كيف يعمل الرادار ؟

تاريخ النشر : 30/03/2016 التعليقات :0 الاعجابات :0 المشاهدات :1446
الكاتب إبراهيم سلطان

طالب علوم اشعاعية

المراجع لمى الخضير

المدقق حمزة الفقير

طالب بكلية الطب بجامعة الملك سعود بن عبدالعزيز للعلوم الصحية ، مهتم بالأدب والإلقاء والكتابة.

كيف يعمل الرادار

الرادار هو شيء يستخدم في كل مكان حولنا على الرغم من أنه غير مرئي ؛ حيث يستخدم مراقب الحركة الجوية رادار لتعقب الطائرات سواء على الأرض أو في الجو، وأيضًا لتوجيه الطائرات في عمليات الهبوط السلس ، وتستخدم الشرطة الرادار للكشف عن سرعة سائقي السيارات المارة ، وتستخدم وكالة ناسا الرادار لرسم خرائط للأرض وللكواكب الأخرى وأيضًا لتتبع الأقمار الصناعية والكشف عن الحطام الفضائي وللمساعدة في إرساء السفن والمناورة ، ويستخدم الجيش الرادار لكشف العدو وتوجيه الأسلحة ، ويستخدم خبراء الأرصاد الجوية الرادار لتعقب العواصف والأعاصير ، وأيضًا نشاهد الرادار في العديد من محلات السوبرماركت عندما تفتح الأبواب تلقائيا.

فمن الواضح أن الرادار عبارة عن تقنية مفيدة جدًا.

عندما يستخدم الناس الرادار فإنهم يحاولون تحقيق واحد من ثلاث أشياء:

  • الكشف عن وجود كائن على بعد مسافة ما ، وعادة ما يكون شيء متحرك مثل الطائرة ؛ ولكن الرادار يمكن أن يستخدم للكشف عن الأجسام الثابتة المدفونة تحت الأرض ففي بعض الحالات يمكن للرادار تحديد الشيء على سبيل المثال فإنه يمكن تحديد نوع الطائرات والكشف عن هويتها .
  • الكشف عن سرعة الكائن وهذا السبب في استخدام الشرطة للرادار.
  • رسم خريطة لشيء ما ، فالمركبات الفضائية أو الأقمار الصناعية  التي تدور حول الكواكب أو الأقمار تستخدم نوع خاص من الرادارات لإنشاء خرائط تضاريسية لسطح الكوكب.

كل الأنشطة الثلاثة السابقة يمكن إنجازها باستخدام شيئين وقد تكون معتاد عليها من الاستخدام اليومي : الصدى وإزاحة دوبلر. هذين المفهومين من السهل عليك فهمها لأن أذنيك تسمعها كل يوم ، والرادار يستخدم نفس الأساليب باستخدام موجات الراديو.

الصدى

الصدى شيء تواجهه في كل وقت. فإذا كنت تصرخ في بئر أو وادي فإن الصدى سيعود لك بعد لحظة. يحدث الصدى لأن بعض موجات صراخك تنعكس إليك من السطح الخارجي( أما الماء في البئر أو جدار الوادي على الجانب الآخر). يتم تحديد الفترة الزمنية بين لحظة صراخك واللحظة التي تسمع فيها الصدى من المسافة بينك وبين السطح العاكس للصدى.

إزاحة دوبلر

إزاحة دوبلر شائعة أيضا وتواجهها دائما ( في أكثر الأحيان من دون أن تشعر). تحدث إزاحة دوبلر عندما ينشأ الصوت أو ينعكس من جسم متحرك ، ولفهم كيف تتم إزاحة دوبلر دعنا نقول أن هناك سيارة قادمة نحوك بسرعة 80 كلم في الساعة وضغط قائد المركبة على بوق السيارة فإنك ستسمع طبقه معينة من الصوت الصادر من البوق ومع اقتراب السيارة فإن صوت البوق سيتحول لطبقة أعلى من الصوت. البوق يصدر نفس طبقة الصوت طوال الوقت أما التغير في طبقة الصوت عند سماعه نسميه إزاحة دوبلر.

يمكن الجمع بين الصدى وإزاحة دوبلر بالطريقة التالية. قل إنك أرسلت صوتا عاليا باتجاه سيارة تتحرك نحوك فإن بعض الموجات الصوتية سترتد إليك من السيارة ( صدى) ولأن السيارة تتحرك نحوك فإن موجات الصوت المرتدة ستنضغط لذلك فإن صوت الصدى سيكون أعلى من الصوت الأصلي الذي أرسلته ، وإذا قمت بقياس نغمة الصدى فيمكنك تحديد سرعة السيارة وهي قادمة.

فهم الرادار

لقد عرفنا أن صدى الصوت يمكن استخدامه لتحديد مدى بعد شيء ما ، وإزاحة دوبلر لمعرفة سرعته ؛ لذلك يمكن إنشاء ( رادار صوتي ) وهذا هو السونار بالضبط ، ويستخدم السونار في الغواصات والقوارب طوال الوقت.

يمكن استخدام نفس المبدأ في الهواء ، ولكن الصوت في الهواء لديه بعض المشاكل:

  • الصوت لا يسافر بعيدا – في الغالب ميل واحد فقط.
  • الجميع تقريبا يمكنه سماع الأصوات ، وذلك فإن من شأن الرادار الصوتي إزعاج الجيران ( يمكن القضاء على هذه المشكلة باستخدام الموجات فوق الصوتية بدلا من الصوت المسموع).
  • لأن صدى الصوت خافت جدا فمن المرجح أنه سيكون من الصعب الكشف عنه .

لذلك الرادار يستخدم موجات الراديو بدلا من الصوت. موجات الراديو تسافر بعيدا. غير مرئية للبشر وسهلة الكشف حتى عندما تكون خافتة .

لنأخذ مجموعة من الرادارات النموذجية تهدف للكشف عن الطائرات أثناء الطيران. تتحول مجموعة الرادارات إلى جهاز إرسال وتطلق موجات راديو قصيرة وعالية الكثافة والتردد. يستمر الانفجار لمايكروثانية ثم يتوقف الرادار عن الإرسال ويتحول إلى متلقي ليسمع الصدى. تقيس مجموعة الرادارات الوقت الذي استغرق ليصل الصدى وأيضا إزاحة دوبلر للصدى. موجات الراديو تسافر بسرعة الضوء ما يقارب 1000 قدم في المايكروثانية لذلك فمجموعة الرادارات لديها سرعة عالية على مدار الساعة ويمكن قياس المسافة إلى الطائرات بشكل دقيق جدا. وباستخدام معدلات إشارة خاصة يمكن لمجموعة الرادارات قياس إزاحة دوبلر بشكل دقيق جدا وتحديد سرعة الطائرات.

أما في الرادارات الأرضية فهنالك الكثير من التداخل ، فعندما يطلق الشرطي نبضة من الرادار فإنه يرتد من كل الأشياء –الجسور و الأسوار والجبال والمباني – ؛ لذلك أسهل طريقة لإزالة كل هذه الأنواع من الفوضى عدم قياس الصدى فقط إزاحة دوبلر ؛ لذا فرادار الشرطة يبحث فقط عن إزاحة دوبلر.

الشرطة الآن تستخدم تقنية الليزر لقياس سرعة السيارات وتسمى هذه التقنية ليدار ، وتستخدم الضوء بدلا من موجات الراديو .

ترجمة/ إبراهيم سلطان

مراجعة/  لمى الخضير

تدقيق/ حمزة الفقير

المصدر: http://science.howstuffworks.com/radar.htm


شاركنا رأيك طباعة