التصنيف: العلوم الطبيعية والحياة السنة الثالثة متوسط

[/IMG][/IMG]

آراؤكم تشجعنا

تمهيد:
يقع حوالي 250 زلزالاً في أنحاء متفرقة من العالم كل يوم، وتحدث معظم هذه الزلازل تحت سطح البحر، والزلازل التي تقع على الأرض قليلة الحدوث نسبيًّا، ولا تسبب أضرارًا تذكر في معظم الأحوال، على أن الزلازل الكبيرة تعدّ من أكثر الظواهر الطبيعية تدميرًا، وبالرغم من أنها نادرًا ما تستمرّ لأكثر من ثوانٍ معدودة، إلا أن الطاقة الناجمة عنها يمكن أن تعادل 200 مليون طن من مادة الـ TNT (التي تعتبر من المتفجرات القوية) وأكثر 10 آلاف مرة من طاقة أول قنبلة نووية، وتتسبَّب الزلازل في إزهاق حياة 14 ألف شخص تقريبًا كل عام .
في خلال الفترة الماضية.. ضربت الزلازل العديد من الدول، مثل تركيا واليونان وتايوان والمكسيك وأمريكا واليابان والصين ومصر. تُرى: هل نحن مقدمون على عصر زيادة الزلازل أم أنها ظاهرة وقتية ؟!

لماذا تحدث الزلازل
يشير تقرير لأساتذة الزلازل الكنديين إلى أن التقلبات العنيفة التي يشهدها العالم الآن في الجو التي تتمثّل في الأعاصير والفيضانات والسيول التي تتعرّض لها دول كثيرة من الممكن أن تعجّل بهذه الهزّات الأرضية، فالدولة التي اعتادت على هذه الهزات الأرضية كل مائة عام من الممكن أن تدفع هذه التغيّرات الجوية إلى أن تقع هذه الزلازل في أرضها في أقل من تلك الفترة، كما أن الدول التي تحدث فيها هزات ضعيفة من الممكن الآن أن تتضاعف قوة الهزات نتيجة للتغيرات الجوية التي تؤثر على طبقات الأرض.

نظريات نشأة الزلازل

كانت الأرض منذ نشأتها جسمًا ساخنًا كسائر الكواكب، وحينما برد كوّن الغلاف المائي وجذب له الغلاف الهوائي، ومع زيادة البرودة.. تكوَّنت الطبقة الصلبة الخارجية المعروفة باسم القشرة، لكن باطن الأرض ظل ساخنًا حتى الآن، ويحتوى على صهير للمعادن يموج بظاهرة تعرف بتيارات الحمل الداخلية، التي تعمل بالاشتراك مع الحرارة المرتفعة جدًّا على تآكل الصخور الصلبة في القشرة الصلبة وتحميلها أو شحنها بإجهادات وطاقات عظيمة للغاية تزداد بمرور الوقت، والقشرة نفسها مكوّنة من مجموعة من الألواح الصخرية العملاقة جدًّا، كل لوح منها يحمل قارة من القارات أو أكثر، وتحدث عملية التحميل أو الشحن بشكل أساسي في مناطق التقاء هذه الألواح بعضها مع بعض، والتي يطلق عليها العلماء الصدوع أو الفوالق التي تحدّد نهايات وبدايات الألواح الحاملة للقارات، وحينما يزيد الشحن أو الضغط على قدرة هذه الصخور على الاحتمال لا يكون بوسعها سوى إطلاق سراح هذه الطاقة فجأة في صورة موجات حركة قوية تنتشر في جميع الاتجاهات، وتخترق صخور القشرة الأرضية، وتجعلها تهتز وترتجف على النحو المعروف، في ضوء ذلك.. نشأت على الأرض مجموعة من المناطق الضعيفة في القشرة الأرضية تعتبر مراكز النشاط الزلزالي أو مخارج تنفس من خلالها الأرض عما يعتمل داخلها من طاقة قلقة تحتاج للانطلاق، ويطلق عليها "أحزمة الزلازل" وهي:
حزام المحيط الهادي يمتدّ من جنوب شرق آسيا بحذاء المحيط الهادي شمالاً.
وحزام غرب أمريكا الشمالية الذي يمتدّ بمحاذاة المحيط الهادي.
وحزام غرب الأمريكتين، ويشمل فنزويلا وشيلي والأرجنتين، وحزام وسط المحيط الأطلنطي، ويشمل غرب المغرب، ويمتدّ شمالاً حتى إسبانيا وإيطاليا ويوجوسلافيا واليونان وشمال تركيا، ويلتقي هذا الفالق عندما يمتدّ إلى الجنوب الشرقي مع منطقة "جبال زاجروس" بين العراق وإيران، وهي منطقة بالقرب من "حزام الهيمالايا".
وحزام الألب، ويشمل منطقة جبال الألب في جنوب أوروبا.
وحزام شمال الصين والذي يمتدّ بعرض شمال الصين من الشرق إلى الغرب، ويلتقي مع صدع منطقة القوقاز، وغربًا مع صدع المحيط الهادي.
وهناك حزام آخر يعتبر من أضعف أحزمة الزلازل، ويمتدّ من جنوب صدع الأناضول على امتداد البحر الميت جنوبًا حتى خليج السويس جنوب سيناء، ثم وسط البحر الأحمر فالفالق الأفريقي العظيم، ويؤثر على مناطق اليمن وأثيوبيا ومنطقة الأخدود الأفريقي العظيم.
إن الكرة الأرضية وحدة واحدة، لكن من الثابت أن براكين القشرة الأرضية، والضغوط الواقعة عليها في المناطق المختلفة منها تؤدي إلى حدوث نشاط زلزالي لا يمكن الربط بينه وبين حدوث نشاط زلزالي في منطقة أخرى، وفي ضوء ذلك.. اكتسب كل حزام زلزالي طبيعة خاصة تختلف عن الآخرين من حيث الطبيعة الجيولوجية والتراكيب تحت السطحية، والتي يمكن معها القول: إن نشاطها الزلزالي يكون خاصًّا بهذه المنطقة، ولا يعني تقارب زمن حدوث النشاط الزلزالي على أحزمة الزلازل المختلفة أن هناك توافقًا في زمن حدوثها بعضها مع بعض، إنما يرجع ذلك إلى عوامل كثيرة داخل باطن الأرض ما زالت محل دراسة من الإنسان.
إن الكرة الأرضية وحدة واحدة، لكن من الثابت أن براكين القشرة الأرضية، والضغوط الواقعة عليها في المناطق المختلفة منها تؤدي إلى حدوث نشاط زلزالي لا يمكن الربط بينه وبين حدوث نشاط زلزالي في منطقة أخرى، وفي ضوء ذلك.. اكتسب كل حزام زلزالي طبيعة خاصة تختلف عن الآخرين من حيث الطبيعة الجيولوجية والتراكيب تحت السطحية، والتي يمكن معها القول: إن نشاطها الزلزالي يكون خاصًّابهذه المنطقة، ولا يعني تقارب زمن حدوث النشاط الزلزالي على أحزمة الزلازل المختلفة أن هناك توافقًا في زمن حدوثها بعضها مع بعض، إنما يرجع ذلك إلى عوامل كثيرة داخل باطن الأرض ما زالت محل دراسة من الإنسان.
بناءً على نظريات نشأة الزلازل.. فإن التنبؤ يتم على 3 مستويات؛ الأول: وهو أين تقع الزلازل، ومن خلال الشرح السابق يمكن ملاحظة أنه يسهل إلى حد كبير تحديد مناطق واسعة من العالم تصنَّف على أنها أماكن محتملة لوقوع الزلازل، وهي التي تقع في نطاق أحزمة الزلازل، والمستوى الثاني: هو القوة المتوقعة للزلازل التي ستقع بهذه المناطق، وبناء على ما سبق أيضًا.. يمكن القول: إن هذا المستوى يعدّ أصعب من المستوى الأول، فلا أحد باستطاعته تقدير حجم الطاقة الكامنة في الأرض التي ستنطلق مع الزلزال، وكل ما يوضع من تنبّؤات في هذا الصدد مجرد تقديرات تقريبية حول المتوسط العام للزلازل بكل منطقة، بناء على التسجيلات السابقة، والمستوى الثالث: هو التنبّؤ بموعد حدوث الزلازل، وهذا في حكم المستحيل حاليًا، ولا توجد هناك وسيلة تستطيع القيام بذلك .
ومعظم الأضرار التي تحدث للإنسان تنجم من الزلازل القريبة من سطح الأرض؛ لأنها تعتبر من أكثر الزلازل تكرارًا، أما الزلازل التي تحدث بين هذين العمقين (600 كم و60 كم) تعتبر زلازل متوسطة من حيث تكرارها وعمقها والضرر الناجم عنها، وتسمّى النقطة التي يبدأ من عندها الزلزال بعين أو بؤرة الزلزال، أما النقطة الموجودة فوقها تمامًا فوق سطح الأرض فتسمى بالمركز السطحي للزلزال. وتنتقل الطاقة المنبعثة من زلزال من البؤرة إلى جميع الاتجاهات على هيئة موجات سيزمية (زلزالية). وتنتقل بعض الموجات أسفل الأرض، وينتقل بعضها الآخر فوق سطح الأرض، وتنتقل الموجات السطحية بصورة أسرع من الموجات الداخلية. ويمكن تسجيل الموجات الصادرة عن زلزال كبير على أجهزة رصد الزلازل في المنطقة المقابلة للزلزال من العالم، وتصل تلك الموجات إلى سطح الأرض في غضون 21 دقيقة.
تاريخ الزلازل في مائة سنة
ديسمبر 1999: في الأيام الأخيرة من القرن العشرين زلزال شدته خمس درجات وثمانية أعشار الدرجة يضرب مناطق في غرب الجزائر وقتل ثمانية وعشرين شخصا ويصيب مئة وخمسة وسبعين آخرين.
نوفمبر 1999: ومع أفول القرن أيضا تتعرض تركيا مرة أخرى لزلزال عنيف تزيد قوته على سبع درجات ويودي بأرواح أكثر من أربعمائة وخمسين شخصا .
سبتمبر 1999: أعنف زلزال يضرب تايوان تبلغ قوته سبع درجات وستة أعشار الدرجة على سلم ريختر، يؤدي الى مقتل ألف وخمسمائة شخص وإصابة وتشريد آلاف آخرين.
سبتمبر 1999: هزة أرضية قوية تقع في اليونان وتبلغ شدتها خمس درجات وتسعة أعشار الدرجة بمقياس ريختر، ومركزها بالقرب من أثينا. أدت الهزة الى مقتل تسعة وأربعين شخصاً.
أغسطس 1999: زلزال مروع تتراوح قوته بين ستة درجات وثمانية أعشار الدرجة وسبع درجات بمقياس ريختر يهزّ شمال غربي تركيا مسبباً عشرات الآلاف من القتلى والجرحى.
مارس 1999: زلزالان هزّا أتار براديش في شمال الهند وأديا الى مقتل أكثر من مئة شخص.
يناير/ كانون الثاني 1999: هزة أرضية في مدينة أرمينيه الكولومبية قتلت نحو ألف شخص.
يوليو 1998: قُتل أكثر من ألف شخص في الساحل الشمالي الغربي في بابوا غينيا الجديدة بفعل الأمواج التي سببها زلزال وقع تحت سطح البحر .
يونيو1998: هز زلزال منطقة أضنه في جنوب شرقي تركيا مما أدى إلى مقتل مائة وأربعة وأربعين شخصاً. وبعد أسبوع من ذلك شهدت المنطقة هزتين ارتداديتين سببت جرح أكثر من ألف شخص.
مايو 1998: زلزال في أفغانستان يقتل أربعة آلاف شخص.
فبراير 1997: زلزال بقوة خمس درجات ونصف الدرجة بمقياس ريختر يهز المناطق الريفية في شمال غربي إيران ويقتل ألف شخص. وبعد ثلاثة أشهر تقع هزات عنيفة تؤدي إلى مقتل ألف وخمسمائة وستين شخصاً في شرق إيران.
مايو1995: زلزال بقوة سبع درجات ونصف الدرجة يضرب جزيرة ساخالين الروسية النائية ويقتل ألفاً وتسعمائة وتسعة وثمانين شخصاً .
نوفمبر 1995: زلزال يضرب منطقة الشرق الأوسط مركزه في خليج العقبة ويشمل مناطق الساحل السياحية في مصر إضافة إلى الأردن وإسرائيل والمملكة العربية السعودية ويشعر به سكان لبنان وسوريا وقبرص.
يناير 1995: زلزال يهز مدينة كوبي اليابانية ويؤدي إلى مقتل ستة آلاف وأربعمائة وثلاثين شخصاً .
يونيو 1994: مقتل ألف شخص في زلزال و انزلاقات أرضية في كولومبيا.
سبتمبر 1993: زلزال يؤدي إلى مقتل نحو اثنين وعشرين ألف قروي في جنوب وغرب الهند.
أكتوبر 1992: زلزال بقوة خمس درجات وثماني أعشار الدرجة يضرب مصر ويؤدي إلى مقتل نحو ثلاثمائة وسبعين وإصابة أكثر من ثلاثة آلاف شخص. كان مركز الزلزال جنوب غربي القاهرة بالقرب من الفيوم والجيزة التي ضربت بعنف .
في 1990: مقتل أكثر من أربعين ألف شخص في منطقة غيلان شمال إيران .
اكتوبر 1989: زلزال لوما بريتا يضرب كاليفورنيا ويسبب مقتل ثمانية وستين شخصاً ويلحق أضراراً بقيمة سبعة ملايين دولار .
ديسمبر 1988: زلزال بقوة ست درجات وتسع أعشار الدرجة على مقياس ريختر يدمر شمال غربي أرمينيا ويقتل خمسة وعشرين ألف شخص.
سبتمبر 1985: زلزال عنيف يهز العاصمة المكسيكية يدمر المباني ويقتل عشرة آلاف شخص.
اكتوبر 1980: زلزالان عنيفان متتاليان الأول بقوة سبع درجات وثلاث أعشار الدرجة والثاني بقوة ست درجات وثلاث أعشار الدرجة حسب مقياس ريختر، يضربان مدينة الأصنام (الشلف حالياً) في غرب الجزائر ويؤديان الى مقتل نحو ثلاثة آلاف شخص ويدمران معظم أجزاء المدينة.
في 1980: مقتل المئات في هزات أرضية في مناطق جنوب ايطاليا .
في 1976: تحولت مدينة تانغشان الصينية إلى أنقاض بفعل زلزال أتى على أرواح خمسمائة ألف شخص .
في 1960: أقوى زلزال على النطاق العالمي سجل في تشيلي، وبلغت قوته 9.5 على مقياس ريختر، وقد أزال عن وجه الأرض قرى بكاملها وقتل الآلاف من البشر .
في 1954 : زلزال ضرب مدينة الأصنام (الشلف) الجزائرية التي كان أسمها آنذاك اورليانزفيل وقتل ألفا وستمائة وسبعة وخمسين شخصاً .
في 1950: زلزال عنيف ضرب ولاية أسام شمال شرقي الهند. أدت الهزات إلى تسجيل مستويات مختلفة الشدة إلا أنها سجلت رسميا بدرجة تسع بمقياس ريختر.
في 1948: زلزال فوكوي في شرق بحر الصين دمر مناطق غرب اليابان وقتل ثلاثة آلاف وسبعمائة وسبعين شخصاً.
في 1931 : زلزال شدته خمس درجات ونصف الدرجة بمقياس ريختر مركزه ساحل بحر الشمال في بريطانيا. كانت الخسائر بالأرواح قليلة.
في 1923: زلزال كانتو ومركزه خارج العاصمة اليابانية مباشرة، يحصد أرواح مائة واثنين وأربعين ألف شخص في طوكيو .
في 1906: سلسلة من الهزات العنيفة مدتها دقيقة واحدة ضربت سان فرانسيسكو في الولايات المتحدة وقتلت نحو ثلاثة آلاف شخص بسبب انهيار المباني أو بسبب الحرائق.
أقوى زلازل القرن العشرين
أتت الزلازل والهزات الأرضية على مدى القرن الماضي على أرواح مئات الآلاف من سكان المعمورة. ولم يحدّ التطور التكنولوجي من الخسائر بالأرواح إلا قليلاً ويقدر خبراء الزلازل الرقم السنوي للخسائر، التي طالت بني البشر جرّاء الزلازل خلال القرن العشرين، بنحو عشرة آلاف ضحية. لكن المعدل انخفض قليلاً خلال الثماني عشرة سنة الماضية ليصل إلى ثمانية آلاف ويعزى ذلك إلى احتمال أن بلدان العالم بدأت تحتاط عن طريق بناء مساكن أكثر أماناً وتشير الإحصاءات إلى أن عدد الزلازل المسئولة عن معظم الوفيات محدود، فمثلاً في عام ثمانية وتسعين سبب زلزالان الأول في أفغانستان بقوة ست درجات وتسعة أعشار الدرجة، والآخر في طاجيكستان شدته ست درجات وعشر الدرجة نحو سبعين بالمائة من عدد ضحايا الزلازل في ذلك العام إلا أن أقوى زلزال خلال السنة نفسها كانت شدته ثمان درجات وثلاثة أعشار الدرجة، غير انه لم يؤذ أحداً نظراً لوقوعه تحت المحيط بين استراليا والقطب الجنوبي ويرى العلماء إن الأبنية هي قاتلة البشر وليست الزلازل نفسها، وان التوجه نحو أبنية لا تتأثر بهزات الأرض حدّ من الخسائر بالأرواح بالرغم من الزيادة بعدد سكان كرتنا الأرضية لكن ارتفاع الكثافة السكانية في المدن يجعل من العسير توفير مساكن مأمونة من الانهيار في البلدان المتطورة، فما بالك بالبلدان الفقيرة إضافة إلى أن رداءة نوعية البناء والمواد المستخدمة فيه تسبب سرعة انهيار المباني وتساهم في رفع أرقام الضحايا.

قياس شدة الزلازل و التنبوء بها
قياس شدة الزلازل
تقاس الزلازل عادة بمقياسين مهمين؛ الأول هو "شدة الزلزال" Intensity ، وتُعرف شدة الزلزال بأنها مقياس وصفي لما يحدثه الزلزال من تأثير على الإنسان وممتلكاته، ولما كان ذلك المقياس مقياسًا وصفيًّا يختلف فيه إنسان عن آخر في وصف تأثير الزلزال طبقًا لاختلاف أنماط الحياة في بلدان العالم المختلفة، ولتدخّل العامل الإنساني فيه بالقصد أو المبالغة فقد ظهرت الصور العديدة لهذا المقياس وأهمها مقياس "ميركالي المعدل"، وهذا المقياس يشمل 12 درجة، فمثلاً.. الزلزال ذو الشدة "12" فإنه مدمِّر لا يبقي ولا يذر، ويتسبَّب في اندلاع البراكين، وخروج الحمم الملتهبة من باطن الأرض، وتهتزّ له الأرض ككل وسط المجموعة الشمسية.
أما المقياس الثاني فهو مقياس "قوة الزلزال" Magnitude، وقد وضعه العالم الأمريكي "Richter" وعُرف باسمه، ويعتمد أساسًا على كمية طاقة الإجهاد التي تسبّب في إحداث الزلزال، وهذا مقياس علمي تحسب قيمته من الموجات الزلزالية التي تسجلها محطات الزلازل المختلفة، وعليه.. فلا يوجد اختلاف يذكر بين قوة زلزال يحسب بواسطة مرصد حلوان بمصر أو مرصد "أبسالا" بالسويد.

قوة الزلزال بمقياس ريختر

البلد

7.8

تركيا

7

أمريكا

5

اليابان

7.6

تايوان

5.2

مصر

4.5

الفليبين

5.1

اليونان

5.9 ، 6.5

الصين

التنبؤ بالزلازل

هناك فرق كبير بين التنبّؤ وتوقّع حدوث الزلزال، فالتنبّؤ هو تحديد مكان وزمان حدوث الزلزال بدقة، ويكون في حدود عدة ساعات، وهذا غير متاح على المستوى العالمي. أما التوقع بالتخمين فهو مبني على دراسات تاريخية مستمرة للمنطقة زلزاليًّا وجيولوجيًّا. إن الزلازل لا يعلم بحدوثها أحد حتى الآن، رغم أن هناك واقعة واحدة تم التنبؤ فيها بمكان وميعاد الزلزال، وكانت في الصين في الستينيات، وتمّ تهجير السكان من المنطقة، وبالفعل.. تمّ إنقاذهم، وحدث زلزال مدمّر حيث جمعوا بيانات عديدة للشواهد التي تحدث قبل الزلزال، مثل خروج الثعابين من جحورها، وهجرة الطيور، وانزعاج بعض الحيوانات مثل الكلاب والخيول، وتصاعد غاز الرادون، وتمّ تجميع بيانات تاريخية زلزالية عن المنطقة، ورغم تطبيقهم لهذه النظرية في عدد كبير من الزلازل الأخرى.. إلا أنها لم تنجح ولو مرة واحدة بعد ذلك، وهذا تأكيد آخر لفشل عملية التنبؤ بالزلازل، رغم أن العلماء أمكنهم تحديد أحزمة الزلازل في العالم والمناطق النشيطة، ويُجرون العديد من الدراسات لمحاولة التوقع لبعض الزلازل، خاصة في ظل وجود تكنولوجيا متقدمة.
كيف تتعامل مع الزلازل؟
يقول خبراء الدفاع المدني: عند حدوث أية هزات.. أرضية يجب الابتعاد عن النوافذ، والوقوف في الشرفات مع مراعاة ضرورة يقظة المارة بالشوارع ومراقبة الأشياء المتساقطة من المباني والابتعاد عنها؛ حتى لا يتعرضوا للإصابة، كذلك يجب عدم التدخين وتجنب استخدام أي مواد مشتعلة، كما يجب عدم استخدام المصاعد؛ لأنه ربما ينقطع التيار الكهربائي فجأة. ومن الأشياء المهمة أيضًا التي يجب مراعاتها: عدم التزاحم في الخروج من المبنى، ويفضل ضبط النفس والهدوء، وإذا كان الشخص في الطريق العام فيجب أن يبتعد إلى أقرب منطقة خالية أو حديقة. ويرى خبراء الدفاع المدني أنه عند الشعور بالهزة الأرضية فإنه من الأفضل الجلوس أسفل المنضدة داخل المسكن أو تحت أي "كمر مسلح" لأحد الأبواب. كما يفضل الصعود إلى سطح المبنى، وليس النزول إلى البدروم؛ خاصة بالنسبة لسكان الطوابق العليا. وبعد انتهاء الهزة الأرضية.. يجب أيضًا التأكّد من عدم وجود شروخ أو تصدّعات في الجدران
الخارجية للمبنى.

تعريف الزلازل :
الزلازل هي اهتزازات مفاجئة تصيب القشرة الأرضية عندما تنفجر الصخور التي كانت تتعرض لعملية تمدد، وقد تكون هذه الاهتزازات غير كبيرة بل وتكاد تلاحظ بالكاد وقد تكون مدمرة على نحو شديد.

كيف تتكون الزلازل ؟
أثناء عملية الاهتزاز التي تصيب القشرة الأرضية تتولد ستة أنواع من موجات الصدمات، من بينها اثنتان تتعلقان بجسم الأرض حيث تؤثران على الجزء الداخلي من الأرض بينما الأربعة موجات الأخرى تكون موجات سطحية، ويمكن التفرقة بين هذه الموجات أيضا من خلال أنواع الحركات التي تؤثر فيها على جزيئات الصخور، حيث ترسل الموجات الأولية أو موجات الضغط جزيئات تتذبذب جيئة وذهابا في نفس اتجاه سير هذه الأمواج، بينما تنقل الأمواج الثانوية أو المستعرضة اهتزازات عمودية على اتجاه سيرها.
وعادة ما تنتقل الموجات الأولية بسرعة أكبر من الموجات الثانوية، ومن ثم فعندما يحدث زلزال، فإن أول موجات تصل وتسجل في محطات البحث الجيوفيزيقية في كل أنحاء العالم هي الموجات الأولية.

أنواع الزلازل :
يعرف الجيولجيون ثلاثة أنواع عامة من الزلازل هي:

• الزلازل التكتونية
• الزلازل البركانية
• الزلازل المنتجة صناعيا.

الزلازل التكتونية :
تعتبر الزلازل التكتونية أكثر الأنواع تدميرا وهي تمثل صعوبة خاصة للعلماء الذين يحاولون تطوير وسائل للتنبؤ بها. والسبب الأساسي لهذه الزلازل التكتونية هو ضغوط تنتج من حركة الطبقات الكبرى والصغرى التي تشكل القشرة الأرضية والتي يبلغ عددها اثنتي عشر طبقة. وتحدث معظم هذه الزلازل على حدود هذه الطبقات في مناطق تنزلق فيها بعض الطبقات على البعض الآخر أو تنزلق تحتها. وهذه الزلازل التي يحدث فيها مثل هذا الانزلاق هي السبب في حوالي نصف الحوادث الزلزالية المدمرة التي تحدث في العالم وحوالي 75 في المائة من الطاقة الزلزالية للأرض.
وتتركز هذه الزلازل في المنطقة المسمى "دائرة النار" وهي عبارة عن حزام ضيق يبلغ طوله حوالي (38.600) كم يتلاقى مع حدود المحيط الهادي. وتوجد النقاط التي تحدث فيها انفجارات القشرة الأرضية في مثل هذه الزلازل في أجزاء بعيدة تحت سطح الأرض عند أعماق تصل إلى (645) كم. ومن الأمثلة على هذا النوع من الزلازل زلزال ألاسكا المدمر الذي يسمى "جود فرايداي" والذي وقع عام 1383 هـ / 1964 م.
وقد تقع الزلازل التكتونية أيضا خارج منطقة "دائرة النار" في عدة بيئات جيولوجية مختلفة، حيث تعتبر سلاسل الجبال الواقعة في وسط المحيط موقعا للعديد من مثل هذه الأحداث الزلزالية ذات الحدة المعتدلة وتحدث هذه الزلازل على أعماق ضحلة نسبيا. ونادرا ما يشعر بهذه الزلازل أي شخص وهي السبب في حوالي 5 في المائة من الطاقة الزلزالية للأرض ولكنها تسجل يوميا في وثائق الشبكة الدولية للمحطات الزلزالية.
وتوجد بيئة أخرى عرضة للزلازل التكتونية وهي تمتد عبر البحر المتوسط وبحر قزوين حتى جبال الهيمالايا وتنتهي عند خليج البنغال. وتمثل في هذه المنطقة حوالي 15 % من طاقة الأرض الزلزالية حيث تتجمع كتل أرضية بصفة مستمرة من كل من الطبقات الأوربية والأسيوية والأفريقية والأسترالية تنتهي بوجود سلاسل جبلية صغيرة ومرتفعة. وقد أدت الزلازل الناتجة من هذه التحركات إلى تدمير أجزاء من البرتغال والجزائر والمغرب وإيطاليا واليونان ويوغوسلافيا ومقدونيا وتركيا وإيران في حوادث عدة. ومن بين الأنواع الأخرى للزلازل التكتونية تلك الزلازل الضخمة المدمرة التي لا تقع بصورة متكررة، وهذه تحدث في مناطق بعيدة عن تلك التي يوجد بها نشاط تكتوني.

الزلازل البركانية :
أما أنواع الزلازل غير التكتونية، وهي الزلازل ذات الأصول البركانية فنادرا ما تكون ضخمة ومدمرة. ولهذا النوع من الزلازل أهميته لأنه غالبا ما ينذر بقرب انفجارات بركانية وشيكة. وتنشأ هذه الزلازل عندما تأخذ الصهارة طريقها لأعلى حيث تملأ التجويفات التي تقع تحت البركان. وعندما تنتفخ جوانب وقمة البركان وتبدأ في الميل والانحدار، فإن سلسلة من الزلازل الصغيرة قد تكون نذيرا بانفجار الصخور البركانية. فقد يسجل مقياس الزلازل حوالي مائة هزة أرضية صغيرة قبل وقوع الانفجار.

الزلازل المنتجة صناعياً
أما النوع الثالث من الزلازل فهو الذي يكون الإنسان سببا فيه من خلال عدة أنشطة يقوم بها مثل ملء خزانات أو مستودعات جديدة أو الإنفجارات النووية تحت الأرض أو ضخ سوائل إلى الأرض عبر الآبار.

آثار الزلازل
وللزلازل آثار مدمرة تختلف تأثيراتها حسب قوتها فقد تسبب الزلازل خسائر كبيرة في الأرواح حيث تدمر المباني والكباري والسدود، كما قد تؤدي إلى انهيارات صخرية مدمرة. ومن بين الآثار المدمرة الأخرى للزلازل أنها تتسبب في ما يسمى بموجات المد والجزر. وحيث أن مثل هذه الأمواج لا تتعلق بالجزر، فإنها تسمى أمواج بحرية زلزالية.

طبيعة الزلازل وأسبابها قديماً
ولقد شغلت طبيعة الزلازل أذهان الناس الذين يعيشون في مناطق معرضة للهزات الأرضية منذ أقدم الأزمنة. حيث أرجع بعض فلاسفة اليونان القدماء الهزات الأرضية إلى رياح تحت خفية بينما أرجعها البعض الآخر إلى نيران في أعماق الأرض. وحوالي عام 130 ميلادية، كان العالم الصيني تشانج هينج يعتقد بأن الأمواج التي تأتي من الأرض قادمة من مصدر للزلازل، ومن ثم فقد قام بعمل وعاء برونزي محكم لتسجيل مرور مثل هذه الموجات. وقد تم تثبيت ثماني كرات في أفواه ثماني تنينات قد وضعت حول محيط الوعاء، حيث أن أية موجة زلزالية سوف تؤدي إلى سقوط كرة واحدة أو أكثر.

أول وصف علمي لطبيعة الزلازل
أول وصف علمي لأسباب حدوث الزلازل فكان على يد العلماء المسلمين في القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي. فيذكر ابن سينا في كتابه عيون الحكمة وصف الزلازل وأسباب حدوثها وأنواعها ما قوله: "حركة تعرض لجزء من أجزاء الأرض بسبب ما تحته ولا محالة أن ذلك السبب يعرض له أن يتحرك ثم يحرك ما فوقه، والجسم الذي يمكن أن يتحرك تحت الأرض إما جسم بخاري دخاني قوي الاندفاع كالريح، وإما جسم مائي سيال، وإما جسم هوائي، وإما جسم ناري، وإما جسم أرضي. والجسم الأرضي لا تعرض له الحركة أيضا إلا لسبب مثل السبب الذي عرض لهذا الجسم الأرضي فيكون السبب الأول الفاعل للزلزلة ذلك، فأما الجسم الريحي، ناريا كان أو غير ناري فإنه يجب أن يكون هو المنبعث تحت الأرض، الموجب لتمويج الأرض في أكثر الأمر".
ويضيف ابن سينا مستعرضا الظواهر المصاحبة لها فيذكر في كتابه النجاة : "وربما احتبست الأبخرة في داخل الأرض فتميل إلى جهة فتبرد بها فتستحيل ماء فيستمد مددا "متدافقا" فلا تسعه الأرض فتنشق فيصعد عيونا وربما لم تدعها السخونة تتكثف فتصير ماء وكثرت عن أن تتحلل وغلظت عن أن تنفذ في مجار مستحفصة وكانت تتكثف أشد استحصافا عن مجار أخرى فاجتمعت ولم يمكنها أن تثور خارجة زلزلت الأرض وأولى بها أن يزلزلها الدخان الريحي، وربما اشتدت الزلزلة فخسفت الأرض، وربما حدث في حركتها دوي كما يكون من تموج الهواء في الدخان. وربما حدثت الزلزلة من أشياء عالية في باطن الأرض فيموج بها الهواء المحتقن فيزلزل الأرض وربما تبع الزلزلة نبوع عيون".
ولقد أورد ابن سينا تصورا لأماكن حدوث الزلازل فذكر: "وأكثر ما تكون الزلزلة في بلاد متخلخلة غور الأرض متكاثفة وجهها، أو مغمورة الوجه بماء". وهو ما يتفق مع ما توصل إليه العلماء الآن أن مناطق حدوث الزلازل تكون في مناطق الضعف في القشرة الأرضية حيث يتم حركة الصخور على سطحها، وتسمح بخروج الغازات. ويصف ابن سينا أنواع الزلازل فيقول: "منها ما يكون على الاستقامة إلى فوق، ومنها ما يكون مع ميل إلى جهة، ولم تكن جهات الزلزلة متفقة، بل كان من الزلازل رجفية، ما يتخيل معها أن الأرض تقذف إلى فوق، ومنها ما تكون اختلاجية عرضية رعشية، ومنها ما تكون مائلة إلى القطرين ويسمى القطقط، وما كان منه مع ذهابه في العرض يذهب في الارتفاع أيضا يسمى سلميا".
أما السيوطي الذي أورد معلومات تحدد أماكن معظم الزلازل بدقة فقد تحدث في كتابه كشف الصلصلة عن وصف الزلزلة عن شدتها من خلال وصف آثارها التدميرية مثل أوزان الصخور المتساقطة، ومقاييس الشقوق الناتجة عن الزلازل، وعدد المدن والقرى والمساكن المتهدمة، وعدد الصوامع والمآذن المتهدمة، وعدد القتلى. كما وصف السيوطي درجات الزلازل بتعبيرات أشبه ما تكون بالمقاييس الحديثة مثل لطيفة جدا، وعظيمة وهائلة. وقد حدد مدة بقاء الزلزلة مستخدما في ذلك طريقة فريدة فذكر: "دامت الزلزلة بقدر ما يقرأ الإنسان سورة الكهف".

قياس الزلازل
وقد كانت ملاحظة موجات الزلازل تتم بهذه الطريقة وبعدة طرق أخرى لعدة قرون، وفي الثمانينات من القرن التاسع عشر، تمكن عالم الجيولوجيا الإنجليزي جون ميلن عام 1266هـ-1850م / 1331 هـ-1913م من اختراع آلة تسجيل زلازل تعتبر رائدة من نوعها ألا وهي مقياس الزلازل، وهي عبارة عن بندول بسيط وإبرة معلقة فوق لوح زجاجي. وقد كان هذا المقياس هو أول آلة من نوعها تتيح التفرقة بين موجات الزلازل الأولية والثانوية. أما مقياس الزلازل المعاصر فقد اخترعه في القرن العشرين عالم الزلازل الروسي الأمير بوريس جوليتزين عام 1278هـ-1862م / 1334 هـ-1916م. وقد استخدم في هذه الآلة بندولا مغناطيسيا معلقا بين قطبي مغناطيس كهربائي، وقد كان هذا الاختراع فتحا في أبحاث الزلازل في العصر الحديث.

مقياس ريختر
ثم تمكن علماء الزلازل بعد ذلك من اختراع مقياسين لمساعدتهم في قياس كم الزلازل. أحدهما هو مقياس ريختر نسبة للعالم تشارليز فرانسيس ريختر عام 1317هـ-1900م / 1405 هـ-1985م الذي قام بصنعه. وهو جهاز يقوم ب قياس الطاقة المنبعثة من بؤرة أو مركز الزلزال. وهذا الجهاز عبارة عن مقياس لوغاريتمي من 1 إلى 9، حيث يكون الزلزال الذي قوته 7 درجات أقوى عشر مرات من زلزال قوته 6 درجات، وأقوى 100 مرة من زلزال قوته 5 درجات، وأقوى 1000 مرة من زلزال قوته 4 درجات وهكذا. ويقدر عدد الزلازل التي يبلغ مقياس قوتها من 5 إلى 6 درجات والتي تحدث سنويا على مستوى العالم حوالي 800 زلزال بينما يقع حوالي 50.000 زلزال تبلغ قوتها من 3 إلى 4 درجات سنويا ، كما يقع زلزال واحد سنويا تبلغ قوته من 8 إلى 9 درجات. ومن الناحية النظرية، ليس لمقياس ريختر درجة نهاية محددة ولكن في عام 1979 وقع زلزال قوته 8.5 درجة وساد الاعتقاد بأنه أقوى زلزال يمكن أن يحدث. ومنذ ذلك الحين، مكنت التطورات التي حدثت في تقنيات قياس الزلازل علماء الزلازل من إدخال تعديلات على المقياس حيث يعتقد الآن بأن درجة 9.5 هي الحد العملي للمقياس. وبناء على المقياس الجديد المعدل، تم تعديل قوة زلزال سان فرانسيسكو الذي وقع عام 1906 من 8.3 إلى 7.9 درجة بينما زادت قوة زلزال ألاسكا الذي وقع عام 1383هـ / 1964 م من 8.4 إلى 9.2 درجة.

درجة ميركالي
أما المقياس الآخر وهو اختراع العالم الإيطالي جيوسيب ميركالي عام 1266هـ-1850 / 1332 هـ-1914 ويقيس قوة الاهتزاز بدرجات من I حتى XII. وحيث أن تأثيرات الزلزال تقل بالبعد عن مركز الزلزال، فتعتمد درجات ميركالي المخصصة لقياس الزلازل على الموقع الذي يتم فيه القياس. فمثلا تعتبر الدرجة 1 زلزال يشعر به عدد قليل جدا من الناس بينما تعتبر الدرجة XII زلزالا مدمرا يؤدي إلى إحداث دمار شامل. أما درجات القوة II إلى III فتعادل زلزالا قوته من 3 إلى 4 درجات بمقياس ريختر، بينما تعادل الدرجات من XI إلى XII بمقياس ميركالي زلزالا قوته من 8 إلى 9 درجات بمقياس ريختر.

بسم الله الرحمن الرحيم
الحمد لله والصلاة والسلام على رسول الله وعلى آله وصحبه أجمعين
موفق* بإذن الله … لك مني أجمل تحية .

الحمدلله والصلاة والسلام على رسول الله وعلى آله وصحبه أجمعين بسم الله الرحمن الرحيم شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية . السلام عليكم ورحمة الله وبركاته merci وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته

[gdwl]
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
[/gdwl]

[mark=#6699ff]
بسم الله الرحمن الرحيم
[/mark]

الطاقة الشمسية الإشعاعية الحرارية ( التشميس )
أهمية الطاقة الشمسية الإشعاعية الحرارية :
لا يخفى على أحد ما للطاقة الشمسية الإشعاعية من أهمية عظيمة مباشرة وغير مباشرة في مختلف العمليات الحيوية والفيزيائية المولدة لكافة أنواع الحياة على سطح الأرض والعمليات التي تحافظ على استمرارها. ولولاها لتجمد سطح الأرض وانعدمت الحياة عليه وأصبح كوكباً بارداًَ ميتاً.
ولا شك في أن من أهم هذه العمليات تلك التي تحول هذه الطاقة إلى منتجات بيولوجية مفيدة متمثلة في المحاصيل الغذائية والوقود. فسلاسل الغذاء، مهما كانت طويلة ومعقدة تعود في جذورها إلى امتصاص خلايا النبات الخضراء الطاقة الشمسية الإشعاعية واستخدامها في بناء أنسجتها خلال عملية التمثيل الضوئي، وما الوقود المستحاث ( الأحفوري ) من فحم وبترول، وحطب إلا طاقة شمسية إشعاعية مخزونة تتحرر خلال عمليات الاحتراق.
أما من وجهة النظر المناخية، فالطاقة الشمسية الإشعاعية هي المولد الرئيسي لعناصر الطقس والمناخ كافة فلولاها ما تسخن سطح الأرض ولا الهواء، ولتوقف تدفق الرياح وتبخر المياه وهطول الأمطار، وتوقف جريان المياه في الأنهار. إنها القوة المحركة لنظام دورة الغلاف الجوي ومياه البحار والمحيطات، وبالتالي فإنها المحرك لعمليات نقل بخار الماء والطاقة الحرارية وتبادلها بين المناطق والأقاليم على سطح الأرض. ولذلك فإنها بما يعتريها من تحولات وتباينات مكانية وزمنية تعمل بشكل مباشر على تكوين حالات الطقس والمناخ المتنوعة على سطح الأرض.
تعد الشمس بحق المصدر الوحيد للطاقة الحرارية الواصلة إلى سطح الأرض. ولا شك في أن النجوم والقمر والكواكب الأخرى تطلق طاقة حرارية إشعاعية, وكذلك تفعل الأرض, إذ تنطلق طاقة حرارية من باطنها تعرف بالحرارة الأرضية ( geothermal )، ولكن أشكال هذه الطاقة جميعها ضئيلة جداً ومهملة تماماً إذا ما وازنّاها بما يصل سطح الأرض من طاقة شمسية إشعاعية. ويعود ذلك أولاً إلى البعد الشاسع الفاصل بين الأرض والنجوم الأخرى التي نراها تسطع في السماء, إذ يقع أقرب نجم إلى الأرض بعد الشمس، ذلك المعروف بمجموعة ( اُلفاسينتاري alpha centori ) المكونة من ثلاثة نجوم تدور حول بعضها البعض, على بعد يناهز 3,4 سنة ضوئية منها (1), أي ما يعادل 40.7×1210 كم, وهذا ما يزيد عن 260.000 ضعف المسافة بين الأرض والشمس, ويقل التدفق الحراري الأرضي عن 10-5 من الطاقة الشمسية الواصلة إلى سطح الأرض، ويقل ما يشعه القمر عندما يكون بدراً كثيراً عن ذلك.

الشمس :
أوردت العديد من الدراسات ( 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8 ، 9 ) معلومات مستفيضة حول بنية الشمس وتركيبها، استقتها من قياسات ومشاهدات قامت بها التوابع الاصطناعية مثل " سكاي لاب " ( مخبر السماءsky lab ) و( نمبوس nimbus7 ) و(هابيل ( habelوغيرها من التوابع والدراسات التي قامت بها وكالة الفضاء الوطنية الأمريكية (Nasa ) حول الشمس. وبينت, أن الشمس نجم متوسط الحجم, مكون من كرة هائلة ملتهبة تبلغ درجة حرارة سطحها حوالي 6000 ْ مئوية ( 6300ه كالفانية) ويبلغ طول قرص قطرها المرئي 1391×310 كم , أي ما يعادل 110 ضعف طول قطر الأرض تقريباً، وتزيد كتلتها عن 1998×2410 طن, أي ما يعادل 333×310 كتلة الأرض البالغة 6×2110 طن.
تتمركز الشمس في وسط المجموعة الشمسية، وتبعد عن الأرض بحوالي 149.6×610 كم وسطياَ (1) أو ما يعادل واحدة فلكية "Astronomical Unit "(25ص 3 ). ويظهر قرصها المرئي من سطح الأرض محصوراً في زاوية صغيرة جداً تتراوح بين30 َ – 32 َ. وتدور حول محورها دورة واحدة كل أربع أسابيع تقريباً، لكنها لا تدور كما تدور الأجسام الصلبة إذ تتفاوت دورتها حول محورها بين 27 يوم عند خط استوائها و30 يوم عند قطبيها.
بنية الشمس:
بينت الدراسات، استناداً إلى التباينات في الكثافة والضغط ودرجة الحرارة السائدة خلال الشمس، إن الشمس تتكون من عدة طبقات متميزة عن بعضها البعض، كما هو موضح في الشكل ( 1 ) ، وهي:
1ـ النواة ( core ):
يقدر طول نصف قطر نواة الشمس بحوالي 23%-28.8% (159.95 ×310-200×310 كم ) من نصف قطرها الكلي وتحتوي على ما يزيد عن40% من كتلتها و15% من حجمها، وتزيد كثافتها عن 10ه-1.35×10ه كغ/ م ،ويتولد خلالها ما يزيد عن 90% من الطاقة الشمسية الحرارية الناتجة عن التفاعلات الذرية التي تندمج خلالها ذرات الهدرجين ( H ) متحولة إلى هليوم ( He ) وطاقة. ويعتقد أن معظم الأشعة فيها مكوناً من الأشعة السينية ( X ) ومن أشعة غاما ( γ ) ، وتقدر درجة حرارتها في مركزها بين 15×610-20×610 درجة كالفانية، وبنحو 7×610-8×610 درجة كلفانية عند أطرافها، ويقدر الضغط فيها بين610- 22 ×610 بار.
2 ـ الغلاف الإشعاعي (Radiative Zone):
تحتل سماكة هذا الغلاف حوالي47% ( 326.9 ×310 كم ) من نصف قطر الشمس. وتقل الكثافة خلاله تدريجياً حتى تبلغ عند أطرافه حوالي 70-120كغ/ م3. وتصل درجة حرارته إلى حوالي 610 درجة كالفانية. وخلاله تشع الطاقة الشمسية نحو سطح الأرض.

3 ـ الغلاف الحملاني (Convective Zone):
تشغل سماكة هذا الغلاف حوالي 30% (208.7 ×310 كم ) من نصف قطر الشمس وتتناقص كثافته إلى حوالي 10-4كغ/ م3 ويصل الضغط فيه إلى أقل من 10-2 بار عند حده الخارجي، تسود خلاله تيارات حملا نية حرارية تنقل الطاقة الشمسية إلى سطح الشمس.

4 ـ الغلاف المرئي "فوتوسفير" (Photosphere ):
يشكل غلاف فوتوسفير الحد الخارجي للغلاف الحملاني، وفي الوقت نفسه يشكل سطح الشمس المرئي ذو اللون الفضي اللامع. ويعرف أحياناً بالغلاف الضوئي (lightSphere of)، وتبلغ سماكته عدةكيلو مترات، وهو المصدر الرئيسي للطاقة الشمسية الإشعاعية الواصلة إلى سطح الأرض, وتناهز درجة حرارته 6000 ْ كالفانية وتقل كثافته عند الحد الخارجي عن 10 كغ/ م3.
يظهر الفتوسفير مبرغلاًً ، تغطية خلايا حرارية حبيبية لامعة (Granules) غير منتظمة تمثل قمم التيارات والفورانات الحملانية الجارية خلال الغلاف الحملاني، تتراوح أقطارها بين 1000-3000 كم، ولا تزيد مدة بقاء كل منها عن بضع دقائق. وعلى الرغم من تشكل الفوتوسفير من غازات ضئيلة الكثافة فإن حده الخارجي محدد بوضوح، فالغازات المكونة له شديد التأين تمكنه من التصرف كجسم كتيم للأشعة قادر على امتصاص وإطلاق الأشعة الشمسية باستمرار.
وتعد البقع الشمسية (Sunspots ) من المظاهر الهامة التي تعتري سطح الفوتوسفير، وتعرف أيضاً بالكلف الشمسي وتعرف أحياناً بالمسامات (Pores ). وهي بقع داكنة اللون نسبياً، لانخفاض درجة حرارتها عما حولها بحوالي 1000 ه -1500 ه مئوية، إذ تقدر درجة حرارتها بين4000 ْ- 4500 ْ كالفانية. ولا تتعدى مساحتها مساحة الخلايا الحملانية، لكن تتراوح أطوال أقطار الكبيرة منها بين 410- 510 كم ، ويمكن مشاهدتها عند الغروب بالعين المجردة. ويحيط بالبقع الشمسية خلايا حرارية (Faculae ) لها نفس أبعادها لكنها أشد حرارة منها ولمعاناً ويشتد خلالها الإشعاع الشمسي ويتعاظم ليعوض النقص في الإشعاع الحاصل عند تكاثر البقع الشمسية.
تدوم البقع الشمسية عدة أيام، وتختلف أعدادها وفقاً لدورات زمنية منتظمة تتكرر كل 11 سنة وسطياً وبعضها يصل إلى 22 و89 وحتى 178 سنة. تتميز البقع الشمسية بقوة حقولها المغناطيسية, وبكونها مراكز للأقاليم المضطربة والناشطة على سطح الشمس. وتؤدي حتماً إلى اضطراب في الغلاف المغناطيسي الأرضي.

5 ـ (Reversing Layer ):
تمثل هذه الطبقة الطبقة الأولى من الغلاف الجوي الشمسي, تتكون من غازات شفافة, تبلغ سماكتها حوالي 560 كم فوق الفوتوسفير, وتقل درجة حرارتها إلى حوالي 4200 ْ كالفانية، ولا تلاحظ إلا في أوقات كسوف الشمس الكلي أو باستخدام أدوات تحجب قرص الشمس.
يلاحظ خلال الطبقة الانقلابية خطوط غامقة اللون, تعرف بخطوط فرون هوفر ( Fraunhofer Lines) نسبة للعالم الألماني جوزيف فرون هوفر الذي اكتشفها.وتشكل هذه الطبقة نطاقاً انتقالياً بين الفوتوسفير وغلاف كروموسفير التالي.
6 ـ طبقة كروموسفير( Chromosphere):
تظهر طبقة كروموسفير فوق الطبقة الانقلابية على شكل هالة تحيط بالشمس تعرف أحياناً بالطبقة الملونة (Colorsphere ) تناهز سماكتها 1000 كم, متكونة من غازات ضئيلة الكثافة من شوارد الهدرجين والكالسيوم (Ca ), وتتزايد درجة حرارتها تدريجياً باتجاه الخارج من 5000 ْ كالفانية عند قاعدتها إلى حوالي 20.000 ْ كالفانية عند قمتها. وتمثل كروموسفير الطبقة الثانية من الغلاف الجوي الشمسي. ولا يمكن مشاهدتها إلا في أوقات الخسوف الشمسي فقط.
وبين الوقت والآخر تثور خلال كروموسفير فورانات أو إندلاعات شمسية ( Flares) تصل ارتفاعها آلاف الكيلومترات. و عادة يزيد عددها عن 100 إندلاع يومياً، تتخللها عدة إندلاعات عظيمة (Prominences ) تحدث سنوياً. تعد هذه الإندلاعات مصدراً لتدفقات شديدة من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية ومختلف أطياف الأشعة، يصاحبها فيض عظيم من البلازما الشمسية المشحونة بطاقة كهربائية كبيرة، ويذكر أنه في يوم 12 أيار / مايو من عام 1980 حدث اندلاع عظيم دام حوالي 40 دقيقة غطى مساحة تقدر بنحو 2.5×10 9 كم2 من سطح الشمس (7).
7 ـ طبقة كورونا ( Corona):
تقع الكرونا فوق طبقة الكروموسفير, مشكلة الطبقة الخارجية للغلاف الجوي الشمسي. ولا يمكن مشاهدتها أيضاً إلا في أوقات كسوف الشمس الكامل. وتتكون من البلازما الشمسية أو ما يعرف بالرياح الشمسية (Solar Wind ). وهي أقل كثافة من الكروموسفير, تتألف من 91.3% بروتونات و8.7% ذرات هيليوم متأنية تصاحبها إلكترونات وأنواع مختلفة من الأشعة الشمسية. تتراوح درجة حرارتها بين 10 6-2×10 6 درجة كلفانية (7), تنطلق الرياح الشمسية بسرعة هائلة تزيد عن 500 كم/ثا, وتزيد عن ذلك في أوقات الإندلاعات الشمسية الحاصلة من طبقة كروموسفير. تنتشر الكرونا خلال مساحات شاسعة في الفضاء الكوني متعدية حدود المجموعة الشمسية. ويعرف الحد الذي تصل إليه بالحد الشمسي.
والحقيقة فإن الأرض تقع في الأجزاء الخارجية من الغلاف الجوي الشمسي, ولذلك يدخل الغلاف المغناطيسي الأرضي في صراع دائم مع الرياح الشمسية التي تضغط عليه باستمرار لكنه يتمكن من صدها ومنعها من الوصول إلى سطح الأرض.

تولد الطاقة الشمسية:
تشبه الشمس بفرن ذري عظيم, تتحول في نواتها ذرات الهيدرجين ( H11) بواسطة الاندماج الذري إلى ذرات هيليوم ( 24He) مطلق طاقة حرارية هائلة ( E ) ونترونات (n01) وبزوترونات ( +e )وغيرها من الجسيمات الناتجة عن تفكك ذرات الهيدرجين واندماجها.
يبدء الاندماج الذري باندماج نويات(11H) منتجة نظائر الهيدروجين ديوتيريوم (12H)وتريتوريوم (31H)وتحولها إلى ذرات هليوم.

11H + 11H 21H + e
21H + 21H 31H + 11H
21H + 21H 32He + 10n + E
21H + 31H 42He + 10n + E
وتتولى الاندماجات الذرية متزامنة مع بعضها البعض وتستمر، باستمرارها يستمر تدفق الطاقة الشمسية الحرارية الهائلة . ويتم إنتاج الطاقة وفقاً للنظرية النسبية لاينشتاين (ص10) E=mc2 erg
هنا : ـ E= الطاقة الحرارية المتدفقة ( ايرج أو حريرة)
ـ m= كتلة الذرات المندمجة
ـ c= سرعة الضوء (300× 10 8 سم /ثا)
لذلك فإن ما ينتح اندماج ذرات غرام واحد من الهدرجين يساوي 9×10 :إيداج, أي ما يعادل 21.5×10 12 حريرة /ثا.
واستناداً إلى تقديرات العالم جاموGamo (20) فإن حوالي 800×10 6 طن من الهيدرجين تتحول في نواة الشمس من طاقة حرارية بحوالي 17.2×10 24 إيداج/ثا أي حوالي 17.2×10 27 حريرة/ثا. ويمكن أن نتصور مقدار هذه الطاقة الحرارية الهائلة المنبعثة من إن إندماج ذرات هذه الكتلة الهدروجينية إذا علمنا أن الإندماج الذري لكيلو غرام واحد منها ينتج طاقة تعادل ما ينتجه احتراق 20×10 6 كغ من الفحم الحجري.

(1)ايرج (erg): واحدة لقياس الطاقة الحرارية والعمل في واحدة (cgs), وكل
1 حريرة =4.187×10 7 ايرج وكل 1 جول أو1 واط = 10 7 ايرج
ٍطيف الأشعة الشمسية وطبيعتها:
تشع الشمس طاقتها الإشعاعية على شكل طيف واسع من أمواج مشحونة كهربائياً ومغناطيسياً, تعرف بالأمواج الإشعاعية الكهرومغناطيسية (Electromognatic radiation waves )، ذات أطول مختلفة
وترددات متعددة, تنطلق بسرعة كبيرة واحدة قاطعة مسافة واحدة خلال واحدة زمن(1 ثانية) تعادل 300×10 3 كم/ثا, وهذا ما يعادل سرعة الضوء في الثانية الواحدة. ولا تتأثر سرعة انتشارها بوجود الغلاف الجوي للأرض لأنه بالنسبة لها رقيق جداً إلى حد يمكن اعتبارها وكأنها تنتشر في فضاء مفرغ من الهواء. وعادة ما تصنف الموجات الإشعاعية الكهرومغناطيسية بطول أمواجها وترددها خلال مسافة زمنية محددة ( 300×10 3 كم/ثا ) .
يقصد بطول الموجة المسافة الفاصلة بين قمتي أو قعري موجتين إشعاعيتين متتاليين (الشكل ). وتستخدم الوحدات المترية وأجوائها في قياسها، فتقاس الطويلة منها بواحدة المتر (م) بينما تقاس القصيرة منها بواحدة (المايكرومترUM)مكم ويساوي 10-6 م أو النانومتر(nm)ويساوي 10-9 م أو الانجستروم انج ويساوي 10-10م
ويعني تردد الأمواج الإشعاعية الكهرومغناطيسية عدد هذه الأمواج التي تعبر حداً معيناً خلال ثانية من الزمن أو بكلمة أخرى يعبر عن عدد الأمواج الإشعاعية الحاصلة خلال المسافة التي تقتطعها هذه الأمواج خلال واحدة الزمن ( ثانية واحدة ). ويمكن التعبير عن هذه المسافة "بالمسافة الزمنية" ولأن هذه الأمواج تنطلق بسرعة واحدة, هي سرعة الضوء قاطع مسافة 300×10 3 كم بالثانية الواحدة, فيعنر عن هذه المسافة الزمنية "بالثانية الضوئية",وهي أصغر وحدة في ما يعرف بوحدات المسافة الضوئية, إذاً فالثانية الضوئية ومضاعفاتها ( دقيقة, ساعة, يوم, سنة ضوئية ) ليست واحدات لقياس الزمن, بل هي واحدات لقياس المسافات, تستخدم في قياس المسافات الشاسعة في الفضاء بين الاجرام السماوية, كما هو الحال في استخدام الوحدة الفلكية المذكورة سابقاً .
تظهر الأمواج الطويلة خلال المسافة الزمنية (ثانية ضوئية) التي تقطعها أقل تردداً من الأمواج القصيرة, وهكذا فكلما كبرت أطوال الأمواج قل ترددها وكلما قصرت ازداد ترددها. إذن توجد علاقة عكسية بين أطوال الأمواج وترددها، ويمكن حساب تردد الأمواج الإشعاعية الكهرومغناطيسية بالعلاقة التالية:

(1)حيث انه لا يوجد لكل من الميكرومتر (um) والآنجستروم (A) متفق عليه بين المؤسسات العلمية العربية، نقترح هنا استخدام رمز(مكم) و(آنج) لكل منهما على التوالي.ويساوي10-10م.
C

λ

( هيرتز Hz )موجة/ثا F=
هنــا:
F= تـردد الأمواج الشـعاعية (موجة /ثا)
C = المسافة التي تقطعها الأمواج الإشعاعية للكهرومغناطيسية (1ثانية ضوئية )=300×10 3 كم/ثا
λ = حرف إغريقي (لامبداLambda ) يمثل طول الموجة الإشعاعية الكهرومغناطيسية
وتقاس كل من C و λ بنفس الواحدات المترية وأجزائها
1 كيلو متر (كم) =10 3 متر) م) =10 5سنتيمتر(سم) =10 6 ميليمتر (مم) =10 9 مايكرومتر (مكم) =10 12 نانومتر (نم) =10 13انغستروم (آنج) =10 15
الجدول رقم /1/ : أمواج الأشعة الشمسية الكهرومغناطيسية وأقاليمها الرئيسية
وأطوالها ( ) مقاسـة بالنانومتر (nm.نم)
وترددهـا (F) مقاسـة بالهرتـز (Hz.هـز )
أقاليم أمواج الأشعة الشمسية الكهرومغناطيسية
طول الأمواج (λ)
(nm.نم)
تـردد الأمـواج (F)
(Hz.هـز)
أشـعة جاما الكونية
10-4 – 10-2
3×1210 – 3×1910
الأشـعة السـينية X
أشـعة سينية قاسية HX
10-2 – 0.1
3 ×1910 – 3×1810
أشـعة سنية ليند SX
0.1 – 1
3 × 1810 – 3×1710
الأشـعة فوق البنفسجية UV
أشـعة فوق بنفسجية EUV
1 – 200
3×1710 – 3×1.5 × 1510
أشـعة فوق بنفسجية بعيدة FUV
200 – 300
1.5 × 1510 – 1510
أشـعة فوق بنفسجية قريبة NUV
300 – 320
1510 × 9.4 × 1410
الأشـعة الضوئية البيضاء المرئية VL
أشـعة سـوداء
320 – 380
9.4 × 1410 – 7.89 × 1410
أشـعة بنفسجية
380 – 420
7.89 × 1410 – 7.14 × 1410
أشـعة زرقـاء
420 – 490
7.14 × 1410 – 6.12 × 1410
أشـعة خضـراء
490 – 540
6.12 × 1410 – 5.56 × 1410
أشـعة برتقاليـة
540 – 590
5.56 × 1410 – 5.08 × 1410
أشـعة حمـراء
590 – 650
5.08 × 1410 – 4.62 × 1410
الأشـعة تحت الحمـراءIR
650 – 760
4.62 × 1410 – 3.95 × 1410
أشـعة تحت الحمـراء قريبة NIR
أشـعة تحت حمـراء بعيدة FIR
607 – 310
3.95 × 1410 – 3×1410
الأشـعة الصغيـرة MW
310 – 610
3 × 1410 – 3 × 1110
أمـواج الـرادار
510 – 710
3 × 1210 – 3 × 1010
أمـواج التلفزيـون
610 – 910
3 × 1110 – 3 × 810
أمـواج الراديـو
810 – 1010
3 × 910 – 3 × 710
1010 – 1210
3 × 710 – 510

C

λ

عن Chanllet (1986) Dickinson and Cheremisinoff (1980)
وحسب تردد الأمـواج باستخدام المعادلة F= حيث C= نانومتر (نمnm )
أما بالنسبة لتردد الأمواج ( F ), فقد اتفق دولياً على استبدال وحدة "موجة/ثانية"بواحدة (هيرتزHz, Hertz ) ومضاعفاتها:
كيلو هيرتز ( KHz ) ويعادل 10 3 Hz,ميجا هيرتز (MHz ) ويعادل 10 6 Hz, وجيجا هيرتز(GHz ) وتعادل 10 9 Hz.
ويبين الجدول (1) أطوال أمواج طيف الأشعة الكهرومغناطيسية وترددها وأقاليمها المختلفة.
تتباين قدرة الطاقة التي تحملها أمواج الأشعة الكهرومغناطيسية, فالأمواج القصيرة تحمل طاقة أكبر من الأمواج الطويلة, لقد تبين أن انتقال الطاقة عبر أمواج الأشعة الكهرومغناطيسية يجري على شكل سيل من كميات صغيرة أو حزم صغيرة من الطاقة متراصة وراء بعضها البعض تعرف بالفوتونات (Photons ), لها صفات الذرات وفي الوقت نفسه ليس لها كتلة, ولها صفات الأمواج ذات عزم حركي لكنها لا تحمل شحنات كهربائية. (7 ص56 ) إذن، ففوتوناتالإشعاعية الكهرومغناطيسيةالقصيرة – التي تقل أطوالها عن320 نم – تحمل طاقة كبيرة أكبر مما تحمله فوتونات الأمواج الطويلة, تمكنا من الفتك بالخلايا الحية الحيوانية والنباتية, ولحسن حظها فإن ما تشعه الشمس من هذه الأشعة يقل عن 7% من مجموع الطاقة التي تشعها, ولا يصل سطح الأرض سوى النذر اليسير جداً منها على شكل أشعة فوق البنفسجية .
أقسام طيف الأشعة الشمسية الكهرومغناطيسية:
تقسم الدراسات طيف الأشعة الشمسية الكهرومغناطيسية إلى عدة أقسام تعرف بالأقاليم (Regions ) كما هو مبين في الجدول /1/ والشكل/ 2/ وهي:
1- إقليم الأشعة الكونية: ويتمثل بأشعة (جاما Gama ) وغيرها من الأشعة التي تقل أطوال أمواجها عن 0.01 نم.
2- إقليم الأشعة السينية (x-rays ) : وتتراوح أطوال أمواجه بين 0.01-1 نم. ويضم الأشعة السينية القاسية ( HX", Hard x ray") والأشعة السينية الينة (SX", soft x ray" ).
3- إقليم الأشعة فوق البنفسجية ( Ultra Violet"UV") : وتتراوح أطوال أمواجه بين 1-320 نم. ويقسم إلى ثلاثة أجزاء تسمى وفقاً لموقعها من طيف الأشعة المرئية البيضاء الذي يليها,وهي: الأشعة فوق البنفسجية المتطرفة ( "EUV" Extrem Ultra Violet) الأشعة فوق البنفسجية البعيدة ( "FUV"Far Ultra Violet) الأشعة فوق البنفسجية القريبة (Ultra Violet"NUV" Near ). ويكون هذا الإقليم مع إقليم الأشعة السينية وإقليم أشعة جاما حوالي 7 % من مجموع الطاقة الشمسية الإشعاعية, وهي أشعة ضارة وفتاكة.
4- إقليم الأشعة المرئية البيضاء( White Visable Ray) ( 3ص 67-77 )وتتراوح أطوال أمواجه بين 320-760 نم. ويتكون من مزيج من الأشعة البنفسجية والزرقاء والخضراء والصفراء والبرتقالية والحمراء (الجدول 1), ويضاف إليها ما يعرف بالأشعة السوداء لعدم استطاعة العين رؤيتها ( 11ص49 ). وتشكل الأشعة المرئية البيضاء حوالي 44% الطاقة الشمسية الإشعاعية وهي أشعة ذات طاقة حرارية وضوئية كبيرة تلعب دوراً رئيسياً في تسخن سطح الأرض وفي مجريات الطقس والمناخ السائد عليه.
5- إقليم الأشعة تحت الحمراء ( Infra Red Ray): وتتراوح أطوال أمواجه بين 760-10 6نم, وينقسم إلى جزئين وفقاً لموقعها من طيف الأشعة المرئية البيضاء السابقة له,هما: الأشعة تحت الحمراء القريبة (Infra Red"NIR" Near)وتشكل 37%من مجموع الطاقة الشمسية, والأشعة تحت الحمراء البعيدة (Far Infra Red FIR"") وتشكل حوالي 11% من مجموع الطاقة الشمسية, لا تتمكن العين من رؤية الأشعة تحت الحمراء, ولكن يمكننا أن نشعر بحرارتها.
6- إقليم الأشعة الصغيرة ( "MWR" Micro Waves Ray) وتتراوح أطوالها بين 10 5-10 7 وتشكل أقل من 1% من مجموع الطاقة الشمسية.
7- إقليم أمواج الرادار (Radar Waves): وتتراوح أطواله بين 10 6- 10 9 نم
8- إقليم أمواج التلفزيون (TV Waves): وتتراوح أطواله بين 10 8- 10 10 نم
9- إقليم أمواج الراديو (Radio Waves): وتتراوح أطواله بين 10 10- 10 12 نم
إقليم الأشعة الشمسية المرئية البيضاء والألوان:
يتبين لنا أن الأشعة الشمسية المرئية البيضاء, متكونة من مزيج من الأشعة الملونة حين تعبر خلال موشور زجاجي,فتخرج منه متفرقة ومنكسرة, ويزداد انكسارها عكساً مع طول أمواج كل منها, فتظهر معكوسة الترتيب, الأشعة البنفسجية في الأسفل لأنها أشد انكساراً تليها الزرقاء ثم الخضراء والصفراء والبرتقالية وتظهر الأشعة الحمراء في الأعلى لأنها أقل انكساراً(الشكل 3). ويحدث ذلك أيضاً في ظاهرة قوس قزح(Rainbow). وعادة يتشكل قوس قزح عندما تهطل الأمطار في جزء من السماء وتكون ساطعة في الجزء الآخر منها, وأحياناً يحدث خلال قطيرات الما المتناثرة فوق مساقط المياه وفوق نوافير المياه أيضاً, فتقوم قطيرات الأمطار والقطيرات المتناثرة بدور الموشور الزجاجي.فعندما تدخل الأشعة الشمسية البيضاء قطيرات الماء تقل سرعتها وتنكسر وتتفلاق إلى أطياف أشعة ألوانها الأساسية. وعندما تصطدم هذه الأشعة بمؤخرة القطيرات ترد خارجة منها منكسرة ومتفرقة أيضاً مشكلة قوساً بديعاً من الألوان البنفسجية والزرقاء و الخضراء والصفراء والبرتقالية والحمراء(7).
تتمكن العين من رؤية الأشعة الشمسية البيضاء. وأطياف أشعتها الملونة لأن هذه الأمواج الكهرومغناطيسية تثير نهايات الأعصاب البصرية المنتشرة على شبكية العين على شكل عصيات أو أقماع بصرية,فتقوم بإرسال إشارات للدماغ تمكننا من إدراك الألوان ورؤيتها. تمكن العصيات العين من التفريق بين الضوء والظلام, ومشاهدة اللوتين الأبيض والأسود فقط, لأنها لا تستطيع التميز بين أشعة الألوان المختلفة, بينما تستطيع الأقمار استشعار الأشعة الملونة التي تنحصر أطوال أمواجها بين 380-670 نم والتميز بينها, فتمكن العين من رؤية الألوان جميعها, ولا تستطيع الأشعة التي تقل أطوال أمواجها عن 380 نم أو تزيد عن 670 نم إثارة نهايات الأعصاب البصرية لذلك لا تراها العين.
فالحقيقة فألوان الأشياء التي تراها العين ليست إلا أشعة كهرومغناطيسية مختلفة أطوال الأمواج منعكسة على سطح هذه الأشياء. فمثلا عندما تسقط أشعة الشمس الضوئية على سطح أخضر اللون, يمتص هذا السطح أشعة الألوان كلها عدا أشعة اللون الأخضر التي يعكسها فتراها العين. وهكذا بالنسبة لكل الأشياء الملونة, فسطوحها تمتص طيف الأشعة المرئية الواصل إليها كله وتعكس الأشعة الموافقة للونها فقط.
الشمس المتلونة والسماء الزرقاء:
أما بالنسبة للشمس, فيعود لونها الأبيض اللامع في وسط النهار إلى شدة إشعاعها في هذا الوقت وسقوط أشعة ضوئها المرئية جميعها على الأقماع البصرية للعين بشدة متساوية تقريباً فلا تستطيع التمييز بينها ونستشعرها كأنها أشعة واحدة بيضاء. بينما عند شروق الشمس أو غروبها تخترق الأشعة الشمسية الغلاف الجوي بزاوية ضعيفة, حوالي 4 5درجات قاطعة حيزاً كبيراً منه أكثر سماكة من الحيز الذي تقطعه وقت الظهر بحوالي 12 ضعف, فخلال هذا السماكة الكبيرة تتبعثر الأشعة القصيرة (البنفسجية والزرقاء و الخضراء) بواسطة جزيئات الهواء الدقيقة الأصغر منها حجماً بشكل انتقائي في كل الاتجاهات خلال الغلاف الجوي. بينما تتمكن الأشعة الصفراء والبرتقالية والحمراء من الدخول إلى عين الناظر مظهرة الشمس بلون أصفراء- برتقالي زاهي, وفي حال وجود جسيمات وذرات غبار معلقة في الهواء, تزيد أقطارها قليلاً عن طول أقطار جزيئات الهواء, تتبعثر الأشعة الصفراء وتظل الأشعة البرتقالية والحمراء مظهرة الشمس بلون برتقالي-أحمر, وإذا تواجدت الجسيمات بكميات كبيرة تتبعثر أشعة ضوء الشمس كلها عدا الأشعة الحمراء فتظهر الشمس بلون أحمر وذلك ما يحدث عند انفجار البراكين التي تملوء السماء بجسيمات دقيقة, أو فوق المحيطات حيث يكون الهواء مترعاً بذرات بلورات الملح الدقيقة وذرات بخار الماء, وأحيانا إذا كانت أحجام الجسيمات متجانسة تعمل على بعثرة الأشعة الشمسية الضوئية بشكل انتقائي مظهرة الشمس بعدة ألوان, حتى في منتصف النهار تبدو الشمس برتقالية أو خضراء أو حتى زرقاء ( 3ص 67-73 ).
ومن الملاحظ أنه خلال عمليات التبعثر المذكور في مختلف أشكاله, حتى في منتصف النهار, تعمل جزيئات الهواء دائماً إلى بعثرة الأشعة الشمسية الضوئية القصيرة جداً, البنفسجية والزرقاء و الخضراء, انتقائياً في كافة الاتجاهات في الغلاف الجوي, بالإضافة إلى ذلك فإن المخاريط البصرية في العين شديدة الحساسية لهذه الأشعة ما يجعل الشماء تبدو لنا زرقاء في الاتجاهات كلها وفي الأحوال جميعها من حساب شدة الطاقة الإشعاعية ومقدارها كمياً.

الوحدات المستخدمة في قياس الطاقة الإشعاعية الحرارية:
عادة تستخدم واحدات القوة ( Power)في قياس الطاقة الإشعاعية, وتعرف القوة بأنها "كمية الطاقة المنقولة خلال واحدة الزمن ", لذلك توجد عدة واحدات مستخدمة في قياس الطاقة الإشعاعية, أهمها وأكثرها استخداماً في دراسات الطقس والمناخ هي وحدة السعر الحراري أو حريرة ("Cal" Colorie ) ويعرف السعر الحراري "بأنه كمية الطاقة الحرارية المتطلبة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الماء درجة مئوية واحدة, من14.5 إلى 15.5 درجة مئوية وتساوي 4.4855×10 إيرج أو 4.1855 جول." وعند استخدامها في قياس الطاقة الإشعاعية فإنها تعبر عن مقدار الطاقة التي تشعها أو تمتصها واحدة المساحة ( 1سم2 ) من سطح ما خلال واحدة زمن ( ثانية, دقيقة, ساعة, يوم,……الخ ). وتكتب كما يلي : " غرام –سعر حراري/سم2 ز أو حريرة/سم2 ز وفيما بعد اقتراحات واحدة (لانجلي Ly, Langley ) عوضا ًعن غرام –سعر حراري /سم2 ز فأصبحت واحدة القياس لانجلي /ز, وذلك تخليدا للعالم صومائيل لانجلي ( ,Samual P. Langley1906-1834) الذي قدم الكثير من الإسهامات الرائدة في أبحاث الأشعة الشمسية. وكلا الواحدتين تستخدم الآن بشكل متبادل, وعادة, عند حساب الطاقة الإشعاعية تعتمد الدقيقة واحة للزمن, فتصبح واحدة قياس غرام-سعر حراري /سم2 أو لانجلي/د ويمكن استخدام( الكيلو غرام –سعر حراري /م2د )أو كيلو لانجلي/د المعادلة إلى 100سعر حراري /سم2د أو 1000 لانجلي /د على التوالي.
وتفضل بعض الدراسات استخدام واحدة الإرج (1023892×10حريرة) أو الجول (0.2389 حريرة) أو الواط (1جول/ثا=0.23892 حريرة ). وحديثاً تمثيل الدراسات وخاصة في المجالات الهندسية إلى استخدام واحدة "واط/م2" (1.43352 -3 لانجلي/د)وبذلك فإن واحدة لانجلي/د يعادل ( 697.6 واط/م2).
تشكل الطاقة الحرارية وطرق انتقالها:
تتولد الطاقة الحرارية في بادئ الأمر, عندما تمتص الأشياء, مهما كان نوعها. الطاقة الشمسية الإشعاعية الواصلة إليها على شكل أمواج كهرومغناطيسية وتحولها إلى طاقة حرارية تخزنها في داخلها فتزيد درجة حرارتها ثم تعود وتطلقها مرة أخرى والأمر نفسه يحدث عندما نعرض أنفسنا إلى نار المدفاة, فعندما تمتص أجسامنا الأمواج الكهرومغناطيسية.

عمليات الإشعاع ونقل الطاقة الحرارية وتبادلها عند سطح الأرض:
عندما تصل الطاقة الشمسية الإشعاعية تحملها فوتونات أمواج الأشعة الكهرومغناطيسية من سطح الشمس عبر الفضاء إلى الأرض تدخل في عمليات عديدة من التحولات والتبدلات, تبدأ بامتصاص سطح الأرض والغلاف الجوي والأشياء والأجسام فيهما لهذه الطاقة, ومن ثم إشعاعها مرة أخرى لبعضها البعض وتتبادلها فيما بينها.
إذن عند دراسة عمليات الإشعاع الجاري على سطح الأرض وفي الغلاف الجوي, علينا إدراك وجود نوعين من الطاقة الإشعاعية وهما:
1- الطاقة الشمسية الإشعاعية والتي تشكل المصدر الأساسي لكل الطاقة الواصلة إلينا بمختلف أشكالها.
2- الطاقة الأرضية الإشعاعية بما فيها طاقة الغلاف الجوي الإشعاعية والتي هي أصلاً طاقة مستمدة من الطاقة الشمسية الإشعاعية بالإضافة إلى الطاقة التي تشعها الأجسام والأشياء إلى بعضها البعض, وعلينا أن ندرك أيضاً أن العمليات المتحكمة بالعلاقة بين أنواع الطاقة الإشعاعية كثيرة ومعقدة ومتشابكة, لذلك علينا أن نوجه اهتمامنا إلى تلك العمليات المؤدية إلى تشكل ظواهر الطقس والمناخ على سطح الأرض وطرق تصرفها, والقوانين الضابطة لها والتي تمكن من قياسها كمياً, وقبل كل شيء علينا توضيح بعضا لمفاهيم المتعلقة بهذا الموضوع.
الإشعاع:
يعرف الإشعاع بزنه "عملية نقل الطاقة بواسطة فوتونات الأمواج الكهرومغناطيسية دون الحاجة إلى وسيط أو تماس مع المصدر المشع", وهذه العملية التي تصلنا بواسطتها الطاقة الإشعاعية الشمسية, مع ذلك علينا أن نعلم أن سطع الأرض والغلاف الجوي وأجسامنا وكل الأشياء التي حولنا مهما كانت صغيرة أو كبيرة ومهما كان تركيبها الفيزيائي والكيميائي, ومهما كانت باردة تشع طاقة إشعاعية (Radiant Energy ) تتناسب طرداً مع درجة حرارتها شريطة أن لا تهبط درجة حرارتها إلى دون
-273.15 مئوية أما ما يعرف بالصفر المطلق, فكلما زادت درجة حرارتها عن هذه الدرجة كلما زادت طاقتها الإشعاعية.
هذه الحقيقة توصلنا إليها كل من العالمين جوزيف ستيفان(Josif Stefan, 1835-1893 م) ولودوبج بولتزمان (Ludwig Boltzman 1844-1906 م )في أواخر القرن التاسع عشر, وعرفت بقانون ستيفان بولتزمان نسبة لهما.

الاستشعار وامتصاص الطاقة الإشعاعية:
عندما تسقط أمواج الطاقة الإشعاعية الكهرومغناطيسية المنبعثة من الشمس على سطح الأرض وعلى غلافها الجوي وعلى كل الأشياء, تقوم هذه الأشياء يقوم هذه الأشياء بامتصاصها وتحميلها إلى طاقة داخليةInternal Energy)) (3ص 48-55), وخاصة طاقة حرارية تزيد من درجة حرارتها, فتعود وتشعها مرة أخرى على شكل أمواج كهرومغناطيسية إلى ما حولها.
إذن فإن الأشياء عندما تتعرض إلى الطاقة الشمسية الإشعاعية أو الطاقة الإشعاعية التي تشعها الأشياء من حولها وتمتصها فإنها تقوم بعملية (استشعاع) وعندما تقوم بإطلاقها فإنها تقوم بعملية (إشعاع), ويبدو واضحاً أنه كلما ازدادت قدرتها على الإستشعاع وكمية الطاقة الإشعاعية الممتصة كلما تسخنت الأشياء وازدادت قدرتها على الإشعاع, كما ويبدو واضحاً أيضاً أن الأشياء التي تمتص أو تستشع طاقة إشعاعية أكبر مما تشعه فإنها ستسخن, واذا شعت طاقة إشعاعية أكثر مما تستشع فإنها تبرد, وإذا كان مقدار ما تشعهمن طاقة إشعاعية مساوية لما تستشعه فإن درجة حرارتها تظل ثابتة وتكون هذه الأشياء في حالة توازن إشعاعي( Radiation Equilbrium), وهذا ما يفسر لنا الحالة الطبيعية الإشعاعية لكل الأشياء حولنا بما فيها الشمس, فقد لاحظنا فيما تقدم أنه عندما يشع سطح الشمس (الفوتوسفير) طاقة إشعاعية فإنه في الوقت نفسه يمتص طاقة حرارية تتولد في نواتها معادلة لم يشعه, ومن خلال خبراتنا اليومية نلاحظ أيضاً أن جميع الأجسام والأشياء حولنا تحافظ على توازنها الإشعاعي مع محيطها المتواجد فيه, وفي حالة اكتساب بعضها طاقة إشعاعية إضافية فإنها تسعى إلى إشعاعها والعودة إلى حالة توازنها الإشعاعي, والأمثلة على ذلك كثيرة لا حصر لها.
الطاقة وتحولاتها:
لابد لنا من الإشارة إلى أن الطاقة الإشعاعية الشمسية الساقطة على سطح الأرض تتعرض لتحولات عديدة من الطاقة مثل الطاقة الحرارية ( Heat Energy ), الطاقة الكامنة (Potential Energy ), الطاقة الحركية ( Energy Kinetie), الطاقة الكيميائية ( EnergyChemical ) لكن تظل الطاقة الحرارية أهمها وأكثرها حضوراً بالنسبة للعمليات المؤدية إلى تكوين طقس الأرض ومناخها, بالإضافة إلى أن أشكال الطاقة الأخرى تبقى ضئيلة نسبياً وستتحول بعملية أو أخرى إلى طاقة حرارية, وفي نهاية المطاف إلى طاقة إشعاعية تشعها الأشياء والأجسام التي تمتصها (8 ص 9-10 ) كما هو مبين في
ما يلي:
طاقة شمسية إشعاعية طاقة حرارية (محسوسة +كامنة) أشعة تحت الحمراء
حرارة كافيـة حرارة محسوسة أشعة تحت الحمراء
طاقة كامنة طاقة حركية طاقة حرارية أشعة تحت الحمراء
طاقة كيميائية طاقة حرارية أشعة تحت الحمراء
قوانين الإشعاع( Radiation Laws):
ولتفهم عمليات إشعاع الطاقة وامتصاصها (استسعاعها) وإبرازها بشكل كمي لا بد لنا من معرفة القوانين الضابطة والتي يمكن حسابها وتعرف هذه القوانين بـ( قوانين الإشعاع) ولتوضيح هذه القوانين وتسهيل استخدامها يجب الانطلاق من معيار مثالي تنطبق عليه هذه القوانين ومن تصميمها لذلك افترض العلماء وجود أجسام حرارية مثالية تمتص الطاقة الإشعاعية الساقطة عليها وتشعها في أقصى طاقة ممكنة وعرفت هذه الأجسام بالأجسام السوداء (Black bodies)وهي أجسام افتراضية تمتص أمواج الطاقة الإشعاعية الساقطة عليها كلها دون أن تعكسها أو تنفذها خلالها وتشعها في أقصى كمية عند أي درجة
حرارة لها وفي جميع الأطوال الموجبة ولا تدك تسميتها بالسوداء للدلالة على لونها وإنما للدلالة على أن أجسامها كتيمة للإشعاع (Opaque)وبتطبيق قوانين الإشعاع يمكن تحديد ميزات الأجسام السوداء وغيرها وكيفية تصرفها قوانين الإشعاع كثيرة لكنا سنحصر اهتمامنا بالقوانين الرئيسة والمهمة في دراسة الطقس والمناخ .
(1) وفقاً لقانون ستيفان بولتزمان تتناسب كمية الطاقة الإشعاعية(E) التي تشعها واحدة المساحة (1سم2) من سطح الجسم الأأسود طرداً مع القوة الرابعة لدرجة حرارتها الكلفاتنية (Tk4) خلال واحدة الزمن (1 دقيقة ) :
حريرة / سم2 د ك 4 E=σ Tk . e
هنا: σ = ثابت ستيفان بولتزمان 8.123 × 10 – 11 حريرة/سم2 د ك (5.667 × 10 -12 واط/سم2, د, ك4), Tk = درجة الحرارة الكلفانية وتساوي: درجة الحرارة المئوية +272.15, e= معامل الإشعاعية (Emissivity) ويساوي الواحد عند الأجسام السوداء, وتقل عن الواحد عند بقية الأجسام غير السوداء والمعروفة بالأجسام الرمادية (grebodies ) التي تشع طاقتها بشدة أقل من الأجسام السوداء وعند كل أطوال الأمواج وعند أي درجة.
ويبين الجدول التالي قيمة(e) لبعض المواد, وهي نسبة مئوية مما تشعه الأجسام السوداء
المادة
e
جلد الإنسان
98%
الماء الصافي
95%
الجليد
96%
الرمل الجاف
92%
الثلج
85%
الأسمنت
92%

عن: Hudson (1969)
2898

Tk

(2) وفقا لقانون وين للإزاحة (Wien Displacement Law) الذي اقترحه العالم ولهالم وين (1964-1928) , فان "للجسم الأسود طول موجة إشعاعية معينة يشع عندها طاقته الإشعاعية القصوى ويتناسب طول هذه الموجة عكسيا مع درجة حرارة الجسم " . فكلما ازدادت درجة حرارة الجسم كلما انزاح طول الموجة التي يطلق عندها طاقته القصوى نحو أطوال الأمواج القصيرة كما هو مبين في الشكل ، ويكتب قانون وين الشكل التالي :
مايكرو متر /ك Max = λ
حيث أن: Max λ = طول الموجة التي يطلق عندها الجسم الأسود أقصى طاقة إشعاعية له.
Tk = درجة الحرارة الكلفانية
(3) وفقاً لقانون وين الثاني (Weins Scond Law) ، " تتناسب شدة الطاقة الإشعاعية القصوى () التي تشعها واحدة المساحة (1سم2) من الجسم الأسود خلال واحدة الزمن (1 دقيقة ) طرداً مع القوة الخاصة لدرجة حرارتها الكلفانية (1ص37) أي :
حريرة /مايمرومتر دك CTk5= Emax
هنا فان C= ثابت وين ويعادل 1.8435×10-14 حريرة /سم2 د.ميكرو متر، ك(1.286×10-11 ) واط /م2 ، مايكرو متر ، ك .
E

a

(4) وفقا لقانون كيركهوف (Kirchhoffs Law)، فان ما تشعه الأجسام من طاقة إشعاعية (E) إلى ما تمصه منها (a) تتوقف على طول الاشعاع (λ) ودرجة حرارة الجسم (T) فقط :
,T)λ(F=

ويقتح قانون كيركهوف أيضاً " ان الأجسام جيدة الامتصاص لأمواج طاقة إشعاعية معينة فانها في الوقت نفسه جيدة في اشعاعها وبالمقابل فالأجسام رديئة الامتصاص لأمواج طاقة إشعاعية فانها ايضاً في إشعاعها وبالتالي يجب أن تكون إشعاعية الأجسام لأطوال أمواج (λE) معينة مساوياً لامتصاصيتها (λa) :
λ E = λa
لذلك فالأجسام التي تتصرف كأجسام سوداء تشع طاقة إشعاعية اكثر من غيرها من الأجسام لأنها تقوم بامتصاص الأمواج الإشعاعية الساقطة عليها كلها ، وتعود وتشعها في أقصى كمياتها تبعاً لدرجة حرارتها وطول الأمواج الإشعاعية .

الأجسام انتقائية الامتصاص (Selective Obsorbing Bodies):
مع أنه لا يوجد في الطبيعة أجسام سوداء كاملة فيمكننا ال حد كبير زن نعد الشمس وألارض وكثير من الاشياء حولنا خاصة تلك الكتيمة للأشعة كأنها أجسام سوداء تنتطبق عليها قوانين الاشعاع المذكورة .
لكن بالمقابل يوجد الكثير من الأجسام حولنا بما فيها الغلاف الجوي لا تتصرف كأجسام سوداء لأنها لا تمتص أمواج الطاقة الإشعاعية الساقطة عليها كلها وإنما تمتص بعضها وتنفذ عبرها بعضاً منها وتعكس بعضها الآخر لذلك تعرف هذه الأجسام بأنها انتقائيى الامتصاص ويعد الزجاج مثالاً نموذجياً لها إذ أنه يعكس جزءاً من الأمواج الإشعاعية الساقطة عليه ويمتص بعضاً من الأشعة تحت الحمراء والاشعة فوق البنفسجية وينفذ طيف الأشعة المرئية كله ، وكذلك تفعل صفائح البلاستيك الشفافة وكل الأجسام الصلبة الملساء الشافافة والماء والسوائل جميعها والأبخرة والغازات ويعد الثلج مثالاً مثيراً لهذه الأجسام فلونه الأبيض الناصع يدل على قدرته على عكس أمواج إقليم الاشعة المرئية البيضاء كلها وقد لوحظ أن تعرض المفرط للأشعة المرئية المنعكسة من سطح الثلج تؤدي ال ما يعرف بالعمى الثلجي (Snow Bindess) المؤقت لذلك تنحصر قدرة الثلج في امتصاص أمواج الأشعة تحت الحمراء فقط وبالتالي فإنه مشع جيد لها.
ومن وجهة النظر المناخية يعد الغلاف الجوي أهم هذه الأجسام حيث تقوم بعض غازاته مثل الاوكسجين (O2) والأوزون (O3) وثاني أوكسيد الكربون (Co2)وبخار الماء (H2o) وثاني اكسيد النتروز (N2o)وغيرها بدرو الماصات الانتقائية بكفاءة عالية لبعض الامواج الإشعاعية الشمسية والأرضية الشكل دون غيرها بينما في الوقت نفسه يسمح الغلاف الجوي بعبور أمواج طيف الأشعة المرئية وتهمل بعض عناصره الأخرى على عكس جزء كبير منها بعبور وذلك مما يؤثر عللا الطاقة الإشعاعية الشمسية الواصلة إلى سطح الأرض والأرضية وبالتالي على مجريات الطقس والمناخ وسنقوم فيما بعد بدراسة تأثير الغلاف الجوي في هذه الأمور بالتفصيل .
اذن يتضج لنا وفقاً لقانون كيركهوف إن هذه الأجسام قادرة على إشعاع أمواج الطاقة الإشعاعية التي امتصها ولا قدرة لها في اشعاع أمواج الطاقة الإشعاعية التي لم تمتصها بالإضافة إلى ذلك لا تشع أمواج الطاقة التي امتصها بكفاءة الأجسام السوداء (الجدول ) لذلك لا تعد هذه الأجسام أجساماً سوداء ولكن مع ذلك وخلال الاستخدامات العامة التي لاتقتضي دقة كبيرة يمكننا التعامل معها م حيث إشعاعها لأمواج الطاقة التي امتصتها عند درجة حرارتها كأنها أجسام سوداء إلى حد مقبول كما هو مبين في الجدول e:

الجدول : كعامل الإشعاعية لبعض الأجسام غير السوداء للأشعة
تحت الحمراء نسبة إلى ما تشعه الأجسام السوداء
الجسم
e
الجسم
e
جلد الإنسان
98%
الصحراء
90%-91%
الماء
95%
الأعشاب الطويلة
0.90
الثلج الجديد
82%-99.5%
الحقول والشجيرات
0.90
الجليد
0.96
الغابات المخروطية
0.90
الأسمنت
0.92
أوراق النباتات
0.90
الرمل الجاف
0.92
0.97-0.98

عن: Lockwood (1979) و Batton (1984)
ميزات الطاقة الإشعاعية الشمسية والأرضية:
باستخدام قوانين الإشعاع, يمكننا أن نحدد بعض الميزات الهامة لكل من الطاقة الإشعاعية الشمسية والأرضية, علماً بأن درجة حرارة سطح الشمس تعادل 5800 ك, ودرجة حرارة سطح الأرض تعادل 288 ك, فاستناداً لقانون وين للإزاحة:
2898

Tk

Max = λ

نلاحظ أن طول الأمواج الكهرومغناطيسية التي يشع عندها سطح الشمس معظم طاقته الإشعاعية تعادل 0.5 مايكرومتر (الشكل), لذلك فإنها تعرف بالطاقة الشمسية الإشعاعية قصيرة الأمواج (Solar Short Radiation), بينما تبلغ طول الأمواج الكهرومغناطيسية لبتي تشع عند سطح الأرض معظم طاقته الإشعاعية 10 مايكرومتر (الشكل), لذلك فإنها تعرف بالطاقة الأرضية الإشعاعية طويلة الأمواج (Terrestrial Longwave Radiation ).والحقيقة أن 99% من طيف أمواج الطاقة الإشعاعية الشمسية المحصورة بين 0.15-4 مايكرومتر, بينما يقع 99% من أمواج الطاقة الإشعاعية الأرضية بين 3-100 مايكرومتر, ضمن طيف الأشعة تحت الحمراء الطويلة الأمواج (8ب ص8, 5ص40,8ص24 ).
واستناداً إلى قانون وين الثاني:
Tk5×10-14×1.8435= Emax
تبلغ الطاقة القصوى التي يشعها 1سم2من سطح الشمس حوالي 121×10 3 لانجلي/د, بينما لا تزيد كمية الطاقة القصوى التي يشعها 1سم2 من سطح الأرض عن 0.03653 لانجلي/د. بذلك فإن ما تشعه واحدة المساحة من سطح الأرض عن طاقة إشعاعية قصوى أشد مما تشعه واحدة المساحة من سطح الأرض من طاقة إشعاعية قصوى أشد مما تشعه واحدة المساحة من سطح الأرض من طاقة إشعاعية قصوى بحوالي 3.313×10 3 مرة.
ووفقاً لقانون ستيفان بولتزمان:
Tk4× 10×E= 80123
فإن مجموع ما يشعه 1سم2 من سطح الأرض, الذي يشع 0.56 لانجلي/د.
وأخيراً,لا بد من ملاحظة أن الطاقة الإشعاعية الشمسية تصدر من سطح الشمس منطلقة عبر الفضاء داخلة إلى سطح الأرض عبر الغلاف الجوي ، لذلك عادة ما تعرف بـ ( الاشعة الشمسية الداحلة Income Solar Radiation) وبما أن سطح الأرض والاجسام التي عليه تتعرض لهذه الأشعة وتمتصها أي تستشعها أو بكلمة أخرى تتشمش بها لذلك تعرض هذه الأشعة الشمسية الداخلة بالتشمس (Insolation) أيضا وهذه التسمية مشتقة من عبارة (Income Solar Radiation) واختصارا لها وفيما يلي من هذه الطاقة الإشعاعية الأرضية تنطلق من سطحها عابرة غلافها الجوي إلى الفضاء الخارجي لذلك تعرف بالأشعة الأرضية الخارجة (Outgoing Trrestrial Radiation) أو العائدة (Terrestrial Back Radiation ) .
تأثيرات الغلاف الجوي كجسم انتقائي الامتصاص للطاقة الإشعاعية :
من وجهة النظر المناخية يعد الغلاف الجوي أهم الأجسام انتقائية الامتصاص للطاقة الإشعاعية الشمسية و الأرضية إذ تقوم بعض غازاته كما هو مبين في الشكل / / بدور الماصات الانتقائية بكفاءة عالية ففي طبقات الجو العالية ( حوالي 90كم) تقوم جويئات الاكسجين (O2) بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية المتطرفة و البعيدة التي تتراوح أطوال أمواجها بين 10 – 100 نم وتقوم جزيئات الأوكسجين (O3) عند ارتفاع يتراوح بين 10 – 55 كم بامتصاص زمواج الأشعة فوق البنفسجية البعيدة والقريبة المحصورة بين 200 – 320نم وبعض أمواج الأشعة تحت الحمراء يناهز طولها 960نم .
وعند الاتفاعات التي تقل عن 10كم تقوم جزيئات بخار الماء (H2O) بامتصاص معظم أمواج إقليم الأشعة تحت الحمراء الأرضية بين 000 1 – 000 8 والتي تزيد عن 000 12 نم أيضاً كما تقوم جزيئات ثاني أوكسيد الكربون (Co2) بامتصاص أمواج هذه الأشعة عند 000 4 نم وبين 000 13 – 000 17 نم وتقوم جزيئات الميثان (CH4) بامتصاص عند 2500نم و 7000نم جزيئات النتروز (NO2) عند 400 نم و 7000 نم لذلك يمكننا أن ندع هذه الغازات بـ " الغازات الحرارية " ولا تستطيع هذه الغازات امتصاص أمواج الأشعة الأرضية تحت الحمراء المحصورة بين 8000-14000 نم والى حد ما بين 4000-6000نم وبين 17000-21000 نم ( الشكل ) فتنطلق هذه الأمواج عابرة الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي لذلك فإنها تدعى نوافذ الغلاف الجوي (Atmospheric Windows) .
عندما تمتص الغازات الحرارية وعلى رأسها Co2 وبخار الماء (H2O) الأشعة الأرضية تحت الحمراء وتمتصها من الانطلاق إلى الفضاء الخارجي تزداد حرارتها وتزداد طاقتها الحركية وتصادماتها العشوائية مع بعضها البعض ومع ما يحيط بها من جزيئات غازية, مولدة طاقة حرارية إضافية (طاقة حرارية ذاتية), ونتيجة لذلك تتسخن الأجزاء السفلى نم الغلاف الجوي, وتشع طاقة إشعاعية تحت حمراء إلى سطح الأرض متسخنة, وتتالى هذه العملية الإشعاعية,وبذلك تشكل الغازات الحرارية طبقة عازلة حول الأرض تمنع جزءاً من أمواج الأشعة الأرضية تحت الحمراء من الانطلاق إلى الفضاء, وبذلك فإنها تشكل ما يعرف بظاهرة "الإنحباس الحراري". ولقد بينت الدراسات أنه لولا وجود Co2 وبخار الماء (H2O ) لكان متوسط درجة حرارة سطح الكرة الأرضية حوالي -20 مئوية أو أقل بحوالي 35 مئوية عما هي عليه حالياً(3ص 59 ,35ص121).
تدعى عملية امتصاص الغازات الحرارية لأمواج الأشعة الأرضية تحت الحمراء عملية "تأثير الغلاف الجوي Atmospherc Effect". لكنها في الماضي كانت تدعى " تأثير البيوت الخضراء Greenhouses Effect ", حيث كان يعتقد أن تسخين الهواء في البيوت الخضراء الزجاجية أو البلاستيكية المستخدمة في الزراعة يعود إلى سماح ألواح زجاجية أو البلاستيكية لأمواج الأشعة الشهية المرئية البيضاء بعبورها, لكنها في الوقت نفسه تمنع
أمواج الأشعة الأرضية تحت الحمراء من مغادرة البيوت الخضراء. لكن تبين فيما بعد أن ذلك غير صحيح وأن تسخن هواء البيوت الخضراء يعود إلى ركوده وعدم امتزاجه مع الهواء البارد خارجها (3ص59,35ص121).
كما تقوم الغيوم المنخفضة بامتصاص معظم أمواج الأشعة الأرضية تحت الحمراء بما فيها المحصورة بين 8000-14000 نم, وتعود وتشعها مرة أخرى باتجاه سطح الأرض فيمتصها ويتسخن بها ثم يعود ويشعها مرة أخرى إلى الغيوم وهكذا, لكن في الوقت نفسه فإن الغيوم سيئة الامتصاص لأمواج الأشعة الشمسية المرئية البيضاء لذلك فإننا نلاحظ ارتفاع درجة الحرارة في أيام الشتاء ولياليها المقيمة وانخفاضها في الأيام الصحوة ولياليها, ويقدر مجموع ما تمتصه الغيوم وجزيئات الهواء من التشمس الواصل إلى قمة الغلاف الجوي بحوالي 19%, بالإضافة إلى ذلك, تقوم الغيوم بعكس حوالي 20% من التشمس الواصل إلى قمة الغلاف الجوي, كما تعكس جزيئات الهواء حوالي6%منه, بينما لا يعكس سطح الأرض سوى 4% منه وسطياً مهملاً, وتظل متوازية, ويكون انحناء جبهتها عند سطح الكرة الإشعاعية التي تقع عندها الأرض مهملاً أيضاً وتشكل سطحاً مستوياً تتعامد معه الأشعة الشمسية المكونة لهذه الحزمة.

الأشعة الشمسية المتوازية:
تنطلق الأشعة الشمسية من سطح الشمسية متجانسة ومتماثلة في جميع الاتجاهات مشكلة كرة إشعاعية مركزها الشمس تزداد اتساعاً مع الابتعاد عنها في الفضاء الكوني, لكن مع ذلك ينظر للأشعة الشمسية الواصلة إلى سطح الأرض على أنها أشعة متوازنة, لأنه بسبب صغر المسافة بين الأرض والشمس من جهة,وبسبب ضآلة طول قطر الأرض من جهة أخرى, يظل إنفراج الأشعة الشمسية المشكلة للخدمة الإشعاعية الساقطة على سطح الأرض.
التشميس الواصل إلى الأرض :
تطلق الشمس كميات هائلة من الطاقة الإشعاعية الكهرومغناطيسية وكما لاحظنا فان ما يشعه1سم2 من سطح الشمس على شكل كرة إشعاعية متزايدة الاتساع تتناقص شدتها ولا يصل إلى الأرض سوى النذر اليسير وذلك لأن شدة الطاقة الإشعاعية الشمسية تتناسب عكساً مع مربع المسافة التي تقطعها الأمواج الشعاعية في الفضاء :
1

d2

I

1

d2

I=k

هنا : 1= مقدار أو شدة الطاقة الإشعاعية الواصلة
D= المسافة بين الجسم المشع ( الشمس ) والجسم المستشع (الأرض)
K= ثابت
واستنادا لذلك فعند وصول الطاقة الإشعاعية الشمسية إلى المدى الذي تقع عنده الأرض (سطح الكرة الإشعاعية التي تقع عندها الأرض ) تصبح شدتها أقل من 2لانجلي /د (2حريرة/سم2د) وقد رأينا فيما تقدم أنه بامكاننا تسمية الطاقة الشمسية الإشعاعية الداخلة إلى سطح الأرض (Income Solar Radiation) بالتشمس (Insolation) ومع وجود الغلاف الجوي للأرض تميل دراسات عديدة إلى تسمية التشمس الواصل إلى قمة الغلاف الجوي " الطاقة الإشعاعية فوق الأرضية (Extra Terrestrial Radiation) لتمييزه عن التشمس الواصل إلى سطح الأرض .
ويمكن حساب مقدار الطاقة الشمسية الإشعاعية أو التشمس الواصل إلى واحدة المساحة من سطح يقع عند قمة الغلاف الجوي يتعامد مع الاشعى الشمسية خلال دقيقة واحدة من الزمن بمعرفة الطاقة الإشعاعية التي يشعها سطح الشمس وقسمتها على مساحة الكرة الأرضية الاشعاية التي شكلها الأشعة الشمسية والتي تقع عند سطحها الأرض :
10-11(4πr2)× T4 σ

4π d2

Io =

هنا : Io= مقدار التشمس الواصل
σ = ثابت ستيفان (10-11 × 8.132 حريرة /دك4)
T = درجة حرارة الشمس ك (5800) درجة
rs = نصف قطر الشمس (710 × 6955 سم )
107)2×6955)×3.14×(5800)4× 10-11×8.132

10-11)×(149.6 × 3.14 × 4

d = البعد بين الارض والشمس أو نصف قطر الكرة الإشعاعية التي تقع الأرض عند سطحها (1110 × 149.6 سم ) = 3.14 وبالتعويض بالمعادلة :
حريرة/سم2د(لانجلي/د)1.989=

ومن هذه المعادلة يمكن حساب قيمة الثابت (k) في المعادلة إذ يساوي 4.4504×2610 لانجلي/د.
ويهتم المناخيون والرصاد الجويون والعاملون في مجال الطاقة الشمسية بقياس هذا المقدار من الطاقة الشمسية الإشعاعية (التشميس) الواصل إلى سطح الأرض وحسابه بدقة لأنه يشكل الأساس لحسابات الطاقة الشمسية والقوانين الناظمة لها ويعد معياراً لها وقد اتفق عامليا على تسميته بـ "الثابت الشمسي Solar Constant" .
قامت دراسات عديدة بقياس الثابت الشمسي وحسابه وكان ابوت ورفقاه (Abbteto) في مؤسسة سميتسونيان (Smithsonuoi Intitution) أول من أجرى قياس له من فوق (Johnsos) إلى 1.9997 لانجلي /د (1395 واط /م2)(30) .
وفي قياسات مباشرة وأكثر دقة استخدمت فيها الطائرات والبالونات والأقمار الاصطناعية المحملة بأجهزة قياس متطورة أجريت فوق الغلاف الجوي للأرض تبين أن قمة الثابت الشمسي تعادل 1.94 ± 1.5%لانجلي/د (1353 ± 1.5% واط/م2)وقد تبنت عام 1971 كل من وكالة ±ناسا (NASA ) واللجنة الأمريكية لفحص المواد(American Society for Testing Materials )هذه القيمة (25 ,32 , 33) ومازلت متبناة من معظم الباحثين في العالم, مع ذلك, أعاد العالم فروهليش (Frohlich )عام 1977 فحص لقياسات التي استخدمت في تحديد هذه القيمة للثابت الشمسي وتحليلها, وأدخل في تحليله قياسات أجبرت بواسطة القمرين الاصطناعيين نيمبوس ( Nimbus) ومارينر (Marinar)ونتيجة لذلك اقترح أن تكون قيمة الثابت الشمسي 1.968± 1.5 (1373 ±1.5 واط/م2) (34,25).واستناداً إلى ما تقدم يمكن أن نعرف الثابت الشمسي بأنه "مقدار الطاقة الشمسية الإشعاعية (التشمس) الواصل إلى واحدة المساحة (1سم2) من سطح يتعامد مع الأشعة الشمسية, يقع عند قمة الغلاف الجوي, أو عند سطح الأرض بافتراض عدم وجود الغلاف الجوي, خلال واحدة الزمن (1 دقيقة) عند البعد الوسطي بين الأرض والشمس (149.6 ×10 6 كم) ويعادل 1.94 لانجلي/د (حريرة/سم2د)أو 1353 واط/م2.
1.49× r2 π

4π r2

وباستخدام الثابت الشمسي, يمكننا حساب كمية التشمس (الطاقة الشمسية الإشعاعية) الكلية, الواصلة إلى قمة الغلاف الجوي باعتبار أن مقطع سطح الأرض المعرض للأشعة الشمسية بشكل دائرة, ويتقسم مقدار التشمس الواصل إلى هذه الدائرة على مساحة سطح الكرة الأرضية نحصل على متوسط ما تتلقاه أو ما تستشعه واحدة المساحة (1سم2) من سطح الأرض خلال واحدة الزمن (1د), وذلك كما يلي:
I = = 0.485

هنا : r = نصف قطر الأرض
r2 π= مساحة مقطع الأرض المعرض للتشمس
4π r2 = مساحة الكرة الأرضية
اعتقدت بعض الدراسات فيما مضى أن قيمة الثابت الشمسي تتعرض لتغيرات دورية تتراوح بين ± 0.5 – 2% تتبع نشاط البقع الشمسية ودورتها كل 11 سنة ، فمن هذه الدراسات ما اقترح وجود علاقة عكسية بين مقدار الثابت الشمسي وعدد البقع الشمسية ، إذ انه يزداد مع قلتها ويتناقص مع ازدياد عددها ، وبعضها الأخر اقترح عكس ذلك وقال بوجود علاقة طردية بينهما ، إذ انه يزداد مع ازدياد عددها . ولكن بينت الدراسات اللاحقة فيما بعد عدم وجود أي علاقة بين المقدار الثابت الشمسي ودورة البقع الشمسية (8ص25) .
وبسبب قوة حقولها المغناطيسية ، وما يصاحبها من كميات كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية ( ) ينحصر تأثير البقع الشمسية في الأشعة فوق البنفسجية المتطرفة (EUV) التي تقع أطوالها عن 0.2مايكرو متر ، وهذه لا تحمل طاقة حرارية ، وبذلك فان أكثر 99% من أمواج الطاقة الشمسية الإشعاعية يقع بين 0.2-1000 مايكرو متر ولا تتأثر بالبقع الشمسية (9ص38).وبذلك يمكن اعتبار الطاقة الشمسية الإشعاعية ثابتة المقدار (25ص7) .
وختمت منظمة الأرصاد الجوية العالمية (MWO) هذا الموضوع بإعلانها " بأن للبقع الشمسية دورات منتظمة تقريباً تحصل كل 11-22 سنة ، ولكن لا يوجد دليل حاسم على أن لهذه البقع الشمسية ودورانها تأثير في مقدار الطاقة الشمسية الإشعاعية الواصلة إلى الأرض (أرصاد) . بالإضافة إلى ذلك تجدر ملاحظة أن التغيرات المقترحة في مقدار الثابت الشمسي ( ± 1 – 2%) لا تتجاوز مقدار الأخطاء المحتملة في عمليات القياس لذلك وفي ضوء ما تركته الدراسات الأخيرة يمكننا اعتبار قيمة الثابت الشمسي ثابتاً إلى أن تظهر قياسات موثوقة في المستقبل تقترح خلاف ذلك : 80:

شكرا جزيلا لك فانا احتاج هذا البحث كثيرا :d

شكرا لك جزيلا لك

عفواااااااااااااااا
وان شاء الله اكون اكون قد افدتكم

[/IMG][/IMG]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

بارك الله فيك

التحميل جار

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية .

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

ينتج عن زحزحة افريقيا باتجاه اروبا ما يلي ّتصادم ايطاليا بالصفيحة الاروبية ّحدوث زلازل في شمال افريقيا بسبب قوى الانضغاط ّضهور جبال الاطلس بشمال افريقيا ّ ّنشاط بركاني بايطاليا مما يبين وجود منطقة غوص ونمط هذه البراكين الانفجاري وهي بمثابة شهود على وجود صفيحة في قاع البحر اسفل المحيط

merci