+86 29 8881 0979

HOME » 6 مصادر للموجات اللاسلكية

6 مصادر للموجات اللاسلكية

تنبع موجات الراديو من الصواعق (10-100 كيلوهرتز، بقوة قصوى تبلغ 1 جيجاوات)، والتوهجات الشمسية (انفجارات بتردد 1 جيجاهرتز تصل إلى 10¹⁵ وات)، وأبراج الاتصالات (800 ميجاهرتز – 2.6 جيجاهرتز، بخرج 10-40 وات)، ورادارات الطقس (نطاق X-band من 8-12 جيجاهرتز، بنبضات 1 ميجاوات)، وأجهزة واي فاي (2.4 جيجاهرتز، 0.1-1 وات)، والانبعاثات الحرارية (حرارة الجسم تشع ~0.001 وات/م² عند 10 جيجاهرتز).

الشمس والنشاط الشمسي

عندما نفكر في الشمس، فإننا عادة ما نتخيل الضوء المرئي المكثف الذي يصل إلى الأرض في حوالي 8 دقائق و20 ثانية، مسافراً عبر فجوة تبلغ 150 مليون كيلومتر. ومع ذلك، فإن الشمس هي أيضاً مصدر هائل وديناميكي لموجات الراديو. هذا الانبعاث الراديوي ليس طنيناً هادئاً وثابتاً؛ بل هو بث متغير مرتبط مباشرة بالنشاط المغناطيسي على سطح الشمس، والذي يتبع دورة تبلغ 11 عاماً تقريباً. خلال فترات النشاط المرتفع، يمكن أن يزداد خرج الراديو من الشمس بشكل كبير، أحياناً بمقدار عدة أضعاف، مما يخلق محطة راديو طبيعية يراقبها علماء الفلك باستمرار. هذا التدفق الراديوي الشمسي بالغ الأهمية لدرجة أنه يُقاس يومياً بتردد قياسي يبلغ 2800 ميجاهرتز (طول موجي 10.7 سم)، وهو مؤشر رئيسي لمستويات النشاط الشمسي التي يمكن أن تؤثر على الغلاف الجوي العلوي للأرض.

الآلية الأساسية للانبعاث الراديوي الثابت للشمس هي الإشعاع الحراري من غلافها الجوي فائق السخونة، الهالة (الإكليل)، التي يبلغ متوسط درجة حرارتها حوالي 1 إلى 2 مليون درجة مئوية. يخبرنا تردد هذه الانفجارات الراديوية قصة دقيقة: الانفجارات ذات التردد العالي (مثل 5000 ميجاهرتز) تنشأ في مكان منخفض من الغلاف الجوي الشمسي، بينما ترتبط الانفجارات ذات التردد المنخفض (مثل 50 ميجاهرتز) بالإلكترونات التي تنتشر للخارج عبر الهالة.

نوع الانفجار نطاق التردد النموذجي المدة السبب الرئيسي السمة الرئيسية
النوع الأول 50 – 300 ميجاهرتز خلفية مستمرة ضوضاء المناطق النشطة انفجارات قصيرة وضيقة النطاق عديدة
النوع الثاني 20 – 200 ميجاهرتز 10 – 30 دقيقة صدمة الانبعاث الكتلي الإكليلي (CME) انحراف بطيء من التردد العالي إلى المنخفض
النوع الثالث 10 – 1000 ميجاهرتز بضع ثوانٍ حزم إلكترونات التوهج الشمسي انحراف سريع جداً من التردد العالي إلى المنخفض
النوع الرابع 20 – 400 ميجاهرتز دقائق إلى ساعات إلكترونات محتجزة بعد التوهج طيف عريض مستمر طويل الأمد

تقوم تلسكوبات الراديو الأرضية مثل مرصد ليرمونث الشمسي في أستراليا والأدوات في شبكة e-Callisto بمسح الشمس باستمرار عبر طيف تردد واسع، من أقل من 20 ميجاهرتز إلى أكثر من 8000 ميجاهرتز. توفر هذه المراقبة بيانات في الوقت الفعلي تقريباً عن النشاط الشمسي. إن ذروة التدفق للانفجار الراديوي، المقاسة بوحدات التدفق الشمسي (1 SFU = 10^-22 وات لكل متر مربع لكل هيرتز)، هي مقياس مباشر لشدة الحدث. يمكن أن يؤدي الانفجار الذي يصل إلى 10,000 SFU أو أكثر عند ترددات اتصالات الأقمار الصناعية الرئيسية، مثل 1-2 جيجاهرتز، إلى تدهور كبير أو انقطاع كامل في اتصالات الراديو عالية التردد (HF) على الجانب المضيء من الأرض لفترات تتراوح من دقائق إلى أكثر من ساعة.

إشارات التلفزيون والراديو والهاتف

يشمل هذا المحيط البشري الصنع من إشارات الراديو كل شيء، من راديو FM التماثلي التقليدي، الذي يبث في نطاق حول 100 ميجاهرتز، إلى بث التلفزيون الرقمي عند 500-800 ميجاهرتز، وشبكات المحمول الكثيفة التي تربط مليارات الهواتف الذكية. قد يتواصل هاتف ذكي حديث واحد باستخدام ترددات راديو تتراوح من 700 ميجاهرتز للتغطية طويلة المدى إلى 3.5 جيجاهرتز لبيانات 5G عالية السرعة، وحتى 6 جيجاهرتز لخدمة الواي فاي. إجمالي الطاقة المشعة من هذه المصادر مذهل؛ يمكن لبرج بث تلفزيوني كبير أن يرسل بقدرة فعالة تبلغ 1,000,000 وات، بينما قد يعمل موقع خلوي صغير بقدرة 10 وات فقط. على عكس المصادر الفلكية، تم تصميم هذه الإشارات لتكون واضحة وفعالة، باستخدام مخططات تعديل محددة مثل QAM-256 لتعبئة أكثر من 30 ميجابت من البيانات في الثانية في قناة تلفزيونية بعرض 6 ميجاهرتز.

يولد جهاز الإرسال موجة جيبية نقية عالية التردد — على سبيل المثال، تردد 94.5 ميجاهرتز لمحطة راديو FM. ثم تُستخدم المعلومات، سواء كانت الموجة التماثلية للصوت أو تياراً من البيانات الرقمية، لتغيير هذه الموجة الحاملة. في تعديل التردد (FM)، تغير الموجة الصوتية تردد الحامل بانحراف صغير، يبلغ عادة حوالي ±75 كيلوهرتز. وهذا يجعل FM مقاوماً نسبياً للتشويش الساكن. في المقابل، يغير تعديل السعة (AM)، المستخدم في نطاق 530 كيلوهرتز إلى 1700 كيلوهرتز، طاقة أو سعة الموجة الحاملة. يمكن لمحطة AM بقدرة 50 كيلووات أن تغطي مساحة شاسعة، خاصة في الليل، لأن هذه الموجات الأطول ترتد عن الغلاف الأيوني. الإشارات الرقمية أكثر تعقيداً. بالنسبة لإشارة 4G LTE، يتم تقسيم البيانات إلى حزم وإرسالها باستخدام مخطط يسمى “تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد” (OFDM)، والذي يقسم البيانات عبر العديد من الحوامل الفرعية المتباعدة بشكل وثيق، كل منها بعرض 15 كيلوهرتز فقط، مما يسمح لها بتقديم سرعات تتجاوز 100 ميجابت في الثانية بقوة رغم انعكاسات الإشارة والضوضاء.

الفرق الرئيسي بين برج بث التلفزيون والهاتف المحمول ليس فقط الطاقة بل الاتجاهية. يهدف برج التلفزيون إلى تغطية نصف قطر يتراوح بين 50-100 كيلومتر بإشارة شاملة الاتجاهات، بينما تستخدم خلية 5G تقنية “تكوين الشعاع” المتقدمة لتركيز تيار بيانات مركز مباشرة على جهازك، مثل الكشاف بدلاً من ضوء الغمر الشامل.

في المقابل، تعد شبكات المحمول نسيجاً كثيفاً من المحادثات ثنائية الاتجاه منخفضة الطاقة. قد تغطي خلية كبيرة (Macrocell) على برج نصف قطر يتراوح بين 1-3 كيلومترات بخرج طاقة يتراوح بين 20-40 وات لكل قطاع هوائي، بينما قد تغطي خلية صغيرة على عمود إنارة 100 متر فقط بقدرة 1-2 وات. هذه الكثافة ضرورية لأن سعة البيانات مشتركة بين المستخدمين في الخلية؛ فكلما كنت أقرب إلى الهوائي، كانت إشارتك أقوى ومعدل البيانات الممكن أعلى. ويُقاس ذلك بنسبة “الإشارة إلى التداخل والضوضاء” (SINR) بالديسيبل (dB). تسمح نسبة SINR ممتازة، ولتكن 20 ديسيبل، باستخدام تعديل من رتبة أعلى مثل 1024-QAM، الذي يشفر 10 بتات من البيانات لكل رمز إرسال. بينما قد تؤدي نسبة SINR ضعيفة أقل من 0 ديسيبل إلى التراجع لمخطط أكثر قوة ولكن أبطأ مثل QPSK، الذي يحمل بتين فقط لكل رمز. يحدث هذا التعديل الديناميكي آلاف المرات في الثانية للحفاظ على اتصالك أثناء تحركك. تكلفة البنية التحتية كبيرة، حيث يتكلف موقع الخلية الكبيرة الواحدة ما بين 150,000 و 300,000 دولار لتركيبه، ولأجهزة الراديو نفسها عمر تشغيلي نموذجي يتراوح من 8 إلى 10 سنوات قبل أن يتم ترقيتها إلى المعيار التكنولوجي التالي.

التصوير الطبي بالرنين المغناطيسي

قد يستخدم فحص الرنين المغناطيسي الإكلينيكي النموذجي شدة مجال مغناطيسي رئيسي تبلغ 1.5 أو 3.0 تسلا (T) — أي 30,000 إلى 60,000 مرة أقوى من المجال المغناطيسي للأرض. داخل هذا المجال، تتصرف نويات ذرات الهيدروجين (الموجودة بشكل أساسي في جزيئات الماء والدهون) مثل مغناطيسات صغيرة. مفتاح الرنين المغناطيسي هو تطبيق نبضة تردد راديوي (RF) محددة، عادة في نطاق الميجاهرتز، وهو التردد الدقيق اللازم لجعل نويات الهيدروجين هذه ترن. بالنسبة لماسح ضوئي 1.5 تسلا، فإن تردد لارمور هذا يبلغ حوالي 64 ميجاهرتز، بينما يتضاعف لماسح ضوئي 3.0 تسلا إلى حوالي 128 ميجاهرتز. يتم التحكم بدقة في مدة وطاقة نبضات RF هذه، والتي غالباً ما تدوم لبضع مللي ثانية فقط مع زاوية قلب محددة (مثل 90 درجة) لتدوير محاذاة الذرات. عملية التصوير الكاملة لجلسة تشخيصية واحدة، والتي قد تشمل 20 إلى 30 تسلسلاً مختلفاً للصور، يمكن أن تستغرق من 15 إلى 45 دقيقة، اعتماداً على المنطقة التي يتم فحصها والدقة المطلوبة.

T1 (الاسترخاء الطولي)، والذي يتراوح عادة من 300 إلى 2000 مللي ثانية للأنسجة المختلفة، و T2 (الاسترخاء العرضي)، وهو أسرع ويتراوح من 50 إلى 150 مللي ثانية. ومن خلال ضبط معايير التوقيت — وتحديداً “زمن التكرار” (TR) و “زمن الصدى” (TE) — يمكن للآلة إنشاء صور مرجحة لتسليط الضوء على خصائص الأنسجة المختلفة. على سبيل المثال، قد تستخدم صورة T1 المرجحة TR قدره 500 مللي ثانية و TE قدره 10 مللي ثانية، بينما تستخدم صورة T2 المرجحة TR أطول قدره 3000 مللي ثانية و TE قدره 100 مللي ثانية. يتم جمع البيانات الخام من هذه الإشارات في مجال يسمى “k-space”، وتقوم عملية رياضية تُعرف باسم تحويل فورييه بتحويل هذه البيانات إلى صورة قابلة للعرض تتكون من 256×256 أو 512×512 بكسل، بدقة مكانية تقارب 1x1x3 مليمتر.

المعامل النطاق / القيمة النموذجية التأثير على التصوير
قوة المجال المغناطيسي 0.5T (مجال منخفض) إلى 3.0T (مجال مرتفع) المجال الأعلى يزيد من نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR)، مما يسمح بفحوصات أسرع أو دقة أعلى.
تردد نبضة RF (لارمور) ~21 ميجاهرتز (0.5T) إلى ~128 ميجاهرتز (3.0T) يتناسب طردياً مع قوة المجال المغناطيسي.
حجم الفوكسل (بكسل ثلاثي الأبعاد) 0.5 ملم³ إلى 3.0 ملم³ الفوكسلات الأصغر تعني دقة أعلى ولكنها تتطلب أوقات فحص أطول للحفاظ على SNR.
وقت الفحص لكل تسلسل 2 إلى 8 دقائق يتكون الفحص الكامل من عدة تسلسلات، بإجمالي 15-45 دقيقة.

يحافظ المغناطيس فائق التوصيل، المبرد بالهيليوم السائل إلى درجة حرارة -269 درجة مئوية (4 كلفن)، على مجاله بمقاومة كهربائية تقارب الصفر. يمكن لملفات التدرج (Gradient coils)، التي تغير المجال المغناطيسي بدقة لتشفير الإشارة مكانياً، أن تعمل وتتوقف آلاف المرات في الثانية، مما ينتج مستويات ضغط صوت تصل إلى 110 ديسيبل، ولهذا السبب يحتاج المرضى إلى حماية للسمع. تكلفة هذه التكنولوجيا كبيرة: يبلغ سعر شراء ماسح رنين مغناطيسي واحد 3.0 تسلا ما بين 1 و 2.3 مليون دولار، مع إضافة تكاليف صيانة وتشغيل سنوية تتراوح من 50,000 إلى 150,000 دولار. يستخدم برنامج النظام خوارزميات معقدة لتصحيح حركات المريض الدقيقة، بدقة تقل عن 1 مليمتر، لضمان دقة التشخيص. موجات الراديو المستخدمة غير مؤينة وتعتبر آمنة، لكن معدل الامتصاص النوعي (SAR)، وهو مقياس لطاقة RF المودعة في الجسم، محدود بصرامة من قبل الوكالات التنظيمية بحد أقصى 4 وات لكل كيلوغرام كمتوسط للجسم كله لفترة 15 دقيقة لمنع تسخين الأنسجة.

الإلكترونيات المنزلية والواي فاي

المصدر الأكثر انتشاراً هو راوتر الواي فاي، الذي يعمل بشكل أساسي في نطاقي الراديو 2.4 جيجاهرتز و 5 جيجاهرتز، مع إضافة نطاق 6 جيجاهرتز في أجهزة الراوتر الأحدث. قد يرسل راوتر واي فاي بمعيار IEEE 802.11ac النموذجي بقدرة حوالي 100 مللي وات (0.1 وات) لكل هوائي، وهو جزء ضئيل من خرج الهاتف المحمول. تحمل هذه الإشارات البيانات باستخدام تقنية OFDM، حيث تقسم المعلومات عبر 52 إلى 1024 حاملاً فرعياً أصغر لتحقيق سرعات نظرية تصل إلى 9.6 جيجابت في الثانية تحت أحدث معيار Wi-Fi 6E. لكن الواي فاي ليس المساهم الوحيد. قد يحتوي المنزل الذكي الحديث الواحد على أكثر من 20 جهازاً يصدر موجات راديو، بما في ذلك ملحقات البلوتوث مثل سماعات الرأس ومكبرات الصوت (باستخدام 79 قناة في نطاق 2.4 جيجاهرتز)، ومحاور المنزل الذكي التي تستخدم بروتوكولات مثل Zigbee و Z-Wave (عند 908 ميجاهرتز في الولايات المتحدة)، وحتى العناصر العادية مثل مستشعرات الأمان اللاسلكية، وفتاحات أبواب المرائب، وأفران الميكروويف، والأخيرة يمكنها تسريب كميات صغيرة من الإشعاع حول 2450 ميجاهرتز.

الإشارات في نطاق 2.4 جيجاهرتز لها طول موجي أطول يبلغ حوالي 12.5 سنتيمتر، مما يساعدها على اختراق الجدران والأرضيات بشكل أفضل من الترددات الأعلى، ولكن هذا النطاق مزدحم أيضاً بالعديد من الأجهزة، مما يؤدي إلى الاحتقان. يقدم نطاق 5 جيجاهرتز، بطول موجي أقصر يبلغ 6 سنتيمترات، قنوات متاحة أكثر — عادة 25 قناة غير متداخلة مقارنة بـ 3 فقط في 2.4 جيجاهرتز — مما يقلل من التداخل ويدعم معدلات بيانات أعلى، ولكن مداه أقصر بنسبة 15-20% تقريباً وهو أكثر عرضة للحجب بسبب العوائق المادية. العلاقة بين قوة الإشارة ومعدل البيانات ليست خطية؛ بل هي لوغاريتمية، تُقاس بالديسيبل بالنسبة للمللي وات (dBm). تسمح إشارة قوية تبلغ -40 dBm مقاسة بجوار الراوتر مباشرة بأعلى رتبة من التعديل، مثل 1024-QAM، مما يتيح السرعة القصوى. على مسافة معينة، ومع قوة إشارة -70 dBm، قد يتراجع الاتصال لتعديل أكثر قوة ولكن أبطأ مثل 16-QAM، مما يقلل من معدل البيانات المحتمل بأكثر من النصف.

المعيار / البروتوكول نطاق التردد أقصى معدل بيانات نظري (لكل تيار) السرعة الواقعية النموذجية (لكل تيار) المدى الداخلي (تقريبي)
Wi-Fi 4 (802.11n) 2.4 جيجاهرتز / 5 جيجاهرتز 150 ميجابت في الثانية 70-80 ميجابت في الثانية 40-50 متر
Wi-Fi 5 (802.11ac) 5 جيجاهرتز 433 ميجابت في الثانية 200-250 ميجابت في الثانية 30-40 متر
Wi-Fi 6 (802.11ax) 2.4 جيجاهرتز / 5 جيجاهرتز 600 ميجابت في الثانية 350-400 ميجابت في الثانية 40-50 متر

بينما تم تصميم راوتر الواي فاي للاتصال الرقمي ثنائي الاتجاه، فإن فرن الميكروويف هو مولد تردد راديوي قوي أحادي الاتجاه. فهو يبعث حوالي 1000 وات من الطاقة عند 2.45 جيجاهرتز — أي 10,000 مرة قوة راوتر الواي فاي — داخل صندوق معدني مغلق لتحريك جزيئات الماء. التسرب الطفيف، المطلوب قانوناً أن يكون أقل من 5 مللي وات لكل سنتيمتر مربع على مسافة 5 سنتيمترات، كافٍ لإغراق نطاق واي فاي 2.4 جيجاهرتز مؤقتاً لأي جهاز في مكان قريب جداً.

أي جهاز يحتوي على معالج دقيق أو مصدر طاقة بتبديل، مثل محرك التردد المتغير (VFD) في ثلاجة حديثة أو مكيف هواء، يمكنه خلق تداخل تردد راديوي (RFI) واسع الطيف. هذه الضوضاء الكهربائية تكون عادةً ذات طاقة منخفضة جداً، في نطاق النانو وات إلى الميكرو وات، ولكنها يمكن أن تكون عريضة النطاق، مما يلوث مجموعة من الترددات. يمكن لمصدر طاقة لمبة LED سيئة التصميم أن يولد ضوضاء عبر طيف 500 كيلوهرتز إلى 30 ميجاهرتز، مما قد يعطل استقبال راديو AM. التأثير التراكمي للعشرات من هذه البواعث منخفضة الطاقة يمكن أن يدهور نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) للمستقبلات الحساسة. لمكافحة ذلك، تضع لوائح مثل FCC Part 15 في الولايات المتحدة حدوداً صارمة للإشعاع غير المقصود.

النجوم والمجرات البعيدة

الكون مليء بخلفية خافتة من موجات الراديو المنبعثة من خارج مجرتنا درب التبانة. هذا السكون الكوني، الذي اكتشفه كارل جانسكي في عام 1932، هو الإشارة التراكمية من مليارات المجرات، حيث تبعث كل منها موجات راديو من خلال عمليات فيزيائية متنوعة. على عكس الإشارات القوية والموجهة من الأرض، فإن هذا الانبعاث ضعيف للغاية؛ إجمالي طاقة الراديو المستلمة من جميع المصادر خارج المجرة أضعف بنحو مليون مرة من ضوضاء الراديو التي تنتجها شمسنا. للكشف عن هذه الإشارات، يستخدم علماء الفلك تلسكوبات راديو ضخمة، مثل تلسكوب FAST بقطر 500 متر في الصين أو مصفوفات من عدة أطباق، مثل مصفوفة ALMA المكونة من 66 هوائياً، والتي يمكن أن تحقق دقة تعادل تلسكوباً واحداً بقطر 16 كيلومتراً. تسمح لنا دراسة مصادر الراديو البعيدة هذه برسم خريطة لهيكل الكون، ومراقبة الأحداث الكارثية مثل اندماج الثقوب السوداء، والنظر إلى الوراء في الزمن لمليارات السنين، حيث سافرت موجات الراديو من أبعد المجرات لأكثر من 13 مليار سنة لتصل إلينا.

ينشأ الانبعاث الراديوي من المجرات البعيدة من عدة آليات رئيسية، لكل منها بصمة رصدية مميزة:

  • إشعاع السنكروترون: هذا هو المصدر الأكثر شيوعاً، ويتولد عندما تتحرك الإلكترونات عالية الطاقة، التي يتم تسريعها غالباً لأكثر من 99% من سرعة الضوء بواسطة بقايا المستعرات الأعظمية (Supernova) أو النوى المجرية النشطة، في مسارات لولبية حول مجالات مغناطيسية تتراوح قوتها من 0.1 إلى 10 نانو تسلا. تنتج هذه العملية طيفاً راديوياً عريضاً ومستمراً. بقايا مستعر أعظم واحد، مثل كاثيوبيا أ (Cassiopeia A)، الذي يبعد حوالي 11,000 سنة ضوئية وعمره 300 عام تقريباً (كما نلاحظ)، يبعث تدفقاً راديوياً يبلغ حوالي 3000 جانسكي عند تردد 1 جيجاهرتز.
  • الإشعاع الحراري (جسم أسود): يبعث الغاز المتأين الساخن، الذي تتراوح درجات حرارته بين 10,000 و 1,000,000 كلفن، والمحيط بمناطق تكوين النجوم موجات راديو من خلال عمليات حرارية. تزداد كثافة تدفق هذا الانبعاث مع مربع تردد المراقبة، مما يسمح لعلماء الفلك بتمييزه عن انبعاث السنكروترون غير الحراري، الذي يتناقص مع التردد. قد تبلغ اللمعان الراديوي الحراري لمنطقة HII عملاقة في مجرة بعيدة حوالي 10^20 وات لكل هيرتز.
  • انبعاث الخط الطيفي: تبعث الذرات والجزيئات في الفضاء بين النجوم موجات راديو أو تمتصها عند ترددات دقيقة ومكممة. الأهم هو خط 21 سم (بتردد 1420.405752 ميجاهرتز) من ذرات الهيدروجين المتعادلة. يُستخدم هذا الخط لرسم خريطة لتوزيع وحركة غاز الهيدروجين في المجرات؛ ويمكن قياس سرعة دوران الغاز على مسافة 50,000 سنة ضوئية من مركز مجري بدقة تصل إلى بضعة كيلومترات في الثانية من خلال مراقبة إزاحة دوبلر لهذا الخط.

تعد النوى المجرية النشطة (AGN)، التي تغذيها ثقوب سوداء هائلة الكتلة تتراوح كتلتها من ملايين إلى مليارات المرات من كتلة شمسنا، أقوى مصادر الراديو المستقرة في الكون. يمكن أن تمتد فصوص الراديو لمركز مجرة نشط ساطع، مثل مجرة Cygnus A التي تقع على بعد 500 مليون سنة ضوئية، لمسافة 300,000 سنة ضوئية ولها لمعان راديوي إجمالي يبلغ حوالي 10^38 وات، وهو أقوى بترليون مرة من أقوى رادار أرضي.

الصواعق في الغلاف الجوي

تتضمن ضربة صاعقة واحدة فرق جهد يزيد عن 100 مليون فولت، مما يدفع تياراً ذروياً يمكن أن يتجاوز 30,000 أمبير ويسخن قناة الهواء إلى حوالي 30,000 درجة مئوية في بضع مللي ثانية. هذا الإطلاق المفاجئ والهائل للطاقة يشع بكفاءة عبر طيف واسع من ترددات الراديو. يمكن اكتشاف الانبعاث الراديوي من وميض صاعقة نموذجي من سحابة إلى أرض ضمن نطاق 50 كيلومتراً من الترددات المنخفضة جداً (VLF، 3-30 كيلوهرتز) حتى الترددات فوق العالية (UHF، 300 ميجاهرتز إلى 3 جيجاهرتز). يتركز الجزء الأكبر من الطاقة المشعة في نطاقي VLF و LF (التردد المنخفض، 30-300 كيلوهرتز).

تخلق فيزياء تفريغ البرق تسلسلاً من نبضات الراديو:

  • ضربة العودة (Return Stroke): هذا هو الحدث الراديوي الأكثر سطوعاً وضجيجاً، حيث ينتج نبضة عالية السعة عبر نطاق واسع. ذروة التيار الأولية، التي ترتفع من 0 إلى أكثر من 20,000 أمبير في أقل من 10 ميكرو ثانية، هي المسؤولة عن أقوى انبعاث راديوي.
  • القادة (Leaders): القائد المتدرج الأولي الذي ينتشر من السحابة إلى الأرض بسرعة حوالي 2 × 10^5 متر في الثانية ينتج طقطقة ساكنة مستمرة تُعرف بنبضات “الانهيار الأولي”، ويمكن اكتشافها في نطاق HF (3-30 ميجاهرتز).
  • السيفركس (Sferics): هذا هو المصطلح للموجة الكهرومغناطيسية القصيرة والعابرة التي يولدها تفريغ البرق نفسه. يمكن للسيفرك من ضربة قريبة أن ينتشر آلاف الكيلومترات من خلال الانعكاس بين سطح الأرض والغلاف الأيوني.

يمكن أن يختلف طول قناة الهوائي هذه من بضع مئات من الأمتار للتفريغات داخل السحب إلى أكثر من 5 كيلومترات لضربة من السحابة إلى الأرض. نبضة الراديو الناتجة لها مدة قصيرة للغاية، غالباً أقل من 100 ميكرو ثانية، وهو ما يتوافق مع عرض نطاق ترددي واسع جداً. يمكن أن تصل قوة المجال الكهربائي لموجة الراديو المقاسة على مسافة 100 كيلومتر إلى 10 فولت لكل متر لضربة قوية. تنتشر هذه الإشارة عبر الدليل الموجي بين الأرض والغلاف الأيوني، وهو تجويف بين الأرض وطبقة من الغلاف الأيوني تقع على ارتفاع 60 إلى 90 كيلومتراً، مما يسمح باكتشافها بواسطة مستقبلات VLF متخصصة على مسافات تتجاوز 10,000 كيلومتر.

latest news
Scroll to Top
Blank Form (#3)