إن تجربة رفع امرأة مناسبة جدًّا لتقديم عرض عملي جيد ومضحك، لكن الرفع المغناطيسي له العديد من الاستخدامات الأروع والأنفع؛ فهو الأساس الذي تقوم عليه تقنيات جديدة مسؤولة عن أمتع آليات النقل في العالم وأسرعها وأنظفها.

ربما سمعت عن القطارات المغناطيسية المعلقة فائقة السرعة؛ إنها تلك القطارات التي أسرت لب الكثيرين بما تجمعه من مميزات تشمل الاعتماد على سحر القوى المغناطيسية الخفية، والتصميم الإيروديناميكي الانسيابي المعاصر، بالإضافة إلى سرعتها الفائقة. تُعرف هذه القطارات بقطارات ماجليف، وهو اختصار للمصطلح الإنجليزي «magnetic levitation» أي الرفع المغناطيسي كما تعرف بالتأكيد أنه عند تقريب قطبين مغناطيسيين معًا فإنهما إما يتجاذبان أو يتنافران وهكذا فإن الرؤية المذهلة التي تقوم عليها قطارات الماجليف هي أنك إذا استطعت أن تجد طريقة للتحكم في قوة التقارب أو التنافر، فستتمكن بالتأكيد من تعليق قطار فوق مسارات، ثم جذبه أو دفعه بسرعة فائقة. في أحد أنواع القطارات التي تعمل بالتعليق الكهرومغناطيسي، يعمل الكهرومغناطيس على رفع القطار بقوة الجذب المغناطيسي؛ إذ يزود جسم القطار من الأسفل بذراع على شكل حرف C، بحيث يكون الجزء العلوي من الذراع مثبتا في القطار، بينما الجزء السفلي المعشق تحت المسار، مزود بمغناطيس على سطحه العلوي يعمل على رفع القطار باتجاه القضبان المصنوعة من مادة فيرومغناطيسية.

وبما أنه ينبغي ألا يعلق القطار بالقضبان وبما أن القوة الجاذبة غير مستقرة بطبيعتها، يلزم وجود نظام رد فعل تصحيحي معقد للحرص على أن يظل القطار بعيدا عن القضبان بالمسافة المناسبة والتي تقل عن 2.54 سم! يتمثل ذلك في نظام كهرومغناطيسي منفصل ينفتح وينغلق بصورة تزامنية مُمدا القطار بقوة الدفع، أي «يجذب» القطار إلى الأمام.

أما النظام الرئيسي الآخر للقطارات الكهرومغناطيسية المعلقة، والذي يُعرف بقطارات التعليق الكهروديناميكي، فتعتمد آليته على قوة التنافر المغناطيسي، باستخدام مواد استثنائية تُعرف بالموصلات الفائقة؛ والموصل الفائق هو مادة تنعدم مقاومتها الكهربية حين تظل شديدة البرودة. ونتيجة لذلك، لا يحتاج الملف فائق البرودة المصنوع مادة فائقة التوصيل إلا قليلا جدا من الطاقة الكهربية لتوليد مجال مغناطيسي من شديد القوة والأمر الأعجب أن المغناطيس فائق التوصيل يمكن أن يعمل كمصيدة مغناطيسية؛ إذ في حالة تقريب مغناطيس آخر منه يعمل التفاعل بين الجاذبية والمادة فائقة التوصيل على تثبيت المغناطيس على مسافة محددة. ومن ثم، فإن القطارات الكهرومغناطيسية المعلقة التي تعتمد على الموصلات الفائقة أكثر استقرارًا بطبيعة الحال من القطارات التي تعتمد على نظم التعليق الكهرومغناطيسي. فإذا حاولت تقريب الموصل الفائق والمغناطيس أحدهما الآخر أو إبعاد أحدهما عن الآخر، فستجد من صعوبة بالغة في فعل ذلك؛ حيث سيظل الاثنان ثابتين على نفس المسافة من أحدهما الآخر.

وهكذا، إذا اقترب القطار، المزود بمغناطيس في قاعدته، أكثر من اللازم من المسار، المزود بموصلات فائقة، فإن قوة التنافر الزائدة ستدفع القطار بعيدًا. وإذا ابتعد القطار أكثر من اللازم، فستعمل الجاذبية على جذبه محركة إياه تجاه المسار. وسيترتب على ذلك ارتفاع عربات القطار بنحو متزن وهنا يكون دفع القطار للأمام، الذي يعتمد في الغالب على القوة التنافرية أسهل منه في أنظمة التعليق الكهرومغناطيسي. ولكلا الآليتين مميزاتها ومساوئها، إلا أن كلتاهما قلصتا بفاعلية مشكلة الاحتكاك الشهيرة في عجلات القطارات التقليدية – أحد عوامل الإتلاف الرئيسة – وفي وهو الوقت نفسه تتيحان الاستمتاع برحلة أكثر استقرارًا وهدوءا، وفوق كل هذا أسرع. (لكن مازال من الضروري أن تعالج مشكلة مقاومة الهواء التي تتزايد بمعدل كبير مع سرعة القطار. وهذا هو سبب مراعاة جانب الانسيابية الإيروديناميكية في تصميم تلك القطارات). يستغرق قطار شانغهاي المغناطيسي المعلق، الذي يعمل بنظام التعليق الكهرومغناطيسي وافتتح عام 2004، حوالي ثمان دقائق لقطع مسافة 30.57 كيلومتر، الفاصلة بين المدينة والمطار بمتوسط سرعة يتراوح (حسبما كان في عام 2008) ما بين 224 و251 كيلومتر تقريبًا في الساعة – رغم أن الحد الأقصى لسرعته 30.431 كيلومتر في الساعة، أي أسرع من أي خط سكة حديد فائق السرعة آخر في العالم.

 أما أعلى سرعة سجلها قطار مغناطيسي معلق على الإطلاق فكانت للقطار الياباني التجريبي، حيث سجل جي آر ماجليف الياباني 581 كيلومتر في الساعة تقريبا. لكن أفضل صور تقنية التعليق المغناطيسي بالنسبة لي هو ذلك المغناطيس الطائر الصغير ذو الرأس الدوار.

تنطوي أنظمة القطارات المغناطيسية المعلقة على مزايا بيئية حقيقية؛ وذلك بالنظر إلى الانخفاض النسبي في استهلاكها للكهرباء، وعدم انبعاث الغازات الدفيئة في العادم. لكن القطارات المغناطيسية المعقدة لا تمنحنا هذه الميزة بلا مقابل؛ بالنظر إلى أن معظم مسارات القطارات المغناطيسية المعلقة لا تتوافق مع خطوط السكك الحديدية، لذا فإن أنظمة القطارات المغناطيسية المعلقة تتطلب رؤوس أموال ضخمة، وهو ما حال دون انتشار استخدامها تجاريًا إلى الآن. ورغم ذلك، فإن ابتكار نظم نقل جماعي أكثر فعالية وأمانا على البيئة مما نستخدمها اليوم أمر لا غنى عنه لمستقبلنا إذا لم نكن نريد تدمير هذا الكوكب.

مواضيع ذات صلة

The dipole radiator

Radiation

Electromagnetism

ثنائيات الأشعة السينية آلية عملها

انفجار الأشعة السينية المنبعثة من 1–Sco X

أستاذ المناطيد (مناطيد استكشاف الاشعة السينية)

استعادة التلسكوب الخاص باستكشاف الاشعة السينية من وسط الصحراء: جاك صائد حيوانات الكنغر

التحليق عاليا المناطيد.. وكواشف الأشعة السينية.. وعملية الإطلاق

مطاردة الأشعة السينية بالمناطيد.. البداية

ما هي الأشعة السينية؟

أشعة سينية من الفضاء الخارجي

إنجاز ماكسويل العظيم