أنواع الموجات الكهرومغناطيسية وأخطارها

موجات الراديو (Radio Waves)

تمكن الفيزيائي الألماني هاينريش هيرتز من اكتشاف موجات الراديو خلال مجموعة من التجارب في أواخر القرن التاسع عشر، حيث قدم دليلاً على أن الحرارة والضوء هما أشكال من الإشعاع الكهرومغناطيسي. وتتميز موجات الراديو بطول موجي أطول مقارنة بالضوء المرئي، مما يجعلها واحدة من أهم أنواع الموجات المستخدمة على نطاق واسع في مجالات عدة. فهي تعد جزءًا لا يتجزأ من تكنولوجيا العصر الحديث، حيث تُستخدم في مختلف أشكال الاتصال البشري نظرًا لقدرتها على الانتقال عبر الغلاف الجوي. تُستخدم ترددات متنوعة من موجات الراديو في:

• التلفزيون.
• الهواتف المحمولة.
• الاتصالات العسكرية.
• البث الإذاعي FM وAM.
• شبكات الكمبيوتر اللاسلكية.

تتباين أنواع موجات الراديو بناءً على طول موجتها، وهي واحدة من أكثر الموجات شيوعًا واستخدامًا عالميًا. هناك اعتقاد بأن التعرض لكميات كبيرة من هذه الموجات قد يحمل مخاطر صحية على المدى الطويل، بما في ذلك زيادة احتمالية الإصابة بالسرطان وأمراض أخرى؛ إلا أنه ما زالت هناك حاجة لمزيد من الدراسات لتأكيد هذه المخاوف.

موجات الميكروويف (Microwaves)

تتراوح ترددات موجات الميكروويف بين 300 ميجاهيرتز و 300 جيجاهيرتز في الطيف الكهرومغناطيسي، وتشغل موقعًا بين موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء. تعتبر موجات الميكروويف مناسبة للإرسال اللاسلكي، خصوصًا للإشارات التي تحتاج إلى نطاق ترددي واسع. لذا، تُستخدم بشكل واسع في:

• الهواتف.
• إشارات الرادار.
• الأقمار الصناعية.
• التطبيقات الملاحية.
• الأجهزة الطبية والتقنيات العلاجية.
• الأجهزة المنزلية، فلها دور رئيسي في تسخين الطعام عبر أفران الميكروويف.

تستند عمل موجات الميكروويف على استخدام خطوط النقل الموزعة بدلاً من الأسلاك المفتوحة التي تعتمد على المحثات والمكثفات كما هو الحال في موجات الراديو. وتُعتبر هذه الموجات متميزة بشكل خاص لأنها قادرة على نقل كميات كبيرة من المعلومات بتكاليف منخفضة، حيث تتطلب عادةً أبراجًا صغيرة الحجم. ومع ذلك، قد تواجه موجات الميكروويف بعض التحديات مثل:

• التكاليف المرتفعة لبناء الأبراج الطويلة.
• التعرض لمشاكل الانكسار عبر الغلاف الجوي.
• انعكاس الموجات عن الأسطح المستوية كالمعادن والمياه.
• التأثر بالظروف البيئية مثل المطر، الثلج، الضباب، والطيور.

الأشعة تحت الحمراء (Infrared Radiation)

اكتشف العالم البريطاني ويليام هيرشل الأشعة تحت الحمراء في عام 1800م، وتُعرَّف بأنها مجموعة متصلة من الترددات الناتجة عن امتصاص الذرات للطاقة، إذ يمكن الإحساس بها كحرارة لكنها غير مرئية للعين البشرية. ما يُميزها عن باقي الطيف الكهرومغناطيسي هو انبعاثها من جميع الكائنات في الكون، حيث تُعتبر الشمس والنار من المصادر الرئيسة لها. تُستخدم الأشعة تحت الحمراء بشكل شائع في تطبيقات الحياة اليومية، بما في ذلك:

• المصابيح الحرارية.
• السخانات الصناعية.
• الاتصالات عبر مسافات قصيرة تصل إلى عدة مئات من الأمتار.

تمتلك الأشعة تحت الحمراء مجموعة واسعة من الأطوال الموجية؛ فالأشعة تحت الحمراء البعيدة تقترب من موجات الميكروويف، بينما الأشعة تحت الحمراء القريبة تقترب من الطول الموجي للضوء المرئي، حيث تعد هذه الموجات القريبة قصيرة وغير ساخنة وبالتالي قد تكون أكثر خطورة عند التعرض المستمر، نظرًا لتأثيرها على الأنسجة الحساسة كالعيون والجلد.

الطيف المرئي (Visible Light)

الطيف المرئي، المعروف أيضًا بالضوء المرئي، هو أحد أشكال الطيف الكهرومغناطيسي، حيث يمكن رؤيته من قبل العين البشرية. يقع بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. يُميز الضوء المرئي بالألوان التي يتم إدراكها من خلال خلايا متخصصة تُسمى المخاريط التي تعمل كمستقبلات حسب الطول الموجي. ينقسم الطيف المرئي إلى ثلاثة ألوان رئيسية، بينما تُنتج بقية الألوان كمزيج منها، مُشكِّلةً ما يُعرف بألوان الطيف المرئي، والتي تشمل:

• اللون الأحمر: يمثل الطرف السفلي للطيف المرئي، وهو الأطول طولًا ويبلغ نحو 740 نانومتر.
• اللون الأخضر: يقع في منتصف الطيف المرئي.
• اللون البنفسجي: يظهر في الطرف العلوي للطيف المرئي، ويبلغ طوله الموجي حوالى 380 نانومتر.

يُعتبر الضوء المرئي بالغ الأهمية لرؤيتنا؛ حيث يعجز الإنسان عن رؤية أي شيء بدونه. كما يُستخدم الضوء المرئي في صناعة الليزر لأغراض متعددة في التطبيقات العملية والعلمية، بما في ذلك؛ الجراحة، شاشات الهواتف، أجهزة الكمبيوتر والتلفاز. يستحسن التنبيه إلى أن الضوء المرئي عادةً ما يكون آمنًا، ولكن التعرض المفرط له قد يؤدي إلى تلف الخلايا المستقبلة في العين مما يزيد من نسبة خطر الإصابة بالعمى.

الأشعة فوق البنفسجية (Ultraviolet)

توجد الأشعة فوق البنفسجية بين الأشعة السينية والطيف المرئي في الطيف الكهرومغناطيسي، وهي تتميز بأطوال موجية متنوعة، ما يجعلها تنقسم إلى ثلاثة نطاقات فرعية؛ الأشعة فوق البنفسجية القريبة والمتوسطة والبعيدة. تُعرف هذه الأشعة بقدرتها على كسر الروابط الكيميائية، مما يجعل فوتونات الأشعة فوق البنفسجية قادرة على التأين، مما يؤدي إلى استخداماتها الفعّالة في المعالجة الكيميائية وعمليات التعقيم. ورغم فوائدها، قد يكون التعرض المفرط لهذه الأشعة ضارًا على الأنسجة الحية، خاصةً العين والجلد، إذ تعد الأشعة فوق البنفسجية هي المسبب الرئيسي لحروق الشمس.

الأشعة السينية (X-ray)

تُعتبر الأشعة السينية نوعًا من الموجات الكهرومغناطيسية التي تُستخدم بشكل شائع في المجالات الطبية، حيث تلعب دورًا في تشخيص العديد من الأمراض، مثل الالتهاب الرئوي وسرطان الثدي، كما تساعد في التأكد من الكسور. تمتلك القدرة على عرض أجزاء الجسم بتدرجات مختلفة من اللونين الأسود والأبيض، وفقًا لقدرة الأنسجة المتباينة على امتصاص كميات مختلفة من الإشعاع.

هل يمكن للمجوهرات أن تعيق صورة الأشعة السينية؟ قد تؤثر المجوهرات سلبًا على جودة الصورة، مما يمنع الكشف الدقيق عن الأمراض، مما يستلزم إعادة تصوير الحالة، ما يزيد من تعرض المريض للإشعاع المؤين ويؤدي إلى مخاطر إضافية. لذلك، يُفضل خلع المجوهرات وارتداء مئزر رصاصي عند إجراء أي تصوير بالأشعة السينية، وذلك لحماية الأجزاء الأخرى من الجسم من الإشعاع، كإجراء احتياطي لتقليل المخاطر المحتملة، علمًا أن الأشعة السينية قد تتسبب في طفرات جينية تؤدي إلى زيادة احتمالية الإصابة بالسرطان.

أشعة جاما (Gamma Rays)

تتميز أشعة جاما بقدرتها على الانبعاث من النواة المثارة، وهي تحتوي على أعلى طاقة ضمن الطيف الكهرومغناطيسي. تسمح الطاقة العالية لهذه الأشعة باختراق مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك الأنسجة البشرية. ولإبطاء أو إيقاف أشعة جاما، يُستخدم عادةً مواد ذات كثافة عالية مثل الرصاص، حيث يُعتقد أن التعرض المفرط لهذه الأشعة مرتبط بتلف الخلايا وزيادة خطر الإصابة بالأمراض الخطيرة، بينها السرطان. ومع ذلك، تُستخدم أشعة جاما وبعض نظائرها في تطبيقات عملية وعلمية متنوعة، تشمل:

• كاشفات الدخان في المنازل.
• مقاييس وقود الطائرات.
• تحقيقات في الطبقات الجوفية.
• قياسات رطوبة التربة في مواقع البناء.
• تعقيم المعدات الطبية في المرافق الصحية.
• دراسات تدفق الدم.
• بسترة المواد الغذائية عبر التشعيع.
• تصوير العظام، الدماغ، الطحال، الكبد والكلى.

الخلاصة

تتعدد استخدامات الطيف الكهرومغناطيسي الذي يتألف من سبع مجموعات من الأشعة ذات الأطوال الموجية والترددات المتفاوتة، ولكل منها خصائص تحدد مجالات استخدامها في العلم والطب. بينما تتمتع كل مجموعة من هذه الأشعة بمجموعة من الفوائد والتطبيقات، يجب الأخذ بعين الاعتبار أنه قد يوجد بعض المخاوف الصحية المحتملة عند التعرض لمستويات مرتفعة من بعض أنواع هذه الأشعة.