دکتر ریموند رخشانی
مقاله و فایل صوتی چهل و هشتم
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
چرخه های زمین – چرخه ی آب[۱]
ایران و خطر انقراض زیست محیطی
تَمام موادی را که ما به نحوی روزمَره استفاده می کنیم از زمین گرفته می شوند[۲]. همه ی عناصُر و ترکیباتِ شیمیایی را می توان با بکارگیریِ روش هایِ علمی[۳] و ابزار‌هایِ فنی از طریق چرخه ای زمین-شیمیایی[۴] تعریف کرد[۵].
چرخه ی زمین-شیمیایی دربرگیرنده ی دو نوع اطلاعات است[۶].
- نخست اطلاعاتی است که از طریقِ لیستی از همه ی منابعِ عناصُر و ذخایرِ ترکیبات است
- و سپس لیستی اطلاعاتی است که از فرآیند‌هایی است که آن مواد را از منبعی به منبعی دیگر منتقل می کند.
نگاه به چرخه ی زمین-شیمیاییِ طلا نمونه ی خوبی است.
- ذخایرِ اصلیِ طلا اغلب در درونِ اقیانوس ها (تقریبا ۵۰ کیلو در هر کیلومتر مکعب) در شاره ها یا سیالاتِ ئیدروترمال[۷] یا آبگرمایی[۸]، در سنگ و خاک یا در کالبدِ ترکیبیِ فلزات[۹] و حتی در صندوق های بانک ها و موسسات مالی هستند.
- اتم های طلا را اغلب آب بحرکت در می آورد، که سنگ ها و خاک ها را هم حل می کند[۱۰].
- انسان ها مقادیرِ زیادی طلا از ذخایرِ نامبرده استخراج کرده[۱۱] و در جواهرات بکار برده اند و یا در صندوق ها جای داده اند.
شاید بیش از صد‌ها چرخه ی زمین-شیمیایی موردِ مطالعه بوده اند[۱۲] اما مهم ترین چرخه های پژوهشی[۱۳] سه چرخه ی زمینیِ آب[۱۴]، جو یا آتمسفر[۱۵] و سنگ ها[۱۶] بوده اند[۱۷]. این سه چرخه چهار شاخصه را سهیم هستند[۱۸]:
- تمام این چرخه ها دربرگیرنده ی حرکتِ مواد مابینِ ذخایر[۱۹] هستند.
- همه ی آنها با انرژیِ برگرفته از زمین و یا از خورشید بحرکت می افتند[۲۰].
- تمام آنها با فعالیت های انسان ها تحتِ تاثیر قرار گرفته اند[۲۱] و بالاخره
- تمام آنها بهم مرتبط اند[۲۲] .
آب[۲۳] به جز نقش مهمی که در شکل گیری زندگی انسان و جوامع داشته است و دارد[۲۴]، نقشی یگانه در تاریخِ فرآیند‌های زمین شناختی[۲۵] و زیست شناختی محیط های نزدیک به سطحِ زمین بازی می کند[۲۶]. اما فرآیندهایِ ذخایر آب ها در زمین[۲۷] سیستمی تقریبا کاملا بسته را تشکیل می دهد[۲۸]. آب های قابلِ دسترس زمین شش (۶) منبع و ذخیره دارند[۲۹].
- این منابع شاملِ اقیانوس ها، کلاهک های یخی[۳۰] و کوه های یخِ قطبی[۳۱] و شناور، دریاچه ها و رود‌های آبِ تازه[۳۲]، آب های زیرزمینی، آتمسفر و ارگانیزم های زنده هستند.
- البته موادِ معدنی که ملکولِ آب، یون هیدروژنH+ یا ملکول یونی گروه OH–را در ساختِ کریستالی خود دارند منبعی عظیم اما غیرقابل دسترس برای آب هستند که پتانسیلِ آنها هر روزه موردِ مطالعه ی دانشمندان است.
- لایه ی زیرینه ی زمین یعنی طاقچه ی زمین نیز ممکن است ذخایر آبِ بی نهایتی داشته باشد که البته با تکنولوژی امروزه هنوز قابلِ دسترسی نیستند[۳۳] اما آتشفشان ها (بویژه از کفِ اقیانوس ها) نشان از وجودِ آب در آن لایه های زیرینه دارند[۳۴].
اقیانوس ها بزرگترین ذخایرِ آبِ قابل دسترس هستند و نزدیک به %۹۸ آبِ روی زمین را تشکیل می دهند[۳۵].
- اقیانوس ها قریب به دو سومِ سطح زمین را پوشانده اند و میانگینِ عمق آنها هم نزدیک به دو و نیم کیلومتر است[۳۶].
- آب بهترین محللِ نمک هایی با پیوند‌های یونی هستند[۳۷] و بهمین دلیل در طولِ میلیون ها سال آب اقیانوس ها نمکین شده است.
کلاهک های یخی و صفحاتِ عظیم یخ چیزی نزدیک به ۲% آبِ قابل دسترس زمین را تشکیل می دهند.
- بیشتر این یخ ها مناطقِ قطبی و بخش هایی از گرین لند[۳۸] را پوشانده اند[۳۹] و بقیه آنها بر روی بخش های یخ زده ی اقیانوس ها و همچنین یخ هایی در مناطق پرارتفاع کوهستانی اند[۴۰].
- نسبتِ توزیع آب ها بین اقیانوس ها و مناطق یخ زده می تواند به نحوی شگفت انگیز تغییر کند و اثراتِ عجیبی بر سیستمِ زیست محیطیِ زمین داشته باشد.
آب های تازه ی زمین در بیشترین و جدیدترین محاسبات چیزی نزدیک به ۰.۴ % آب های قابل دسترس را تشکیل می دهند.
- از این مقدار چیزی بیشتر از ۹۰% در ذخایرِ زیرزمینی انبار شده است. اغلب این ذخایر بدلیل سنگ هایِ متخلخل[۴۱] که بین سنگ های غیرقابل نفوذ[۴۲] نشسته اند بوجود آمده اند.
- دریاچه ها، رود‌ها و جویبارها اگرچه منابعِ آبی بسیار حیاتی ای برای بشر هستند اما تنها نزدیک به ۰.۰۴ درصد آب های سطحِ زمین را تشکیل می دهند.
- آتمسفر نزدیک به ۰.۰۰۱ % آب ها را تشکیل می دهد که اغلب در ابرها هستند.
یکی از دلایل دینامیسم و پویاییِ زمین در این واقعیت است که آب به نحوی مستمر از منبعی به منبعی دیگر جابجا می شود[۴۳]. بخش هایی از این چرخه ی تغییر را ما روزانه تجربه می کنیم. این چرخه ی آب شناسانه شاخصه های پیچیده[۴۴] و بهم پیوسته ای از حرکتِ مواد دارد[۴۵].
- حرکتِ اصلی آب از طریقِ تبخیر آب از سطحِ اقیانوس ها به آتمسفر صورت می پذیرد.
- آب های اقیانوس ها لایه لایه اند [۴۶] که در اعماقِ سردتر، نمکین تر و غلیظ ترند. اما تنها آب های سطح اقیانوس ها در فرآیندِ تبخیر شرکت می کنند.
- جریان های سطحِ اقیانوس ها هم آب های گرم تر را از استوا بسوی قطب ها به حرکت در می آورند[۴۷]. آب ها در مناطق سردسیرتر خنک شده از سطح به عمق می روند و جریان های آب سردی را بوجود می آورند که به طرفِ استوا حرکت دارند. بدین ترتیب اقیانوس ها نقشی عمده در توزیعِ گرما[۴۸] بر روی کره ی زمین دارند[۴۹].
آب های تازه اغلب از جوّ یا آتمسفر به سطح کره ی زمین از طریقِ باران یا برف منتقل می شوند[۵۰].
- میانگین مدتِ اقامت ملکول های آب در جوّ یا آتمسفر اغلب بیش از چند روز نیست. بیشتر باران ها بر اقیانوس ها می بارد.
- اگرچه باران بسرعت بر دریاچه ها و کوه ها باریده و آنها را پر می کند و رود‌ها را به جریان می اندازد اما رسیدنِ آب به ذخایر زیرزمینی می‌‌تواند صد‌ها تا هزار‌ها سال طول بکشد.
- سیستم رودبار‌ها و جریان ها به نحوی مستمر آب های تازه را به اقیانوس ها و دریا‌ها منتقل می کند.
صفحات و کلاهک های یخی و کوه هایِ یخ هم در چرخه ی آب شرکت دارند.
- برف و بوران ذخایرِ یخ را افزایش، و آب شدگی و تصعید[۵۱] و شکستن قطعاتِ بزرگ یخ، ذخایر را کاهش می دهند.
- در ابعادِ زندگی انسان برخی از این فرآیند‌ها به نظر آهسته می رسند اما تغییر در نسبتِ یخ ها به اقیانوس ها بارها در تاریخِ زمین شناختی (از قبیل عصرِ یخ) بوقوع پیوسته است[۵۲].
اعصارِ یخی بخشی از تاریخِ چرخه ی آب بر زمین بوده اند که گاهی میلیون ها سال طول کشیده اند. عصرِ یخ به دوره ای زمین شناسانه اطلاق می شود که درصدِ نسبتا بالایی از آب های سطحِ زمین یخ می زنند.[۵۳]
- کلاهک های یخی و کوه های عظیمِ یخِ[۵۴] زمین قدمتی حدودا ده میلیون سال دارند. برای مدت های مدیدی پیش از آن زمین کلاهک های یخی و کوه های یخ نداشت. در طولِ دو میلیون سال گذشته بارها و برای مدتی طولانی صفحاتِ عظیمِ یخ های قطبی افزایش یافته اند و بخش هایی از آمریکا و اروپای شمالی را پوشانده اند و پس از مدتی دوباره عقب نشینی[۵۵] کرده اند.
- در اخیر‌ترین دوره هایِ پیش رویِ[۵۶] یخ ها یعنی حدودا ۲۰۰۰۰ سال پیش سطحِ دریا‌ها صد‌ها متر از امروز پایین تر بود. ساحلِ شرقی آمریکا نزدیک به ۲۵۰ کیلومتر شرقی تر بود و گویی پلی زمینی در شمالِ غربی آمریکا ( در جایی که امروز دریای برینگ خوانده می شود) آلاسکا را به سیبری متصل می کرد[۵۷].
- در دوره ی اوج این پیش روی هایِ عصرِ یخ محاسبات نشان داده اند که در حدودِ ۵% آب های زمین یخ نبسته بودند.
حرکتِ صفحاتِ شناورِ کره[۵۸] نیز شکل گیریِ کلاهک های یخی و کوه های یخ را توضیح می دهند.
- کلاهک های یخی و صفحاتِ ضخیمِ یخ تنها هنگامی شکل می گیرند که قاره ها نزدیک به یکی از دو قطب باشند.
- عصر کنونیِ صفحاتِ شناورِ کره ی زمین دوره ی نامعمولی است[۵۹] که در آن صفحه ی حاملِ قاره ی قطبِ جنوب تنها دربرگیرنده ی خودِ قطبِ جنوب است در حالیکه بخش های بزرگی از صفحه ی حامل قاره ی آسیا-اروپا و قاره ی امریکای شمالی در درون صفحه ی حاملِ قطبِ شمال قرار دارند[۶۰].
- دانشمندِ صربستانی میلوتین میلانکوویچ[۶۱] در پژوهش های خود ثابت کرده است که بخشی از دلایل پیش روی و عقب نشینی یخ ها بر کره ی زمین بخاطر دگرسانی هایِ مداری[۶۲] زمین و خورشید است[۶۳] که میزان دریافتِ انرژیِ خورشیدی را (به نیمکره ی جنوبی و نیمکره ی شمالی) مقداری تغییر می دهد[۶۴].
جانداران منجمله انسان برای بقا به آب نیازمندند[۶۵]. اگرچه برخی ارگانیسم های زنده در خود آبِ ذخیره دارند اما همه نیاز دارند تا منابع قابلِ اعتمادی از آب را راهجویی کنند[۶۶].
- انسان بطور میانگین و معمولی به ۲ لیتر آب در روز نیازمند است اما میانگین مصرفِ سرانه ی آب در کشور‌های صنعتیِ پیشرفته نزدیک به ۶۰۰۰ لیتر در روز است که اغلب در فرآیند‌های صنعتی موردِ استفاده است.
- صد‌ها لیتر آب هم در آن کشور‌ها برای مصارفِ شخصی (دوش گرفتن، آشپزی، شستشو و غیره) موردِ استفاده است.
- آبرسانی های بی رویه و آبیاری های پراتلاف در فرآیند‌های کشاورزی[۶۷] هم مصرفِ سرانه ی آن کشور‌ها را افزایش داده است.
- با ازدیادِ جمعیتِ کره ی زمین و تغییر و تحولاتِ زیست محیطی[۶۸] مساله ی کمبودِ آب یکی از مهمترین چالش های کوتاه مدتِ بشری خواهد بود.[۶۹] آلودگی های صنعتی آب این مشکل را مضاعف کرده است.
- بدلیل خاصیتِ آب بعنوان یکی از بهترین محلول ها، همه ی آب ها ناخالصی و موادی زاید دارند. با فن آوری های نوین امکانِ پالایشِ دریاچه ها و رود‌ها فراهم شده است اما ضایعاتِ شیمیایی و سوختِ اتلافیِ هسته ای و سوختِ هسته ای دفن شده، و باطری های کهنه و فضولاتِ سمی و صنعتی ذخایر زیرزمینیِ آب را آلوده می کنند و امکانِ پالایشِ آنها را برای مدت هایی بسیار طولانی از بین می برند[۷۰].
Water cycles
Rakhshani, Raymond. Origins of Modernity. Even Development in the Evolution of Science and Technology. South Carolina: CreateSpace, A Division of Amazon Publishing, 2011.
Dawkins, Richard. Science in the Soul. Penguin Random House Publishers, 2017.
geochemical cycle
Berner, Elizabeth Kay, and Berner, Robert, A. Global Environment: Water, Air and Geochemical Cycles. Princeton University Press, 2012.
Shikazono, Naotatsu. Environmental and Resource Geochemistry of Earth Systems: Mass Transfer Mechanism, Geochemical Cycle and the Influence of Human Activity. Springer, 2015.
Garofalo, P. S. and Ridley, J. R. Gold-Transporting Hydrothermal Fluids in the Earth’s Crust (Geological Society Special Publication.) Geological Society, 2014.
hydrothermal fluids
Boyle, R. W. Gold: History and Genesis of Deposits. Springer, 2011.
Garofalo, P. S. Gold- Transporting Hydrothermal Fluids in the Earth’s Crust. Geological Society, 2015.
Roonwal, G. S. Mineral Exploration: Practical Application (Springer Geology.) Springer, 2017.
Archer, David. The Global Carbon Cycle (Princeton Primer in Climate.) Princeton University Press, 2010.
Press, F. and Siever, R. Understanding Earth, 2nd Edition. New York: Freeman, 1997.
Khan, Mohiuddin. Flood Scour for Bridges and Highways: Prevention and Control of Soil Erosion. McGraw-Hill Education, 2015.
Emanuel, Kerry, and Inglis, Bob. What We Know about Climate Change . The MIT Press, 2018.
Harmann, Rebecca. Rock Cycles: Formation, Properties and Erosion. Heinemann, 2005.
Sorooshian, soroosh, and Hsu, Kuo-Lin, and Coppola, Erika, and Tomassetti, Barbara. Hydrological Modelling and the Water Cycle: Coupling the Atmospheric and Hydrological Models (Water Science and Technology Library.) Springer, 2009.
White, William, M. Geochemistry. Wiley – Blackwell, 2013.
movement of matter among reservoirs
Berner, Robert, A. The Phanerozoic Carbon Cycle: CO2 and O2. Oxford University Press, 2004.
Berner, Elizabeth Kay, and Berner, Robert, A. Global Environment: Water, Air, and Geochemical Cycles. Princeton University Press, 2012.
inter-related
Nelson, Robin. Earth’s Water Cycle (Discovering Nature’s Cycles.) Lerner Classroom, 2010.
Fagan, Brian. Elixir: A History of Water and Humankind. New York: Bloomsbury Press, 2011.
Tarbuck, Edward, and Lutgens, Fredrick, K. and Tasa, Dennis, G. Earth: An Introduction to Physical Geology. Pearson, 2016.
Barnett, James, F. Beyond Control: The Mississippi River’s New Channel to the Gulf of Mexico. The University Press of Mississippi, 2017.
Prud’homme, Alex. The Ripple Effect: The Fate of Fresh Water in Twenty First Century. Scribner, Reprint Edition, 2012.
Pielou, E. C. Fresh Water. University of Chicago Press, 2000.
Olien, Rebecca. Water Sources. Raintree, 2017.
Marshall, Shawn, J. The Cryosphere (Princeton Primers in Climate.) Princeton University Press, 2011.
Rusch, Elizabeth, and Brereton, Alice. Glaciers on the Move. West Margin Press, 2019.
Dodds, Walter, and Whiles, Matt. Freshwater Ecology: Concepts and Environmental Applications of Limnology (Aquatic Ecology.) Academic Press, 2019.
برای دریافت نیاز‌های ابزاری و شناخت ابعاد و مقیاس هایی که بدان ها پرداخته شده، نگاه کنید به:
http://htwins.net
Rice, William, B. Inside the Water Cycle: Earth and Space Science. Teacher Created Materials, 2007.
Anderson, David, A. Environmental Economics and Natural Resource Management. Routeledge, 2013.
Griggs, Gary. Coasts in Crisis: A Global Challenge. University of California Press, 2017.
Lamar, John Everts. Water Soluble Salts in Limestones and Dolomites: Reprinted from Economic Geology. Forgotten Books, 2017.
Greenland
Gertner, Jon. The Ice at the End of the World: An Epic Journey into Greenland’s Buried Past and Our Perilous Future. Random House, 2019.
Glassley, William, E. A Wilder Time: Notes from a Geologist at the Edge of the Greenland Ice. Bellevue Library Press, 2018.
porous
impervious
Walther, John, V. Earth’s Natural Resources. Jones & Bartlett Learning, 2013.
US Army Corps of Engineers. Designing the Bayous: The Control of the Water in Atchafalaya Basin – ۱۸۰۰ – ۱۹۹۵, Mississippi River Flood Control, Battle over Floodways, Environmental Activists, Early Efforts, Louisiana Style. Independently Published, 2017.
Skinner, B.J. and Porter, S.C. The Blue Planet. New York: Wiley, 1998.
layered
Halversen, Catherine, and Beals, Kevin, and Strang, Craig. Ocean Currents: Teachers’ Guide. Lawrence Hall of Science, 2001.
Anderson, D.L.T. and Willebrand, J. Oceanic Circulation Models: Combining Data and Dynamics (Nato Science Series C.) Springer, 2012.
Harmann, Rebecca. The Water Cycle: Evaporation, Condensation & Erosion (earth’s Processes.) Heinemann, 2016.
Stewart, Melissa. National Geographic Readers: Water. National Geographic Books, 2014.
sublimation
Jackson, M. The Secret Lives of Glaciers. Green Writers Press, 2019.
McPhee, J. Annals of the Former World. New York: Farrar, Strauss, and Giroux, 1998.
ice caps
retreat
advances
Childs, Craig. Atlas of a Lost World: Travels in Ice Age America. Pantheon, 2018.
Tectonic Plates
Archer, David. Global warming: Understanding the Forecast. Wiley, 2011.
Large portions of Eurasian and North American plates
Milutin Milankovitch
orbital variations
Indrani, Roy. Climate Variability and Sunspot Activity: Analysis of the Solar Influence on Climate (Springer Atmospheric Sciences.) Springer, 2018.
Donovan, Emily. Exploring Earth’s Water Cycle (Spotlight on Weather and Natural Disasters.) Powerkids Publishers, 2018.
O’Hara, Kieran, D. Earth’s Resources and Environmental Impacts. Wiley, 2014.
Postel, Sandra. Replenish: The Virtuous Cycle of Water and Prosperity. Island Press, 2017.
Fennel, Mark. Advanced Flood Control System with Emergency Power, Escape Route and Clean Water: An Effective Long-Term Solution. Amazon Digital Services LLC, 2018.
U.S. Government. After Hurricane Sandy: North Atlantic Coast Comprehensive Study (NACCS) – East Coast Flooding and Storm Surge, High-Risk Areas, Flood Plains and Land Use, Climate Change and Global Warming Sea Rise. Progressive Management, 2015.
Klare, Michael. T. Resource Wars: The New Landscape of Global Conflict. New Yok, NY: Henry Holt and Company, 2002.
Ignotofsky, Rachel. The Wondrous Workings of the Planet Earth: Understanding our World and its Ecosystems. Ten Speed Press, 2018.
__________________________
«مهربانی ات محو می شود»
ر. رخشانی
سَرانجام خواهم رسید
زان پیشتر که به لرزش تبَه شوم.
تَپشِ قلب ام
ضَرباهنگِ منظمِ جست وجویِ بی حاصلِ یادِ تو بود
و جَزایر و اقیانوس ها
وَصلت می کردند
تا بازت یابند.
شاید برایِ تو
گسَست آسان بود
که می پنداشتی از پسِ آن روزها
روزی هست
که شادمانه از خیزاب ها بگذری
تا بر ساحلِ مِهر بنشینی.
آنجا که تویی
طوفان هایی نامعمول می وَزَد
و مهربانی ات،
سَنجاق شده به آشیانه ی بادها،
در نقطه ای بی نهایت کوچک
محو می شود.
من نیز
همچنان، هنوز
خود را می خوانم،
روی سَطرها،
در شعر و در واژگان جادو
و مَعانی می پیچند در هوا
با گذَرِ لَحظات.
___________________