تعتبر المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء حجر الأساس للموجات الكهرومغناطيسية التي نسمعها عبر الراديو ونستقبل إشاراتها من الأقمار الصناعية خارج الغلاف الجوي، والتي نعتمد عليها في روتيننا اليومي من خلال تشغيل أفران الميكروويف والأجهزة المحمولة. وترتبط بها أجهزة الهاتف وأجهزة التحكم الراديوية، وهكذا سنخبركم بكافة التفاصيل حول المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء.
جدول المحتويات
المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء
يمكننا تعريف المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء بأنها متعامدة مع بعضها البعض لإنتاج الموجات الكهرومغناطيسية، وهي أحد أنواع الطاقة التي تتعرف عليها الأجسام وتمتصها وتصدرها. تنتشر المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء بسرعة في الفضاء ولا تحتاج إلى وسط مادي.
يحمل الإشعاع المغناطيسي للموجة الكهرومغناطيسية طاقة مستمرة تسمى الطاقة المشعة، ووحدة توليدها تسمى الفوتون، وهي الوحدة الأساسية لجميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي، وفي العالم الطبيعي يمكن للمجال الكهربائي المتغير أن ينتج طاقة متغيرة حقل مغناطيسي. منطقة.
ومن الممكن أيضًا عكس عملية الحقلين، مما يضعهما في علاقة عكسية ثابتة؛ عندما يصل المجال الكهربائي إلى أقصى شدة له، يمكن أن يصل المجال الكهربائي إلى أدنى شدة له، والعكس صحيح.
موجات كهرومغناطيسية
يعود اكتشاف الموجات الكهرومغناطيسية الناتجة عن المجالات الكهربائية والمغناطيسية المتعامدة مع بعضها البعض في الفضاء إلى العالم الشهير ماكسويل في عام 1864. وكان من المعروف في ذلك الوقت أن المجال المغناطيسي يمكن أن يخلق مجالاً كهربائياً والعكس صحيح. لذلك أعاد ماكسويل صياغة هذه الأمور وأنشأ نظرية ماكسويل. المعادلات التي أثبت صحتها فيما بعد العالم هنريك هيرتز، حيث يمكن للمجالين الكهربائي والمغناطيسي أن يكونا متعامدين مع اتجاه الموجة الناتج عن انحدارهما.
توليد الموجات الكهرومغناطيسية
يمكن إنشاء الموجات الكهرومغناطيسية من خلال حركة الإلكترون في مجال كهربائي، ويستخدم تيار محدد يساعد على تسريع حركة هذا الإلكترون وزيادة نشاطه، ويمكن إكمال هذه العملية عن طريق المجال الذي تتواجد فيه هذه الموجات، والذي يسمى حقل مغناطيسي. ويمكن أن تنبعث وتحمل كميات كبيرة من الطاقة ولا تحتوي على كتلة.
خصائص الموجات الكهرومغناطيسية
هناك خصائص تتميز بها الموجات الكهرومغناطيسية، منها:
- تسارع الشحنات في منطقة معينة هو المسؤول عن إنتاج الموجات الكهرومغناطيسية.
- تتبع الموجات الكهرومغناطيسية مبدأ التراكب الكمي.
- سرعة الموجات الكهرومغناطيسية ثابتة ولا تتغير وهي تساوي سرعة الضوء.
- الطاقة الكهربائية والطاقة المغناطيسية تساوي كمية الطاقة التي تحملها.
- ينتقل الإشعاع من الموجات الكهرومغناطيسية في وسط مادي أو في الفضاء، على عكس الموجات الصوتية التي تحتاج إلى وسط مادي للانتشار.
- والسبب في أن الموجات الكهربائية متعامدة مع الموجات الكهرومغناطيسية هو أن الموجات الكهربائية موجات عرضية والموجات الكهربائية موجات طولية.
ننصحك بالقراءة
أشكال الطيف الكهرومغناطيسي
هناك بعض الأشكال التي يمكن أن يوجد بها الطيف المغناطيسي، ومنها:
- موجات تحت الحمراء: موجات الإشعاع هي موجات يمكن الشعور بها عند توجيهها إلى الجلد لأنها تشبه الإحساس بالحرقان ولها طول موجي واسع.
- أشعة غاما: تعتبر أشعة جاما من أكثر الموجات الطويلة نشاطًا لأنها ذات طول موجي صغير جدًا ويمكن أن تسبب الكثير من الأضرار الجسيمة.
- الأشعة فوق البنفسجية: وتتميز الأشعة فوق البنفسجية بأنها لا يمكن رؤيتها ولها أطوال موجية صغيرة، إلا أن هناك بعض الحيوانات يمكنها رؤيتها.
- الأشعة السينية: ومن المعروف أنه يستخدم في المجالات الطبية.
- موجات الميكروويف: تستخدم هذه الموجات في الطبخ لأنها تحتوي على طاقة كبيرة، وتنتج الكثير من الحرارة، ويمكن استخدامها في أجهزة الرادار، ولها طول موجي طويل جدًا.
- أشعة غاما: وتستخدم أشعة جاما، التي تتكون من جميع أنواع المكونات الفضائية، في المجالات الطبية حيث يمكنها اكتشاف الأعضاء الداخلية بوضوح.
- الأشعة المرئية: تسقط الأشعة الضوئية على العين فتسمح لها برؤية وتمييز الأشياء الموجودة في الكون.
خصائص الطيف المغناطيسي
يمكن تعريف الطيف بأنه المنطقة التي يمكن أن تتواجد فيها الموجات الكهرومغناطيسية، وذلك لأن الطيف المغناطيسي يحتوي على عدد كبير من الأطوال الموجية وبالتالي يشمل جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي، أما الطيف المغناطيسي فله عدة خصائص:
- الطيف المغناطيسي من النوع المرئي والمرئي.
- يتكون هذا الطيف الكهرومغناطيسي من جميع أنواع الأشعة الموجودة في الكون.
- وبينما يشتمل الطيف المغناطيسي على موجات عالية التردد تضر بمن يتعرض لها، فإنه يشمل أيضًا عددًا من الموجات ذات التردد المنخفض التي يمكن للإنسان التعامل معها.
التطبيقات الواقعية للموجات الكهرومغناطيسية
هناك العديد من الأشياء التي نستخدمها في روتيننا اليومي والتي تعتمد على الموجات الكهرومغناطيسية، ومنها:
- تطبيقات صناعية: تعتمد الصناعات على الرافعات والمولدات، التي تعمل جميعها بتشغيل الموجات الكهرومغناطيسية.
- أجهزة الاتصالات: تنتقل المعلومات بطرق مشفرة عبر موجات كهرومغناطيسية على شكل طاقة، وتتميز بنقلها لمسافات طويلة لأنها ذات ترددات عالية ويمكن تسميتها بالموجات الراديوية.
- معدات طبية: حيث يتم استخدام الموجات الكهرومغناطيسية لإجراء الإشعاع، حيث يمكن أن يُطلب من الطبيب الحصول على رؤية أكثر دقة لعضو معين في جسم الإنسان.
- آلات المنزل: تعتمد مكبرات الصوت في الأجهزة الكهربائية وبعض أنواع المصابيح وأجهزة الميكروويف بشكل كامل على الموجات الكهرومغناطيسية.
ومن هنا نستنتج أن الطيف الكهرومغناطيسي يشمل جميع أنواع الأشعة الكهرومغناطيسية التي يمكننا استخدامها في حياتنا اليومية من خلال بعض التطبيقات التي تجعل حياتنا أسهل.