كيف يعمل السونار

هل تساءلت يومًا كيف يتم استكشاف وتحديد مواقع الأجسام تحت الماء؟ في الواقع إن السونار هو الجهاز المسؤول عن تحديد عمق قاع البحر واستكشاف حطام السفن ومستعمرات الأسماك، بالإضافة لتحديد المخاطر تحت الماء للملاحة، والجدير بالذكر أن كلًّا من الحيتان والدلافين تستخدم أيضًا نفس أسلوب السونار لتحديد موقع الأشياء البعيدة، فلنتعرف في هذا المقال على كيفية عمل هذا الجهاز بالتفصيل.

مكونات جهاز السونار

تعتمد آلية عمل جهاز السونار على ثلاث نقاطٍ أو أجزاءَ رئيسيةٍ، هذه الأجزاء هي:

  • المنبع: يعمل المنبع على توليد حزمة نبضية طاقية من أجل الانعكاس، (كما في السونار النشط) أو من أجل الاستقبال (كما في السونار السلبي).
  • الوسيط: كما نعلم فإن الصوت لا ينتقل عبر الفراغ، فهو يحتاج إلى وسطٍ ماديٍّ لكي يتحرّك من خلاله، والوسط المادي يمكن أن يكون هواءًا أو ماءًا أو حتى جمادًا.
  • المستقبل: وهو الجُزء المسؤول عن تحويل الطاقة الحركية (الأمواج الصوتية) إلى طاقة كهربائية (نبضات كهربائية رقمية) من أجل التمكّن من قراءتها واستخلاص تفاصيل نتائجها.

مبدأ عمل السونار

يعتمد مبدأ عمل السونار على إرسال نبضاتٍ من الموجات الصوتية التي يمكنها الانتقال عبر المياه، وعند اصطدامها بأشياء مثل الأسماك أو النباتات أو قاع البحر، فإنها تنعكس مرةً أخرى إلى جهاز الاستقبال (محول الطاقة)، ثم يقيس الجهاز المدة التي استغرقتها الموجة الصوتية للانتقال إلى أي جسمٍ ثم العودة إلى محول الطاقة، وببعض القوانين والعمليات الحسابية يمكنه تحديد مسافة وموقع تِلك الأجسام بدقةٍ.

على سبيل المثال يتم تحديد عمق الماء باستخدام السونار عن طريق حساب الوقت المستغرق لانتقال الموجة الصوتية من السفينة إلى قاع البحر والعودة مرةً أخرى، وباعتبار أن متوسط ​​سرعة الصوت في الماء 1500 متر في الثانية، فإذا ما انقضت أربع ثوانٍ بين انبعاث الصوت الصادر وعودة الارتداد إلى المستقبل، هذا يعني أن الصوت استغرق ثانيتين للانتقال إلى قاع البحر وثانيتين للعودة، وبما أن الوقت المستغرق لوصول الصوت هو ثانيتان، فيمكننا أن نفترض أن عمق المياه هو 2 ثانية × 1500 متر يساوي 3000 متر. §.

يستخدم السونار أيضًا تردداتٍ مختلفةً تقاس بالكيلو هرتز لرسم خريطةٍ لعمق قاع البحر في مناطقَ مختلفةٍ، فالترددات العالية (> 100 كيلو هرتز) تستخدم في أعماق المياه من 10 إلى 100 مترٍ، في حين تستخدم الترددات الأقل من 30 كيلو هرتز في أعماق المياه الأكثر من 100 متر. §.

أنواع السونار حسب مبدأ عمله

يصنف السونار لعدة أنواعٍ وفقًا لمبدأ عمله والغاية التي يُستخدم من أجلها:

  • السونار النشط: يرسل نبضاتٍ صوتيةً ذات تواترٍ مرتفعٍ، ثم يستقبل محول السونار بدوره صدى الصوت المرتد، وتُعدّ الأصداء التي يتم سماعها في أنظمة السونار النشطة مميزةً جدًا، فغالبًا ما يتمكن الفنيون المختصون في هذا المجال من معرفة الفرق بين الصدى الذي تنتجه غواصة أو نتوء صخري أو مستعمرة من الأسماك أو حوت.
  • السونار السلبي: لا يرسل موجةً صوتيةً، حيث يمكنه الكشف عن وجود شيءٍ ما في مجال استقباله، وذلك عن طريق الاستماع إلى الموجات الصوتية القادمة نحوه من ذلك المجال، وهي الطريقة المستخدمة للكشف عن الغواصات من خلال الاستماع للموجات الصوتية للمحركات. §.
  • السونار متعدد الحزم: يستخدم هذا النوع عدة حزمٍ صوتية (> 100) لرسم خريطة عمق المياه، كما وتقترن الأنظمة الحديثة للسونار متعدد الحزم بنظام تحديد المواقع العالمي (نظام الـGPS) لإنشاء خرائطَ دقيقةٍ لتضاريس أعمال البحار (خرائط طبوغرافية لقاع البحر).
  • السونار أحادي الحزمة : يعمل هذا النوع على تحديد وكشف وجود الأجسام الواقعة ضمن نطاق خط مستقيم أسفل السفينة الراصدة مباشرةً.

بعض أنواع السونار تنبعث منها أصواتٌ يمكنك سماعها، والبعض الآخر موجاتها مرتفعة لدرجة أن الأذن البشرية لا تستطيع سماعها، وتسمى هذه الإشارات الموجات فوق الصوتية. § §.

استخدامات أخرى للسونار

يستخدم السونار أيضًا للبحث عن النفط في باطن الأرض، حيث يتم إرسال النبضات إلى الأرض، ومن ثم يرتد الصدى من طبقات الأرض المختلفة، وهذا من شأنه أن يساعد الجيولوجيين في معرفة أنواع التربة والصخور الموجودة، كما ويساعدهم على تحديد مناطق الحفر التي من المرجح أن تحتوي على النفط أو الغاز.

يستخدم السونار بشكلٍ واسعٍ أيضًا في التصوير الطبي ويسمى بالتصوير بالأمواج فوق الصوتية، إذ إن الأمواج الصوتية عالية التردد تنتج أصداء مختلفة تنعكس من قبل أعضاء الجسم المختلفة، وهذا يُمكن الأطباء من الكشف عن الأمراض ومراقبة الجنين في فترة الحمل. §.

3٬152 مشاهدة