تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

تعريف الأمواج الراديوية

أمواج الراديو هي نوعٌ من الإشعاعات الكهرومغناطيسية التي تمتلك أطوالاً موجيةً أكبر بكثيرٍ من الأطوال الموجية للضوء المَرئي، إذ تتراوح الأطوال الموجية لأمواج الراديو من بضع ميلي مترات إلى مئات الكيلومترات، لذا فإنَّ الطول الموجي للضوء المَرئي، والذي تتراوح أطوالهُ الموجية بين 400 إلى 700 نانومتر، يكون أقصر بحوالي 5000 مرة من أمواج الراديو.

وتتراوح تردُّدات أمواج الراديو بينَ بضعة كيلو هرتز إلى بضعة تيراهيرتز (THz أو 10¹² هرتز)، وتقعُ الأشعة تحت الحمراء البعيدة على حدود الأمواج الراديوية على طول الطيف الكهرومغناطيسي، ولها طاقة أعلى وطول موجي أقصر من أمواج الراديو، وتنبعث أمواج الراديو الطبيعية من البرق والأجسام الفلكية، وهي جزءٌ من إشعاع الجسم الأسود المُنبعث من جميع الأجسام الدافئة. تُسمّى الأمواج ذات الطول الموجي القصير والواقع ضمنَ الأمواج الراديوية بالأمواج الميكروية، وتُستخدم مثل هذهِ الأمواج للطهي وللاتصالات، حيثُ تمتلك أفران الميكروويف أطوالاً موجيةً تتراوح بينَ بضع ميلي مترات إلى عشرات السنتيمترات.

تنفذُ معظم أمواج الراديو عبرَ الغلاف الجوي للأرض، إلَّا أنَّ بَعضها يُمكن أن ينعكس أو يُمتصّ من قبل الجسيمات المَشحونة في طبقة الأيونوسفير. وينقسم الطيف الراديوي إلى عددٍ من النطاقات الراديوية على أساس التردّد والطول الموجي، وذلكَ لتنظيم استخدامها وتجنّب تداخلها، وفقاً لما يلي: ^{[1] [2]}

1- التردُّد المنخفض للغاية، رمزه Extremely low frequency (ELF)، تردده أقل من 3 كيلو هرتز، طوله الموجي أكبر من 100 كيلو متر، الاستخدامات: التطبيقات العسكرية وللتنقيب الجيوفيزيائي عن النفط في البحر.

2- التردُّد المنخفض جداً، رمزه Very low frequency (VLF)، تردده 3-30 كيلو هرتز، طوله الموجي 10-100 كيلو متر، الاستخدامات: خدمات الملاحة اللاسلكية والتواصل العسكري.

3- التردُّد المنخفض، رمزه low frequency (LF)، تردده 30-300 كيلو هرتز، طوله الموجي 1متر – 10 كيلومتر، الاستخدامات: الاتصالات البعيدة مثل: الاتصالات البحرية.

4- التردُّد المتوسط، رمزه Medium frequency ( MF)، تردده 300 كيلوهرتز – 3 ميغا هرتز، طوله الموجي 100 متر – 1 كيلومتر، الاستخدامات: البث الإذاعي.

5- التردُّد العالي، رمزه High frequency (HF)، تردده 3-30 ميغا هرتز، طوله الموجي 100-10 متر، الاستخدامات: البث الإذاعي.

6- التردُّد العالي جداً، رمزه Very high frequency (VHF)، تردده 30-300 ميغا هرتز، طوله الموجي 1-10 متر، الاستخدامات: البث الإذاعي من النمط FM.

7- فائق التردُّد، رمزه Ultra high frequency (UHF)، تردده 300 ميغاهرتز – 3 جيجا هرتز، طوله الموجي 10سنتيمتر – 1 متر، الاستخدامات: الرادارات، البث التلفزيوني والاتصالات بعيدة المدى.

8- فائق التردُّد جداً، رمزه Super high frequency (SHF)، تردده 3-30 جيجا هرتز، طوله الموجي 1-10 سنتمتر، الاستخدامات: البث عبر الأقمار الصناعية.

9- عالية التردُّد، رمزه Extremely high frequency (EHF)، تردده 30-300 جيجا هرتز، طوله الموجي 1 ميلي متر – 1 سنتمتر، الاستخدامات: البث عبر الأقمار الصناعية. الاتصالات الهاتفية متعددة القنوات.

اكتشاف الأمواج الراديوية

تمَّ التنبؤ بأمواج الراديو لأوَّل مرَّة من خلال النظرية الكهرومغناطيسية التي اقترحها عالم الفيزياء الرياضي الأسكتلندي جيمس كليرك ماكسويل عام1867، والتي تنبأت بأنَّ المجال الكهربائي والمغناطيسي المُزدوج يُمكن أن ينتقل عبرَ الفضاء على شكل “موجة كهرومغناطيسية” مُتعامدة، كما يظهر في الشكل أسفل، حيثُ اقترحَ ماكسويل بأنَّ الضوء يتكوَّن من أمواج كهرومغناطيسية ذات أطوال موجية قصيرة جداً.

وفي عام 1887 أثبتَ الفيزيائي الألماني هاينريش هيرتز حقيقة أنَّ أمواج ماكسويل الكهرومغناطيسية يُمكن توليدها عن طريق الأمواج الراديوية بشكلٍ تجريبي في مختبره، حيثُ أظهر بأنَّ للأمواج الكهرطيسية خصائص الأمواج الضوئية نفسها. بعدها قامَ المُخترع الإيطالي غولييلمو ماركوني بتطوير أوَّل جهاز إرسال واستقبال لاسلكي عملي في الفترة ما بين 1894-1895، وحصلَ على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1909 لهذا العمل، وبدأ استخدام الاتصالات اللاسلكية تجارياً حوالي عام 1900. ^{[3] [4] [5]}

توليد الأمواج الراديوية

يتمُّ توليد أمواج الراديو باستخدام جهازٍ إلكتروني يُسمّى جهاز الإرسال، حيثُ يتصل هذا الجهاز بهوائي يشعُّ الأمواج الراديوية، ويتمُّ استقبال هذهِ الأمواج بواسطة هوائي آخر مُتصل بجهاز استقبالٍ لاسلكي، حيثُ يقومُ هذا الجهاز بمُعالجة الإشارة المُستقبلة. تمتلكُ الأمواج الراديوية طيفاً واسعاً من الترددات المُختلفة، وبالتالي يكون لها خصائص انتشارٍ مُختلفة في الغلاف الجوي للأرض، ويُمكن للأمواج الراديوية ذات التردُّدات الطويلة أن تنحرف حول العوائق، مثل: الجبال، والأبنية، كما يمكنُ للأمواج الراديوية ذات التردُّدات القصيرة أن تنعكس عن الغلاف الجوي الأيوني، وتعودُ إلى الأرض.

خصائص الأمواج الراديوية

تتميَّز الأمواج الراديوية بالعديد من الخصائص، أهمها: ^[6]

1- تنتقل هذهِ الأمواج بسرعة الضوء.

2- تُعتبر هذهِ الأمواج أمواجاً عرضية.

3- تمتلك هذهِ الأمواج أطوالاً موجيةً طويلةً وتردُّداً قليلاً.

4- تُظهرُ هذهِ الأمواج طبيعةً جسيميةً وموجية.

5- تُعتبر هذهِ الأمواج أمواجاً مُستقرة، وتخضع لقوانين الانكسار، والحيود، والاستقطاب.

استخدامات أمواج الراديو في التطبيقات المختلفة

هناك استخدامات وتطبيقات كثيرة متزايدةً يوماً بعد يوم للأمواج الراديوية، سنذكر أهمّ هذهِ الاستخدامات: ^{[7] [8]}

1- استخدام أمواج الراديو في البث الإذاعي والتلفزيوني

تُعتبر أمواج الراديو الأساس في أجهزة البث الإذاعي والتلفزيوني، فهيَ تحمل بياناتٍ صوتيةٍ ومرئيةٍ بسيطة من جهاز إرسالٍ مركزي إلى أجهزة الاستقبال في مناطق مُختلفةً بعيدةً عن مركز الإرسال، ويُعَدُّ تعديل السعة ((AM) Amplitude Modulation)، وتعديل التردُّد ((FM) (Frequency Modulation) طريقتين أساسيتين لنقل المعلومات عبرَ أمواج الراديو.

وتُعتبر أمواج الراديو من النمط AM، التي يُعدَّل فيها سعة الموجة الحاملة، مناسباً بشكلٍ خاصٍ للبث لمسافاتٍ طويلةٍ في ظل ظروفٍ مُعينة، بينما توفر أمواج الراديو من النمط FM، التي يُعدَّل فيها تردُّد الموجة الحاملة، مناسباً للبث لمسافاتٍ أقصر بجودةٍ عالية. كما ويُمكن لهذا النوع منَ الأمواج القصيرة التواصل عبرَ مسافاتٍ شاسعةٍ باستخدام طريقة انتشار الموجة السماوية، بما في ذلكَ على المستوى الدولي، وهذا مهمٌّ بشكلٍ خاص في المناطق النائية، وللاتصالات عبرَ الحدود دونَ الحاجة إلى الكابلات أو الأقمار الصناعية.

2- استخدام أمواج الراديو في الملاحة وتحديد المواقع

تُستخدم أنظمة الملاحة عبرَ الأقمار الصناعية العالمية، مثل: نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أمواج الراديو لنقل الإشارات منَ الأقمار الصناعية إلى أجهزة الاستقبال على الأرض، مما يوفِّر معلوماتٍ دقيقةٍ عن الموقع والوقت المُستخدم في تقنيات الملاحة، ورسم الخرائط والتوقيت في جميع أنحاء العالم.

3- استخدام أمواج الراديو في علم الفلك الراديوي

يَستخدم علماء الفلك أمواج الراديو لدراسة الظواهر السماوية غير المرئية، حيثُ توفِّر ملاحظات أمواج الراديو المُنبعثة منَ النجوم، والمَجرّات، والأجرام السماوية الأخرى نظرةً عميقةً على بنية الكون، وسلوك الأجرام السماوية، ووجود ظواهر، مثل: الثقوب السوداء، والنجوم النيوترونية.

يتمُّ استخدام التلسكوبات الراديوية لمُشاهدة الكواكب، والمذنبات، والسحب العملاقة منَ الغاز، والغبار، والنجوم، والمجرّات، ومن خلال دراسة أمواج الراديو الصادرة عن هذهِ المصادر، يَستطيع علماء الفلك التعرُّف على تركيبها وبنيتها وحركتها، وما يميّز علم الفلك الراديوي بأنَّ ضوء الشمس والسحب والمطر لا تؤثر على عمليات الرصد.

وبما أنَّ أمواج الراديو أطول من الأمواج الضوئية، لذا فإنَّ التلسكوبات الراديوية تُصنع بشكلٍ مُختلف عن التلسكوبات المُستخدمة للضوء المرئي، إذ يجبُ أن تكون التلسكوبات الراديوية أكبر من التلسكوبات الضوئية حتى تتمكن من التقاط الصور ذات الدقة المماثلة، ولكن يُمكن جعلها أخف وزناً، وذلك من خلال إحداث ملايين الثقوب الصغيرة في الطبق.

4- استخدام أمواج الراديو في الطب

أمواج الراديو هي إشعاعات غير مؤيّنة، مما يعني أنَّها لا تملك طاقةً كافيةً لفصل الإلكترونات من الذرات، أو الجزيئات، أو تأيينها، أو كسر الروابط الكيميائية، لذا لا تُسبّب تفاعلاتٍ كيميائية أو تلف الحمض النووي، ويكون التأثير الرئيسي لامتصاص المواد لأمواج الراديو هوَ تسخينها، على غرار أمواج الأشعة تحت الحمراء. تمَّ تطبيق أمواج الراديو على الجسم لمدة 100 عام في العلاج الطبي بالإنفاذ الحراري للتسخين العميق لأنسجة الجسم، ولتعزيز زيادة تدفق الدم، واستخدم مؤخراً لتوليد درجات حرارةٍ عالية لقتل الخلايا السرطانية.

كما ويَعتمد التصوير بالرنين المغناطيسي ((MRI) Magnetic Resonance Imaging) على المجالات المغناطيسية القوية وأمواج الراديو، حيثُ تَستخدم ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي أمواج التردُّد الراديوي لإنشاء صورٍ مُفصَّلةٍ لداخل جسم الإنسان، إذ تُعتبر هذهِ الطريقة غير الجراحية ضروريةً لتشخيص الأمراض ومراقبتها.

5- استخدام أمواج الراديو في الأرصاد الجوية

يُمكن لعلماء الأرصاد الجوية تتبُّع العواصف من خلال إرسال أمواج الراديو وقياس انعكاسها من جزيئات الغلاف الجوي، وقياس هطول الأمطار، وهذهِ المعلومات ضرورية للتنبؤ بالطقس، وسلامة الطيران، والتأهُّب للكوارث.

6- استخدام أمواج الراديو في خدمات السلامة والطوارئ

تُعتبر أمواج الراديو ضروريةً للاتصالات في خدمات الطوارئ، بما في ذلك خدمات الشرطة، والإطفاء، والإسعاف، فهيَ تتيحُ التنسيق والتواصل في المواقف التي قد لا تكون فيها أشكال الاتصال الأخرى مُتاحة، كما تَضمن أمواج الراديو التواصل بينَ السفن في البحار، والطائرات، وأبراج المُراقبة، مما يوفِّر الملاحة الآمنة، والتنسيق، وعمليات الإنقاذ.

7- استخدام أمواج الراديو في التكنولوجيا اللاسلكية

تُستخدم تقنيتي Wi-Fi وBluetooth أمواج الراديو لتمكين الاتصال اللاسلكي بين الأجهزة النقالة (الهواتف الذكية)، حيثُ تَستخدم شبكات Wi-Fi أمواج الراديو لنقل البيانات بين َالأجهزة والإنترنت، بينما تقوم تقنية Bluetooth بتوصيل الأجهزة عبرَ مسافاتٍ قصيرة، مثل: الهاتف الذكي، وسماعات الرأس.

8- استخدام أمواج الراديو في العلوم العسكرية

يَستخدم الجيش أنظمة الرادار (الكشف الراديوي والمَدى) للكشف عن وجود الأجسام، واتجاهها، ومسافتها، وسرعتها، إذ يُعتبر هذا الأمر ضروري للمراقبة، والملاحة، وتوجيه الأسلحة، كما وتَعمل أمواج الراديو على تَسهيل الاتصال الآمن والمُشفَّر بين الوحدات العسكرية، والسفن، والطائرات، والمحطات الأرضية.

التأثيرات الصحية لأمواج الراديو

أمواج الراديو المُستخدمة حالياً في الاتصالات أو البث الإذاعي هي أمواجٌ كهرومغناطيسية (إشعاعات غير مؤينّة) لا تحتوي على طاقةٍ كافية لتأيين ذرات المواد، وعلى الرغمِ من أنَّ بعض الأمواج الكهرومغناطيسية، مثل: الإشعاعات المؤينة بما في ذلك الأشعة السينية أو أشعة غاما، لها ترددات عالية وطاقة قوية تؤيِّن الذرات، إلَّا أنَّها تَختلف كثيراً عن أمواج الراديو التي نتعامل معها؛ وهي الإشعاع غير المؤين.

منذُ اختراع الرادار خلال الحرب العالمية الثانية، زادَ تَعرض الإنسان للتردُّدات الراديوية بشكلٍ كبيرٍ بمرور الوقت، لذا تمَّ إجراء دراساتٍ حولَ تأثيرات أمواج الراديو في جسم الإنسان على مدار الخمسين عاماً الماضية، وعلى نطاق عالمي، ودُرست التأثيرات الصحية الناتجة عن التعرض من أجهزة المرور الرادارية، والاتصالات اللاسلكية معَ الهواتف الخلوية، والبث الراديوي، والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).

وبناءً عليه أعلنت منظمة الصحة العالمية في يونيو عام 2000 عن نتائج أبحاثها، بأنَّه لا يوجد ما يُشير إلى أنَّ انبعاث أمواج الراديو منَ الهواتف المحمولة أو محطاتها الأساسيّة يُسبّب أو يُعزِّز السرطان، كما لا توجد أي آثار أخرى للأمواج الراديوية على جسم الإنسان تؤثر سلباً على الصحة.

وبما أنَّ تأثير التسخين لا يَختلف من حيث المبدأ عن مصادر الحرارة الأخرى، لذا فإنَّ مُعظم الأبحاث حول المخاطر الصحيّة المُحتملة للتعرض لأمواج الراديو ركَّزت على التأثيرات (غير الحرارية) فيما إذا كان لأمواج الراديو أي تأثيرٍ على الأنسجة غير التأثير الناتج عن التسخين.

وقد تمَّ تَصنيف المجالات الكهرومغناطيسية للتردُّدات الراديوية من قبل الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) على أنها (أدلة مَحدودة) في آثارها على البشر والحيوانات، وبينت أنَّ هنالك أدلةً ضعيفةً على خطر الإصابة بالسرطان عن طريق التعرض الشخصي للأمواج الراديوية المُنبعثة من الهواتف المحمولة.

وفي عام 2011، قامت الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) بمراجعة الأبحاث المَنشورة سابقاً عن أضرار الأمواج الراديوية، وصنفتها على أنَّ لها تأثيراتٍ مُسرطنة “مُحتملة”، وذلكَ نتيجةً للإبلاغ عن مجموعةٍ واسعةٍ من التأثيرات الضارة على صحة الإنسان المُرتبطة بـالأمواج الراديوية منذَ مراجعها لتقرير الوكالة الدولية لأبحاث السرطان.

بالإضافة إلى ذلك، أظهرت ثلاث دراساتٍ واسعة النطاق على الجرذان المعُرضة لمستوياتٍ عاليةٍ من الأمواج الراديوية لوحظ فيها زيادة كبيرة في معدلات الإصابة بالأورام الدبقية الخبيثة، فضلاً عن تلف الحمض النووي الصبغي، مما يثير القلق بشكلٍ خاصٍ عن آثار التعرض للأمواج الراديوية على الدماغ النامي لدى الأطفال.

وتُشيرُ الدراسات التجريبية الأخيرة إلى أنَّ الرجال الذين يحتفظون بالهواتف المحمولة في جيوب بناطيلهم لديهم عدد أقل بكثير من الحيوانات المنوية من الأشخاص العاديين، كما يعانونَ من ضعفٍ كبيرٍ في حركة الحيوانات المنوية وتَشكُّلها، بما في ذلكَ تلف الحمض النووي للميتوكوندريا، واستناداً إلى هذهِ الأدلة المُتراكمة، أوصت الوكالة الدولية لبحوث السرطان (IARC) بإعادة تقييم تَصنيفها لعام 2011 لمَدى تَسبُّب الأمواج الراديوية في الإصابة بالسرطان. ^{[9] [10]}