الموجات

الكهرومغناطيسية

المقدمة
من الجدير بالذكر أن نعرف أن حوالى 0.01% من مجموع الكتلة و الطاقة فى الكون عبارة عن موجات كهرومغناطيسية. وأن حياة البشر كلها مغمورة فى خضم هائل من هذه الموجات. والواقع أن كل الكائنات الحية على كوكب الأرض تعتمد على الموجات الكهرومغناطيسية التى نستقبلها من الشمس وعلى تحويل الطاقة الشمسية بواسطة التمثيل الضوئى إلى الحياة النباتية. فعيون معظم الحيوانات بالإضافة إلى عين الإنسان مهيئة لتكون حساسة لذلك الجزء من الموجات الكهرومغناطيسية المنبعث من الشمس وهو الضوء والذى يشكل الجزء المنظور من ذلك المدى الواسع من الترددات . كذلك فإن النبات الأخضر لديه حساسية عالية للجزء الأكثر شدة من الطاقة الشمسية والذى تمتصه مادة الكلوروفيل فى النبات والذى يشكل أساس نمو النبات عن طريق عملية التمثيل الضوئى .
بالإضافة إلى ذلك فمعظم الوقود الذى تستخدمه الحياة العصرية مثل الفحم و البترول والغاز هو عبارة عن طاقة مختزنة فى باطن الأرض أصلها من الطاقة الشمسية من ملايين السنين . كذلك فالحياة اليومية تعتمد على مصادر للموجات الكهرومغناطيسية قام الإنسان بتطورها . فالغذاء يصنع فى أفران ميكروويف والطائرات توجه بواسطة موجات الرادار و أجهزة التلفزيون والراديو تستقبل موجات كهرومغناطيسية تم بثها من محطات إذاعية و الأشعة تحت الحمراء من الدفايات تستخدم للتدفئة . و عندما تغرب الشمس و يحل الظلام نستخدم المصابيح الكهربية سواء المتوهجة أو الفلورسنتية أو لمبات النيون فى الإعلانات و كلها ينبعث منها موجات كهرومغناطيسية. وهناك جزء آخر من هذه الموجات غير منظور وهو الأشعة فوق البنفسجية وهو الذى يؤثر على جلد الإنسان . و كذلك الأشعة السينية التى تستخدم للتشخيص فى الطب . وهناك نوع آخر من الموجات الكهرومغاطيسية وهو أشعة جاما و التى تصدر من المواد المشعة.
الموجات الكهرومغناطيسية:
صورة اضطراب تنتشر بها الطاقة في الفراغعلى شكل مجالين مترددين احداهما مجال كهربائي والاخر مجال مغناطيسي في مستويينيتعامدان على بعضهما كما يتعامدان على اتجاه انتشار الموجة
خصائص الموجات الكهرومغناطيسية
1. تنتشر في الفراغ بسرعة ثابتة تساوي 3x108 ms-1
2. لا تتأثر بالمجالات الكهربائية أوالمغناطيسية
3. تنتشر في خطوط مستقيمة وتخضعللخصائص الموجية من حيث الحيود والتداخل
4. موجات مستعرضة قابلة للاستقطاب
طيف الموجات الكهرومغناطيسية
تشغل الموجات الكهرومغناطيسية حيزا كبيرا من الترددات وتتنوع وتختلف عنعن بعضها في طبيعة مصدرها وطريقة اكتشافها واختراقها للأوساط المختلفة ولكنها تتفقفي الخصائص العامة
ينقسم طيف الموجات الكهرومغناطيسية الى :
1. الموجات الراديوية
2. الأشعة تحت الحمراء
3. الضوء المرئي
4. الأشعة فوق البنفسجية
5. الأشعة السينية
6. أشعة جاما
الموجات اللاسلكية أو الكهرومغناطيسية تعد أحد أهم الاكتشافات العلمية في العصرالحديث فلا يكاد يخلو منزل من الأجهزة التي تعتمد في تشغيلها على تلك الموجات، فهيالتي تنقل إلينا الأخبار والموسيقى والمعلومات والحوارات عبرالأثير ولملايينالأميال من جميع أنحاء العالم وعلى الرغم من أن هذه الموجات لا يمكن رؤيتها بالعينالمجردة إلا أنها استطاعت أن تغير من ملامح التاريخ والمجتمع الذي نعيش فيه فإذانظرت حولك ستجد المئات بل الملايين من الأجهزة التي أسهمت وبشكل كبير في تطورالبشرية.
الموجات اللاسلكية أو الكهرومغناطيسية تعد أحد أهم الاكتشافات العلميةفي العصر الحديث فلا يكاد يخلو منزل من الأجهزة التي تعتمد في تشغيلها على تلكالموجات، فهي التي تنقل إلينا الأخبار والموسيقى والمعلومات والحوارات عبرالأثيرولملايين الأميال من جميع أنحاء العالم وعلى الرغم من أن هذه الموجات لا يمكنرؤيتها بالعين المجردة إلا أنها استطاعت أن تغير من ملامح التاريخ والمجتمع الذينعيش فيه فإذا نظرت حولك ستجد المئات بل الملايين من الأجهزة التي أسهمت وبشكل كبيرفي تطور البشرية.
ونذكر على سبيل المثال وليس الحصر بعض الأجهزة الرئيسية التيتعتمد بصفة أساسية على الموجات اللاسلكية:
محطات البث الإذاعي التي تعمل علىموجات AM أو FM.
الهواتف اللاسلكية.
أجهزة فتح وغلق الأبواب أتوماتيكيا.
شبكات الحاسب الآلي اللاسلكية.
ألعاب الأطفال التي تعمل باللاسلكي.
الهواتف النقالة .
أجهزة التليفزيون.
أجهزة الاستقبال اللاسلكية.
أجهزة الراديو المتنقلة.
أجهزة الاتصالات الفضائية.
أجهزة اتصالاتالشرطة.
ولم تتوقف العلوم والتكنولوجيا عند هذا الحد بل إننا نتعرف كل يوموتتطالعنا وسائل الإعلام المختلفة كل لحظة بابتكار جديد يحقق لنا مزيدا منالراحةوالرفاهية فأجهزة الرادار وأفران الميكروويف والأقمار الاصطناعية الفضائيةوحتى شبكات الإنترنت لا يمكن تشغيلها بدون الاستعانة بالموجاتالكهرومغناطيسية.والسؤال الذي يطرح نفسه هنا كيف تعمل الملايين من الموجاتالكهرومغناطيسية غير المرئية والمنتشرة حول العالم بدون أن يحدث تداخل أو تشويشلبعضها البعض والتفسير العلمي هو أن الموجات الكهرومغناطيسية يتم تحميلها على موجاتجيبية ذات ترددات مختلفة. والطريف في هذا الموضوع أن هذه التكنولوجيا تعتمد علىفكرة أساسية في غاية البساطة وهي أن لكل جهاز يعمل بالموجات اللاسلكية وحدتينرئيسيتين إحداهما للإرسال والأخرى للاستقبال فعندما يقوم جهاز الإرسال ببث أي نوعمن البيانات سواء كانت صوتاً أو صورة أو بيانات من خلال وحدة تسمى الموديم فإن تلكالبيانات يتم تشفيرها وتحميلها على موجات جيبية ذات ترددات مختلفة، تنقل من خلالالموجات الكهرومغناطيسية عبر الأثير وعندئذ يقوم جهاز الاستقبال لدى الطرف الآخربفك شفرة تلك الرسالة ولكل جهاز إرسال أو استقبال هوائي خاص به للقيام بعملية بث أواستقبال الموجات الكهرومغناطيسية. وتعتبر الهواتف النقالة أو المحمولة من أبرزالأجهزة المعقدة التي تعمل بالموجات الكهرومغناطيسية حيث يحتوي كل جهاز على وحدتينللإرسال والاستقبال يعملان بطريقة تبادلية تستطيع التمييز بين مئات الإشاراتوالترددات المختلفة ويزود بكل هاتف هوائي خاص به يقوم بعملية الإرسال أو الاستقبال. ولقد لاحظنا جميعا أن الأجهزة التي تعمل بالموجات اللاسلكية مثل الهواتف النقالةوأجهزة الراديو وغيرها مزودة بهوائيات تختلف في أشكالها وأحجامها تبعا لنوع وقوةالترددات التي تستقبلها. فمثلا هوائي راديو السيارة لايتعدى حجمه سلكاً صغيراً جداًيكفي لاستقبال الموجات الإذاعية المختلفة مثل AMأو FM، بينما تستخدم وكالة "ناسا" NASA الأمريكية لعلوم الفضاء والطيران هوائي "طبق" قد يصل طول نصف قطره حوالي 200 قدم (60 متراً) لإرسال أو استقبال ترددات من الفضاء قد تبعد ملايين الأميال منالأرض، ولكن هناك حقيقة علمية يجب ألا نغفلها وهي أن الحجم الأمثل للهوائي يعتمدعلى قوة تردد الموجة الكهرومغناطيسية وليس على المسافة التي تنتقل خلالها وأكبردليل على ذلك أن هوائي الهاتف النقال لا يزيد طوله عن ثلاث بوصات ويرجع ذلك إلى أنالهاتف النقال يعمل على تردد قوته 900 ميجاهرتز فقط.
قد أوضحت الأبحاث المطروحة أن هناك نوعين من الموجات الكهرومغناطيسية:
موجاتمؤينةوموجاتغير مؤينة؛ فبينما تقع أشعة إكس وألفا وأشعة جاما في نطاق الموجات المؤينة، والتي قد تؤدي إلى حدوث انقسام في الخلايا؛ مما يسبب في نهاية المطاف الإصابة ببعض الأمراض، فإن الموجات الكهرومغناطيسية المستخدمة في محطات وأجهزة التليفون المحمول تقع في نطاق النوع غير المؤين، وهي لا تؤثر على خلايا الجسم البشري؛ لأنها قريبة جدًا من ترددات FM ، AM المستخدمة في الإذاعة والرادارات.
ووفقًا للبحث المقدم من د. عصام حشيش- الأستاذ بقسم الإلكترونيات والاتصالات بكلية الهندسة بجامعة القاهرة- فإن شبكات المحمول في الولايات المتحدة الأمريكية تعمل وفق نظامين من الترددات الكهرومغناطيسية: النظام القديم ويعمل بطاقة قدرها 900 ميجا هرتز، والنظام الحديث ويعمل بطاقة 1900 ميجا هرتز، بينما تستخدم أوربا ومصر نظام gsm الذي يعمل على نطاق يختلف قليلا؛ حيث تبلغ قيم ذبذباته 900 - 1800 ميجا هرتز.
وهكذا يتضح الفارق بين الترددات المؤينة Ionizing التي تزيد طاقتها ملايين المرات عن الطاقة في الموجات أو الترددات غير المؤينة non-Ionizing، والتي كشفت أبحاث الندوة أن الإنسان يتعايش معها منذ عشرات السنين؛ فهي تستخدم بالإضافة إلى الإذاعة والتلفاز في الرادارات والمطارات وفي أفران الميكروويف المستخدمة في الطهي، والغريب أن الطاقة في هذه الأفران أقوى عشرات المرات من الطاقة المستخدمة في شبكات التليفون المحمول.
وليس هذا فحسب؛ فقد أوضحت أبحاث الندوة أن لمبات الإنارة الكهربية ذات الفتيل المشبع ذات قدرة 100 وات، تعطي فقط 40 وات في الإضاءة، بينما يتحول 60 وات إلى أشعة أو موجات كهرومغناطيسية تحت الحمراء ذات ترددات أعلى من الموجات المستخدمة في التليفون المحمول، وكذلك اللمبات "النيون"؛ فإنها تطلق مثل هذه الموجات، ولكن في مدى تردد الأشعة فوق البنفسجية.
وكذلك يتعرض الأطفال الذين يلعبون بألعاب تعمل بالريموت كنترول لتردد مشابه لموجات التليفون المحمول، ولكن بطاقة أكبر منها، كما أن جسم الإنسان نفسه يطلق طاقة مقدارها 84 واطا في حالة الاسترخاء، وعشرة أضعاف هذه الطاقة في حالة النشاط العقلي، وجزء كبير من هذه الطاقة يشع من الجسم على هيئة موجات كهرومغناطيسية، لها طبيعة الموجات المستخدمة نفسها في التليفون المحمول، ولكن بترددات أعلى.
تأثير حراري
وأوضح الدكتور "مدحت المسيري" أستاذ الفيزيقا البيولوجية والهندسة الطبية ومستشار الصحة والبيئة بكلية الهندسة بجامعة القاهرة، أن طبيعة الموجات الكهرومغناطيسية غير المؤينة المستخدمة في المحمول غير قادرة على الوصول إلى نواة الخلية الحية مهما زادت قوتها، ولم يثبت حتى الآن علميًّا أن هذه الأشعة تسبب خللاً في الكروموزمات أو الجينات الوراثية، وأن التأثير الوحيد لها هو تأثير حراري لا يختلف كثيرًا عن تأثير الأشعة تحت الحمراء، وأن هوائيات التليفون المحمول مصممة بحيث لا يؤدي التعرض لها لرفع درجة حرارة الجسم لأكثر من 0.1 درجة مئوية، وجسم الإنسان له القدرة على التأقلم مع ارتفاع درجة حرارته الداخلية إلى ثلاث درجات مئوية، دون أن يتسبب هذا في أي أضرار صحية.
كما أن نسبة السوائل داخل الجسم تصل إلى 70% من الوزن، وتعمل على امتصاص طاقة هذه الأشعة بكفاءة تامة، وتمنع وصولها إلى خلاياه الحية.
أما د. عصام حشيش؛ فقد ذكر عددًا من العوامل التي تحدد مدى تأثر الجسم بالإشعاع الكهرومغناطيسي، وهي:
1- يزداد امتصاص هذه الطاقة الكهربية بزيادة الذبذبات الخاصة بالإشعاع.
2- تزداد كمية الامتصاص الإشعاعي بزيادة فترة التعرض له، كما تتأثر هذه الكمية بنوع الأقمشة المرتداة؛ حيث يعمل بعضها كعاكس للموجات.
3- زيادة حركة الهواء المحيط بالجسم يقلل من تأثير الإشعاع.
4- يزداد تأثير الإشعاع بزيادة نسبة الرطوبة في الجو.
5- تزداد تأثيرات الإشعاع بزيادة درجة حرارة الجو المحيط.
6- يزداد تأثير الإشعاع في الأعضاء أو الأنسجة التي تقل فيها كمية الدم بصفة عامة مثل العين.
7- كلما قل العمر زاد امتصاص الجسم للإشعاع؛ فالكمية التي يمتصها الطفل أكبر من التي يمتصها البالغ.
بينما أوضح د. محمود عمرو- مدير مركز السموم بكلية طب القصر العيني- أن الأبحاث مستمرة حول تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على المخ والجينات الوراثية، وإذا ثبت تأثيرها الضار؛ فإن شركات التليفون المحمول التي تستثمر في مليارات الدولارات سوف تغلق أبوابها.
وقال: إن ما تم التوصل إليه حتى الآن هو أن موجات التليفون المحمول تسبب القلق عند النوم بسبب تأثيرها على إفراز مادة الميلانونيين؛ ولذلك يجب غلقه إذا كان في حجرة النوم، كما أنه قد يؤدي إلى خفض ضغط الدم؛ ولذلك يجب عدم إطالة مدة المكالمة، خاصة أن أثر المستخدم لجهاز التليفون المحمول بالموجات أكثر من تأثر المحيطين بمحطات المحمول التي يجب أن تكون بعيدًا عن المستشفيات والمدارس.
اتفق د."عادل النادي"- الأستاذ بمعهد بعلوم الليزر بجامعة القاهرة- مع الرأي نفسه بضرورة إنشاء محطات المحمول بعيدًا عن المستشفيات؛ لأن الإشعاع – بصفة عامة – خطر بلا جدال؛ مشيرًا إلى أن اثنين من العلماء كانا يعملان بمركز أبحاث أمريكي به أجهزة ميكروويف قد ماتا بالسرطان، وإن لم يثبت وجود علاقة مباشرة بين المرض والموجات المستخدمة في الميكروويف.