כשהראש שלנו פועל כאנטנה

מחפשים את הרכב בחניון בעזרת השלט ולא מוצאים? השתמשו בראש שלכם. על פי שמועה שזה כמה שנים מסתובבת ברחבי האינטרנט, אפשר להגדיל את הטווח של השלט הרחוק של המכונית אם מצמידים אותו לראש כאשר מפעילים אותו. זה אולי נשמע מגוחך וגם נראה מצחיק, אבל מתברר שהשמועה הזאת נכונה! בכתבה זו נסביר מה עשויות להיות הסיבות לכך, ועל הדרך נבין קצת איך עובדת קרינה אלקטרומגנטית.

הנה סרטון שמראה מה שקרה כשאנחנו בדקנו את השיטה במכון:

ג'רמי קלארקסון בודק את השיטה בתוכנית "טופ גיר" של ה-BBC:

עושים גלים

שלט הרכב שלנו מתקשר עמו באמצעות גלי מיקרו, שהם סוג של גלים אלקטרומגנטיים. גלים אלקטרומגנטיים הם הפרעות חשמליות ומגנטיות המתקדמות במרחב בצורה מחזורית במהירות האור. מספר המחזורים שהגלים מבצעים בשנייה הוא התדירות שלהם, ונמדד ביחידות הרץ (Hertz).

לגלים בתדירויות שונות יש תכונות שונות, ותופעות שאנו מכירים מחיי היומיום ונראות לנו לא קשורות זו לזו הן סוגים שונים שלהם: האור שאנחנו רואים, גלי המיקרו שמשמשים אותנו כדי לחמם אוכל, גלי הרדיו שבעזרתם אנחנו משדרים וקולטים חדשות ומוזיקה – כל אלה הם גלים אלקטרומגנטיים בתדירויות שונות.

גלי מיקרו הם גלים אלקטרומגנטיים בטווח תדירויות מסוים – 300 מגה-הרץ עד 300 ג'יגה-הרץ, כלומר בין 300 מיליון ל-300 מיליארד פעמים בשנייה. לשם ההשוואה, תדירות האור הנראה קרובה לפֶּטָה-הרץ, כלומר למיליון מיליארדי פעמים בשנייה. גלי מיקרו מתאימים במיוחד לתקשורת ארוכת טווח כיוון שקל יחסית ליצור אותם, אפשר לייצר אנטנות יעילות שיכוונו אותם, והם יכולים לשאת מידע בקצב שמספיק למגוון שימושים טכנולוגיים.

אנטנות מנדנדות

אחת הדרכים לכוון גל אלקטרומגנטי, וגלי מיקרו בפרט, היא באמצעות אנטנה. אנטנה היא בדרך כלל גוף מוליך בעל צורה מתאימה לגל שאותו אנחנו רוצים לקלוט או לשדר. הגל פוגע באנטנה וגורם למטענים הנמצאים בה להתנודד בתדירות השווה לתדירות הגל. מכיוון שכעת ישנם מטענים רבים שמתנודדים בתדירות מסוימת, הם מייצרים הפרעה משלהם בשדה החשמלי – גל אלקטרומגנטי באותה תדירות של הגל המקורי. התוצאה היא שהאנטנה משדרת גל חדש באותה תדירות של הגל שהגיע אליה, בכיוון שמוכתב על ידי צורת האנטנה. קיים מגוון גדול של סוגי אנטנות המתאימים לגלים שונים ולשידור בכיוונים שונים, לצרכים רבים ומגוונים.

לגל יש אורך גל – המרחק בין שני שיאים סמוכים של הגל, וגם תדירות – מספר המחזורים בנקודה מסוימת ביחידת זמן. אילוסטרציה של גל קרינה אלקטרומגנטית | מקור: Carlos Clarivan, Science Photo Library

אחד מכללי האצבע לתכנון אנטנה טובה הוא שאורכה צריך להיות בערך חצי מאורך הגל של הגל שאותו היא צריכה לקלוט או לשדר. אורך הגל הוא המרחק שהגל עובר במשך מחזור אחד, כלומר בתנודה אחת של השדה מעלה ומטה. שלט רחוק של מכונית משדר בדרך כלל גלים בתדירות של כ-315 מגה-הרץ, שאורך הגל שלהם הוא כמטר, ולכן השלט של הרכב הוא אנטנה לא טובה. לשמחתנו, במקרה שלנו זה דבר טוב! מכיוון שהוא אנטנה לא טובה, הוא משדר גלים לכל כיוון, ולכן יכול לפעול גם אם אנחנו לא מפנים אותו בכיוון הרכב. הבעיה היא, שהשידור לכל הכיוונים גורם לכך שחלק גדול מהאנרגיה של השלט מתבזבז, מכיוון שהוא הופך לגלים שלעולם לא יגיעו אל הרכב שלנו, כמו גלים שמתקדמים לעבר הקרקע או השמיים.

הראש נכנס לתמונה

הראש שלנו, בדומה לשאר הגוף, מכיל כמות גדולה של מולקולות מים. מולקולות מים אלו אינן טעונות במטען חשמלי כולל, אבל הן מסודרות כך שהמטענים החיוביים והשליליים שלהן מרוכזים במקומות שונים. מולקולות כאלו נקראות מולקולות מקוטבות, והן מגיבות לשדות חשמליים בצורה דומה לחלקיקים טעונים. כאשר אנחנו מצמידים את השלט אל הראש שלנו, גלי המיקרו מרטיטים את מולקולות המים שבגופנו, כפי שקורה באנטנה. אמנם, גם הראש שלנו קטן מכדי להיות אנטנה טובה לאורך הגל של השלט, אבל מתברר שיש טריק שעוזר כאן: המעבר במים וברקמת המוח שבראש שלנו (בניגוד למעבר באוויר) "מעכב" את הגל האלקטרומגנטי וגורם לכך שאורך הגל שלו מתקצר, בערך לאורך המתאים לגודל הראש שלנו! כתוצאה מכך, המעבר בראש שלנו מכוון מחדש את השידור של השלט וגורם לכך שחלק קטן יותר מהאנרגיה משודר מעלה או מטה וחלק גדול יותר משודר לצדדים, כלומר בכיוונים שסביר יותר שהמכונית שלנו נמצאת בהם. האפקט קטן יחסית, אבל קיים, ומצליח להוסיף כמה מטרים לטווח של השלט.

לסיכום, כאשר אנחנו מכוונים את השלט של הרכב אל הראש שלנו, אנחנו גורמים לכך שהגל האלקטרומגנטי שהשלט משדר ייקלט וישודר מחדש על ידי מולקולות המים שבראש שלנו, בעיקר לצדדים ופחות לעבר הקרקע או השמיים. הסבר זה הוא מפושט למדי, אבל הוא מתאר את המנגנון העיקרי שמאחורי הטריק השימושי הזה. אם תרצו לנסות את זה בעצמכם, תוכלו להשתמש גם בבקבוק מים גדול ולקבל תוצאות דומות.

רוג'ר בוולי (Bowley) מדגים שגם בקבוק מים מגדיל את טווח שלט הרכב:

לבסוף, נשים לב שהטריק הזה יפעל גם עם שלטים אחרים שמבוססים על גלי מיקרו, אבל לא עם השלט של הטלוויזיה או של המזגן. שלטים אלו אינם משדרים גלי מיקרו אלא אור אינפרא אדום, שאורך הגל שלו קצר הרבה יותר (פי מיליון) מאורך הגל של גלי מיקרו, ולכן מופק ומשודר בצורה שונה. משום כך, כשאנו משתמשים בשלט של המזגן אנחנו צריכים לכוון אותו לעבר המזגן, בניגוד לשלט של הרכב, שפועל גם כשהרכב אינו בטווח ראייה.