عندما تستخدم جهاز الريموت في المنزل لتغيير
القنوات فإنها تطلق أشعة ضوئية تتجاوز الطيف المرئي للضوء
·
في عام
1800 م قام عالم بريطاني من أصل ألماني، اسمه فريدريك ويليام هيرشل باكتشاف هذه
الأشعة وهيرشل هذا كان موسيقيا وكان له 24 سيمفونية طيب شو اللي اخذه عالفيزياء والفلك،
الصحبة صديقي والحس اللي كان عند طبعا فلما تعرف على الفلكي الملكي نيفيل ماسكيلين
حب الفلك وأصبح فلكيا وكلمة فلكي ملكي كانت تعني منصب رفيع من مناصب البلاط الملكي
البريطاني في تلك الفترة.
·
قام هيرشل بدراسة
الأطياف القادمة من الشمس ومن خلال دراسته لاحظ وجود حرارة عندما يعبر ضوء الشمس
مرشحات ملونة، فقال أن الحرارة هذه ناتجة من الألوان، فعمل على تحليل درجة حرارة الألوان،
فلاحظ أن درجات الحرارة تزداد بدءا من اللون البنفسجي حتى اللون الأحمر، وبعدها
قام بتجربة أخرى وكانت بوضع ميزان الحرارة بعد الضوء الأحمر مع عدم ظهور ألوان من
الطيف فوجد أن درجة الحرارة تكون أعلى منها في المقاطع الملونة، فسمى هذه المنطقة
من الطيف الكهرومغناطيسي بالأشعة تحت الحمراء.
·
تتكون هذه المنطقة من
أطوال موجة قصيرة حوالي 760 نانو متر إلى أطوال موجة أطول حوالي مليون نانو متر أي
ما يعادل 1 ميللي متر ويمكن تقسيم هذه المنطقة من الطيف الكهرومغناطيسي إلى ثلاث
مناطق حسب اللجنة الدولية للإضاءة وهي: القريبة والمتوسطة والبعيدة.
·
لكن من ناحية فرعية يتم
تقسيمها إلى خمس فئات وهي: القريبة والقصيرة والمتوسطة والطويلة والبعيدة
·
توفر أشعة الشمس حوالي
1 كيلو واط من الطاقة لكل متر مربع من سطح الأرض منها 527 واط للأشعة تحت الحمراء.
يعني أكثر من نصف هذه طاقة هذه الأشعة .
·
تستخدم الأشعة تحت
الحمراء في استخدامات عديدة منها:
-
كاميرات التصوير
الحرارية تستخدم لدراسة أنماط الحرارة في أجسام الكائنات الحية او للتصوير الليلي
مثل كاميرات الرؤية الليلية او كاميرات المراقبة.
-
في علم الفلك فهي فعالة
مع الأجسام التي لا تستطيع ان تنتج ضوءا مرئيا.
-
لدراسة الطقس والطبقات
التاريخية.
-
في مجال الاتصالات
كأجهزة التحكم عن بعد او نقل البيانات.
-
التحليل الطيفي
للمركبات.
-
دراسة الأنظمة
البيولوجية.
·
رغم الاستخدامات الكثيرة
للأشعة تحت الحمراء الا ان لها سلبيات نذكر منها:
-
في أجهزة التحكم لا
يمكن استخدامها من مسافات بعيدة ويجب توجيه الريموت باتجاه الجهاز المستقبل.
-
نظراً لانتشار الأشعة
تحت الحمراء بشكل كبير من الشمس فهناك مشكلة التداخل لذلك يجب معايرة جهاز
الاستقبال
ليستجيب لطول موجي محدد دون غيره وبتردد غير موجود
في أشعة الشمس منعا للتداخل
·
لا يمكننا رؤية الأشعة
تحت الحمراء لكن يمكننا أن نشعر ببعض طاقتها على شكل حرارة،
هناك أشياء ساخنة لدرجة أن تنبعث منها أشعة مرئية
مثل النار وبالمقابل هناك أجسام أبرد مثل أجسام البشر ليست ساخنة إلى تلك الدرجة
لتصدر ضوءا مرئيا ولكنها تصدر أشعة تحت حمراء فقط
·
وكما ذكرت سابقا لا
يمكننا رؤية الأشعة تحت الحمراء بأعيننا لكن هناك بعض الأجهزة المخصصة مثل نظارات
الرؤية الليلية وكاميرات الأشعة تحت الحمراء والتي تسمح لنا باستشعار هذه الأشعة
التي تصدر من أجسام دافئة مثل أجسام البشر والحيوانات.
·
يوجد في الكون العديد
من الأجسام الباردة والخافتة للغاية بحيث لا يمكن اكتشافها بالضوء المرئي لكن يمكن
اكتشافها بالأشعة تحت الحمراء التي تصدر منها ومن هذه الأجسام طبعا الكواكب
والنجوم الباردة والسدم وغيرها الكثير
·
على سبيل المثال يقول
العلماء أن مغناطيسية كوكب زحل مختلفة عن
مغناطيسية كوكبي الأرض والمشتري . كيف توصل العلماء لهذه النظرية. عندما قامت المركبة الفضائية كاسيني بالتقاط صورة
للشفق القطبي لكوكب زحل تبين الآتي المنطقة الممثلة باللون الأزرق توضح الشفق القطبي والمنطقة
الممثلة باللون الأحمر تمثل السحب وكما هو ملاحظ فإنها تغطي الكوكب وهذا يبين أنه
شفق فريد من نوعه لإنه يمكن أن يغطي القطب كاملا إذا ما قورن بالشفق القطبي الأرضي
او الشفق القطبي لكوكب المشتري والذي ينتج عن مغناطيسية كل من الكوكبين وتكون محصورة
في الحلقات المغناطيسية حول مركز القطبين المغناطيسيين للأرض والمشتري
·
تتميز موجات الأشعة تحت
الحمراء بأطوال موجية أطول من الضوء المرئي وبالتالي يمكنها أن تمر عبر مناطق
كثيفة من الغاز والغبار في الفضاء مع تشتت وامتصاص أقل. أي يمكن أن تكشف طاقة
الأشعة تحت الحمراء عن أشياء في الكون لا يمكن رؤيتها في الضوء المرئي باستخدام
التلسكوبات البصرية. منها تلسكوب جيمس ويب
الفضائي
(JWST) الذي يحتوي على ثلاث أدوات تعمل بالأشعة تحت الحمراء لتساعد في دراسة أصول
الكون وتشكيل المجرات والنجوم والكواكب.
·
الصورة التالية تبين
عمود من الغاز والغبار في إحدى السدم الكونية والنجوم الضخمة تشع من حوله. الصورة
على اليسار تم التقاطها بواسطة تلسكوب هابل الفضائي وكما نلاحظ لا يمكن رؤية معظم النجوم
الجديدة داخل العمود لان سحب الغاز والغبار تحجبها.
لكن الصورة على اليمين التقطت باستخدام تلسكوب
سبيتزر الذي يعتمد على الأشعة تحت الحمراء ومن خلالها تم رؤية هذه النجوم الصغيرة المتولدة.
·
الأشعة فوق البنفسجية
أو ما تعرف بـ UV والأشعة
المرئية أو ما تعرف بـ visible والمحدودة من
الأشعة تحت الحمراء والتي تسمى أحيانا بإشعاع الموجة القصيرة للشمس كلها تعمل على
تأمين النظام الأرضي الذي نعيش فيه، حيث يقوم الغلاف الجوي للأرض بعكس البعض من
هذا الاشعاع ويمتص البعض الآخر وهذا يسبب ارتفاع في درجة حرارة الغلاف الجوي تنبعث
الحرارة الناتجة عن هذا الامتصاص على شكل أشعة تحت حمراء طويلة وبعضها يُشع إلى الفضاء.
الاشعاع الشمسي الذي يمر عبر الغلاف الجوي للأرض ينعكس عن سطح الأرض الذي
يصطدم به سواء أكان جليديا أو صخريا او مائيا أو أي أسطح أخرى ويمتص قسم منه، الإشعاع
الممتص على هذه الأسطح يسبب تدفئة سطح الأرض وتنبعث هذه الحرارة على شكل اشعاعات
تحت حمراء طويلة الموجة وتتدفق الى الغلاف الجوي تمتص الغازات في الغلاف الجوي
الأرضي مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون معظم هذا الاشعاع مما يسبب تدفئة
الغلاف الجوي السفلي.
ويقوم الغلاف الجوي السفلي بإرسال موجات اشعة تحت حمراء باتجاه سطح الأرض
وهذا كله بدوره يحافظ على الأرض دافئة ومناسبة للحياة.
الطاقة الداخلية والمنعكسة والممتصة والمنبعثة تكون إشعاع الأرض ذو
الميزانية الثابتة.
تؤدي زيادة تركيزات غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان إلى
زيادة درجة حرارة الغلاف الجوي السفلي عن طريق تقييد المرور الخارجي للإشعاع المنبعث
وحدوث الاحتباس الحراري وبالتالي تؤثر على المناخ الأرضي.
عندما تنظر لأوراق النباتات تظهر لنا باللون الأخضر لان الكلوروفيل الموجود
في الأوراق يقوم بامتصاص كل ألوان الطيف ويعكس اللون الأخضر بالإضافة لذلك يقوم
الكلوروفيل بعكس الأشعة تحت الحمراء القريبة والتي لا يمكن رؤيتها لذلك استطاع
العلماء ومن خلال الأقمار الصناعية التي تراقب الأرض وتراقب انعكاس تلك الأشعة من
دراسة الغطاء النباتي للأرض وتحديد المشاكل التي يمر بها وتحديد نوع الأشجار وفحص
صحة الغابات والأضرار التي تصيبها.
كما يساعد انعكاس الأشعة تحت الحمراء على فهم نظام الأرض وحاجتها من الطاقة
ودراسة الغطاء الأرضي مثل التغيرات في الثلج و الجليد والغابات والتوسع الحضري
والزراعة.
ومن خلال الأشعة تحت الحمراء استطاع العلماء حل ألغاز الأجسام الأكثر برودة
عبر الكون مثل الكواكب والنجوم الباردة والسدم الكونية.
تعليقات
إرسال تعليق