البحر بجروف صخرية ، و "خليج" مصطفى كامل فيما بين رأس ستانلي الغربية ورأس كليوباترة ، وفيه بلاج أندية المعلمين والبوليس والجيش . وشبيه بهما "خليج" المنتزه فيما بين رأس فندق فلسطين ورأس الكوبري الذي يفصل بين المنتزه والمعمورة ، ثم بلاج المعمورة ذاته فيما بين الرأس الأخير ورأس غريشه (بلاجات الإسكندرية) وتتآكل الرؤوس بالتدريج إذا تركت لفعل الأمواج دون أن يتدخل الإنسان لحمايتها وتقويتها ، بينما ينمو البلاج صوب البحر فيستقيم خط الساحل في النهاية . شكل 14 .

(14) تكوين البلاج الخليجي

ويضيق عرض البلاج في السواحل المرتفعة (شكل 15 أ) نظرا لعمق المياه بجوار هامش اليابس ، بينما تتميز السواحل المنخفضة بإمكانية تكوين بلاج عريض فيما بين علامتي المد والجزر (شكل 15 ب) و البلاج المثالي هو الذي يتميز بقطاع هين التقعر ، تظاهر الكثبان الرملية جانبه المواجه لليابس ، يليها شريط من الحصى ، ثم شريط من الرمال ينتهي (عند علامة الجزر تقريبا) ببداية الرصيف التحاتي أو هامشه الذي تغطيه عادة نباتات بحرية (شكل 14) .
وقد تمتد على البلاجات ، خصوصا منها البلاج الحصوي ، حافات حصوية مستطيلة Fulls موازية لخط الساحل يبلغ ارتفاعها ديسيمترات قليلة وكذلك العرض ، تفصلها عن بعضها وهاد Lows or swales طويلة ضحلة . ويبدو أنها قد تكونت بالعمل الإرسابي لأمواج بناءه تصل إلى الساحل . شكل 15 أ ، ب

(15) يوضح ضيق البلاج في السواحل المرتفعة (أ) واتساعه في السواحل المنخفضة (ب) .

2- الحواجز والألسنة الارسابية :-
تتنوع الظواهر الجيومورفولوجيه للسواحل عن طريق تكوين ونمو الحواجز والألسنة الرملية أو الحصوية . وهى تنشأ عند النقطة التي يتغير عندها اتجاه خطوط السواحل تغيرا فجائيا ، أو أمام المصبات النهرية الخليجية ، أو عبر مداخل الخلجان ، أو فيما بين هوامش اليابس والجزر المجاورة لها ، أو قد تتكون بعيدا عن الشواطئ وموازية لها . وتتمثل الشروط الرئيسية التي ينبغي توافرها لنشوئها ونموها في وجود تيارات دفع على امتداد الشاطئ ، بالإضافة إلى وجود ساحل مسنن غير منتظم يعمل البحر على تنظيمه واستقامته عن طريق بناء تلك "الميسور" أو الخطوط الرسوبية .
واللسان Spit عبارة عن "جسر" أو حافة رملية أو حصوية منخفضة السطح وضيقة نوعا ، تتصل باليابس عند طرف منها ، وينتهي طرفها الآخر في المياه العميقة . فبعد ما يبدأ اللسان في التكوين ، وحالما يتكون جزء منه ويمتد في البحر ، يبدأ تيار الدفع في نقل الرواسب على طوله ، ومن ثم يؤدي إلى ازدياد نموه باستمرار تجاه البحر إلى أن يصل إلى مياه عميقة فيتوقف نموه ، نظرا لظهور الأمواج الهدامة (أمواج النحت) .
وهناك نمطان رئيسيان من الألسنة :
الأول يبرز من الساحل صوب البحر صانعا مع امتداد الساحل زاوية كبيرة (شكل 16) والثاني يمتد عبر المصبات النهرية (شكل 17) والألسنة التي تمتد عبر الخلجان البحرية (شكل 18) .
ومن أمثلة النمط الأول لسان هرست كاسيل Hurst Castle في ساحل هامبشير Hampshire قبالة جزيرة وايت . وهو لسان حصوي طويل ينتهي طرفه في البحر منحنيا ، وتتصل به ثلاث بروزات حصوية مقوسة (شكل 16) شكل 16 لسان هرست كاسيل

(16)

وقد تنشأ نتيجة لتيار دفع بحري مع اتجاه الأمواج التي تحركها رياح جنوبية غربية سائدة . وتبعا لذلك تراكمت الرواسب بانية لهذا اللسان الذي يواجه الأمواج . ويبدأ من رأس أرضي (رأس ميل فورد Milford) ويمتد صوب البحر . ومعروف أن اتجاه الألسنة يتعامد في العادة على اتجاه الأمواج السائدة ، وهذا ما يتمثل بصورة واضحة في لسان هرست كاسيل ، ويعزى انحناء طرفه البحري نحو الشمال الغربي إلى فعل الأمواج التي تثيرها رياح شمالية تعززها مياه تيار نهر سولينت Solent . شكل 17 .

(17) ألسنة عبر المصبات النهرية

وقد يتكون اللسان كما أسلفنا عبر مصب نهري ، ويمتد موازيا لامتداد الساحل في اتجاه تيارات الدفع (شكل 17) ومثاله لسان أورفورد orford أمام مصب نهر Ald ونهر بتلي Butley . في ساحل سفولك Suffolk البريطاني على بحر الشمال . واللسان الممتد في اتجاه شمالي جنوبي (يعرف باسم Capforret) أمام نهر لير Leyre في ساحل لاند Landes بغرب فرنسا على خليج بسكاي . ويشيع تكوين الألسنة أمام سواحل الدالات البحرية . وإذا نظرنا إلى دلتا النيل سنرى ألسنه رسوبية تكشف ساحلها الشمالي . وتحدد معالم بحيراتها (المنزلة والبرلس وادكو) من جهة البحر .
وتنشأ الألسنة عبر مداخل الخلجان أيضا (شكل 18) ومثلها اللسانان الشهيران اللذان يبرزان عند طرفي شبه جزيرة كيب كود (ولاية ماساتشوسيتس) أحدهما يتجه شمالا عبر مدخل خليج كيب كود ثم ينحني هو الآخر عند طرفه الجنوبي مكونا لخطاف يعرف باسم Monomoy Point . ومثال آخر لألسنة مداخل الخلجان نجده في خليج دنجل Dingle بجنوب غرب أيرلندا حيث يمتد من طرفي الخليج لسانان رسوبيان . وتكثر الألسنة في سواحل الرياس Rias حيث يتداخل البحر في اليابس في شكل خلجان طويلة متعرجة قمعية الشكل قد تنتهي إليها الأنهار . شكل 18 ، 19 .

(18) لسان عبر مدخل خليج

(19) الحواجز الخليجية بساحل بولندا

والحواجز Bars لا تختلف كثيرا عن الألسنة ، ويشيع منها وجود النمط الذي يمتد عبر مداخل الخلجان (حاجز خليجي bay bar) وهو يبدأ كلسان ينمو من أحد الرأسين اللذين يشكلان الخليج لكنه يستمر في النمو والامتداد عبر الخليج إلى الرأس الآخر المقابل ، أو قد يتكون من التقاء لسانين ينموان في كلا الرأسين . وعادة ما تقطع استمرار اتصاله فتحه أو أكثر تشقها الأمواج وتيارات المد والجزر . وقد تتركب الحواجز من الحصى كما هو الحال في حاجز لو Loe في جنوب كورنول الذي يبلغ طوله زهاء 500 م وعرضه 180 م ، أو تتكون من الرمال كحواجز سواحل البحر البلطي الجنوبية حيث يسمى الحاجز نيرونج Nehrung (شكل 19) . وعادة ما تنتشر الاجونات والمستنقعات بين الحاجز واليابس المجاور شكل 20 .

(20) تشيسيل بيتش

وهناك من الحواجز ما ينشأ عن امتداد ألسنه اليابس ووصولها إلى الجزر المجاورة . ونتيجة لذلك ترتبط الجزر باليابس عن طريق حواجز تسمى تومبولو Tombolos . وتتمثل الظروف الجيومورفولوجيه المثاليه لتكوين التومبولو في وجود منطقة كثبان جليدية (دراملين) غارقة تكثر بها الجزر ، وفي توفر معين من الرواسب تنقلها الأمواج وترسبها في شكل حافات تربط الكثبان بعضها ببعض ، ومن أمثلة التومبولوات التي تصل جزئيا بين كثبان جليدية غارقة وبين اليابس المجاور ما يوجد منها في ساحل نوفاسكوشيا بالقرب من هاليفاكس (شرق كندا) ، ومثال آخر يتمثل في حاجز تشيسيل بيتش Chesil Beach على ساحل دورسيت (جنوب إنجلترا) الذي يبلغ طوله زهاء 30 كم ، ويربط اليابس بجزيرة بورتلاند ، ويحصر لاجونا طويلة تسمى فليت Fleet . ويبلغ ارتفاعه نحو 12 م فوق منسوب المد ، وعرضه حوالي 100م قرب الجزيرة ومثال ثالث تجده في ساحل غربي إيطاليا على البحر التيراني قبالة المنطقة فيما بين ليجهورن وروما . فقد ارتبطت جزيرة Monte Argentario الصخرية باليابس الإيطالي عن طريق اثنين من حواجز التومبولو يحصران بينهما بحيرة ساحلية يخترقها خط حديدي يصل الجزيرة بالساحل الإيطالي (شكل 21) .

(21) تومبولو على الساحل الغربي لايطاليا

(شكل 22) جزء من ساحل أمريكا الشمالية على المحيط الأطلسي . يلاحظ أن الحواجزمقطوعة الصلة باليابس. ، ومن هنا جاءت تسميتها بالجزر الحاجزية Barrier islands وتحصر بينها وبين اليابس مياها ضحلة تعرف بالساوند Sound . لاحظ أن رأس هاتيراس تتكون من اتصال حاجزين ، وأن الحواجز الجنوبية قد تقدمت وأصبحت قريبه من الساحل .
وهناك نوع من الحواجز ينشأ منفردا مستقلا بعيدا عن الشاطئ . ولا يتكون الحاجز البعيد عن الشاطئ Off-Shore-Bar إلا إذا كان هذا الشاطئ ينحدر انحدار هينا جدا فوق مسافة كبيرة تجاه البحر ، حيث يمكن للأمواج أن تتكسر بعيدا عنه ، كما هي الحال في الجزء الجنوبي من ساحل أمريكا الشمالية على المحيط الأطلسي . فهنا نجد أمثال هذه الحواجز التي تتركب من رمال وحصى وتبرز فوق مستوى مياه المد وتقع على بعد كيلو مترات قليلة من الشاطئ (شكل 22،23) .

(22) جزء من ساحل أمريكا الشمالية على المحيط الاطلسي .

(23) تكوين الحواجز البعيدة عن الشاطئ

والمرحلة الأولى في عملية تكوينه تبدأ بعمليات حفر تقوم بها الأمواج المتكسرة بعيدا عن الشاطئ في قاع البحر (شكل 23 أ) وقد تجلب تيارات الدفع كميات من الرواسب تتراكم هي الأخرى على امتداد خط تكسر الأمواج (ومن هنا جاءت التسمية "حاجز نقطه أو خط التكسر" break-point-bar) .
وفي المرحلة الثانية يتسع الحاجز وينمو صعدا إلى أن يظهر فوق منسوب مياه البحر ، ويحصر بينه وبين الشاطئ بحيرة ساحلية (لاجون Lagoon) (شكل 23 ب)
وما تلبث البحيرة أن تعمرها النباتات المستنقعية ، ويمتلئ تدريجيا بخليط من الرواسب والمواد العضوية ، ويتزحزح الحاجز في نفس الوقت نحو الشاطئ ، وذلك لأن الأمواج تنحت في جانبه المواجه للبحر ، وتلقي بالمواد المنحوتة عبره عند هبوب العواصف واشتداد الأمواج ، إلى جانبه المواجه للساحل .
وقد تقدمت الحواجز في جنوب الساحل الأمريكي كثيرا صوب اليابس ، وامتلأت البحيرات الساحلية المحصورة بينها وبين الساحل بالرواسب مكونه لبلاجات رملية فسيحة ، ومنها بلاج بالم Palm وبلاج ميامي Miami في فلوريدا .

الكثبان الرملية

يشيع وجود الكثبان الرملية في المناطق الساحلية التي تتميز بانكشاف مساحات كبيرة من الرمال عند حدوث الجزر ، فسرعان ما تجف تلك الرمال بواسطة الإشعاع الشمسى والرياح ، وتذريها الرياح السائدة وتلقي بها على امتداد الساحل بعيدا عن متناول الأمواج . ويتأثر تكوين الكثبان وتوجيهها بالرياح السائدة التي تكون شمالية بالنسبة لسواحل مصر الشمالية ولسواحل شمال أفريقيا بصفة عامة ، وقد تكون غربية أو جنوبية غربية بالنسبة لسواحل بريطانيا وبعض سواحل شمال أوربا .
ويلزم لتراكم الرمال وتكوين الكثبان الرملية الساحلية توافر بيئات معلومة تتمثل في بلاجات تكتنف خلجان رملية ، وفي ألسنة وحواجز رملية ، وفي مناطق المناقع القريبة من السواحل ، وفي حمى الجروف البحرية الساكنة .
وتلعب أنواع معلومة من النبات دورا مهما لتثبيت الكثبان الرملية وفي نموها ، وبدونها تتعرض رمال الكثبان للسفى ، وبالتالي قد لا نرى سوى مسطحات رملية لا شكل لها . وللنبات النامي في رمال الكثبان وظيفتان أحدهما تثبيت رمال جديدة و الإمساك بها ومن ثم تنمو الكثبان رأسيا وأفقيا ، والثانية استقبال رمال جديدة و الإمساك بها ومن ثم تنمو الكثبان رأسيا وأفقيا وتتلاحم مكونه لسلاسل متصلة تظاهر الساحل .
و تتابين أشكال الكثبان الرملية الساحلية تباينا كبيرا ، وعادة تتخذ أشكالا عشوائية ، لكنها أحيانا في هيئة قطع مكافئ ، ويكون جانبها المواجه للرياح هو المقعر أي عكس الحال بالنسبة للكثبان الهلالية (البرخان) الصحراوية .
ولقد يرجع ذلك إلى ثبات الأجزاء السفلي من الكثبان بواسطة النبات الكثيف بينما تكون أجزاؤها الوسطى العالية أقل كثافة في نباتها فتتعرض رمالها للهجره صوب اليابس . وتتميز كثير من الكثبان الساحلية بظاهرة "الثقوب" أو الثغرات Blow-outs. وهى تجاويف أو دهاليز تخترق خط الكثبان الرملية حينما ينكسر غطاء النبات بواسطة غزو الأمواج لجبهة الكثيب ، فتتعرى وتتكشف الرمال المفككة التي ما تلبث الرياح أن تذروها ، فينشأ تجويف كبير أو دهليز خلال الكثيب .
ونتيجة لذلك قد تتكون كثبان جديدة بداخل خط الكثبان القديم ، وتبعا لذلك يتقدم نطاق الكثبان نحو اليابس . فإذا ما كان مصدر الرمال الشاطئية وفيرا فان خطا جديدا من الكثبان الساحلية يتكون على الجانب المواجه للبحر . وبهذه الطريقة تنشأ خطوط من الكثبان الرملية المتوازية وتشاهد أمثال هذه الخطوط الكثيبية المتوازية على امتداد سواحل خليج سيرت الليبية في نطاق عرضه يزيد على عشرين كيلو مترا من خط الساحل نحو الداخل اليابس .

هذه دراسة جديدة لباحث ألماني وجد فيها أن النباتات لها "دماغ" قادر على التفكير واتخاذ القرار، وهناك جملة عصبية وإشارات كهربائية يصدرها "الدماغ" وتنتقل لأجزاء النبات… ونقول سبحان الله ….

آيات كثيرة جاءت في القرآن تتحدث عن ظواهر غريبة مثل كلام النمل، وسجود الشجر، وغير ذلك مما أثبته العلم حديثاً. فطالما اتخذ الملحدون هذه الآيات وسيلة للتشكيك في صدق هذا القرآن ومصدره الإلهي، وطالماً ردَّدوا حججاً لا أصل لها تزعم أن النبي صلى الله عليه وسلم هو من ألَّف القرآن، بل أخذه من كتاب الأقدمين، ومزجه بخرافات عصره، وطالما قرأنا مقالات عن "مصادر القرآن" التي يدعون فيها أن القرآن هو نتاج أساطير وقصص موجودة في التوراة والإنجيل…
ولكن الله تعالى لن يترك كتابه عرضة للتشكيك من دون أن يهيء الوسائل المناسبة لاكتشاف معجزات جديدة تبرهن على صدق هذا الكتاب، وصدق رسالة الإسلام. وبالفعل فإننا في كل يوم نكتشف حقيقة علمية جديدة تتفق مئة بالمئة مع ما جاء في القرآن قبل أربعة عشر قرناً. واليوم نعيش مع حقيقة علمية تؤكد أن النباتات لها مشاعر وأحاسيس ولها دماغ تستطيع التفكير فيه، ونضيف بأن النباتات لديها القدرة على تسبيح خالقها والسجود له!!
النباتات ليست كائنات غبية وذكاؤها يكمن في جذورها
العلماء وجدوا في تركيبة جذر نبات الذرة ما يمكن وصفه بـ "الدماغ" بعد أن سادت طويلاً فكرة أن النبات كائن "غبي"، بدأ العلماء مؤخراً في اكتشاف نوع من مراكز التحكم داخل الجذور، يعمل بطريقة مشابهة للجهاز العصبي الحيواني وينقل البيانات عبر إشارات كهربائية تتحرك بين الجذور والسيقان والأوراق.
حتى وقت قريب، كان العلماء يستبعدون تماماً احتمالية امتلاك النباتات لجهاز عصبي أو نوع من "الدماغ"، لكن يبدو أن نتائج الأبحاث الجديدة قد تغير تلك الفكرة التي سادت طويلاً. فمنذ العصر الإغريقي، سادت الفكرة القائلة إن "النباتات غبية، فهي كائنات أولية، وتعد مرحلة بين الجماد والحيوان".
ومازالت تلك الفكرة تؤثر على رأي الكثيرين في عصرنا الحالي، وتؤثر حتى على بعض العلماء، وإن كانت تغيرت جزئياً منذ مئتي عام، عندما اكتشف علماء الأحياء أن للنباتات حياة جنسية. وفوجئ العلماء مجدداً عندما اكتشفوا منذ عشرات السنوات أن للنباتات أيضاً جهاز مناعة، يحميها ويمكّنها من مقاومة الأمراض، ليتأكدوا بذلك أن النباتات في الواقع كائنات حية تمتلك الكثير من القدرات. وبالرغم من ذلك، فمازالت تعبيرات مثل "الجهاز العصبي للنباتات" تثير جدلاً واسعاً في أوساط العلماء والباحثين حتى يومنا هذا.

اكتشاف ما يمكن وصفه بالدماغ النباتي
لكن مجموعة من الباحثين من جامعتي بون وفلورنسا، تمكنوا من اكتشاف ما يمكن وصفه بالدماغ النباتي في تركيبة جذر نبات الذرة، حيث يؤكد الباحث فرانتيسك بالوسكا من جامعة بون أنهم تمكنوا من اكتشاف أنشطة كهربائية في جذور النبات، كما وجدوا أن التركيبة البيولوجية للخلايا شبيهة بتركيبة الدماغ الحيواني. لكنه أشار إلى أن تلك الأبحاث مازالت في بدايتها، ما يجعله من المبكر الحديث عن "دماغ نباتي"، وأضاف أنهم يطلقون الآن على ما اكتشفوه لدى النباتات اسم: "مركز التحكم".

لقد حدد هذا الباحث المنطقة المسئولة في جذر النبات عن معالجة المعلومات ونقلها. وهي شبيهة بالمشابك الكيميائية، أي نقاط الاتصال المتخصصة بنقل الإشارات العصبية. والخيوط الرفيعة التي تكوّن الهيكل الخلوي للنبات، تسمح بنقل الحويصلات الصغيرة بسرعة فائقة، الأمر الذي يشابه تماماً طريقة نقل الإشارات العصبية لدى الحيوان. إن أي نبات لا يمكنه العيش من دون جذور، فالجذور بالنسبة للنبات مثل الرأس بالنسبة للإنسان.

القرارات تتخذ في الجذور وتنقل إلى الأوراق
مركز التحكم في "الجذور" يعطي الأوامر للنبات ليعرف في أي اتجاه عليه أن ينمو، ويضيف بالوسكا إن معالجة البيانات التي يتم نقلها داخل جذور النبات تؤثر بشكل مباشر على سلوك أطراف الجذور، فالجذور تسجل مثلاً وجود مادة سامة في المحيط القريب، وهو ما يعني أن على النبات أن يتفاداها. ويتم تخزين تلك المعلومات في أطراف الجذور، ويتم نقلها بسرعة لمناطق النمو، ليعرف النبات بذلك في أي اتجاه عليه أن ينمو.
وهذه الطريقة التي تنقل بها النباتات المعلومات والتي تبني على أساسها ردود أفعالها تتشابه تماماً مع طريقة عمل الدماغ في عالم الحيوان، حسبما يؤكد عالم النباتات ديتر فولكمان من جامعة بون، مشيراً إلى أن بحث بالوسكا وزميله مانكوسو يساعد على اكتشاف العلاقة بين التركيب الخلوي للنبات- الذي يشبه تركيبة الجهاز العصبي الحيواني – والإشارات الكهربائية. وهو ما يمكن اعتباره جهاز عصبي نباتي، يقوم بنفس الدور الذي يقوم به الجهاز العصبي لدى الحيوان، لكنه مختلف البناء.

يدرك العلماء تماماً أن النباتات تعتمد على الإشارات الكهربائية للتفاعل مع العالم الخارجي. وهو ما يسمح للنباتات باتخاذ ردود فعل تجاه "الأعداء"، مثل الحشرات الضارة المختلفة. النباتات لا يمكنها الهروب، فهي لا تمتلك عضلات ولا أرجل. لكنها وُجّهت بشكل يجعلها تفعل شيئاً ما ضد المعتدين عليها. وهي تعتمد في ذلك على قدرتها على أن تنتج مواد لا يستسيغها الكائن المعتدي، أو سموم تقضي عليه".

وقد تمكن فيله من قياس هذه الإشارات الكهربائية التي ترسلها النباتات، من ورقة إلى ورقة، وتوصل إلى أن رد الفعل "السريع" لدى النباتات لا يقارن بردود الفعل الحيوانية. ففي ثانية واحدة، لا يمكن للنبات نقل المعلومات بأكثر من سنتيمتر واحد، أي أنها أبطأ بنحو عشرة آلاف مرة من رد الفعل الحيواني. وبالتالي فما توصل له العلماء حتى الآن يعني أن النبات ليس كائناً غبياً، لكنه ببساطة يحيا في مقياس زمني مختلف تماماً.

مقطع في خلايا عصبية لدماغ الإنسان، وبجانبه صورة لجذور شجرة، انظروا التشابه الكبير بينهما من حيث التفرعات وتشابك الفروع، وكلاهما يصدر إشارات كهربائية، فالدماغ يصدر إشارات كهربائية لأعضاء الجسد فيعطي أوامره، وكذلك الجذر يصدر إشارات كهربائية على شكل أوامر تنتقل بين أجزاء الشجرة، إن هذا التشابه يشهد على أن الصانع واحد: (صُنْعَ اللَّهِ الَّذِي أَتْقَنَ كُلَّ شَيْءٍ إِنَّهُ خَبِيرٌ بِمَا تَفْعَلُونَ) [النمل: 88].

ونقول سبحان الله!!
إذا كانت شجرة نظنها لا تعقل، لديها كل هذه الوسائل للتفكير ومعرفة الخطر و"ابتكار" وسائل للدفاع عن نفسها واتخاذ القرار المناسب لحماية أغصانها وأوراقها، ما الذي يمنع أن يكون لدى هذه الشجرة طريقة خاصة بها لتسبيح خالقها والسجود له؟
فما دامت الشجرة تصدر إشارات كهربائية تنتقل بين أوراقها وأغصانها، وما دامت كل خلية من خلايا هذه الشجرة تصدر ترددات صوتية غير مسموعة، فقد تكون هذه الإشارات والترددات لو استطعنا ترجمتها، نوع من أنواع التسبيح للخالق تبارك وتعالى؟! يقول تعالى: (أَلَمْ تَرَ أَنَّ اللَّهَ يَسْجُدُ لَهُ مَنْ فِي السَّمَاوَاتِ وَمَنْ فِي الْأَرْضِ وَالشَّمْسُ وَالْقَمَرُ وَالنُّجُومُ وَالْجِبَالُ وَالشَّجَرُ وَالدَّوَابُّ وَكَثِيرٌ مِنَ النَّاسِ وَكَثِيرٌ حَقَّ عَلَيْهِ الْعَذَابُ وَمَنْ يُهِنِ اللَّهُ فَمَا لَهُ مِنْ مُكْرِمٍ إِنَّ اللَّهَ يَفْعَلُ مَا يَشَاءُ) [الحج: 18]. هذه الآية تشير إلى سجود للشجر والشمس والنجوم والقمر…
ولو تطور العلم فسوف يكتشفون أن الشمس لها "دماغ" أيضاً، وقد يستغرب القارئ الكريم من هذا الطرح، ونقول: إن العلماء لم يكتشفوا إلا القليل جداً من حقائق وأسرار الكون، والعمليات المنظمة التي تتم في الشمس لا يمكن أن تكون عبثاً أو أنها عمليات عشوائية. لابد من وجود شيء في داخل الشمس ينظم هذه العمليات المعقدة.
كذلك هذه الجبال التي نراها وقد تشكلت بنتيجة تصادم الألواح الأرضية وبرزت وانتصبت، كيف جاءت هذه العمليات بشكل منظم ومناسب لتشكل الأنهار بينها، وكيف جاء شكل هذه الجبال مناسباً لتشكل الغيوم ودفع الرياح … هل جاءت كل هذه العمليات المنظمة والمعقدة عبثاً أو بالمصادفة؟ تأملوا معي يا أحبتي هذه المناظر البديعة التي أتقنها الله تعالى فقال: (صُنْعَ اللَّهِ الَّذِي أَتْقَنَ كُلَّ شَيْءٍ إِنَّهُ خَبِيرٌ بِمَا تَفْعَلُونَ) [النمل: 88].

لابد أن يكون لدى هذه الجبال "دماغ" من نوع خاص تستطيع بواسطته تحديد اتجاه حركتها وخضوعها لأمر ربها، ولو كانت العمليات الجيولوجية تتم عشوائياً ونتيجة التطور بالمصادفة كما يدعون، إذاً لجاءت أشكال الجبال والأشجار والنباتات عشوائية أيضاً، ولكننا عندما ننظر إلى الجبل وبقربه نجد بحيرة رائعة ونباتات بألوان زاهية… فإننا نرى الدقة والروعة والألوان الزاهية، والمسافات المتناسبة، بشكل يعجز عنه أكبر فنان على وجه الأرض، ألا يدل ذلك على وجود عقل مفكر لهذه الكائنات؟!

إذاً كل هذا لا يمكن أبداً أن يكون عشوائياً، لابد من وجود برامج خاصة أودعها الله في طبقات الأرض وفي الجبال والصخور والتراب وفي الماء وفي النبات… مهمَّة هذه البرامج أن تنظم عمل هذه المخلوقات لتخضع لخالقها وتسجد له، ولا تتمرد أبداً عليه؟
وهنا ربما ندرك لماذا قال تعالى: (إِنَّا عَرَضْنَا الْأَمَانَةَ عَلَى السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَالْجِبَالِ فَأَبَيْنَ أَنْ يَحْمِلْنَهَا وَأَشْفَقْنَ مِنْهَا وَحَمَلَهَا الْإِنْسَانُ إِنَّهُ كَانَ ظَلُومًا جَهُولًا) [الأحزاب: 72]. فالسماء والأرض والجبال كلها مخلوقات مثل الإنسان لديها عقل تفكر فيه، ولكن هذه المخلوقات كانت أعقل من كثير من الملحدين!
وربما نستطيع أن نفهم قوله تعالى: (تُسَبِّحُ لَهُ السَّمَاوَاتُ السَّبْعُ وَالْأَرْضُ وَمَنْ فِيهِنَّ وَإِنْ مِنْ شَيْءٍ إِلَّا يُسَبِّحُ بِحَمْدِهِ وَلَكِنْ لَا تَفْقَهُونَ تَسْبِيحَهُمْ إِنَّهُ كَانَ حَلِيمًا غَفُورًا) [الإسراء: 44]. فهذه المخلوقات التي نظنها غير عاقلة، لديها عقل وتفكير ولديها القدرة على اتخاذ القرار، ولكن ليس لديها القدرة على التمرد والمعصية، على عكس كثير من البشر، يجحدون نعمة الله ويكفرون به، وعلى الرغم من ذلك يرزقهم ويعطيهم، ولو رجعوا إليه لوجدوه غفوراً رحيماً.. فهل هناك أعظم وأوسع من رحمة الله تعالى؟!

الباحث Anthony Trewavas العالم في جامعة Edinburgh وعضو الأكاديمية الملكية البريطانية، يؤكد أن النباتات أكثر من مجرد غطاء جميل يغلف أرضنا، إنها تتواصل مع بعضها، وتتذكر وتخطط وتتخذ القرارات: إنها كائنات ذكية! ولكن الذي يميز النبات أن له أكثر من دماغ، أي ليس له دماغ واحد مثل الإنسان، إنما أدمغة متعدة متوضعة في الجذور.

وقد قرأت بحثاً يؤكد فيه العلماء أن الكون عبارة عن كمبيوتر عملاق!! فالنجوم التي نظنها لا تعقل تحوي في كل ذرة من ذراتها برنامجاً يوجهها ويهديها لما يجب عليها القيام به! فهذه الذرة يجب أن تقترب من ذرة أخرى وفق نظام مبرمج مسبقاً، وهكذا حتى تتشكل جزيئات محددة، وهذه الجزيئات سوف تشكل جزيئات أكبر من الغبار مثلاً… وبالنتيجة يجب أن يتشكل النجم… ثم يتطور هذا النجم فينفجر ثم يتشكل الثقب الأسود مثلاً… وهكذا وفق عمليات مبرمجة مسبقاً، ويتساءل العلماء بل ويندهشون: من الذي وضع هذا البرنامج الذي لا يخطئ؟
ونقول إن الله تعالى هو الذي خلق هذه المخلوقات وأعطاها شكلها ثم وضع فيها المعلومات اللازمة لهدايتها وتوجيهها، يقول تعالى: (قَالَ رَبُّنَا الَّذِي أَعْطَى كُلَّ شَيْءٍ خَلْقَهُ ثُمَّ هَدَى) [طه: 50].
وندعو كل ملحد لأن يتأمل هذه الآية العظيمة وهذه الدعوة من الخالق تبارك وتعالى وهو أغنى الأغنياء عن عباده الضعفاء، ندعوه لأن يرجع إلى خالقه ورازقه ..

المقدمة:
يعتبر الكربون من أهم العناصر الكيميائية في الطبيعة، و هو عنصر عضوي لا
تستغني عنه المعمورة لإبقائها مدى الوجود ، فهو يدخل في تركيب العديد من
المركبات و الكائنات الحية ، لذلك سيكون موضوعنا عن الكربون ووجوده في
الطبيعة ، اشكاله ، خواصه ، تفاعلاته ، و استخداماته .

العرض:

وجوده في الطبيعة وتاريخه

تم اكتشاف عنصر الكربون منذ ما قبل التاريخ .. ويرجع اصل كلمة كاربون إلى
"Carbo " إلى اللغة اللاتينيه وتعني فحم يعرف الكربون بملك العناصر .. كما
قررت عناصر الجدول الدوري انتخابه كملك لهم والكربون هو قاعدة الحياة فهو
عنصر أساسي في معظم المركبات والجزيئات العضوية فهو العنصر الرئيسي في
الفحم والنفط وعدد مركباته المعروفة يفوق المليون مركب ، كما أن جسم
الإنسان يحتوي على حوالي 16 كيلو غرام من الكربون مختلفة الأشكال .

يوجد الكربون في كوكبنا الأرض على شكل هيدروكربونات مثل ( غاز الميثان
والنفط والفحم ) بالإضافة إلى وجوده على شكل حجر الكلس وهو خام الدلوميت
(dolomite) .

لا يوجد الكربون في الأرض فقط وإنما يوجد كذلك بوفرة في النجوم والمذنبات
وفي جو أكثر الكواكب ، بينما الرصاص الأسود يوجد في الطبيعة في الصخور
وأيضا يوجد كعجيرات داخل النيازك الحديدية ، الألماس يوجد في جنوب أفريقيا
وروسيا وأمريكا الجنوبية على شكل بلورات صغيرة وأيضا اكتشف مجهريا في
بلورات النيازك .

أشكــــالـــه

يوجد الكربون في الطبيعة على ثلاثة أشكال :
-1 رصاص أسود ( جرافيت).
-2 ماس في كربون يدخل في صناعة الحجر الكريم المعروف بالألماس .
-3 ليس له شكل محدد أو لا شكلي .

الجرافيت مركب طري جداً وأملس ، بينما الألماس مركب صلب ، ويعود ذلك إلى
الطريقة التي تتكون بها الروابط بين ذرات الكربون ، ففي الجرافيت يكون لكل
ذرة كربون أربعة جيران أكثر قرباً بينما في الألماس يوجد ثلاث ذرات لكل
ذرة كربون ، لذلك تكون ذرات الشبكة صارمة لا تتحرك ، وهذا يفسر سبب ارتفاع
درجة الانصهار بالنسبة للألماس .

وهناك صورة ثالثة للكربون ولكنه لا شكلي ، وقد اكتشف حديثا ويتكون من 60 ذرة كربون .

خــواص الكـربــون

لذرات الكربون مقدرة على الارتباط ببعضها البعض إلى مدى غير محدود على شكل
سلاسل مستقيمة أو متفرعة أو حلقية، كما أن ذرة الكربون لديها المقدرة على
الارتباط مع العناصر الأخرى وتكّون أشكال بنائية مختلفة من المركبات ولذلك
مركبات الكربون تفوق المليون المركب ، كما أن هذا العدد يزداد في كل عام
بعشرات الألوف من المركبات عن طريق الحصول عليها من المصادر الطبيعية أو
عن طريق تحضيرها في المختبر.

تفــاعــلاته

عند درجة حرارة الغرفة يكون الكربون خاملاً إلى حدٍّ ما ، ولكنّه يتفاعل عند درجة حرارة أعلى مع عناصر عديدة .

1- يتفاعل الكربون في الهواء أو يحترق في الهواء فيتفاعل مع الأكسجين ليعطي غاز أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون .
s 2C + O2 —–> 2 CO
C + O2 —–> CO2

2- لا يتفاعل الكربون مع الماء في الظروف الطبيعية ولكن تحت ظروف خاصة
يتفاعل لانتاج ما يعرف بغاز التصنيع وهو خليط من غاز الهيدروجين وغاز أول
أكسيد الكربون .
C (s) + H2O —–> CO + H2 +131 kJ/mol

3- كما يتفاعل مع غاز الهيدروجين منتجاً غاز الاسيتلين الإيثاين .
s 2C + H2 —–> C2 H2

4- يتفاعل الكربون أيضا من الهالوجينات .. كتفاعل الفلورين مع الرصاص الأسود .

5- ويتّحد الكربون مع السيلكون مكوناً كربيد السليكون ( الكاربورندم ) وهو مادة صلبة وقاسية تستخدم كمادة شاحذة . abrasive

استخـدامـات الكربـون

لا شك وكلنا يعرف إن جسم الإنسان يحتوي على نسبة من عنصر الكربون وتقدر
بحوالي 16 كيلو كربون على وبإشكال مختلفة ..والكربون مهم أيضا بيئيا كغاز
ثاني أكسيد الكربون فتحتاجه النباتات في عملية البناء الضوئي ويوجد
الكربون في الغاز الطبيعي والنفط والفحم المحروق ..
وقد تتحول قطعة كبيرة من الكربون بعد وقت طويل ودرجة حرارة عالية جدا إلى
بلورة نتيجة تقارب الذرات من بعضها وتسمى هذه البلورة ببلورة ماس .
وعندما تذهب أنت وعائلتك للشواء ستعرف بأن المكون الرئيسي للفحم هو
الكربون فمركبات الكربون تختزن الكثير من الطاقة وهي جيدة التمسك بالحرارة
لذا فهو مستعمل كفحم ..
وإذا ألقيت نظرة على قلمك الرصاص ستجد ان المادة السوداء تكتب وهي تصنع من الكربون فهو نوع خاص من الكربون يدعى بالرصاص الأسود .
وعندما تمر بمحطة بنزين لا بد أن تتذكر أن للكربون الجزء الأكثر أهمية في
الجازولين .. ولا تنسى أن كل شئ بلاستيكي يتكون من عدد من ذرات الكربون
نتيجة لعملية البلمرة .. فالأدوات البلاستيكية تصنع من مشتقات النفط الذي
يتكون من ذرات الكربون .
للكربون قدرة على تكوين السلاسل لا غنى عنه في المنتجات والصناعات
البتروكيميائية مثل البنزين والنايلون والعطور والبلاستيك وغيرها من
اللدائن المختلفة .
ويستعمل العنصر نفسه ككوك في الفولاذ بحيث يتم على سطحه تحويل أكسيد
الحديديك الثلاثي إلى الحديد وأيضا يستخدم كخام في الطباعة وكفحم لتصفية
السكر.
وقد تم في عام 1991 إنتاج الكربون بواسطة سوميو اجيما في المختبر حيث تم
تبخير رصاص الكربون الأسود عند درجة حرارة عالية بقوس من الكهرباء تحت
الجو الخامل.. واليوم أصبح حقل نمو ليف الكربون حقل تجاري حيوي وهو طليعة
التقدم التقني حاليا

الخاتمة :
الكربون عنصر لا يتواجد فقط في الطبيعة ، و انما في المجرات و النجوم ايضا
، و يتواجد له عدة اشكال تختلف من شكل إلى اخر ، و له خواص تميزه عن بقية
العناصر ، و هو لا يتفاعل مع جميع العناصر و المركبات و انما عناصر و
مركبات محددة و في الظروف المناسبة
يستخدم الكربون في حياتنا اليومية ، لكن بعد أن تجرى له عدة عمليات لتحويله الى عنصر يستفاد منه في جميع الاستخدامات

من الملاحظات اليومية أننا نلاحظ أن السوائل تكون قطرات و أن الماء مثلا يبلل سطح بعض المواد مثل الزجاج بينما يتكور ولا يبلل أسطح مواد أخرى مثل الشمع. من المعروف أيضا أن الماء يرتفع فى الأنابيب الشعرية و هو ما يسمى بالخاصية الشعرية بينما ينخفض مستوى سطح الزئبق فى الأنبوبة الشعرية التى تغمر فيه.و هناك ملاحظات أخرى مثل إمكانية طفو إبرة من الصلب فوق سطح الماء و مثلها حركة الحشرات فوق سطح الماء و كلها ظواهر تدل على أن السوائل تتصرف كما لو كان سطحها عبارة عن غشاء مرن مشدود .

النظرية الجزيئية و التوتر السطحى
من المعروف أن السائل يتكون من جزيئات تتجاذب مع بعضها. و يتعرض الجزيء فى داخل السائل إلى قوى جذب من الجزيئات التى تحيط به من جميع الجهات . و يتأثر الجزىء بقوى الجذب الناتجة عن الجزيئات الموجودة داخل كرة يكون الجزىء فى مركزها و يمثل نصف قطرها مدى قوة الجذب بين الجزيئات و يساوى 1.6 × 10-6 متر و بالنسبة للجزىء المجود فى باطن السائل تكون القوى المؤثرة عليه متزنة أى تكون محصلتها مساوية صفرا. أما إذا اقترب الجزىء الممثل بمركز الكرة من سطح السائل (شكل ب) فإن القوى المؤثرة على هذا الجزىء تصبح غير متوازنة و السبب فى ذلك هو أن جزء من نصف الكرة العلوى يمتد الآن فوق سطح السائل و بذلك يكون عدد الجزيئات الجاذبة فيه أقل من تلك الموجودة فى النصف الأسفل و تكون هناك محصلة لقوة الجذب إلى داخل السائل.

و كلما زاد اقتراب الجزىء من سطح السائل فإن حالة عدم الإتزان تزداد حتى تبلغ فيمتها العظمى عندما يكون الجزىء على سطح السائل. و لذلك فإن الجزيئات الموجودة على سطح السائل تتعرض إلى قوى جذب كبيرة فى اتجاه داخل السائل. هذه القوى تجعل سطح السائل يميل إلى التقلص ليصغر فى المساحة. ومن ذلك يتضح أنه لزيادة سطح السائل لابد من بذل شغل لكى ندفع ببعض الجزيئات من داخل السائل إلى سطحه و هذا الشغل سيبذل ضد القوى الجاذبة التى تجذب هذه الجزيئات إلى داخل السائل.
و يعرف الشغل المبذول لزيادة مساحة سطح سائل ما بمقدار وحدة المساحات بمعامل التوتر السطحى لهذا السائل و يتضح من التعريف أن وحداته هى جول/ متر مربع .

بعض التجارب والمشاهدات التى توضح أن التوتر السطحى لسائل يعمل على انقاص السطح المعرض له:
1) تصرف الزئبق فوق الزجاج:
إذا صببنا كمية من الزئبق فوق سطح من الزجاج الأملس النظيف ثم ضغطنا على الزئبق بساق زجاجية مثلا ، نجد أن الزئبق ينقسم إلى قطرات صغيرة كروية الشكل. و من المعروف أن الكرة هى الشكل الهندسى لحجم معين الذى له أصغر مساحة سطح. أى أن التوتر السطحى يحاول إنقاص مساحة السطح المعرض للزئبق.
2) قطرات المطر و قطرات الماء بصفة عامة كالساقطة من صنبور مثلا تأخذ شكلا كرويا و هو الشكل الهندسى الذى له أصغر مساحة سطح لهذا الحجم.

3) تجربة الحلقة و الخيط
هذه التجربة توضح أن التوتر السطحى يعمل على إنقاص السطح المعرض للسائل بالإضافة إلى أنها توضح أن التوتر السطحى قوة سطحية أى مماسية لسطح السائل.
نحضر حلقة من سلك معدنى نصف قطره بضعة سنتيمترات و نربط بها خيط له عروة بحيث يكون طول الخيط و العروة أكبر من قطر الحلقة المعدنية. نغمس هذه المجموعة فى محلول صابون ثم نرفعها بحرص. نلاحظ تكون طبقة رقيقة من محلول الصابون داخل الحلقة و تأخذ عروة الخيط شكلا عشوائيا غير محدد كما فى الشكل. و الآن بواسطة دبوس جاف نعمل ثقبا فى غشاء الصابون الموجود داخل العروة فيزال الجزء من غشاء الصابون داخل العروة و تأخذ العروة شكلا دائريا و يشد الخيط المكون لها فى اتجاه الحلقة المعدنية و يتناقص الجزء المتبقى من غشاء الصابون.
و تفسير هذه المشاهدة هو أنه فى الحالة الأولى كان الخيط المكون للعروة متأثرا عند كل نقطة من نقاطه بقوى متزنة أى متساوية على الجانبين و محصلتها صفرا و لذلك اتخذ الخيط شكلا غير محدد. أما عند نزع غشاء الصابون الموجود داخل العروة فأصبحت القوى المؤثرة على الخيط هى تلك القوى السطحية المؤثرة على الخيط إلى الخارج وواضح أن هذه القوى تؤثر عند كل نقطة من نقاط الخيط عموديا عليه بحيث أخذ الخيط الشكل الدائرى حتى تكون القوى المؤثرة علي دائما متعامدة عليه و مماسية لسطح السائل و هذه القوى تعمل على إنقاص مساحة سطح غشاء الصابون.

معامل التوتر السطحى
هناك تعريفان لمعامل التوتر السطحى
التعريف الأول : يعرف معامل التوتر السطحى عل أنه الشغل المبذول لزيادة مساحة سطح السائل بمقدار وحدة المساحات و وحداته هى جول/م2 .
التعريف الثانى : هو القوة السطحية المؤثرة عموديا على وحدة الأطوال من سطح السائل. و وحداته هى نيوتن/ متر

و يتضح أن

و سنذكر بعض التجارب البسيطة التى توضح هذه المفاهيم :
نحضر إطار من سلك على شكل حرف U ينزلق على ذراعيه أفقيا قطعة خفيفة من سلك وليكن وزنها w1 إذا غمسنا هذه المجموعة فى محلول صابون و رفعناها تتكون طبقة من محلول الصابون داخل الإطار و نلاحظ أن السلك الأفقى القابل للإنزلاق سيرتفع بسرعة إلى أعلى و ذلك بسبب قوة التوتر السطحى التى تؤثر عموديا على كل وحدة أطوال من السلك فتشده إلى أعلى. ولكى يبقى السلك مكانه نحتاج إلى تعليق أوزان خفيفة w2 فى السلك . أى أن القوة التى تساوى وزن السلك و الأوزان أى F = w1 + w2 هى التى ستجعل السلك المنزلق يثبت فى وضعه الأفقى مهما كانت مساحة طبقة غشاء الصابون المتكونة لأنها هى التى ستتزن مع قوة التوتر السطحى التى بدورها تساوى 2lg و ذلك لأن غشاء الصابون له سطحان لهذا ضربنا معامل التوتر السطحى فى ضعف طول السلك .
والجدير بالذكر هنا أن نعرف أن هذه الظاهرة تختلف عن حالة شد الغشاء المطاطى فالزيادة فى مساحة غشاء المطاط تنتج عن استطالة الغشاء و لكن الزيادة فى مساحة غشاء محلول الصابون تنشأ عن نقل بعض جزيئات السائل من باطنه إلى سطحه و الشغل المبذول هنا يؤدى إلى زيادة طاقة وضع الجزيئات عند السطح عن طاقة وضع مثيلاتها فى باطن السائل.

زاوية التماس
عندما يتلامس السائل مع سطح جسم آخر كأن يوضع السائل فى إناء نشاهد فى أجزاء السائل المجاورة للإناء الذى يحتويه بعض الظواهر التى تنتج عن قوى التجاذب بين جزيئات السائل مع بعضها و تسمى قوى التماسك cohesive forces و قوى التجاذب بين جزيئات السائل و جزيئات الإناء و التى تسمى قوى الإلتصاق adhesive forces فإذا وضعنا كمية من الماء فى إناء من الزجاج نجد أن سطح الماء عند التقائه مع جدار الإناء قد ارتفع قليلا عن مستوى بقية أجزاء السطح. و نفس الشىء يحدث إذا سكبنا قطرة من الماء على سطح لوح زجاجى نظيف نجد أن الماء يلتصق بسطح اللوح الزجاجى و يبلله. و يرجع السبب فى ذلك أن جذب الزجاج للماء أى قوى الإلتصاق بين الماء و الزجاج أكبر من قوى التجاذب بين جزيئات الماء.
والأمر مختلف فى حالة الزئبق مع الزجاج. فإذا وضعنا كمية من الزئبق فى إناء زجاجى صغير نجد سطح الزئبق عند نقطة التقائه مع جدار الإناء ينخفض عن بقية أجزاء السطح و يتحدب السطح الحر للزئبق. كذلك إذا سكبنا قطرة من الزئبق على سطح لوح زجاجى أملس نظيف نجد أن قطرة الزئبق تتكور أى أنه فى كلا الحالتين نجد أن جزيئات الزئبق تحاول أن تبتعد عن جزيئات الزجاج التى وجدت بجوارها و بصيغة أخرى فإن قوى التماسك بين جزيئات الزئبق بعضها البعض أكبر من قوى الإلتصاق بين الزئبق و الزجاج. و الآن إذا رسمنا المماس لسطح السائل عند نقطة تماسه مع سطح الصلب الملامس له أى سطح الإناء الذى يحتويه فإن الزاوية بين السطح الصلب الملامس للسائل حتى المماس لسطح السائل عند تلامسه مع سطح الصلب تسمى زاوية التماس أى أن :
زاوية التماس :هى الزاوية فى باطن السائل بين سطح الجسم الصلب و المماس لسطح السائل عند موضع تقابله معه .
و قد تكون زاوية التماس اكبر من 90 5 كما فى حالة الزئبق و الزجاج (137 درجة) و قد تكو أقل من 90 درجة كما فى حالة الماء و الزجاج غير النظيف أما إذا كان الزجاج نظيفا فإن زاويه التماس مع الماء تساوى الصفر و يقال أن الماء يبلل الزجاج تماما.
و يظهر ذلك جيدا إذا وضعنا كمية من الماء فى أنبوبة زجاجية أو مخبار فإن قوى الماسك بين جزيئات الماء تكون أقل من قوى الإلتصاق بينها و بين جزيئات الزجاج فيغلب تأثير قوى الإلتصاق و يؤدى هذا إلى إنتشار سطح الماء على سطح الزجاج و من ثم يرتفع سطح الماء عند تلامسه لجدار الأنبوبة و يتقعر السطح الحر له و تكون زاوية التماس حادة.
أما إذا وضع زئبق فى الأنبوبة فإن قوى التماسك بين جزيئات الزئبق تكون أكبر من قوى الإلتصاق بينها و بين جزيئات الزجاج و بالتالى تكون محصلتها نحو باطن الزئبق فينخفض سطحه عند التقائه مع جدار الأنبوبة و يتحدب السطح الحر له و تكون زاوية التماس منفرجة.

فرق الضغط داخل فقاعة غازية فى باطن سائل
نفرض فقاعة غازية نصف قطرها r قد تكونت فى باطن سائل يظل حجم هذه الفقاعة ثابتا طالما أن القوى التى تعمل على إنقاص حجمها تتزن مع القوى التى تزيد من حجمها. و للتعبير عن هذا الاتزان نفرض أننا شطرنا الفقاعة إلى نصفين مساحة مقطع كل منهما pr2 و محيط نصف الفقاعة عند موضع الانشطار هو 2pr
القوى F1 التى تعمل على إنقاص حجم الفقاعة هى القوى الناتجه عن الضغط الخارجىP1 و القوى الناتجة عن التوتر السطح على طول محيط نصف الفقاعة أى أن :
F1 = pr2 P1 + 2 pr g
أما القوى التى تعمل على زيادة حجم الفقاعة فهى القوى الناتجة عن الضغط الداخلى أى أن:

F2 = pr2 P2
و لما كانت الفقاعة متزنة أى أن : F1 = F2 أى أن :
pr2 P1 + 2 pr g = pr2 P2
أى أن الفرق فى الضغط داخل الفقاعة عن خارجها P~ يساوى :
P = P2 –P1 = 2 g/~r
و تنطبق هذه المعادلة على أى سطح منحنى لسائل مع مراعاة أن الضغط على جانب الوجه المقعر يكون أكبر من الضغط على جانب الوجه المحدب.
لذلك يجب مراعاة أن الفقاعات التى تتكون فى الهواء مثل فقاعة الصابون يكون لهه سطحان حران(السطح الخارجى و السطح الداخلى) معرضان للهواء بينما الفقاعة الغازية التى تتكون فى باطن السائل يكون لها سطح واحد.