تعطى العجلة الزاوية للقمر (nm)، وهي كمية قياسية، بالمعادلة رقم (4):
حيث (Nm) هي قوة الازدواج القمري، والتي تعمل على إبطاء دوران الأرض المغزلي (برم الأرض، (Me) (Mm) هما كتلتا الأرض والقمر على الترتيب أما (rm) فهي المسافة إلى القمر.
وقد استنتج سبنسر عام 1939 باستخدام أرصاد أجريت متتابعة حتى عام 1680، أن أن (nm هي ثابت قيمته
وبتطبيق هذا الثابت وجد كل من مونك وماك – دونالد أن قوة الازدواج القمرية وهي قيمة تتطابق مع معدل الفقد (E) الذي يعطى بالمعادلة رقم (5):
كما وجد أن البرم السفلي النسبي حيث هي السرعة الدورانية للأرض أما (c) فهي عزم القصور الذاتي الرئيسي للأرض.
والمعامل (nm) ليس قيمة ثابتة، حيث ذكر لامبك فيما بعد قيما له من عدة مصادر تبلغ ضعف قيمة سبنسر – جونز التي استخدمها مونك.
الأرض العيارية المتناسقة:
للوصول إلى نموذج عياري للأرض تتطابق نتائجه مع أرصاد المد والجزر الأرض، تم وضع العديد من النماذج للأرض. وقد أدت الدقة في وضع نماذج متناسقة للأرض وبدون محيطات.
اعتمادا على زمن انتشار الموجات الزلزالية وعلى التغيرات المسجلة لعديد من الاهتزازات الحرة إلى توحيد قيم لوف لهذه النماذج.
حيث أجرى فاريل اختبارا يهدف إلى إحداث فروق في قيم لوف، وذلك بتغير الطبقة العليا من الأرض وحتى 1000 كم من السطح، واستعان فيها فاريل بنموذج جتنبرغ – پوللين.
ونموذج تتكون فيه الطبقة العليا وحتى 1000 كم من قشرة محيطية، ونموذج ثالث له نفس السمك ولكن ذات تركيب لوشاح فاري.
تمت المقارنة بين القيم لوف المحسوبة لكل من النماذج الثلاثة، حيث يوضح الجدول رقم (2) نتائج قيم لوف حتى الدرجة الثانية، والتي يبدو الاختلاف بينها على التخصيص في العدد الرابع من الكسر.
وقد وجد أن العديد من النماذج الحديثة للأرض يمكنها أن تخدم كأساس لتصحيح المد والجزر التثاقلي، وقد وضع لكل نموذج قياسي تسمية خاصة به.
وبالنسبة للنموذج الحالي، أي نموذج الأرض العيارية المتناسقة فإن قيم يمكن أن تحقق الهدف منه، مع فرض طور إبطاء للمد والجزر الفيضي يساوي الصفر.
تمثل المعادلات (2)، (3) النهج البسيط للعلاقة بين المد والجزر التثاقلي على سطح اليابسة وكل من المسافة (R) وزاوية الأفق للجرم المداري الصغير، إلا أن تغير كل من (R)، مع الزمن يبدو معقدا، نظرا لدوران الأرض وتشابك الحركات المدارية.
ولكنه مع تحليل هذه التعقيدات فإن دراسات المد والجزر الأرضي تعتبر وريثا للدراسات المكثفة عن المد والجزر البحري خلال القرن الماضي، حيث تم تحليل قياسات عام أو أكثر للمد والجزر البحري عند عدد من المواني العالمية باستخدام نظام دوران – دودسوون كمحصلة لعديد من العناصر التوافقية.
وعلى الرغم من أن الغرض من رصد المد والجزر الأرضي ليس التكهن، وإنما المساعدة في تعيين الخواص البيئية الحالية للأرض، فإن المكونات العظمى للمد والجزر في كل نسق فقط هي التي تمد بهذه الشواهد.
وعندما تم تحليل المد والجزر بعناية اتضح أنه لا يشكل موجة واحدة، ولكن يشكل تركيباً موجباً معقداً، حيث أمكن التعرف على ثلاثة أنواع رئيسية من موجات المد والجزر. والتي يوضحها الجدول رقم (1).
حيث يبين هذا الجدول دورات المد والجزر ونواتج السعات (b) للعناصر الكبيرة للمد والجزر على الامتداد الطويل لدوراته.
هذا العرض لأنواع موجات المد والجزر مبني على تطبيق إحداثيات جسيم مداري بسيط يتمركز بالسمت في المعادلات من (1) إلى (3) ولا يضع في الاعتبار التغير الجغرافي لخط العرض، والذي يختلف لكل من الأنواع الثلاث المذكورة في الجدول رقم (1).
وأيضاً بالنسبة للمد والجزر المحلل لعناصره الطيفية الهامة والذي يعتبر ذا أهمية خاصية لتفسير متبقيات المد والجزر الأرضي.
لتبسيط نظرية المد والجزر، نبدأ بتقدير قوى المد والجزر المؤثرة على أرض دائرية صلبة نتيجة لكل من الشمس والقمر.
في هذا الإطار سوف نعتبر الشمس والأرض والقمر وحدة كتلة ممثلة في مركز كل منها، كما سنعدل نتائج هذا الفرض المثالي، فيما بعد، للربط بين أرصاد المد والجزر الأرضي وتشوهات نماذج الأرض.
وعلى اعتبار أن الجهد التثاقلي الكلي لجرم صغير هو مجموع الحدود التوافقية الكرية، فإن الجهد المحدث للمد والجزر يتكون فقط من الحدود التي تتغير بالنسبة للأرض وتعتبر كمصدر لتشوه الأرض.
أما الحدود المهملة (المحذوفة) فإنها تشكل الثوابت التي يتم اختيارها لإحداث قوى جهد يساوي الصفر عند مركز الأرض.
ويمثل حد الدرجة الأولى منها العجلة المتماثلة على جزء من الأرض وفي اتجاه الجرم الصغير، والذي لا ينتج عنه تشوه وعليه فإن الجهد المحدث للمد والجزر (U) يعرف على أنه مجموع الحدود التوافقية الكرية من الدرجة الثانية فأعلى.
وبفرض أن كتلة الجرم المداري الصغير هي (M) وأنه يبعد عن مركز الأرض بمسافة (R)، وأن نقطة المشاهدة تبعد عن مركز الأرض بمسافة (r).
كما أن زاوية السمت المركزية مقيسة من خط هي ، وعليه يعطى الجهد المحدث للمد والجزر (U) بالمعادلة رقم (1):
والتي تكون صحيحة في حالة حيث (G) هي ثابت نيوتن ومقداره
وفي حالة أرض نموذجية مفلطحة لها قطر استوائي وثابت تفلطح (f)، فإن نقطة على السطح وعند خط عرض مركزي، حيث 1-f =.
وتكون المركبة الرأسية (لأعلى) للمد والجزر التثاقلي هيوالمركبة الأفقية هياتجاه السمت وعكس اتجاه الجرم الصغير، ممثلة بالمعادلتين (2)، (3):
=هما ثابتان للقمر والشمس على التوالي.
هذا وقد جهز بروكي وكساعدو برنامجنا للحاسب الآلي لحساب كل من الممثلتين بالمعادلتين (2)،(3) بدقة تصل إلى ± 0.004 ميكورجال (1 جال = ا سم.ثانية–2) بالنسبة لمد وجزر القمر، كما أن دقة مماثلة أصبحت متاحة بالنسبة لمد وجزر الشمس.
ظاهرة المد والجزر الأرضي هي حركة دورية تسبب تشوه الأرض ويبلغ مداها في بعض الأحيان أكثر من قدم.
ويحدث المد والجزر الأرضي نتيجة لجذب الشمس والقمر وهي نفس القوى التي تحدث المد والجزر البحري. ولقوة الجذب هذه تأثيرها العكسي على الشمس والقمر، ولها أهمية كبيرة في مجال علم الفلك حيث تمكن من التعرف على ديناميكية الأجسام السماوية الثلاث – الشمس والأرض والقمر.
فعلى سبيل المثل يمكن تعيين حركة البرم المغزلي الدورية للأرض بدقة، والتي تنتج عن قوة الازدواج التي يحدثها القمر، وذلك برصد عجلة السرعة المدارية للقمر.
وفي مجال علوم البحار والمحيطات فإن مد الأرض وجزره له علاقة وثيقة الصلة بمد والمحيطات وجزرها.
ولتفهم حدوث ظاهرة المد والجزر الأرض فإنه عندما نفع الجرم السماوي (القمر مثلاً) مباشرة فوق نقطة المشاهدة (أي يكون القمر في موقع السمت بالنسبة للأرض) فإن الأرض تحيد تدريجياً وبخفة في اتجاه هذا الجرم السماوي.
وهذا هو المد، يبدأ الماء في الانسياب أيضاً في هذا الاتجاه السماوي، وهذا هو المد، يبدأ الماء في الانسياب ايضاً في هذا الاتجاه ويرتفع مستواه مثلماً يرتفع سطح الأرض.
وعندما يتعامد الجرم السماوي مع نقطة المشاهدة (أي ينطق الخط الواصل بيهما مع الأفق)، ينخفض المد تدريجياً، وفي هذه الحالة يحدث الجزر.
أما عندما يصل الجرم السماوي إلى موضع معكس مع السمت (الحضيض) لنقطة المشاهدة، يحدث المد مرة أخرى مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن مدار حركة الجرم السماوي يحدث زحزحة ما في مركز تثاقل الأرض، والتي تبلغ مداها مع اقتراب هذا الجرم السماوي من مركز الأرض.
ومع استمرار حركة الجرم السماوي بالنسبة للأرض يحدث تكرار المد والجزر والذي يوضح حدوث المد في حالة وقوع الجرم السماوي في موقع السمت أو الحضيض من الأرض، وحدوث الجزر في حالة وقع الجرم السماوي مع الأفق بالنسبة للأرض، كما يوضع حدوث موجات المد والجزر أثناء الحركة النسبية للجرم السماوي والأرضي.
تحدث الحركة الدورانية لكل من الشمس والأرض والقمر تزحزحاً رأسياً دورياً على سطح الأرض، كما تؤدي إلى تغير دوري في موضع قطبي الأرض يأخذ شكل قوس من قطع لا مركزي.
كما يحدث مد المحيطات وجزرها والذي يبلغ مداه عدة أمتار في بعض مناطق الكرة الأرضية نتيجة للحركة النسبية لكل من الشمس والأرض والقمر.
وتعتبر ظاهرة المد والجزر البحري من الظواهر المعقدة، حيث يعتمد مداها على مدى امتداد سطح الماء وطبيعة الشاطيء والتيارات البحرية واتجاه الرياح وشدتها.. وغير ذلك، وعليه فإن مدى المد والجزر البحري يختلف من منطقة إلى أخرى.
بدأت المحاولات الأولى لقياس مدى المد والجزر الأرضي مع نهاية القرن التاسع عشر، ففي عام 1919 قام ميكسون وجالي بقياس التغير في مدى المد والجزر اليومي بالقرب من جنيف ووسكنسن، وذلك بتسجيل التغير في منسوب المياه عند طرفي أنبوب أفقي طوله 500 قدم (152 متراً) مدفونة تحت الأرض.
ونظراً لدقة وأهمية هذا العمل فقد اعتبرت الطريقة بداية للقياسات الحديثة للمد والجزر. وفي الوقت الحالي يعبر جهاز قياس التغير في الميل (تلتيميتر) وجهاز قياس التثاقلية الأرضية (جرافيميتر)، من أوسع أجهزة قياس المد والجزر انتشارا.
حيث أن لكلا الجهازين ميزة الدقة وسهولة الحمل وقلة التكاليف، وبالتالي فإنهما يمكنان فريقاً علمياً من إنشاء خرائط لتوزيع المد والجزر الأرضي والبحري على سطح الكرة الأرضية، والتي ما زالت في أطوار الإعداد الأولى.
وتعتبر دراسة ظاهرة المد والجزر الأرضي ذات أهمية خاصة تساهم في دراسة وتفهم التركيب الداخلي للأرض، وحركتها الدورانية وكذلك تأرجح القطبين.. وعديد من المشاكل العلمية البحثة.
كما يساعد تسجيل المد والجزر الأرضي على تصحيح القياسات التثاقلية التي تجري على سطح القشرة الأرضية بغرض دراسة تراكيبها الجيولوجية تحت السطحية وخدمة الاستكشاف الجيولوجي.
وتجد هنا الإشارة إلى أن قياسات المد والجزر الأرضي غير معلومة حتى الآن في منطقتنا العربية على امتدادها، (هناك تخطيط أن يبدأ رصد المد والجزر الأرضي في المستقبل القريب باستخدام جهاز قياس التثاقلية الأرضية (الجرافيميتر).
تعتبر مياه البحر محلولاً ضعيفاً يتكون من عدة مواد مذابة في الماء (أنظر الجدول)، ويطلق مصطلح الملوحة (Salinity) على الوزن الكلي للمواد المذابة بالماء.
ويعبّر عن الملوحة عادة بالجرام لكل كيلو جرام أو بالجزء لكل ألف جزء (PPT)، أو بالجزء لكل مليون جزء (PPM)
ويبلغ متوسط ملوحة مياه البحر 35 ألف جزء لكل مليون جزء، ومعظم الملاح المذابة في مياه البحر عبارة عن كلوريد الصوديوم.
وتنص الافتراضات التي تتناول أصل مياه البحر على أن هذه المياه قد نتجت بسبب تراكم البخار المكثف والغازات البدائية، التي انبعثت من الأرض في المراحل المبكرة من تاريخها.
وهناك بعض مكونات مياه البحر يعتقد أنها تكونت أيضاً بنفس الطريقة، لأن مياه الأنهار لم تقم بنقلها إلى البحار (ومثال ذلك الكلور والبروم البورون).
أما العديد من المكونات الأخرى لمياه البحر (كالكربونات والكبريتات والماغنسيوم والكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم) فقد تكونت نتيجة لإذابة مياه الأنهار لأملاح الصخور الأرضية، ونقلها لهذه المكونات عند المصبات إلى البحار.
ولا يستمر وجود بعض هذه المكونات فترة طويلة في مياه البحر، حيث سرعان ما يتم استخلاصها من قبل بعض المتعضيات البحرية، ومن أمثلة هذه المكونات: الكالسيوم والكربونات والسيليكا.
ويعتمد توزيع الأحياء في المحيطات على وفرة المواد الغذائية (الأوكسجين والسيلكا والنيتروجين والفوسفور) الذائبة في مياه المحيطات.
ويتوافر الأوكسجين المذاب في المياه السطحية ولكنه يستنزف في المستويات الوسطى لمياه المحيطات ويكثر في مياه القاع.
يتعرض قاع المحيط لوابل من المواد التي تتساقط عليه، والتي يتكون بعضها في المحيط نفسه (كالأصداف والهياكل العظمية والأسنان والقشور والأنسجة الحيوانية والنباتية).
وينتقل بعضها من المناطق البرية المجاورة (كالحصى والرمال والطمى والطين)، وقد يأتي بعضها من السماء (كالنيازك)، ومن البراكين ومن المواد التي ترسبت كيميائياً من مياه البحر، أو من الينابيع الحرارية الموجودة تحت سطح المحيط (كالهاليت والجبس).
ويمكن تقسيم هذه المواد المتعددة التي تهبط إلى قاع المحيط إلى ثلاث مجموعات رئيسية هي: الرواسب البرية (Terrigenous) والرواسب الحيوية (Biogenous) والطفل الأحمر (Red clay).
ويعتمد توزيع الأنواع المختلفة من الرواسب الموجودة في قاع المحيط على عدة عوامل، هي عمق المحيط، وكيميائية المياه، ودرجة الحرارة، وحجم المواد العضوية المنتجة في المحيط، والبعد عن المناطق التي تأتي منها الرواسب البرية.
وفي المناطق التي تتصف بانخفاض معدلات الترسيب فيها، أو بتعرض صخورها للحت بفعل تيارات القاع، تلتحم صفائح أو عقد أكاسيد الحديد والمنجنيز معاً.
ويبلغ قطر بعض هذه العقد 10 سنتيمترات أو أكثر وهي تحتوي على كميات اقتصادية من النحاس والنيكل والكوبلت.
وتوجد رواسب الكربونات عند حواف المحيطات في المناطق ذات المياه الدافئة المعزولة عن الدلتات الشاطئية، وفي الطبقات القاعية المدفونة تكون المركبات العضوية الموجودة بها قد نضجت حرارياً، وأدلت إلى توليد الغاز الطبيعي والبترول السائل أو الاثنين معاً.
وفي ظل ظروف ملائمة يهاجر الزيت والغاز عبر الطبقات المنفذة (Premeable Beds) ليستقر في النهاية في المكامن النفطية.
إن قيعان المحيطات ليست مستوية دائماً بل يمكن تمييز ثلاثة قطاعات مورفولوجية رئيسية لهذه القيعان وهي:
1- الأرصفة القارية (The continental Margins)
2- أحواض أعماق المحيطات (The Deep – Ocean Basins)
3- سلاسل الجبال المحيطية المتوسطة (The Mid – Oceanic Ridges)
وتحيط الأرصفة القارية بالمحيط الأطلسي والمحيطات الأخرى المماثلة له، وهي تتكون من حواف القارات التي غمرتها المياه ومن مناطق الجرف القاري.
وتعتبر مناطق انتقالية بين القارات وبين أعماق المحيطات، وتشكل الأرصفة القارية نحو سدس سطح الأرض.
ويتراوح عرضها من بضعة كيلومترات إلى عدة مئات من الكيومترات، ويبلغ متوسط عرضها 65 كيلومتراً وأوسع الأرصفة القارية في العالم نجدها عند سواحل سيبريا الشمالية في الاتحاد السوفييتي.
حيث يمتد الرصيف القاري هناك مسافة 1260 كيلومتراً عن الشاطئ تحت الماء وقد تكون حواف الرصيف القاري ذات سمات ترسيبية أو ناجمة عن تأثير عمليات الحت الميكانيكي ويلي الرصيف القاري منطقة ذات انحدار شديد يطلق عليها اسم الجرف القاري (Continental Slope).
وهو منحدر يمتد إلى عمق ألفي متر تحت سطح البحر، وتنهال على هذا الجرف من الرصيف القاري ألوف الأطنان من الرسوبيات والمياه المسحوبة معها مؤلفة تياراً هائلاً يدعى باسم التيار العكر.
ونتيجة لتكرار تلك التيارات العكرة على سطح الجرف القاري فإن ذلك يؤدي إلى تكوين أخاديد طويلة ضخمة وعميقة.
ثم تتوقف تلك التيارات العكرة في نهاية المنحدر لتستقر فوق منطقة أقل انحداراً من الجرف القاري لكنها مرتبطة به ومتتمة له تدعى التلعة القارية (continentral Rise).
وتوجد فوق الجرف القاري أخاديد محيطة بعضها مستقيم وبعضها منكسر. وتنشأ بعض هذه الأخاديد عن الصدوع والبعض الآخر عن التيارات العكرة، ويتراوح عمق التلعة القارية بين ألفي متر وثلاثة آلاف متر والتلعة القارية أقل انحداراً من الجرف القاري.
وتغطي الرواسب العضوية (والتي غالباً ما تكون من الحجر الجيري) كلا من الجرف القاري والتلعة القارية.
ويلي التلعة القارية منطقة تدعى الأعماق الخضمية أو اللجية (Pelagic Depths) تؤلف أكبر رقعة من مساحة أعماق المحيطات.
وهي تبدأ من عمق ثلاثة آلاف متر تحت سطح الماء حتى تصل إلى عمق خمس آلاف متر تحت سطح الماء حتى تصل إلى عمق خمسة آلاف متر، ثم تليها منطقة الأعماق السحيقة أو الحضيض اللجي التي يزيد عمقها على خمسة آلاف متر. وقد يصل إلى عمق أحد عشر ألف متر أو أكثر.
وتوجد في أعماق المحيطات سلاسل جبلية ضخمة يزيد طول بعضها على خمسة آلاف كيلومتر، وفي مقدمتها السلسلة الأطلسية التي تمتد على طول المحيط الأطلسي بدءاً من جزيرة ايسلندة قرب خط عرض 55° شمالاً ويحف بها من الشرق والغرب أخدودان عظيمان، تتراوح أعماقهما بين أربعة الاف وستة آلاف متر.
وتطل السلسلة على هذين الأخدودين من ارتفاع 1800 متر حيث يشكل هذا الارتفاع حاجزاً تحت الماء بين القسم الشمالي والقسم الجنوبي للمحيط الأطلسي وقد ترتفع في مناطق أخرى على شكل قمم بارزة فوق سطح الماء.
لتشكل العديد من الجزر مثل جزر الأزور (Azor) ولا تختلف تضاريس أعماق المحيط الهادي واحتوائه على أهم أخاديد الأعماق البحرية في العالم (والتي من أهمها أخدود كوريل في شمال شرقي اليابان الذي يبلغ عمقه 10540 متراً، وأخدود مارياناس شرقي جزر الفلبين الذي يبلغ عمقه 14500 متر)
كما تشابه تضاريس الأعماق في كل من المحيطين الهندي والمتجمد الشمالي من حيث التنوع تضاريس المحيطين الهادي والأطلسي.
وتتسم رسوبيات حضيض المحيط بقلتها حيث لم يزد سمكها خلال ملايين السنين – حسبما بينته الموجات الاهتزازية (السيزمية) على 350 متراً في قاع المحيط الهادي وعلى 650 متراً في قاع المحيط الأطلسي.
ومرد ذلك يعود إلى احتفاظ أعماق الرصيف القاري والجرف القاري والتلعة القارية بمعظم الرسوبيات التي تأتي من اليابسة، فلا يصل إلى الأعماق المتوسطة أو السحيقة منها إلا النزر اليسير.
ويرتبط شكل تضاريس أعماق المحيط بعوامل باطنية حركية (تكتونية) لا تزال حتى اليوم تؤثر فيها، إذ إن الصدوع والأخاديد المحيطة بتلك الأعماق أو المتنشرة فيها أصبحت مناطق الضعف الكبرى في القشرة الأرضية لذلك فإن الزلازل يتكرر حدوثها في تلك المناطق.
كما أن البراكين الثائرة تحت المحيط أو التي ارتفعت مخاريطها حتى علت عليه لا يزال بعضها نشطاً يقذف لاباته (Lava) باستمرار، أو هو هاجع يثور بين حين وآخر.
وعلى الرغم من أن عوامل مشتركة كانت قد شكلت تضاريس اليابسة والحضيض البحري، إلا أن الفارق يكمن في حدة تضاريس هذا الحضيض التي حفظتها المياه من تأثير عوامل الحت التي تواجهها تضاريس اليابسة.
إن التناظر بين ليثولوجية وعمر قشرة القارات والمحيط، يمكن شرحها بواسطة نظريات انتشار قاع المحيط (Sea – Floor Spreading) وتكتونية الصفائح (Plate Tectonics).
ومن الافتراضات الأساسية لهذه النظريات أن الصفائح التي تتكون منها القشرة الأرضية تتحرك باستمرار بالنسبة لبعضها والذي يسمح بهذه الحركة: الطبقة اللدنة الواقعة بين الغلاف الصخرية ونطاق الانسياب (Asthenosphere)
ونتيجة لهذه الحركة فإن الصفائح تصطدم ببعضها أو تنفرج بعيداً عن بعضها ويتسبب ذلك في كل الظواهر الحركية (التكتونية) للقشرة الأرضية.
وتفترض نظرية تمدد قاع المحيط أن قشرة محيطية جديدة يتم تكونها نتيجة لتصاعد مواد الصهير الآتية من أسفل من نطاق الانسياب.
حيث تصعد هذه المواد عمودياً تحت السلاسل الجبلية الطولية الموجودة في أعماق المحيط ثم تنتشر أفقياً في الجزء العلوي منها، رافعة قاع المحيط على جانبي هذه السلاسل. وفي الناحية المقابلة للسلاسل (Ridges) وعلى طول الأخاديد تندفع الصفائح في اتجاه بعضها.
وهنا يجب أن يحدث انكماش في الصفيحة ليعادل التمدد في الجهة المقابلة على طول السلسلة الجبلية.
ويتم ذلك بانزلاق إحدى الصفائح تحت الصفيحة المقابلة وغوصها في نطاق الانسياب (الأسينوسفير) حيث ترتفع درجة حرارة ذلك الجزء الغائص ويتحول إلى صهير (Magma) تندفع إلى أعلى على هيئة نشاط بركاني على حواف القارات أو في أقواس الجزر.
وباختصار يحدث إمداد للصفائح على طول السلاسل الجبلية المحيطة واستهلاك لها على طول الأخاديد، وهكذا تظهر الجزر البركانية على هيئة قوس جزر نتيجة النشاط البركاني الناشئ عن صعود الأجزاء المنزلقة بعد انصهارها في نطاق الانسياب.
وحينما تكون الصفيحتان المصطدمتان إحداهما قارية والأخرى محيطية، تتكون سلسلة جبال عالية أمامها أخدود محيطي. وقد يحدث عند تصادم جزء قاري مع جزء محيطي من صفيحتين متقابلتين، أن تنزلق شرائح القشرة المحيطية فوق الجزء القاري لتكون جبال تعرف باسم اوفيوليت (Ophiolites).
وقد استنتجت أدلة جيوفيزيائية تتعلق بانتشار أو تمدد قاع المحيط مثل توزع الشذوذ المغناطيسي الممثل بالأحافير المغناطيسية، فنظراً لأن قشرة قاع المحيط بازلتية (ومن المعروف أن البازلت يتضمن نسبة ضئيلة من المعادن المغناطيسية).
فإن البازلت عندما يصل إلى السطح يتجمد وتحافظ المواد المغناطيسية فيه على اتجاه المجال المغناطيسي في ذلك الوقت، ومن هنا فإنه يصبح من السهل التحري عن الاختلافات المغناطيسية للمجالات المغناطيسية لصخور قاع المحيط.
وتتخذ توزعات الشذوذ المغناطيسي لقاع المحيط امتدادات طولية على شكل أشرطة مغناطيسية متوازية، ذات خصائص قوية أو ضعيفة أو موجبة أو سالبة. وهذا التوزيع ليس عشوائياً، وإنما يظهر حقيقة لتباين في مغناطيسية الصخور.
وتكمن أسباب هذه التباينات حقيقة أن المجال المغناطيسي للأرض يعكس أحياناً خصائصه القطبية، فيصبح القطب المغناطيسي الشمالي قطباً مغناطيسياً جنوبياً والعكس بالعكس، وعندما يتمدد قاع المحيط من مراكز التمدد في كلا الاتجاهين، تتناوب سلسلة من الكتل الصخرية الممغنطة العادية والمعكوسة على كل من الجانبين.
ويمكن إجراء مسح مغناطيسي لهذه الصخور بواسطة جر جهاز قياس المغناطيسية (Magnetometer) على سطح المحيط فوقها.
وقد دلت الدراسات المغناطيسية التي أجريت أن أغلب المحيطات الحالية بدأت انفراجها في فترات زمنية لا ترجع في قدمها إلى أبعد من عصر الجوارسي.
تعد كلمة «بحر» تعبيراً غير محدد المعنى من الناحية العلمية، فكثيراً ما يطلق هذا التعبير على عديد من البحار قد لا تجمع فيما بينها أي صفات مشتركة.
ومن أمثلة ذلك الاختلاف الكبير بين مورفولوجية كل من بحر الشمال (North Sea)، وبحر قزوين (Caspian Sea) وبحر سرجاسو (Sargasso Sea) وبحرا آزوف.
فجميع هذه «البحار» تتألف من مسطحات مائية، إلا أن بحر الشمال يعد جزءاً شبه منفصل عن المحيط الأطلسي الشمالي، وتنحصر جوانبه الشرقية والغربية بأراضي الساحل الغربي لقارة أوروبا والساحل الشرقي للجزر البريطانية.
أما بحر قزوين فهو مسطح مائي منفصل تماماً عن بحار العالم الكبرى، ومسطحاتها المائية المتصل بعضها ببعض، فهو بمعنى آخر لا يختلف في شكل عن تعبير «بحيرة» ويشبهه في ذلك البحر الميت (The Dead Sea) ذو المياه العظيمة الملوحية وبحر آرال (Aral Sea).
أما بحر سرجاسو فهو جزء لا يتجزأ من المحيط الأطلسي الشمالي نفسه بل هو الجانب الجنوبي الغربي من هذا المحيط.
ويضم المسطحات المائية المجاورة للساحل الجنوبي الشرقي للولايات المتحدة الأمريكية، ولكن يصنفه الباحثون كبحر مستقل تبعاً للخصائص الأقيانوغرافية التي تتميز بها مياهه، ومن ثم فهو عبارة عن كتلة مائية ذات صفات أوقيانوغرافية متمايزة عن بقية مياه المحيط الأطلسي الشمالي.
أما بحر آزوف فهو عبارة عن بحر داخلي شبه مقفل انفصل عن بحر داخلي آخر أكبر منه حجماً ألا وهو البحر الأسود، وتبعاً لمياهه الراكدة وضحولته، وانخفاض نسبة الملوحة في مياهه حيث يصب فيه كثير من الأنهار الكبيرة الحجم، فهو أشبه بالحيرات منه بتعبير بحر.
وعلى ذلك فإن أنسب تفسير لتعبير «بحر» هو ذلك الذي ينص على أن «البحر» يتألف من مسطحات مائية محيطية (Ocea-nic Water) واسعة الامتداد قد تكون شبه مغلقة أو محاطة بأجزاء من اليابس من عدة جهات.
ويقصد «بالمياه المحيطية» هنا، مياه الميحطات المتصل بعضها ببعض والتي تحيط بيابس الكرة الأرضية، وتكون القسم المائي العظيم المساحة على سطح الكرة الأرضية.
وعلى ذلك فإن البحار الداخلية المغلقة تماماً، والمنفصلة عن المسطحات المائية المحيطية (مثل بحر قزوين، وبحر آرال، والبحر الميت) لا تعد وفقاً لهذا التحديد بحاراً.
ويشير الأستاذ تشارلز كوتر (C. H. Cotter) إلى هذه المسطحات المائية البحرية الداخلية باسم «الأحواض النهائية» (Terminal Basins) أو التصريف المائي الداخلي (Inland Drainage).
ومن الطريف أن يرتبط الرقم 7 بأعداد الظواهر الكبرى في العالم منذ القدم، وذلك مثل الأيام السبعة للأسبوع، وعجائب الدنيا السبع، والسموات السبع، وكذلك البحار السبع، وكان مفهوم الإنسان في القرن الخامس قبل الميلاد عن البحار السبعة ما يلي:
أ- الميحط الهندي (Erythraean)
ب– البحر الأحمر (Sinus Arabicus)
جـ- الخليج العربي (The Arabian Gulf)
د- البحر الأسود (Pontus Euxinus)
هـ- بحر آزوف (Palos Macotis)
و- البحر الادرياتي (Adriatic Sea)
ز- بحر قزوين Caspian) Sea)
وبعد زيادة معرفة الإنسان بالمسطحات المائية الحالية والأبعاد الحقيقية للبحار والمحيطات، يميز الكتاب السبعة في عالمنا المعاصر بما يلي:
أ- المحيط الأطلسي الشمالي (N. Atlantic Ocean).
ب- المحيط الأطلسي الجنوبي (S. Atlantic Ocean).
جـ- المحيط الهادي الشمالي (N. Pacific Ocean)
د- لمحيط الهادي الجنوبي (S. Pacific Ocean)
هـ المحيط الهندي (Indian Ocean)
و- المحيط القطبي الشمالي (Arctic Ocean)
ز-المحيط القطبي الجنوبي (Antarctic Ocean)
وفي نفس الوقت يصعب التمييز بين تعبير «بحر» Sea وتعبر «محيط» Ocean، إلا أن العبير الأخير يطلقه الباحثون على المحيطات السبعة السابقة، وجرى العرف على تسمية الأجزاء الداخلية شبه المغلقة وشبه القارية من هذه المحيطات بتعبير «حار» مثل بحر الشمال والبحر الأبيض المتوسط وبحر اليابان.
وقد قسم الأغريق المسطحات المائية بحسب معرفتهم بأبعادها إلى قسمين هما:
– «البحر» أو ثالاسو The Sea or Thalasso وكان يقصد «بالبحر» هنا، هو الإشارة إلى البحر الأبيض المتوسط.
– «المحيط» Ocean (Okeanus) أي المسطحات المائية المحيطية العظمى التي تحيط بيابس الأرض، وقد كان «البحر» – البحر المتوسط – مألوفاً لدى الإغريق أكثر من معرفتهم بخبايا «المحيط».
ويصنف العلماء المسطحات البحرية والمحيطية في العالم من الناحية السياسية إلى مجموعتين هما:
أ- البحر المفتوح (Open Sea) أو البحر العالي (High Sea)
ويقصد بذلك المياه البحرية الدولية التي لا تخضع لسيطرة دولة ما، ولا تقع ضمن الحدود السياسية لأي دولة ما من دول العالم.
ب- المياه الإقليمية: (Territorial Waters)
ويقصد بذلك المسطحات البحرية التي تقع ضمن الحدود السياسية لدولة ما، وتخضع هذه المسطحات البحرية لحماية الدولة التي تمتلكها.
كما يلاحظ أن بعض القاراتت وخاصة قارة أوربا تكثر فيها الجزر وأشباه الجزر، ويطلق على البحار الصغيرة التي تفصل بين هذه الجزر وأشباه الجزر تعبير «البحار الحدية» (Marginal Sea) أو شبه القارية (Epicontiental Seas).
ومن أمثلتها بحر البلطيق والبحر الأدرياتي والبحر التيراني وبحر إيجه. وكذلك البحار الحدية في جنوب شرقي آسيا والتي تفصل بين مجموعات الجزر وأشباه الجزر في هذا الإقليم، ومنها بحر الصين الشمالي وبحر الصين الجنوبي وبحر سليبيس وبحر ملقا.
ومن الطريف أن يطلق أحياناً على مثل هذه البحار الحدية تعبر «خلجان» على الرغم من عظم اتساعها واتصالها المباشر بالبحر عن طريق فتحات واسعة جداً، ومن أمثلة ذلك خليج بسكاي الذي يتصل بالمحيط الأطلسي وخليج بنغال الذي يتصل بالمحيط الهندي.
ويلاحظ أن هذه البحار الحدية تعتمد على مياه المحيط اعتماداً مباشراً تبعاً لاتصالها به، إلا أن تكوينات مياهها تعد أكثر تعقيداً من مياه المحيط وذلك تبعاً لتأثرها بما يأتي إليها من اليابس من مياه عذبة ورواسب متنوعة.
ومن ثم كثيراً ما يلاحظ الباحث أن مياه البحار الحدية تختلف أو قيانوغرافياً عن مياه المحيط المتصل بها من حيث درجة حرارة المياه، ونسبة ملوحتها وكثافتها وخصائصها العامة.
ولا يقتصر الاختلاف بين البحار الحدية والمحيطات على تنوع مياههما فقط، بل نلاحظ كذلك أن البحار الحدية أحدث عمراً من الناحية الجيولوجية إذا ما قورنت بأحواض المحيطات الحقيقية (True Oceantic Basins).
فبينما يرجع عمر البحار الحدية غالباً إلى عصر البلايوستوسين وقليل منها تكون خلال الزمن الثالث، نلاحظ أن أحواض المحيطات الحقيقية كانت ممثلة على سطح القشرة الأرضية منذ الزمن الجيولوجي الأول.
وتتأثر ابعاد وأشكال البحار الحدية بشدة بتذبذب مستوى سطح البحر، فيعظم اتساعها على حساب اليابس المجاور لها إذا ما ارتفع منسوب البحر، في حين تنكمش مساحتها وتترك وراءها سهولاً تحاتية بحرية وشواطئ بحرية مرتفع إذا ما انخفض منسوب البحر.
وأعظم هذه التغيرات الساحلية بين البحر واليابس المجاور له حدثت خلال عصر البلايوستوسين تبعاً لتتابع حدوث الفترات الجليدية (Glacial Phases) والتي كانت تنفصل فيما بينها بفترات غير جليدية، شبه دفيئة (Interglacial Phases) ثم بسبب تحسن المناخ فيما بعد انتهاء الفترات الجليدية Post – glacial Phases.
هذا إلى جانب تأثر البحار الحدية بفعل التعرية البحرية (Marine Erosion) وجعل الإرساب البحري وتنوعه (Marine Sedimentation) أكثر من أي جزء آخر من المحيط.
وتبعاً لتداخل البحار الحدية في قارات اليابس تتكون كثير من الظاهرات البحرية ذات التسميات المتضاربة. نذكر منها هنا تعبير الخليج الضيق (Gulf) والخليج العريض (Bay) على الرغم من تشابه الشكل العام لكل منهما.
وعلى أي حال فإن تعبير «الخليج الضيق» يطلق على مسطحات المياه البحرية التي تدخل في القارات وتحاط بيابس هذه القارات من كل الجهات، فيما عدا جهة واحدة يتصل فيها الخليج بالبحر المجاور، ويتميز شكل الخليج الضيق بأن امتداده الطولي أكبر بكثير من امتداده العرضي.
ومن بين أمثلة هذه الخلجان الضيقة خليج بوثنيا، وخليج فنلندة في البحر البلطي وخليج كاليفورنيا على الساحل الغربي للولايات المتحدة الأمريكية، والخليج العربي.
ومن الطريف أن نذكر أن البحر الأحمر، وبحر الأدرياتيك يمكن اعتبارهما تبعاً لهذا التعريف خلجاناً ضيقة.
أما تعبير الخليج الواسع (Bay) فيطلق على المسطحات المائية البحرية التي تنحصر بين رأسين من أرض اليابس على مسافة واسعة ويتصل الخليج بالبحر والمحيط هذه الحالة عن طريق فتحة عريضة جداً. وغالباً ما يكون الامتداد العرضي للخليج الواسع أكبر بكثير من امتداده الطولي. (Austrian Bight)
ومن أمثلة الخلجان الواسعة خليج أستراليا الكبير وخليج فالفيس (Walvis Bay) وخليج نابلي (Bay of Naples).
ويمكن أن نشير كذلك إلى خليج جنوة (Gulf of Genoa) وخليج أورسي (Orosei) (شرق جزيرة سردينا) وخليج المكسيك كخلجان تنتمي إلى هذه المجموعة من الخلجان الواسعة.
ويستخدم الكتاب كذلك تعبير «المضايق البحرية» (Straits) و «الممرات البحرية» (Passages) لكي ترمز إلى مسطحات بحرية ضيقة جداً تصل وتربط بين مسطحات بحرية أو محيطية واسعة جداً، كما أن بعضاً منها قد يفصل الجزر البحرية وأرض اليابس المجاور لهذه الجزر.
ومن بين أمثلة المضايق البحرية، مضيق دوفر (Dover Strait) الذي يفصل بين الجزر البريطانية وبقية قارة أوروبا، ومضيق جبل طارق (Strait of Gibraltar) الذي يصل بين البحر الأبيض المتوسط والمحيط الأطلسي.
وغيرها من عشرات المضايق البحرية التي تصل بين البحر الكاريبي والمحيط الأطلسي. وعلى أساس اتصال البحر بالمحيط أو انفصاله عنه يقسم بعض الكتاب البحار إلى مجموعتين كبيرتين هما:
– البحار المغلقة Enclosed Seas
– البحار شبه المغلقة Partly – enclosed Seas
ويلاحظ أن «البحار المغلقة» تتداخل في القارات لمسافات بعيدة وتتصل بالبحر أو المحيط عن طريق فتحة ضيقة أو ممر مائي ضيق.
وهناك أربعة بحار ما بين القارية أو شبه قارية مغلقة (Intercontinental Enclosed Seas) تشمل: البحر المتوسط، البحر القطبي الشمالي، «خليج» المكسيك، والبحر الكاريبي الذي يطلق عليه تعبير بحر أمريكا الوسطى.
وأن هناك كذلك أربعة بحار ما بين القارية (Inter-continental) وتكاد تكون مغلقة وصغيرة الحجم تتمثل في البحر الأحمر، و «خليج» هدنس، و «الخليج» العربي وبحر البلطيق.
وتتميز حركات المد والجزر في معظم هذه البحار المغلقة وما بين القارية بأنها محدودة جداً، وتختلف الخصائص الطبيعية والكيميائية لمياهها من بين بحر وآخر.
فبينما نلاحظ أن مياه خليج هدسن وبحر البلطيق محدودة الملوحة، نجد أن مياه البحر الأحمر مرتفعة الملوحة جداً (حوالي 40 في الألف).
أما «البحار شبه المغلقة» فهذه ربما تتصل بالبحر أو المحيط المجاور عن طريق مداخل عريضة وبمسطحات مائية واسعة.
ومن بين نماذج هذه المجموعة من البحار، يمكن أن نذكر بحر الشمال (The North Sea). وبحر وادال (Weddal Sea) عند القارة القطبية الجنوبية والبحر الكاريبي.
وفي بعض الأحيان ترتبط البحار شبه المغلقة بالبحر أو المحيط المجاور عن طريق عديد من الممرات البحرية ومن أمثلة ذلك البحار شبه المغلقة على الجانب الغربي للمحيط الهادي وخاصة بحر أوخستك (Okhotsk) وبحر بهرنج (Behring) وبحر الصين (China Sea).
وبخلاف البحار المغلقة فإن هذه المجموعة من البحار شبه المغلقة تتميز بحدوث المد العالي والجزر المنخفض (أي أن فرق منسوب المياه في حالة المد وحالة الجزر يكون كبيراً) كما أن مياهها محيطية التكوين تماماً، ولا تتأثر خصائصها الأوقيانوغرافية كثيراً بالمؤثرات القارية.
وعلى ذلك يطلق بعض الكتاب على هذه المجموعة من البحار تعبير «البحار المحيطية» (Pelagic Seas) وعلى أساس اختلاف أعماق البحار المحيطية تصنف بدورها إلى مجموعتين رئيستين هما:
– البحار المحيطية الضحلة: (Shallow Pelagic Seas)
ومن أمثلتها بحر الشمال والبحر الأيرلندي و «خليج» فندي (Bay of Fundy) حيث تقع هذه البحار أساساً على أرضية الرفارف القارية (Continental Shelves)، ولا يزيد عمق مياه هذه البحار عن 100 قامة، ويطلق عليها أحياناً تعبير البحار الهامشية أو الرفرفية (Shelf Seas).
– البحار المحيطية العميقة: (Deep Pelagic Seas)
وهي التي تنفصل عن المحيط المجاور لها عن طريق أقواس الجزر المحيطية (Island Arcs) أو عن طريق الحواجز المحيطية العظمى (Submarine Riges)، ومن أمثلة هذه المجموعة كما سبق الذكر البحار شبه المغلقة على الجانب الغربي من المحيط الهادي، وكثيراً ما يزيد عمق هذه البحار عن 100 قامة.
ويطلق بعض الكتاب على نصف الكرة الشمالي تعبير «نصف الكرة الأرضي» (Land Hemisphere) وذلك تبعاً لتجمع القسم الأكبر من قارات العالم في هذا القسم من الكرة الأرضية.
وتبلغ نسبة مساحة المسطحات البحرية نحو 60% من جملة سطح نصف الكرة الشمالي، في حين تمثل نسبة مساحة المسطحات البحرية في نصف الكرة الجنوبي نحو 80% من جملة سطحه. ويطلق على هذا النصف الأخير من الكرة الأرضية تعبير «نصف الكرة المائي» (Water Himisphere).
وعلى ذلك فيما بين دائرتي عرض 45ﹾ° شمالاً و 70ﹾ° تحتل المسطحات المائية نحو 38% من جملة سطح الكرة الأرضية فيما بين هذه العروض.
في حين نلاحظ أن مساحة المسطحات البحرية فيما بين دائرتي عرض35ﹾ° جنوباً و 65° جنوباً تمثل نحو 98% من جملة مساحة سطح الكرة الأرضية عن هذه العروض.
وقد أوضح جورشكوف (G. Gorshkov) أن البحار والمحيطات تشغل مساحة تقدر بنحو 361 مليون كم 2 وذلك من جملة مساحة سطح الكرة الأرضية الذي يبلغ نحو 510 مليون كم2.
أي أن البحار والمحيطات تشغل مساحة تقدر نسبتها بنحو 70.8% من جملة مساحة سطح الكرة الأرضية. ويقدر العلماء حجم مياه البحار والمحيطات بنحو 1370 مليون كم3.
وتبلغ نسبة حجم مياه المحيطات الكبرى (المحيط الهادي والمحيط الأطلسي والمحيط الهندي والمحيطين القطبيين الشمالي والجنوبي) نحو 89% من جملة حجم مياه البحار والمحيطات على سطح الكرة الأرضية.
ويوضح الجدول التالي مساحة البحار والمحيطات في العالم وأحجام المياه فيها ومتوسط أعماقها .
وحتى يتسنى لنا فهم المحيطات لا بد من الإلمام بتاريخ تكونها وتركيبها ونشأة الأحواض المحيطية وتوزيع وأصل الرواسب والركازات المعدنية البحرية ودورة الكتل المائية، بالإضافة إلى دراسة الأحياء البحرية وتوزيعها.
يستخدم المجهر المستقطب في دراسة المقاطع الرقيقة (الشرائح الرقيقة: Thin Sections) للصخور والمعادن وكذلك في دراسة حبيبات المعادن المغموسة في السوائل، كما يستخدم في مجالات أخرى هامة في معامل الكيمياء والأدوية والطب وغيرها.
وتتنافس حالياً الشركات العالمية في إخراج أنواع متطورة وحديثة من المجهر المستقطب، بحيث تنتج مجهراً ذا استخدام أيسر وأبسط، وبقوة تكبير أعلى ووضوح أكثر، إضافة إلى كفاءة ومتانة أجزائه المختلفة، والإضافات المقدرة له مثل أجهزة التصوير وشاشات العرض والمسرح الجامع (Universal Stage).
ويختلف المجهر المستقطب عن المجهر العادي الذي يستخدم في الدراسات البيولوجية من عدة نواح، من أهمها أن مسرح مجهر المستقطب يكون مستديراً ويمكن دورانه حول محور رأسي، كما أن حافته مدرجة إلى 360° ومثبت بجانبه مستقطبان، أحدهما المستقطب (Polarizer) ويوجد أسفل المسرح والآخر المحلل (Analyser) ويوجد فوق العدسة الشيئية.
ويتميز المجهر المستقطب بوجود عدسة برتراند (Ber-trand Lens) بين العدسة العينية والمحلل يمكن إزاحتها من مسار الضوء، ولها استخدامات خاصة في دراسة المعادن.
وتتميز العدسة العينية في المجهر المستقطب بوجود شعرتان متعامدتان (Cross Hairs) يقسمان مجال الرؤية إلى أربعة جوانب.
ويختلف المجهر المستقطب عن المجهر العادي كذلك في وجود عدسة مجمعة (Condeser) تحت مسرح المجهر – وهي تتركب من عدة عدسات يمكن رفعها أو خفضها في مسار الضوء، كما يمكن إزاحتها من مساره. وتستعمل هذه العدسة في الحصول على حزمة ضوئية تتجمع في القطاع الموجود في المسرح.
ولكل مجهر مستقطب بعض الشرائح والأجزاء الإضافية تستخدم في الدراسات المعدنية المختلفة مثل: شريحة الميكا (Mica Plate) شريحة الجبس (Gypsum Plate) وتد الكوارتز (Quartz Wedge).
وهذه الشرائح والأجزاء الإضافية يوجد عليها سهم يشير إلى اتجاه ذبذبة ضوئية سريعة أو بطيئة، وتوجد في المجهر فتحة فوق العدسة الشيئية يمكن إدخال وإخراج هذه الشرائح فيها بسهولة.
وتقسم أجزاء المجهر المستقطب إلى أجزاء رئيسية هي:
1- الأجزاء الميكانيكية: ذراع وقاعدة المجهر، أنبوبة المجهر، المسرح الدوار.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
وهي قيمة تتطابق مع معدل الفقد (E) الذي يعطى بالمعادلة رقم (5):.jpg)
.jpg)
حيث .jpg)
هي السرعة الدورانية للأرض أما (c) فهي عزم القصور الذاتي الرئيسي للأرض..jpg)
.jpg)
يمكن أن تحقق الهدف منه، مع فرض طور إبطاء للمد والجزر الفيضي يساوي الصفر..jpg)
للجرم المداري الصغير، إلا أن تغير كل من (.jpg)
مع الزمن يبدو معقدا، نظرا لدوران الأرض وتشابك الحركات المدارية..jpg)
، وعليه يعطى الجهد المحدث للمد والجزر (.jpg)
.jpg)
حيث (G) هي ثابت نيوتن ومقداره .jpg)
.jpg)
وثابت تفلطح (f)، فإن نقطة على السطح وعند خط عرض مركزي.jpg)
، حيث 1-f =.jpg)
..jpg)
والمركبة الأفقية هي.jpg)
اتجاه السمت وعكس اتجاه الجرم الصغير، ممثلة بالمعادلتين (2)، (3):.jpg)
.jpg)
الممثلتين بالمعادلتين (2)،(3) بدقة تصل إلى ± 0.004 ميكورجال (1 جال = ا سم.ثانية–2) بالنسبة لمد وجزر القمر، كما أن دقة مماثلة أصبحت متاحة بالنسبة لمد وجزر الشمس..jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)