تعويض لعلامة البروج
المشاهير C المشاهير

اكتشف التوافق بواسطة علامة زودياك

يشرح أحد الخبراء: لماذا يصبح الاتصال بالإنترنت غير موثوق به في المطر؟

لماذا يصبح اتصالك بالإنترنت غير موثوق به ويبدأ هاتفك الخلوي في إثارة المشاكل عندما تمطر؟ يكمن السبب في طبيعة القوة الكهربائية - والطرق التي يعطل بها الطقس السيئ عملها.

الرياح الموسمية في الهند ، والأمطار والإنترنت ، والرياح الموسمية والاتصال بالإنترنت ، وأمطار الهند ، واتصال الهاتف الخلوي بالأمطار ، والهندية السريعةعلى طريق بنيودلهي ، 28 أغسطس ، 2020 (Express Photo: Amit Mehra)

مع بدء تراجع الرياح الموسمية رسميًا ، سيتطلع الكثير في الهند إلى بعض الراحة من ظاهرة توقعوها كلما هطلت الأمطار: تصبح اتصالات الإنترنت غير مستقرة ، وتتدهور شبكات الهاتف الخلوي. لماذا يحدث هذا؟







في ستينيات القرن التاسع عشر ، تنبأ الفيزيائي الاسكتلندي جيمس ماكسويل بوجود نوع جديد من الموجات 'الكهرومغناطيسية' التي تنتقل بسرعة ~ 300 مليون متر / ثانية. بعد عقدين من الزمان ، تحقق هاينريش هيرتز تجريبيًا من نظرية ماكسويل ، وفي عام 1895 ، أظهر السير جاجاديش شاندرا بوس لأول مرة اتصالًا لاسلكيًا بالموجات الكهرومغناطيسية على مسافة 23 مترًا في كلكتا ، مما وضع الأساس لنظام اتصال حديث.

لفهم كيف نتواصل أو نرسل رسائل اليوم عبر الإنترنت عبر القارات - ثم كيف يتم قطع هذا الاتصال - نحتاج أولاً إلى فهم الطبيعة الأساسية للقوة الكهربائية.

الخبير

فارون مخيجا أستاذ مساعد في الفيزياء بجامعة ماري واشنطن.

الإلكترونات في الاتصال

هناك ثلاث كتل بناء أساسية ، أو 'مكعبات الليغو' التي تستخدمها الطبيعة لصنع كل المادة - نوعان من الكواركات ، والإلكترون. لأغراضنا ، نحتاج إلى مناقشة الإلكترون فقط.

كل المادة تتكون من العديد والعديد من الإلكترونات. مثل أحجار الليغو الأخرى ، تمتلك الإلكترونات خاصية تسمى الكتلة ، والتي تشير إلى مدى تأثير قوة الجاذبية عليها ، وبالتالي فهي مرتبطة ارتباطًا مباشرًا بوزنها.

تشير خاصية أخرى للإلكترونات تسمى الشحنة الكهربائية إلى مدى تأثير القوة الكهربائية عليها. تحدد شحنة الإلكترون أيضًا قوة القوة الكهربائية التي يطبقونها على أشياء أخرى لها شحنة أيضًا (مثل طوبي الليغو الآخرين ، على سبيل المثال). هذه القوة ، مثل قوة الجاذبية ، تعمل عن بعد. لذلك ، فإن إلكترونين مفصولين بمسافة طويلة يطبقان قوى كهربائية دون إجراء اتصال على الإطلاق. نظرًا لأن الإلكترون مشحون ، فإن المساحة المحيطة به تمتلئ بمجال كهربائي.

إذا تخيلت أن إلكترونًا يعيش في محيط يصنعه ، يمكنك ، إذا حركت الإلكترون ، أن تبدأ موجة في هذا المحيط. هذا مشابه لرمي حجر في بركة ثابتة ، مما ينتج عنه تموجات تنتقل بعيدًا عنها. عندما تمر هذه الموجة بإلكترون آخر يصادف وجوده في محيط إلكتروننا ، فإن هذا الإلكترون الآخر سيرتد لأعلى ولأسفل - كما تفعل عندما تغسل فوقك موجة المحيط.

هذه هي الطريقة التي نتواصل بها. تبدأ الموجة الكهرومغناطيسية في مكان ما عن طريق اهتزاز الإلكترونات ، ثم تغسل فوق الإلكترونات في مكان ما بعيدًا. كلمة 'إشارة' تعني على وجه التحديد الموجات الكهرومغناطيسية. يمكن للإلكترونات الموجودة في عينيك أيضًا الاستجابة لهذه الموجات ، بشرط أن يكون الطول الموجي - المسافة بين القمم في الموجة - ضمن نطاق معين. في نطاق الطول الموجي هذا ، تكون الموجات الكهرومغناطيسية مرئية لنا ؛ هم خفيفون! يستخدم الشكل الأساسي للاتصال البعيد المدى - وميض الضوء الساطع واستخدام شفرة مورس - نقل الموجات الكهرومغناطيسية من موقع إلى آخر.

أوضح صريحالآنبرقية. انقر هنا للانضمام إلى قناتنا (ieexplained) وابق على اطلاع بآخر المستجدات

الالياف الضوئية والمطر

تؤهلنا هذه المفاهيم لفهم الطريقة الوحيدة للاتصال التي لم تعد مهمة ، وهي الإنترنت. هذه شبكة واسعة من أجهزة الكمبيوتر في جميع أنحاء العالم يمكنها نقل الموجات الكهرومغناطيسية إلى بعضها البعض ، وبالتالي التواصل.

هناك طريقتان أساسيتان لنقل الموجات - عن طريق الألياف الضوئية والأبراج الخلوية (عبر رابط القمر الصناعي). الألياف الضوئية عبارة عن قضبان زجاجية طويلة ورفيعة بسمك أقل من شعر الإنسان. ينحصر الضوء في القضيب بسبب ظاهرة الانعكاس الداخلي الكلي. عندما ينتقل الضوء من وسط أكثر كثافة إلى وسيط أقل كثافة (على سبيل المثال ، من الزجاج إلى الهواء) يضرب السطح بين وسيطين شفافين بزاوية حرجة ، فإنه ينعكس تمامًا مرة أخرى في الوسط الأكثر كثافة. بهذه الطريقة ، تحبس الموجات الكهرومغناطيسية داخل الألياف وتنتقل بطولها. يتيح ربط أو ربط مئات الآلاف من الكيلومترات من الألياف معًا ودفنها تحت الأرض أو تحت سطح البحر بالاتصال في جميع أنحاء العالم. يتم إنشاء الموجات الكهرومغناطيسية المستخدمة في الاتصال (موجات الأشعة تحت الحمراء) بواسطة الليزر ، ولها طول موجي أطول قليلاً من الضوء المرئي ، لذا فهي غير مرئية بالنسبة لنا.

تم إنشاء شبكة الألياف الضوئية في الهند بواسطة VSNL ، وهي مملوكة لشركة Tata Communications وتم تطويرها حاليًا. يتصل جميع مزودي خدمة الإنترنت بطريقة ما بشبكة 'المستوى 1' هذه ، وفي النهاية بمنزلك. هذه الوصلات الثانوية ليست بالضرورة بصرية ، وتتضمن عدة مكونات كهربائية. (ملاحظة: الكابلات الكهربائية تنقل الإلكترونات بدلاً من الموجات الكهرومغناطيسية ، ولكن هذا موضوع ليوم آخر!) المكونات الكهربائية مطلوبة أيضًا على طول شبكة الألياف الضوئية بأكملها لتضخيم الضوء وتشغيله وإيقافه للاتصالات الرقمية.

قد تقطع الأمطار الموسمية هذه الشبكة الجوفية بعدة طرق. يمكن أن يؤدي الجمع بين تسرب المياه إلى الأرض والانهيارات الأرضية إلى إتلاف المكونات الكهربائية المختلفة في الشبكة ، أو التسبب في أضرار مادية في المواقع التي يتم فيها تقطيع الألياف معًا.

يمكن أن يكون هناك أيضًا ضرر مماثل ، أو انقطاع التيار الكهربائي في المواقع الوسيطة ، حيث يتصل مزود الخدمة المحلي الخاص بك بشبكة Tier 1 الضوئية ، ثم بمنزلك. تحتوي الألياف على طبقة واقية من اللب والكسوة والبلاستيك ويتم تثبيتها في حاوية واقية مانعة لتسرب الماء ، لذلك يكون نقل الإشارة أقل تأثراً بالمطر. تتم إزالة الطلاء أثناء ربط ألياف. في المواقع التي تبدأ فيها الألياف أو تنتهي (المعروفة باسم 'مربعات لصق') هناك احتمال أن تتعرض الألياف لمياه الأمطار ، مما يؤدي إلى انخفاض في قوة الإشارة. بالإضافة إلى ذلك ، قد تجد جزيئات الماء طريقة عبر الشقوق الدقيقة في الألياف ، مما يؤثر في النهاية على حياة الألياف.

لا تفوت من شرح | 13 فقاعات هواء في الهند ومن يُسمح له بالسفر إلى هذه البلدان

الهواتف المحمولة في المطر

عندما يكون هاتفك الخلوي متصلاً بالإنترنت ، تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية من جهازك عبر الهواء إلى برج خلوي. يمكنك التفكير في هذا على أنه هوائي عملاق. ترتد الإلكترونات في هذا الهوائي لأعلى ولأسفل. عندما يفعلون ذلك ، فإنهم ينتجون موجاتهم الكهرومغناطيسية الخاصة بهم ، والتي تنتقل إلى موقع مركزي يديره مزود الخدمة الخاص بك. في هذا الموقع ، تتم معالجة الموجات بطريقة ما ، ويتم إرسالها إما إلى شبكة الألياف الضوئية (الإنترنت) أو هاتف آخر (مكالمة هاتفية ، رسالة نصية ، إلخ).

هناك أنواع مختلفة من المعالجة التي قد تحدث. على سبيل المثال ، أحد الاختلافات المهمة بين الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من هاتفك وتلك الصادرة من الليزر الذي ينتقل في الألياف الضوئية هو الطول الموجي. يبلغ طول موجات الراديو المنبعثة والمستلمة من هاتفك مترًا تقريبًا. في المقابل ، يبلغ طول موجات الأشعة تحت الحمراء التي تنتقل عبر شبكة الألياف حوالي جزء من المليون من المتر. لاحظ أن أياً من هذه الأطوال الموجية لا يؤثر على الإلكترونات في عينك ، لأنها ليست أطوال موجية مرئية (حوالي 500 جزء من المليار من المتر).

بطريقة ما ، يجب 'ترجمة' الرسالة الواردة من هاتفك من الراديو إلى موجات الأشعة تحت الحمراء. إذا كنت تستخدم Morse Code ، فقد تتخيل أن موجات الراديو التي اكتشفها مزود الخدمة الخاص بك تومض وتغلق ، وتحتوي على رسالتك. يحتاج الليزر الذي يديره مزودك إلى إنتاج نفس تسلسل الفلاش الذي ينتقل عبر شبكة الألياف.

تختلف أسباب الانقطاع في سلسلة الاتصال هذه أثناء الرياح الموسمية مقارنة بشبكة الألياف الضوئية.

يمكن لموجات الراديو التي تنتقل بين هاتفك والبرج الخلوي أن تجعل الإلكترونات في قطرات الماء تهتز ، مما يقطع الاتصال. يقلل حجم وعدد قطرات المطر من قوة الإشارة بسبب تشتت موجات الراديو ، بينما يمتص بخار الماء في الغلاف الجوي موجات الراديو ويحولها إلى حرارة (كما هو الحال في فرن الميكروويف).

علاوة على ذلك ، يمكن أن تتسبب الأمطار الموسمية الغزيرة والرياح والبرق في إلحاق الضرر بأبراج الخلايا ، مما يؤدي إلى انقطاعات في المنطقة التي تغطيها. لاحظ أن هذا هو السبب أيضًا في أنك تجد نفسك بدون أي إشارة في بعض المناطق - لا يوجد برج خلوي قريب. ولكن ربما يكون السبب الأكثر شيوعًا للانقطاع هو 'التشويش'. عندما يحاول الكثير من الأشخاص التواصل من خلال مواقع معالجة الإشارات في نفس الوقت ، تضيع بعض الرسائل.

لذلك ، فإن نقل هذا الميم المفضل من كمبيوتر مؤلفه إلى جهاز الكمبيوتر الخاص بك هو جهد يتضمن موجات كهرومغناطيسية تسافر عدة آلاف من الكيلومترات. إنه إنجاز غير عادي للعلم الحديث ، ويبدو مذهلاً أنه يعمل على الإطلاق! ربما يمكن أن يخفف ذلك من إحباطك إلى حد ما في المرة التالية التي ينقطع فيها الإنترنت أثناء عاصفة ممطرة!

شارك الموضوع مع أصدقائك: