الطاقة الكهرومغناطيسية Electromagnetic Energy

إن وحدة التكوين الأساسية للظواهر الكهرومغناطيسية هيا الفوتون Photon، وهو أصغر كمية من الطاقة الكهرومغناطيسية لطول أي موجة كهرومغناطيسية. والفوتون يتحرك بسرعة الضوء، أي بسرعة 300 ألف كم/ث، أو 186 ألف ميل/ث، تنتشر بطريقة مشابهة لانتشار الموجات البحرية. إن طاقة الفوتون هي التي تحدد مقدار تردد الموجة الصوتية وطولها، فكلما زادت طاقة الفوتون زاد تردد الموجة والعكس صحيح.

تتألف أطياف الطاقة الكهرومغناطيسية Electromagnetic Spectrum من مجالات وفقاً لأطوال موجاتها، وأعطي كل مجال اسماً خاصاً (الشكل 23أ). فأقصر تلك الموجات وأكثرها تردداً هي أشعة جاما، ثم أشعة أكس، يليهما الأشعة فوق البنفسجية UV التي يتراوح طولها ما بين 1 نانوميتر nm (النانوميتر يساوي جزءاً من المليون من الملمتر) و 0.36 ميكروميتر (mm) (الميكروميتر يساوي جزءاً بالألف من الملمتر). وتقاس أطوال الموجات الكهرومغناطيسية المتوسطة بهاتين الوحدتين (الميكروميتر um والنانوميتر nm). أما الموجات المرئية V) Visible Light) فيتراوح طولها بين 400-700 nm، والموجات تحت الحمراء (Infrared (IR يتراوح طولها بين 0.7 – m100. وتعد الموجات التي يقل طولها عن 3 m موجات انعكاسية، أي أنها تنعكس عن المواد حين اصطدامها بها، أما الموجات التي يزيد طولها على 3 um فتعد موجات انبعاثية، أي أن المواد تشعها على شكل حرارة. أما فئات الموجات الطويلة فتقاس بوحدة الملم، والسنتميتر، والمتر، فموجات الميكروويف (mw) يتراوح طولها بين 1 ملم و 1 م، ويشمل هذا المدى من الموجات تلك التي هي من صنع الإنسان، والتي تستخدم في أنظمة الرادار، وموجات الرادار من صنع الإنسان يتم توجيهها من الطائرة أو القمر الصناعي باتجاه الهدف لتنعكس عنها وتعود إلى النظام الاستشعاري المحمول بالطائرة أو القمر الصناعي حاملة معها خصائص المادة التي انعكست عنها.

إن تردد الموجات الطويلة يكون قليلا، وبالتالي فإن الطاقة التي تحملها تلك الموجات والموجودة في الفوتونات المكونة للموجة تكون قليلة نسبياً، وتعرف الموجات التي يزيد طولها على1م بموجات الراديو، وهي موجات ذات تردد منخفض.

 إن المصدر الرئيس للطاقة هو الشمس، حيث يصدر عنها موجات كهرومغناطيسية بأطوال مختلفة، يصل جزء من هذه الطاقة وبنسب مختلفة إلى الأرض، وتعرف بالنوافذ الجوية Atmospheric Windows، ويتعرض الجزء الآخر للامتصاص Absorption والتبعثر Scattering عند اصطدامها بالمواد الموجودة في الجو، سواء أكانت تلك المواد سائلة مثل بخار الماء، أم صلبة مثل الغبار، أم غازية مثل ثاني أكسيد الكربون (الشكل 23-ب). والنوافذ الجوية التي يتم الاستفادة منها بشكل أساسي في الاستشعار عن بعد، حيث تعمل معظم النظم الاستشعارية على تلك النوافذ أو جزء منها.