تعد الطاقة المشعة أحد أهم أشكال الطاقة على هذا الكوكب، ولكن من السهل عدم التركيز عليها. وذلك لأن جزءًا صغيرًا منها فقط مرئي للعين البشرية.
لا تقع معظم أنواع الطاقة المشعة، مثل الأشعة السينية وموجات الراديو، في طيف الضوء المرئي، لذا فهي تتطلب معدات متخصصة للإدراك.
ولكن حتى عندما لا نستطيع رؤيتها، فإنها لا تزال موردًا مهمًا للغاية: نستخدمها للتواصل عبر مسافات طويلة، وزراعة المحاصيل، وحتى تدفئة منازلنا.
تعرف على كل ما تحتاج لمعرفته حولها وكيف يمكن لنوع واحد منها – التسخين بالإشعاع – أن يساعدك في توفير المال في فاتورة الكهرباء.
ما هي الطاقة المشعة؟
لنبدأ باستكشاف تعريف الطاقة المشعة “هي طاقة كهرومغناطيسية تنتقل في موجات عرضية”. على عكس الطاقة الكامنة، حيث يتم تخزينها ويمكن استخدامها لاحقًا، وهي نوع من الطاقة الحركية، مما يعني أنها مرتبطة بالحركة.
تشمل أنواع الطاقة الكهرومغناطيسية ما يلي:
- أشعة غاما.
- موجات الراديو.
- الأشعة السينية.
- الضوء (الطاقة الكهرومغناطيسية المرئية).
كل شيء من أشعة الشمس القادمة من نافذتك إلى الميكروويف الذي تستخدمه لتسخين طعامك هو شكل من أشكالها.
كيف تعمل الطاقة المشعة؟
تنتقل الطاقة المشعة من مكان إلى آخر على شكل موجات كهرومغناطيسية أو إشعاع كهرومغناطيسي. في أبسط مستوياتها، تتكون الموجات الكهرومغناطيسية من فوتونات ليس لها كتلة وتتحرك بسرعة الضوء.
عندما تطلق الشمس الطاقة، فإنها تنتقل إلى الأرض على شكل إشعاع شمسي، وهو نوع من الطاقة المشعة. لا تنتج هذه الطاقة أي حرارة عند التحرك في الفضاء لأنه لا يوجد أي شيء يمكن أن تتفاعل معه.
ولكن عندما تصل إلى الأرض، فإنها تنقل تلك الطاقة إلى أجسام أخرى. تقوم النباتات بتحويل الطاقة المشعة للشمس إلى طاقة كيميائية باستخدام التمثيل الضوئي. الألواح الشمسية تحول الإشعاع الشمسي إلى طاقة كهربائية.
ما هي الأنواع السبعة للطاقة المشعة؟
أنواع الطاقة المشعة موجودة على نفس الطيف الكهرومغناطيسي يكمن الاختلاف الرئيسي في الطول الموجي أو تردد الموجات التي تنتجها.
الموجات عالية التردد لها أطوال موجية أقصر وتنتج المزيد من الطاقة، مع قياس التردد بالهرتز (هرتز)، أو عدد الدورات في الثانية. دعونا نلقي نظرة على الأنواع السبعة من الطاقة المشعة بترتيب ترددها.
1. موجات الراديو.
تقع موجات الراديو في الطرف السفلي من الطيف لأن لها أطوال موجية أطول بكثير من الأنواع الأخرى من الطاقة المشعة. يمكننا استخدامها لنقل المعلومات عبر مسافات طويلة باستخدام مستقبلات الراديو ويمكننا ملاحظتها في الفضاء باستخدام التلسكوبات الراديوية.
2. المايكرويف.
مثل موجات الراديو، تكون الموجات الدقيقة غير مرئية للعين البشرية ولكنها تستخدم في العديد من أنواع التقنيات، بما في ذلك الرادار والأقمار الصناعية والواي فاي. يواجه معظمنا أفران ميكروويف في المطبخ على شكل أفران ميكروويف.
3. موجات الأشعة تحت الحمراء.
إن موجات الأشعة تحت الحمراء ملحوظة لأنها تمتلك طاقة أعلى من الموجات الدقيقة، لذلك يمكننا أن نشعر بها على الجسم كحرارة. إذا جلست يومًا ما بجوار مصباح حراري، فقد شعرت بوجود طاقة الأشعة تحت الحمراء على جلدك. على الرغم من أنها غير مرئية للعين المجردة، يمكننا ملاحظة موجات الأشعة تحت الحمراء باستخدام أجهزة التصوير الحراري.
إقرأ أيضاً… ما هي الأشعة تحت الحمراء؟ وما هي خصائصها؟
4. الضوء المرئي.
الضوء المرئي هو النوع الوحيد من الطاقة المشعة التي يمكن للعين البشرية رؤيتها. الألوان هي نتيجة أطوال موجية مختلفة تمنح طاقة الضوء مظهرها الفريد.
5. ضوء الأشعة فوق البنفسجية.
الأشعة فوق البنفسجية هي شكل آخر من أشكال الطاقة الضوئية التي لها طول موجي أقصر من الضوء المرئي ولكن لا يزال من الممكن لبعض الحيوانات رؤيتها. بالإضافة إلى الضوء المرئي، تحتوي طاقة الشمس على الأشعة فوق البنفسجية التي يمكن أن تكون ضارة للبشرة بكميات كبيرة. (لهذا السبب ينصح الأطباء بوضع كريم واق من الشمس كل يوم).
6. الأشعة السينية.
للأشعة السينية طول موجي قصير بحيث يمكنها اختراق أنواع من المادة لا تستطيع الأنواع الأخرى من الطاقة المشعة القيام بها. لهذا السبب يتم استخدامها بشكل شائع للأشعة، كنوع من الصور الطبية. إذا كنت قد تعرضت لكسر في العظام أو قمت بزيارة طبيب الأسنان ، فهذا يعني أنك خضعت للأشعة السينية. يختلف هذا عن القياس الإشعاعي، الذي يشير إلى قياس الإشعاع في أي مكان على الطيف الكهرومغناطيسي.
7. أشعة غاما.
أخيرًا، هناك أشعة جاما التي لها أعلى تردد لجميع الموجات الكهرومغناطيسية. يتم إنتاجها في الغالب عن طريق النجوم وفي التفاعلات النووية.
إقرأ أيضاً… ما هي أشكال الطاقة؟ مع أمثلة عليها.
هل الطاقة المشعة نوع من الطاقة الكهربائية؟
يتم توليد الطاقة المشعة لكل مصدر للطاقة الكهربائية على الرغم من أنها تحتوي على كلمة “كهرو” في اسمها “كهرومغناطيسية”، إلا أنها تختلف عن الطاقة الكهربائية التي تعتمد على حركة الإلكترونات لتوصيل الطاقة.
لكن هذا لا يعني أنهما غير مرتبطين: وفقًا لقوانين الديناميكا الحرارية، يمكن تحويل نوع من الطاقة إلى نوع آخر. في الواقع، نحن نفعل هذا طوال الوقت.
يمكنك استخدام الطاقة الكهربائية لتشغيل مصباح كهربائي، والذي يعطي ضوءًا مرئيًا، وهو نوع من الطاقة المشعة. أو يمكنك استخدام الكهرباء لتوليد الحرارة عن طريق توصيل سخان الفضاء لتوليد الأشعة تحت الحمراء.
هل يمتلك البشر طاقة مشعة؟
ليست الشمس والنجوم هي الأشياء الوحيدة التي تنتج طاقة مشعة. تصدر جميع الكائنات الحية، بما في ذلك البشر، إشعاعًا كهرومغناطيسيًا.
إنه يقع في الطرف السفلي من الطيف، لذا فهو غير مرئي للعين المجردة، ولكنه جزء من منطقة الأشعة تحت الحمراء. لهذا السبب يمكن رؤية البشر والحيوانات الأخرى في الليل باستخدام أجهزة التصوير الحراري.
إقرأ أيضاً… ما هو الرادار؟ وكيف يعمل الرادار؟
هل الطاقة المشعة آمنة؟
تنتج الطاقة المشعة إشعاعًا مؤينًا أو غير مؤين اعتمادًا على مكانها على الطيف الكهرومغناطيسي. يزيل الإشعاع المؤين الإلكترونات من الذرات – بما في ذلك تلك الموجودة في جسم الإنسان – بينما لا يزيلها الإشعاع غير المؤين.
الموجات الموجودة في الطرف الأعلى من الطيف الكهرومغناطيسي، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وموجات غاما، تصدر إشعاعات مؤينة. لهذا السبب نحتاج إلى تجنب التعرض المفرط لمصادر الإشعاع هذه (وارتداء واقي من الشمس يحجب الأشعة فوق البنفسجية).
الموجات الموجودة في الطرف السفلي من الطيف، بما في ذلك الموجات الدقيقة وموجات الأشعة تحت الحمراء، غير مؤينة. هذا هو السبب في أنه من الآمن طهي الطعام في الميكروويف أو الجلوس أمام مصباح حراري يعمل بالأشعة تحت الحمراء دون تعريض أنفسنا للخطر.
كيف يتم استخدام الطاقة المشعة؟
كما رأينا، تأتي الطاقة المشعة في أشكال عديدة، لذلك لها مئات الاستخدامات. فيما يلي بعض الأمثلة على كيفية استخدامها:
- لإنتاج الحرارة (النار، مصباح الأشعة تحت الحمراء).
- للتواصل (موجات الراديو، إشارات الهاتف الخلوي).
- لطهي الطعام (ميكروويف، غلايات كهربائية).
- لإنشاء صور (أشعة سينية، تلسكوبات راديوية).
- لزراعة النباتات (ضوء الشمس، الأشعة فوق البنفسجية).
- لإنتاج الكهرباء (الطاقة الشمسية، الطاقة النووية).
كيف يعمل التسخين بالإشعاع؟
إذا سمعت شخصًا يتحدث عن التسخين الإشعاعي، فهو لا يتحدث عن الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله. يعتمد التسخين الإشعاعي بشكل أساسي على النقل المباشر للحرارة عبر الأشعة تحت الحمراء، أي نوع واحد فقط من الطاقة المشعة.
نظرًا لأن التدفئة بالإشعاع أكثر فاعلية من أنواع التدفئة الأخرى، يتم استخدامها بشكل متزايد لتدفئة المنازل والمباني. كيف تختلف عن أنواع التدفئة الأخرى؟
تخيل نظام تدفئة يعمل بالهواء القسري حيث يتم نفخ الهواء الساخن عبر غرف المبنى عبر مجرى هواء. عادة ما يكون هذا النوع من التسخين أقل كفاءة من التسخين بالإشعاع لأنه يسخن الفراغ بشكل غير متساو.
كما يمكن للهواء الساخن الهروب من خلال الفجوات في القناة. يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تفاقم الحساسية عن طريق نفخ جزيئات الغبار.
في المقابل، يستخدم التسخين بالإشعاع أنابيب أو كبلات لتوزيع الحرارة، عادة عن طريق لوحة الحائط أو تركيب الأرضية. “تشع” الحرارة من الأرضية أو لوحة الحائط وتدور بشكل طبيعي، لذلك لا تحتاج إلى دفعها بواسطة مروحة أو فتحة تهوية.
كما يستغرق التسخين بالإشعاع وقتًا أقل لتسخين الغرفة مقارنة بالطرق الأخرى، مما قد يؤدي إلى توفير الطاقة على المدى الطويل.
هل الطاقة المشعة متجددة؟
يعتمد ما إذا كانت الطاقة المشعة متجددة أم لا على المصدر. طاقة الشمس متجددة، ولهذا تعتبر الألواح الشمسية شكلاً من أشكال الطاقة الخضراء المتجددة.
تنتج أفران الميكروويف والسخانات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء أيضًا طاقة مشعة، ولكن إذا تم تشغيلها بواسطة مصدر غير متجدد، مثل الفحم، فهي غير قابلة للتجديد.
في الوقت نفسه، لا تعتمد جميع المصادر المتجددة على الطاقة المشعة. طاقة الرياح هي نوع من طاقة الحركة، بينما تعتمد محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية على الطاقة الحرارية.
قد تساعدك أيضاً على تخفيض فاتورة الكهرباء.
الطاقة المشعة موجودة في كل مكان حولنا على الرغم من أننا لا نفكر فيها كل يوم. لكن معرفة المزيد عن ماهيته وكيفية تأثيره على حياتنا اليومية يمكن أن يحدث فرقًا.
من السهل تزويد منزلك بالطاقة المتجددة من خلال خطط الطاقة الخضراء المتجددة. ما عليك سوى اختيار خطة للطاقة الخضراء للتأكد من أن 100٪ من استخدامك للطاقة يقابله مصادر الطاقة المتجددة.
وإذا كنت ترغب في تحقيق أقصى استفادة مقابل ما تدفعه، تتيح لك خطة الكهرباء المجانية تشغيل أجهزتك الأكثر استهلاكًا للطاقة خلال ساعات الذروة بدون تكلفة.