مجموعة من الطرق التي يستخدمها العلماء في دراستهم للموجات

2011 مكتبة الفيزياء خواص وسلوك الموجات

أبريل أيزاكس

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مجموعة من الطرق التي يستخدمها العلماء في دراستهم للموجات علم الرصد الاهتزازي علم الفلك الراديوي السونار الموجات الفيزياء

لقد قمنا في هذا الكتاب بتعريف الموجة وتحدثنا عن أقسامها المختلفة وأشكال سلوكها، وبما أن فهمكم الآن أصبح أفضل حول خواص وسلوك الموجات.

دعونا نلقي نظرة على بعض الطرق التي يستخدمها العلماء في دراستهم للموجات كي يعززوا معرفتنا العلمية بالأرض والكون.

 

السونار

إذا سبق لك أن شاهدت فيلماً أو قرأت كتاباً عن الغواصات، ربما تعلم ما تعنيه كلمة «سونار» (سبر الصوت تحت الماء لتحديد المسافة).

يُمثل السونار إحدى الطرائق التي تستخدمها الغواصات والسفن أثناء إبحارها عبر المحيطات أو البحث عن غواصات أخرى.

عندما تستخدم الغواصة جهاز السونار تقوم بإرسال رنين (اضطراب) وتنتظر ارتداد أو انعكاس هذا الرنين عن أحد الحواجز.

 

يجري تحديد المسافة بين الغواصة والحاجز عن طريق قياس الزمن الذي تستغرقه الموجة النبضية (التي يحدثها الرنين) كي تعود إلى المصدر الذي أرسلت منه.

يُطلق على العملية التي يُستخدم فيها هذا الرنين لحمل الموجة على الانعكاس عن الحاجز (ربما يكون الحاجز غواصة أخرى) اسم «السونار الفعال».

هناك نوع آخر من السونار يُطلق عليه اسم «السونار غير الفعّال» الذي تقتصر مهمته على التصنت على الموجات المنبعثة من دون إرسال أي رنين مبدئي.

 

وعلى سبيل المثال يلتقط السونار غير الفعال الموجات الصوتية الصادرة عن الحيتان أو الغواصات الأخرى التي تستخدم أجهزة سونار فعالة.

تُستخدم أنظمة السونار في العديد من السفن لمساعدتها على تجنب الاصطدام بأجسام تحت سطح البحر.

 

علم الرصد الاهتزازي

علم الرصد الاهتزازي هو أحد علوم الأرض التي ترتبط بالموجات.

يقوم علماء الزلازل بدراسة الهزات الأرضية، أو حركة الموجات عبر سطح الأرض، وقد استطاع علماء الزلازل عن طريق تحديد سلوك الموجات الزلزالية أن يكتشفوا أن اللبّ الخارجي للأرض مكوّن من سائل.

كان ذلك أحد أهم الاكتشافات الأولى في علم الرصد الاهتزازي، إذ اكتشف العلماء أن الموجات الطولية فقط تستطيع الانتقال عبر اللبّ الخارجي للأرض.

 

وكما تعلمنا في فصل سابق، لا تستطيع الموجات المُستعرِضة الانتقال عبر السوائل أو الغازات، غير أن الموجات التي ينتجها الزلزال هي موجات مُستعرِضة وطولية.

لكن الموجات الطولية هي القادرة فقط على الانتقال عبر اللبّ الخارجي للأرض. إن هذا الاكتشاف قاد العلماء إلى الاستنتاج أن اللبّ الخارجي للأرض مُكوّن من سائل.

 

علم الفلك الراديوي

يُمثل علم الفلك الراديوي (أو اللاسلكي) أحد المجالات الحديثة في علم الفلك، إذ يستطيع العلماء من خلاله إرسال واستقبال الاشارات الكونية.

يقوم العلماء المتخصصون في هذا الحقل بقياس ورصد خواص الموجات الراديوية التي يتلقونها من الفضاء الخارجي.

وقد أدى علم الفلك الراديوي منذ ثلاثينيات القرن العشرين إلى تعزيز معرفتنا بالكون.

 

ومن خلال هذا العلم اكتشف العلماء نجوماً ومجموعات من الكواكب الأخرى، كما تمكنوا أيضاً من معرفة المزيد عن وجود المادة المظلمة في الكون.

ونظراً إلى حاجة علماء الفلك الراديوي لهوائيات التقاط ضخمة كي يستقبلوا بواسطتها الإشارات الراديوية (أو اللاسلكية) القادمة من الفضاء الخارجي، قامت الولايات المتحدة ببناء مرصد ومختبر خاص بهؤلاء الفلكيين أُطلق عليهما اسم «المرصد الفلكي اللاسلكي الوطني».

يحتوي هذا المرصد على أضخم تلسكوب لاسلكي موجّه بالكامل في العالم، والمعروف باسم «تلسكوب روبرت سي. بيرد غرين بانك». يبلغ قطر هذا التسكوب 328 قدماً أي 100 متر، ويقع في منطقة «غرين بانك» غرب ولاية فرجينيا.

 

يمثل نظام السونار وعلما الرصد الاتزازي والفلك الراديوي بعض الطرائق فقط التي يستخدم فيها العلماء دراسة الموجات كي يعززوا فهمنا للكون ويحسنوا حياتنا اليومية.

تصوروا كم ستكون حياتنا مختلفة لو لم نكتشف الموجات، إذ لن يكون بإمكانكم الاتصال بأصدقائكم عبر الهاتف الخلوي أو أي هاتف آخر، ولن يكون بإمكانكم مشاهدة التلفزيون أيضاً.

إن الموجات تحيط بنا من كل جانب وتؤثر في حياتنا اليومية، ومع أننا قمنا بتحسين أساليب حياتنا وزدنا معرفتنا بالعالم من حولنا بفضل دراسات الموجات، ما زال أمامنا الكثير لنتعلمه.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]