پیرامون ما مملو از امواج متعدد است.‌‌‌ به‌نوعی می‌توان گفت بشر در محاصره امواج زندگی می‌کند. اما امواج مخابراتی یا امواج رادیویی معروف‌ترین نوع امواجی است که در اطراف ما قرار دارد و البته تاثیرگذارترین آن‌ها نیز به حساب می‌آید. بعد از اختراع رادیو، بشر قدم بزرگی در برقراری ارتباط برداشت. ارتباط انسان با انسان و حتی انسان با فضا.

با توجه به این تعاریف، امواج رادیویی چیست؟ چه کاربردهایی دارد؟ چطور ساخته می‌شود و از همه مهم‌تر آیا این امواج برای انسان‌ها خطر دارد؟ این‌ها بخشی از مواردی است که در این مقاله به بررسی آن پرداخته‌ایم.

امواج مخابراتی چیست؟

امواج مخابراتی به امواجی با طول موجی مشخص می‌گویند. امواج الکترومغناطیسی طول موج‌های مختلفی دارد. از امواج رادیویی با طول موج بلند گرفته تا پرتو  ایکس با طول موج‌های بسیار کوتاه. هر چه این طول موج‌ها بلندتر باشند، فرکانس و نفوذشان کمتر می‌شود اما برد بیشتری خواهند داشت. به همین دلیل است که دکل‌های انتن‌‌های امواج مخابراتی با فواصل زیادی نسبت به هم توزیع می‌شوند.

این امواج الکترومغناطیسی به دلیل داشتن ماهیت حامل بودن، به امواج حامل نیز شناخته می‌شوند.  این امواج یا به‌‌صورت طبیعی، برای مثال از طریق رعد و برق تولید می‌شوند یا توسط فرستنده‌ها و حرکت ذرات الکتریکی شتابدار بوجود می‌آیند.

کشف امواج رادیویی

همان‌طور که در بالا به توضیح آن پرداختیم، امواج مخابراتی به امواجی با طول موج مشخص گفته می‌شود که شرایط حامل بودن را دارند و در نتیجه از آن‌ها برای مخابره اطلاعات استفاده می‌شود. در دنیایی که زندگی روزمره بدون امواج مخابراتی عملا غیرممکن است، کمتر فرد علاقه‌مندی وجود دارد که نام جیمز کلارک ماکسول  را نشنیده  باشد. ماکسول در تئوری منسوب به خودش در امواج الکترومغناطیسی، ‌امواج رادیویی را پیش‌بینی کرده بود. چندین سال بعد هاینریش هرتز که یک فیزیکدان آلمانی بود، در آزمایشگاه خود  به کمک نظریه ماکسول توانست امواج رادیویی را کشف و پیش‌بینی وی را محقق کند.

هرتز به کمک یک شکاف جرقه متصل به یک سیم‌پیچ القایی و یک فاصله جرقه جداگانه در یک آنتن دریافتی توانست به این مهم دست یابد.  هرتز متوجه شد هنگامی که امواج حاصل از جرقه فرستنده سیم‌پیج، توسط آنتن دریافتی، دریافت می‌شود، از طرفی جرقه نیز شکاف خود را پر می‌کند؛ در نتیجه سیگنالی تولید می‌شود که تمام خواص امواج الکترومغناطیس  را دارد.

انواع امواج رادیویی

تا اینجا به پاسخ سوال امواج مخابراتی چیست پرداختیم. در ادامه خوب است بدانیم که این امواج چه انواعی دارند و منشا هریک از آن‌ها چیست.

امواج طبیعی

همان‌طور که در بالا هم به آن اشاره شد، یکی از اصلی‌ترین منابع تولید امواج رادیویی رعد و برق است. از دیگر منابع طبیعی امواج رادیویی می‌توان به اجرام آسمانی اشاره کرد. بسیاری از اجرام از جمله سیاه‌چاله دیده شده در سال ۲۰۱۹ به کمک تابش همین امواج رادیویی در فضا کشف و رصد شدند.

امواج غیرطبیعی

از آنجایی که بشر همواره در تلاش است که به تقلید از طبیعت تولیداتی شبیه آن داشته باشد، دست به تولید و ساخت امواج رادیویی هم زده است تا بتواند با فراغ  بال در دنیای مدرن قدم بردارد. از جمله امواج رادیویی مصنوعی می‌توان به امواج مایکروویو، رادارها، سیگنال‌های رادیو  تلویزیون، تلفن‌های ماهواره‌ای، رادیو دوطرفه، وای‌فای و بلوتوث اشاره کرد. 

امواج رادیویی چطور انتشار پیدا می‌کنند؟

امواج الکترومغناطیس که امواج مخابراتی یا رادیویی هم در همین دسته قرار می‌گیرند، امکان انتشار در خلا را نیز دارند. امواج رادیویی در خلا با سرعت نور حرکت می‌کنند و مانند نور دچار پدیده‌هایی چون شکست، پراش،‌ جذب، قطبش و … می‌شوند. به عبارت ساده‌تر این امواج برای جابه‌جایی نیازی به ماده ندارند و در هر محیطی می‌‌توانند جابه‌جا شوند اما اگر وارد محیط غلیظ‌تر شوند مانند نور رفتار متفاوتی خواهند داشت. همان‌طور که ساخت امواج رادیویی و منبع تولید آن مختلف بود، انتشار آن نیز در حالت‌های مختلفی رخ می‌‌دهد که در ادامه به توضیح  آن می‌پردازیم. باید درنظر داشته باشید که باندهای انتشار امواج بسته به نوع کاربرد و هدف آن متفاوت بوده و یکسان نیست و بیشتری و کمترین فرکانس هر موج، باند آن را مشخص می‌کند.

امواج سطحی

امواج سطحی همان‌طور که از نامش پیداست، دامنه حرکتی در سطح کره زمین دارد. این امواج در باندهای VIF و IF منتشر می‌شوند و کاربردشان در برقرارکردن ارتباط جهانی است. از آنجایی که این امواج سطحی هستند و سطح کره زمین نیز انحنا دارد، مسیر حرکت این اماج نیز در اثر برخورد با زمین منحنی می‌شود. ایستگاه‌های رادیویی در موج AM برای ارسال اطلاعات از همین روش استفاده می‌کنند.

امواج آسمانی

به امواج دور بردی گفته می‌شود که در بی‌سیم‌ها و رادیوها کاربرد دارد و هدفش مخابره اطلاعات در مسیرهای طولانی است. باند انتشار این امواج رادیویی MF یا HF  است و تلگراف معروف‌ترین کاربرد آن به شمار می‌آید. ساخت امواج رادیویی آسمانی به این صورت است که فرستنده تحت زاویه خاصی این امواج را به فضا منتشر می‌کند و این موج‌ها در لایه یونوسفر منعکس شده و به گیرنده رادیویی در جای دیگر زمین می‌رسند.

امواج خطی

قطعا در فیلم‌‌های پلیسی شاهد استفاده افسران پلیس از بی‌سیم بوده‌اید. انتشار امواج رادیویی در بی‌‌سیم‌ها، واکی تاکی‌ها، رادارها و این دست ابزارهای ارتباطی به روش خطی است؛ یعنی امواج رادیویی از فرستنده به سمت آنتن گیرنده امواج رادیویی به‌صورت مستقیم حرکت می‌کند. از این روش برای مسافت‌های متوسط استفاده می‌شود.

کاربردهای امواج رادیویی

امواج رادیویی امواج حاملی هستند که می‌توانند اطلاعات را از نقطه‌ای به نقطه‌ دیگر مخابره کنند. مخابره اما تنها کاربرد این امواج نیست. تنها یکی از کاربردهای امواج رادیویی برقراری ارتباط است. انواع ارتباط رادیویی، تلفن‌های بی‌سیم، رادارها و ماهواره‌ها به کمک همین تکنولوژی  فعالیت می‌کنند. کاربرد مهم دیگر این امواج در صنعت پزشکی است. هم بخش درمانی مانند انواع پرتو درمانی‌ها و هم در بخش زیبایی، امواج رادیویی کاربرد دارند. این امواج در کنار اینکه سبب از بین رفتن سلول‌های سرطانی می‌شوند، به تحریک کلاژن‌های پوست نیز کمک می‌کنند و برای جوانسازی در کلینیک‌های زیبایی کاربرد دارند. در نتیجه برای امواج رادیویی می‌توان دو کاربرد کلی درنظر گرفت:

• کاربرد مخابراتی
• کاربرد پزشکی

مضرات ناشی از تابش امواج رادیویی

ما هر روزه با امواج رادیویی سروکار داریم؛ تلفن‌های بی‌سیم، وای‌فای خانه یا محل کار، تلفن همراه و ده‌ها وسیله دیگر که با امواج رادیویی کار می‌کنند. زندگی ما به عنوان انسان مدرن به آن وابسته است. به همین دلیل بررسی مضرات آن برای ما از اهمیت بالایی برخوردار است. 

در بخش معرفی امواج مخابراتی به طول موج بلند آن اشاره کردیم و گفتیم که هرچه این طول موج بلندتر باشد، قدرت نفوذ آن کمتر می‌شود اما برد بالاتری خواهد داشت. برای مثال امواج رادیویی RF طول موج بلند اما قدرت نفوذ بسیار کمی دارند. به دلیل همین تنوع در طول موج امواج رادیویی، طول مو‌ج‌های خاصی از امواج رادیویی توانایی از بین بردن سلول‌های سرطانی را دارد؛ در نتیجه همین امواج می‌تواند به سلول‌های سالم نیز آسیب جدی وارد کند. 

از آنجایی که ما هر روزه در معرض تابش این امواج هستیم و همچنان علم نتوانسته است تاثیر این امواج را بر DNA انسان به‌صورت قطعی ثابت کند، می‌توانیم بگوییم که این امواج برای انسان بی‌خطر نیست اما درصورتی که در معرض تابش مداوم باشد؛ مانند افرادی که از تجهیزات رادار استفاده یا محافظت می‌کنند، احتمال بروز سرطان برای این افراد بالا می‌رود. آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان (IARC)  تابش الکترومغناطیس  را در دسته “احتمالا سرطانزا برای انسان” طبقه‌بندی کرده است. این طبقه‌بندی به این علت انجام شده است که هیچ دلیلی دال بر حتما سرطال‌زا بودن یا نبودن آن وجود ندارد اما از تاثیر این امواج  بر روی افرادی که بیشتر از عام مردم با آن سروکار دارند هم نمی‌توان چشم‌پوشی کرد.

کلام آخر

در این مقاله سعی شد نگاه کلی و اجمالی به پدیده امواج رادیویی انداخته شود. کشفی که منجر به  اختراع رادیو شد و در قدم‌های بعدی انسان‌ها را به فضای بیرون از سیاره خود وصل کرد. به معنای ارتباطات رنگ تازه‌ای بخشید و مانند هر تکنولوژی تازه‌ای زندگی را برای مردم راحت‌تر کرد. از طرفی امواج رادیویی تاثیر شگرفی بر علم پزشکی داشت و فاصله انسان‌های بسیاری  را با مرگ بیشتر کرد.

در کنار همه این مزایا نمی‌توان از معایب و تاثیرات مخرب احتمالی آن چشم‌پوشی کرد. به همین دلیل باید در استفاده از هر تکنولوژی حتی امواج مخابراتی که هر روزه از بین آن‌ها به محل کار و خانه تردد می‌کنیم، هوشمندانه قدم برداریم.