ما هو جدول هرتز؟ وحدة قياس التردد وليس جدولًا محددًا
عند البحث عن مصطلح جدول هرتز قد يظن البعض أنه وثيقة علمية موحدة تضم جميع الترددات ومعانيها، لكن الحقيقة أن هرتز هو اسم الوحدة الدولية لقياس التردد، وليس اسم جدول. يشير الرمز Hz إلى عدد الدورات في الثانية الواحدة، ويُستخدم لوصف سرعة التذبذب في الموجات الصوتية والكهرومغناطيسية والاهتزازات الميكانيكية. ما نجده على الإنترنت تحت عنوان جدول هرتز غالبًا ما يكون محاولات غير رسمية لتجميع قيم التردد في سياقات محددة مثل السمع أو الراديو. في هذا المقال سنقدم شرحًا مبسطًا للترددات ومعانيها، وسنعرض جدولًا توضيحيًا لأهم النطاقات الترددية التي قد تصادفها في حياتك اليومية.
أصل التسمية: هاينريش هيرتز واكتشاف الموجات الكهرومغناطيسية
سميت وحدة هرتز بهذا الاسم تكريمًا للفيزيائي الألماني هاينريش رودولف هيرتز الذي عاش بين عامي 1857 و1894. أثبت هيرتز وجود الموجات الكهرومغناطيسية عبر تجاربه الشهيرة، مما مهد الطريق لاختراع الراديو والتلفزيون والاتصالات اللاسلكية. يعد هيرتز أحد العلماء الذين غيروا مسار الفيزياء الحديثة، ويخلد اسمه في كل مرة نستخدم فيها رقمًا متبوعًا بـ Hz. يمكن الاطلاع على سيرته الذاتية في موسوعة بريتانيكا.
كيف يُعرّف هرتز في النظام الدولي للوحدات؟
وفقًا للمكتب الوطني للمعايير والتقنية (NIST) في الولايات المتحدة، يُعرّف الهرتز على أنه تردد يساوي دورة واحدة في الثانية. لكن التعريف الدقيق يعتمد على خاصية فيزيائية أساسية: تردد انتقال ذرة السيزيوم-133 والذي يساوي 9,192,631,770 هرتز. هذا الرقم هو الأساس الذي يُبنى عليه تعريف الثانية بدقة متناهية. بفضل هذا التعريف يمكننا قياس الزمن والتردد بدقة فائقة في التطبيقات العلمية والتقنية. لقراءة المزيد عن التعريف الرسمي يمكنكم زيارة صفحة NIST لوحدة SI الخاصة بالتردد.
الترددات الصوتية: من أعمق الأصوات إلى أعلاها
في مجال الصوت يقاس تردد الموجة الصوتية بعدد الاهتزازات في الثانية، ويحدد هذا التردد درجة الصوت أو حِدته. الأذن البشرية الطبيعية تسمع عادة الترددات بين 20 هرتز و20,000 هرتز. الترددات الأقل من 20 هرتز تسمى تحت صوتية (infrasound) وتستخدم في أجهزة الإنذار ورصد الزلازل. أما الترددات الأعلى من 20 كيلو هرتز فهي فوق صوتية (ultrasound) وتستخدم في التصوير الطبي والتنظيف الصناعي. في الموسيقى اضبطت آلة البيانو على نغمة لا (A) بتردد 440 هرتز، وهذا هو المعيار العالمي للضبط.
إليك قائمة ببعض الترددات الصوتية المألوفة وتطبيقاتها:
1. 20 – 200 هرتز: الأصوات الجهيرة في موسيقى الباص ومكبرات الصوت الفرعية.
2. 200 – 2,000 هرتز: النطاق الوسطي للأصوات مثل الكلام والآلات الوترية.
3. 2,000 – 20,000 هرتز: الأصوات الحادة كصوت الصفير والآلات النحاسية العالية.
4. 440 هرتز: نغمة لا القياسية في الضبط الموسيقي.
5. 1000 هرتز: تردد اختبار معياري في الصوتيات والاتصالات.
الجدول التوضيحي للنطاقات الترددية الرئيسية
في الجدول التالي نعرض النطاقات الترددية الأكثر شيوعًا في الطيف الكهرومغناطيسي والصوتي، مع أمثلة على استخدام كل نطاق.
| النطاق الترددي (Hz) | التسمية | أمثلة على الاستخدامات |
|---|---|---|
| أقل من 20 | تحت صوتي (Infrasound) | رصد الزلازل والتواصل مع الحيتان |
| 20 – 20,000 | سمعي بشري | الموسيقى والكلام والإنذارات |
| 20,000 – 1,000,000 | فوق صوتي (Ultrasound) | التصوير الطبي والتنظيف الصناعي |
| 1,000,000 – 1,000,000,000 | راديو عالي التردد (HF إلى VHF) | البث الإذاعي والتلفزيوني والاتصالات للطوارئ |
| 1,000,000,000 – 100,000,000,000 | مايكروويف (Microwave) | الهواتف المحمولة والواي فاي وأفران الميكروويف |
| أكثر من 100,000,000,000 | أشعة تحت الحمراء والضوء المرئي وما فوقه | التصوير الحراري والاتصالات البصرية والليزر |
الترددات الكهربائية: 50 هرتز و60 هرتز في التيار المتردد
في شبكات الكهرباء المنزلية والصناعية يُستخدم التيار المتردد بترددين رئيسيين حول العالم: 50 هرتز في معظم دول أوروبا وآسيا وأفريقيا، و60 هرتز في أمريكا الشمالية وكندا وأجزاء من أمريكا الجنوبية. يؤثر اختلاف التردد على تصميم المحولات والمحركات الكهربائية، كما يسبب وميضًا مرئيًا في المصابيح التي تعمل على التيار المتردد. إذا سافرت من بلد يستخدم 50 هرتز إلى بلد يستخدم 60 هرتز قد تحتاج إلى محول خاص لتشغيل أجهزتك. لهذا السبب نجد في أجهزة الشحن الحديثة محولات تعمل على كلا الترددين.
الترددات في عالم الاتصالات والراديو
تستخدم موجات الراديو ترددات تتراوح من بضعة كيلوهرتز إلى مئات الغيغاهرتز. كل نطاق ترددي له خصائص انتشار مختلفة، فالنطاقات المنخفضة (مثل 150 كيلوهرتز) تنتقل لمسافات طويلة عبر الأرض، بينما النطاقات العالية (مثل 10 غيغاهرتز) تحتاج إلى خط رؤية مباشر. تنظم الهيئات الدولية مثل الاتحاد الدولي للاتصالات تخصيص الترددات لتجنب التداخل. على سبيل المثال، ترددات الراديو FM تتراوح بين 87.5 و108 ميغاهيرتز، بينما تستخدم شبكات الجيل الخامس ترددات في نطاق 3.5 غيغاهرتز وما فوق.
الفرق بين التردد وطول الموجة
من المهم التمييز بين التردد (بهرتز) وطول الموجة (بالمتر). ترتبط العلاقة بينهما عبر سرعة الضوء: سرعة الضوء = التردد × طول الموجة. الموجات ذات التردد العالي يكون طولها الموجي قصيرًا، والعكس صحيح. على سبيل المثال، موجة صوتية بتردد 1000 هرتز يبلغ طولها الموجي حوالي 0.34 متر في الهواء، بينما موجة راديو بتردد 100 ميغاهرتز يبلغ طولها الموجي حوالي 3 أمتار. فهم هذه العلاقة يساعد في تصميم الهوائيات واختيار الترددات المناسبة للاستخدامات المختلفة.
أهمية فهم معاني الترددات في الحياة اليومية
الترددات ليست مجرد أرقام تقنية، بل تؤثر على حياتنا بطرق ملموسة: من جودة الصوت في سماعاتنا إلى سرعة الإنترنت في منازلنا. معرفة النطاقات الترددية تساعد في اختيار الأجهزة المناسبة، وقراءة البيانات الفنية، والتواصل مع الفنيين عند الأعطال. على سبيل المثال، معرفة أن تردد شاشة الحاسوب يقاس بالهرتز يشرح سبب وميض الشاشة عند الترددات المنخفضة (أقل من 60 هرتز). كذلك، يستخدم أطباء القلب ترددات 50-60 هرتز في أجهزة تخطيط القلب الكهربائي لتمييز الإشارات الطبيعية عن المرضية.
الخلاصة: جدول هرتز ليس وثيقة رسمية بل أداة تعليمية
في نهاية هذا الشرح نؤكد أن ما يسمى جدول هرتز ليس مرجعًا علميًا معترفًا به، بل هو تعبير يستخدم في بعض المواقع التعليمية والتجارية لتجميع قيم التردد لأغراض التبسيط. الوحدة الحقيقية هي الهرتز، وفهمها يمنحك القدرة على قراءة المواصفات الفنية للأجهزة الصوتية والكهربائية والاتصالات. نأمل أن يكون الجدول والقائمة المذكورة أعلاه قد ساعداك في ربط الأرقام باستخداماتها العملية.
المراجع
- ويكيبيديا – هرتز: https://pt.wikipedia.org/wiki/Hertz
- تعريف وحدة SI من NIST: https://www.nist.gov/pml/special-unit-si
- هاينريش هيرتز – موسوعة بريتانيكا: https://www.britannica.com/biography/Heinrich-Rudolf-Hertz
- الموسوعة العربية للفيزياء: معجم المصطلحات الأساسية في الترددات.
