ما هو رادار دوبلر وكيف يعمل | ما هو تأثير دوبلر؟
ربما تكون قد سمعت عن رادار دوبلر ويسمى بالانجليزية “Doppler Radar” ، خاصة إذا كنت تميل إلى متابعة تقارير الطقس المحلية. ولكن ما هو بالضبط رادار دوبلر – وكيف يعمل؟ هنا ، نلقي نظرة على تأثير دوبلر – اكتشاف علمي مفيد – وكيف يتم تطبيقه في الحياة اليومية ، من رادار تتبع السرعة إلى التنبؤ بالطقس.
ما هو تأثير دوبلر؟
تم اكتشاف تأثير دوبلر لأول مرة في منتصف القرن التاسع عشر. يحمل الاسم نفسه لـ كريستيان دوبلر ، وهو عالم رياضيات وفيزيائي نمساوي أول من خطرت له فكرة المفهوم بأكمله من خلال مشاهدة كيف يبدو أن لون ضوء النجوم يتغير مع حركة النجوم. قاده هذا في النهاية إلى إنشاء النظرية وراء تأثير دوبلر.
في حين أن العلم الكامن وراءه رائع ، إلا أنه معقد بعض الشيء ، لذا دعنا نقسمه. يبدأ الأمر برمته بمبدأ حركة الموجة – ويعرف أيضًا باسم أنماط الحركة التي تنقل الطاقة ، ولكن ليس المادة ، من مكان إلى آخر. الصوت ، على سبيل المثال ، ينتقل في موجات.
بعد ذلك ، علينا أن نفهم أن هناك عدة أنواع مختلفة من الموجات ، على الرغم من أن كل منها يشترك في خاصيتين: الطول الموجي والتردد. تخيل موجة تتجه صعودًا وهبوطًا ، وتشكل سلسلة من التلال الصغيرة. حسنًا ، الطول الموجي يقيس المسافة بين قمم تلك التلال الصغيرة ؛ التكرار يحسب عدد التلال التي تمر بنقطة معينة خلال فترة زمنية معينة.
كيف يعمل رادار دوبلر؟
بعبارات بسيطة ، أصبح رادار دوبلر ممكنًا عن طريق قياس التغيير في كل من تردد الموجة وطولها. لماذا يتغيرون؟ سؤال جيد. تحدث هذه التغييرات في الموجة بسبب التغيير في المسافة بين كل ما ينتج الموجات والمشاهد – أو الشخص الذي يقيسها.
لفهم هذا ، تخيل نفسك وأنت تقف بجانب الطريق لأنك تسمع سيارة إسعاف قادمة من بعيد. كلما اقتربت سيارة الإسعاف ، ارتفع صوت صفارات الإنذار ، أليس كذلك؟ في حين أن صوت صفارة الإنذار سيكون ثابتًا بالنسبة لشخص ما داخل سيارة الإسعاف ، فإنه يبدو بصوت أعلى بالنسبة لك مع اقترابها ، لأنه كلما اقتربت صفارة الإنذار ، كلما كانت المسافة التي تقطعها موجات الصوت التي تنبعث منها أقصر قبل أن تسمعها.
يستخدم رادار دوبلر هذه المفاهيم لقياس التغيرات في الترددات التي ترتد من جسم متحرك. هذا يجعل من الممكن تحديد مدى سرعة تحرك الكائن وفي أي اتجاه يسير. بالطبع ، يمكن أيضًا استخدام هذا للمساعدة في التنبؤ بنمط الطقس.
كيف تستخدم اجهزة الرادار تأثير دوبلر
إذا تم التقاطك من خلال رادار السرعة، فقد اختبرت أحد الاستخدامات الأقل شيوعًا لتأثير دوبلر بشكل مباشر. تمت برمجة بنادق الرادار المستخدمة من قبل سلطات إنفاذ القانون لإرسال موجات لاسلكية نحو هدف متحرك – في هذه الحالة ، سيارتك.
عندما تضرب الأمواج السيارة ، فإنها ترتد مرة أخرى بتردد جديد ، كما هو محدد بالسرعة التي تسير بها السيارة. عندما تعود الموجات إلى مستقبل جهاز الرادار ، يتم الكشف عن ترددها الجديد ، مما يسمح للجهاز بحساب سرعة السيارة التي ارتدت منها تلقائيًا.
على نطاق أوسع ، يمكن استخدام نفس المفهوم لتتبع الأشياء أثناء تحركها عبر الفضاء. من خلال ارتداد الترددات عن كائنات تتراوح من الأقمار الصناعية إلى النجوم ، يمكن للعلماء تتبع اتجاه وسرعة حركتها.
كيف يعمل رادار دوبلر للتنبؤات الجوية
هل تساءلت يومًا كيف يستطيع علماء الأرصاد التنبؤ بالطقس بهذه الدقة؟ يعود الكثير منه إلى رادار دوبلر. على غرار جهاز الرادار ، يرسل هوائي الطقس موجة راديو تنثر الطاقة عندما تصطدم بجسم مثل هطول الأمطار. كلما كان الجسم أكبر ، ستعود الطاقة المتناثرة إلى هوائي الرادار.
يمكن أن يساعد هذا علماء الأرصاد الجوية في توقع ما إذا كان هناك هطول أمطار باقٍ في السحب أعلاه بالإضافة إلى الكمية التي قد تكون باقية.
من خلال مراعاة المدة التي يستغرقها نبضة الراديو للارتداد إلى الهوائي ، يمكن للمتنبئين بالطقس أيضًا معرفة مدى بعد هطول الأمطار ورسمه على الخريطة.
ثم يواصلون ارتداد الموجات بعيدًا عن نمط الطقس المعني – وتتبع شكله وموضعه – لتحديد الاتجاه الذي يتحرك فيه وكذلك مدى سرعة تحركه.
على مدى السنوات القليلة الماضية ، تم تحديث العديد من رادارات دوبلر لتشمل الرادارات ثنائية القطب ، والتي ترسل وتستقبل نبضات موجية أفقية ورأسية.
تقطع القدرة على مسح السماء من زوايا متعددة شوطًا طويلاً نحو مساعدة علماء الأرصاد الجوية على التوصل إلى تنبؤات أكثر دقة. يمكن أن توفر التكنولوجيا الجديدة قراءات تسهل التمييز بين الأنواع المختلفة لهطول الأمطار مثل المطر الغزير والبرد والصقيع والثلج. كما أنه مفيد في خضم الكوارث الطبيعية حيث يمكنه اكتشاف الأشياء الخطرة ، مثل حطام الإعصار.
ما مدى دقة رادار دوبلر للتنبؤ بالطقس؟
بالنظر إلى أن خبراء الأرصاد الجوية لديهم كل هذه المعدات الفاخرة عالية التقنية ، فلماذا تكون تقارير الطقس خاطئة في بعض الأحيان؟
حسنًا ، بقدر ما يمكن أن تكون تقنية دوبلر مفيدة ، فهي ليست مثالية ، لا سيما عندما يتعلق الأمر بتتبع جبهات العواصف في السماء.
يمكن أن يكون هذا صحيحًا بشكل خاص أثناء الطقس القاسي. نظرًا لحقيقة أنه غالبًا ما يكون هناك مطر غزير أو تساقط بَرَد أثناء عاصفة شديدة ، فقد يكون من الصعب على بعض الأنظمة ارتداد موجات الرادار إلى السحب ؛ كل هطول الأمطار يعيق الطريق.
بالإضافة إلى ذلك ، تقتصر معظم الرادارات على التقاط الأشياء ضمن نطاق معين ، عادة ما يكون حوالي 100 ميل أو نحو ذلك.
حتى الانحناء الطبيعي للأرض يمكن أن يجعل من الصعب بعض الشيء على رادارات الطقس أن تكون دقيقة تمامًا. يجب أيضًا تحليل المعلومات والبيانات المستقاة من هذه الأجهزة بواسطة خبراء مدربين تدريباً عالياً. وبغض النظر عن مستوى معرفتك ، هناك دائمًا مجال لخطأ بشري بسيط.
