கண்ணுக்குத் தெரியாத காற்றில் கலந்திருக்கும் அறிவியல்: உலகை மாற்றிய அலைவாங்கிகளின் கதை!

தகவல் தொடர்பு உலகின் உயிர்நாடியாக விளங்குவது மின்காந்த அலைகள் (Electromagnetic Waves) ஆகும். நாம் பேசும் கைபேசி, பார்க்கும் தொலைக்காட்சி, கேட்கும் வானொலி என அனைத்திற்கும் பின்னால் கண்ணுக்குத் தெரியாத மின் அலைகளின் பயணம் இருக்கிறது. இந்த மின் அலைகளை வான்வெளியில் செலுத்துவதற்கும், அங்கிருந்து பெற்று நமக்குத் தருவதற்கும் பயன்படும் மிக முக்கியமான முதன்மைக் கருவி ஏரியல் (Aerial) அல்லது ஆண்டெனா (Antenna) ஆகும். தூய தமிழில் இதனை வான் கம்பி அல்லது அலைவாங்கி/அலைபரப்பி என்று அழைக்கிறோம்.

ஈதர் கொள்கை முதல் நவீன அலைவாங்கி தொழில்நுட்பம் வரையிலான வரலாறு:

ஈதர் கொள்கையும் வரலாற்றுப் பின்னணியும்: 19-ஆம் நூற்றாண்டில் அறிவியல் அறிஞர்கள் ஒளி மற்றும் ரேடியோ அலைகள் பரவுவதற்குப் பிரபஞ்சம் முழுவதும் ‘ஈதர்’ (Luminiferous Ether) என்ற ஒரு கண்ணுக்குத் தெரியாத ஊடகம் நிரம்பியுள்ளது என்று நம்பினர். கடலில் அலைகள் பரவ நீர் தேவையாவதுபோல, விண்வெளியில் அலைகள் பரவ ஈதர் தேவை என்று கருதப்பட்டது.

1890-களில் குக்லியெல்மோ மார்க்கோனி (Guglielmo Marconi) போன்ற விஞ்ஞானிகள் இந்த மின் அலைகளை வான்வெளியில் செலுத்தி முதல் கம்பியில்லாத் தகவல் தொடர்பு (Wireless Communication) சோதனைகளைச் செய்து காட்டினர். பிற்கால அறிவியல் ஆய்வுகள் (மைக்கல்சன்-மோர்லி சோதனை போன்றவை) ‘ஈதர்’ என்ற ஒன்று இல்லை என்பதையும், மின் அலைகள் எவ்வித ஊடகமும் இன்றி வெற்றிடத்திலும் (Vacuum) பயணிக்கும் ஆற்றல் கொண்டவை என்பதையும் நிரூபித்தன.

ஏரியல் என்றால் என்ன? அதன் செயல்பாடு யாது?: ஏரியல் என்பது மின் ஆற்றலையும் (Electrical energy) மின்காந்த அலைகளையும் (Radio waves) ஒன்றோடொன்று மாற்றக்கூடிய ஒரு கடத்தி (Metallic conductor) ஆகும். இது இரண்டு முக்கியப் பணிகளைச் செய்கிறது.

அலைபரப்பியாக: ஒரு வானொலி நிலையத்திலோ அல்லது கைபேசி கோபுரத்திலோ (Cell tower) உருவாக்கப்படும் மின் சமிக்ஞைகளை (Electrical signals) ஏரியல் பெற்று, அவற்றை ரேடியோ அலைகளாக மாற்றி வான்வெளியில் பரப்புகிறது.

அலை வாங்கியாக: வான்வெளியில் மிதந்து வரும் பல்வேறு அலைகளைக் காற்றில் இருந்து ஈர்த்து, மீண்டும் மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றி நமது தொலைக்காட்சி அல்லது வானொலிப் பெட்டிக்குத் தருகிறது.

ஏரியல் செயல்படும் அறிவியல் தத்துவம்: ஏரியலின் செயல்பாட்டிற்குப் பின்னால் புகழ்பெற்ற இயற்பியல் விஞ்ஞானி ஜேம்ஸ் கிளார்க் மேக்ஸ்வெல்லின் (James Clerk Maxwell) மின் காந்தவியல் கோட்பாடுகள் உள்ளன.

டிஜிட்டல் உலகை ஆளும் பல்வேறு அலைவாங்கி தொழில்நுட்பம் மற்றும் வகைகள்:

மின்புலமும் காந்தப்புலமும்: ஒரு கம்பியின் வழியே மாற்று மின்னோட்டம் பாயும்போது, அதைச் சுற்றி ஒரு மின்புலமும் காந்தப்புலமும் மாறி மாறி உருவாகின்றன.

அலை உருவாக்கம்: இந்த மின்னோட்டத்தின் அதிர்வெண் மிக அதிகமாக இருக்கும்போது, இந்த புலங்கள் கம்பியை விட்டு விடுபட்டு, ஒளியின் வேகத்தில் ($3 \times 10^8 \text{ m/s}$) வான்வெளியில் மின்காந்த அலைகளாகப் பயணிக்கத் தொடங்குகின்றன. இந்த விந்தையை நிகழ்த்துவதுதான் ஏரியல்.

ஏரியல்களின் வகைகள்:

கம்பி ஏரியல்: முற்காலத்தில் வீடுகளில் ரேடியோ கேட்கப் பயன்படுத்தப்பட்ட நீண்ட கம்பிகள் மற்றும் காரில் இருக்கும் ஒற்றைக் கம்பி ஏரியல்கள்.

யாகி-உடா ஏரியல்: 90-களில் நமது வீடுகளின் கூரைகளில் மீன் முள் போன்ற வடிவில் கட்டப்பட்டிருந்த பாரம்பரிய தொலைக்காட்சி ஏரியல் இதுவாகும். இது குறிப்பிட்ட ஒரு திசையில் இருந்து வரும் அலைகளை மிகத் துல்லியமாக ஈர்க்கும்.

வட்டு வடிவ ஏரியல்: இன்று நாம் பயன்படுத்தும் டாடா ப்ளே, டிஷ் டிவி போன்ற சாட்டிலைட் டிவிக்களுக்கான குடை வடிவ ஏரியல்கள். இவை விண்வெளியில் உள்ள செயற்கைக்கோள்களில் இருந்து வரும் அலைகளை ஒரு புள்ளியில் குவித்துத்தரும்.

நுண்ணிய ஏரியல்கள்: நவீன ஸ்மார்ட்போன்களுக்குள் கண்ணுக்குத் தெரியாமல் மதர்போர்டிலேயே பதிக்கப்பட்டிருக்கும் மிகச் சிறிய ஏரியல்கள்.

மின் அலைகளை வான்வெளியில் செலுத்தும் தொழில் நுட்பத்தில் “ஏரியல்” என்பது மனித குல வரலாற்றின் மிகச் சிறந்த கண்டுபிடிப்புகளில் ஒன்றாகும். தூரங்களை சுருக்கி, உலகை ஒரு உலகளாவிய கிராமமாக (Global Village) மாற்றிய பெருமை இந்த வான் கம்பிகளையே சாரும்.

இந்தத் தொகுப்பை வாசிப்பதன் மூலம், தினசரி நாம் பயன்படுத்தும் மொபைல் நெட்வொர்க் மற்றும் தொலைக்காட்சி சிக்னல்களுக்குப் பின்னால் இருக்கும் கண்ணுக்குத் தெரியாத இயற்பியல் உலகைப் புரிந்துகொண்டு, நவீன டிஜிட்டல் சாதனங்களை மேலும் அறிவார்ந்த முறையில் உங்களால் கையாள முடியும்.

Reference: The Evolution of Antenna Technology