חשיבותם של גלים אלקטרומגנטיים

סרינה קווג'י
תואר פרופסור לביולוגיה

גלים אלקטרומגנטיים הם סוג של אנרגיה המועברת דרך החלל בצורה של שדות חשמליים ומגנטיים. מתנודדים בניצב זה לזה ולכיוון התפשטותם, בעקבות הגיאומטריה של הגוף שיוצר אותו, בעל היכולת להשתנות מבחינת אורך ותדירות הגל, מה שהופך אותם לכלי חשוב מאוד בטכנולוגיה מוֹדֶרנִי.

לסוגים אלה של גלים יש את היכולת להעביר מידע ואנרגיה דרך החלל, וזו הסיבה שהם משמשים לפונקציות החל מ תקשורת אלחוטית למערכות מכ"ם והקרנות, שכן יש להם את התכונה של התפשטות באמצעות ואקום, ללא צורך במדיום חומר לנסיעה, יכולת לעבור מרחקים גדולים בחלל, ומכאן שהם חיוניים למחקר ותצפית אסטרונומי.

יקום אלקטרומגנטי

עם זאת, גלים אלקטרומגנטיים אינם המצאה אנושית. מבחינה טכנית, לכל צורה של חומר המסוגל להוביל חשמל יש את היכולת לייצר שדה בעצמו. אלקטרומגנטית כתוצאה מזרימת אלקטרונים, מבחינה לוגית, ככל שהזרימה החשמלית גדולה יותר, כך גדלים הכמות והעוצמה של הגלים האלקטרומגנטיים שהוא יכול לייצר, ולכן, השדה האלקטרומגנטי שנוצר על ידי סביב האובייקט.

תנועת החומר והאינטראקציה של האלקטרונים המרכיבים אותו הם הגורם הקובע ליצירת שדה אלקטרומגנטי, ומכאן שלא כל כוכבי הלכת או גופי חלל אחרים מסוגלים לחוות תופעה זו, ושהיא בעוצמה כה מגוונת בין אלו שיכולים ליצור אותו.

יישומים טכנולוגיים

כל הידע הזה שנרכש באמצעות האסטרופיזיקה והפיזיקה החשמלית אפשרו שימוש נרחב בסוג זה של גלים, אפילו לצורך הרחבת המחקר שלהם, למשל, ישנם כיום טלסקופים המסוגלים לזהות גלים אלקטרומגנטיים של קווי אורך שונים, המאפשרים לאסטרונומים לחקור אובייקטים בחלל ברצועות האור השונות ואפילו ככל האפשר. טלסקופים רבי עוצמה, כגון טלסקופי קרני רנטגן, לגילוי גלים אלקטרומגנטיים באנרגיה גבוהה, לחקר עצמים כמו כוכבי נויטרונים חורים שחורים.

מכסה פונקציות אחרות, טכנולוגיית תקשורת אלחוטית התאפשרה באמצעות שימוש בגלים אלקטרומגנטיים להעברת מידע אל דרך החלל, ובכך מאפשר את קיומם של רדיו, טלוויזיה, Wi-Fi וטלפונים ניידים, בשל היכולת ליצור רשתות של תקשורת והעברת נתונים ברצועות שונות, כתוצאה מהשונות באורכים ובתדרים של הגלים המוקצים לכל סוג של חפץ. לדוגמה, לגלי רדיו יש אורכי גל ארוכים יותר והם משמשים בתקשורת למרחקים ארוכים, כמו רדיו וטלוויזיה. טלוויזיה, בעוד גלים באורכים קצרים יותר משמשים בתקשורת למרחקים קצרים, כמו מערכות סיבים אוֹפְּטִיקָה.

יישומים נוספים של תופעה פיזיקלית זו כוללים זיהוי עצמים ומדידת מרחקים, כמו במקרה של מכ"מים ומערכות מידע. ניווט לווייני כגון GPS, שאיפשר העמקה לקראת זיהוי ואפיון השכבות השונות שלנו. כוכב הלכת והיסודות המרכיבים אותם, כמו גם הלוחות הטקטוניים ותנועותיהם, כל זאת באמצעות שימוש בקנה מידה גדול של גלים, בעוד שבמימדים קטנים, אלקטרומגנטיות מקלה על המחקר וההבנה של התכונות הפיזיקוכימיות של החומר שינויים במדינות שלהם.

מצד שני, וכבר במטרה הומניטרית יותר, גלים אלקטרומגנטיים מספקים גם שירותים מרובים לטובת בריאות, בשימוש ב- מגוון רב של מכשירים, טכניקות וטיפולים ברמה רפואית, כגון הקרנות המיושמות לטיפול בסוגים מסוימים של סרטן, ובעצמו תהודה אלקטרומגנטית כדי להשיג תמונות ברורות ומדויקות יותר ויותר של פנים הגוף והאיברים, המאפשרת השלכה או איתור חריגות שנגרמו ממקורות שונים, אך אשר בתורו, נטל על עצמו גם אחריות רחבה בפיתוח של החידושים האחרונים. מחקר על תפקוד המוח והנפש, וזו הסיבה שהוא הפך לאחד השימושים של סוג זה של גלים עם השימוש הרב ביותר ב השנים האחרונות.

הפניות

הרץ, ה. (1990). גלים אלקטרומגנטיים (כרך 2). Univ. אוטונומית של ברצלונה.

מונוז, ג'יי. ב. (2012). התפשטות גלים אלקטרומגנטיים. האוניברסיטה הפתוחה של קטלוניה, 9-21.

פדרזה אחמדה, ל. ל. (2020). מבט שונה על החלל: הצעת הוראה לכיוון גלי רדיו באמצעות תצפית אסטרונומית המבוססת על גלים אלקטרומגנטיים.

טמס, ג'יי. ב. (2001). גלים אלקטרומגנטיים בתקשורת (מס' 100). Univ. פוליטק. של קטלוניה.

וילבה, ג'יי. M., Manjón, F., Guirao, A., & Andrés, M. v. (1994). תהודה של גלים אלקטרומגנטיים. כתב עת ספרדי לפיזיקה, 1994, כרך. 8, עמ'. 33-36.