بحث عن انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء

تمثل الموجات شكلا أو نوعا من أشكال نقل الطاقة، ولكي تنتقل هذه الموجات، يجب أن تكون موجودة في وسط مادي، باستثناء الموجات الكهرومغناطيسية، والتي تشمل الضوء وأشعة جاما وأشعة إكس وموجات الراديو، وتتميز الموجات بالتكرار الدوري، إذ عادة ما تشكل الموجات نمطا متكررا من الشدة على مدار فترات زمنية متتابعة، مع وجود فترة فاصلة بينها.

خواص الأمواج

تتمثل الفروق الأساسية بين الموجات والجسيمات في سلوك الموجات بشكل أساسي، وتمثل هذه الفروق خصائص الموجات

تستطيع الموجات أن تنعكس بشكل منتظم أو غير منتظم.

يمكن للموجات أن تتحطم عند الانتقال من وسط إلى آخر.

يمكن أن تحدث حيود الموجات عندما تصطدم الموجة بسطح أصغر من طول الموجة.

قد يتم تداخل الموجات سواء كان ذلك بناءً أو هدامًا.

يمكن أن يحدث تشتت للموجات وتبعثر.

تنتشر الموجات بشكل خطي أو تتحرك في شكل خط مستقيم.

أنواع الموجات

قسم العلماء الموجات إلى:

الموجات الطولية هي تلك التي يكون منحنى تموجها موافقا أو متطابقا مع انتشار الموجات، حيث تنتقل الموجة في شكل تضغط وتخلخل مثل الصوت والنابض، وعادة ما تنتقل هذه الموجات في الوسط السائل والصلب والغازي، حيث يتطلب انتقال هذا النوع من الموجات وجود تماسك بين الجزيئات.

الموجات العرضية هي تلك التي يكون منحنى انتشارها عموديا على منحنى انتشار الموجة. تأخذ هذه الموجات شكل قمم وقيعان وتحتاج إلى التحرك في وسط مرن مثل المواد الصلبة والسطح الحر السائل مثل الماء والحبال المتحركة والموجات الكهرومغناطيسية.

هناك تقسيم آخر لأنواع الموجات حيث تم تقسيمها إلى :

موجات كهرومغناطيسية.

موجات ميكانيكية.

ما هى الموجات الكهرومغناطيسية ؟

الموجات الكهرومغناطيسية أو الإشعاع الكهرومغناطيسي هي شكل من أشكال الطاقة التي تصدرها وتمتصها الجسيمات المشحونة.

تتألف الموجة الكهرومغناطيسية من مجالين متعامدين؛ المجال الأول هو المجال الكهربائي والثاني هو المجال المغناطيسي، وكلاهما يكونان متساويين في الشدة ومتعامدان على اتجاه انتشار الموجة، وتتغير الحقول بشكل دوري مع تغير الزمن.

يمثل الإشعاع الكهرومغناطيسي نوعا من الحقل المغناطيسي، ويحدث نتيجة للشحنات المتحركة. يرتبط بالحقول الكهرومغناطيسية البعيدة عن الشحنات المولدة. وبالتالي، نجد نوعين من السلوك للحقل الكهرومغناطيسي وهما الحقل القريب والحقل البعيد. يمثل الحقل البعيد الإشعاع الكهرومغناطيسي، في حين تعتبر الشحنات والتيارات الحقل القريب.

يؤثر كل من المجال الكهربي والمجال المغناطيسي كل منهما في الآخر فنجد أن المجال الكهربي المتغير يترتب عليه توليد مجال مغناطيسي أو العكس، وتعتبر الإلكترونات هى العامل الرئيسي في تكون الإشعاع الكهرومغناطيسي لأنها الجسيمات التي يسهل حدوث التسارع لها مما يعمل على توليد الموجات.

تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية عادة في مختلف الوسط، ولها سرعة ثابتة يتم حسابها بناء على السماحية الكهربائية والنفاذية المغناطيسية للوسط الذي تنتشر به الموجات، ويتم تمثيل المعادلة على النحو التالي:

يتناسب سرعة الموجة الكهرومغناطيسية عكسيًا مع جذر التربيعي لحاصل ضرب السماحية الكهربائية والنفاذية المغناطيسية.

ومع ذلك، لا يمكن زيادة سرعة الموجات الكهرومغناطيسية في أي وسط عن سرعتها في الفراغ أو الفضاء، حيث تكون قيمة السماحية الكهربائية والنفاذية المغناطيسية في الفراغ هي الأعلى، وتكون سرعة الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء مساوية لسرعة الضوء التي تبلغ 300,000 كيلومتر في الثانية.

أنواع الموجات الكهرومغناطيسية

قسم العلماء الموجات الكهرومغناطيسية إلى نوعين هما:

الموجات الكهرومغناطيسية الطبيعية هي موجات تشمل الضوء والأشعة السينية وتتكون من أغلفة بعض الذرات، بالإضافة إلى الأشعة الغاما وهي أشعة كهرومغناطيسية تنتج عن أنوية الذرات التي تشتمل على نشاط إشعاعي.

الموجات الكهرومغناطيسية الصناعية هي نوع من الأشعة التي يتم إنتاجها أو توليدها بواسطة الإنسان.

تم تقسيم الموجات الكهرومغناطيسية من حيث طريقة انتشارها، سواء على سطح الأرض أو في الغلاف الجوي، إلى:

الموجات السطحية.

الموجات السماوية.

الموجات الفضائية.

انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء

تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية بدون الحاجة إلى وسط مادي للانتقال أو الانتشار، وأحد أبرز الأدلة على ذلك هي موجات الضوء التي تصل إلينا عبر الفراغ أو الفضاء.

يشير الإشعاع الكهرومغناطيسي إلى انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء، ويحدث ذلك نتيجة لاهتزاز المجالين الكهربائي والمغناطيسي وتحركهما إلى الأمام والخلف مع تعامدهما معًا وتعامد الموجة على اتجاه انتشارها.

تنقل الموجات الكهرومغناطيسية الطاقة عبر مختلف المواد، باستثناء المعادن، حيث تعكسها. لذلك، لا يصلح استخدام الموجات الكهرومغناطيسية في الأماكن ذات الواجهات والأسطح المعدنية.

عند انتقال الموجات الكهرومغناطيسية من وسط إلى آخر، تحدث تغيرات في خصائصها، حيث تنكسر وتنعكس جزء منها، وتتشتت إذا كان الحد الفاصل غير منتظم. وعندما تسقط على سطح ذو أبعاد أقل، تتحدث حيود. ومع ذلك، فإن مسار الموجة عندما تتحرك في وسط واحد أو وسط متجانس أو في الفضاء يكون مستقيما.

استخدامات الموجات الكهرومغناطيسية

تتوفر الكثير من الاستخدامات الطبية للموجات الكهرومغناطيسية، حيث يتم استخدامها في أشعة جاما لعلاج السرطان وغيرها من الأمراض.

تستخدم الأشعة السينية في تحديد مواقع الإصابات أو الاضطرابات الداخلية في الجسم.

تستخدم الأشعة فوق البنفسجية في المصابيح الشمسية والفلورية.

الموجات تحت الحمراء تستخدم في علاج بعض الأمراض الجلدية وأيضا في تلميع المينا.

بالإضافة إلى استخداماتها الطبية، يمكن استخدام الموجات اللاسلكية مثل الميكروويف والراديو في استخدامات أخرى.