stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
מפרץ לייטה
היסטוריה > טייפון האיאן

בשנת 2013, הטייפון האיאן עורר סערה חזקה במפרץ לייטה. הסופה פגעה בפיליפינים ב-7 בנובמבר 2013. היא התפתחה במהירות לטייפון בקטגוריה 5, עם רוחות בעוצמה חריגה של יותר מ-315 קילומטר לשעה ומשבי רוח זמניים של 380 קילומטר לשעה שתועדו מעל האוקיינוס השקט. סופה זו נחשבת לאחת הסופות הטרופיות החזקות ביותר מאז שהחלו המדידות בתקופה המודרנית. היא גרמה למותם של למעלה מ-6,340 בני אדם, לפי המניין הרשמי, ועוד כ-1,061 נעדרים. ב-10 בנובמבר 2013 נחלשה הסופה בדרכה לווייטנאם, שם פונו 500,000 בני אדם מבתיהם.
דיג

מפרץ לייטה מזוהה על ידי אוניברסיטת לייט כאחד משטחי הדיג החשובים של לייטה וסאמאר. כמו שטחי דיג עשירים אחרים כמו מפרץ מק'קדה ומפרץ קריגרה, המפרץ ידוע בדיג רב של אנשובי, הרינג, שרימפס וסרטנים. המפרץ היה גם פעם אחד המקורות העשירים ביותר לסרטני בוץ בשנת 1985. קציר הדגים נמצא בירידה במפרץ בגלל השימוש בדיג באמצעות דינמיט. טייפון האיאן פגע בכיסוי האלמוגים הקשים באזור המפרץ, והפחית עוד יותר את קציר הדגים.
הערות שוליים

↑  Merriam-Webster's Geographic Dictionary, Third Edition, p. 647.
↑  Woodward, C. Vann; Evan Thomas (1997). The Battle for Leyte Gulf: The Incredible Story of World War II's Largest Naval Battle. Skyhorse Publishing Inc. pp. 3–7. ISBN 1-60239-194-7.
↑  Morison, Samuel E. (1956), pp. 397
↑  Mori, N; Kato, M; Kim, S; Mase, H; Shibutani, Y; Takemi, T; Tsuboki, K; Yasuda, T (28 ביולי 2014). "Local amplification of storm surge by Super Typhoon Haiyan in Leyte Gulf". Geophysical Research Letters. 41 (14): 5106–5113. doi:10.1002/2014gl060689. PMC 4373162. PMID 25821268. {{cite journal}}:  (עזרה)
↑  dela Cruz, Rita (2003). "Commercially important seafoods in Samar and Leyte identified". Bureau of Agricultural Research. Bureau of Agricultural Research. אורכב מ-המקור ב-23 באפריל 2015. נבדק ב-23 באפריל 2015. {{cite web}}:  (עזרה)
↑  Wernstedt, Frederick L.; Spencer, Joseph Earle (1967). The Philippine Island World: A Physical, Cultural, and Regional Geography. University of California Press. p. 466. נבדק ב-23 באפריל 2015. {{cite book}}:  (עזרה)
↑  Lee, Christopher. "A Brief Overview of the Ecology and Fisheries of the Mud Crab, Scylla serrata, IN QUEENSLAND" (PDF). נבדק ב-23 באפריל 2015. {{cite web}}:  (עזרה)(הקישור אינו פעיל, February 2020)
↑  "Leyte Gulf attacked by dynamite fishers". www.aseanaffairs.com. Asean Affairs. 26 באוקטובר 2010. נבדק ב-23 באפריל 2015. {{cite web}}:  (עזרה)
↑  Pinili, Liberty A (6 בדצמבר 2014). "Typhoon damaged reef, mangroves". Sun Star Cebu. אורכב מ-המקור ב-2017-04-23. נבדק ב-23 באפריל 2015. {{cite news}}:  (עזרה)
| --- | --- |
בקרת זהויות :  NLI: 987007565571105171  LCCN: sh85076371  NARA: 10038111  VIAF: 243856210   WorldCat (עם VIAF): 243856210 
ארבעת מוקדי הקרבות העיקריים בקרב מפרץ לייטה: 1. קרב ים סיבויאן; 2. קרב מצר סוריגאו; 3. קרב כף אנגאניו; 4. הקרב מול סאמאר. מפרץ לייטה שוכן מעל 2 ומשמאל ל-4.
מפרץ לייט ליד גוינסוגון
מפרץ בנין

| --- | --- |

המפה של מפרץ גינאה המציגה את מפרץ בנין
 מידע כללי
 על שם:  ממלכת בנין 
 מיקום:  מפרץ גינאה 
 סוג:  מפרץ 
 מידע נוסף
 נהר מזין:  נהר מונו, Ogun River 
 מדינות באגן הניקוז:  גאנה, בנין, טוגו, ניגריה 
 קואורדינטות:  5°30′N 4°00′E﻿ / ﻿5.5°N 4°E﻿ / 5.5; 4
 he
 
מפרץ בנין (באנגלית: Bight of Benin או Bay of Benin) הוא מפרץ באזור מפרץ גינאה בחוף מערב אפריקה, ששמו נגזר מממלכת בנין (אנ') ההיסטורית.
גאוגרפיה

המפרץ משתרע מזרחה לאורך כ 640 קילומטרים (400 מיל) מקייפ סנט פול עד לנון לדלתא של נהר הניז'ר. מזרחה הוא ממשיך במפרץ בוני (לשעבר מפרץ ביאפרה).
אסוציאציות היסטוריות קושרות את המקום עם סחר העבדים האטלנטי והביאו לכך שהאזור נודע כחוף העבדים. כמו באזורים רבים אחרים ברחבי אפריקה, ממלכות ילידים חזקות לאורך מפרץ בנין הסתמכו רבות על סחר עבדים עתיק יומין, שהתרחב מאוד לאחר הגעת מעצמות אירופה והפך למסחר עולמי עם הקולוניזציה של אמריקה. הערכות משנות ה-40 של המאה ה-17 מצביעות על כך שבנין קלטה כ-1200 עבדים בשנה. ההגבלות הקשו על נפח העבדים לגדול עד שמדינות חדשות ומסלולים שונים החלו לאפשר גידול בסחר בעבדים.
התייחסויות תרבותיות

למפרץ בנין יש קשר ארוך לעבדות, החוף שלו ידוע כחוף העבדים. משנת 1807 ואילך – לאחר שמסחר בעבדים נעשה בלתי חוקי בבריטניה, הצי המלכותי יצר את טייסת מערב אפריקה על מנת לדכא ולרסק את סחר העבדים. מאמצים אלה הוגברו לאחר 1833, כאשר מסחר בעבדים נעשה בלתי חוקי בכל האימפריה הבריטית. מאמצים אלה נמשכו עד שנות ה-90 של המאה ה-19, ועלו לבריטניה סכומי כסף משמעותיים, ולצי המלכותי מאות, אם לא אלפי חיים של מלחים כתוצאה ממחלות טרופיות.
היסטוריה

ב-1 בפברואר 1852 הפכו הבריטים את מפרץ בנין למדינת חסות בריטית, בסמכותם של הקונסולים של מפרץ בנין: הרפובליקה של בנין ומפרץ בנין נקראו על שם ממלכת בנין שהשתרעה מזרחה מכף סנט פול ועד לנון. דלתת נהר ניז'ר.
ב-6 באוגוסט 1861 הצטרפו מחוזות מפרץ ביאפרה ומפרץ בנין כמדינת חסות בריטית מאוחדת, שבסופו של דבר ימוזגו לניגריה.
במהלך שנות ה-30 של המאה ה-19 הפך הסחר בשמן דקלים לפעילות הכלכלית העיקרית, ובשנות ה-50 של המאה ה-20 התגלה נפט ששינה את מפת העיסוקים באזור.
נהרות שמתנקזים למפרץ

נהרות רבים מהמדרון האפריקאי המערבי מתנקזים אל פתח בנין, והחשובים שבהם, ממערב למזרח, הם הבאים:
נהר וולטה בגאנה
נהר מונו (אנ') בטוגו-בנין
נהר אוגון בניגריה
נהר ניז'ר בניגריה
הערות שוליים

↑  "Bight of Benin | bay, Atlantic Ocean | Britannica". www.britannica.com (באנגלית). ארכיון מ-2021-11-09. נבדק ב-2022-02-11.
↑  Transformations in Slavery, Lovejoy 1983, Pg. 54
| --- | --- |
בקרת זהויות :  NLI: 987007551336505171  BNE: XX5754814  BnF: cb15298007d (data)  GND: 4120992-8  SUDOC: 027427463  VIAF: 249017543   WorldCat (עם VIAF): 249017543 
החוף של בנין עם נמל קוטונו ברקע
מפרץ בנין בזריחה
מחזור ביוגאוכימי
מאגרים

הכימיקלים נאגרים לעיתים לפרקי זמן ארוכים במיקום הקרוי מאגר. לדוגמה, מאגרי פחם ומאגרי נפט גולמי מאחסנים פחמן במשך תקופת זמן ארוכה. כאשר כימיקלים מוחזקים רק לתקופות קצרות של זמן, הם מוחזקים בבריכות במצב של החלפה תמידית. דוגמאות לבריכות החלפה כוללות צמחים ובעלי חיים. צמחים וחיות מנצלים פחמן לייצר פחמימות, שומנים, חלבונים, אשר לאחר מכן משמשים כדילבניית רקמות או להפקת אנרגיה. צמחים ובעלי חיים משתמשים באופן זמני בפחמן במערכות שלהם ולאחר מכן משחררים אותו בחזרה לאוויר או לסביבתו. בדרך כלל, המאגרים הם גורמים אביוטי ואילו בריכות החליפין הם גורמים ביוטיים. פחמן מאוחסן לזמן קצר יחסית בצמחים ובעלי חיים בהשוואה למאגרי פחם. משך הזמן שחומר כימי מוחזק במקום אחד נקרא זמן המגורים שלו.
ההידרוספרה

האוקיינוסים מכסים יותר מ-70% משטח כדור הארץ והם הטרוגניים מאוד. אזורים ימיים פעילים מבחינה ביולוגית ומערכות אקולוגיות של אזורי החופים מהוות חלק קטן מהאוקיינוסים במונחים של שטח הפנים, אך יש להם השפעה עצומה על מחזורים ביו-גיאוכימיים עולמיים המבוצעים על ידי קהילות מיקרוביאליות, המייצגות 90% מהביומסה של האוקיינוס. בשנים האחרונות התמקד המחקר בעיקר בנושא מחזוריות של פחמן ומאקרו-נוטריינטים כגון חנקן, זרחן וסיליקט. יסודות חשובים אחרים כגון גופרית או יסודות קורט נחקרו פחות. אזורים ימיים אלה נתונים ללחץ אנתרופוגני (Anthropogenic) משמעותי, המשפיע על החיים הימיים ומחזור האנרגיה וחומרי המזון. דוגמה מרכזית היא זו של איטרופיקציה תרבותית, שבה נגר חקלאי המוביל להעשרת חנקן וזרחן של מערכות אקולוגיות חופיות, תהליך המגדיל מאוד את התפוקה וכתוצאה מכך פריחת אצות, שחרור חמצן מקרקעית הים ופליטת גזי חממה מוגברת, כמו גם השפעות גלובליות על מחזורי חנקן ופחמן. עם זאת, הנגר של חומר אורגני מהיבשת למערבות אקולוגיות חופיות הוא רק אחד מהאיומים העכשויים עם דגש על שינויי קהילות מיקרוביאליות עקב השינויים הגלובליים. שינויי האקלים הביאו גם לשינויים בקריוספירה, כאשר חלה המסה של הקרחונים וכתוצאה מכך נגרם ריבוד אוקיינוסים מוגבר. כתוצאה מכך חלים שינויים במצב החיזור בביומות שונות המעצבים מחדש במהירות את מכלול החיידקים בקצב חסר תקדים.
תהליכים המעורבים במחזורים ביוגאוכימיים

מחזורים ביו-גיאוכימיים כוללים אינטראקציה של תהליכים ביולוגיים, גאולוגיים וכימיים. תהליכים ביולוגיים כוללים את ההשפעה של מיקרואורגניזמים בעלי היכולת לבצע מגוון רחב של תהליכים מטבוליים החיוניים למחזוריות של חומרים בעלי ערך תזונתי וחומרים כימיים במערכות אקולוגיות גלובליות. בלעדיהם חלק רב מהתהליכים האלה לא היו מתרחשים, ולכן יש להם השפעה משמעותית על המערכות האקולוגיות של היבשה והאוקיינוס ועל המחזורים הביו-גיאוכימיים של כדור הארץ. שינויים במחזורים יכולים להשפיע על בריאות האדם החי והצומח. המחזורים קשורים זה לזה וממלאים תפקידים חשובים בוויסות האקלים, תמיכה בצמיחה של צמחים, פיטופלנקטון ואורגניזמים אחרים, ושמירה על בריאות המערכות האקולוגיות. פעילויות אנושיות כמו שריפת דלקים של מאובנים ושימוש בכמויות גדולות של דשן עלולות לשבש מחזורים ביוגאוכימיים, לתרום לשינויי האקלים, לגרום לזיהום סביבתי ולגרום לבעיות סביבתיות אחרות.
אנרגיה זורמת בצורה כיוונית דרך מערכות אקולוגיות, נכנסת כאור השמש או על ידי מולקולות אנאורגניות על ידי אורגניזמים כימואאוטוטרופיים (chemoautotroph) ונפלטת במהלך ההעברות הרבות בין רמות טרופיות שונות. החומר המרכיב את האורגניזמים החיים נשמר וממוחזר. ששת היסודות הנפוצים ביותר הקשורים למולקולות אורגניות: פחמן, חנקן, מימן, חמצן, זרחן וגופרית, לובשים מגוון צורות כימיות ועשויים להתקיים לתקופות ארוכות באטמוספירה, ביבשה, במים או מתחת לפני כדור הארץ. תהליכים גאולוגיים, כגון בליה, סחיפה, ניקוז מים והפחתת לוחות היבשת, ממלאים תפקיד במיחזור זה של חומרים. לגאולוגיה ולכימיה יש תפקידים מרכזיים בחקר תהליך זה, מחזור החומרים האנאורגניים בין אורגניזמים חיים וסביבתם נקרא מחזור ביו-גיאוכימי.
מודלים של קופסה

מודלים של קופסאות (box models) מותאמים להבנת מודלים של מערכות ביו-גיאוכימיות. דגמי קופסאות הם גרסאות מפושטות של מערכות מורכבות, המצמצמות אותן למאגרי אחסון של חומרים כימיים, המקושרים על ידי שטפי חומרים (זרימות). לדגמי קופסאות פשוטות יש מספר קטן של קופסאות עם מאפיינים, כגון נפח, שאינם משתנים עם הזמן. ההנחה היא שהקופסאות מתנהגות כאילו הן היו מעורבות בצורה הומוגנית. מודלים אלה משמשים לעיתים קרובות כדי להפיק נוסחאות אנליטיות המתארות את הדינמיקה ואת השפע במצב יציב של המינים הכימיים המעורבים.
מחזורים מרכזיים

השינוי הגלובלי משפיע, אם כן, על תהליכי מפתח ראשוניים: קיבוע דו־תחמוצת הפחמן, קיבוע חנקן, נשימה, החזרת מינרלים לחומרים אורגניים, שקיעה וקבורה של דו־תחמוצת הפחמן. האוקיינוסים חווים תהליך החמצה, עם ירידה של 0.1 יחידות pH מהתקופה הטרום-תעשייתית לימינו, המשפיע על הכימיה מאזן קרבונט / ביקרבונט. ההחמצה משפיעה על קהילות פלנקטוניות, בעיקר על ידי תהליכים של הסתיידות. קיימות עדויות גם לשינויים בייצור מוצרי ביניים נדיפים מרכזיים, שלחלקם יש השפעות חממה ניכרות (למשל, היווצרות הגאזים N2O ו-CH4, שנבדקו על ידי Breitburg ב-2018, והורדת ריכוזי חמצן במי האוקיינוס, עקב העלייה בטמפרטורה הגלובלית, האוקיינוס ריבוד והפחתת חמצן, המניעים עד 25 עד 50% מאובדן החנקן מהאוקיינוס לאטמוספירה במה שנקרא אזורי מינימום חמצן או אזורים ימיים אנוקסיים, המונעים על ידי תהליכים מיקרוביאליים. למוצרים אחרים, שהם בדרך כלל רעילים לנקטון הימי, כולל מיני גופרית מופחתים כגון H 2 S, יש השפעה שלילית על משאבים ימיים כמו דיג וחקלאות ימית בחופי. בעוד שהשינוי העולמי הואץ, חלה עלייה מקבילה במודעות למורכבות של מערכות אקולוגיות ימיות, ובמיוחד לתפקידם הבסיסי של חיידקים כמניעים לתפקוד המערכת האקולוגית. מחזורי הביוגאוכימיה הידועים והחשובים ביותר:
מחזור הפחמן
מחזור החנקן
מחזור תזונתי
מחזור החמצן
מחזור הזרחן
מחזור גופרית
מחזור הסלעים
מחזור המים
מחזורים ביו-גיאוכימיים רבים נחקרים כעת לראשונה. שינויי אקלים והשפעות אנושיות משנים באופן משמעותי את המהירות, העוצמה והאיזון של מחזורים לא ידועים יחסית אלה, כגון:
מחזור הכספית (Mercury cycle)
המחזור הנגרם על ידי אדם של PCBs.
מחזור המימן (Hydrogen cycle)
מחזור המתן (Methane cycle)
מחזור חומצה ציטרית (Citric acid cycle)
מכיוון שמחזורים ביו-גיאוכימיים מתארים את תנועות החומרים על פני כל כדור הארץ, המחקר של אלה הוא רב-תחומי. מחזור הפחמן עשוי להיות קשור למחקר באקולוגיה ובמדעי האטמוספירה. דינמיקה ביוכימית תהיה קשורה גם לתחומי הגאולוגיה והפדולוגיה.
מחזור הפחמן

במחזור הפחמן, פחמן דו-חמצני אטמוספירי ניקלט על ידי צמחים באמצעות תהליך הפוטוסינתזה, אשר הופכת אותו לתרכובות אורגניות המשמשות אורגניזמים להפקת אנרגיה ולצמיחה. לאחר מכן, הפחמן משוחרר בחזרה לאטמוספירה באמצעות נשימה ופירוק. בנוסף, פחמן מאוחסן בדלקים מאובנים (פחם, נפט, גז טבעי) ומשתחרר לאטמוספירה באמצעות פעילויות אנושיות כמו שריפת הדלקים המאובנים האלה.
מחזור החנקן

במחזור החנקן, גז חנקן האטמוספירי ניקשר על ידי צמחים לצורות שמישות כמו אמוניה וחנקות בתהליך של קיבוע חנקן. תרכובות אלו יכולות לשמש אורגניזמים אחרים בתהליכים של סימביוזה בין שני אורגניזמים, וחנקן מוחזר לאטמוספירה באמצעות דניטריפיקציה ותהליכים אחרים.
מחזור המים

במחזור המים, הם מתאדים מהיבשה והאוקיינוסים ויוצרים עננים באטמוספירה, ואז נוצרים משקעים המוחזרים לחלקים שונים של כדור הארץ. המשקעים יכולים לחלחל לתוך הקרקע ולהפוך לחלק ממערכות מי התהום המשמשים צמחים ואורגניזמים אחרים, או יכולים לנגר על פני הקרקע וליצור אגמים ונהרות. מים תת-קרקעיים יכולים לחלחל לתוך האוקיינוס יחד זרימה לנהרות, כשהם עשירים בחומר אורגני מומס וחלקיקי וחומרי הזנה אחרים.
מחזורי ביוגיוכימיים תמיד כרוכים במצב שיווי משקל חם: איזון ברכיבה על אופניים בין האלמנטים. עם זאת, האיזון הכולל עשוי להכיל תאים המופצים בקנה מידה עולמי.
כמו מחזורי ביוגאוכימיים לתאר את התנועות של חומרים על פני הגלובוס כולו, המחקר של אלה הוא מטבעו רב תחומי. מחזור הפחמן עשוי להיות קשור למחקר באקולוגיה ובמדעי האטמוספירה. דינמיקה ביוכימית תהיה קשורה גם לתחומי הגאולוגיה והפדולוגיה (לימוד הקרקע).
מחזורים מהירים ומחזורים איטיים > מחזורים מהירים

מחזורים מהירים (ביולוגיים) נמשכים שנים ותפקידם להעביר חומרים מהאטמוספירה לביוספרה ובחזרה לאטמוספירה.
המחזורים המהירים פועלים באמצעות הביוספרה, על ידי חילופים בין יבשה לאטמוספירה ולאוקיינוסים ובחזרה. דוגמה, למחזור מהיר הוא מחזור הפחמן. מחזור הפחמן המהיר כולל תהליכים ביו-גאוכימיים קצרי טווח יחסית בין הסביבה לאורגניזמים חיים בביוספרה. הוא כולל תנועות של פחמן בין האטמוספירה למערכות אקולוגיות יבשתיות וימיות, כמו גם קרקעות ומשקעים מקרקעית הים. המחזור המהיר כולל מחזורים שנתיים הכוללים פוטוסינתזה ומחזורים עשורים הכוללים צמיחה ופירוק בתהליכים צמחיים. התגובות של מחזור הפחמן המהיר לפעילויות אנושיות ניקבעות על ידי ההשפעות המיידיות לשינויי האקלים.
מחזורים מהירים ומחזורים איטיים > מחזורים איטיים

מחזורים איטיים פועלים בסלעים. מחזורים איטיים או גאולוגיים, עשויים להימשך מיליוני שנים, ובהם מועברים חומרים דרך קרום כדור הארץ בין סלעים, אדמה, אוקיינוס ואטמוספירה. המחזור האיטי כרוך בתהליכים גיאוכימיים לטווח בינוני עד ארוך השייכים למחזור הסלע. ההחלפה בין האוקיינוס לאטמוספירה יכולה להימשך מאות שנים, והבלייה של סלעים יכולה להימשך מיליוני שנים. פחמן באוקיינוס זולג לקרקעיתו ושם הוא יכול ליצור סלע משקע ועל ידי כך לחדור למעטפת כדור הארץ. תהליכי בניית הרים גורמים להחזרת הפחמן הגאולוגי הזה אל פני כדור הארץ, שם מתבלים הסלעים ופחמן מוחזר לאטמוספירה על ידי שחרור גזים ואל האוקיינוס על ידי נהרות. פחמן גאולוגי חוזר בדרך נוספת לאוקיינוס באמצעות פליטה הידרותרמית של יוני סידן. כך מוחזרות בין 10 ל-100 מיליון טונות של פחמן במחזור האיטי הזה הכולל הרי געש המחזירים פחמן גאולוגי ישירות לאטמוספירה בצורה של פחמן דו-חמצני. עם זאת, זהו פחות מאחוז אחד מהפחמן הדו-חמצני הנפלט לאטמוספירה על ידי שריפת דלקים של מאובנים.
מחזורים מהירים ומחזורים איטיים > מחזורים עמוקים

תת-הקרקע היבשתית היא המאגר הגדול ביותר של פחמן על פני כדור הארץ, המכיל 14–135 Pg (Pg) של פחמן ו-
2-19% מכלל הביומסה. מיקרואורגניזמים מניעים ההפיכות של התרכובות האורגניות והאי-אורגניות בסביבה זו ובעל ידי כך אחראיים על המחזורים ביו-גיאוכימיים. הידע הנוכחי על האקולוגיה המיקרוביאלית של תת-הקרקע מבוסס בעיקר על רצפי גנים 16S ריבוזומי RNA (rRNA). הערכות אחרונות מראות שפחות מ-8% מרצפי rRNA של 16S במאגרי מידע ציבוריים נובעים מאורגניזמים תת-קרקעיים ורק חלק קטן מהם מיוצג על ידי גנומים או מבודדים. קיים ידע מהימן מועט יחסית על מטבוליזם מיקרוביאלי של הביוספרה של התת-הקרקע. יתר על כן, מעט ידוע על האופן שבו אורגניזמים במערכות אקולוגיות תת-קרקעיות קשורות זו בזו מבחינה מטבולית. כמה מחקרים מבוססי טיפוח של (syntrophic consortia) וניתוחים מטאנומיים בקנה מידה קטן של קהילות טבעיות.
תפקידי מחזורים ביוגאוכימים

סיוע לתפקוד המערכת האקולוגית.
הקלה באחסון של אלמנטים.
הפיכת החומר מצורה אחת לצורה אחרת.
וויסות זרימת החומרים.
ראו גם

מגוון ביולוגי
טבע
מחזור קרבונאט-סיליקאט (Carbonate-Silicate cycle)
מחזור המימן (Hydrogen cycle)
מחזור האלומיניום (Aluminum cycle)
מפל רדוקס (Redox gradient)
מדעי כדור הארץ
מדעי הסביבה, מחזור אקולוגי
מכניקה אנליטית

מכניקה אנליטית היא אוסף ניסוחים למכניקה הקלאסית שפיתחו ז'וזף לואי לגראנז', ויליאם רואן המילטון וקרל גוסטב יעקב יעקובי במאות ה-18 וה-19. בעוד שהמכניקה הניוטונית עושה שימוש בכוחות וקטוריים לצורך ניתוח הבעיה הפיזיקלית ומסתמכת במקרים רבים על עקרונות גאומטריים, המכניקה האנליטית משתמשת בקואורדינטות ובכוחות מוכללים ומסתמכת רק על פעולות אלגבריות.
המכניקה הלגראנז'ית אשר פיתח לגראנז' עושה שימוש בקואורדינטות מוכללות ובכוחות מוכללים ומאפשרת פתרון בעיות פיזיקליות שבמכניקה הניוטונית נחשבות קשות. בפרט, היא מספקת שיטה סדורה לפתרון של בעיות תנועה תחת אילוצים: תנועה לאורך ישר נתון, תנועה שמוגבלת למישור, ועוד. הפורמליזם הלגרנז'יאני מציג את הבעיה הפיזיקלית כאוסף של משוואות דיפרנציאליות מסדר שני, הנקראות משוואות אוילר-לגראנז'.
המכניקה ההמילטונית, על שם ויליאם רואן המילטון, מציגה את הבעיה הפיזיקלית כאוסף של משוואות דיפרנציאליות מסדר ראשון במרחב הפאזה. הפורמליזם ההמילטוני אינו מכיל תוכן פיזיקלי חדש. כוחו של פורמליזם זה הוא במציאת אינטואיציות פיזיקליות חדשות, והוא אף שימש כדי להכליל את הפיזיקה הקלאסית לפיזיקה הקוונטית. בנוסף, הפורמליזם ההמילטוני מהווה כר נוח לפתרון בעיות באופן מקורב באמצעות תורת ההפרעות.
משוואת המילטון-יעקובי מציגה את כל הבעיה הפיזיקלית באמצעות פונקציה אחת המקיימת משוואה דיפרנציאלית חלקית יחידה. פורמליזם זה מדגיש את הדמיון בין המכניקה לאופטיקה, ולכן הוא היווה נקודת מוצא לפיתוח של מכניקת הקוונטים.
קיימים מספר ניסוחים נוספים ושיטות ניתוח נוספות הנכללים במסגרת המכניקה האנליטית. בין אלו ניתן למנות את המכניקה הרות'נית, טרנספורמציות קנוניות, סוגרי פואסון, זוויות-פעולה ומשוואות התנועה של אפל.
רקע והיסטוריה > מכניקה ניוטונית, גדלים נשמרים ועקרון הפעולה של מופרטווי

בשנת 1687, פרסם אייזק ניוטון את ספרו פרינקיפיה, והציג את היסודות של המכניקה הקלאסית. לפי התיאוריה הניוטונית, על גופים במערכת מכנית פועלים כוחות, והתאוצה של הגופים השונים פרופורציונלית לכוחות אלו. בסוף המאה ה-17 ותחילת המאה ה-18, התיאוריה של ניוטון התפשטה ברחבי אירופה ומדענים רבים החלו לפתור באמצעותה בעיות מכניות. ב-1736 פרסם לאונרד אוילר את ספרו מכניקה שהציג את חוקי התנועה של ניוטון בצורה של משוואות דיפרנציאליות. פתרון בעיית התנועה הפך במקרים רבים לפתרון של משוואות דיפרנציאליות.
כדי לפתור את המשוואות הללו נעשה שימוש רב בגדלים נשמרים. כבר בפרינקיפיה, ניוטון הבחין כי התנועה של מרכז המסה של גופים שפועלים זה על זה לא משתנה בגלל הכוחות שפועלים בין הגופים. ד'אלמבר הרחיב את העיקרון וציין שאם על כל החלקיקים פועל כוח חיצוני זהה מרכז המסה של המערכת יזוז באופן דומה לתנועה של סכום המסות אם יופעל עליו הכוח הזה. תצפיות אלו מדגימות את חוק שימור התנע, ומראות שהוא חוק כללי גם כאשר יש אינטראקציות מסובכות בין הגופים. כריסטיאן הויגנס חקר ב-1673 את תנועתן של מטוטלות שמחוברות זו לזו באמצעות כבלים. הויגנס לא מצא דרך לבטא את תנועת המטוטלות במדויק, אבל הוא זיהה שאם מרכז המסה של המטוטלות לא זז (כלומר במקרים בהם כאשר אחת המטוטלות עולה השנייה יורדת) הכוח החי  של המטוטלות, המתכונתי למהירותן בריבוע יישאר קבוע. תלמידו, גוטפריד לייבניץ, ניסח את החוק באופן מתמטי, וטען שהגודל:  \sum _{i}m_{i}v_{i}^{2} יהיה גודל נשמר במערכות מכניות שלא פועלים עליהם כוחות חיצוניים (אותם כינה לייבניץ כוחות מתים). שימור הכוח החי נתפס כמתחרה לשימור התנע, ולכן בצרפת ובאנגליה התנגדו לו וטענו שהוא אינו עקרון כללי. ההתנגדות פחתה לאחר שדניאל ברנולי השתמש בו כדי לפתח את משוואת ברנולי שתיארה בהצלחה תנועה של זורמים לאורך צינור. ב-1746 הראה אוילר (ודניאל ברנולי באופן בלתי תלוי) שעבור גופים שנעים מסביב למרכז מסה, הסכום של מכפלת של מסת הגופים במהירות שלהם מסביב למרכז המסה ובמרחקם ממרכז המסה אינו תלוי באינטראקציות בין הגופים ואם לא פועלים עליהם כוחות חיצוניים הוא קבוע. חוק זה הוא שימור התנע הזוויתי. כך שבאמצע המאה ה-18, היו ידועים שלושה חוקי שימור משמעותיים, שעבור תנועה תלת-ממדית מייצגים שימור של שבעה גדלים.
ב-1744 אוילר טען שתנועה של גופים במערכת מכנית מתרחשת במסלול בו תנועתם עוברת את הדרך הקצרה ביותר לפי שקלול הכולל את התנע שלהם, כלומר במסלול בו הגודל  \int \mathbf {p} d\mathbf {q} יקבל ערך מינימום. מופרטווי, שהציג רעיון דומה עבור קרניים אופטיות, הצהיר שאוילר הרחיב את עבודתו, והעיקרון נודע כעקרון הפעולה המינימלית או עקרון מופרטווי.
רקע והיסטוריה > המכניקה הלגראנז'ית

במצב הדברים לקראת סוף המאה ה-18 היו שלוש בעיות משמעותיות: הבעיה הראשונה היא שבמקרים מסוימים מציאת הכוחות הפועלים על גוף בתנועה היא בעיה כשלעצמה. סוג מיוחד של בעיות כאלו הן בעיות בהן קיים אילוץ על המערכת, לדוגמה בעיות בהן הגוף מוגבל לתנועה על משטח מסוים. בבעיות כאלה, הכוח שהמשטח יפעיל על החלקיק, יהיה כזה שיחייב את החלקיק להמשיך לנוע על המשטח. אולם משוואות התנועה של ניוטון לא מספקות דרך סדורה למצוא את הכוח הזה, ולכן פתרונם היה קשה. הבעיה השנייה היא שגם במקרים בהם ניתן היה למצוא פתרון לבעיה, הפתרון נסמך במקרים רבים על הבנה גאומטרית, ומשוואות התנועה כשלעצמן לא נותנות כלים לפיתוח ההבנה הגאומטרית הזו. הבעיה השלישית היא שהגדלים הנשמרים, ועקרון הפעולה המינימלית נתפסו לעיתים כעקרונות יסודיים של המכניקה, ולא כתוצאה של חוק תנועה יחיד.
לגראנז' פיתח את המכניקה האנליטית כדי לפתור את הבעיות הללו. בספרו méchanique analytique משנת 1788 הוא פיתח את עקרונות היסוד של המכניקה האנליטית. את גישתו הוא מתאר בהקדמה לספר:
לא יימצאו דיאגרמות בספר זה. השיטות שאציג לא דורשות בניות, או טיעונים מכניים או גיאומטריים, הן דורשות אך ורק פעולות אלגבריות הנעשות באופן אחיד ורגיל.
המקור בצרפתית
On ne trouvera point de Figures danc cet Ouvrage. Les méthodes que j'y expose ne demandent ni constructions ,ni raisonnemens géométriques ou mécaniques, mais seulement des opérations algébriques, assujéties à uno marche régulière et uniforme.
לגראנז' הסתמך על הרחבה של עקרון ד'לאמבר לפיתוח חוקי התנועה שלו, שהיו משוואות דיפרנציאליות מסדר שני במשתנים חדשים שהוצגו על-ידי לגראנז' - קוארדינטות מוכללות. משוואות אלו התקבלו מפונקציה יחידה - הלגראנז'יאן. גישתו של לגראנז' יצרה שיטה מוסדרת לכתיבת משוואות התנועה, ובכך הצליחה להביא לפתרון בדרך קלה יחסית של בעיות שנחשבו עד אז כקשות. הגישה סיפקה שיטת פעולה אנליטית לפתרון בעיות בהן קיימים אילוצים, וזאת באחת משתי דרכים - הצגת דרך סדורה למציאת הכוחות אותם מפעילים האילוצים או מציאת דרך לכתיבת משוואות התנועה של המערכת בלי למצוא באופן ישיר את הכוחות האלה. לגראנז' אף הראה בעבודתו שחוקי השימור הם תוצאה ישירה של משוואות התנועה. הוא הציג גודל נשמר הקשור לכוח החי, גודל שבאופן מודרני מכונה האנרגיה. לגראנז' גם הראה כיצד עקרון מופרטווי נובע מחוקי התנועה שלו, וכיצד חוקי התנועה שלו מתקבלים מעקרון הפעולה המינימלית יחד עם שימור הכוח החי. בסוף המאה ה-18 ובתחילת המאה ה-19 תורתו של לגראנז' הפכה להיות הכלי העיקרי המשמש בפתרון בעיות מכניות.