الفيزياء

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.

مجلة مدار
‫‪حذف الأمراض من حمضنا النووي
ثارت ولادة أول طفلين معدلين جينياً في العالم ضجة كبيرة عام 2018. فقد عُدل الحمض النووي DNA للفتاتين التوأم أثناء عمليات التلقيح الصناعي في المختبر باستخدام تقنية تحرير الجينات كريسبر، وذلك بهدف حمايتهن من فيروس نقص المناعة البشرية HIV. وتستخدم تقنية كريسبر إنزيماً بكتيرياً لاستهداف وقطع تسلسل محدد في حمض نووي. وقد وُضع الباحث الصيني هي جيانكوي He Jiankui، الذي قاد العمل، في السجن لأنه تجاهل إرشادات السلامة ولم يحصل على موافقة واضحة. لكن في ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪اللقاحات القابلة للأكل..
اللقاحات القابلة للأكل تعد بديلا مناسبا للحصول على لقاحات آمنة وفعالة، وهي لقاحات تحتوي على مولد ضد صالح للتناول دول عدة تراهن على الطحالب الدقيقة المعدلة وراثيًا لتطوير لقاح لمرض كوفيد-19 صالح للأكل مستخدمة الهندسة الوراثية د. طارق قابيل أستاذ في كلية العلوم - جامعة القاهرة مصر
     منذ استشراء جائحة فيروس كورونا المستجد المسبب لجائحة كوفيد-19، هرعت كثير من المؤسسات الطبية وحكومات بعض الدول إلى تكثيف البحوث ودعم الدراسات الهادفة ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪إنشاء مستشفيات جديدة في ووهان
ع إبلاغ المستشفيات القائمة عن نقص في الأسرّة بسبب زيادة الطلب الناجم عن انتشار فيروس كورونا السريع، قررت الصين في 24 يناير البدء ببناء مستشفيات جديدة. بعد أقل من أسبوعين، فتحت أبواب المرافق الطبية الجديدة لاستقبال أول المرضى.
أنشئ مستشفيان جديدان في ووهان، عاصمة مقاطعة هوبي، في الأسبوع الأول من شهر فبراير. واستغرق الأمر أقل من أسبوعين للانتقال من وضع حجر الأساس في الموقع إلى البدء باستقبال أول المرضى. والمستشفيان الجديدان - مستشفى ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا تُسبب السمنةُ تفاقمَ مرض كوفيد-19؟
غطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر ومؤسسة هيسينغ-سيمونز Pulitzer Center.
بقلم:     ميريديث وادمان
ترجمة:  مي بورسلي
 
في ربيع هذا العام، بعد أيام من ظهور أعراض تشبه أعراض الإنفلونزا والحمى، وصل رجل إلى غرفة الطوارئ في المركز الطبي بجامعة فيرمونت Vermont Medical Center. كان شابا، في أواخر الثلاثينات من عمره، وكان يعشق زوجته وأطفاله الصغار. وكان يتمتع بصحة جيدة، وقد كرّس ساعات لا نهاية لها في إدارة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الفيروس التاجي يثير التخمينات حول موسم الإنفلونزا
قلم:    كيلي سيرفيك
ترجمة: مي بورسلي
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر  Pulitzer Center ومؤسسة هايسنغ-سيمونز  Heising-Simons Foundation.
في شهر مارس 2020، بينما كان نصف الكرة الجنوبي يستعد لموسم الإنفلونزا الشتوي أثناء محاربة مرض كوفيد-19 COVID-19، وضعت شيريل كوهين Cheryl Cohen -عالمة الأوبئة، وزملاؤها في المعهد الوطني للأمراض المعدية National Institute for Communicable Diseases بجنوب إفريقيا اختصار: ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪حذف الأمراض من حمضنا النووي
ثارت ولادة أول طفلين معدلين جينياً في العالم ضجة كبيرة عام 2018. فقد عُدل الحمض النووي DNA للفتاتين التوأم أثناء عمليات التلقيح الصناعي في المختبر باستخدام تقنية تحرير الجينات كريسبر، وذلك بهدف حمايتهن من فيروس نقص المناعة البشرية HIV. وتستخدم تقنية كريسبر إنزيماً بكتيرياً لاستهداف وقطع تسلسل محدد في حمض نووي. وقد وُضع الباحث الصيني هي جيانكوي He Jiankui، الذي قاد العمل، في السجن لأنه تجاهل إرشادات السلامة ولم يحصل على موافقة واضحة. لكن في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪إطلالة من مبنى فطري
ذا اضطررنا إلى أن نهرب من الأرض لنقيم في مكان آخر في المجرة، فهل تعرفون ما يجدر بنا أن نأخذ معنا؟ إنه الفطر. أو بالأحرى الأبواغ الفطرية. ليس لنأكلها خلال رحلتنا، لكن لاستخدامها لبناء منازلنا. هذه هي الفكرة الكامنة وراء مشروع الهندسة المعمارية الفطرية Mycoarchitecture project التابع لوكالة ناسا. تُعد وكالة الفضاء الأمريكية خطة لزراعة مبانٍ مصنوعة من الفطريات على سطح المريخ. وتقول عالمة الأحياء الفلكية لين روثتشيلد Lynn Rothschild، التي تعمل على ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪إيقاف الآفات بوسائل غير وحشية
ن أحد الاستخدامات الأخرى المحتملة للتحرير الجيني هو القضاء على الآفات. ويمكن للتحرير الجيني ذاتي التكرار Self-replicating edits المُسمى ‘المحركات الجينية’ Gene drives والمستند إلى تقنية كريسبر CRISPR تدمير مجموعات الكائنات الحية بكاملها. في التجارب المعملية، غالباً ما ينتج الحمض النووي DNA المُدخل حديثاً جنساً واحداً عقيماً، يكرر نفسه ليصيب كلتا النسختين من كروموسومات صبغيات الحيوان بحيث ينتقل إلى نسله بكامله. وقد طور بعض البعوض مقاومة ضد ... (قراءة المقال)