X
تبلیغات
بانک مقالات علمی و اطلاعات عمومی - شیمی

بانک مقالات علمی و اطلاعات عمومی

بانک مقالات و اطلاعات و دانلود کتاب و جزوات علمی

اوربیتال اتمی

 

اوربیتال اتمی تابع ریاضی است که رفتار موجی مانند یک الکترون و یا یک جفت الکترون در اتم را توضیح می‌دهد..این تابع را می‌توان به منظور محاسبهٔ احتمال حضور الکترون در یک اتم در مناطق خاصی در اطراف هسته مورد استفاده قرار داد. از عملکرد این تابع می‌تواند در ترسیم نمودار سه بعدی از احتمال حضور الکترون در یک مکان استفاده کرد که این منطقهٔ فیزیکی با احتمال زیاد تعیین می‌شود.[۲]به طور خاص، اوربیتالهای اتمی ممکن در ویژه حالتی از یک تک الکترون که در مجموعه‌ای از الکترونها در اطراف اتم منفرد قرار دارند با تابع اوربیتال توضیح داد.
اوربیتال اتمی که در آن الکترون به عنوان ذرات جامد است را هرگز نمی‌توان با سیارهٔ که بصورت بیضوی به دور خورشید می‌گردد توضیح داد.

روش چینش الکترون در اوربیتال‌های یک اتم

ادامه مطلب
+ نوشته شده در  دوشنبه هفدهم آبان 1389ساعت 15:7  توسط علم عمومی  | 

آند و کاتد

آند و کاتد
Anode and Cathode
طبقه بندی : شیمی - مقالات
آند و کاتد
 پیلی که به عنوان منبع انرژی الکتریکی بکار می‌رود، یک پیل ولتایی یا یک گالوانی نامیده می‌شود که از نام آلساندو ولتا و لوئیجی گالوانی ، نخستین کسانی که تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی را مورد آزمایش قرار دادند، گرفته شده است. در این پیل ، نیم پیلی که در آن واکنش اکسیداسیون صورت می‌گیرد، نیم پیل آند و نیم پیلی که در آن واکنش کاهش یا احیا صورت می‌گیرد، نیم پیل کاتد نامیده می‌شود. در ترسیم یک پیل گالوانی ، نیم پیل آند در سمت چپ و نیم پیل کاتد در سمت راست نمایش داده می‌شود. پیل دانیل در یک دانیل ، نیم پیل سمت چپ شامل الکترودی از فلز روی و محلول ZnSO4 و نیم پیل سمت راست شامل الکترودی از فلز مس در یک محلول CuSO4 است. این دو نیم پیل توسط یک دیواره متخلخل از هم جدا شده‌اند. این دیواره از اختلاط مکانیکی محلولها ممانعت می‌کند،

ادامه مطلب
+ نوشته شده در  شنبه هشتم آبان 1389ساعت 14:36  توسط علم عمومی  | 

تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی

تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی

فلزات در اثر اصطکاک ، سایش و نیروهای وارده دچار تخریب می‌‌شوند که تحت عنوان خوردگی مورد نظر ما نیست.

فرایند خودبه‌خودی و فرایند غیرخودبه‌خودی

خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌‌رود که به حالت پایدار برسد. البته M+n می‌‌تواند به حالتهای مختلف گونه‌های فلزی با اجزای مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می‌‌زند که یک نوع خوردگی و پدیده‌ای خودبه‌خودی است. انواع مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز می‌‌توانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزی هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیده‌ای خودبه‌خودی است، اشکال مختلف آن ظاهر می‌‌شود.

بندرت می‌‌توان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا کرد و اغلب بصورت ترکیب در کانی‌ها و بصورت کلریدها و سولفیدها و غیره یافت می‌‌شوند و ما آنها را بازیابی می‌‌کنیم. به عبارت دیگر ، با استفاده ‌از روشهای مختلف ، فلزات را از آن ترکیبات خارج می‌‌کنند. یکی از این روشها ، روش احیای فلزات است. بعنوان مثال ، برای بازیابی مس از ترکیبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکیبات آن خارج می‌‌کنیم یا اینکه آلومینیوم موجود در طبیعت را با روشهای شیمیایی تبدیل به ‌اکسید آلومینیوم می‌‌کنند و سپس با روشهای الکترولیز می‌‌توانند آن را احیا کنند.


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  یکشنبه چهاردهم شهریور 1389ساعت 13:39  توسط علم عمومی  | 

اوربیتال اتمی

از نظر لغوی ، اوربیتال به معنای خانه الکترون می‌باشد و ناحیه‌ای است که احتمال یافتن الکترون در آن زیاد است. معادله شرودینگر پایه مکانیک موجی است. این معادله بر حسب یک تابع موجی (ψ) برای الکترون نوشته می‌شود. از حل معادله شرودینگر اتم هیدروژن یک سلسله جواب به عنوان تابع موج بدست می‌آید. تابع موج ناحیه‌ای در اطراف هسته را نشان می‌دهد که در آن ناحیه ، احتمال یافتن الکترون وجود دارد. تابع موجی یک الکترون ، آنچه را که اوربیتال نامیده می‌شود، توصیف می‌کند.

مقدمه

اوربیتال محدوده‌ای از فضای اطراف هسته می‌باشد که احتمال یافتن الکترون در آن وجود دارد. این احتمال در نزدیکی هسته بیشترین مقدار را دارد. ولی برای تمام نقاطی از فضا که فاصله معینی از هسته دارند، احتمال معینی وجود دارد. هر اوربیتال می‌تواند حداکثر دو الکترون را در خود جای دهد. دو الکترونی که در یک اوربیتال جای می‌گیرند، دارای اسپین مخالف هستند.

هر الکترون را می‌توان با چهار
عدد کوانتومی مشخص کرد که به منزله شناسنامه الکترون هستند و فاصله نسبی الکترون از هسته (n) ، لایه فرعی و شکل اوربیتال (L) ، جهت گیری اوربیتال در فضا (s) را بیان می‌کنند. بر اساس اصل طرد پاولی در یک اتم
هیچ دو الکترونی را نمی‌توان یافت که تمام چهار عدد کوانتومی آنها یکسان


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  یکشنبه سی و یکم مرداد 1389ساعت 14:16  توسط علم عمومی  | 

مواد (فلزات آهنی)

مواد (فلزات آهنی)

مواد (فلزات آهنی)

فلزات عناصر شیمیایی مانند آهن، طلا یا آلومینیوم هستند که با حل شدن در محلول اسیدی خالص حامل بار مثبت می‏شوند و در هسته الکتریکی به سوی قطب منفی حرکت می‏کنند. بیشتر فلزات رساناهای خوبی برای گرما و الکتریسیته و عموماً سخت، سنگین و مقاوم هستند.

 

فلزات آهنی

در ساختمان فلزات آهنی عنصر آهن وجود دارد. ماشینکاران دیر زمانی است که با خاصیت های مفید آهن سروکار دارند.


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  شنبه پانزدهم خرداد 1389ساعت 16:34  توسط علم عمومی  | 

قانون شارل - گیلوساک

قانون شارل - گیلوساک

قانون شارل - گیلوساک

 

شارل این قانون را درسال 1787 با دادن رابطه ای بین حجم و فشار یک گاز فرمول بندی کرد.

این قانون بیان می کند که در فشار ثابت، حجم جرم معینی از گاز توسط 273/1 حجمش در دمای صفر درجه سانتی گراد برای هر یک درجه افت و خیز ، کاهش و یا افزایش می یابد. برای هر یک درجه افزایش در دما می باشد :

 

قانون شارل - گیلوساک


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  شنبه پانزدهم خرداد 1389ساعت 16:23  توسط علم عمومی  | 

فیزیک اتمسفر زمین

نگاه اجمالی

اگر اطلاعاتی هر چند اندک در مورد فضا داشته باشیم، ملاحظه می‌کنیم که در فضای بالای سرمان ، غوغایی بر پاست. انواع گوناگون اندرکنش‌ بین ذرات مختلف وجود دارد و شاید همین گستردگی اطلاعات مربوط به فضا موجب شده است که علوم مختلفی مانند مکانیک سماوی ، اختر فیزیک ، نجوم و کیهان شناسی ایجاد شده‌اند. که هر کدام از آنها رویدادهای موجود در فضا را از دیدگاههای ویژه‌ای مورد مطالعه قرار می‌دهند. فیزیک اتمسفر یکی دیگر از علوم است که از منظری دیگر به فضا می‌‌نگرد.



تصویر

اتمسفر زمین

محدوده اطراف زمین به صورت ناحیه
ادامه مطلب
+ نوشته شده در  چهارشنبه پنجم خرداد 1389ساعت 11:30  توسط علم عمومی  | 

رادیوایزوتوپ ها برای تحقیقات گیاهی

رادیوایزوتوپ ها برای تحقیقات گیاهی

در سال 1958 یکی از دانشمندان کشاورزی ممالک متحده امریکا متوجه شد که می توان از تشعشع ایزوتوپ ها برای جلوگیری و نابود کردن کرم های بالدار فوق استفاده نمود.

 از آنجایی که هر حشره ماده تنها یک بار جفت گیری می نماید اگر از جفت گیری حشرات نر با ماده و بارور کردن تخم های آن جلوگیری به عمل آید می توان تعداد کل حشرات را محدود ساخت.

اما چگونه از بارور کردن تخم های ماده توسط حشرات جلوگیری باید نمود؟ دانشمندان متوجه شدند که اگر حشرات نر را عقیم سازند این امر امکان پذیر خواهد شد. تشعشع رادیو اکتیو جواب این مشکل بود و می توانست نرها را بدون این که هیچ گونه اثر نامطلوبی به بار آورد عقیم سازد. بنابراین اگر تعداد زیادی حشرات نر را که از لحاظ جنسی عقیم گردیده بودند بین بقیه حشرات بالدار رها می ساختند ، تمام ماده ها که با نرهای عقیم جفت گیری می کردند تخم های بی نطفه گذاشته و هیچ گاه به حشرات نوزاد تبدیل نی شدند. پس از مقداری بررسی و محاسبه ، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که اگر فقط چهار پنجم تعداد کرم های نر را عقیم کنند ، بیشتر از 90% تخم هایی که گذاشته می شوند به نوزاد تبدیل نخواهند گردید.

کرم

پس از موفقیتی که در سطح آزمایش تجربی در جزیره «سانی بل» نزدیک فلوریدا و در کوراکائو از سواحل ونزوئلا نصیب دانشمندان گردید و بعد از گرفتن نتایج مثبت در مورد عقیم نمودن با استفاده از تشعشع رادیو اکتیو در سطح بسیار بزرگتری وارد عمل شدند. پس از پرورش دادن میلیون ها حشره بالدار نر و عقیم نمودن آنها با استفاده از منبع تشعشع کبالت 60 به طور منظمی بسته بندی شده و در منطقه ای به مساحت 80 کیلومتر مربع در فلوریدا که در معرض سرایت حشرات بالدار بود ، رها نمودند. بین 15 ژانویه تا اول ژوئن 1959 بیشتر از 2 بیلیون حشره بالدار عقیم شده در سر تا سر مزارع فلوریدا رها شد.

آخرین اخباری که راجع به انتشار حشره بالدار در آن منطقه حاصل گردید ، در فوریه همان سال بود. نتایج موفقیت آمیزی که از عقیم نمودن حشرات با استفاده از تشعشع رادیو اکتیو حاصل گردید هم اکنون اکثر دانشمندان را بیشتر متوجه اتم ، به عنوان تجربه موثری علیه حشرات موذی و کنترل آنها نموده است.

تنها در ممالک متحده امریکا زیان هایی که از علف های هرزه به محصولات کشاورزی وارد می شود ، هر سال بالغ بر 5 بیلیون دلار می شود.

اخیرا ایزوتوپ های رادیو اکتیو عوامل مهمی شده اند برای دانشمندان در تشخیص و تعیین مناسبترین سموم جهت از بین بردن علف های هرزه ای که در محصولات کشاورزی بخصوصی میرویند و کمک های موثری در ریشه کن کردن علف های هرزه که محصولات کشاورزی را از بین می برند ، به آنها می نمایند.

ایزوتوپ های رادیو اکتیو که در مبارزه علیه علف های هرزه بکار می روند شامل کربن (C14) گوگرد (S35) و فسفر (P32) می باشند. با مشخص نمودن سموم علف های هرزه مانند سم (D – 4/2) که متداول است و با استفاده از اتم های کربن14 ، دانشمندان می توانند مسیر حرکت این سم را در گیاهان هرزه دنبال نموده و اطلاعات و مدارک بیشتری در مورد این که چرا بعضی از سم ها روی گیاهان مشخص تاثیر بهتری دارند ، کسب نمایند.

آفت

آفات نباتی هر ساله قریب میلیاردها دلار زیان به کشاورزان وارد می سازد. با وجود این که گیاهان متنوع و جدیدی بطور مداوم از طریق پیوند زدن دو گیاه مختلف به هم تکثیر می شوند ، معهذا تعداد باکتری های  موجود در طبیعت هم در حال تغییر می باشد. در عرض چند سال انواع گیاهانی که در مقابل آفات مصونیت دارند می توانند مورد حمله و تجاوز رشته قارچ های جدید و آفت زا قرار گیرند.

ردیاب های ایزوتوپی رادیو اکتیو پیشاپیش به مبارزه و پیدا کردن راه حلی برای مسئله آفات نباتی جدید مورد استفاده قرار می گیرند. با به کار بردن ردیاب های ایزوتوپی رادیو اکتیو این امکان برای دانشمندان فراهم گردیده است که میزان جذب مواد شیمیایی را در هر گیاه که در معرض امراض میکروبی قرار دارد سنجیده و مسیر حرکت این مواد را در یک نبات تعیین نمایند. برای مثال ویروس های میکروسکوپی و قارچ های گیاهی که اتم گوگرد 35 را جذب نموده و هنگامی که این اتم ها در اثر از هم پاشیدگی از گیاهی به گیاه دیگری پخش می شوند ، به آسانی می توان رد آنها را پیدا کرد. تولید و پرورش انواع گیاهان خوراکی کاملا جدید یکی دیگر از کارهایی است که در اثر وجود ایزوتوپ ها رادیو اکتیو امکان پذیر می باشد.

بنابراین با استفاده از تشعشع آیا امکان دارد که ترکیبات ژنی گیاهان را تغییر داد؟ آیا می توانیم هندوانه های بدون تخم ، طالبی های ارغوانی و پیازهای آبی تولید نماییم؟ متاسفانه هنگامی که دانشمندان کشاورزی حبوبات گیاهان غذایی را در معرض تابش اشعه رادیو اکتیو قرار می دهند ، هرگز کاملا مطمئن نیستند که نتایج این تغییر و دگرگونی چه خواهد بود. اکثر مواقع تغییرات و دگرگونی ها بد بوده و گیاهان جدید و ضعیفی حاصل می شود. در هر صورت یک در هزار اتفاق می افتد که در نتیجه اشعه باران کردن دانه ها ، گیاه جدید با مشخصات مطابق میل و دلخواه به وجود آید.

شته

اکنون تعدادی از نتایج موفقیت آمیزی را که در اثر اشعه باران کردن دانه ها حاصل شده ذکر می کنیم.

دانشمندان کشاورزی یک نوع ذرت پرورش داده اند که در برابر وزش باد و یا در مقابل قارچ هایی که باعث زنگ زدگی می شود مقاومت دارند. یک نوع بادام زمینی تولید کرده اند که مواد غذایی آن 30% از بادام های دیگر بیشتر بوده و نیز یک رشته گیاهان گندمی کوتاه قد به وجود آورده اند که بیشتر از هم جنسان خود در مقابل باد مقاومت دارند. هم اکنون کشاورزان با استفاده از تشعشع ایزوتوپ های رادیو اکتیو یک نوع لوبیا پرورش می دهند که در هر جریب بیشتر از 182 کیلو محصول اضافه بدست می آید و یا باغداران یک نوع هلوی جدیدی با استفاده از همین روش پرورش داده اند که می توانند محصولات خود را دو هفته زودتر از انواع دیگر به بازار عرضه نمایند.

+ نوشته شده در  یکشنبه یازدهم بهمن 1388ساعت 14:34  توسط علم عمومی  | 

پیوند کووالانسی

یک جفت الکترون مشترک بین دو هسته یک پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند.See full size image


اطلاعات اولیه
میلیون‌ها ماده مرکب شناخته شده فقط از غیر فلزات ترکیب یافته‌اند. این مواد مرکب فقط شامل عناصری هستند که در هر اتم 4 ، 5 ، 6 یا 7 الکترون والانس دارند. بنابراین الکترون‌های والانس ...


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  دوشنبه بیست و سوم آذر 1388ساعت 14:58  توسط علم عمومی  | 

گرایش جهان به استفاده از گاز طبیعی

گروه علمی تحقیقاتی نفت تایمز:

از دیرباز استفاده از انرژی از جمله مهم ترین نیازهای بشر بوده است. انسان های اولیه با استفاده از انرژی های باد وآب، نیازهای خود را برآورده می ساختند و به مرور زمان با اکتشاف و استخراج زغال سنگ، دوران جدیدی برای توسعه صنعت و حمل و نقل به وجود آمد، اما با اکتشاف و استخراج نخستین چاه های نفت، رفته رفته انرژی جدید ارزان تر و مفیدتری پا به عرصه جهان گذاشت.

با رشد روزافزون صنایع در دنیا و به ویژه کشورهای صنعتی و نیاز شدید به انرژی، کشورهای توسعه یافته به دلایل مختلف درصدد جانشینی گازطبیعی با نفت برآمدند. همچنین به دلایل فراوانی پراکندگی گاز طبیعی در جهان، هزینه کمتر استخراج، قیمت مناسب و قابل رقابت آن (با توجه به داشتن ارزش حرارتی)، آلایندگی کمتر محیط زیست در قیاس با سایر سوخت های فسیلی و دیگر امتیازهایی که سوخت گاز دارد، در سال های آتی ارزش واقعی خود را در زمینه های مختلف تأمین انرژی نشان خواهد داد و به عقیده کارشناسان مسائل انرژی، تقاضای گاز طبیعی تا سال ۲۰۱۰ دو برابر خواهد شد و گاز طبیعی، انرژی برتر قرن ۲۱ خواهد بود.

نفت درصد سال گذشته، سوخت تجاری غالب بوده است و گاز در قرن آینده می تواند این تسلط را از آن خود کند، زیرا مجموعه ای از اراده های سیاسی، اقتصادی، فنی و اجتماعی از این موضوع پشتیبانی می کنند.
گفتنی است که ظرفیت بالقوه ای برای سایر منابع جانشین نیز وجود دارد؛ منابعی همچون سلول های سوختی(Fuel cells) و فناوری کاربرد هیدروژن به عنوان سوخت، اما انتقال به این گونه انرژی ها کاری بس دشوار خواهد بود و در کوتاه و میان مدت، استفاده وسیع از آنها شدنی نیست. گاز به خوبی می تواند به وضعیت محیط زیست کمک کند و فناوری های جدید نیز نقش اساسی را در انتقال الگویی مصرف انرژی دنیا به سوی گاز ایفا می کنند. از جمله این فناوری ها، توربین های سیکل ترکیبی با سوخت گاز طبیعی است. دیگر فناوری های مرتبط با گاز که به طور مشخص می توانند بر صنعت گاز اثر بگذارند، عبارتند از:

۱- گاز طبیعی (ال.ان.جی): فناوری های جدید در پی رساندن محموله های ال.ان.جی به پایانه های گاز رسانی مجدد در مبادی مختلف جهان با حداقل هزینه هستندکه می تواند به خوبی با گاز حمل شده با خط لوله رقابت کند.

۲- جی.تی.ال: فناوری تبدیل گاز به فرآورده های نفتی روبه گسترش دربیشترکشورهای دارنده منابع گاز طبیعی است.
اگر پروتکل کیوکو نیز به اجرا درآید، این موضوع به صنایع و مصرف کنندگان فشار می آورد تا به مصرف سوخت های پاک روی آورند و وابستگی خود را به نیروگاه های زغال سنگ سوز در بیشتر نقاط جهان به ویژه آمریکا واروپا کاهش دهند و برساخت نیروگاه های سیکل ترکیبی با سوخت گاز طبیعی که می تواند به سرعت ساخته شود و در همین حال ارزان تر، ایمن تر و کارآتر عمل کند، اهتمام ورزند.

علاوه بر مصارف مرتبط با انرژی، مصارف غیر انرژی گاز طبیعی به عنوان یک ماده خام، به ویژه در صنایع پتروشیمی، بسیار چشمگیراست؛ ازاین رو با توجه به موارد یاد شده، جانشینی گاز طبیعی با نفت اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. با بروز بحران های نفتی در دهه ۷۰ میلادی و بیش از چهار برابر شدن قیمت های نفت خام، کشورهای عمده مصرف کننده انرژی، شیوه های متعدد را به منظور کاهش هزینه های انرژی اجرا کردند. برخی از این سیاست ها کوتاه مدت بوده است که این روش به منظور مقابله با افزایش ناگهانی و پیش بینی نشده قیمت های انرژی به کار گرفته می شود و برخی سیاست ها بلند مدت هستندکه در این حالت بدون این که به سطح عمومی رفاه جامعه خدشه ای وارد شود، روند منطقی به مصرف انرژی داده می شود. از جمله این سیاست ها می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

- به کارگیری سیاست های جانشین در سوخت ها
- سرمایه گذاری برای استفاده از انرژی های نو
- اقدام های لازم برای بهبود فناوری
- اعمال سیاست های مدیریت انرژی

درمیان سیاست های یاد شده، اعمال سیاست های جانشین در حامل های انرژی یکی از سیاست هایی بود که بسیاربه آن توجه شد و مصرف انرژی، به سرعت متوجه سایر انرژی های جانشین نفت خام شد. از جمله این انرژی ها، گاز طبیعی بود که با توجه به شرایط ویژه این سوخت، اهمیت ویژه ای دارد.

ذخایر گاز طبیعی در جهان

به طور کلی ذخایر گاز به سه دسته تقسیم می شوند:

ذخایر اثبات شده(Proved Reserves)، ذخایر احتمالی(Probable Reserves) و ذخایر ممکن(Possible Reserves).
ذخایر اثبات شده آن دسته از ذخایرهستند که اکتشاف در آنها به پایان رسیده است و در حال حاضر در مرحله تولید و یا توسعه قرار دارند. این ذخایر معمولاً در شرایط فنی و اقتصادی کنونی قابل توسعه وتولید هستند. ذخایر احتمالی به آن دسته ذخایر می گویند که اکتشاف در آنها به پایان رسیده است و به احتمال زیاد در شرایط فنی و اقتصادی کنونی قابلیت تولید دارند. ذخایر ممکن نیز ذخایری هستند که شناخت زمین شناسی روی آنها صورت گرفته است و معمولاً در کنار ذخایر اثبات شده یا احتمالی قرار دارند، اما عملیات حفاری روی آنها انجام نشده است و ارقام داده شده، تنها تخمین های کارشناسان زمین شناسی نفت و گاز است.

ذخایر گازی جهان در ۲۵ سال گذشته روند افزایشی پایداری داشته است. کشف میدان های عظیم مستقل گاز در روسیه مانند اورنگوگ، یامبروگ، بوانکوسکوی در شبه جزیره یامال، همچنین میدان عظیم گازی پارس جنوبی در ایران مشترک با گنبد شمالی قطر، سبب افزایش ذخایر گازی جهان شده است؛ به گونه ای که اثبات شده در ۲۵ سال گذشته روندی صعودی داشته است، به ویژه تا سال ۱۹۹۶ که از این سال به بعد، ذخایر گاز طبیعی تقریباً ثابت مانده و در سال ۲۰۰۰ دوباره افزایش یافته است. میزان ذخایر اثبات شده گاز طبیعی در سه دهه اخیر، بیش از سه برابر شده است.
میزان این ذخایر از حدود ۴۵ تریلیون متر مکعب در سال ۱۹۷۰به بیش از ۱۵۰ تریلیون مترمکعب در سال ۲۰۰۰ رسیده است. بررسی میزان ذخایر اثبات شده این حامل انرژی در سه دهه اخیر برای کل جهان، حاکی از افزایش میزان رشد و توسعه در زمینه های اکتشاف و تولید گاز طبیعی است. اگر تولید تجمعی گاز طبیعی را در۳۰ سال گذشته محاسبه کنیم، به رقم تولید حدود ۴۴ تریلیون مترمکعب خواهیم رسید. با توجه به ذخایر کشف شده در این مدت (حدود ۱۰۱ تریلیون مترمکعب) در مجموع در حدود۱۴۵ تریلیون مترمکعب در سی سال گذشته بر میزان ذخایر اثبات شده گاز جهان، افزوده شده است. افزایش میزان ذخایر حتی با گسترش میزان تولید آن، جهانیان را به بهره برداری از این حامل انرژی سازگار با محیط زیست امیدوار می کند.
توسعه ذخایر گازی و بهره برداری بیشتر از منابع گاز، نیازمند هزینه کردن میزان عظیمی سرمایه ها در این زمینه است که به دلیل ساختار وجودی این حامل انرژی (در زمینه ذخیره سازی و حمل و نقل)سرمایه گذاری بیشتری را در دهه های آینده طلب می کند.
در سال های آتی گاز طبیعی به لحاظ داشتن امتیازهای زیست محیطی، سیاست کشورهای توسعه یافته مبنی بریافتن جانشینی برای نفت پس از بحران های نفتی و گستردگی ذخایر گاز طبیعی در جهان مهم ترین منبع انرژی جهان به شمار خواهد رفت و سرانجام ارزش واقعی خود را در زمینه های مختلف تأمین انرژی جهان نشان خواهد داد.
اکتشافات منابع گازی به طور فزاینده ای به همه قاره ها گسترش یافته است و بیش از ۸۰ کشور را در برمی گیرد. در واقع تعداد کشورهایی که ذخایر گازی عمده دارند، بیش از تعداد کشورهایی است که منابع نفتی عمده دارند.
بررسی عمر ذخایر جهان در سی سال گذشته، حاکی از افزایش عمر این ذخایر از حدود۴۵ سال درسال۱۹۷۰ به بیش از۶۰ سال در سال۲۰۰۰ است. در پایان سال ۲۰۰۰ عمر ذخایر اثبات شده جهان حدود ۶۲ سال، با توجه به تولید ۴۲/۲ تریلیون مترمکعب، در نظر گرفته می شود. به این ترتیب، عمر ذخایر گازی ۲۳ سال بیشتر از عمر ذخایر نفتی است وجهان برای تأمین نیازهای آتی انرژی خود بیشتر از نفت می تواند بر گاز تکیه داشته باشد.

براساس آخرین نتایج فعالیت های اکتشافی، ذخایر اثبات شده گاز طبیعی جهان در پایان سال۲۰۰۰ حدود ۱۹/۱۵۰ تریلیون مترمکعب است. عمده ذخایر گاز طبیعی در دو منطقه جمهوری های شوروی سابق و خاورمیانه است که بیش از۷۰ درصد ذخایر گاز طبیعی جهان را در اختیار دارند. تولید تجاری (Marketed Production) گاز طبیعی جهان در سی سال گذشته، روند صعودی داشته است؛ به گونه ای که تولید تجاری آن از حدود یک تریلیون مترمکعب در سال ۱۹۷۰ به ۴۲/۲ تریلیون مترمکعب در سال ۲۰۰۰ رسیده است.
رشد ۱۳۶ درصدی تولید گاز طبیعی (۴/۴ درصد رشد سالانه) در یک دوره سی ساله، حاکی از افزایش اهمیت گازطبیعی در سبد مصرف انرژی کشورهای مصرف کننده انرژی است. متوسط رشد سالانه تولید در دهه های ۸۰،۷۰و۹۰به ترتیب ۱۵/۴، ۷۵/۳و۹/۱ درصد بوده است. کاهش میزان تولید در دهه ۹۰ به جمهوری های شوروی سابق مربوط است که نه تنها تولید نداشته اند، بلکه متوسط سالانه ۶/۱ درصد کاهش تولید داشته اند و با توجه به وزنی که در تولید جهان دارند(حدود۳۰درصد) سبب کاهش نرخ رشد تولید در دهه ۹۰ شده اند.

مناطق هفت گانه تولید گاز جهان

آمریکای شمالی

این منطقه بالاترین میزان تولید گاز را در جهان دارد و تولید آن در سی سال گذشته نسبتاً ثابت بوده و تغییرات چندانی نداشته است. عمده ترین تولیدکنندگان این منطقه ایالات متحده و کانادا هستندکه به ترتیب ۷۳ و۲۲ درصد کل تولید گاز منطقه را در اختیار دارند. مکزیک با تولید سهمی معادل ۵ درصد در رتبه سوم قرار دارد.

آمریکای مرکزی و جنوبی

این منطقه هم اکنون با تولید حدود۴ درصد کل تولید گاز جهان، کمترین میزان تولید گاز طبیعی جهان را در اختیار داردکه این میزان در سی سال گذشته پنج برابر رشد داشته است. آرژانتین و ونزوئلا از مهم ترین تولیدکنندگام این منطقه هستند.

اروپا

منطقه اروپا درسی سال گذشته با بیش از ۱۵۰میلیارد مترمکعب افزایش تولید که به طور عمده درانگلستان، نروژ،رومانی و هلند تولید شد، روبه روبوده است. سهم تولید این منطقه از کل تولید جهان در سی سال گذشته۱۰ تا۱۵ درصد در نوسان بوده است.

جمهوری های شوروی سابق

تولید این منطقه از سال۱۹۹۰ به دلیل مشکلات اقتصادی وسیاسی، در پنج سال حدود ۱۰۰میلیارد مترمکعب و سهم تولیدآن از ۳۸ درصد درکل جهان به ۳درصد کاهش یافته است. در این منطقه فدراسیون روسیه با تولید حدود ۵۴۵ میلیارد مترمکعب (۸۵درصد تولید منطقه)عمده ترین تولیدکننده گاز در منطقه است. ازبکستان و ترکمنستان از دیگر تولیدکنندگان مهم گاز در این منطقه هستند.

خاورمیانه

این منطقه با دراختیارداشتن حدود ۳۵ درصد ازکل ذخایر گاز جهان در سال۲۰۰۰، حدود ۸ درصد تولیدگاز طبیعی جهان را در این سال داشته است. این موضوع به دلیل کوچک بودن بازارهای داخلی و محدود بودن تجارت این منطقه در بازار بین المللی گاز است. کشورهای عمده تولیدکننده گازاین منطقه ایران، عربستان، امارات متحد عربی و قطر هستند.

آفریقا

این منطقه با توجه به در اختیار داشتن حدود ۴/۷ درصد ازمیزان ذخایر جهانی گاز، سهم کوچکی از تولید جهان را دارد. الجزایر، مهم ترین تولیدکننده گاز این منطقه است و مصر و لیبی و نیجریه، از دیگر تولیدکنندگان مهم منطقه به شمار می روند.

آسیا و اقیانوسیه

این منطقه با افزایش شدید تولید گاز در سی سال گذشته، روبه رو بوده است. یعنی از ۵/۱ درصد کل تولید جهان در سال ۱۹۷۰به حدود ۱۱درصد کل جهان در سال۲۰۰۰ رسیده است. در این منطقه دو دسته متمایز از کشورها قرار دارند: یک دسته کشورهای غنی از منابع گاز که نیازهای داخلی آنها محدود است (اندونزی، مالزی، استرالیا، تایلند و برونئی) و دسته دیگرکشورهایی که منابع گازی ندارند، ولی به لحاظ جمعیت و یا رشد اقتصادی بالا، بازارهای بالقوه ای هستند(ژاپن، کره جنوبی و سنگاپور). کشورهای پرجمعیتی مانند چین، هند، پاکستان و بنگلادش نیز ذخایر محدودی دارند. کشورهای عمده تولیدکننده در این منطقه اندونزی، مالزی، استرالیا، هند و چین هستندکه بیشترین تولید منطقه را در اختیار دارند.

مصرف گاز طبیعی در جهان

مصرف گاز طبیعی در مقایسه با سایر حامل های انرژی جهان تا پایان دهه۸۰ با رشد فزاینده ای ادامه داشت و با کاهش مصرف در جمهوری های شوروی سابق به دلیل مسائل اقتصادی و سیاسی در دهه ۹۰ سیر نزولی یافت. میزان مطلق مصرف گاز طبیعی دردهه ۹۰ به رغم کاهش مصرف در جمهوری های شوروی سابق، همواره صعودی بوده است (به استثنای سال های۱۹۹۲و۱۹۹۷). رشد ۱۴۳ درصدی مصرف گاز طبیعی(۳/۴ درصد در سال) در یک دوره سی ساله(۲۰۰۰-۱۹۷۰)حاکی از افزایش اهمیت فزاینده گاز طبیعی در سبد مصرف انرژی کشورهای مصرف انرژی کشورهای مصرف کننده انرژی است.

بازار بین المللی گاز طبیعی

از دهه هفتاد به تجارت گازطبیعی توجه شد و دراین دوره سی ساله، گاز طبیعی از ۶۸/۴۵ میلیارد مترمکعب در سال ۱۹۷۰ به ۲۷/۵۳۵ میلیارد مترمکعب در سال ۲۰۰۰ افزایش یافت. رشد تجارت گاز طبیعی در دهه های۸۰،۷۰ و۹۰ به ترتیب ۹/۳۰ ، ۸/۴ و۷/۶ درصد به طور متوسط در سال بوده است.
در سال ۱۹۷۰، تجارت گاز ۴/۴ درصد از کل تولیدگاز طبیعی جهان را در برمی گرفت، اما هم اکنون حدود۱/۲۲درصد از کل تولید گاز طبیعی جهان به وسیله خط لوله یا به صورت ال.ان.جی میان کشورها مبادله می شود. خط لوله، نقشی اساسی در محاسبه هزینه های عرضه گاز طبیعی، همچنین در وضعیت رقابتی بازار دارد. حتی واحدهای ال.ان.جی نیز نیازمند خط لوله برای عرضه گاز به واحدهای مایع سازی از یک سو و واحدهای توزیع از سوی دیگراست.
جامعه مدرن، انرژی را با قیمتی منطقی و با کمترین اثر مخرب زیست محیطی، همچنین به عنوان تکیه گاهی ثابت وقابل دسترس و همیشگی می خواهد. گاز طبیعی برای رسیدن به چنین هدف هایی، بالاترین سهم را دارد. به عنوان پاکیزه ترین سوخت فسیلی در حمایت از محیط زیست و ادامه مسیر به سوی توسعه بهینه، سهم به سزایی دارد و توجه های زیادی را در اجلاس های کیوتو و اتحادیه اروپا در زمینه نشر گازهای گلخانه ای به خود جلب کرده است.

تجارت گاز طبیعی به وسیله خط لوله (کشورهای واردکننده)

رشد تجارت گاز طبیعی به وسیله خط لوله در سه دهه گذشته از روند صعودی داشت، واز ۹۳/۴۲ میلیارد مترمکعب در سال۱۹۷۰ به ۳۱/۳۸۹ میلیارد مترمکعب در سال۲۰۰۰ افزایش یافته است. رشد تجارت این حامل انرژی در دهه های۸۰،۷۰ و۹۰ به ترتیب ۸۲/۲۶ ،۵۲/۳ و۵۷/۶ درصد به طور متوسط در سال بود و متوسط وزنی رشد تجارت گاز در سی سال گذشته ۱۴/۱۲ درصد در سال است. حداکثر رشد تجارت گاز طبیعی از طریق خط لوله در دهه۷۰ و حداقل رشد در دهه ۸۰ بوده است.

تجارت گاز به وسیله خط لوله

روسیه؛ بزرگ ترین تولیدکننده گاز طبیعی در جهان در سال ۲۰۰۰ بیش از۱۳۰میلیارد مترمکعب گاز طبیعی از طریق خط لوله به اروپا صادر کرده که بیش از ۴۸ درصد کل صادرات گاز به وسیله لوله به منطقه اروپا و حدود۳۵ درصد کل صادرات گاز طبیعی خط لوله در جهان را داشته است. کانادا، دومین صادرکننده گاز طبیعی به وسیله خط لوله در جهان، با صدور بیش از ۴۰ میلیارد مترمکعب در سال۲۰۰۰ کمی بیش از ۱۷درصد کل صادرات گاز طبیعی به وسیله خط لوله را داشته است. در اروپا هلند و نروژ، سهم مهمی در این زمینه دارند. خاورمیانه، دومین منطقه دارای ذخایر گاز طبیعی در جهان، سهم بسیار کمی از تجارت جهانی گاز طبیعی با استفاده از خط لوله داشته است. درآفریقا، الجزایر تنها کشور صادر کننده گاز طبیعی به وسیله خط لوله است. جمهوری های شوروی سابق، بزرگ ترین دارندگان ذخایر گاز طبیعی جهان و بزرگ ترین صادر کنندگان آن هستند.
سهم کشورهای صادرکننده گاز به وسیله خط لوله، در تجارت جهان در سال ۲۰۰۰: آمریکای شمالی۶/۲۷ درصد، کانادا ۷/۲۶ درصد، آمریکای جنوبی ۷/۰ درصد، اروپا۹/۲۴ درصد، جمهوری های شوروی سابق۷/۳۹ درصد، خاورمیانه ناچیز، آفریقا۶/۶ درصد، الجزایر۶/۶ درصد وآسیا و اقیانوسیه ۵/۰ درصداست.

تجارت جهانی ال.ان.جی

دو بازار عمده برای ال.ان.جی وجود دارد: غرب سوئز یا حوزه آتلانتیک جایی که تجارت ال.ان.جی ازسال ۱۹۶۴ آغازشد و بازار شرق آسیا، بازار حوزه آتلانتیک شامل بلژیک، فرانسه، ایتالیا، اسپانیا، ترکیه و ایالات متحده آمریکا است. هم اکنون نیز برنامه هایی برای واردات ال.ان.جی در یونان، پرتغال و احتمالاً برزیل، لبنان و اسراییل دنبال می شود.
- بازار ال.ان.جی شرق آسیا، شامل ژاپن، کره جنوبی و تایوان است و به دنبال آنها هند و چین می توانند بازارهای بالقوه ال.ان.جی باشند. کشورهای صادر کننده در چهار منطقه اصلی قرار گرفته اند: آسیا و اقیانوسیه، شمال آفریقا، خاورمیانه و شمال آمریکا؛ کشورهای منطقه آسیا و اقیانوسیه شامل اندونزی، مالزی، برونئی واسترالیا؛ کشورهای شمال آفریقا شامل الجزایر، لیبی و نیجریه؛ کشورهای خاورمیانه شامل امارات متحد عربی و قطر که و این برنامه برای عمان و ایران دنبال می شود.
- کشورهای شمال آمریکا شامل ایالات متحده آمریکا، ترینیداد و توباگو هستند.

عوامل مؤثر بر تقاضای گازطبیعی

با بررسی الگوهای مختلف می توان متغیرهای مختلفی که تقریباً در تمام الگوهای تقاضای نفت، گاز و انرژی به کار رفته اند، شناسایی کرد. این متغیرها عبارتند از:

درآمد یا محصول ناخالص داخلی یا ملی، تقاضای دوره های گذشته، نرخ ارز، قیمت نفت، قیمت گاز، قیمت انرژی جانشین، درجه حرارت، جی.دی.پی یا جی.ان.پی سرانه، تقاضای سرانه دوره های گذشته و متغیرهای مجازی که بیشتر برای تعدیل اثراهای بحران های اول و دوم نفتی به کار می رود، الگوی طراحی شده تقاضای نفت یا گاز را پیش بینی می کند. در این بخش، به معرفی متغیرهای مؤثر برتقاضای گاز می پردازیم.

یکی از متغیرهای مهم و مؤثر برتقاضای انرژی(نفت خام و گازطبیعی) قیمت حامل های انرژی است. براساس تئوری تقاضا با هر گونه کاهش قیمت نفت خام و گازطبیعی، میزان تقاضای آنها افزایش و با افزایش قیمت آنها میزان تقاضای نفت و گاز کاهش می یابد. انتظار می رود مقدار تغییر در میزان تقاضای گاز بر اثر نوسان قیمت، در کوتاه مدت و بلند مدت متفاوت باشد و این نکته ای است که باید بررسی و سنجش شود. متغیر دیگری که در تاریخ تقاضای گاز مخلوط است، تولید ناخالص داخلی ویا رشد آن در کشورهای سازمان همکاری اقتصادی و توسعه است. انتظار می رود که با رشد فعالیت های اقتصادی و درآمد کشورها که بیشتر با جی.دی.پی حقیقی اندازه گیری می شود، میزان تقاضای گاز افزایش یابد. متغیر سومی که در مدل تقاضای گاز وارد خواهیم کرد، میزان تقاضای تأخیری گاز به عنوان یکی از متغیرهای توضیح دهنده تقاضای گاز است. این متغیر به ما اجازه می دهد اثرهای دینامیکی را در توابع تقاضا لحاظ کنیم. با این که مصرف(تقاضا) اساساً تابع درآمد جاری است، مصرف سال های گذشته نیز بر آن تأثیر می گذارد.

بنابراین در تابع تقاضای گاز، علاوه بر متغیرهای قیمت وتولید ناخالص ملی، متغیر تقاضای تأخیری را نیز مدنظر می گیریم، متغیر تقاضای تأخیری به ما اجازه می دهد اثرهای دینامیکی را در تابع تقاضای گاز، لحاظ کنیم. در تابع تقاضای گاز طبیعی، قیمت نفت را به عنوان یک متغیرمستقل لحاظ خواهیم کرد. در مورد این متغیر انتظار بر این است که نفت و گاز طبیعی به عنوان دو کالای جانشین عمل کنند، یعنی افزایش در قیمت یکی سبب افزایش تقاضای دیگری شود و به عکس.

خلاصه و نتیجه گیری

- با رشد روزافزون صنایع در دنیا و به ویژه کشورهای صنعتی در جهان و نیاز شدید به انرژی، کشورهای توسعه یافته به دلایل مختلف درصدد جانشینی گازطبیعی با نفت برآمدند. همچنین به دلایل فراوانی و پراکندگی گاز طبیعی در جهان، هزینه کمتر استخراج، قیمت مناسب و قابل رقابت آن، آلایندگی کمتر محیط زیست در قیاس با دیگر سوخت های فسیلی و امتیازهایی که سوخت گاز دارد، در سال های آتی ارزش واقعی خود را در زمینه های مختلف تأمین انرژی نشان خواهد داد. به عقیده کارشناسان مسائل انرژی، تقاضا برای گاز طبیعی تا سال۲۰۱۰ دو برابر تقاضای گاز در سال ۲۰۰۰ خواهد شد و با توجه به مجموعه اراده های سیاسی، اقتصادی، فنی واجتماعی که از این موضوع حمایت می کنند، گاز طبیعی در این قرن سوخت تجاری غالب خواهد شد.
- علاوه بر مسائل مرتبط با انرژی، مصارف غیرانرژی گازطبیعی به عنوان یک ماده خام در صنایع شیمیایی پتروشیمی بسیار قابل توجه است. این موضوع نیز براهمیت گاز طبیعی در بازار جهانی انرژی و صنایع پتروشیمی می افزاید.
- میان مصرف انرژی و رشد اقتصادی ارتباط مستقیم وجود دارد؛ به طوری که تأمین رشد اقتصادی به افزایش مصرف انرژی نیازمند است. کمبود انرژی در کشورهای در حال توسعه یکی از عوامل بازدارنده در جریان توسعه اقتصادی است. گاز طبیعی به عنوان یک حامل انرژی و با توجه به شرایط ویژه، اهمیت فراوانی دارد.
- ذخایر اثبات شده گاز طبیعی درسه دهه گذشته روند افزایشی پایدار داشته است. کشف میدان های عظیم و مستقل گازی در روسیه مانند اورنگوگ، یامبورگ و بوانکوسکوی، همچنین میدان عظیم گازی پارس جنوبی در ایران مشترک با گنبد شمالی قطر، سبب افزایش ذخایر گاز جهان شده است. اکتشاف منابع گاز ی در حال حاضر به طور فزاینده ای به همه قاره ها توسعه یافته است و بیش از ۸۰ کشور را در برمی گیرد. در واقع تعداد کشورهایی که ذخایر گازی عمده دارند، بیشتر از تعداد کشورهایی است که منابع نفتی عمده دارند.
- نسبت ذخایر گاز به ذخایرنفت، روند صعودی دارد و از ۵۶ درصد در سال ۱۹۷۰ به ۹۵ درصد در سال ۲۰۰۰ افزایش یافته است.
- تولید گاز طبیعی جهان در سی سال گذشته روند صعودی داشته است؛ به گونه ای که تولید آن از حدود یک تریلیون مترمکعب در سال۱۹۷۰ به۴/۲ تریلیون مترمکعب در سال ۲۰۰۰ رسیده است.
- رشد مصرف گاز طبیعی در مقایسه با سایر حامل های انرژی در کشورهای جهان تا پایان دهه ۸۰ یا نرخ فزاینده ای ادامه داشت و با کاهش مصرف در جمهوری های شوروی سابق در دهه ۹۰ سیر نزولی یافت. میزان مطلق مصرف گاز طبیعی در دهه ۹۰ به رغم کاهش مصرف جمهوری شوروی سابق همواره، صعودی بوده است، اما نرخ رشد مصرف نسبت به دهه های ۷۰ و۸۰ بسیار کم شده است.
- حمل گاز خریداری شده به وسیله خط لوله و با استفاده از کشتی های مخصوص حمل گاز طبیعی مایع شده صورت می گیرد. بیش از ۹۰ درصد تجارت بین المللی گاز را خط لوله انجام می دهد. در حمل گاز به وسیله خط لوله، ارتباط تنگاتنگی میان صادرکننده و واردکننده برقرار می شود و گاز مقصد معینی دارد وطرفین قرارداد مشخص و ثابت هستند. از ویژگی های دیگر تجارت بین المللی گاز به وسیله خط لوله این است که طرفین قرارداد، معمولاً دولت ها هستند و این براهمیت سیاسی مسئله می افزاید.
- تجارت جهانی گازدر سه دهه اخیر از ۶۸/۴۵ میلیارد مترمکعب در سال۱۹۷۰ با۱۰۷۲ درصد رشد به ۲۷/۵۳۵ میلیارد مترمکعب در سال ۲۰۰۰ افزایش یافته است. سهم تجارت از کل تولید گازطبیعی در جهان از ۴/۴ درصد در سال ۱۹۷۰ به ۱/۲۲ درصد در سال ۲۰۰۰ رسیده است. از این سهم ۲۲ درصد تجارت گاز، ۱۶ درصد به وسیله خط لوله و ۶ درصد به وسیله کشتی های مخصوص حمل گاز انجام شده است. در این دوره سهم ال.ان.جی از کل تجارت گازطبیعی در جهان افزایش یافته و از ۹/۵ درصد کل تجارت گازطبیعی در جهان در سال ۱۹۸۰ به ۲۶ درصد در سال۲۰۰۰ رسیده است.
- عوامل جغرافیای اقتصادی وسیاسی می تواند سبب پرهیز استفاده از خط لوله برای انتقال گاز طبیعی شود. در مسیرهای بیش از چهار هزار کیلومتر و یا کشورهای جزیره ای که با منابع عرضه گاز فاصله زیاد و بندر وارداتی دارند، برای حمل گاز از کشتی های مخصوص حمل ال.ان.جی استفاده می کنند. دو بازار عمده برای فروش ال.ان.جی وجود دارد: بازارحوزه آتلانتیک و بازار شرق آسیا.
- کشورهای صادرکننده ال.ان.جی نیز در چهار منطقه قرار دارند، آسیا و اقیانوسیه، شمال آفریقا، خاورمیانه و شمال آمریکا.

خلاصه نتایج برآورد شده تقاضای گازطبیعی برای کشورهای عضو سازمان همکاری اقتصادی و توسعه(OECD):

- تقاضای گاز طبیعی درکشورهای عضو OECD در دو دهه اخیر روند افزایشی داشته است.
- عوامل مؤثر در افزایش تقاضای گازطبیعی درکشورهای عضوOECDعبارتند از:

۱- قیمت گاز طبیعی
۲- قیمت نفت خام
۳- سطح درآمد
۴- تقاضای سال های گذشته
۵- سایر عوامل مانند ملاحظات زیست محیطی - تقاضای گاز طبیعی حساسیت کمی به سطح قیمت آن داشته است، ولی حساسیت نسبتاً زیادی نسبت به مصرف دوره های گذشته و سطح درآمد داشته است.
- مصرف گازطبیعی به تدریج جانشین مصرف نفت خام در کشورهای عضوOECD شده است.

- کشش های قیمتی، درآمدی و جانشینی در بلند مدت بیشتر از کوتاه مدت بوده اند

+ نوشته شده در  سه شنبه هفدهم آذر 1388ساعت 13:10  توسط علم عمومی  | 

تکنولوژی تبدیل متانول به اولفین(MTO )

گروه علمی تحقیقاتی نفت تایمز:

گاز طبیعی موارد مصرف گوناگونی داشته و بعضا به عنوان سوخت و یا ماده اولیه در تهیه محصولات شیمیایی به کار می رود که از مهمترین این محصولات می توان آمونیاک و متانول را نام برد.

به طور کلی قیمت گاز در سطح جهانی بسیار متفاوت بوده و معمولا بین ۴-۰.۵ به ازای هر میلیون BTU متغیر است. چنانچه گاز طبیعی به آمونیاک یا متانول تبدیل شود ارزش افزوده ای معادل ۶-۴ دلار به ازای هر میلیون BTU خواهد داشت. در هنگام استخراج نفت خام، مقادیر کمی گاز طبیعی نیز حاصل می شود که یا در محل سوزانده و یا در محیط رها می شوند که به دلیل قوانین دشوار محیط زیستی و مالیات های حاکم بر آن تولیدکنندگان همواره درصدد یافتن راهی برای حل این مشکل بوده اند. در شرایط موجود منطقی ترین روش، تبدیل این گازها به متانول می باشد که از شرایط جابه جایی و حمل ونقل راحت تری برخوردار است.
در سال های اخیر نیز با توجه به تنوع بازار مصرفی متانول(پیل های سوختی، تصفیه آب و …) تولیدکنندگان در جستجوی بازارهای جدیدتر بوده و در نهایت اقدام به تبدیل متانول به پلی الفین ها کرده اند.
فرآیند M TO مطالعات اولیه فرآیند M TO با تحقیقات به عمل آمده برروی کاتالیست ها توسط شرکت یونیون کارباید صورت گرفت و از سال ۱۹۸۸ با واگذاری این بخش به u op و امضای قرارداد مشارکت همکاری با شرکت Norsk Hydro به کار خود ادامه داده است. مشخصه اصلی واحد MTO ،خوراک آن یعنی متانول خام می باشد و به دلیل اینکه نیازی به تقطیر اولیه نیست در صورت احداث واحد M TO در کنار واحد متانول، هزینه های سرمایه ای کاهش می یابد. در شکل زیر شمای کلی واحد دیده می شود که قلب فرآیند شامل راکتور و بخش احیای کاتالیست می باشد.
نمودار متانول خام پس از ورود به راکتور به مخلوطی از اتیلن و پروپیلن تبدیل شده و محصول حاصل از بالای راکتور خارج می شود. کاتالیست مصرف شده نیز از پایین راکتور به محفظه احیاء هدایت می شود.
محصول بالای راکتور یعنی مخلوط اتیلن و پروپیلن در بخش بازیابی حرارت، عمده آب خود را از دست می دهد. این عمل پیش از آنکه از درون دی اکسید کربن عبور کند، صورت می پذیرد. در ستون های تقطیر، مخلوط فوق به صورت اتیلن، پروپیلن، متان، اتان، پروپان و برش C 4 تجزیه می گردد. شرکت Norsk Hydro براساس طرح فوق یک واحد با ظرفیت سالانه ۲۵۰ هزار تن و با راندمان۸ /۹۹ درصد در کشور نروژ احداث نموده است. راه های استفاده از این فرآیند در حال حاضر سه امکان استفاده از فرآیند M TO وجود دارد: ۱) واحد MTO و واحد متانول در یک سایت دراین حالت مجتمعی شامل: واحدهای متانول ،M TO ، پلی الفین و یا واحدهای پایین دستی اولفین ها شامل آکریلو نیتریل، اتیلن اکساید و اتیلن گلیکول در نظر گرفته می شود.

۲)واحد MTO به تنهایی در این حالت یک واحد بزرگ متانول با خوراک گاز طبیعی احداث شده و متانول تولیدی با شرایط آسان تری نسبت به حمل گاز طبیعی جابه جا می گردد و توسط تانکر به واحد M TO که در مجاورت واحدهای پایین دستی احداث گردیده است، حمل می گردد.

۲) افزودن واحد MTO به واحد کراکر نفتا/LPG آغاز کار با استفاده از یکی از دو روش فوق (۱ یا ۲) می باشد، با این تفاوت که بخش جداسازی واحد MTO به واحد کراکر ادغام می گردد، که نتیجه آن صرفه جویی در هزینه های بالا سری می باشد. مزایای اقتصادی به گفته تحلیلگران شرکت UOP ، هزینه احداث واحدهای MTO و پلی اولفین بسیار قابل توجه بوده (شاید ۹۰۰میلیون دلار برای واحدهای جدید التاسیس و ۶۰۰ میلیون دلار برای واحدهای نصب شده در مجاورت واحدهای موجود) ، آیا به راستی ارزش افزوده محصول جبران هزینه ها را می نماید؟
در سال ۱۹۹۹ این شرکت مبادرت به ارائه نتایج یک بررسی مطالعاتی در زمینه بازگشت سرمایه برای واحدهای تبدیل گاز به متانول و تبدیل گاز به پلی الفین نمود.
این بررسی ها با فرض اینکه هر دو واحد متانول و پلی اولفین در خلیج فارس و به صورت تازه تاسیس نصب و از خوراک گاز طبیعی به قیمت ۷۵/۰ دلار در هر میلیون B TU استفاده شود و ظرفیت مورد نظر نیز در مورد این واحدها در مقیاس جهانی (۳۵/۱میلیون تن در سال متانول و -۲۵۰-۲۰۰ هزار تن در سال پلی اتیلن و پلی پروپیلن) انجام گرفته است. یک واحد متانول نیز با ظرفیت ۴۰۰ هزار تن در سال جهت تامین خوراک واحد MTO در نظر گرفته شد. قیمت های در نظر گرفته شده برای محصولات نیز قیمت های اروپایی غربی طی سالهای ۹۹-۱۹۸۵ در نظر گرفته شده و میانگین یدست آمده HDPE LLDPE پلی پروپیلن متانول نام محصول ۸۷۹ ۱۰۱۳ ۸۴۹ ۱۷۵ قیمت (دلار/تن) نتایج بدست آمده از بررسیهای فوق حاکی از آنست که بازگشت سرمایه عموما شبیه بهم بوده هر چند برگشت سرمایه برای متانول از وضعیت بهتری برخوردار بوده است.
بازگشت سرمایه:

متانول در مقایسه با MTO تبدیل گاز به پلی اولفین ها تبدیل گاز به متانول همچنین به علت مناسب MTBE طی سالهای ۹۹-۱۹۹۴، متانول از بازگشت سرمایه مطلوبتری برخودار بوده و پلی اولفین ها بعدا به سطح فوق رسیده اند. لیکن روزهای اوج متانول دیگر به پایان رسیده ولی در مورد پلی اولفین ها مشخص گردیده که از رشد سالانه ای معادل ۵ درصد تا سال ۲۰۰۷ در کشور آمریکا برخوردار می باشند، در حالی که متانول کماکان با مازاد ظرفیت مواجه بوده و این وضعیت طی دهه آینده نیز ادامه خواهد داشت. این امر بیانگر اهمیت تبدیل متانول به الفین ها از طریق فرآیند MTO می باشد.
دست آوردهای تجاری تاکنون در هیچ نقطه ای از جهان احداث واحد MTO به صورت Full Scale در نظر گرفته نشده است. لیکن چندین طرح در حال بررسی فنی –اقتصادی می باشد.در کشورهای مصر و چین طرح های احداث این واحد در مجاورت مجتمع های بزرگ پتروشیمیایی و گازی و در کشورهای ترینیداد و استرالیا نیز طرح احداث این واحد در مجاورت واحدهای متانول در حال بررسی می باشد.

MTO به دلیل تبدیل گاز طبیعی به الفین ها می تواند به عنوان نوع دیگری از فرآیند GTL در نظر آید. این فرآیند در حال رقابت با روش های معغمولی تهیه اتیلن نیز بوده و بنابر مطالعات انجام یافته در شرکت UOP این فرآیند می تواند رقابت موثری با روش کراکینگ نفتا داشته باشد. بنابر این می توان اظهار کرد که MTO یکی از روش های مختلف در تبدیل گاز طبیعی به مایع بوده که در تلاش برای دستیابی به موقعیت مناسب می باشد و با توجه به وضعیت فعلی بازار به نظر می رسد که زمان استفاده از MTO فرا رسیده است.

+ نوشته شده در  یکشنبه پانزدهم آذر 1388ساعت 16:13  توسط علم عمومی  | 

ارائه روشی برای جلوگیری از نشت دی اکسید کربن از داخل زمین

 

پژوهشگران MIT با هدف مبارزه با گرمای جهانی روشی را ابداع کردند که در مدت چند دقیقه اطلاعاتی را در خصوص نشت دی اکسید کربن از مخازن طبیعی زیر زمینی این گاز ارائه می دهد.  یکی از پیشنهادات ارائه شده در خصوص محدود کردن دی انتشار دی اکسید کربن در اتمسفر جلوگیری از نشت این گاز از مخازن طبیعی زیر زمینی است به همین منظور گروهی از دانشمندان موسسه تکنولوژی ماساچوست مدلی را برای ارزیابی احتمال نشت این گاز از مخازن طبیعی ارائه کردند.

دی اکسید کربن این مخازن وارد آبهای زیرزمینی می شود این گاز سبکتر از آب است به همین علت به محض آنکه وارد جریان آب زیرزمینی شد به سمت بخشهای فوقانی حجم آب بالا می رود در بخشهای فوقانی آب سنگهای متخلخلی وجود دارند که به طور معمول همانند یک لایه بسته می شوند و گاز پایدار را برای طولانی مدت در خود نگه می دارند.

 

این لایه سنگ اغلب نفوذپذیر است و بنابراین گاز به آهستگی از این فیلتر عبور کرده و به اتمسفر باز می گردد. تحقیقات مستقیم در این عرصه با نقشه برداری ازساختار بالقوه ژئولوژیکی قابل استفاده و با بررسی مدلها تئوریک برای پیش بینی مسیر جریان دی اکسید کربن انجام می شود.براساس گزارش ساینس دیلی، در این خصوص این محققان اظهار داشتند: "مدل جدید ما بیش از آنکه متکی بر روشهای عددی باشد، یک متد تحلیلی است و در درجه اول سه مکانیزم فیزیکی که دی اکسید کربن در حضور آنها در لایه سنگها باقی می ماند را با یک فرمول ریاضی بررسی می کند.

 

این فرمول یک راه حل ساده را برای رسیدن به جواب ارائه و احتمال پارامترهای کلیدی مختلف را تحلیل می کند. به این ترتیب می تواند در کمتر از چند دقیقه پیش بینی کند که دی اکسید کربن از چه روشی برای رسیدن به سطح زمین استفاده می کند.

 به گزارش خبرگزاری مهر 

+ نوشته شده در  شنبه چهاردهم آذر 1388ساعت 10:56  توسط علم عمومی  | 

زمین و دانستنی های آن

 

 

مقدمه
زمین ، سومین سیاره نزدیک به خورشید و بزرگترین سیاره در میان سیارات درونی است. ساختار درونی زمین مثل سایر سیارات درونی از یک هسته داخلی و یک هسته خارجی به همراه لایه‌های مذاب و نیمه مذاب و سنگی جامد تشکیل یافته است. هسته داخلی فلزی و جامد بوده و توسط هسته خارجی که فلزی و مذاب است، احاطه شده است.
فاصله متوسط از خورشید 60.149 کیلومتر
قطر استوا 12756 کیلومتر
مدت حرکت وضعی 93.23 ساعت
مدت حرکت انتقالی 26.365 روز
سرعت حرکت انتقالی 79.29 کیلومتر در ثانیه
دمای سطحی 55 تا 70 درجه سانتیگراد
جرم (زمین = 1) 00.1
چگالی متوسط (آب = 1) 52.5
جاذبه (زمین = 1) 1
تعداد قمر 1
زمین شرایط بسیار منحصر بفردی دارد. هیچکدام از سیارات دیگر آب مایع و جو پر اکسیژن نداشته و حیات در آنها وجود ندارد. تکامل تدریجی زمین که 4.5 میلیارد سال طول کشیده است، همچنان بطور طبیعی و نیز بر اثر فعالیتهای انسان ادامه خواهد داشت. همچنین چگالی زمین از تمام سیارات دیگر بیشتر است.
زمین در آغاز شکل گیری
در اوایل پیدایش منظومه شمسی ، ذرات ریز غبار موجود در قرص خورشید که عمدتا از گاز و غبار تشکیل شده بود، پس از برخورد به هم چسبیده و اجسام بزرگ و بزرگتری را بوجود آوردند. بدین ترتیب چهار سیاره درونی از این ذرات شکل گرفتند.
4.5 میلیارد پیش ، زمین دارای سطحی داغ ، قرمز و نیمه مذاب بود. پس از گذشت میلیونها سال ، سطح زمین شروع به سرد شدن نمود و پوسته جامدی ، به دور زمین بوجود آمد. گازهای داغ و مواد مذاب از لایه‌های زیرین و از طریق دهانه‌های آتشفشانی بیرون زده و جو ضخیم زمین را بوجود آوردند. در همین مدت شهاب سنگهای زیادی به سطح زمین خوردند و هزاران گودال شهاب سنگی را در سطح زمین بوجود آورد. و مقدار زیادی غبار به جو زمین اضافه کردند.
پس از یک میلیارد سال ، زمین به اندازه کافی سرد شده بود تا بخار آب موجود در جو متراکم شده و قطرات آب را بوجود آورد. این قطرات آب میلیونها سال به شکل باران شدید به سطح زمین افتاده ، باعث پاک شدن جو زمین و بوجود آمدن اقیانوس شدند. کره زمین به تدریج به شکل کنونی درآمده است.
زمین در آغاز شکل گیری
با سرد شدن زمین ، شرایط لازم برایپیدایش حیات در آن فراهم شدند.
نحوه پیدایش و تکامل زمین
زمین در بدو پیدایش بصورت کره‌ای از مواد بسیار داغ و نیمه مذاب بوده که به تدریج عناصر سنگین‌تر ته‌نشین شده و هسته فلزی را به وجود آوردند ، و در عین حال عناصر سبکتر به سطوح فوقانی آمده و جبه و پوسته را تشکیل دادند. پس از گذشت میلیاردها سال زمین سرد شد، سطح زمین جامد گشت، جو زمین شکل گرفت، و اقیانوسها بوجود آمدند. تکامل زمین هنوز ادامه دارد. پوسته زمین توسط فورانهای آتشفشانی در کف اقیانوسها نوسازی شده و دائما بر اثر زمین لرزه‌ها و حرکتهای قاره‌ای در حال تغییر و تحول است. تناسب گازهای مختلف در جو زمین نیز بر اثر دخالتهای انسان به آرامی در حال تغییر است.img/daneshnameh_up/0/04/Sakhtarezamin.jpg

مشخصات زمین
زمین سیاره‌ای است منحصر بفرد ، دارای آب مایع و جوی که قسمت اعظم آن از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده که تداوم حیات را ممکن می‌سازند. در منظومه شمسی ، زمین پنجمین سیاره از لحاظ بزرگی و سومین سیاره نزدیک به خورشید است. چگالی زمین از تمامی سیارات بیشتر است.
زمین در منظومه شمسی دو نوع حرکت ، وضعی و انتقالی دارد. در حرکت وضعی زمین در یک شبانه روز به دور خودش می‌چرخد و در حرکت انتقالی در یک سال مداری بیضی شکل حول خورشید را طی می‌کند (مدار زمین).
کره مغناطیسی
با چرخش زمین به دور خودش ، چرخه‌هایی در هسته خارجی آن که از آهن مذاب تشکیل شده بوجود آمده ، جریانهای الکتریکی تولید می‌کنند. این جریانها باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف زمین شده و پوششی محافظ در اطراف آن ایجاد می‌کنند (کمربند تشعشعی زمین). این میدان که کره مغناطیسی نامیده می‌شود، زمین را در برابر جریانهای سریع ذرات باردار بادهای خورشیدی محافظت می‌کند. img/daneshnameh_up/6/6b/Zaminemeghnatisi.jpg
بعضی از این ذرات در دو نقطه میدان مغناطیسی به نام کمربندهای «وان آلن» به دام می‌افتد. کره مغناطیسی بیشتر بادهای خورشیدی را از زمین دور می‌کند، اما جریانهای ذرات باد خورشیدی آنقدر قوی هستند که قسمت جلویی کره مغناطیسی را مسطح نموده و باعث کشیدگی عقب آن می‌شوند.
آینده زمین
از آنجا که حیات در زمین) وابسته به خورشید است، آینده کره زمین نیز به آینده خورشید وابسته خواهد بود. حدود 5 میلیارد سال دیگر ذخایر انرژی خورشید تمام شده و خورشید به یک غول سرخ تبدیل می‌شود و افزایش حجم می‌دهد. گرمای شدید حاصل از افزایش حجم باعث آب شدن یخ مناطق قطبی و بالا آمدن آب اقیانوس می‌شود. سپس جو زمین شروع به تبخیر می‌کند و گیاهان خشک آتش می‌گیرند. در چنین شرایطی امکان حیات در زمین کلا از بین می‌رود.

img/daneshnameh_up/e/e8/Mehvarezamin.jpg

انتظار نجومی
شاید انسان در آینده بتواند قبل از وقوع فاجعه‌های فوق زمین را به جایی دورتر از خورشید منتقل کند.
شاید امکانات آینده ، انسانهای آن زمان به سیاره قابل سکونت دیگری کوچ کنند.
شاید بشر بتواند مانع از وقوع فاجعه‌های فوق در خورشید و زمین شود.
باید پنج میلیارد سال انتظار کشید.
تاریخ پیدایش جهان
تئوری بیگ بنگ(مهبانگ) برجسته ترین تئوری علمی است که تاکنون در مورد پیدایش جهان ارائه شده است. به طور تخمینی انفجار بزرگ در حدود 15 میلیارد سال گذشته رخ داد. با اینکه بشر سالیان سال است که در جستجوی درک پیداش جهان است اما تنها در طی 50 سال گذشته توانسته است که به پاسخ برخی از سوالات در باره پیدایش جهان و عالم گیتی دست یابد.
در طول این سالیان تمدنهای مختلف با به وجود اوردن گونه های مختلف کیهان شناسی سعی بر ان داشته اند که فلسفه هستی و پدیده های که در طبیعت و اسمان تاریک رخ میدهد را روشن سازند. به طور قابل ملاحظه بعضی از عقاید مطرح شده از بعضی جهات به واقعیات نزدیک بودهاند.
نظریه انفجار بزرگ در ابتدا توسط کشیش بلژیکی به نام Georgs Lemaitre در سال1927 بیان شد.فرضیه او بعد از مشاهده ی تغییر red shift (خطوط طیف قرمز که برای اندازه گیری فاصله ستارگان از زمین به کار میرود) در سحابی های دور دست ( توده های عظیم گازی) توسط ستاره شناسان ،به عنوان مدل مبنی بر فرضیه ی نسبیت برای جهان مطرح شد. اما فرضیه بیگ بنگ زمانی قاطعانه مورد تایید قرار گرفت که این تشعشعات در سال 1964 توسط Arno Penzias وRobert Wilson کشف شد. که بعدها این 2 نفربه علت همین کشف خود برنده جایزه نوبل شدند.
به طور تخمینی 15 بیلیون سال پیش تمامی مواد و همچنین فضا در یک حجم کوچک و بسیار داغ فشرده شدند
ودر کمتر از یک ثانیه شروع به انبساط کردند که همچنان ادامه دارد.
قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاد؟ تا به حال کسی جواب این سوال را نمی داند اما نظریات گوناگونی در این باره وجود دارد.به عقیده برخی لکه اولیه به وسیله نوسانات کوانتوم در خلاء به وجود امد برخی دیگر بر این باورند که لکه اولیه در اثر اتفاقاتی که در کیهانی دیگر روی داده به وجود امده.عده ای دیگر بر این باورند که کیهان خودش را در طول تریلیونها سال بازسازی می کند و هر بار که دو تا از ابعاد با هم برخورد می کنند انفجار بزرگ رخ می دهد و البته نظریات دیگری هم وجود دارد.
سعی ما در اینجا این است که تا جایی که علم امروزی قادر به ان است وقایعی را که منجر به پیدایش هستی شد توضیح بدهیم.
اولین 3 دقیقه
در ثانیه 0 : در حال حاضر قبل از انفجار بزرگ کیهان خیلی داغ و غلیظ است. قوانین فیزیک هنوز قابل کاربرد نیستند. در لحظه ایجاد حداقل 10 بعد برای شکل دادن به کیهان به وجود می ایند. از این ابعاد تنها 4 بعد به وجود خود ادامه می دهند که ما انها را می شناسیم: 3 تا از ابعاد فضا و یک بعد زمان.
در نتیجه روی دادن انفجار بزرگ فضا منبسط شده و سپس خنک می گردد در این حین نطفه حوادث مهم بسته می شود که به اختصار انها را مرور می کنیم....
0.0000000000000000000000000000000000000000001 (10-43) ثانیه :
گرانش یا جاذبه که یکی از 4 نیروی بنیادیست پدیدار می گردد.
0.0000000000000000000000000000000001 (10-34) ثانیه :
ماده تشکیل می شود قطعات ساختاری مانند ذرات کوارک لپتون فوتون و نوترون به کیهان سرازیر می شوند. قابل یاد اوریست که در این لحظه کیهان به اندازه یک هندوانه می باشد.
0.000006 (10-6) ثانیه :
کوارک ها به همدیگر می پیوندند در نتیجه پروتون و نوترون به وجود می ایند. پروتون و نوترون که هر کدام از 3 کوارک تشکیل شده اند ذرات اصلی در هسته تمامی اتمها می باشند.
در دقیقه 3: در ابتدا به دلیلی که هنوز هم برای دانشمندان معلوم نیست یک الکترون به وجود آمد این الکترون با جذب انرژی با یک الکترون دیگر ترکیب شد و یک پروتون به وجود آورد این الکترون و پروتون با هم دیگر سایر اجزای اتم از قبیل پوزیترون میون و ... را پدید آوردند و بدین ترتیب اولین عنصر ( هیدروژن) تشکیل شد.
هیدروژن های تشکیل شده با پدیده های هم جوشی باعث به وجود آمدن عناصر سنگین تر از قبیل هلیم و لیتیم (که سبکترین عناصر می باشند) شدند. از با هم بودن این عناصر جرمی تشکیل شد که به تدریج با آزاد کردن انرژی به اجرام کوچک تر تجزیه میشد ( این فرآیندها چند صد میلیارد سال طول کشیده است) اما یکی از این اجرام بسیار سنگین به علت فراوانی انرژری درونی حاصل از هم جوشی و شکافت هسته ای به یک باره منفجر شد و اجزای کوچک تری با ثبات اتمی بیشتر نسبت به جرم اولیه پدید آمدند.
بعد از 300 هزار سال:
میانگین دما به 3000 درجه کاهش یافته است (برابر با 5000 درجه فارنهایت). الکترونها قادر به ماندن در مدار هسته هستند . اتمهای هیدروژن و هلیوم سر انجام سوخت ستارگان را به وجود می آورند.
بعد از یک ملیون سال:
تا این زمان کیهان کدر و مات بوده است وغیر قابل رویت و این به دلیل فزونی الکترونهای رها شده است هنگامی که بیشتر الکترونها در مدار هسته قرار میگیرند کیهان شفافتر شده و دیدن آنسوی کیهان ممکن می شود . زمان زیادی طول خواهد کشید تا کسی برای دیدن در پیرامون باشد......
نزدیک شدن به یک میلیارد سال
در این زمان کیهان که هنوز در مراحل اولیه گسترش است از ابرهای غول پیکر هیدروژن و هلیوم که به طور نا برابری در فضا هستند تشکیل شده است .اما رخداد شگرفی در شرف وقوع است. چیزی بهت انگیز و با عظمت در هر دو پیچیدگی و سادگیش....
000 400 سال بعد از انفجار بزرگ کیهان شفاف می شود. ذرات بوجود امده از انفجار بزرگ ( الکترون پروتون و نوترون) با همدیگر ترکیب شده و اتمها را بوجود می اورند ( بیشتر هیدروژن و مقداری هلیوم و مقدار کمتری لتیوم).
به این دلیل که اتمها از نظر بار خنثی می باشند
( بر خلاف الکترون که بار منفی و پروتون که بار مثبت دارد) انها در حرکت ذرات نور ( فو تونها ) که حالا می تواند مسافت طولانی را طی کند دخالت نمی کنند. امروزه اولین فوتونها از ان زمان را هنوز می توان به عنوان ارتعاشات امواج ریز کیهانی مشاهده نمود.
چند بیلیون سال بعد:
به وجود امدن خوشه های کهکشانی:
نوسانات کوانتوم بسیار کوچک و مادون اتمی در.00000000000000000000000000000001 ثانیه به وجود امده در انفجار بزرگ باعث به وجود آوردم امواجی ناهموارمی شود که با انبساط کیهان بزرگتر می شود. این امواج ناهموار به طور تخمینی کوچکترین انها جرمی برابر با 500 ترلیون خورشید را دارا بود. این امواج ناهموار منشاء خوشه های کهکشانی هستند که ما امروزه می بینیم.
به وجود امدن کهکشانها:
جاذبه گرانشی به تدریج بی نظمی هایی را در تراکم ( چگالی ) مواد تشدید می کند. در نتیجه نواحی از فضا با تراکم بیشتر به وجود امده امروزه ما این نواحی از فضا را کهکشان می نامیم.
|پیدایش اولین ستارگان:
اتمهای هیدروژن و هلیم در مناطق موضعی با تراکم بیشتر متمرکز شده اند این جاذبه گرانشی است که سرانجام منجر به وجود امدن مناطقی با تراکم شدید فشار زیاد و درجه حرارت بسیار زیاد می شود در نتیجه هسته اتمهای هیدروژن با همدیگر ترکیب می شوند. این باعث می شود که هیدروژن به هلیوم تبدیل شده و بخشی از جرم اولیه به انرژی تبدیل گردد. منظور از انرژی در اینجا گرما و نور می باشد. بدین گونه اولین ستارگان بوجود امدند.
پیدایش ارکانی از حیات:
اولین ستارگان هزاران مرتبه از خورشید ما سنگین تر هستند. طول عمر آنها نیز از خورشید کمتر می باشد زیرا هیدروژن خود را تنها در طی چندین میلیون سال مصرف می کنند. موقعی که ذخیره هیدروژن انها تمام شود این اولین ستارگان در فرایند فروپاشی قرار می گیرند در نتیجه این فروپاشی واکنشهای هسته ای دیگری روی می دهد که باعث به وجود امدن عناصر سنگین تر مانند کربن نیتروژن اکسیژن و ... می شود. لازم به یاداوری است که وجود این عناصر برای ادامه حیات لازم است و بدون انها حیات موجودات زنده ممکن نیست. وجود این عناصر باعث انفجار ستارگان شده و سوپر نوا یا ابر نواختر به وجود می اورد. انفجار ستارگان همچنین ذرات سنگینی را که نامبرده شد به فضای کهکشانی پراکنده می کند.
پیدایش دومین نسل از ستارگان:
امواج شوکی از سوپر نوا منجر به فروپاشی ابرهای مجاور که از گاز تشکیل شده اند می شود. ستارگانی مانند خورشید که از دومین نسل به وجود امده ستارگان می باشد بدین ترتیب به پدید آمده اند. ستارگان به وجود امده در مقایسه با نسل اول جرم کمتر و عمر بیشتری دارند ( عمر انها بیلیونها سال است در مقایسه با نسل اول که میلیونها سال عمر کردند ) ستارگانی که امروز می بینیم همگی از این نسل هستند.
کهکشان ما راه شیری می باشد که احتمالا" از 400 بیلیون ستاره تشکیل شده است که به طور تقریبی 100هزاز سال نوری قطر دارد ( 1 سال نوری تقریبا" برابر با 6 تریلیون مایل است ) عقیده برخی بر ان است که کهکشان راه شیری در حدود 8 بیلیون سال پیش به وجود امد در حالی که برخی دیگر تاریخ پیدایش ان را 14 بیلیون سال پیش می دانند. این کهکشان از مجموعه ای از کهکشانهای کوچکتر تشکیل شد.
خورشید: (یکی از ستارگان) 2 میلیون بار بزرگتر از زمین است و تقریبا" در وسط کهکشان قرار دارد. خورشید هر 250 میلیون سال یک بار بدور مرکز کهکشان دور می زند.
کهکشانها شامل چند بیلیون تا چند تریلیون ستاره می باشد. ساختار مارپیچی که در کهکشانهای زیادی یافت می شود به وسیله جاذبه گرانشی که مناطقی با تراکم زیاد را می سازند به وجود می اید. ستارگان به دور مرکز کهکشان می گردند اما این چرخش سریعتر از چرخش قسمتهای مارپیچی می باشد در نتیجه به داخل یا بیرون این مناطق که غلظت و تراکم بیشتری دارند متناوب عبور می کنند.
چرا کهکشانها همانند یک ورقه یا بشقاب هستند؟ شکل کهکشانها که همانند دیسک یا بشقاب هستند به وسیله فعل و انفعال ( کنش و واکنش ) 2 نیرو به وجود می آیند:
1) جاذبه گرانشی مواد را در مرکز متمرکز می کند.
2) انرژی چرخشی ( نیروی حرکتی ) باعث می شود که ماده از محور حرکت دور شود.
خوشه های کهکشانی شامل چندین دو هزار جین کهکشان می باشد. این سوال مطرح می شود که ایا در سیاره های دیگر حیات وجود دارد؟ تا کنون علم به شواهدی در این زمینه دست نیافته است. برای جستجوی حیات در ماورای زمین در دهه های اینده علم به وسیله اسپتروسکوپی به دنبال اثری از حیات که همانا موادی مانند اکسیژن می باشد در اتمسفر سیارگان دیگر خواهد بود. بعضی از محققین بر این باورند که وجود حیات در ستارگان نزدیک به مرکز پر ازدحام کهکشان به دلیل تشعشعات بسیار زیاد و برخورد های ستاره های دنباله دار غیر محتمل است. همچنین محققین بر این باورند که حیات در ستارگان بسیار دور به دلیل کمیابی مواد سنگین ( کربن نیتروژن و اکسیژن ) غیر ممکن است.
4.5 بیلیون سال پیش:
پیدایش سیستم خورشیدی: محتمل این است که امواج شوکی از سوپر نواهای مجاور محرک اغاز فرایند فروپاشی گرانشی (بعضی از آن به عنوان چگالش یا تغلیظ نام می برند ) باشند این فرایند باعث ایجاد سیستم خورشیدی از ابرهای گاز هیدروژن به نام نبولا ( توده های عظیم گاز و گرما بین فواصل ستارگان ) می شود. نبولا متشکل از عناصر سنگین که به جا مانده از انفجار سوپر نواها می باشد است. با انقباض این نبولا ها, چرخشی به شکل دیسکی چرخشی به نظر می رسید. ( دلایل همانند دلایلی است که برای توضیح دیسک مانند بودن کهکشانها اورده شدند). بیشترین تراکم جرم در مرکز بود که به خورشید تبدیل گشت. خرده های باقی مانده هم به زمین و سایر سیاره ها تبدیل گشتند.
پیدایش ماه: زمانی که ریزه های باقی مانده به سیارگان تبدیل می شدند شیئی به اندازه مریخ به زمین برخورد کرد.این شیء خودش در زمین فرو رفت اما بخشهایی از لایه های بیرونی زمین بخار شد و به فضا پس زده شد . قسمتی از این مواد پس زده شده بعدا" به زمین برگشت در حالیکه باقی مانده با همدیگر ترکیب شده و ماه را به وجود اورند. سطح زمین سرد می گردد ذرات زمین ( مقدمتا" اهن و مگنزیوم )متمایل به فرو رفتن به لایه های عمیق بودند در حالیکه ذرات سبکتر ( مقدمتا" اکسیژن و سیلیکون ) به سوی سطح شناور گشتند. جایی که انها یکپارچه و سفت شده و به پوسته زمین تبدیل شدند. این پوسته در مناطق اقیانوس به اندازه نصف دوجین و در مناطق قاره ای یک دو جین ضخامت دارد.
حرکت لایه های زیرین صخره های گداخته باعث راندگی مناطق شناور در بالا در طی چندین بیلیون سال اینده می شود. اینها با همدیگر برخورد کرده و به طرف زیرین یکدیگر رانده می شوند.
پیدایش رشته کوهها :
قسمت نازک پوسته زمین (بستر اقیانوس)به زیر پایین قاره ها رانده می شود ذوب شده مانند حبابی بالا امده و به سمت قسمت بالایی پوسته با فشار رانده می شود ( پیدایش رشته اتشفشانهای ساحلی ) و 2) بخشهای قاره ایی پوسته با همدیگر برخورد می کنند ( پیدایش رشته کوههای هیمالیا)
تراکم سنگهای معدنی فلزی در رگ سنگها:

مواد معدنی یا الی داغ که به شکافهای سرد پوسته نفوذ می کنند باعث جدایی ذرات از همدیگر بر اساس درجه حرارتی که در آن کریستالیزه می شوند می گردد. این منجر به تغلیظ سنگهای معدنی در رگ سنگها می شود.
پیدایش حیات در زمین
ميليون ها سال پيش زمين فاقد هر گونه حيات بود. بسياري از زيست شناسان اعتقاد دارند حيات نخستين بار در اقيانوسها تشکيل شده است. براي توجيه اين مطلب نظريه الگوي سوپ بنيادين ارایه شده است. بر اساس اين نظريه به يک باره در اقيانوسهاي زمين مقدار زيادي مواد آلي پدید آمدهان. به عنوان مثال آمونياک ( NH3 ) متان ( CH4 ) و گازهاي نيتروژن, هيدروژن و بخار آب که اين گازها و مواد با هم در واکنش هاي شيميايي ساده شرکت ميکرده اند و مواد پيچيده تري به وجود مي آورده اند. این واکنش های ساده شیمییای به کمک انرژي رعد وبرق و يا اشعه ي کيهاني انجام می شده است زيرا زمين در آن زمان لايه ي محافظ اوزون را نداشت و همه ي اشعه هاي فرابنفش و کيهاني مستقيما به سطح زمين ميرسيد. موادی مانند سيانيد ها و آلدئيدها تشکیل شدند. این مواد که در مراحل بعد اين واکنش ها منجر به توليد اسيد هاي آمينه ايزومر ( هم خانواده از نظر شيميايي) ميشدند واين اسيد هاي امينه زمينه را براي ساخته شدن پروتئين ها فراهم مي کردند. برای آزمایش درستی الگوی سوپ بنیادین دانشمندی به نام استانلي ميلر در نيمه ي قرن بيستم این الگو را آزمايش نمود. او براي اين منظور محيطي بسته به وجود آورد و از مواد اوليه اي مانند گازهاي هيدروژن نيتروژن آمونياک متان و بخار اب استفاده کرد. وي براي شبيه سازي رعد و برق از جرقه اکتريکي استفاده کرد و پس از چند روز ترکيبات متعددي را در اين دستگاه پيدا کرد که مشتمل بر اسيد هاي آمينه ساده مانند گليسين و... بودند. استانی میلر نتیجه گرفت که الگوي سوپ بنيادين مي تواند چگونگي تشکيل حيات را در زمين توضيح بدهد. اما ایراداتی بر اين نظريه وارد است که منجر به اصلاح آن و تغيير نام آن به مدل حباب شد.
در این مدل گفته می شود که مواد تشکیل شده (اسیدهای آمینه) با هم واکنش کرده و پروتئین ها را به وجود آورده اند اما در آن زمان زمین فاقد لایه ی محافظتی اوزون بود و بنابراین اشعه ی ماورای بنفش می توانست همه ی مواد تولید شده و همچنین همه ی متان و آمونیاک موجود در جو را نابود کند.
نظریه ی حباب برای توجیه حیات
مواد آلی به وجود آمده در حبابهای زیر دریا که حاصل فوران های آتش فشانی بود محبوس می شدند. سپس جریان آب این حبابها را به سطح اب می آورد و این حبابها ضمن ترکیدن و آزاد شدن از رعد وبرق انرژی کافی برای سایر واکنش ها می گرفتند. این مواد پر انرژی با هم دیگر ترکیب شده و به زیر آب دریا می رفتند. به این ترتیب می توان گفت که بعد از پیدایش آمینو اسید ها حیات به واقع تشکیل شد.
استفاده از انرژی خورشید
قدم بزرگ به پیش برای حیات اولیه ظهور کلروفیل مولکولی که انرژی نور را از خورشید در پروسه فتوسنتز گرفته و برای تولید مواد الی استفاده می کند بود. سیستم کلروفیل می تواند انرژی نور را به مولکولهای غنی از انرژی که سلولها می توانند به راحتی از ان استفاده کنند تبدیل کند.
نور مرئی کمتر از نور ماورای بنفش به ساختار مولکولها صدمه وارد می کند. از این طریق امکان این ایجاد شد که سلولهای اولیه بتوانند منبع غذائی برای خود باشد.
اولین میکرو ارگانیسم
اولین میکرو ارگانیسم که به یک سلول تبدیل شده است به نظر می رسد زنجیره ای از آمینو اسید ها باشند که اگر در آب و در یک جا جمع شده باشند مایل به تشکیل ارگانیسم مانندی به نام کواسروات می باشند. کواسروات ها می توانند به یک دیگر بپیوندد و افزایش حجم داشته باشند. همچنین زنجیره های کوچک امینو اسید تمایل به تشکیل ریز کیسه هایی به نام میکروسفر دارند که میکروسفر ها می توانند جوانه بزنند و یا به ۲ میکروسفر تقسیم شوند و یا حتی با جذب میکروسفر های بزرگتر افزایش بیش از اندازه ی حجم داشته باشند.
بر اساس اصل تکامل هر گونه تغییر ضد سازشی با محیط محکوم به فنا می باشد پس این ریز کیسه ها باید هر چه بیشتر با شرایط سازگار باشند تا بتوانند بقای خود را حفظ کنند.
اما چگونه یک میکروسفر می تواند به یک میکرو ارگانیسم هوشمند که سطح بالایی از نظم و سازمان یافتگی و تمایز را داراست تبدیل شود!؟ احتیاج به ادامه ی بقا عامل اصلی تکامل است.
نخستین سلول ها
میکروسفر ها با به هم پیوستن و بزرگ شدن و جذب امینو اسید های دیگر نقش مهمی در ایجاد و تولد متابولیسم داشتند یعنی این میکروسفر ها که به هم می پیوستند نیاز به موادی برای ادامه ی حیات داشتند بعد از مدتی این ماد ه که من ان را X می نامم در محیط کمیاب شد و میکروسفر مجبور شد ان را از ماده ی دیگری به نام Y بسازد. برای کاتالیز این مواد لازم شد اجزایی در داخل میکروسفر برای این کار تخصص پیدا کنند چینین به نظر می رسد که RNA نخستین مولکول خود همانند ساز بوده است که از واحد های مساوی شامل بازهای آلی فسفات و قند پنج کربنی تشکیل شده است این مولکول ضمن کاتالیز واکنش های داخل سلول اطلاعات سلول (وراثت) را به نسل بعد انتقال میداده است و باعث تخصصی شدن و تقسیم کار داخل سلول شده است که این تقسیم کار باعث شد تا میکروسفر به یک سلول تبدیل شود.
نخستین سلول های هوازی
سلول های هوازی که آنها را سیانو باکتری می نامند از تکامل میکروسفر ها به وجود آمده اند. دقیقا نمی دانیم که چگونه این کار صورت گرفته ولی بر طبق اصل تکامل و علم ژنتیک جمعیت این باکتری ها به دلیل تطابق با محیط بیشتر توانستند زنده بمانند و با فتوسنتز اکسیژن را به جو زمین افزودند و بعد از سالها این گاز در جو زمین متراکم شد و لایه ی اوزون را پدید اورد. و بدین ترتیب شرایط زندگی بر روی زمین فراهم شد ( امنیت زمین از نظر اشعه ی فرا بنفش) و بعد از آن نخستین سلول های یوکاریوت ( با هسته ی مشخص) پدید آمدند
اولین گیاه خواران
مدتی بعد از اینکه سلولهای اولیه قادر شدند که از انرژی خورشید برای تولید غذا برای خود استفاده کنند سلولهای دیگری تکامل یافتند که انرژی خود را از طریق خوردن از سلولهای انرژی زا به دست می اورند.
4 بلیون تا 3 بلیون سال پیش
انتشار اکسیژن در اتمسفر: واکنش دریافت انرژی خورشید توسط کلروفیل با ترکیب دی اکسید کربن و هیدروژن از آب (فتوسنتز) همراه است. مولکولهای باقیمانده از این پروسه به مرور زمان انباشته شدند و در انمسفر انتشار یافتند. در طول بلینون ها سال دی اکسید کربن در اتمسفر به طور چشمگیری کاهش یافت و مقدار اکسیژن افزایش یافت. این مقدمه ای برای مرحله بعدی بود.
سوخت و ساز اکسیژن: وجود مقادیر زیادی از اکسیژن در اتمسفر منجر به بسط و توسعه مکانیسم های شیمیایی که از اکسیژن برای استخراج انرژی از مولکولهای به دست آمده از فتوسنتز استفاده می کردند شد. استفاده از اکسیژن در سوخت و ساز مقدار انرژی به دست آمده ره تقریبا تا 20 برابر افزایش داد. از اینرو متابولیسم اکسیژنی قدم بزرگ دیگری به جلو بود که منجر شد که سلولهای اولیه توسعه یابند و از حالت تک سلولی خارج شوند.
وجود سلول درون سلول: با وجود انرژی فراوان سلولها می توانستد که بیشتر بسط و توسعه بیابند و این پیشتر ممکن نبود. در بعضی موارد موقعی سلولی سلول دیگر را می بلعید سلول بلعیده شده در داخل سلول شکارچی به حیات خود ادامه می داد و این به این دلیل بود که سلول میزبان تکامل یافته بود (این منشا به وجود آمدن میتوکندری می باشد). از سلولهای تکامل یافته که در درون سلولهای دیگر توانستند به کاری به خصوص تخصیص یابند می توان از سلوهای متخصص در در پردازش و تولید مثل (هسته) متابولیسم تولید پروتیین (ریبوزوم) حرکت (سیلیا) و غیره نام برد.
نخستین یوکاریوت ها
نخستین یوکاریوت ها از تکامل سلول های هوازی به وجود آمده اند. تقریبا همه ی دانشمندان نظریه ی بحث انگیز درون همزیستی را پذیرفته اند نظریه ای که بیان می دارد سلول های یوکاریوت ( سلول هایی با هسته ی مشخص شامل آغازیان قارچ ها جانوران و گیاهان) از سلول های هوازی و پروکاریوت پدید آمدند. این سلول ها( پیش یوکاریوت ها) که اندازه ای بزرگتر از پرو کاریوت های هوازی داشتند این سلول ها را به (پروکاریوت ها) را به صورت شکار هضم نشده وارد غشای سلولی خود کردند ( روش شکار آمیب ها). اما این پروکاریوت ها به جای گوارش یافتن داخل سلول باقی ماندند و وظایف اساسی سلول از قبیل تنفس سلولی و فتوسنتز را به عهده گرفتند به این ترتیب آغازیان پدید آمدند.
برای اثبات نظریه درون همزیستی می توان دلایل زیادی آورد از قبیل اینکه اندازه ی میتو کندری سلول های جانوری و کلروپلاست سلول های گیاهی دقیقا اندازه ای مشابه باکتری های هتروتروف (مصرف کننده- انگل) و اتو تروف ( فتوسنتز کننده - سیانو باکتری) است. همچنین تعداد و اندازه ی ریبوزوم های میتو کندری و کلروپلاست دقیقا مشابه اندازه ی ریبوزوم های باکتری هاست ( اندامی که پروتئین سازی میکند.). دلایل دیگر عبارتند از: تقسیم باکتری ها با تقسیم دوتایی می باشد که روش تقسیم میتو کندری و کلرو پلاست ها تقسیم دوتایی و کاملا مستقل از چرخه ی تقسیم سلولی یوکاریوت میباشد باکتری ها DNA حلقوی دارند همچنین میتو کندری ها و کلروپلاست ها نیز حاوی DNA حلقوی می باشند. میتو کندری ها و کلروپلاست ها ۲ غشا دارند که غشای داخلی چین خوردگی فراوان دارد و بسیار شبیه غشای سلولی باکتری هاست و غشای خارجی دقیقا شبیه (از لحاظ بیو شیمیایی و ظاهری) غشای سلولی یوکاریوت هاست و به نظر می رسد که یوکاریوت این غشا را برای این عضو ساخته باشد.
سلولهای مرکب با اندامهای درونی و تخصص یافته یوکاریت نامیده می شوند. سلولهای انسانها از این قبیل می باشند. قدمت سلولهای یوکاریوت به 2.7 ملیون سال قبل باز می گردد. سلولهای ابتدایی بدون ساختار منظم درونی پروکاریوت نامیده می شوند. باکتریها مثالی از پروکاریت ها می باشد.
2 تا 3 بلیون سال پیش
حیات چند سلولی: سلولهایی که با همدیگر باقی ماندند و وکلونی ها را تشکیل دادند مزیتی در رقابت برای بقا داشتند زیرا آنها می توانستند سلولهای متنوعی را توسعه دهند که عملکردشان از تک سلولها بهتر بود.
اولین جانور چند سلولی به وجود آمده اسفنج می باشد. اسفنجها جد تمام موجودات مرکب دیگر می باشند. اسفنجها شکل به خصوص ندارند و نمی توانند به اطراف حرکت کنند. اسفنجها برای دریافت یک اونس غذا باید یک تن آب را فیلتر کنند.

پیشرفت بعدی ظهور جانورانی به مانند ستاره دریایی بود. ستاره های دریایی می توانستند به اطراف هر چند ابتدایی حرکت کنند.

بالاخره کرمهای پهن به وجود آمدند. کرمهای پهن اولین شکارچی ها هستند. آنها بخشهایی حساس سیستم اولیه عصبی دارند. علاوه بر این کرمهای پهن اولین جانورانی بودند که از دو طرف متقارن بودند. حرکت کرمهای پهن توسعه یافته تر از ستاره های دریایی می باشد.

کرمهای پهن در مقابل جانوران بعدی به وجود آمده نسبتا اولیه باقی مانده اند. آنها سیستم گردش خون ندارند و دهان و مقعدشان یکی می باشد. اما برای ملیونها سال آنها پیشرفته ترین موجود زنده بوده اند.

520 نا 540 ملیون سال قبل
انفجار حیات. در مدت زمان نسبتا کوتاهی (15 تا 20 ملیون سال قبل) جانوران متعدد و فراوانی به وجود آمدند. این پدیده انفجار کامبرین نام دارد. بعضی از جانوران موجود در انفجار کامبرین به وجود آمده اند. نظرات متنوعی در توضیح این پدیده وجود دارد اما معتبر ترین آنها افزایش گوناگونی ژنتیکی جانوران می باشد. این افزایش ظهور جانوران پیشرفته تر را سهل می نمود.

250 تا 450 ملیون سال پیش
به طور تقریبی 100 ملیون سال بعد از انفجار کامبرین خشکی هنوز جایی برای زیست جانوران نبود. خشکی محیطی سخت تر از دریا برای زیست بود. مشکلاتی در استفاده و ذخیره آب گرانش زمین استفاده از اکسیژن و توانایی تطابق با گرما در خشکی برای جانوران آبزی وجود داشت. اما رقابت برای مکان و جا در اکوسیستم سرانجام بر این مشکلات غالب گردید.
گسترش حیات به خشکی و تحولات زمین شناختی
همان طوری که در تاریخ حوادث مهم را مبنای شروع یک دوره و یا پایان یک دوره می دانند در علم زمین شناسی نیز تحولات عظیم نظیر پیدایش تغییرات چشم گیر در فسیل ها تغییر در ضخامت و جنس سنگ ها وتغییرات آب و هوایی را مبنای شروع و پایان یک دوره می دانند.
۴و نیم میلیارد سال پیش در دورانی که در زمین شناسی به پر کامبرین معروف است و آثار حیاتی چندان مشخصی ندارد حیات فقط در دریاها و آن هم به صورت جانداران تک سلولی وجود داشت اما به تدریج این جانداران تک سلولی کنار هم جمع شدند و تشکیل کلونی دادند و سپس با همکاری با هم توانستند جانداران چند سلولی را پدید آورند که راهی به سوی جانداران پر سلولی بود. در این دوران همیاری بین یک گونه قارچ و یک جانور آغازی فتوسنتز کننده باعث تشکیل جاندار جدیدی به نام گلسنگ شد که گلسنگ اولین جانداری بود که به خشکی آمد (جز قارچی می توانست ضمن حفاظت از فتوسنتز کننده مواد معدنی لازم را از خاک به صورت تثبیت نشده و حتی از تخته سنگ های برهنه نیز جذب کند و جز فتوسنتز کننده کربوهیدرات مورد نیاز خود و قارچ را فراهم می آورد)
بعد از رفتن گلسنگ ها به خشکی همزمان یک دوران جدید زمین شناختی به نام پالئوزوئیک که به نام دوران بی مهرگان مشهور است در راه بود این دوران شامل ۳ دوره ی مهم کامبرین و اردوویسن و سیلورین بود.
همزمان با گسترش حیات در خشکی نخستین بی مهرگان پر سلولی به نام تریلوبیت ها در دریاها پدید آمدند که جد بند پایان امروزی به شمار می روند. این جانوران از نظر شکل و اندازه اقسام بسیار گوناگونی دارند و معمولا به عنوان سنگواره ی راهنما به کار می روند. تریلوبیت ها بیشتر در اب های کم عمق ساکن بوده اند و بر بستر دریاها زندگی می کردند.
شواهد فسیلی نشان می دهد که در دوران پالئوزوئیک بی مهرگان فراوانی وجود داشته اند در همین زمان و در زمین گیاهان ابتدایی مانند سرخس و خزه فراوان شده بودند به خاطر داشته باشیم که تغییر و تحول آغازیان فتوسنتز کننده گیاهان را به وجود آورد.

۵۰۵ میلیون سال پیش زمین وارد دوره ی دیگری میشد که اردوویسن نام داشت و همزمان وبا آمدن حشرت از دریا به خشکی (نخستین حشره آمده به زمین نوعی عقرب بوده است) و همکاری آنها با گیاهان در هنگام گرده افشانی که منجر به تشکیل گیاهان گلدار شد (۱۲۷ میلیون سال پیش) در دریاها نخستین مهره داران که نوعی ماهی دارای صفحات سخت روی بدن خود بودند و به همین خاطر به ماهی های زره دار معروف شدند در ردیاها پدید آمدند مزیت این ماهی ها این بود که به جای مکیدن غذا به شیوه ی لامپری (نخستین ماهی دریاها و انگل خارجی کوسه ماهی) می توانستند غذا را در دهان نگه دارند و ببلعند. ماهی ها جزو موفق ترین مهره داران زنده اند و نیمی از گونه های شناخته شده ی آنها را به خود اختصاص می دهند.

بعد از دوره ی اردوویسن که منجر به پیدایش نخستین مهره داران شد دوره ی دیگری در حال اغاز بود که زمین شناسان آن را سیلورین می نامند در این دوران دوزیستان اولیه از تحول ماهی های مهره دار پدید آمدند. اما برای این تغییر لازم بود تا ساختار دستگاه تنفسی آنها و هم چنین سیستم تغذیه و متابولیسم خود را دگرگون کنند این تغییرات حاصل کار 2 عامل بزرگ تغییر یعنی ژن ها و محیط بوده اند و در طول چندین هزار سال توانستند جاندار را با شرایط محیط که دائما در حال دگرگونی بود وفق دهند و جاندارانی پدید آیند که می توانستند در کنار آب و ساحل زندگی کنند اما همچنان وابسته به آب بودند. این جانداران در طول سال ها با کمبود غذا مجبور می شدند که از ساحل دور شوند و خود را با خوردنی هایی که قبل از آن هرگز به فکر خوردنشان نبودند سیر کنند بدین ترتیب باز هم زمینه برای تغییر این انداران فراهم میشد.
شواهد فسیلی نشان می دهد نخستین جانداری که از اب دریا پا به خشکی نهاد جانداری بود به نام اکتیوستکا Ectios Teca که منحصرا از ماهی ها تکامل یافته بود. البته تکامل از ماهی ها برای زیستن در خشکی مستلزم تغییرات اساسی در استخوان بندی و ابشش ها بود زیرا در آب دریا استخوان ها بیشتر برای حفظ تعادل ماهی به کار می روند در حالی که در خشکی استخوان علاوه بر حفاظت از اجزای مهم داخلی مانند قلب و مغزو ریه باید منبع کلسیم لازم برای انقباض ماهیچه ها و هم چنین محل آماده سازی و تولید پروتئین های دفاعی را فراهم کند. اما با توجه به اصل انتخاب طبیعی داروین که به بقای اصلح نیز مشهور است در طبیعت فقط موجوداتی می توانند به بقا ادامه دهند که از هر نظر با محیط سازگار باشند و افراد ناسازگار معمولا پیش از رسیدن به سن تولید مثل می میرند و بنابراین نمی توانند ژن های خود را به نسل بعد انتقال دهند و در نتیجه ژن های آنها در نسل های بعدی بسیار کاهش می یابد و در نهایت از خزانه ی ژنی جمعیت اولیه( مجموع همه ی ژن های موجود در سلول های زایشی(گامت) همه ی افراد جمعیت) حذف می شوند و بنابراین سیمای گونه میتواند در طی چندین هزار سال به کلی تغییر یابد.
دوره ی زمین شناختی سیلورین که 438 میلیون سال پیش باعث به وجود آمدن دوزیستان و گسترش حیات در خشکی شده بود جای خود را با تغییرات عظیم آب و هوایی به دوره های دونین (408 میلیون سال پیش) و سپس کربونیفر که شامل دو دور می سی سی پین و پنسیلوانین (360 و 330 میلیون سال پیش)بود داد. دراین دوره ها گرم شدن تدریجی زمین براثر افزایش تابش خورشید به زمین و گسترش بیش از حد گیاهان گلدار و تکامل بیشتر آنها شرایط مساعدی را در روی زمین برای گسترش حیات پدید آورد.
در دوره ی کربونیفر نخستین خزندگان از تکامل دوزیستان به وجود آمدند. این جانوران کوچک بسیار شبیه دوزیستان بودند و باله های حرکتی ضعیفی داشتند که به آنها امکان حرکت بیشتر از دوزیستان را می داد خزندگان بر خلاف دوزیستان هیچ نیازی به زیسات در کنار آب نداشتند زیرا پوست غیر قابل نفوذ آنهازیستن در خشکی را برای آنها امکان پذیر کرده بود هم چنین تخم های آنها را پوسته ی سختی از کلیسم می پوشاند و آنها می توانستند در خشکی نیز تخم گذاری کنند. این مزیت های برتر امکان افزایش جثه آنها برای تکافوی بهتر غذا را میداد.
در بین دوره های زمین شناسی حادثه ای بس عظیم تر از انفجار های آتشفشانی , زلزله های عظیم و حتی تغییرات آب و هوایی روی میداد و آن انقراض های گروهی بود که باعث می شد چندین گونه از جانداران به طور کلی منقرض شوند ( به دلیل عدم مطابقت با محیط) و جانداران جدیدی که سازگارتر بودند به وجود آیند. از جمله ی این انقراض ها انقراض نسل دایناسور ها بود.
پس از دوران زمین شناسی پالئوزوئیک که دوران بی مهرگان نامیده می شد افزایش فسیل های خزندگان عظیم الجثه در رسوبات حفاری شده و هم چنین فسیل های گیاهان عالی که بسیار متفاوت تر از اجداد خود بودند دیرین شناسان را بر آن داشت که دوران جدیدی را به نام دوران مزوزوییک که به نام دوران خزندگان مشهور است به ثبت برسانند.
این دوران شامل 3 دوره ی تریاس - ژوراسیک و کرتاسه بود که از 245 میلیون سال پیش آغاز شد و در 65 میلیون سال پیش با انقراض دایناسورها به پایان رسید.
شرایط زمین شناسی که دوران پالئوزوئیک را به پایان برد شامل چین خوردگی های عظیم پوسته ی زمین و به وجود آمدن مرداب های عظیمی بود که باعث دفن گیاهان در این مرداب ها و انباشت آنها و در نهایت به وجود آمدن منابع بسیار عظیم ذغال سنگ است که هنوز هم از آنها استفاده می کنیم

450 ملیون سال گذشته. در این زمان گیاهان به تدریج به سوی خشکی هجوم آوردند. و این به این مفهوم است که گیاهان جهت جذب آب و نور خورشید و استفاده از ریشه ها به عنوان تکیه گاه ریشه هایی در خشکی به وجود آوردند.
370 ملیون سال گذشته. در این دوره جانوران دیگر به سوی خشکی هجوم آوردند. زمانی که به اندازه کافی گیاه در خشکی وجود داشت جانوران دیگر در جستجوی منبه غذایی به سوی خشکی آمدند. اولین جانورانی که بعد از گیاهان وارد خشکی شدند از گروه حشرات بودند. منجمله می توان از عنکبوت و حشرات ابتدایی دیگر نام برد. جانوران بزرگتر در جستجوی حشرات و گیاهان وارد خشکی شدند. در این زمان ماهی ها جانوران غالب در دریاها بودند. ماهی ها برای حرکت از بال ماهی استفاده می کردند . در این دوره بال ماهی و مثانه هوا منشا ایجاد پا و شش برای ماهی ها گشتند. دوزیستان و خزندگان در این دوره پیشرفته تر گردیدند. به عنوان نمونه تخم خزندگان به وسیله لایه محافظی پوشیده شد. این لایه محافظ در مقابل هوا نفوذ پذیر بود و درمقابل آب نفوذ ناپذیر. این تخم ها خزندگان را قادر ساخت که بتوانند در خشکی تولید مثل کنند و وابستگی خزندگان را به آب جهت محافظ از تخم هایشان از دست بدهند.
250 ملیون سال پیش. بزگترین انقراض جانوران تا کنون
زمین از زمان انفجار کامبرین 5 اقراض حیات را پشت سر نهاده است. بزرگترین انقراض پرمیان نامیده می شود که 250 ملیو سال قبل روی داده است. 95 درصد از موجودات دریایی و 70 درصد از موجودات خشکی در این دوره منقرض گردیدند. دلایل قطعی این انقراض تاکنون کشف نگردیده است. تئوری های مختلفی جهت توضیح این پدیده ارائه گردیده است از قبیل:
(1) تصادم کهکشانی از فضا با زمین که ابری از غبار پدید آورده و جلوی تابش نور خورشید به کره زمین را گرفته است. بر اساس این نظریه زمین به سردی گرائیده است.
(2)انفجارهای آتشفشانی
(3)تغیرات شیمیایی در دریاها
250 نا 65 ملیون سال پیش
حکمرانی دایناسورها در زمین. دایناسورها بعد از انقراض پرمیان توانستند به جانوران حاکم در زمین مبدل گشتند. دایناسورها خود اما در انقراض کی-تی از بین رفتند.
65 ملیون سال پیش. انقراض کی-تی
در حالی که دلیل واضح برای توضیح انقراض دایناسورها وجود ندارد اما شواهد مستحکمی وجود دارد که تصادم کهکشانی از فضا به نواحی جزیره یوکاتان در مکزیم امروزی باعث انقراض دایناسورها گردیده است.
65 ملیون تا 7 ملیون سال پیش
گسترش و پیشرفت پستانداران. پستانداران به مدت 150 ملیون سال قبل زندگی می کردند. اما در طی این مدت پستانداران با محیط اطراف خود تطابق پیدا می کردند اکرچه بسیاری از آنها منقرض گردیدند.

اطلاعات دیگر

7ملیون سال قبل. جانورانی شبیه به انسان آغاز به را رفتن با 2 پا نمودند. در مابین 5 تا 8 ملیون سال پیش انسانها از شمپانزه ها گریل ها و بقیه موجودات اولیه منشعب گردیدند. مهمترین پدیده در این زمان دستیابی به قابلیت راه رفتنتوسط 2 پا می باشد. فسیلهای به دسا آمده در کشور آفریقایی چاد ثابت می کند که بعضی از پستانداران اولیه حداقل در بخشی از حیات خویش با استفاده از 2 پا راه می رفتند. حیوانات دیگر شامل شمپانزه ها می توانستند به مدت کوتاهی از زندگی روزمره خود با 2 پا راه بروند. اما توانایی راه رفتن و استفاده از پا به طور دائمی مستلزم تغییراتی در استخوان و اسکلت در انسان نما ها بود.
2 ملیون سال پیش. استفاده پستادارهای اولیه از ابزارهای سنگی. 2 اتفاق بسیار مهم باعث ظهور انسانها از جهان جانوران گردید: 1) ایجاد و استفاده از ابزراهای سنگی. 2) کشف آتش
پستانداران دیگر نیز از سنگ ها به عنوان ابزار استفاهد می کردند. اما استفاده از سنگ برای فرم دادن به سنگی دیگر انقلابی بزرگ و سر آغاز تمام تکنولوژی ها بود. انسانهای اولیه از سنگ ها برای فرم دادن به سنگهای دیگر و یا برای قطعه قطعه کردن استفاده می کردند. انسانهای اولیه استفاده از ابزارهای سنگی را به طور تقریبی 2 ملیون سال پیش انجام داده اند.
آتش: زمانی بعد از آغاز استفاده از ابزارهای سنگی آتش کشف گردید. اجداد ما یاد گرفتند که چگونه با استفاده از وسایل طبیعی آتش به وجود بیاورند. استفاده از آتش استفاده از گرما و نور آن بود. انسانهای اولیه از آتش برای پختن غذای خود استفاده می کردند. بدین ترتیب مواد بیشتری قابل خوردن گردیدند. در نتیجه کشف آتش و استفاده از ابزارهای سنگی و گسترش زنجیره غذایی برای انسانهای نخستین حجم مغز و وزن آنها افزایش یافت. و این به توسعه انسان اولیه به انسان امروزی بسیار یاری رسانده است.
پژوهشی درباره تاثیر کوهها بر آب و هوا و جانوران و گیاهان منطقه
از میان حیرت انگیزترین مسائل درباره کوهها موجودیت کوههاست. همیشه این سئوال مطرح می شود چرا کوهها وجود دارند؟ آیا در زمان جوانی زمین وجود داشته اند یا نه؟ آیا زمانی که زمین نیز پیر می شود باز کوهها وجود خواهند داشت؟ زمانی که مواد مذاب درون زمین سرد و اقیانوس های اطراف کره خاکی سرد و یخ بسته شوند، ممکن است کوهها از بین رفته باشند و اگر وجود داشته باشند چگونه خواهند بود؟ تپه هایی بزرگ و فرسوده یا . . .؟ این ها پرسش هایی است که گاه و بیگاه در ذهن زمین شناسان، جغرافی دانان و علاقمندان به مسائل زمین شناسی مطرح می شوند.
چیزی که تقریبا به عنوان نظریه قابل قبول به اثبات رسیده این است که کوهها تحت تاثیر نیروهای داخلی زمین به طور پیوسته از حدود 3 میلیارد سال پیش به وجود آمدند و بدون شک این به وجود آمدن کوهها تا مدتهای مدید ادامه داشته و خواهد داشت.
تولد کوهها
زندگی کوه و تولد آن مانند زندگی یک شخصیت بزرگ در میان بشر است. متولد میشود. دوران جوانی شکوهمندی دارد. سپس دوران رشد طولانی و در انتها دوران کهولت و فرسودگی و ناپدید شدن آن فرا می رسد.
این پروسه، زمان بسیار طولانی را به خود اختصاص میدهد. زمان چیزی نیست که جهان در قبال عمر کوهها از آن دریغ کند. یک میلیون سال در زندگی زمین چند روزی در زندگی بشر است. یک کوه در روی زمین مانند یک جوش کوچک در روی گونه یک انسان است.
حفاری ها و مقایسه های بسیاری که در مورد کوهها در روی زمین انجام شده این حقیقت را روشن می سازد که کوهها خود اطلاعات زیادی را درباره منشأ خود به ما می دهند. زمانی بسیار مرتفع بوده اند و دارای چندین لایه سنگی که وجود انواع سنگواره ها مطالعه کوهها را ساده تر می کنند، گرچه در ظاهر امر وضع و شکل کوهها، دره ها و رودها و ساحل دریاها در همه جا ثابت به نظر می رسند، ولی اگر به آنچه که می بینیم بیشتر دقت نماییم و به تغییرات نامحسوسی که پیوسته در رویه زمین پدید می آید توجه کنیم این مسئله روشن می شود که پوسته زمین در حال تغییرات همیشگی است.
عوامل مهم تغییر دهنده پوسته زمین به ده ها مورد کلی تقسیم می شوند.
1ـ آب
یکی از عوامل مهم تغییر دهنده پوسته زمین آب است، زیرا از طرفی به صورت باران و سیل مقداری از سنگ های کوهها را کنده و به دره ها و جاهای پست می برد و در آنجا بر جای می گذارد، و از طرفی به صورت رودخانه های دائمی مرتبا به نسبت زیادی و کمی شیب ها مقداری از مواد بستر خود را کنده به همراه می برد، قسمتی از این مواد را در مسیر خود ته نشین می کند و بخشی را نیز به دریا می ریزد و بر جا می گذارد. مقداری آب به درون زمین فرو می رود و در گذر از لایه های زمین مواد بسیاری را در خود حل می کند، و در این پروسه نمادهای بزرگ و کوچک را پدید آورده و مواد حل شونده را دوباره بر روی زمین آورده و سرانجام به دریا می ریزد. موجهای سنگین دریا ساحل ها را رفته رفته متلاشی می کند و مواد شکسته شده را به تناسب درشتی و ریزی در نزدیکی ساحل یا در ژرفای دریا می نشاند.
2ـ یخچالها
یخچالها از دیگر مقوله های تغییر دهنده پوسته زمین هستند. آنها ضمن حرکت خود بخش مهمی از رویه بستر خود را کنده همراه می برند.
3ـ آتشفشانها
آتشفشانها مقدار زیادی مواد مذاب از درون زمین به بیرون آورده و به صورت سنگ های آتشفشانی بر روی زمین می گسترانند وگاهگاهی به صورت جزیره یا قله کوهی از دریا یا در خشکی قد می افرازند.
4ـ زلزله
زمین با حرکات درونی خود (زلزله) موجب پیدایش شکافها و تغییر وضع طبقات زمین و حرکت لایه های زمین می شود.
5ـ هوا
هوا با جریان خود سنگها را سائیده، تپه های شنی و ساحلی در کنار دریاها و کویرها را پدید می آورد.
6ـ اکسیژن
وجود اکسیژن در هوا باعث اکسیداسیون فلزات روی زمین و تغییر عمده ای در وضع خاک و سنگ می شود.
7ـ بخار آب
بخار آب موجود در هوا نیز در شکاف کوهها و سنگها نفوذ کرده، پس از یخ بستن، سبب ترکاندن آنها و متلاشی شدن سنگهای پوسته زمین می شود.
8ـ جانداران
جانداران نیز به نوبه خود تغییرات چشمگیری در پوسته زمین می دهند که بیشتر این تغییرات را انسان باعث می شود، البته تغییرات در جهت تخریب کره خاکی.
9ـ گیاهان
رویش گیاهان در قسمت های سنگی موجب متلاشی شدن آنها می شود و در جایی دیگر موجب ثابت شدن خاک و جلوگیری از فرسایش.
10 ـ انسان
در حال حاضر انسان یکی از مقوله های مهم و تغییر دهنده در پوسته زمین است، او با کندن تونل ها، معدن ها، ساختن پل و کانال، انفجارات اتمی، ساختن سدها، انحراف مسیر رودخانه ها، خشکاندن بعضی از آبها و به وجود آوردن دریاچه های دیگر ، تغییرات محسوسی را در پوسته زمین به وجود می آورد. با توجه به موارد ذکر شده وضع کنونی زمین با مشخصات کنونی آن نمی تواند نموداری از صورت همیشگی آن باشد، بلکه تغییرات به ظاهر نامحسوس گفته شده در بالا، پس از گذشت زمانی دراز دگرگونیهای بزرگی در پوسته زمین پدید می آورند. زمین شناسی ثابت کرده است که رویه زمین چند بار دارای سلسله کوههای بزرگ و کوچک شده است. اقیانوس ها و دریاهایی به وجود آمده اند و چندی بعد بر اثر خراب شدن و ریزش تدریجی کوهها و ته نشین شدن مواد آنها در اقیانوس ها، کم کم رویه زمین هموار شده است. پس تاریخ زمین تکرار دو مرحله عمده است:
1ـ متلاشی شدن و ریزش کوهها و حرکت آنها به سوی دریاها و اقیانوس ها، که نتیجه آن هموار شدن زمین بوده است.
2ـ پر شدن دریاها از مواد ته نشستی و پیدایش فشارهای جانبی و چین خوردن ته نشین ها که نتیجه آنها پیدایش کوهها و دریاها و اقیانوسها است.
گرچه مواد ته نشستی در ژرفای دریاها عموما به صورت افقی روی هم قرار می گیرند و به هنگام ته نشین شدن نرم هستند، ولی به علت قرار گرفتن زیر ته نشین های بالایی و بر اثر فشاری که از بالا و اطراف بر آنها وارد می شود چین خورده، از آب بیرون آمده، خشک می شوند و به سنگ های رسوبی تبدیل می شوند و در طول تاریخ زمین چند بار طبقات رسوبی ژرفای اقیانوس ها به سبب فشارهای جانبی چین خورده و به صورت کوههای بلند قد برافراشته اند. وجود انواع فسیل های (گیاهی، جانوری) در بلندای قله های کوهها بهترین دلیل منشأ رسوبی و دریایی آنهاست.
در این بخش نگاهی اجمالی به مبحث فسیل شناسی خواهیم داشت :
فسیل شناسی بحث درباره گیاهان و جانورانی است که سابقا در سطح زمین زندگانی کرده‌اند. بقایا و اثراتی را که از گیاهان و جانورانی در رسوبات مختلف زمین دیده می‌شود، فسیل می‌نامند و فسیل شدن عبارت از مجموع پدیده‌هایی است که در نتیجه آن آثار و بقایای گیاهان و جانوران در رسوبات مختلف زمین حفظ می‌شوند. نخستین شرط لازم برای اینکه جانور یا گیاهی فسیل شود این است که گیاه یا جانور در هوای آزاد نماند و بواسطه خاک یا عوامل دیگر محفوظ گردد و در میان رسوبات جای گیرد. بنابراین هر چه جانور یا گیاه کوچکتر باشد، بهتر باقی خواهد ماند. در صورتی که جانوران بزرگ به ندرت باقی می‌مانند و بصورت فسیل دیده می‌شوند.
تاریخچه
فسیل شناسی از زمانهای قدیم مورد بحث و توجه انسان واقع شده ، حتی انسانهای دوره پارینه سنگی اکثرا در صدد تجسس و تحقیق فسیل بر آمده و آنها را کلکسیون می‌نموده‌اند. عده‌ای دیگر ، از این فسیلها به عنوان زینت استفاده می‌کردند (گردنبند و گلوبند و غیره ). این فسیلها که به توسط انسان جمع ‌آوری شده در اکثر غارهای فرانسه و بلژیک و مصر دیده می‌شوند.
سیر تحولی و رشد
• آناکسیماندر ( 6 قرن قبل از میلاد ) عقیده داشته است که زمین در اثر تغییراتی به حالت کنونی در آمده ، البته عقاید او متکی به اطلاعات فسیل شناسی و زمین شناسی بوده است.
• فیثاغورث که پیشوای پیتاگوریسینها بوده چنین می‌نویسد: قبول کنید که هیچ چیز در این دنیا از بین نمی‌رود بلکه تغییر صورت می‌دهد و به اشکال دیگری در می‌آید. کوههای مرتفع امروزی قعر دریاهای قدیمی می‌باشند و یافتن صدفهای دریایی در این کوهها دال بر این امر است.
• ارسطو ( 400 سال قبل از میلاد ) تحقیقاتی در جانور شناسی و تشریح مقایسه‌ای و رویان شناسی کرده است نامبرده عقیده دارد که طغیان دریا در روی خشکیها باعث می‌شود که فسیلها به وجود آیند.
• فالوپ معتقد بود که فسیلها در نتیجه تخمیر زیرزمینی تشکیل گردیده‌اند.
• ابو علی سینا پزشک و طبیعیدان معروف ایرانی معتقد بود که فسیلها حیوانات زنده‌ای بوده‌اند که سابقا در سطح زمین می‌زیسته‌اند.
• اردان در سال 1552 اعلام کرد صدفهایی که در نواحی دور از دریا پیدا می‌شوند معلوم می‌دارند که آن نواحی سابقا به واسطه دریا احاطه شده‌اند.
• لامارک ( 1832 ـ 1744 ) کتابی به نام فلسفه جانور شناسی فراهم آورده و در این کتاب طریقه اشتقاق جانوران را از یکدیگر بیان کرده است.
• داروین ( 1882 ـ 1809 ) برای مطالعه شعب علوم طبیعی در سن بیست و دو سالگی عازم آمریکا می‌گردد و در همین آزمایشگاه طبیعت است که علوم طبیعی را فرا می‌گیرد و تئوری تکامل و تغییرات تدریجی برای او آشکار می‌گردد. به عقیده وی اشکال مختلف جانوران از یکدیگر منشعب می‌گردند.
انواع فسیل شناسی
• فسیل شناسی گیاهان
• فسیل شناسی جانوران
انواع فسیلها
فسیلهای شاخص
این فسیلها دارای گسترش جغرافیایی وسیع بوده ولی در زمان کوتاه زمین شناسان می‌زیسته‌اند. مانند فسیل آمونیت که منحصرا در کرتاسه میانی وجود داشته است.
فسیلهای غیر شاخص
این فسیلها تقریبا در تمام دوره‌ها و یا دورانهای زمین شناسی وجود داشته‌اند و شاخص زمان معین و کوتاه زمین شناسی نیستند. مانند برخی دوکفه‌ای‌ها ، شکم پایان ، مرجانها و غیره.
فسیلهای رخساره
فسیلهایی هستند که ارزش پالئوژئوگرافی آنها بیش از اهمیت بیوستراتیگرافی آنهاست. این فسیلها می‌توانند معرف وضعیت جغرافیایی زمان زیست خود از نظر آب و هوا و سایر شرایط محیط زیستی باشند. مثلا فسیل کلنیه‌ای مرجانی حاکی از محیط ساحلی دریا و آب و هوای استوایی تا نیمه استوایی است.
کاربرد فسیلها در زمین شناسی
• مهمترین کاربرد فسیلها در تعیین سن طبقات زمین می‌باشد.
• فسیلها معرف شرایط محیطی جغرافیای دیرینه بوده و در این مورد اطلاعات با ارزشی را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند.

   منبع      www.erfanrad.blogfa.com

 

 

لطفا در صورت  داشتن منابع معتبر و جامع تر در قسمت نظرات به ما اطلاع دهيد

 

+ نوشته شده در  سه شنبه سوم آذر 1388ساعت 17:12  توسط علم عمومی  | 

خواص غیر عادی آب

نگاه کلی

ادامه حیات در موجودات وابسته به آب است که فراوانترین ماده در بافتهای گیاهی و حیوانی و دنیای اطراف ما می‌باشد. بیش از 80 درصد سطح زمین را آب پوشانده است که به‌صورت آب نسبتا خالص در رودخانه و دریاچه‌ها و محلول رقیق نمک در اقیانوسها و به‌صورت جامد تقریبا خالص در دشتهای برف و رودخانه‌های یخی و پهنه‌های یخی قطبی وجود دارد. خواص غیر عادی آب ، اثر عمیقی بر ماهیت محیط زیست دارد.

بالا بودن گرمای ویژه آب از تغییرات زیاد دمای سطح زمین جلوگیری می‌کند. حجم عظیم آب در اقیانوسها و دریاها گرمای خورشید را در طول روز جذب کرده ، بدون تغییر دمای قابل ملاحظه‌ای آن را شب به اتمسفر بر می‌گردانند. در روی کره ماه که آب وجود ندارد و سطح آن صخره‌هایی با گرمای ویژه پایین ( یک پنجم گرمای ویژه آب ) تشکیل شده است، گستره دمایی می‌تواند از 150 درجه تا 120 درجه تغییر کند.

توجیه خواص ویژه آب با پیوند هیدروژنی

مولکول آب از یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده است و دارای ساختمانی خمیده می‌باشد. خواص غیر عادی آب حاکی از آن است که در این مولکول یک نوع نیروی بین مولکولی قوی وجود دارد. این نیروی قوی ، جاذبه میان H از یک مولکول آب و اکسیژن از مولکول دیگر می‌باشد و به پیوند هیروژنی موسوم است.

اختلاف الکترونگاتیوی میان O و H به اندازه ایست که ابر الکترونی در H2O ( و مولکولهای مشابه مانند NH3 , NF ) از هیدروژن به طرف اکسیژن جابجا می‌شود و هیدروژن در تاثیر متقابل با مولکولهای مجاور تقریبا مانند یک پروتون عمل می‌کند. اندازه کوچک هیدروژن باعث می‌شود که اتم اکسیژن از مولکول مجاور به آن نزدیک شده ، پیوندی میان آنها ایجاد شود.

نکته مهم این است که پیوند هیدروژنی فقط بین H و اکسیژن و نیتروژن و فلوئور ایجاد می‌شود. خواص غیر عادی آب با پیوند هیدروژنی توجیه می‌شود.

بالابودن گرمای ویژه آب

بالا بودن گرمای ویژه آب نسبت به دیگر مایعات و جامدات ، نشان دهنده مقدار بالای انرژی لازم برای شکستن پیوندهای هیدروژنی آب است. تعداد پیوندهای هیدروژنی با افزایش دما کم می‌شود، ولی حتی تا 100 درجه ، آن‌قدر پیوند هیدروژنی موجود است تا باعث شود گرمای تبخیر آب در مقایسه با سایر مایعات بالاتر باشد (540cal/gr). همان گونه که اشاره شد، این خاصیت آب ، سبب شده است که آب نقش تنظیم کننده حرارتی داشته باشد و جهان را در برابر تغییرات ناگهانی دما حفظ کند.

بالا بودن گرمای تبخیر آب به مقدار زیادی باعث ثابت ماندن دمای بدن در محدوده کم می‌شود. مقدار زیادی از گرمای حاصل از سوخت و ساز بدن از طریق تبخیر سطحی آب از میان روزنه‌های پوست خارج می‌شود.

تصویر

افزایش حجم آب هنگام انجماد

هنگام انجماد آب ، مولکولهای H2O در یک شش ضلعی باز قرار می‌گیرند. هر اتم اکسیژن در بلور یخ به 4 هیدروژن وصل می‌شود که با 2 اتم هیدروژن پیوند کووالانسی معمولی و با دو تای دیگر پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهد. بالا بودن نسبت فضای خالی در ساختمان یخ ، باعث کمتر شدن تراکم آن نسبت به آب می‌شود. افزایش حجم ، باعث کاهش چگالی آب می‌شود. سرد شدن آب تا زیر 4 درجه باعث کاهش تدریجی چگالی آب می‌شود و این نشان می‌دهد که در نقطه انجماد آب انتقال از یک ساختمان مولکولی فشرده و بسته به یک ساختمان باز به‌طور ناگهانی صورت نمی‌گیرد، بلکه به‌تدریج و در گستره دما انجام می‌شود.

با کاهش دما مولکولهای بیشتری به شکل ساختمان یخ می‌پیوندند و در دمای زیر 4 درجه تبدیل به ساختمان باز بر انقباض حاصل از سرد کردن غلبه کرده ، با پایین آمدن دما به سمت 0 درجه آب منبسط می‌شود. انبساط آب به هنگام انجماد هم اثرات مفید و هم اثرات مضری دارد. انجماد آب در بافتهای گیاهی و جانوری باعث تخریب دیواره سلولی در اثر انبساط می‌شود. اما همین فرایند انبساط در اثر یخ زدن آب در حفره‌های سنگها و صخره‌ها باعث شکستن سنگها شده و ایجاد خاکهای حاصلخیز می‌کند.

دانسیته آب

تغییر دانسیته آب با دما که این تغییر در 4 درجه به حداکثر مقدار خود می‌رسد در ناحیه‌هایی که آب و هوای زمستانی دارند اهمیت فراوانی دارد با پائین آمدن دمای هوا لایه‌های متراکم‌تر آب در سطح دریاچه به کف آن جابجا می‌شوند و در این فرایند گردشی اکسیژن و مواد غذایی تقریبا بطور یکنواخت به تمام قسمتهای دریاچه می‌رسد.

بعد از رسیدن به حالت پایدار دمای قسمت زیرین آب به 4 درجه می‌رسد و باعث می‌شود تا جانوران آبزی در زمستان به زندگی خود ادامه دهند. از طرف دیگر کم بودن دانسیته یخ نسبت به آب باعث شناور شدن یخ در سطح آب می‌شود. اگر یخ سنگین‌تر از آب بود آب کف دریاها و رودخانه‌ها یکپارچه منجمد می‌شد و عواقب خطرناکی برای آبزیان در پی داشت.

کشش سطحی

پیوند هیدروژنی بین مولکولهای آب باعث تشکیل غشای نسبتا محکمی در سطح آن می‌نمایند که در نتیجه باعث می‌شود که یک سوزن یا تیغ بر روی آب بماند یا برخی حشرات در سطح آب راه روند همچنین این خاصیت باعث بالا رفتن آب از لوله‌های موئین می‌شود. کشش سطحی آب با افزایش دما به دلیل کم شدن پیوندهای هیدروژنی کاهش می‌یابد.


خاصیت تر کنندگی

اگر نیروهای ما بین مولکولی مایع کمتر از نیروی متقابل بین مایع و یک جسم جامد باشد مایع در سطح جامد پخش می‌شود که خاصیت تر کنندگی نام دارد. ایجاد سطح مقعر بر آب موجود در لوله‌های نازک با توجه به پدیده تر کردن توجیه می‌شود. خاصیت تر کنندگی آب باعث استفاده از آن در شستشو می‌شود. دمای بالا و شوینده‌ها خاصیت تر کنندگی آب را بالا می‌برند.

قطبیت

قطبیت آب به دلیل اختلاف الکترونگاتیوی بین اتمهای اکسیژن و هیدروژن می‌باشد.

استفاده از آب به عنوان حلال

آب به دلیل ثابت دی‌الکتریک بالا و همچنین داشتن قطبیت ترکیبات یونی را در خود حل می‌کند. ثابت دی‌الکتریک بالای آب باعث کاهش نیروی جاذبه میان یونها می‌شود. در نتیجه احتمال ترکیب مجدد آنها و خارج شدن به صورت رسوب را کم می‌کند. آب از معدود مایعاتی است که می‌تواند در دمای اتاق مقدار زیادی از ترکیبات یونی را در خود حل کند. همچنین آب مواد مولکولی مانند متانول ، آمونیاک ، اوره و … را که می توانند با آب پیوند هیدروژنی برقرار کنند هم در خود حل می‌کند.

آب ماده ای فراوان در کره زمین است. به شکل های مختلفی همچون دریا ، باران ، رودخانه و... دیده می‌شود. آب در چرخه خود ، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود، اما از بین نمی‌رود. هر گونه حیات محتاج آب می‌باشد. انسان ها از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند، یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.

با رشد جمعیت، منابع آب طبیعی در حال تمام شدن هستند و این مسئله ، سبب نگرانی بسیاری از دولت‌ها در سراسر دنیا شده است. گاهی بدلیل مشکلات کمبود آب ، این ماده را جیره بندی می‌کنند تا مصرف آن را تعدیل نمایند.
img/daneshnameh_up/5/55/values_fall.jpg

ماده ای شگفت انگیز

فرمول شیمیایی آب

آب نوعی ماده مرکب است که از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن ساخته شده است. آب را جزو دسته مخلوط‌ها طبقه‌بندی نمی‌کنند، چون خواص آب نه به خواص هیدروژن شبیه است و نه به خواص اکسیژن. از ترکیب دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن، یک مولکول آب بوجود می‌آید. یک قطره آب دارای تعداد بی شماری مولکول آب می‌باشد.

معادله شیمیایی واکنش بین هیدروژن و اکسیژن و تشکیل آب از قرار زیر است:



هر مولکول آب دارای یک ناحیه مثبت و یک ناحیه منفی است که این دو ناحیه در دو طرف مولکول آب واقع شده‌اند. شیمیدان‌ها با کمک شواهد به این نتیجه رسیده‌اند که مولکول آب شکل خطی ندارد، یعنی به این صورت نیست که دو اتم هیدروژن بصورت خطی در دو طرف یک اتم اکسیژن قرار گرفته باشند (HــOــH). بلکه مولکول آب حالت خمیده ای دارد که اتم های هیدروژن در سر مثبت مولکول و اتم های اکسیژن در سر منفی مولکول آب تجمع پیدا نموده اند.

اشکال متغیر

آب در اشکال متفاوتی بر روی زمین یافت می‌شود. تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد. ابرها در آسمان، موج دریا، کوه یخی، توده های یخی در دل کوه ها و منابع آبی زیرزمینی تنها چند شکل از آب می‌باشند. طی اعمال تبخیر، میعان، انجماد و ذوب، آب مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود. این پدیده تبدیل آب را چرخه بزرگ آب می‌نامند.

از آنجا که بارندگی در صنعت کشاورزی و همچنین برای خود بشر بسیار با اهمیت است، به اشکال مختلف بارندگی نام های به خصوصی اطلاق می‌شود. بارندگی معمولاً بصورت باران است. دیگر اشکال آن، تگرگ،برف، مه و شبنم می‌باشند. همچنین، از برخورد نور با قطرات باران، رنگین کمان پدید می‌آید.

آب‌های روی سطح زمین، نقش های مهمی ایفا می‌کنند؛ رودخانه‌ها آب مورد نیاز کشاورزی را فراهم می‌کنند و دریاها هم وسیله ای برای تجارت و مبادله کالاها محسوب می‌شوند. توده های یخی و آبشارها هم از دیگر اشکال آب هستند. فرسایش به وسیله ی آب، نقش مهمی در شکل محیط زیست ایفا می‌کند.

به علاوه، دره ها و دلتاهای حاصل از رسوبات رودخانه‌ها، محلی برای سکنی گزیدن انسان ها بوده است. آب به داخل زمین هم نفوذ می‌کند و آب‌های زیرزمینی را ایجاد می‌کند. آب‌های زیرزمینی را می‌توان با کندن چاه یا قنات استخراج نمود. البته آب های زیرزمینی به شکل چشمه یا چشمه آب گرم هم به سطح زمین می‌آیند.

آب املاح و مواد معدنی مختلفی دارد که بر حسب آن مواد، طعم و مزه اش بسیار تفاوت می‌کند. البته ما انسان‌ها ، خود ، قادریم که آشامیدنی بودن آبی را ارزیابی کنیم؛ مثلاً از آب شور دریا و یا آب‌های بدبوی باتلاق ها استفاده نمی‌کنیم. بلکه آبی می نوشیم که سالم بوده و مناسب نیازهای بدنمان باشد.

اهمیت آب در زندگی

آب خواص مهمی دارد که در زندگی ما بسیار با ارزشند. از جمله:


  • حلال بسیار خوبی است.

  • چگالی بالایی دارد و جالب این که وقتی یخ می‌زند یا حرارت می‌بیند، چگالی آن کاهش می‌یابد.

  • گرمای تبخیر آب بالاست. یعنی برای تبدیل مقدار کمی آب به بخار، گرمای زیادی لازم است. این خاصیت برای بدن ما بسیار با اهمیت می‌باشد. گرمای اضافی بدن با تبخیر تنها مقدار کمی از آب بدن از طریق منافذ پوست تعریق کاسته می‌شود.

  • نیروی کشش سطحی آن به طور شگفت انگیزی زیاد است. گهگاه شاهد نشستن حشرات روی سطح آب بوده‌ایم. اگر به دقت به طرز قرار گرفتن حشره روی سطح آب نگاه کنید، متوجه می‌شوید که سطح آب زیر پای حشره، مانند یک تشک ابری فرو می‌رود؛ اما پاره نمی‌شود.

  • آب مواد مختلف از جمله شکر و نمک را براحتی در خود حل می‌کند. بسیاری از واکنش های شیمیایی تنها در حضور آب انجام می‌شوند. البته پاره ای مواد با آب مخلوط نمی‌شوند، مثل لیپیدها و دیگر مواد هیدرات کربن‌دار. غشاء سلولی که حاوی لیپیدها و پروتئین است، از این خاصیت آب سود جسته و تعاملات محتویات سلولی با مواد شیمیایی خارج سلول را بدقت تحت کنترل دارد.

  • یکی دیگر از خواص جالب آب، حالت جامد آن، یعنی یخ می‌باشد. هنگامی که آب بر اثر سرما به یخ تبدیل می‌شود، انبساط می‌یابد، بدین معنا که حجم بیشتری را اشغال می‌کند.

    بنابراین، حجمی از یخ که هم‌حجم آب اولیه است، جرم کمتری دارد. به این علت می‌گویند که چگالی یخ از آب کمتر است و همین مسئله باعث می‌شود که یخ روی آب شناور بماند. در حالی که در بیشتر موارد، چگالی ماده جامد از حالت مایع آن بیشتر است.

    این ویژگی آب سبب می‌شود که بر خلاف بسیاری از مایعات، آب از سطح شروع به انجماد کند. این پدیده را بارها به هنگام شروع یخ زدن آب، درون فریزر منزلتان دیده اید؛ در زمستان با یخ زدن سطح آب دریاچه‌ها، لایه عایقی از یخ ایجاد می‌شود که این لایه، از یخ زدن لایه های زیرین خود جلوگیری می‌نماید. در این شرایط ، ماهی ها و دیگر آبزیان می‌توانند در مناطق گرم‌تر زیرین به حیات خود ادامه دهند.

  • دیگر ویژگی غیر عادی آب، ظرفیت گرمایی بالای آن می‌باشد. ظرفیت گرمایی یک جسم، مقدار گرمایی است که به جسم می‌دهیم تا دمایش، 1 درجه سانتی گراد افزایش یابد. جالب است بدانید که مقدار گرمایی که لازم است تا دمای 1 گرم آب را 1 درجه سانتی گراد افزایش دهد، حدود 10 برابر مقدار گرمایی است که برای 1 گرم آهن لازم است.

آب در زندگی روزانه

وجود هر گونه حیات، متکی به وجود آب است. آب در بیشتر فرایندهای متابولیسمی بدن، نقش حیاتی دارد. هنگام گوارش غذا، مقادیر قابل توجهی آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.تقریباً 70 درصد وزن بدن را آب تشکیل می‌دهد. برای عملکرد درست، بدن ، روزانه به 1 تا 7 لیتر آب نیاز دارد البته این میزان آب به مقدار فعالیت بدن ، دمای هوا ، رطوبت و دیگر عوامل بستگی دارد. آب از طریق ادرار ، مدفوع ، تعریق و همچنین از طریق بازدم به شکل بخار آب دفع می‌شود.

بدن انسان به آبی نیاز دارد که نمک یا ناخالصی های دیگر ( مثل باکتری یا دیگر عوامل بیماری‌زا و یا مواد شیمیایی) نداشته باشد. البته برخی مواد محلول در آب طعم و مزه آن را بهتر هم می‌کند. امروزه ، با توجه به رشد روز افزون جمعیت ، میزان سرانه آب آشامیدنی کاهش یافته است.
راه حل های تحت بررسی، تولید بیشتر آب ، بهبود توزیع و جلوگیری از هدر رفتن آن می‌باشد.

مصرف آشکار و نهان آب

تحقیقات آماری در بسیاری از کشورها نشان می‌دهد که میانگین مصرف روزانه آب برای هر نفر ، حدود 300 لیتر است. در حالی که مصرف نهان آب برای هر نفر ، حدود 6000 لیتر و از قرار زیر می‌باشد:


  • آبیاری کشتزارها و تهیه و تولید مواد غذایی: 2600 لیتر

  • تأمین انرژی: 2400 لیتر

  • صنایع و معادن: 700 لیتر

  • امور بازرگانی و خدمات: 34 لیتر

منبع کمیاب

در بسیاری از کشورها ، آب نوعی منبع استراتژیک محسوب می‌شود. بسیاری از جنگ‌ها از جمله جنگ 6 روزه در خاور میانه، بر سر به دست آوردن منابع آبی بیشتر صورت گرفت. البته کارشناسان، مشکلات بیشتری را هم پیش بینی می‌کنند که بدلیل رشد جمعیت، آلودگی آب ها و گرم شدن زمین حادث می‌شود.

آب آشامیدنی

آب‌های آشامیدنی را از چشمه ها ، قنات ها و یا چاه ها استخراج می‌کنند. بنابراین ، برای تولید بیشتر آب ، می‌توان چاه‌های بیشتری ساخت. باران و دریا هم از دیگر منابع آبی هستند که البته به عنوان آب آشامیدنی مناسب نیستند. این گونه آب‌ها را باید تصفیه نمود. روش های معروف تصفیه آب ، تقطیر و جوشاندن می‌باشند.

آب ، فرهنگ و مذهب

در بیشتر ادیان از جمله اسلام، مسیحیت و یهودیت، آب ماده پاک‌کننده محسوب می‌شود. برای مثال، در مسیحیت غسل تعمید را در کلیسا با آب انجام می‌دهند.

در بسیاری ادیان همچون اسلام نوعی مراسم عبادی وجود دارد که در آن ، مرده را با آب پاک شستشو می‌دهند (غسل). در دین اسلام هم تنها پس از وضو گرفتن (شستن بخش‌هایی از بدن با آب پاک) می توان فریضه نماز را بجا آورد.

در مذهب شینتو (مذهب ژاپنی) در تمام مراسم عبادی از آب برای پاکیزه ساختن بدن فرد یا مکان خاصی استفاده می‌شود.

شناخت محیط رشد:آب

اهمیت آب در تولید محصولات گیاهی غیر قابل انکار است. میزان آب موجود در هر منطقه معرف آن است که از نظر اقتصادی چه گیاهی را می توان کاشت و چه گیاهی را نمی توان. بسیاری از اعمال حیاتی گیاه توسط آب کنترل می شود. آب از مواد اصلی تشکیل دهنده یاخته زنده می باشد و میزان آن در بافت های مختلف متفاوت بوده از 2% در بعضی بذور خشک تا 40% در بافت های چوبی در حال خواب و 95% در میوه های آبدار (مانند هندوانه) دیده می شود. آب هم حلال است و هم وسیله ای برای انتقال مواد در داخل گیاه کمبود آب در گیاه باعث توقف رشد، و ادامه این کمبود منجر به اختلالات برگشت ناپذیر می گردد و گاهی هم موجب مرگ گیاه می شود. این عمل در نواحی گرم و خشک و گیاهانی که بر اساس ویژگی گونه ای دارای تبخیر شدید می باشند‏، به سرعت اتفاق می افتد میزان مصرف آب در گیاهان مختلف متفاوت است برای مثال برای تولید هر گرم ماده خشک در سوزنی برگها 50 گرم آب و در سبزهای برگی 2500 گرم آب مصرف می شود بطورکلی، برای بیشتر گیاهان‏، این مقدار بین 300 تا 1000 گرم می باشد. وقتی گیاه در حال رشد است پیوسته آب از زمین جذب کرده و از برگ ها آن را تبخیر می کند. میزان تبخیر آب از سطح برگ بستگی به دما‏ جریان هوا و عوامل دیگری مانند تعداد و چگونگی روزنه ها‏، رطوبت نسبی هوا و غیره دارد. خورشید ، انرژی لازم را برای تبخیر آب از سطح برگ تامین می کند. اگر بین جذب آب و تبخیر تعادل برقرار باشد تمام فرآیندهای گیاهی بطور طبیعی پیش می رود و گرنه یکی از دو حالت زیر پیش می آید :
الف : اگر مقدار جذب بیشتر از مقدار دفع باشد : این حالت ممکن است در اثر کم بودن شاخساره نسبت به ریشه، پیرایش (هرس) بی قاعده، حمله آفات و امراض و یا بالا بودن رطوبت نسبی هوا اتفاق بیفتد در این حالت فشار آب درون یاخته ها یا آوندها بالا می رود. علایم عمومی این حالت، درازی و باریکی و نرمی ساقه گیاه و خوابیدگی آن روی زمین و ترک خوردن میوه (به علت به هم خوردن رابطه سطح و حجم) است.
ب : مقدار دفع بیشتر از جذب باشد : این حالت ممکن است در اثر خشک بودن خاک، کمبود ریشه نسبت به شاخساره، یا در اثر جابجا کردن گیاه پیش بیاید. این حالت باعث تیرگی رنگ برگها و در صورت ادامه باعث پژمردگی آنها و خشک شدن گیاه می شود. کم آبی مزمن در بعضی از انواع هندوانه و گوجه فرنگی باعث پوسیدگی گلگاه می شود.

+ نوشته شده در  دوشنبه دوم آذر 1388ساعت 17:5  توسط علم عمومی  |