سرشت علم(۴۷): حلقه ‌های درختان

جمعه, ۱۳ام اردیبهشت, ۱۳۹۸
اندازه قلم متن

دکتر ریموند رخشانی

مقاله و فایل صوتی چهل و هفتم

با سلام، من ریموند رخشانی هستم و حوزه کارشناسی من مهندسی‌ سیستم‌ هاست، و تخصص من در بکارگیری اندیشه سیستمی‌ برای انتقال فن آوری و اجرا و پیاده سازی تولید فراورده‌ های نوین می‌‌ باشد.
در این سلسله از مقالات و فایل‌ های صوتی، کوشش می کنم که علم مدرن را (به زبان فارسی) از پایه به دوستانی که علاقمند هستند، در حد توان، ارائه کنم. از اساتید، پژوهشگران و اندیشمندان عزیز، خواهشمندم که لینک‌ ها را به دوستان و بویژه به جوانان دانش پژوه ما (که اغلب دسترسی نظام مند برای آشنایی با علم مدرن – به زبان فارسی – ندارند) ارسال فرمایند.

لینک همه مقالات و فایل‌های صوتی پیشین در پایان مقاله گذاشته شده است.

دوستانی هم که در شبکه‌ های اجتماعی حضور دارند، می توانند این مجموعه فایل‌ های صوتی و مقالات “سرشت علم” را از ابتدا از طریق لینک تلگرام زیر با دوستان دیگر شریک شوند. با احترام، ر. رخشانی

https://t.me/natureofscience

نمونه ­ی کاربردی[۱] – حلقه ‌های درختان[۲]

لئوناردُو داوینچی[۳] نخستین فَردی بود که گفت: “حَلقه‌ های سالانه ­ی تنه­ ی درختان تاریخ فصول گذشته را می‌‌ خوانند.” اما مطالعه­ ی جدی تاریخ از طریق حلقه‌ های درختان (که گاهشماری شاخه­ ای یا دارزمان ­شناسی[۴]‌  نامیده می‌‌ شود) تنها کمتر از یک قرن است که آموزش داده می ‌‌شود[۵].

فرضیه­ ی ما تا کنون بر این استوار بوده است که میزان کربن – ۱۴ در آتمسفر ثابت است و اینکه در زمان مَرگ هر ارگانیسمی نسبتِ کربن – ۱۴ به کربن – ۱۲ آن ثابت می ‌‌ماند[۶]. اما در واقع، بدلیل برخوردِ اجسام آسمانی به آتمسفر آن میزان تا حدودی تغییر  می‌‌ کند و نتیجتاً در محاسبات و اندازه­ گیری‌ هایِ ما کمی‌ اشتباه وارد می ‌‌شود[۷].

تغییر میزانِ کربن – ۱۴ دلایل گوناگونی دارد.

  • تغییرِ میدان مغناطیسی‌ خورشید اشعه‌ های کهکشانی ­ای را که تولید ایزوتوپ می ‌‌کنند کاهش می ‌‌دهد.
  • میزان کربن – ۱۴ بدلیل تغییر میدان مغناطیسیِ‌ زمین هم بالا و پایین می‌‌ رود.
  • فعالیت ‌هایِ اتمی‌ بشر هم نسبتِ کربنِ ۱۴ به کربنِ ۱۲ را تغییر می ‌‌دهد.

مطالعه ­ی حلقه­ ی درختان ابزارِ تحلیلی دیگری را هم در اختیار ما قرار داده ­است[۸].

تا حدود دهه­ ی اولِ قرن بیستم دارزمان ­شناسی‌  به نحوی جدی دنبال نشده بود.[۹]

  • در آن دهه ستاره­ شناس آمریکایی آندرو داگلاس[۱۰] که در رصدخانه­ ی لوول[۱۱] در آریزونا مشغول بکار بود تصمیم به مطالعه ­ی تنه­ ی درختان گرفت[۱۲]. او علاقه ­مند بود که تاثیر چرخه ­ی ۱۱ ساله ­ی توفان‌ هایِ خورشیدی[۱۳]  را بر درختان مطالعه کند.
  • نظریه­ ی او این بود که آن چرخه­ ی خورشیدی میزان انرژی آزاد شده از خورشید را تغییر داده و در نتیجه بر آب ­وهوای کره­ ی زمین[۱۴] تاثیر گذاشته است[۱۵].
  • بنابراین وی بر آن شد که با مطالعه ­ی حلقه‌ های درختان آب ­وهوایِ کره­ ی زمین را با چرخه­ ی توفان‌ هایِ خورشیدی تطبیق دهد[۱۶].
  • تا حدودِ سال ۱۹۳۰ داگلاس موفق شده­ بود تا سابقه­ ا­ی ۱۲۰۰ ساله از آب ­وهوای کره ­ی زمین را بر اساسِ پژوهش در حلقه ­ی درختان جمع­ آوری کند و تا زمان بازنشستگی خود اسناد او سابقه ­ی ۱۸۰۰ سالِ مستمر آب ­وهوای زمین را دربرمی‌‌ گرفت. او موسسِ آزمایشگاه حلقه ­ی درختان[۱۷] در دانشگاهِ آریزونا بود.[۱۸]

دانشمندان دانشگاهِ آریزونا در سال ۱۹۵۶ موفق به کشف قدیمی ‌‌ترین درختان[۱۹] کره­ ی زمین (کاج زبره[۲۰]) شدند.

  • سنِ این درختان بیش از ۴۰۰۰ سال است و حدودا ۱۰ متر ارتفاع دارند[۲۱].
  • کاجِ زِبره در ارتفاعاتِ بیش از ۳۰۰۰ متر می ‌‌روید[۲۲] و قدیمی ‌‌ترین کاج زبره­ ی شناخته شده ۴۸۱۵ سال عمر دارد اگرچه در سال ۱۹۶۴ کاج زبره ­ای بقدمت ۴۹۰۰ سال در اثر حماقت بریده شد[۲۳].
  • برای عمرسنجی یا تخمین سنّ کاجِ زبره لزومی به بریدن آنها نیست و با مته­ ی سوئدی می ‌‌توان لایه­ ی بسیار باریکِ استوانه ­ای شکلی‌ را از درونِ دلِ درخت بیرون کشید که حلقه‌ ها را نشان می‌‌ دهد.
  • با مطالعه­ ی تطبیقی درختانِ زنده و خشک­ شده تاریخ ۱۲۰۰۰ ساله­ ای در دانشگاه آریزونا ثبت شده است.

با بکارگیریِ دو روشِ تاریخ گذاری یا عمرسنجی کربنِ – [۲۴]۱۴ و تاریخ ­گذاری یا عمرسنجی حلقه‌ های درختان[۲۵] ارزیابی دقیق ­تری از تاریخِ انسان عملی‌ شده است. (پی ­نوشت ط)

  • در سال ۱۹۵۰ قدیمی‌‌ ترین متنِ الفبایی (و نه تصویری[۲۶]) موجود که به زمان پادشاهِ مصر کهن سسوستریس[۲۷] باز      می‌‌ گردد تاریخ گذاری شد[۲۸] که به ۱۸۷۲ سال قبل از میلاد[۲۹] تخمین زده شد[۳۰].
  • در سال ۱۹۶۷ با به کارگیری این دو روش، ویرانه‌ های باستانی استون ­هنج[۳۱] عمرسنجی شد و معلوم شد که این بناها چند صد سال قبل از اهرام ساخته شده ­اند[۳۲].

حلقه‌ های درختان و اتم‌ های ‌شان[۳۳] همچنین تاریخِ مبسوطی از آب ­وهوای زمین[۳۴] را ضبط کرده ­اند[۳۵].

  • با ارزیابی تراکمِ چوب و عرضِ حلقه­ ها [۳۶] و ارتباط آنها با دما یا درجه­ ی حرارت، درجه ­ی حرارتِ کره­ ی زمین در طول ۲۰۰۰ سال گذشته ثبت شده است[۳۷].
  • میانگین حرارتی علیرغم اندازه­ گیری در نقاط مختلفِ زمین حدود ۰.۶ درجه (+/- ۰٫۶ C) نوسان داشته است[۳۸].
  • دوره­ ی گرم ­تر زمین بین سال‌ های ۶۰۰ تا ۱۱۰۰ میلادی هم زمان با دوره­ ی حمله و پیروزی وایکینگ‌ ها بر گرین ­لند هم است[۳۹].
  • در عصرِ یخِ کوچک[۴۰] (بین ۱۴۰۰ تا ۱۸۰۰ میلادی) دما یا درجه­ ی حرارتِ زمین حدود ۱ درجه خنک­ تر بوده است[۴۱].

نسبت ‌های ایزوتوپی چوب سابقه­ ی حرارتی و رطوبتی را مستقیماً تعیین می‌‌ کنند[۴۲]. در دوره‌ های درجه­ ی رطوبتِ پایین تر ، منفذ‌های برگ ‌ها[۴۳] جهتِ حفظ رطوبت بسته­ تر هستند و در نتیجه تبعیض کمتری به ایزوتوپ‌ های سنگین­ تر مشاهده می ‌‌شود.[۴۴]

  • نسبت کربن – ۱۳ به کربن – ۱۲ نشان دهنده ­ی سطحِ رطوبت[۴۵]  است و معمولا ۰.۱ درصد تغییر در آن نسبت، نشانگر تغییری حدود ۱۵ درصد در میانگین رطوبت[۴۶] است.
  • دما یا درجه ­ی حرارت‌ های بالاتر همچنین نشانگر چگالش و تراکمِ بالاتر[۴۷] ایزوتوپ‌ های سنگین ­تر هستند[۴۸]. بنابراین نسبتِ اکسیژنِ – ۱۸ به اکسیژن – ۱۶ و همچنین نسبتِ دیوتریوم به هیدروژن ملاکی‌ مستقیم برای تعیین دما یا درجه­ ی حرارت هستند.
  • اندازه­ گیری نسبت‌ های فوق در قدیمی‌‌ ترین حلقه ‌های درختان[۴۹]، پایان آخرین دوره­ ی عصرِ یخ را در حدود ۱۰۹۰۰ سالِ پیش ثبت می‌‌ کند[۵۰].
  • با به کارگیری دو روشِ اجراییِ تاریخ گذاری حلقه ­ی درختان و عمرسنجی کربنی[۵۱] شناختِ ما از تاریخِ آب و هوایی[۵۲] و همچنین از تاریخِ طبیعتِ ۱۲۰۰۰ سال گذشته[۵۳] بسیار دقیق ­تر شده است.
  • —————————————–

[۱]

همانگونه که در دیباچه ی کتاب زیر آمد، در میان بخش‌ های به هم مرتبط این کتاب، یاداشت‌ ها و نوشته‌ هایی‌ با عنوان ­های “نمونه‌ های کاربردی” قرارگرفته ­اند که در بیشتر موارد به جنبه‌ های اجرایی و به سرمشق‌ های پیاده­ سازی و به نمونه‌ های کاربردی موضوع‌ های علمی‌ می ‌‌پردازند.

[۲]

Rakhshani, Raymond. Origins of Modernity. Even Development in the Evolution of Science and Technology. South Carolina: CreateSpace, A Division of Amazon Publishing, 2011.

[۳]

Leonardo da Vinci

[۴]

Dendrochronology

[۵][۵]

Hughes, Malcolm, K. and Swetnam, Thomas, W. and Diaz, Henry, F. Dendroclimatology: Progress and Prospects. Springer, 2011.

[۶]

Marra, John, F. Hot Carbob: Carbon-14 and a Revolution in Science. Columbia University Press, 2019.

[۷]

Ahrens, C. Donald, and Henson, Robert. Essentials of Meteorology: An Invitation to the Atmosphere. Cengage Learning, 2017.

[۸]

Stokes, Marvin, A. and Smiley, Tehra, L. An Introduction to Tree-Ring Dating. University of Arizona Press, 1996.

[۹]

Hitch, C.J. Dendrochronology and Serendipity. American Scientist, 70. (May – June 1982)

[۱۰]

Andrew Elliott Douglas

[۱۱]

Lowell Observatory

[۱۲]

Baillie, M.G.L. A Slice through Time: Dendrochronology and Precision Dating. Routledge, 1997.

[۱۳]

solar storms

[۱۴]

Ahrens, C. Donald, and Henson, Robert. Meteorology Today: An Introduction to Weather, Climate and the Environment. Cengage Learning, 2018.

[۱۵]

Calisesi, Y. and Bonnett, R. M. and Gray, L. and Lockwood, M. Solar Variability and Planetary Climates. Springer, 2007.

[۱۶]

Cook, E.R. and Kairiuktsis, L.A. Methods of Dendrochronology. Amazon Digital services, 2018.

[۱۷]

Tree Rings Laboratory

[۱۸]

McGraw, D. Andrew Ellicott Douglas and the Big Tree. American Scientist, 88. (September – October 2000)

[۱۹]

Fletcher, Patricia. Bristlecone Pines are Ancient. Gareth Stevens Publishers, 2017.

[۲۰]

bristlecone pine

[۲۱]

Latchana Kenney, Karen. Extreme Longevity: Discovering Earth’s Oldest Organisms. Twenty-First Century Books, 2018.

[۲۲]

Schweingruber, Fritz, H. and Johnson, S. Trees and Wood in Dendrochronology: Morphological, Anatomical, and Tree-Ring Analytical Characteristics of Trees Frequently Used in Dendrochronology. Springer, 2012.

[۲۳]

Lanner, Ronald, M. Bristlecone Book: A Natural History of the World’s Oldest Trees. Mountain Press, 2007.

[۲۴]

Gopalan, Kunchithapadam. Principles of Radiometric Dating. Cambridge University Press, 2017.

[۲۵]

tree rings dating

[۲۶]

ideogram

[۲۷]

Sesostris

[۲۸]

Waddlle, Austin, L. The Aryan Origin of the Alphabet: Disclosing the Sumero Phoenician Parentage of our Letters, Ancient and Modern. Kessinger Publishing LLC, 2010.

[۲۹]

قدیمی‌‌ ترین خط الفبایی (که آوایی است، برخلاف خطوط کهن که تصویریideograms  بودند) ساخته­ ی تمدن فنیقی بوده ­است و از نظر قدمت به زمانی‌ در همان حدود یعنی‌ ۱۸۰۰ یا ۱۹۰۰ سال قبل از میلاد برمی‌‌ گردد. همه­ ی خطوط الفبایی دیگر در اثر شکل ­گیری همان خط فنیقی­ به وجود آمده­ اند.

[۳۰]

Feltz, H. R. Preparation of Water Sample for Carbon-14 Dating. United States Geological Survey, 1963.

[۳۱]

Stonehenge

[۳۲]

Chippindale, Christopher. Stonehenge Complete. Thames & Hudson, 2012.

[۳۳]

Speer, James, H. Fundamentals of Tree Ring Research. University of Arizona Press, 2012.

[۳۴]

Marshall Libby, Leona, and Berger, Rainer. Past Climates: Tree Thermometers, Commodities and People. University of Texas Press, 2014.

[۳۵]

Fritts, H. C. Tree Rings and Climate. The Blackburn Press, 2001.

[۳۶]

The wood density and the ring width

[۳۷]

Hughes, M. K. and Kelly, P. M. and Pilcher, J. R. and LaMarche, Jr. V. C. Climate from Tree Rings. Cambridge University Press, 2009.

[۳۸]

Rohli, Robert, V. and Vega, Anthony, J. Climatology. Jones & Bartlett Learning, 2017.

[۳۹]

Vikings in Greenland

[۴۰]

little ice age

[۴۱]

Bonan, Gordon. Ecological Climatology: Concepts and Applications. Cambridge University Press, 2015.

[۴۲]

برای دریافت نیاز‌های ابزاری و شناخت ابعاد و مقیاس‌ هایی‌ که بدان ‌ها پرداخته شده، نگاه کنید به:

http://htwins.net

[۴۳]

stomata

[۴۴]

Nash, S.E. Time, Trees, and Prehistory: Tree-Ring Dating and the Development of North American Archaeology, 1914 – ۱۹۵۰٫ Salt Lake City: University of Utah Press, 1999.

[۴۵]

moisture level

[۴۶]

average humidity

[۴۷]

higher concentration

[۴۸]

Hartmann, Dennis, L. Global Physical Climatology. Elsevier Science, 2016.

[۴۹]

Mishra, S. R. Textbook of Dendrochronology. Discovery Publishing, 2015.

[۵۰]

Woodward, Jamie. The Ice Age: A Very Short Introduction. Oxford University Press, 2014.

[۵۱]

Williams, Robert, C. The Forensic Historian: Using Science to Re-examine the Past. Routledge, 2013.

[۵۲]

Rich, Nathaniel. Losing Earth: A Recent History. MCD, 2019.

[۵۳]

Marriott, Reginald Adams. The Change in the Climate and its Cause: Giving the Date of the Last Ice Age, Based on a Recent Astronomical Discovery and Geological Research. Forgotten Books, 2018.

__________________________

«انتظار»

ر. رخشانی

 

در انتظارم،

در انتظار بارشِ بی ­انتهای مِهر

بری ز اِلتهاب،

فسون، فسانه و سِحر

 

در انتظار کُحلیِ پهنای آسمان

ورای قرمزی،

فرای پس ­زمینه ­ی آوای کهکشان

 

در انتظارِ رنگ

وقتی‌ خیال

ژرفای یاد را آشکار می‌‌ کند

در انتظار حادثه

وقتی‌ حواس کار می ‌‌کند

در انتظار بهارِ بخت ‌ها

وقتی‌ وجود من

در جستجوی تو هوای گلزار می ‌‌کند

 

در انتظار عطرِ گیسوان،

در انتظار نام تو،

سرمستی ‌ام

در بازوان و کامِ تو

 

در انتظار تابستان،

بارشِ پاییزِ سرد،

در انتظار شکوهِ بهار، برفِ زمستان،

پایان درد

 

در انتظار آواز‌هایِ گرم و شاد

شامگاهِ ظلم و ستم،

سحرگاهِ عدل و داد

 

در انتظار عشق،

مستی، بوسیدن،

خنده‌ های تو،

دست در دست پوییدن

 

در انتظارم،

در انتظار آن لحظه‌ های شور،

دلشادی

فضازمان احترام،

آن لحظه‌ های آزادی.

——————————————————————-

 

پی ­نوشت ط

 

نیم­ عمر‌ها و دیگر “ابزار‌های (ساعت­ های) فنی” تاریخ­ گذاری یا عمرسنجی

 

ISOTOPE DECAY TIME
Muon decay, from our frame of reference ۱۰ seconds
Muon decay, from its own fast-moving frame of reference ۱۰ seconds
Free neutron → ۱ proton, 1 electron, and 1 antineutrino ۱۰٫۳ minutes
Manganese-56 → Iron-56 ۲٫۶ hours
Copper-64 → Nickel-64 (61%) + Zinc-64 (39%) ۱۲٫۷ hours
Sodium-24 → Magnesium-24 ۱۵ hours
Arsenic-76 → Selenium-76 ۲۶ hours
Gold-198 → Mercury-198 ۲٫۶۹ days
Iodine-131 → Xenon-131 ۸ days
Chromium-51 → Vanadium-51 ۲۷ days
Mercury-203 → Thalium-203 ۴۷ days
Antimony-124 → Tellurium-124 ۶۰ days
Zinc-65 → Copper-65 ۲۴۴ days
Strontium-90 → Zirconium-90 ۲۸٫۸ years
Cesium-137 → Barium-137 ۳۰٫۲ years
Plutonium-238 → Uranium-234 ۸۸ years
Argon-39 → Potassium-39 ۲۶۹ years
Carbon-14 → Carbon-12 ۵۷۳۰ years
Current limit of dendrochronology Approx. 12000 years

  

نیم­ عمر‌ها و دیگر “ابزار‌های فنی‌ (ساعت­ های)” تاریخ­ گذاری یا عمرسنجی

 

ISOTOPE DECAY TIME
Current limit of carbon-14 dating Approximately 60000 years
Uranium-234 → Thorium-230 ۲۴۴۰۰۰ years
Aluminum-26 → Magnesium-26 ۷۳۰۰۰۰ years
Current limit of ice-core dating Approximately 800000 years
Iodine-129 → Xenon-129 ۱۵٫۷ million years
Current limit of ocean sediment dating Approximately 80 million years
Plutonium-244 → Thorium-236 ۸۳ million years
Uranium-235 → Lead-207 ۷۱۰ million years
Potassium-40 → Argon-40 (89%) + Calcium-40 (11%) ۱٫۲۵ billion years
Uranium-238 → Thorium-234 ۴٫۴۷ billion years
Uranium-238 → Lead-206 ۴٫۵۱ billion years
Thorium-232 → Lead-208 ۱۴٫۱ billion years
Rubidium-87 → Strontium-87 ۴۷ billion years
Samarium-147 → Neodymium-143 ۱۰۵ billion years

 

 

 

 ___________________

بخش ۴۶ این نوشته


به کانال تلگرام سایت ملیون ایران بپیوندید

هنوز نظری اضافه نشده است. شما اولین نظر را بدهید.