hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
بركان تصنيف البراكين
إن هذه الجزيرة الجديدة مهمة جداً بالنسبة للعلماء؛ ولذا لم يسمح إلا لأناس قليلين بزيارتها، فقد أرادوا دراسة ما حدث بعناية كبيرة، وكانت أولى النبات التي ظهرت في الجزيرة هي نبتة صاروخ البحر وعشب اللايم ونبات الرئة ونبات البحر.وبعض بذور هذه النباتات حمل إلى الجزيرة بواسطة البحر، كما أن طيور النورس والإوز حملت البذور أيضاً على أقدامها وعلى ريشها.
ارتبط البركان في المخيلة البشرية عبر التاريخ كونه جبل مخروطي الشكل، تخرج من قمته نار ودخان وحمم، ورغـم أن بعض البراكـين تكون كذلك إلا أن كثيراً من الانفجارات البركانية مختلفة عن ذلك تماماً، فبعض هذه الانفجارات يخرج من خلال فتحات موجودة في الأرض، تعرف بالفجوات وبعضها يخرج من خلال فتـحات طويلة موجودة في سطح الأرض تعرف بالشقوق. هناك بعض البراكين لا تطلق ألسنة من اللهب، فكثير منها يطلق سـحباً من البخار والغاز تعرف بالأبخرة والدخان. ويتكون الدخان من قطع صخر ورماد متناهية في الصغر.
بركان الانفجارات البركانية
تحدث الانفجارات البركانية عند تدفق الصخر الأحمر الحار من أعماق جوف الأرض، وينسـكب على قاع المحيط أو على السـطح، حيث يخرج هذا الصخر حارا جدا إلى درجة السـيولة، ويسـمى بالصخر المذاب. وإذا كان الصخر المذاب يتدفق تحت سطح الأرض فإنه يسمى الصهارة، وإن كان يتدفق خارجاً من البركان فيسمى الحمم{اللافـا}، وعندما تبرد الحمم تتحول إلى صخر صلب أسود {يسمى الحمم أيضاً}. تحوي الصـهارة كثيراً من الغـازات وهي التي تسبب الانفجارات عند ثورة البراكين، ويقسم العلماء الانفجارات البركانية إلى أنواع مختلفة ثلاثة منها رئيسـية هي:
السترومبولي: في الانفجار السترومبولي تكون الصهارة ذات قوام أقل رقة من الصـهارة الموجودة في الانفجار الهـاواي، وهذا يعني أن الغـازات المختلطة بها لا تستطيع مفارقتها بسهولة، وأنه سيكون هناك انفجارات عنيفة. وتخرج الحمم في شكل نافورة نار صفراء ضخمة.وتقذف الفجوة كتلاً كبيرة من الصخر، وتتساقط تلك الكتل حول الفجوة وتأخذ شكلًا مخروطياً.
بركان الانفجارات البركانية
البليني: في الانفجار البليني تكون الصهارة غليظة القوام، فيكون من الصعب هروب الغازات فتتراكم تحت الأرض.ويؤدي الضغط إلى دفع الصخر إلى أعلى، وفي نهاية الأمر تنفجر الغازات بعنف خارجة من الصخر، وتؤدي قوة الانفجار إلى تكوين عمود من الغاز يزيد ارتفاعه (2) كيلومتراً. وعندما ينفجر الغاز فإنه يهشم الصهارة إلى قطع صغيرة ويقذفها عاليـاً مع عمود الغـاز، وعندما تبرد قطع الصهارة هذه تتحول إلى حجر أبيض يسمى الخفاف.
بركان الصخور البركانية: هناك نوعان من الصخور البركانية هي
وقد جاءت كلـمة بيروكلاستكي من الكلمتين الإغريقيتين بيرو (بمعنى النار) وكلمة كلاستك (بمعنى مكسور). تتكون الصخور غير البيروكلاستيكية عندما تأخذ الحمم في البرودة. والحمم تأخذ أشكالاً مختلفة عندما تبرد، حيث يكـون للحمم من نوع Aa سـطح خشن بعد أن تبرد، في حين يكون للحمم من نوع باهوهو سطح أملس يشبه الحبال، وقد جاء كلا الاسمين من هاواي. وعندما تبرد الحمم تحت الماء فإنها تشكل حمماً وسادية.
تتكون الصخور البيروكلاستيكية من الصخور المقذوفة خـارج البركان أثناء ثورانه، وفي بعض الأحيان تكون هذه الصخور لحظة ارتطامها بالأرض حارة إلى درجة أنها تتماسك مع بعضها فتشكل صخراً صلباً.
بركان الصخور البركانية: هناك نوعان من الصخور البركانية هي
المخاريط وفوهة البركان: ولقد رأينا أن الصخر والرماد الخارجين بفعل الانفجارات العنيفة يكونان مخاريط منحدرة، وفي بعض الأحيان تنهار هذه المخاريط مخلفة فوهة تسـمى (كالديرا)، ويحدث هذا في حالة الانفجار البليني. وتستنفد قوة الانفجار كل الصهارة الموجودة تحت البركان بسرعة كبيرة. الأمر الذي يترك حفرة تحت الجزء العلوي من المخروط، وفي حالـة استمرار ثوران البركان تنهار الفوهة إلى الداخل، وبهذه الكيفية اختفى بركان (كراكاتوا). يبلغ قطر بعض الكالديرات بضعة كيلومترات.وبعضها يكون ضخماً، فمثلاً يبلغ قطر الكاديرا في نيومكسيكو بالولايات المتحدة الأمريكية 23 كيلومتر.
بركان الصخور البركانية: هناك نوعان من الصخور البركانية هي
فيزوف يثور: وضع أحد كتاب الرومان القدامى أول مخطوط مفصـل لانفجار بركاني، فقد راقب بليني الأصغر انفجار بركان فيزوف في جنوب غرب إيطاليا سنة (79 م) ومات عمه بليني الأكبر أثناء الانفجار.
ثار بركان فيزوف فجأة في أغسطس عام (79 م)، وخلال ساعات كانت مدينة بومبي ومدينة ستاباي مغطاتين بالخفاف الأبيض، وعند بدء انفجـار البركان كان بليني مقيماً في مدينة ميسينا مع والدته وعمه، وتبعد هـذه المدينة عن البركان حوالي (30 كيلو متر) أي أنها خارج نطاق الأضـرار، ويقول بليني في رسالة كتبها إلى أحد أصدقائه:
بركان الصخور البركانية: هناك نوعان من الصخور البركانية هي
{في ظهيرة يوم 24أغسطس لفتت والدتي انتباه عمي إلى سـحابة سوداء كبيرة. فأمر بإعداد قارب له (ليستطيع الاقتراب من فيزوف).وبينما هو يهم بالمغادرة سلمت إليه رسالة من ركيتينا التي كان بيتها واقعاً على سفح فيزوف وهي تتوسل فيها إليه أن يسارع لإنقاذها، ولدى علمه بالأمر صرف النظر عن رحلته العلمية وجعلها رحلة إغاثة، فأمر السفن الحربية بالإقلاع على الفور. كان كل شخص يغادر منطقة الخطر التي أبحر إليـها هو بشجاعة. وعند اقتراب السفن من شاطئ بومبي كان الرماد يتساقط بغزارة متبوعـاً بشظايا الخفاف والأحجار المتفحمة.اكتظ الشاطئ بالحـطام إلى درجـة اضطروا معها إلى تحويل اتجاههم نحو ستاباي. وما إن وصلوا حتى كانت الزلازل تهز المبنى، وتمتلئ السـاحة التي كانوا يقفون فيها بالرماد بسرعة، فعادوا إلى الشـاطئ رابطين على رؤوسهم الوسائد لحمايتها من الحـطام المتساقط حيث أرادوا تقصي إمكانية هربهم عن طريق البحر فرأوه هائجاً خطراً، ووضعت ملاءة على الأرض لعمي ليستريح عليها، وسرعان ما جاءت رائحة الكبريت منذرة بقرب نشوب حريق، ونهض عمي متكأً على اثنين من خادميه ثم انهار فجأة ربما لأن الأبخرة الكثيفة سدت قصبته الهوائية}.وعثر بليني على جثة عمه بعد يومين.لقد مكثت مدينة بومبي مغطاة بالخفاف لعدة قرون. وفي سنة 1748 م شرع الناس في الحفر للكشف عن المباني المدمرة. واليـوم تستطيع أن تمشي بين أطلال معظم أرجاء مدينة بومبي.
بركان الصخور البركانية: هناك نوعان من الصخور البركانية هي
تتسـرب الغازات من الأرض في بعض الأماكن طوال الوقت، ولـيس فقط أثناء انفجار البركـان، وتخرج هذه الغـازات من خلال ثقوب تسمى المنافذ البركانية الصغيرة، وتوجد هذه المنافذ في المناطق المتاخمة للبراكين، ويقوم العلماء بدراسـة الغازات الخارجة من هذه المنـافذ لمعـرفة ما يجري تحت البركان، ويأملون أن يصبحـوا قادرين علـى استخدام المعلومات التي يحصلون عليها للتنبؤ بموعد انفجاره التالي.
تحوي الغازات الآتية من المنافذ البركانية الماء وثاني أكسـيد الكربون وأملاحاً كثيرة من معادن مختلفة، تتجمع هذه الأملاح حـول المنافذ فتلون الأرض، فالكبريت يلونها باللون الأصفر، والكلوريد باللـون الأبيض، تشمل الألوان الأخرى النحاس مع النيكل باللون الأخضر والكوبالت مع الرصـاص بلون قرنفلي _أزرق، والمنجنيز مع الزنك بلون قرنفلي. كمـا أن الكبريت يجعل للمنافذ رائحة كريهة كرائحة البيض الفاسد.
كمية الغاز كبيرة يفور الماء على شكل ينابيع حارة.
وينطلق الماء في بعض الأماكن على شكل ينابيع ونوافير تسمى فوارات المياه الساخنة، ومن أفضل الأمثلة على ينابيع وفوارات المياه الساخنة الموجودة في
بركان الصخور البركانية: هناك نوعان من الصخور البركانية هي
العالم هـي تلك التي في يلوستون بالولايات المتحدة الأمريكية، وروترروا في
نيوزيلندة. ويوجد في منتزه يلستون ما يقرب من 10000 ينبوع حار.
البركان كما نعرفه شق في صخور القشرة تنبعث من فوهته حمماً ملتهبة ومواد
صـلبة وغازية منبعثة من باطـن الأرض عبر المدخنة (القصبة) حتى تخرج من الفوهة، تزيد درجة حرارتها عن 1200 مْ.
فعندما تنشق القشـرة الأرضية في مكان ما من أمكنة الضعف فيهـا، تندفع
الصهارة في شق تحت تأثير ضغط الغازات المرتفع، وتتفجر حمماً على سـطح
وعندما تبرد الحمم وتتصلب، تكون ما يعرف بالصخور البركانية.
تتدفق الصهارة في الحالات العامة للبراكين من فتحة في قمـة البركان تدعـى
فوهة البركان وفي البراكين الخامدة تكون الفوهة عبارة عن منخفض عميق،
له انحدار شديد وتتراكم المواد البركانية حول فوهة البركان، على هيئة جبل مخروطي الشكل. وفي البراكين الخامدة تتحول الفوهات إلى بحيرات ماء
البحيرات من السوائل الحمضية والمياه المعدنية الكبريتية.
وللبركان في بعض الحالات فوهات ثانوية على سفح الجبل، وهذا دليل على
بركان الصخور البركانية: هناك نوعان من الصخور البركانية هي
قوة ضغط الصهارة المتصاعدة، وضيق عنق الفوهة الرئيسة أو انسـداده. وإذا لم تنفتح فوهة جانبية لتنفيس ضغط الصهارة، فقد ينفجر الجبل البركاني،
ويتكون مخروط جديد في داخل فجوته.
لقد أصبح بوسع العلماء التنبؤ بصورة تقريبية عن مكان تدفق الحـمم عنـد انفجار البركان.فهي تنحدر نحو الوديان والأراضي المنخفضة.وعليـه يجـب عدم إنشاء المدن والقرى في تلك الأماكن قرب بركان نشط. ويعد الرماد المتساقط مشكلة أخرى، ففي المواضع القريبة من البركان يجب أن تكون المنازل ذات أسطح مائلة حتى ينزلق الرماد عنها.
هناك طريقة بسيطة جداً لحماية الناس من السحب المتوهجة، كما سنلاحظ في القصة التالية: حدث في عام 1902 م أن أدخل رجل يدعى أغسطـس سليباريس سجن سانت بيير في جزر المارتينيك، وكان السجن مبنياً من الحجر السميك. وعندما ثار بركان مونت بيليه بعد أيام قليلة أدت سحابة متوهجة إلى مقتل 30000 شخص في المدينة، غير أن أغسطس سايباريس نجـا، فقد حمته جدران السجن المبنية من الطوب السميك، فبإمكان النـاس بنـاء ملاجئ تشبه سجن سايباريس بشكل بسيط ورخيص جداً، وذلك باستعمال أنابيب خرسانية كبيرة مدفونة بجانب أحد التلال.
بركان الصخور البركانية: هناك نوعان من الصخور البركانية هي
لـيس صعباً على من رأى بركاناً ثائراً أن يتصور مدى الدمار والهلاك الذي تحدثه الحمم البركانية إذا ما أصـابت المناطق العمرانية. ولا تقتصـر آثـار البراكين على منطقة البركان فحسب، بل قد تتعداها إلى مناطق مجـاورة أو حتى بعيدة جداً.
تدمير العمران: تتعرض القرى والمدن في مناطق البراكين إلى التدمير تام، أو إلى القذائف أو الرماد البركاني.ومن الأمثلـة على ذلك بركـان فيزوف الذي طمر مدينة بومبي في إيطاليا سنة 79 م ودمرها بكاملها.
تغيير معالم الطبيعة: لقد كون فيضان اللابة{الحمم}، قبل حوالي 15 مليون سنة، في منطقة كولومبيا، شـمال غرب أمريكا الجنوبية، هضبة بازلتيـة تزيد مساحتها عن 500000 كم مربع وتكونت هضبة مماثلة لها في الهند. وكثيراً ما تجري اللابة في الوديان وتملؤها، أو تحول مجاري الأنهار.وقد نسف بركان كراكاتوا جبلاً وثلثي جزيرة جاوة.وغارت فوهة البركان تحت سـطح البحر
اضطراب المناخ: دلت الأبحاث على أن المناخ يضطرب بشكل بارز من جراء النشاط البركاني، لأن الغبار والرماد الذي ينفثه البركان، إمـا أنـه يحجب أشعة الشمس، أو أنه يمتص نسبة منها، مما يؤدي إلى برودة في الجو. وقد عزي الطقس البارد الذي ساد القارة الأمريكية في العـام 1783 - 1784 إلى النشاط البركاني في كل من اليابان وأيسلندة في العام 1783 م.
للبراكين بعض المنافع في بعض الأحيان، غير أن الأضرار الرهيبة التي تحدثهـا، تجعل منافعها محدودة بالمقارنة. ومن أهم الآثار الإيجابية للبراكين ما يلي:
تستخدم المياه الحارة المنبثقة من جوانب البركان كمصدر للطاقة أحياناً وقد استخدمت مثل هذه المياه في أيسلندا في الأغراض الزراعية، وذلـك بإيصالها داخل أنابيب إلى مزارع خاصة مكيفة للحصول علـى النباتات الاستوائية. وفي إيطاليا استعمل الدخان الأسود الناتج من الفتحات الغائرة تحت سطح الأرض في تشغيل المولدات الكهربائية.
بركان اثر البراكين
في تشكيل سطح الأرض: نستطيع مما سلف أن نتبين آثار البراكين في تشكيل سطح الكرة الأرضية فهي تنشأ الجبال الشامخة والهضاب الفسيحة. وحين تخمد تنشأ في تجاويف فوهاتها البحيرات مة موة وزالجهات المطيرة.
في النشاط البشري: من الغريب أن الإنسان لم يعرف السكنى بجوار البراكين حتى يكون بمأمن من أخطارها، إذ نجده يقطن بالقرب منها، بل وعلى منحدراتها أيضا. فبركان فيزوف تحيط به القرى والمدن وتغطيه حدائق الفاكهة وبساتين الكروم وجميعها تنتشر على جوانبه حتى قرب قمته. وتقوم الزراعة أيضا على منحدرات بركان (أثنا) في جزيرة صقلية حتى ارتفاع 1200 م في تربة خصيبة تتكون من البازلت الأسود الذي تدفق فوق المنطقة أثناء العصور التاريخية.
بركان اثر البراكين
وهذه البراكين لا ترحم إذ تثور من وقت لآخر فتدمر قرية أو أخرى. ويمكن للسائر على طول الطريق الرئيسي فوق السفوح السفلى من بركان أثناء وعند نهاية تدفقات الحمم المتدفقة وهي شواهد أبدية تشير إلى الخطر الدائم المحدق بالمنطقة.
وتشتهر جزيرة جاوه ببراكينها الثائرة النشطة وبراكينها تفوق في الواقع كل براكين العالم في كمية الطفوح واللوافظ التي انبثقت منها منذ عام 1500 م ومع هذا نجد الجزيرة تغص بالسكان، فهي أكثف جهات العالم الزراعية سكانا بالنسبة لمساحتها ويسكنها نحو 75 مليون شخص ويرجع ذلك كما أسلفنا إلى خصوبة التربة البركانية، وقد أنشئت بها مصلحة للبراكين وظيفتها التنبؤ بحدوث الانفجارات البركانية وتحذير السكان قبل ثورانات البراكين مما يقلل من أخطار وقوعها.
بركان أهمية البراكين
يوجد في العالم حالياً نحو 500 بركاناً ناشط [بحاجة لمصدر]; أي أن هذه البراكين لا تزال تنبعث منها مواد ملتهبة بشكل دائم أو متقطع. ويزيد عدد البراكين القديمة الخامدة عن عشرات الألوف ؛ حيث توجد الصخور البركانية في معظم مناطق الأرض، وتكمن أهمية البراكين في الآتي:
حصلت أكبر ثورة بركانية في التاريخ في تامبورا Tambora في جزيرة سامباوا بإندونيسيا يوم 5-7 أبريل 1815 حيث قدرت حجم النواتج البركانية المقذوفة بحوالي 80 كم² والطاقة الناتجة عنه بحوالي 8.4*10(26) إرغ. وتكونت له فوهة قطرها 11 كم وقتل بسبب ثورته 90.000 نسمة.
بركان منوعات بركانية
تامو مسيف (بالإنجليزية: Tamu Massif) هو بركان اكتشف في 5 سبتمبر 2013. ويعتقد العلماء أنه الأكبر في العالم وربما في المجموعة الشمسية، وهو أكبر من بركان مونا لوا بستين مرة بمساحة تبلغ 120 ألف ميل مربع بحجم ولاية نيو مكسيكو.
حدث اعظم انفجار بركاني في 27 أغسطس 1883 في جزيرة كراكاتو الواقعة بين سومطرة وجاوه وقضى على 163 قرية وقتل حوالي 40.000 نسمة وتدفقت الحمم لعلو 55 كم واندفع الغبار البركاني ليقطع مسافة 5330 كم خلال عشرة أيام.
يقال أن اسم ((بركان)) يرجع إلى الإله ((فولكان)) إله النار والحدادة عند الرومان حيث كانوا يعتقدون أن الجبل الذي يشرف على خليج نابولي في إيطاليا ما هو إلا مدخنة لأتون كبير يوقده هذا الإله.
بركان منوعات بركانية
تعدّ البراكين من الظواهر الطبيعية الفريدة التي استرعت انتباه الإنسان منذ القدم وهي تلعب دورا عظيما في العمليات الجيولوجية التي تؤثر على تاريخ تطور القشرة الأرضية وتشكلها. وذلك لأن أغلب أجزاء القشرة الأرضية تأثرت بالعمليات الاندفاعية وخضعت في تشكيلها إلى مساهمة العمليات الاندفاعية. وتفيد دراسة البراكين في التعرف على مراكز الهزات الأرضية ودراسة البراكين فرع من فروع الجيولوجيا والذي أصبح قائما بذاته يعرف باسم علم البراكين Volcanology. والبراكين يصاحبها تكون معادن وخامات هامة جدا من الناحية الاقتصادية.
بروتون
البُرُوْتُون (ملاحظة 1) في فيزياء الجسيمات، وكان يظن في بادئ الأمر أنه جسيم أولي (لا يتكون من جسيمات أصغر) ولكن تبين فيما بعد عدم صحة هذا الزعم، والبروتون من مكونات الذرة وله شحنة كهربية موجبة مقدارها 1.6 × 10−19 كولوم، تعادل تماما الشحنة التي يحملها الإلكترون إلا أن الإلكترون شحنته سالبة، وكتلة البروتون مقدارها :
1.672621637×10−27 كيلوجرام، أو ما يقارب 1800 ضعف كتلة الإلكترون. ونظرا لصغر كتلة البروتون بالكيلوجرام عدد صغير جدا يصعب حفظه عن ظهر قلب يستعمل الفيزيائيون وحدة الطاقة MeV للتعبير عن كتلة البروتون وهي تعادل 938 ميغا إلكترون فولت (طبقا لمعادلة أينشتاين الشهيرة عن تكافؤ الكتلة والطاقة(E = mc²)).
تدل النتائج التجريبية أن البروتون جسيم مستقر، والحد الأدنى لفترة عمر النصف له 1035 سنة، بالرغم من أن بعض النظريات تنبأت بأن البروتون يمكن أن يتحلل.
بروتون
تعتبر نواة النظير الأكثر شهرة لذرة الهيدروجين عبارة عن بروتون مفرد. ونويات العناصر الأخرى عبارة عن بروتونات ونيوترونات موجودة معاً عن طريق القوة النووية. ويكون عدد البروتونات الموجودة في النواة هي المسئولة عن الخواص الكيميائية للذرة وتعريف هذا العنصر الكيميائي.
تُصَنَّفُ البروتونات على أنها باريون وتتكون من 2 كوارك أعلى و 1 كوارك أسفل، ويوجدوا مترابطين معا عن طريق القوة النووية، بالتداخل مع جسيم "لاصق" يسمى غلوون يربطهم ببعض. كما توجد مضاد للبروتون هو نقيض البروتون والذي له نفس قدر شحنة البروتون ولكن بشحنة معاكسة.
ونظرا لأن القوة الكهرومغناطيسية أكبر من قوى الجذب فإن شحنة البروتون يجب أن تكون مساوية في المقدار ومعاكسة في الشحنة للإلكترون وإلا فإن الفرق بين الشحنتين سيؤدى إلى تغير جذري في تكوين المادة و الكون. ومما يشير إلى الإهتمام ، أن شحنة البروتون موجبة ومساوية تماما لشحنة الإلكترون ولكنها معكوسة ، أي سالبة . بهذا تصبح ذرة الهيدروجين متعادلة كهربائيا ؛ وينطبق ذلك على كل العناصر من حيث أن أي عنصر له في ذرته عدد من الإلكترونات (سالبة) مساوية لعدد البروتونات (موجبة) في نواته.
يرجع مصطلح البروتون في الكيمياء والكيمياء الحيوية إلى أيون الهيدروجين H+. وفي هذا السياق تكون المادة المعطاة للبروتون حمضية والمادة المتقبلة للبروتون قلوية (راجع نظرية تفاعل الأحماض مع القلويات.)
بروتون البروتون تاريخياً
في عام 1919 أجرى إرنست رذرفورد تجربة قذف جسيمات ألفا خلال غاز النيتروجين، وقد أظهرت الومضات وجود نواة الهيدروجين، وقد حدد رذرفورد أن المصدر الوحيد الذي يمكن أن يأتي منه نواة الهيدروجين هو النيتروجين، وعلى هذا فإن النيتروجين لابد أنه يحتوى على نويات الهيدروجين. وقد اقترح أن نويات الهيدروجين والتي كان لها عدد ذرى يساوى 1، هي جسيم أساسي، وسماها بروتون، من الكلمة الإغريقية بروتوس والتي تعنى الأول.
بروتون البروتون في علم الكيمياء
في علم الكيمياء يعرف عدد البروتونات داخل نواة الذرّة على أنه العدد الذري، والذي يحدد العنصر الكيميائي الذي تنتمي إليه الذرة. على سبيل المثال فإن العدد الذري للكلور يكون 17، وهذا يعني أن كل ذرة كلور تحوي 17 بروتون وأن جميع الذرات المتألفة من 17 بروتون هي ذرات كلور.
تُعْيَن الخواص الكيميائية للذرة من جهة أخرى بعدد الكتروناتها (لها شحنة سالبة) والتي يفترض أنها مكافئة لعدد البروتونات (ذات شحنة موجبة) في الذرات المتعادلة بحيث تصبح إجمالي شحنتها صفرا. على سبيل المثال تحتوي ذرة الكلور المتعادلة على 17 الكترون و17 بروتون بينما ذرة الكلور السالبة، Cl-، بها 17 بروتون و18 الكترون لتشكل صافي شحنة قدرها -1 شحنة إلكترون.
لما كان العدد الذري لعنصر الهيدروجين هو 1، فإن أيون الهيدروجين الموجب (H+) يحوي على بروتون واحد ولايحوي أي إلكترونات ولذا فإن بعض النصوص قد تشير إلى عبارة بروتون كتعبير عن أيون الهيدروجين.
بروتون نقيض البروتون
وضع خرق تناظر الشحنة السوية والزمن قيودا صارمة على الخواص النسبية للجسيمات ونقيضاتها، ولذلك فإنه خاضع لاختبارات صارمة. على سبيل المثال، ينبغي أن يكون إجمالي شحنتي البروتون ونقيض البروتون صفرا تماما. لقد فُحِصَت هذه المساواة بدقة جزء في 108. كذلك تم اختبار تساوي كتلتيهما بدقة أفضل من جزء من 108. عند حبس مضادات البروتونات، في مصيدة بيننغ، أمكن اختبار تساوي نسبتي الشحنة إلى الكتلة للبروتون والإلكترون بدقة جزء في (6×109). أظهر قياس العزم المغنطيسي لمضاد البروتون خطأ مقداره 8×10−3 مغنطون بور نووي، ووجد أنه مساو ومضاد لتلك القيمة في البروتون.
بروتون التطبيقات التكنولوجية
البروتون يوجد دائما ً في حالة دوران (مغزلي)، وهذه الخاصية تم استغلالها في مطيافية الرنين النووي المغناطيسي (NMR). وفيه يتم استخدام مجال مغناطيسي للتحقق من وجود الغلاف الموجود حول البروتونات في النواة والذي يتم معرفته بسحابة الإلكترونات الموجودة حول النواة. وعلى هذا يستطيع العلماء معرفة التركيب الجزيئي للجزيء الذي يتم دراسته.
إلكترون
الإلِكترون (*) (رمزه: -e) جسيمٌ دون ذري، كروي الشكل تقريباً، مكون للذرة، له شِحنة كهرَبية سالبة. ولم يُعرَف أن لها مكونات أو جسيمات أصغر؛ فعُدَّت جسيمات أولية. وإنَّ كتلة الإلكترون نحوُ 1/1836 من كتلة البروتون. والزخم الزاوي الحقيقي (وهو اللف المِغزَلي) للإلكترون هو قيمة نصف عدد صحيح من وحدة ħ، مما يعني أنه فرميون. ويسمى الجسيم المضاد للإلكترون بالبوزيترون، وهو مطابق للإلكترون عدا أنه معاكس له بالشِحنة الكهربية والشحنات الأخرى. عند اصطدام الإلكترون بالبوزترون فإنهما إما يبعثر بعضُهما بعضًا أو يفنَيان، فينتُج من ذلك زوج أو أكثر من فوتونات أشعة غاما. تنتمي الإلكترونات إلى الجيل الأول لأسرة جسيمات ليبتون، وتسهم في القوى الأساسية، وهي: الجاذبية، والكهرَطيسية، والقوة النووية الضعيفة. والإلكترون كالمادة في أن له خصائصَ ازدواجية موجة-جسيم في ميكانيكا الكم؛ فلهُ أن يُصادم الجسيمات الأخرى فينحرف مثل الضوء. لكن صغر كتلة الإلكترون جعل الازدواجية تتجلى تجليًا أحسن في التجارب المخبرية. ولأنها من عائلة الفرميون، وبحسَب مبدأ استبعاد باولي، لا يَأخذ إلكترونان حالةَ الكم نفسَها أبدًا.
إلكترون
ووُضعَت نظرية مفهوم مقدار الشِحنة الإلكترونية غيرِ القابلة للتجزئة لشرح الخصائص الكيميائية للذرات، فابتدأها سنةَ 1838 عالمُ الطبيعة البريطاني ريتشارد لامنج؛ ثم قدم الفيزيائي الإيرلندي جورج ستوني اسم «إلكترون»، سنةَ 1894. وفي سنة 1897، عرّف البريطاني جوزيف طومسون وفريقه من الفيزيائيين الإلكترون بأنه جسيم.
وكثير من الظواهر الفيزيائية، مثل: الكهرباء، والمغناطيسية، والتوصيل الحراري، للإلكترونات فيها دور أساسي. فالإلكترون في حركته بالنسبة إلى المراقب يولد المجال المغناطيسي، والمجالات المغناطيسية الخارجية تجعلها تنحرف. فإذا تحرك الإلكترون امتَصَّ أو أَنتجَ طاقةً على شكل فوتونات. تحيط الإلكترونات بالنواة المتكونة من بروتونات ونيوترونات، فيكوّنون جميعًا الذرة، وإن كان الإلكترون يسهم في أقل من 0.06% من الكتلة الكلية للذرة. يسبب جاذبية قوة كولومب بين الإلكترون والبروتون بأن يجعل الإلكترونات مرتبطة بالذرات. فتبادل الإلكترونات أو تقاسمها في ما بين الذرات هو السبب الرئيس للروابط الكيميائية.
إلكترون
وأما بحسَب النظريات فمعظم الإلكترونات تكونت في لحظة الانفجار العظيم، ولكنها تُنتَج أيضًا خلال البِلَى (أي: الاضمحلال) البيتائي للنظائر المشعة والاصطدامات عالية الطاقة، وفي لحظة دخول الأشعة الكونية للغلاف الجوي. وخلال إفنائه مع البوزيترون فقد يتدمر الإلكترون، وقد يُمتَص خلال تفاعلات الانصهار النجمية. وأدوات المختبرات لها أنْ تحتوي الإلكترونات الفردية وتراقبَها وكذلك في بلازما الإلكترونات، حيث كرس لها المقراب للكشف عن بلازما الإلكترونات في الفضاء الخارجي. وللإلكترون عدة تطبيقات، كما في: اللحام، وأنبوب الأشعة المهبطية، ومعجلات الجسيمات، ومجهر إلكتروني، وعلاج إشعاعي، والليزر الإلكتروني.
إلكترون التاريخ
لاحظ الإغريق القدماء بأن الكهرمان يجذب الأشياء البسيطة في حالة فركه بالقماش فإن استثنينا البرق، فإن تلك الظاهرة تعد من أقدم تجارب البشرية مع الكهرباء على مر التاريخ.
أشار الفيزيائي الإنجليزي وليام جيلبرت في مقال له اسمه دي ماجنتا (اللاتينية: De Magnete) سنة 1600 إلى مصطلح جديد أصاغه من اللغة اللاتينية الجديدة وأسماه إلكتريكوس (اللاتينية: electricus) للإشارة إلى خاصية جذب الأشياء الصغيرة بعد فركها. فتلك الكلمة مأخوذة من الكلمة الإغريقية ἤλεκτρον (ēlektron) في عام 1894 م للإشارة إلى الكهرمان.
إلكترون التاريخ
في سنة 1737 اكتشف العالمين شارل دو فاي وهاكسبي كلا على حدة وجود نمطين من الشحنات الكهربائية السكونية؛ إحداهما ينتج من الاحتكاك مع الزجاج، والآخر من الاحتكاك مع الراتنج. ومن هذه استنتج دوفاي نظريته بأن الكهرباء تحتوي على سائلين كهربائيين، وأسماهما بالزجاجي والراتنجي، ولاحظ الفرق بين الموصلات والمواد العازلة، ويمكن فصلهما عن طريق الاحتكاك مما يسبب بتحييد بعضها البعض عند اتحادهما. بعد ذلك بحوالي عقد من الزمان اقترح بنجامين فرانكلين بأن الكهرباء هي ليست من عدة أنواع من السوائل الكهربائية، ولكنه نفس السائل الكهربائي ولكن تحت ضغوط مختلفة. وقدم لهم الشحنة الحديثة بتسمية إيجابي وسلبي على التوالي.
إلكترون التاريخ
بين سنتي 1838 و 1851 طور عالم الطبيعيات البريطاني ريتشارد لامنج فكرة أن الذرة تتكون من نواة مادة محاطة بجزيئات دون ذرية والتي تكوّن وحدة الشحنات الكهربائية. وبداية من سنة 1846 أعطى الفيزيائي الألماني فيبر نظريته القائلة بأن الكهرباء تتألف من سائلين ذو شحنتين موجبة وسالبة، وتفاعلهما يحكمه قانون التربيع العكسي. في سنة 1874 اقترح الفيزيائي الإيرلندي جورج ستوني بعد دراسة هذه ظاهرة التحليل الكهربائي بأن هناك «كمية محددة واحدة من الكهرباء»، وهي شحنة من أيون أحادي التكافؤ. وكان قادرًا على تقييم قيمة هذه الشحنة الأولية e عن طريق قوانين فرداي للتحليل الكهربائي. واعتقد ستوني بأن تلك الشحنات مرتبطة بصورة دائمة بالذرات ولا يمكن إزالتها. في سنة 1881 جادل الفيزيائي الألماني هلمهولتز أن كلا من الشحنة الموجبة والسالبة منقسمتين إلى جزئين أوليين، كل منها «يتصرف كذرات كهربائية». ثم وضع ستوني مصطلح «إلكترون» لوصف تلك الشحنات الأولية وكان ذلك سنة 1894، وقد قال فيها: «تم تقدير الكمية الفعلية لتلك الوحدة الأساسية الأكثر أهمية في الكهرباء، وقد غامرت عندما أشرت إلى اسم الكترون». وكلمة الكترون (بالإنجليزية: electron) هي مركبة مستنبطة من كلمة الكتريك electric ولاحقتها ون -on، والتي استخدمت بعد ذلك للإشارة إلى الجسيمات دون الذرية مثل البروتون والنيوترون.
إلكترون التاريخ
قام الفيزيائي الألماني يوهان فيلهلم هتورف بدراسة التوصيل الكهربائي على الغازات المتخلخلة. فاكتشف سنة 1869 وهج منبعث من مهبط يزداد بالحجم عند تقليل ضغط الغاز. وفي سنة 1876 أظهر الفيزيائي الألماني يوجين غولدشتاين أن أشعة هذا الوهج له ظل، فأطلق عليه اسم لهم أشعة الكاثود. وفي السبعينات من نفس القرن طور الكيميائي والفيزيائي الإنجليزي السير وليام كروكس أول أنبوب أشعة الكاثود مفرغة بالداخل. ثم أظهر بعد ذلك بأن أشعة التلألؤ التي تظهر داخل أنبوب تحمل طاقة وتنتقل من القطب السالب إلى القطب الموجب. بالإضافة إلى أنه كان قادرًا على تحريك الأشعة عند تطبيق مجال مغناطيسي عليها، مما يدل على أن الشعاع تصرف كما لو كان سالب الشحنة. فاقترح سنة 1879 أنه بالإمكان تفسير تلك الخصائص من خلال ما أسماه مادة مشعة. وألمح إلى أن تلك قد تكون الحالة الرابعة للمادة التي تتكون من جزيئات سالبة الشحنة تنطلق بسرعة عالية من الكاثود.
إلكترون التاريخ
وسع الفيزيائي البريطاني -ألماني المولد- آرثر شوستر من تجارب كروكس وذلك بوضع صفيحة معدنية متوازية مع أشعة الكاثود وطبق الكمون الكهربائي بين الصفيحتين.
فصرف المجال تلك الأشعة باتجاه الصفيحة موجبة الشحنة، مما أعطى أدلة جديدة على أن تلك الأشعة تحمل شحنة سالبة. وتمكن شوستر في سنة 1890 من تقدير نسبة الشحنة للكتلة لمكونات الأشعة عن طريق قياس مقدار انحراف عن المستوى المحدد للتيار. لكن إنتاج تلك القيمة التي كانت أكثر من ألف مرة من المتوقع، هو إعطاء بعض المصداقية لتلك الحسابات في ذاك الوقت.
إلكترون التاريخ
في عام 1896 أجرى الفيزيائي البريطاني جوزيف طومسون مع مساعديه تاونسند وويلسون تجارب أشارت إلى أن أشعاعات الكاثود هي جسيمات فريدة من نوعها بدلا من أن تكون موجات أو ذرات أو حتى جزيئات كما كان الاعتقاد سابقًا. وقد أعطى طومسون قيمة جيدة لكل من الشحنة e والكتلة m، موجدا جسيمات لأشعة الكاثود وأسماها «الكريات» (بالإنجليزية: corpuscles)، ولها كتلة قد تكون واحد من الألف من كتلة أقل الأيونات المعروفة: الهيدروجين. وأظهر أن نسبة الشحنة للكتلة e/m مستقلة عن مادة الكاثود. وأظهر أيضًا أن إنتاج جسيمات سالبة الشحنة من مواد مشعة بواسطة التسخين ومن مواد مضيئة هو شيء كوني. وقد أعاد الفيزيائي الأيرلندي جورج فيتزجيرالد الاقتراح بتسمية تلك الجسيمات باسم إلكترون، وقد لقي هذا الاسم قبولا علميًا دوليًا منذ ذلك الوقت.
إلكترون التاريخ
اكتشف الفيزيائي الفرنسي هنري بيكريل أثناء دراسة الومضان الطبيعي للمعادن سنة 1896 أنها تصدر إشعاع دون التعرض لمصدر طاقة خارجي. فأصبحت تلك المواد المشعة موضع اهتمام كبير للعلماء خصوصًا الفيزيائي النيوزلندي إرنست رذرفورد الذي اكتشف أنها تصدر جسيمات. وأطلق عليها جسيمات ألفا وبيتا على أساس قدرتها على اختراق المادة. وفي سنة 1900 أظهر بيكريل أن بإمكان أشعة بيتا المنبعثة من الراديوم أن تنحرف في وجود مجال كهربائي وأن نسبة الكتلة للشحنة هي نفسها كما في أشعة الكاثود. فعزز هذا الدليل الرأي القائل بأن الالكترونات توجد كعناصر في الذرات.