السلامة وطرق التعامل مع الإشعاعات الكهرومغناطيسية

إعداد الدكتور/ عبدالصمد عبدالرحمن الحكيمي

قال تعالى: ( قَالَ الَّذِي عِندَهُ عِلْمٌ مِّنَ الْكِتَابِ أَنَا آتِيكَ بِهِ قَبْلَ أَن يَرْتَدَّ إِلَيْكَ طَرْفُكَ ) سورة النمل ، آية 40


المقدمة
الطاقة والمادة صورتان مختلفتان لشيءٍ واحد , فالمادة يمكن أن تتحول إلى طاقة والطاقة إلى مادة وذلك حسب المعادلة المشهورة وقد نجح الإنسان في تحويل المادة إلى طاقة وذلك في المفاعلات الذرية التي تولد لنا الكهرباء ولو أن تحكمه في هذا التحويل لا يزال يمر بأدوار تحسين وتطوير , وكذلك فقد نجح الإنسان - ولو بدرجة أقل بكثير - من تحويل الطاقة إلى مادة وذلك في المعجلات ولو أن ذلك مازال يتم حتى الآن على مستوى الجسيمات . فتحول المادة إلى طاقة والطاقة إلى مادة أمر ممكن علميا وعمليا فالمادة والطاقة قرينان , ولا يعطل حدوث هذا التحول على نطاق واسع إلا صعوبة حدوثه والتحكم فيه تحت الظروف والإمكانيات العلمية والعملية الحالية , ولا شك أن التوصل إلى الطرق العلمية والوسائل العملية المناسبة لتحويل الطاقة إلى مادة والمادة إلى طاقة في سهولة ويسر يستدعي تقدما علميا وفنيا هائلين

تعريف المفهوم
نشأ علم المغناطيسية من ملاحظة أن بعض الأحجار وتسمى Magnetite Fe3O4 تجذب إليها جسيمات الحديد. و كلمة مغناطيسية Magnetism هي مشتقة من منطقة ماغنيسيا Magnesia في آسيا الصغرى حيث توجد هذه الأحجار. وكما هو معروف أن الكرة الأرضية نفسها هي مغناطيس دائم.

تاريخ العلم
في عام 1820 لاحظ العالم اورستد Orested أنه إذا مر تيار في سلك فإنه ينشأ تأثير مغناطيسي متمثلا في انحراف إبرة مغناطيسية موضوعة بجوار السلك، وكما سندرس لاحقا أن المجال المغناطيسي ينشأ عن الشحنات في حالة حركة (تيار كهربي) وقد ربط اكتشاف اورستد علاقة بين علم الكهربية وعلم المغناطيسية.


تعرف المنطقة المحيطة بمغناطيس دائم أو موصل يمر به تيار بمنطقة مجال مغناطيسي Magnetic field والمقصود بكلمة مجال field هو تأثير فيزيائي يأخذ قيم مختلفة في الفراغ. والمتجه الأساسي في التأثيرات المغناطيسية يسمى متجه الحث المغناطيسي Magnetic induction vector ويرمز له بالرمز B.


يمكن تمثل المجال المغناطيسي بخطوط القوى المغناطيسية بحيث يكون كثافة الخطوط لكل وحدة مساحات من عنصر مساحة عمودي على اتجاه خطوط القوى هو مقدار المجال المغناطيسي. ويكون اتجاه المماس لخط القوى عند أي نقطة عليه يعطي اتجاه المجال المغناطيسي B عند تلك النقطة.لطيف الكهرومغناطيسي أو الأشعة الكهرومغناطيسية أو الأمواج الكهرومغناطيسية كلها تحمل نفس المعني الفيزيائي وحين التحدث عن جزء خاص من هذا الطيف الكهرومغناطيسي مثل الضوء المرئي والمايكروويف وأشعة اكس وأشعة جاما وموجات التلفزيون والراديو كلها عبارة أشعة تعرف باسم الأشعة الكهرومغناطيسية Electromagnetic Radiation وكلها لها نفس الخصائص ولكنها تختلف في الطول الموجي Wavelength والتردد Frequency ولتوضيح ذلك استعن بالعرض التوضيحي أدناه . لاحظ أنه كلما ازداد الطول الموجي قل التردد والعكس صحيح.الأشعة الكهرومغناطيسية
وهذا سبب تكون الأشعة الكهرومغناطيسية حيث إن تذبذب الشحنات المكونة للذرة يؤدي إلى انبعاث الطيف الكهرومغناطيسي والذي يقوم بدور الزنبرك هو درجة الحرارة التي تمد الشحنات بالطاقة أو إي نوع من أنواع الإثارة Excitation مثل التصادمات وغيره. ويعتمد الطول الموجي للأشعة الكهرومغناطيسية على درجة إثارة الشحنة ومن هنا نجد إن الطيف الكهرومغناطيسي له مدى واسع وللتميز بين الأطوال الموجبة أعطيت أسماء مختلفة مثل أشعة المايكروويف والأشعة المرئية وأشعة اكس وأشعة جاما وهكذا كما نلاحظ في الشكل أعلاه.


خصائص الأشعة الكهرومغناطيسية
الأشعة الكهرومغناطيسية تنتشر في الفراغ بسرعة ثابتة هي سرعة الضوء وقيمتها 103xs8/m2. تنتقل هذه الأشعة في الفراغ وتنقل الطاقة من المصدر source إلى المستقبل receiver. تم اكتشاف هذه الأشعة على مراحل حيث كان العالم هرتز Hertz 1887 أول من عمل في هذا المجال وكان في ذلك الوقت فقط أشعة الراديو والأشعة المرئية ومن ثم تم اكتشاف باقي الطيف الكهرومغناطيسي من خلال الملاحظات والظواهر الفيزيائية.


الأشعة الكهرومغناطيسية لها طول موجي l وتردد n يحدد خصائصها وترتبط سرعة الأشعة الكهرومغناطيسية مع التردد والطول الموجي من خلال المعادلة
c = n l
كما هو واضح في الشكل أعلاه مخططا لكامل الطيف الكهرومغناطيسي حيث يبدأ من أمواج الراديو ذات الطول الموجي الطويل والتردد المنخفض ثم منطقة أشعة المايكروويف ومنطقة الأشعة تحت الحمراء ثم منطقة الأشعة المرئية ثم منطقة الأشعة فوق البنفسجية ثم منطقة أشعة اكس ثم منطقة أشعة جاما. وهذا التسلسل هو تبعا لزيادة تردد هذه الموجات. ولكل منطقة من مناطق الطيف الكهرومغناطيسي خصائص تميزها عن بعضها البعض وبناء عليه نتجت تطبيقات مختلفة لهذه الأشعة وللعلم فإن منطقة الطيف المرئي هي التي منحنا الله سبحانه وتعالى القدرة على رؤيتها وهي المنطقة التي تستجيب لها شبكية العين لتتمكن من رؤية الأشياء من حولنا.

تجدر الإشارة إلى أن الأشعة الكهرومغناطيسية لها طاقة تعطى بالمعادلة

E = h n
حيث أن الثابت h هو ثابت بلانك
h = 6.6x10-34 J.s
وتستخدم وحدة الإلكترون فولت للتعبير عن طاقة الأشعة الكهرومغناطيسية

1 e.v. = 1.6 x 10-19 J


نستنتج من ذلك أنه كلما زاد التردد ازدادت الطاقة وعليه فإن طاقة أشعة جاما اكبر ما يمكن في الطيف الكهرومغناطيسي وكما نعلم إن جسم الإنسان يتحمل طاقة أقصاها طاقة الطيف المرئي وتعتبر طاقة الطيف فوق الأزرق ضارة وتسبب حرق لخلايا الجسم وكذلك طاقة أشعة اكس تستطيع اختراق الجلد البشري والتعرض لها يسبب خطورة كبيرة. سنقوم بدراسة كل منطقة من مناطق الطيف الكهرومغناطيسي على حدا لتوضيح المزيد من المعلومات عن تولدها واستخداماتها.


تتدرج ألوان قوس قزح من الأحمر حتى البنفسجي ممثلة بذلك جميع ألوان الطيف. يوجد في اللون الأحمر ترددات منخفضة (إذا أمكننا رصدها بالتحديد فهي تصل إلى 500 مليون ذبذبة في الثانية)، في حين يكون طول الموجة طويلاً (أي يصل إلى 0.6 ميكرو متر)، أما في اللون البنفسجي، فتكون الترددات مرتفعة (تصل إلى 750 مليون ذبذبة في الثانية)، في حين أن طول الموجة يكون قصيرا ولكن العين لا تكون حساسة لتلك الإشعاعات الكهرومغناطيسية ولا تراها العين، وتسمى تلك الترددات بالفوق البنفسجية، ولكن بالرغم من عدم رؤيتنا إياها، فالضوء موجود بما يحتويه من أشعة فوق بنفسجية، وقد نشعر بوجودها حين تؤدي إلى إحداث حروق بالجلد. لذلك أحذر المصابيح التي تعمل ببخار الزئبقي، عن طريق غلافها المصنوع من السليس فهي تسمح بمرور الأشعة فوق البنفسجية. يمتد الطيف الإلكترومغناطيسي إلى ما هو أبعد من الأشعة فوق البنفسجية، وهي ما نسميه فوق البنفسجي الأقصى أو بالأشعة السينية الرخوة (X-RY) ويتراوح طول موجتها ما بين 300 جزء في البليون من الأمتار وبعض جزء من البليون من المتر، ثم تأتي بعد مجال الأشعة السينية، مجال أشعة آخر يصل طول موجاته إلى ما فوق الجزء من البليون من الأمتار وذلك من حيث كبر المساحات التي تفصل ما بين الذرات وبعضها، ومما يسمح بتفتتهم عبرالبلورات.


وأخيراً بعد مجال الأشعة السينية الصلبة، نصل إلى مجال أشعة جاما التي تنتج عن التفاعلات النووية كما هو الحال مع الضوء الذي ينبعث من التحولات التي تحدث للذرات وللجزيئات.

أما في الجانب الأخر من الطيف، نجد الأشعة تحت الحمراء والتي يصل طول موجاتها إلى 300 ميكومتر أسفل الأشعة تحت الحمراء، يوجد مجال التوتر السريع (وهي موجات كهرومغناطيسية قصيرة ولكنها عالية بالنسبة للأجهزة الكهربائية التي تبثها كالكليسترون [وهو أنبوب مفرغ لتقوية الذبذبات الكهرومغناطيسية] والكارسيرترون والمجنترون [وهو حمام مفرغ يكون تدفق الإلكترونات فيه خاضعا لتأثير مجال مغناطيسي خارجي]. ويعد فرن الميكروويف من هذه الأجهزة التي تعمل بالموجات الكهرومغناطيسية القصيرة. أما بالنسبة للأجهزة التي تعمل بمجال الترددات الأكثر انخفاضا، مثل مجال هرتزين في الاتصالات عن بعد والتلفيزيون والراديو، حيث يصل طول موجاتها الإذاعية إلى عدة مئات الأمتار وتنتشر الترددات إلى بضع مئات الكيلو سيكل. على سبيل المثال، تمتد أسلاك الكهرباء الخاصة بشركة الكهرباء الفرنسية (EdF=Electricité de France) لأكثر من 50 سيكل في الثانية لموجات يصل طولها إلى 6000 كم. ولكني لا أعرف تطبيقات أخرى خاصة أنه يتم نقل كل الطاقة عبر أسلاك فأنا لا أملك الكثير من المعلومات الفنية بهذا الصدد.

وقد أطلق على هذه الاكتشاف اسم التأثير الكهرومغناطيسي والذي سمح لاحقا باختراع أول مولد للكهرباء وهو عبارة عن تيار كهربي يتولد عن طريق حركة ميكانيكية وليس نتيجة لتفاعل كيميائي كما تمكن العلماء بعد ذلك من اختراع أول محول قادر علي تصعيد الجهد الكهربي لتصبح هذه العناصر (المحرك – المولد – المحول – المحرك) من أهم أركان صناعة الكهرباء.التأثير الصحي للأجهزة
أجهزة الموبايل مفتوحة في غرف النوم تسبب الأرق والإفراط في استخدامها يؤدي إلى تلف في الدماغ وضعف القلب .- حذر مخترع رقائق الهاتف المحمول عالم الكيمياء الألماني فرايدلهايم فولنهورست من مخاطر ترك أجهزة الموبايل مفتوحة في غرف النوم علي الدماغ البشري , وقال في لقاء خاص معه في ميونيخ , إن إبقاء تلك الأجهزة أو أية أجهزة إرسال أو استقبال فضائي في غرف النوم يسبب حالة من الأرق والقلق وانعدام النوم وتلف في الدماغ مما يؤدي علي المدى الطويل إلي تدمير جهاز المناعة في الجسم . وأكد في تصريح صحفي انه توجد قيمتان لتردد الإشعاعات المنبعثة من الموبايل الأولي 900 ميجا هرتز والثانية 1.8 ميجا هرتز مما يعرض الجسم البشري إلي مخاطر عديدة مشيرا إلي محطات تقوية الهاتف المحمول تعادل في قوتها الإشعاعات الناجمة عن مفاعل نووي صغير , كما إن الترددات الكهرومغناطيسية الناتجة من الموبايل اقوي من الأشعة السينية التي تخترق كافة أعضاء الجسم والمعروفة بأشعة " ا** " .

وأشار العالم الكيميائي الألماني الذي يعيش وحيدا في شقته بميونيخ إن الموبايل يمكن أن تنبعث من المحمول طاقة أعلي من المسموح به لأنسجة الرأس عند كل نبضة يرسلها , حيث ينبعث من التليفون المحمول الرقمي أشعة كهرومغناطيسية ترددها 900 ميجا هرتز علي نبضات ويصل زمن النبضة إلي 546 ميكرو ثانية ومعدل تكرار النبضة 215 هرتز.


وأشار بهذا الصدد إلي العديد من الظواهر المرضية التي يعاني منها غالبية مستخدمي الموبايل مثل الصداع وألم وضعف الذاكرة والأرق والقلق إثناء النوم وطنين في الأذن ليلا كما أن التعرض لجرعات زائدة من هذه الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن يلحق أضرارا بمخ الإنسان وفسر طنين الإذن بأنه ناتج عن طاقة زائدة في الجسم البشري وصلت إليه عن طريق التعرض إلي المزيد من الموجات الكهرومغناطيسية .

وقال البروفيسور الذي اخترع رقائق الموبايل أثناء عمله في شركة سيمنس الألمانية للالكترونيات , إن إشعاعات الهاتف المحمول تضرب خلايا المخ بحوالي 215 مرة كل ثانية مما ينجم عنه ارتفاع نسبة التحول السرطاني بالجسم 4% عن المعدل الطبيعي.


وحسب منظمة الصحة العالمية فأنه يوجد علي مستوي العالم حوالي 400 مليون تليفون محمول "موبايل" ويحتمل أن يصل هذا العدد إلي مليار.

وأشار إلي انه اضطر للتقاعد والبدء في علاج نفسه بنفسه من سرطان العظام باستخدام مواد طبيعية مثل بذور المانجو المجففة والثوم المجفف وأشار إلي أنه يوجد تأثير ضار علي الصحة العامة في حالة تجاوز حد الأمان طبقا للمعايير المعتمدة دوليا لاستخدام المحمول أوصت بإجراء المزيد من الدراسات لمعرفة إذا كانت هناك تأثيرات ضارة أكثر عند استخدام هذا التليفون علي المدى الطويل حيث إن القصور في معرفة هذه التأثيرات يؤدي إلي نتائج خطيرة.

وقال البروفيسور الألماني أن مرض السرطان في الإنسان البالغ والناتج من تأثير مخاطر البيئة لا يمكن اكتشافه إلا بعد مرور أكثر من عشر سنوات منذ بداية التعرض ولذلك لابد من ضرورة تنفيذ الدراسات والأبحاث علي المدى الطويل.

وحذر عالم الكيمياء الألماني في ختام الحوار الذي اجري معه بمقر جمعية الصداقة البافارية العربية في ميونيخ , حذر من خطورة أجهزة الموبايل أو الالكترونيات عموما علي صحة الأطفال ، وعلى أجهزة الجسم الحساسة بالنسبة للكبار ، كالمخ والقلب , وقال إن التقنيات الحديثة هي سبب رئيسي في ارتفاع معدلات الإمراض الأكثر شيوعا في الدول المتقدمة . ويحمل العالم الألماني وهو بروفيسور في الكيمياء الصناعية امضي 45 عاما من حياته في الاختراعات التقنية , يحمل في جيبه ذراعا صغيره من الألمنيوم ابتكرها بنفسه يستطيع بواسطتها تحديد مصادر الإشعاع في أي مكان مغلق مثل المكاتب وغرف النوم كما انه يحدد بها اتجاه القبلة نحو الكعبة المشرفة.

الإضرار الصحية المترتبة على استخدام الهاتف المحمول
أظهرت بعض الاختبارات إن أشعة الكهرومغناطيسية تظهر بشكل اكبر في المناطق التي تستخدم فيها الهاتف النقال باستمرار وتشير دراسات حديثة أجريت حول الهاتف النقال في فنلندا إلى إن الإشعاعات الصادرة من أجهزة الهاتف تسبب تغيرات في الدماغ . ووجدت الدراسة إن تعرض خلايا الدماغ إلى إشعاعات الهاتف يضر الحاجز الدموي وهو صمام موجود في الجسم يقي الدماغ من تسرب المواد الضارة . ويرى الخبراء انه بالإمكان إبقاء المخاطر المحتملة عند الحد الأدنى من خلال تقليص المكلمات عبر الهاتف النقال أو استخدام الأسلاك والسماعات عند المحادثات الطويلة كي يبقى الجهاز بعيدا عن الرأس قدر الإمكان.


وقبل عام تقريبا حذرت دراسة أجريت لصالح الحكومة البريطانية الصغار من الاستخدام المفرط للهواتف المحمولة لكون جماجمهم اقل سمكا وقوة من جماجم البالغين وبالتالي قد يكونون عرضة أكثر لإشعاعاتها .

الموجات الكهرومغناطيسية
صورة اضطراب تنتشر بها الطاقة في الفراغ على شكل مجالين مترددين أحداهما مجال كهربائي والأخر مجال مغناطيسي في مستويين يتعامدان على بعضهما كما يتعامدان على اتجاه انتشار الموجة.

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية

1.

تنتشر في الفراغ بسرعة ثابتة تساوي 3x108 ms-1
2.

لا تتأثر بالمجالات الكهربائية أو المغناطيسية
3.

تنتشر في خطوط مستقيمة وتخضع للخصائص الموحية من حيث الحيود والتداخل
4.

موجات مستعرضة قابلة للاستقطاب

طيف الموجات الكهرومغناطيسية
تشغل الموجات الكهرومغناطيسية حيزا كبيرا من الترددات وتتنوع وتختلف عن بعضها في طبيعة مصدرها وطريقة اكتشافها واختراقها للأوساط المختلفة ولكنها تتفق في الخصائص العامة


ينقسم طيف الموجات الكهرومغناطيسية إلى :

1.

موجات الراديو
2.

الأشعة تحت الحمراء
3.

الضوء المرئي
4.

الأشعة فوق البنفسجية
5.

الأشعة السينية
6.

أشعة جاما