سرشت علم(۴۹): نمونه ی کاربردی – مرکز یخ ‌های قطبی؛ اسناد ۸۰۰ هزاره ای آب و هوا

جمعه, 27ام اردیبهشت, 1398

اندازه قلم متن

دکتر ریموند رخشانی

مقاله و فایل صوتی چهل و نهم

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[۱] کاربردی[۲] – مرکز یخ ‌های قطبی[۳]

اسناد ۸۰۰ هزاره ای آب و هوا[۴]

هَرساله ریزش بَرف در قُطب و ریزشِ بَرف در گرین لند[۵] لایه‌ های سالانه ای از یخ و برف می ‌‌سازند که (مانند حلقه‌ های درختان[۶]) سندِ سالانه ی آب وهوای زمین هستند[۷]. البته تفاوت در قدمتِ این سندهاست[۸]. در مناطقی قطبی، ضخامتِ یخ به ۳ کیلومتر می ‌‌رسد و سابقه ای نزدیک به ۸۰۰۰۰۰ سال دارد.^[۹]

نیرو‌های گرانشی یا جاذبه ای و دورانی^[۱۰] ماه و خورشید و دیگر سیارات، مدار^[۱۱] و درجه ی تمایلِ^[۱۲] (انحنایِ) کره ی زمین را تغییر می ‌‌دهند[۱۳] که هر ۲۳۰۰۰ تا ۱۱۰۰۰۰ سال تکرار می‌‌ شوند[۱۴].

برای مطالعه ی تاثیرِ آن نیروها، اسنادِ نهفته در یخ‌ های قطبی[۱۵] موردِ استفاده ی دانشمندان قرار گرفته اند[۱۶].

میزانِ آفتاب بر هر نقطه ی زمین رابطه ای مستقیم با آب وهوای آن نقطه دارد[۱۷].

با تغییر در اندازه ی انرژیِ آزادشده ی (خروجی) خورشید^[۱۸] میزانِ انرژی دریافتی زمین نیز تغییر می ‌‌کند[۱۹]. برای نمونه چرخه ی ۱۱ ساله ی لکه‌ های خورشیدی^[۲۰] تغییری حدود ۰.۱ درصد در انرژی را نشان داده است[۲۱]. (پی نوشت ح)
با استفاده ابزار‌هایی مدرن چرخه‌ های دیگری از تغییرات[۲۲] در انرژیِ آزادشده ی خورشید اندازه گیری شده اند[۲۳]. برای نمونه مطالعه ی رسوب‌ های دریایی^[۲۴] (که پسان تر بدان خواهیم پرداخت) وجود چرخه ی ۱۵۰۰ ساله ای را ثابت کرده است[۲۵].

نیرو‌های گرانشی یا جاذبه ای و دورانی ماه و خورشید و دیگر سیارات، مدار و درجه ی تمایل (انحنای) کره ی زمین را تغییر می ‌‌دهند[۲۶].

مسیر محورِ گردشی^[۲۷] کره ی زمین هر ۲۳۰۰۰ سال یکبار تغییر می ‌‌کند. مدارِ بیضوی گردشِ زمین^[۲۸] همراه با این تغییر مسیرِ محورِ زمین، فصل های زمین را تا حدودی تغییر می‌‌ دهند[۲۹].
درجه ی تمایل (یا انحنای) کره ی زمین هم هر ۴۱۰۰۰ سال یکبار، بین ۲۲.۱ درجه تا ۲۴.۵ درجه در تغییر است[۳۰] و بر چهار فصل زمین تاثیر می‌‌ گذارد[۳۱].
محور گردشِ زمین بدورِ خود^[۳۲] هم از ۵. یک درصد دایره ای کامل تا ۵.۸ درصد (هر ۱۰۰۰۰۰ سال یکبار) در تغییر است[۳۳] و نتیجتاً میزان دریافتِ آفتاب را تغییر می ‌‌دهد[۳۴].
هرسه ی این تغییرات به نحوی همزمان صورت می‌‌ پذیرند و بر فصل های زمین تاثیر می‌‌ گذارند[۳۵]. در مواردی تاثیرات بر چهار فصل[۳۶] کاملا قابل پیش بینی‌ و در مواردی دیگر غیرقابل پیش بینی‌ و غیرمنتظره اند[۳۷].

یخ‌ های قطبی و یخ ‌های گرین لند[۳۸] اسنادی را فراهم کرده اند[۳۹] تا دانشمندان با استفاده از آنها تغییراتِ فصل های گذشته را اندازه گیری کنند[۴۰].

این اسناد بصورتِ لایه‌ های سالانه بر رویهم انباشته شده اند[۴۱] و در مناطق عمیق تر (ضخامتی حدودِ ۳ کیلومتر یخ[۴۲]) تاریخی‌ بین ۷۵۰۰۰۰ تا ۸۰۰۰۰۰ سال گذشته را ضبط کرده اند[۴۳].
ترکیبِ ایزوتوپیِ یخ^[۴۴] بهترین گرماسنجِ تاریخی است[۴۵]. آبِ حاویِ اکسیژن – ۱۸ از آبِ حاویِ اکسیژن – ۱۶ سنگین تر است[۴۶] و به دما یا درجه ی حرارتِ بالاتری برای تبخیر نیاز دارد[۴۷].
بنابراین نسبتِ اکسیژن – ۱۸ به اکسیژن – ۱۶) در لایه‌ های سالانه که از تبخیر آب[۴۸] و بصورت برف روی هم انباشته شده( نوعی سند گرماسنجی تاریخ را فراهم می‌‌ کند[۴۹].

از آن گذشته یخ‌ ها حباب‌ های هوا را در خود به تله می ‌‌اندازند^[۵۰].

این حباب‌ ها حاوی نمونه‌ های مستقیم ترکیبِ جوّ یا آتمسفری زمین در زمان حبس شدن ‌شان هستند[۵۱].

نمونه برداری دانشمندان از حباب‌ ها میزانِ مستقیمِ ملکول‌ها را – از قبیل دی اکسید کربن، اکسید‌های نیتروژن و گاز متان – که در طول هزاره‌ ها در جوّ یا آتمسفر بوده اند آشکار ساخته اند[۵۲].
نمونه برداری ‌های ۱۰۰۰۰ ساله نشان داده اند که این گاز‌ها به میزانِ بسیار زیادی از حدودِ سال ۱۸۰۰ میلادی[۵۳] (زمانِ آغاز انقلابِ صنعتی ) تا به امروز افزایش یافته اند[۵۴].
در صورتیکه اسنادِ ۵۰۰۰۰۰ ساله از این گاز‌ها نشانگر آن هستند[۵۵] که افزایش و کاهشِ این گازها، در دوره‌ های کهن، تنها بدلیل تاثیراتِ چرخه‌ های زمین^[۵۶] و تغییراتِ مداری بوده اند[۵۷].
این اسناد همچنین ثابت کرده اند که بین افزایشِ دی اکسید کربن (CO_۲) و دما یا درجه ی حرارت زمین[۵۸] در همه ی دوره‌ ها رابطه ای بسیار مستقیم وجود دارد[۵۹].

یخ‌ های قطبی و یخ‌ های گرین لند همچنین حاوی گردوغبارها و نمک دریا‌ها هستند. [۶۰]

میزان گردوغُبار و میزان نمک در یخ ها نشانگر آن اند که آب و هوای زمین تا چه اندازه توفانی بوده است. توفانی ‌ترین دوران ‌ها با سرد‌ترین دوران‌ های عصر یخ همخوانی دارند.

اسنادِ نهفته در یخ ها هم تغییرات درازمدتِ منظومه ای و هم تغییراتِ کوتاه مدت تر بر روی کره ی زمین[۶۱] را آشکار ساخته اند[۶۲].

در دوره‌ های بسیار کوتاه تر (دهه ای) تغییراتِ همزمان در دما یا درجه ی حرارتِ زمین، میزانِ رسوبات و محتوایِ گردوغباری ثبت شده و به اثبات رسیده اند[۶۳].
این تغییرات نمی‌‌ توانستند در نتیجه ی تغییراتِ منظومه ای و یا در نتیجه ی نیرو‌های مداری سیارات بوجود آمده باشند[۶۴] و نقش فعالیت‌ های انسان[۶۵] را (پس از ۱۸۰۰ میلادی) در آنها می ‌‌توان مشاهده کرد[۶۶].
تغییرِ ناگهانیِ گرمایی[۶۷] در چهل سال گذشته یکی‌ از نگرانی‌‌ های دانشمندان است[۶۸] و با میزانِ افزایش دی اکسید کربن (CO_۲) ثبت شده در یخ ها[۶۹] رابطه ای مستقیم دارد.^[۷۰]

[۱]

چاپ و انتشار این مقالات و فایل‌ های صوتی بدون ذکر نام نویسنده و مرجع، و هرگونه استفاده برای مقاصد خصوصی و اهداف انتفاعی بدون گرفتن مجوز از نویسنده اکیدا غیر قانونی است

[۲]

همانگونه که در دیباچه ی کتاب زیر آمده، 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.

[۳]

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

[۴]

Penrose, Sir Roger, and Hameroff, Stuart, and Langer, Allen, et al. Consciousness and the Universe: Quantum Physics, Evolution, Brain & Mind. Science Publishers, 2017.

[۵]

Glassley, William, E. A Wilder Time: Notes from a Geologist at the Edge of the Greenland Ice. Bellevue Library Press, 2018.

[۶]

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

[۷]

Nesje, Atle, and Dahl, Svein Olat. Glaciers and Environmental Change (Key Issues in Environmental Change.) Routeledge, 2016.

[۸]

Jacobson, Michael, and Charleson, Robert, J. and Rodhe, Henning, and Orians, Gordon, H. Earth System Science, Volume 72: From Biogeochemical Cycles to Global Changes. Academic Press, 2000.

[۹]

Alley, R.B. The Two-Mile Time Machine. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2001.

[۱۰]

Planetary cyclical and gravitational forces

[۱۱]

orbit

[۱۲]

Tilt of the earth

[۱۳]

Droxler, Andre, W. and Poore, Richard, Z. and Burckle, Lloyd, H. Earth’s Climate and Orbital Eccentricity: The Marine Isotope Stage, 11 Questions. American Geophysical Union, 2003.

[۱۴]

Hapgood, Charles, H. Earth’s Shifting Crust: A Key to Some Basic Problems of Earth Science. Createspace Independent Publishing Platform, 2015.

[۱۵]

Cullen, John, T. Our Next Ice Age: Tomorrow. Clocktower Books, 2016.

[۱۶]

Dawkins, Richard. Science in the Soul. Penguin Random House Publishers, 2017.

[۱۷]

Roy, Indrani. Climate Variability and Sunspot Activity: Analysis of the Solar Influence on Climate. Springer, 2018.

[۱۸]

sun’s energy output

[۱۹]

McAnulty, Stacy, and Lewis, Stevie. Sun! One in a Billion. Henry Holt and Co., 2018.

[۲۰]

sunspots cycle

[۲۱]

Choudhury, Arnab, Rai. Nature’s Third Cycle: A Story of Sunspots. Oxford University Press, 2017.

[۲۲]

Berner, Elizabeth Kay, and Berner, Robert, A. Global Environment: Water, Air and Geochemical Cycles. Princeton University Press, 2012.

[۲۳]

Gribbin, John, and Gribbin, Mary. Ice Age. Createspace Independent Publishing Platform, 2015.

[۲۴]

ocean sediments

[۲۵]

Kim, Young, C. Handbook of Coastal and Ocean Engineering. World Scientific Publishing Company, 2018.

[۲۶]

Indrani, Roy. Climate Variability and Sunspot Activity: Analysis of the Solar Influence on Climate (Springer Atmospheric Sciences.) Springer, 2018.

[۲۷]

rotation axis

[۲۸]

elliptical orbit of the earth

[۲۹]

Lutgens, Fredrick, K. and Tarbuck, Edward, J. and Tasa, Dennis, G. Foundations of Earth Science. Pearson, 2016.

[۳۰]

Storad, Conrad, J. Earth is Tilting. Rourke Educational Media, 2019.

[۳۱]

Barry, Dr. Roger, G. and Hall-McKim, Dr. Eileen, A. Essentials of the Earth’s Climate System. Cambridge University Press, 2014.

[۳۲]

shape of the orbit

[۳۳]

Garan, Ron. The Orbital Perspective: Lessons in Seeing the Big Picture from a Journey of 71 Million Miles. Berrett-Koehler Publishers, 2015.

[۳۴]

Katz, Arthur, J. Determination of Thermal Radiation Incident upon the Surfaces of an Earth Satellite in an Elliptical Orbit (IAS Paper.) Institute of the Aeronautical Sciences, 1960.

[۳۵]

Strain, Mac, B. The Earth’s Shifting Axis: Clues to Nature’s Most Perplexing Mysteries. Atlantic Publishers of Scientific Publications, 1996.

[۳۶]

Sivaram, Varun. Taming the Sun: Innovations to Harness Solar Energy and Power the Planet. The MIT Press, 2018.

[۳۷]

Griggs, Gary. Coasts in Crisis: A Global Challenge. University of California Press, 2017.

[۳۸]

Rusch, Elizabeth, and Brereton, Alice. Glaciers on the Move. West Margin Press, 2019.

[۳۹]

Jamail, Dahr. The End of Ice: Bearing Witness and Finding Meaning in the Path of Climate Disruption. The New Press, 2019.

[۴۰]

Richard, Wilfred. Between Sea and Glacier: Greenland in a Changing World. International Polar Institute, 2019.

[۴۱]

Rapp, Donald. Ice Ages and Interglacials: Measurements, Interpretations, and Models. Springer, 2019.

[۴۲]

Alley, Richard, B. The Two-Mile Time Machine: Ice Cores, Abrupt Climate Change, and Our Future – Updated Edition. Princeton University Press, 2014.

[۴۳]

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.

[۴۴]

isotopic composition

[۴۵]

Pausata, Francesco, S. R. How Will Sea Ice Loss Affect the Greenland Ice Sheet? On the Puzzling Features of Greenland Ice-Core Isotopic Composition. NASA, 2016.

[۴۶]

Miller, J. R. and Anderson, J. B. and Lechler, P. J. and Konrad. Influence of Temporal Variations in Water Chemistry on the Pb Isotopic Composition of Rainbow Trout (onchorhynchus mykiss.) An Article from The Sciece of the Total Environment. HTML Digital Article on Amazon.com, 2018.

[۴۷]

Bynam, William. A Little History of Science. Yale University Press, 2012.

[۴۸]

Buschmann, Rainer, F. and Nolde, Lance. The World’s Oceans: Geography, History, and Environment. ABC-CLIO, 2018.

[۴۹]

Archer, David. Global Warming: Understanding the Forecast. Wiley, 2011.

[۵۰]

trap

[۵۱]

Penrose, Roger. Cycles of Time: An Extraordinary New View of the Universe. Vintage, Reprint Edition, 2016.

[۵۲]

Wallace-Wells, David. The Uninhabitable Earth. Allen-Lane, 2019.

[۵۳]

Lewis, Simon, L. and Maslin, Mark, A. The Human Planet: How We Created the Anthropocene. Yale University Press, 2018.

[۵۴]

Shikazono, Naotatsu. Environmental and Resource Geochemistry of Earth Systems: Mass Transfer Mechanism, Geochemical Cycle and the Influence of Human Activity. Springer, 2015.

[۵۵]

Ross, Michael, Elsohn. Earth Cycles. First Avenue Edition TM, 2003.

[۵۶]

earth cycles

[۵۷]

US Global Change Research Program. Impacts of Climate Change on Human Health in the United States: A Scientific Assessment. Skyhorse, 2018.

[۵۸]

Griffin, David Ray. Unprecedented: Can Civilization Survive the CO2 Crisis? Clarity Press, 2015.

[۵۹]

Farija, Mohammed Ghassan. The Layman’s Guide to Climate Change. Independently Published, 2018.

[۶۰]

Childs, Craig. Atlas of a Lost World: Travels in Ice Age America. Pantheon, 2018.

[۶۱]

Connolly, William, E. Facing the Planetary: Entangled Humanism and the Politics of Swarming. Duke University Press Books, 2017.

[۶۲]

Ignotofsky, Rachel. The Wondrous Workings of the Planet Earth: Understanding our World and its Ecosystems. Ten Speed Press, 2018.

[۶۳]

Tarbuck, Edward, J. and Lutgens, Fredrick, K. and Tasa, Dennis, G. Applications and Investigations in Earth Science. Pearson, 2018.

[۶۴]

Emanuel, Kerry, A. and Inglis, Bob. What We Know about Climate Change. The MIT Press, 2018.

[۶۵]

Klein, Naomi. This Changes Everything: Capitalism vs the Climate. Simon & Schuster, 2014.

[۶۶]

Schuur, Edward, A. G. and Druffel, Ellen, R. M. and Trumbore, Susan, E. Radiocarbon and Climate Change: Applications and laboratory Techniques. Springer, 2016.

[۶۷]

Romm, Joseph. Climate Change: What Everyone Needs to Know. Oxford University Press, 2018.

[۶۸]

Wallace-Wells, David. The Uninhabitable Earth. Allen-Lane, 2019.

[۶۹]

Klein, Naomi. On Fire: The (Burning) Case for a Green New Deal. Simon & Schuster, 2019.

[۷۰]

Kunzig, R. and Broecker, W.S. Fixing Climate: The Story of Climate Science – and How to Stop Global Warming. New York: Hill and Wong, 2008.

__________________________

«این روزها[۱]»

ر. رخشانی

روزهای غریبی ست

روزهای حدیث و حکایت

روزهای فحش و جنایت

روزهای بی وفایی و خیانت

روزهای زشتی ها، چپاول و غارت

روزهای رفتارهایِ پلید، حرصِ بی نهایت،

روزهای سرسپردگیِ بی پرسش

تمکین و سکوت و کرنش،

روزهای کیشِ شخصیت

برای زورگیر‌های‌ بی دِرایت

روزهای خبیث “ولایت،”

روزهای نِکبت

بدگویی ها، خشم ها و رشک ها، حِسادت

تقلیل گرایی ها، تعمیم‌ هایِ بی نهایت

روزهای خودکامگی و شرارت،

روزهای زورگویی به ضعیف، خشونت

کوته نظری ها، بینش‌ های کوتاه مدت

روزهای “مرد و زن باره گی ها،” شهوت

روزهای حرص و “شهرت”

آزِ پول و “قدرت”،

روزهای غریبی ست

روزهای کژاندیشی، کژمنشی ‌هاست

روزهای ترسِ از جهان، وحشت

روزهای دشواری ها ‌و کثافت.

———————

[۱]

Rakhshani, R. Selected Poems. Craetespace, An Amazon.com Company, 2014.

پی نوشت ح