Making waves: The power of concentration gradients - Sasha Wright

المترجم: Ghalia Turki المدقّق: Muhammad Samir

If you've ever floated on an ocean swell,

إذا كنت قد طفوت على موجة بحر،

you'll know that the sea moves constantly.

ستعرف أن البحر يتحرك باستمرار.

Zoom out, and you'll see the larger picture:

ابتعد و سترى الصورة الأكبر:

our Earth, covered by 71 percent water,

تغطي المياه 71 بالمئة من الأرض،

moving in one enormous current around the planet.

وتتحرك في تدفق واحد هائل حول الكوكب.

This intimidating global conveyor belt

هذا الحزام الناقل العالمي الهائل

has many complicated drivers,

لديه العديد من النواقل الحركية المعقدة،

but behind it all is a simple pump

لكن وراء كل ذلك مضخة بسيطة

that moves water all over the earth.

تحرك المياه حول الأرض.

The process is called thermohaline circulation,

هذه العملية تدعى بـ"دوران الثيرموهلين"،

and it's driven by a basic concept:

وهي تُقاد بمفهوم أساسي:

the concentration gradient.

تدرج التركيز.

Let's leave the ocean for one moment

لنترك المحيط للحظة

and imagine we're in an empty room

ونتخيل أننا في غرفة فارغة

with lots of Roombas sardined together

مع الكثير من علب سردين رومبا

in one corner.

في زاوية واحدة.

Turn them all on at once

شغلهم جميعاً في آن واحد

and the machines glide outwards

فتنزلق الآلات نحو الخارج

bumping into and away from each other

لتصطدم وتبتعدعن بعضها البعض

until the room is filled with an evenly spaced distribution.

حتى تملأ الغرفة بتوزيع متباعد ومتساوي.

The machines have moved randomly

تحركت الآلات بشكل عشوائي

towards equilibrium,

حتى حققت التوازن،

a place where the concentration of a substance

المكان الذي يكون فيه تركيز المادة

is equally spread out.

ينتشر بالتساوي بها.

That's what happens along a concentration gradient,

هذا مايحدث على طول تدرج التركيز،

as substances shift passively from a high,

عندما تنتقل المواد بشكل سلبي من تركيز عالي،

or squashed, concentration,

أو متماسك،

to a lower, more comfortable one.

إلى تركيز أقل أكثر راحة.

How does this relate to ocean currents and thermohaline circulation?

كيف يرتبط هذا بتيارات المحيط ودوران الثيرموهلين؟

Thermo means temperature,

"ثيرمو" تعني "حرارة"،

and haline means salt

و"هلين" تعني "ملح"

because in the real world scenario of the sea,

لأن في سيناريو العالم الحقيقي للبحر،

temperature and salinity drive the shift

الحرارة والملوحة تدفعان إلى التغير

from high to low concentrations.

من تركيزات عالية إلى تركيزات منخفضة.

Let's put you back in the ocean

لنعد بك إلى البحر

to see how this works.

لترى كيف يحدث ذلك.

Snap!

المفاجئة!

You're transformed into a molecule of surface water,

لقد تحولت إلى جزيء من المياه السطحية،

off the temperate coast of New York

بعيداً عن سواحل نيويورك

surrounded by a zillion rowdy others.

ومحاطة بزليون جزيئة أخرى.

Here, the sun's rays act as an energizer

هنا، تمثل أشعة الشمس منشط

that set you and the other water molecules

يجعلك أنت وجزيئات الماء الأخرى

jostling about, bouncing off each other

تتصارعون ويرتد بعضكم عن البعض الآخر

like the Roombas did.

كما فعلت الـرومباز.

The more you spread out,

كلما انتشرت أكثر،

the less concentrated the water molecules

تصبح جزيئات الماء أقل تركيزاً

at the surface become.

على السطح.

Through this passive motion,

خلال هذه الحركة غير الفعالة،

you move from a high to a lower concentration.

تتحرك من تركيز أعلى إلى تركيز أقل.

Let's suspend the laws of physics for a moment,

لنعلّق قوانين الفيزياء للحظة،

and pretend that your molecular self

وندّعي أن الجزيئة خاصتك

can plunge deep down into the water column.

يمكن أن تغطس في أعماق الماء.

In these colder depths,

في هذه الأعماق الباردة،

the comparative lack of solar warmth

عدم الحصول على دفء الشمس

makes water molecules sluggish,

يجعل جزيئات الماء تتباطئ،

meaning they can sit quite still at high concentrations.

مما يعني أنها ستبقى ثابتة إلى حد بعيد عند التركيز العالي.

No jostling here.

لا تصادم هنا.

But seeking relief

لكن محاولة تحرر

from the cramped conditions they're in,

من الحالة الضيقة التي هم فيها،

they soon start moving upwards

عندها يبدؤون بالصعود

towards the roomier situation at the surface.

باتجاه السطح حيث الحالة الواسعة.

This is how temperature

على هذا النحو تقود الحرارة

drives a shift of water molecules

حركة جزيئات الماء

from high to low concentrations,

من تركيز عالي إلى تركيز منخفض،

towards equilibrium.

حتى يتحقق التوازن.

But sea water is made up of more than just H2O.

لكن مياه المحيط تتكون من أكثر من مجرد هيدروجين وأوكسجين.

There are a great deal of salt ions in it as well.

إضافة إلى ذلك يوجد قدر هائل من أيونات الملح.

And like you, these guys have a similar desire

مثلك، هذه الأيونات لديها الرغبة نفسها

for spacious real estate.

للحصول على أماكن واسعة.

As the sun warms the sea,

بينما الشمس تدفئ البحر،

some of your fellow water molecules

بعض جزيئات الماء المرافقة لك

evaporate from the surface,

تتبخر من السطح،

increasing the ration of salt to H2O.

رافعة نسبة الملح على الهيدروجين والماء.

The crowded salt ions left behind

أيونات الملح المزدحمة خلفها

notice that lower down,

تلاحظ ذلك الانخفاض،

salt molecules seem to be enjoying more space.

ويبدو أن جزيئات الملح تستمتع بالمساحة الأكبر.

And so an invasion begins,

وهكذا يبدأ الغزو،

as they too move downwards in the water column.

عندما تبدأ بالهبوط نحو الأسفل في الماء.

In the polar regions,

في المناطق القطبية،

we see how this small local process

نرى كيف تؤثر هذه العمليات الصغيرة المحلية

effects global movement.

على الحركة العالمية.

In the arctic and antarctic,

في القطب الشمالي والجنوبي،

where ice slabs decorate the water's surface,

حيث تزين ألواح الجليد سطح الماء،

there's little temperature difference

يوجد فرق بسيط في الحرارة

between surface and deeper waters.

بين السطح والأعماق.

It's all pretty cold.

كلها باردة جداً.

But salinity differs,

لكن مختلفة الملوحة،

and in this scenario,

وفي هذا السيناريو،

that's what triggers the action.

هذا ما يسبب الحركة.

Here, the sun's rays melt surface ice,

هنا، تذيب أشعة الشمس الجليد السطحي،

depositing a new load of water molecules

مودعة حمولة جديدة من جزيئات الماء

into the sea.

في البحر.

That not only increases the proximity

هذا لا يزيد القرب

between you and other water molecules,

بينك وبين جزيئات الماء الأخرى فحسب،

leaving you vying for space again,

ويجعلك تتنافس على المسافة أيضاً،

but it also conversely dilutes

لكنها على العكس تخفف

the concentration of salt ions.

تركيز أيونات الملح أيضاً.

So, down you go,

لذا، كلما اتجهت للأسفل،

riding along the concentration gradient

على طول تدرج التركيز

towards more comfortable conditions.

ستتجه نحو الحالة الأكثر راحة.

For salt ions, however,

بالنسبة لأيونات الملح، بطريقة ما،

their lower concentration at the surface,

تركيزها الأقل على السطح،

acts like an advertisement

وكأنها إعلان

to the clamoring masses of salt molecules below

للجماهير الصاخبة من جزيئات الملح في الاسفل

who begin their assent.

التي تبدأ بالتجمع.

In both temperate and polar regions,

في كلا المناطق القطبية والمعتدلة،

this passive motion along a concentration gradient,

الحركة غير الفعالة على طول تدرج التركيز،

can get a current going.

يمكن أن تحصل على تيار جارِ.

And that is the starting point

وهذه نقطة البداية

of the global conveyor

للناقل العالمي

called thermohaline circulation.

الذي يدعى بـ " دوران الثيرموهلين ".

This is how a simple concept

هكذا فإن المفهوم البسيط

becomes the mechanism underlying

يصبح الآلية الكامنة وراء

one of the largest

واحد من أكبر

and most important systems on our planet.

وأهم الأنظمة على كوكبنا.

And if you look around,

وإذا نظرت حولك،

you'll see it happening everywhere.

ستراها تحدث في كل مكان.

Turn on a light, and it's there.

أشعل الضوء، وستجدها هناك.

Concentration gradients govern

يتحكم تدرج التركيز

the flow of electricity,

بتدفق الكهرباء،

allowing electrons squashed together in one space

سامحاً للالكترونات المتجمعة معاً في مكان واحد

to travel to an area of lower concentration

بالانتقال نحو مساحة من التركيز الأقل.

when a channel is opened,

عندما تفتح القناة،

which you do by flipping a switch.

عندما تضغط المفتاح الكهربائي.

Right now, in fact, there's some gradient action going on

الآن،في الحقيقة، هناك بعض التدرجات تحدت

inside you as you breath air into your lungs

داخلك بينما أنت تتنفس الهوا إلى رئتيك

letting the concentrated oxygen in that air

جاعلاً الأوكسجين المركز في الهواء

move passively out of your lungs

يتحرك سلبياً خارج رئتيك

and into your blood stream.

نحو مجرى الدم.

We know that the world is filled

نحن نعلم أن العالم مليء

with complex physical problems,

بالكثير من المسائل الفيزيائية المعقدة،

but sometimes the first step

لكن أحياناً قد تكون الخطوة الأولى

towards understanding them can be simple.

نحو فهمها بسيطة.

So when you confront the magnitude

لذا عندما تواجه عظمة

of the ocean's currents,

تيارات المحيط،

or have to figure out how electricity works,

أو عليك أن تكتشف كيف تعمل الكهرباء،

remember not to panic.

تذكر أن لا تصاب بالذعر.

Understanding can be as simple as flipping a switch.

فالفهم قد يكون ببساطة ضغط المفتاح الكهربائي.