يتركَّبُ غِشاءُ الكُرة الأَرضيّة، عمليًّا، مِن ألواحٍ "صفائِح" ضخمةٍ مُكسِّرةٍ، "تَطفُو" فَوقَ الغِلافِ اللَّزِج لِكَوكَبِنا السَّيَّار. تُسمَّى هذه الألواحُ الضَّخمةُ ألواحًا تكتونيّة، وهِيَ تُكوِّنُ كلَّ الجزءِ الصُّلب مِنَ العالم، والّذي تمتدُّ فوقَهُ المحيطات والقارّات.
هنالك تسعَةُ ألواحٍ أساسيّة تُركِّبُ غِشاء عالمِنا: اللّوحُ الأورو- آسيويّ، واللَّوحُ الهندِيّ، واللَّوحُ الأُستراليّ، واللَّوحُ العربيّ، واللَّوحُ الإفريقيّ، واللَّوحُ الأنتركتيكيّ، واللّوحُ الأَمريكيّ الشَّماليّ، واللَّوحُ الأمريكيّ الجنوبيّ، واللّوحُ الهادِئ. هذِهِ الأَلواحُ غيرُ ساكنةٍ، إنّما تتحرَّكُ كُلَّ الوقتِ بِسرعةٍ قليلةٍ لبضعةِ سنتيمتراتٍ في السَّنة. هذه الحركةُ هي الّتي تُشكِّلُ عمليَّةَ زحفِ القَارّات.
الهزّاتُ الأَرضيّة الّتي نشعُرُ بها أَحيانًا، هِيَ نتيجةٌ مُباشرةٌ لحركةِ الأَلواح أيضًا، فَالحدُودُ بَينَ الأَلواح التّكتونيّة هِيَ مناطِقُ مُهيَّأةٌ لهزّاتٍ أَرضيّة ونشاطٍ بركانيّ. المسؤولُ عَن حركةِ الأَلواحِ هي تيّاراتُ الدَّوّاماتِ في الطَّبقةِ اللَّزِجَة مِنَ الصُّخورِ المنصهِرَة تحتَ الغِشاء: غِلافُ الكُرةِ الأَرضيّة، تمامً كَقُوّةِ جاذبيّة العالم أيضًا.
يُمكِّننا التّطبيقُ التّالي مِنَ اللَّعِبِ مع غِشاءِ الكُرةِ الأَرضيّة وفَهمِ الظّواهر الّتي تحدُثُ بتأثيرِ حرَكَةِ الألواح التّكتونيّة. لِتشغيلِ التّطبيقِ، يجبُ الضَّغطُ على الصُّورةِ وَفَتحُ الملفّ المرتبط (تطبيق جافا).
| أنقروا للبدء |
أُنتجَ هذا التّطبيق الصّغير في إطار مشروع PhET في جامعة كولورادو
لتنزيل هذا التّطبيق وتشغيله في الحاسوب اضغطوا هنا
إن لم تنجحوا في تحميل التّطبيق، اقتنُوا برنامج Javaweb. اضغطوا هنا واعملوا بحسب التّعليمات.
نبدأُ مع مِفتاح الغِشاء في التَّطبيق. في هذا المفتاح يُمكنُ رؤيةُ عِدّةِ أُطُرٍ ذَاتِ خلفيّة رماديّة. سَتِجِدُونَ في المركزِ إلى الأَعلى إطارَ "غِشائي"، وفيه تجدُونَ ثلاثةَ مُراقبينَ يُمكِّنونَنا مِنَ التَّحكُّم بواحِدَةٍ مِن الصّفاتِ الثَّلاثِ لِغشاءِ الكُرةِ الأَرضيّة: درجة الحرارة، والتّركيب، والسُّمك. سَتكتَشِفُونَ أنّه كلّما سخَّنَّا الغِشاءَ أكثر، فإنّه سيطفُو بارتفاعٍ أكبرَ فوقَ الغلافِ. هَل باستطاعتِكُم تخمينُ السَّبَب؟ (إليكُم رمزًا: هذا مُرتبِط بأنّه كلّما سَخُنَ الغِشاءُ أكثر، فإنَّ كثافَتَهُ تَقِلُّ).
وتركيبةُ الغِشاءِ تؤثِّرُ على كثافَتِهِ أيضًا. وكلّما كانَ غنيًّا بالحديدِ أكثَرَ، فإنَّ كثافَتَهُ أكبر، ولذا فَسَيَرسُب. كلّما كان فيه سيليكون أكثر، قَلَّتْ كثافَتُهُ وطفَا نحوَ الأعلى أكثر. يؤثّر سُمكُ الغِشاءِ أيضًا على السّؤال: هل سيُغطَّى بالماء (لأنّ الغِشاءَ دَقيقٌ)، أم سَيَكُونُ غِشاءَ يابِسَةٍ (سميكًا). لماذا؟ (هل ذَكَرَ أَحدُكُم قانونَ الأَوعية المدمجة؟).
يظهُرُ في اليسارِ مِنَ الأسفل إطارُ صُندوقِ الأدوات ويشمَلُ مِسطرةَ عُمقٍ، وميزانَ حرارةٍ، ومقياسَ كثافةٍ، يُمكِنُكُم جَرُّها بواسِطَةِ الفأرة إلى أماكِنَ مُختارَةٍ في الغِشاء. وَسَتُعطي هذه الأَدواتُ تقريرًا عَنِ المميّزات الملائمة تَبَعًا للتَّغييراتِ الّتي أَحدثناها على الغِشاء، وعَن مميّزاتِ الأَغشية الثّابتة على جَوَانِبِ غشائِنا (غشاءِ اليابسةِ مِنَ اليمين وَالغِشاءِ البحرِيّ مِنَ اليَسَار). هكذا يمكِنُنا مُقارنة مميّزات الأغشية المختلِفة.
بجانِبِ صُندوقِ الأَدواتِ تَرَوْنَ زِرَّ "ابدأ"، بواسطَتِهِ يمكنكُم إعادةُ الغِشاءِ إلى شَكلِهِ الأَصليّ. يَظهَرُ مِنَ اليمين إلى الأَسفلِ إطارٌ تحتَ عُنوان "اِعرِضْ"، وفيهِ يُمكنُكُم اختيارُ أيّة صفةٍ للغشاءِ، يُعبِّر عنها لَونُهُ. إذا اختَرنا الكَثافَةَ سَنَكتَشِفُ أَنّهُ كلَّما قَلَّت كثافةُ الغِشاءِ، سَيُصبِحُ لَونُهُ أَفتَحَ. وَعَلى سَبيلِ المثال، يُمكِنُ رؤيةُ كَيفَ يُصبِحُ لَونُ الغِشاء أفتحَ إذا اخترنا تركيبَةً فيها سيليكون أكثر، أو إذا رَفَعنا دَرجَةَ حَرَارَتِه (حاجتانِ لتقليل كثافة المادّة). إذا اختَرنا تمثيلَ دَرَجَةِ الحرارة، فَسَتُعرَضُ المناطِقُ السَّاخِنةُ بالأَحمرِ الفَاتِح، والّذي سَيُصبِحُ داكِنًا أكثرَ كلّما قَلَّتِ الحرارة. يُمكِنُ اختيارُ تمثيلِ كِلَيْهِما معًا أَيضًا، أَوِ اختيارُ رؤيةِ السِّماتِ الَّتي تُشيرُ إلى الغِشاءِ والغلاف والنّواة.
بواسطةِ مُراقِبِ التّركيزِ الموجود في جِهة اليمين مِنَ الأعلى، يُمكِنُكُمُ التَّحَكُّمُ بالبُعدِ الَّذي تُشاِهدُونَ الغِشاءَ مِنه. ومع ذلك، يُمكِنُ التّحكُّم بمميّزاتِ غشائِنا مِن مَسافةٍ قريبةٍ فقط (أي الإطار المركزيّ العلويّ). يُمَكِّنُكُمُ المنظورُ الواسعُ مِنَ التَّعرُّفِ على الصِّفاتِ المختلفة لغلافِ الكرةِ الأرضيّةِ ونُواتها (والّتي يُمكنُ رؤيتها مِن مسافةٍ بعيدةٍ نوعًا ما)، بواسِطَةِ صُندوقِ الأَدواتِ والإطارِ "اِعرض".
الآنَ، وَبعدَ أَن تعلَّمنا عَن صِفاتِ الأَغشية المختلفة، آنَ الأَوانُ لِلِانتِقالِ إلى مِفتاحِ "حَرَكَة الأَلوَاح" (مِنَ اليَسَار إلى الأَعلى)، وَهُناكَ يُمكِنُ تَكوِينِ رَسمٍ مُتحرِّكٍ لحرَكَةِ الألواح، والتَّحكُّم فيها والتَّعلُّم عَنِ الظَّواهِرِ الّتي تَنشَأُ عَنها. لكِن قَبلَ أن نَبدَأَ، تَعَالَوْا نَستَعرِضْ عِدَّةَ مَبَادِئَ أساسيّة في تكتونيّة الأَلوَاح.
يُمكِنُ أن تتحرَّكَ الألواحُ في عالمنا بِثلاثَةٍ أشكالٍ أو بالاندماجات المختلفة لها: حَركَةُ الفَتحِ، وفيها تبتعدُ الأَلواحُ عَن بعضِها البعض؛ وَحَركةُ الإغلاق، وفيها تتحرَّكُ الأَلواحُ باتّجاهِ بعضِها البعض؛ وَحرَكة التَّبادُل، وفيها تَبتعِدُ الأَلواحُ عَن بَعضِها على طُولِ المحورِ نِفسِهِ باتِّجاهَاتٍ مُتعاكِسَةٍ أو بِسُرعةٍ مختلفة. وبالطّبع يُمكِنُ أن يكونُ هنالِكَ دَمجٌ لحركاتٍ، لذا سَتَكُونُ الظَّواهِرُ الّتي سَنراها مُعقَّدَةً أكثر. لكن مِن أجلِ التَّبسيطِ، سَنبقى هُنا مَعَ الحالاتِ الخاصَّة.
في حَركَةِ الفَتحِ، يُكوِّنُ ابتعادُ الأَلواحِ فتحَةً يُمكن مِن خلالها جَرَيانُ صُخورٍ مُنصَهِرة (ماجما)، وذلك مِنَ الغِلافِ الموجود تَحتَ الغِشاء، والصُّعُودُ إلى السَّطح. تَبرُدُ الماجما المنبعثة (الحِمَمُ) وتُكوِّن أطرافًا جديدةً لِلَّوح. تُسمَّى هذه الأطرافُ" حدّ الافتتاح"، وتتميَّزُ عادةً بهضابٍ ضَخمةٍ وَجِبالٍ بُركانيّة نَشِطة.
"حُدود الإغلاق "هي حدودٌ بين لَوحَيْنِ يتحرَّكانِ الواحدُ باتّجاه الآخر، ويُمكِنُ تمييزُ ثلاثةِ أنواعٍ للإغلاق:
1. إِغلاقُ لَوحَيْنِ مائِيَّيْنِ (مُحيطات). الأقدمُ والأَبردُ مِن بينهما، يكُونُ مُكتَظًّا أكثر، لِذا يُستَبعَدُ تحَتَ اللَّوحِ الأَحدَثِ، ويُبتَلَعُ في غِلافِ الكُرة الأَرضيّة.
2. إِغلاقُ لَوحَي يابِسَة.
3. إِغلاقُ لَوحٍ مائيّ وَلوحِ يابسة. ولأَنَّ اللَّوحَ المائيَّ أَغنى بالحديد والمغنيسيوم، فَهُوَ كثيفٌ أكثر، فإنَّهُ يُستبعَدُ تَحتَ لَوحِ اليابسة ويُبتلَعُ في الغِلاف.
وأخيرًا: "حدودُ التَّبادُل" تتميّزُ بتآكُلٍ كَبيرٍ جدًّا للصَّخر في أَطرافِ اللَّوح.
إن كانَ الأمر كذلك، تَعالَوْا نَعُدْ للتَّطبيقِ وَللمفتاحِ "حَرَكَة الأَلواح"، وَسَنُحَاوَلُ تكوينَ عمليّاتِ محاكاةٍ تُمثِّلُ الحركاتِ الّتي استعرضناها هنا.
في اليسارِ مِنَ الأَسفل، نلاحظُ صُندوقَ الأَدواتِ مرّةً أُخرى، والّذي عَرفناهُ في المفتاحِ السَّابق. وَعَن يمينِهِ، وفي إطارِ "اِعرض"، تُضافُ إمكانيّة عَرضِ مَاءِ البَحر.
تَجدُونَ في وَسطِ الشَّاشةِ الرَّئيسية عَمُودَيْنِ، أَيمنَ وأَيسرَ، تَفصِلُ بينهما خطوطٌ مُكسَّرة. وفي كلّ واحدٍ منهما، بإمكانكُم وَضعُ أَحدِ الأغشِيةِ المختلفة المعروضَةِ أَسفلَ اليمين. تَرَوْنَ ثلاثَةَ أنواعٍ مختلفةٍ مِنَ الأغشية: غشاءُ اليابسة، والغِشاءُ البحريّ الجديد، والغِشاء البحريّ القديم. لتشغيلِ الرّسم المتحرِّك، يجبُ جرُّ الغِشاءِ المطلوبِ بواسطةِ الفأرةِ إلى العَمُودِ المطلوب.
في أَعلى اليَسَار إطارٌ إضافيّ يُمكِّنُ مِنِ اختيارِ إحدى الحالتَيْنِ: "الحالة اليدويّة"، وتظهَرُ فيها على الأغشيةِ "أَيادٍ" للتّوجيه، يتمُّ بمساعدتها التَّحكُّمُ باتّجاه حركة الألواح، و"الحالة الأوتوماتيكيّة" وفيها تتحرّك المحاكاةُ سريعًا وَحدَها، ونستطيعُ اختيارَ نوعِ الحركةِ في الإطار الّذي سيظهَرُ في المركز إلى الأعلى ("حوِّلْ" = حركةُ تبادُل، "يَنشَقُّ" = حركةُ افتتاح، "يجتَمِعُ" = حركةُ إغلاق)، وكذلك اختيارُ وَتيرةِ الحركة بواسطةِ مُراقِبِ السُّرعة في الإطارِ الّذي سيظهَرُ أعلى اليمين. وفي الإطارِ نفسِهِ، يمكِنُ تَشغيلُ الرَّسمِ المتحرِّك بالضَّغطِ على زرّ -Play (دائرةٌ وفي وسطها مثلَّثٌ أسودُ. انتبهوا إلى الزَّمنِ الّذي يجري). نستَطِيعُ في المحاكاةِ أيضًا، التَّخَطِّيَ إلى الأمام بقفزاتٍ تساوي خَمسَ سنواتٍ، بواسطة الزّرّ الموجودِ على يمينِ زرّ Play.
انتبهوا: يكمنُ العودةُ، في كلّ مرحلة، إلى التّرتيب الأوّليّ للمفتاح بواسطة الضّغط على زرّ "اِبدأ". يمكِنُكُمُ اختيارُ أنواعٍ أُخرى مِنَ الأغشية بواسطة الزّرّ "غِشاء جديد"، والابتداءُ برسمٍ متحرِّكٍ بعدَ وَضعِ الأغشيةِ في الأعمدة بمساعدَةِ الزِّرّ "عُدْ سريعًا إلى الوَرَاء". تظهَرُ كلّ هذه الأزرارِ في أسفلِ مركز الشّاشة.
الآنَ، وبعد أن وَضَعنا نَوعَيْنِ مِنَ الأغشية في العمود الأيمنِ والأيسر، وتعَرَّفنا على الأزرارِ والمراقبين والمساعدين الآخرين، يمكِنُ الابتداءُ باللَّعِب! حَاوِلُوا تشغيلَ كلّ محاكاةٍ محتَمَلَةٍ بأنفُسِكُم في التّطبيق.
يُوصَى الانتباهُ إلى الأمور التّالية، خِلالَ اللَّعِب:
1. في أيّة أنواعِ حركةٍ توجَدُ ظواهرُ بركانيّة وفي أيّها لا توجد؟
2.ما هُوَ مَصدَرُ النَّشاطِ البركانيّ في حركات الإغلاق، وبماذا يختلِفُ عَن حركاتِ الفَتح؟
3. أيّ نوعِ حركةٍ تَسبَّبَ في تَكوين جبالِ الهيمالايا حسب رأيكم؟ وسلسلةِ الجبالِ البُركانيّة في آيسلندا؟ والقوسِ الفولكانيّة في اليابان؟ وماذا بالنِّسبة لهاويةِ بيرو – تشيلي وسلسلةِ جِبالِ الإنديز؟ وغورِ الأُردنّ؟
عُودُوا إليّ بإجاباتٍ (وأسئلةٍ أيضًا!)