Электромагнитное излучение опасно?

Фото: semiengineering.com

В современном мире много людей, в особенности представители старшего поколения, боятся всего, что связано с электромагнитным излучением (ЭМИ). Например, многие считают, что рядом с собой нельзя держать телефон или что установка вышки сотовой связи около жилых помещений вредит здоровью. Но правда ли это так опасно?

К сожалению, в общедоступных источниках нет однозначного ответа на этот вопрос. Одни говорят, что волны таких частот не могут причинить вреда здоровью, другие утверждают, что даже телефон, который находится в непосредственной близости от человека, способен вызвать рак.

Что такое электромагнитные волны?

Для начала давайте разберёмся, что из себя представляют электромагнитные волны (ЭМВ). Электромагнитной волной называют особое поле, которое возникает при движении в пространстве заряженных частиц. ЭМВ состоит из электрического поля, которое окружает любую заряженную частицу, и магнитного поля, которое возникает при движении ионов. Получается, что источником такой волны может быть как электрон, так и ядро какого-либо атома.

Все электромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью света и различаются между собой длиной и частотой. Эти параметры связаны друг с другом следующей формулой: c=λν, где c – скорость света, λ – длина волны, ν – частота волны.

Из приведённой формулы следует, что между длиной волны и её частотой существует обратная зависимость. Это значит, что при скорости света, которая является постоянной, чем больше длина волны, тем меньше частота, и наоборот.

В зависимости от этих параметров ЭМВ подразделяются на следующие категории:

• радиоволны;
• инфракрасное излучение;
• видимый свет;
• ультрафиолетовое излучение;
• рентгеновские лучи;
• гамма-излучение.

Вред электромагнитного излучения

Большинство людей уже знает, что облучение ЭМВ может привести к нарушению пищеварения, слепоте, раку и другим заболеваниям. Почему же так происходит?

Дело в том, что ЭМВ образованы мельчайшими частицами, летящими с огромной скоростью. Для понимания, скорость альфа-частицы (ядра гелия) достигает 15 000 000 м/с, а скорость бета-частицы (электрона) близка к скорости света, которую принято считать за 300 000 000 м/с. Подобные частицы имеют настолько большой импульс, что они способны даже выбивать части ДНК.

Ещё одной причиной разрушения ДНК является передача молекуле такого количества энергии, которого хватило бы для разрушения связей между атомами.

Такое повреждение не позволяет клетке живого организма в будущем делиться и нормально функционировать, что и приводит к образованию вышеперечисленных заболеваний.

Виды электромагнитных волн

Как уже было сказано ранее, все ЭМВ возникают при движении зарядов в пространстве. Значит, даже в природе довольно часто образуются ЭМВ разных частот при различных процессах: начиная от удара обычной молнии и заканчивая движением ионов в ядрах звёзд.

И вправду, молния создаёт не только свет, но и радиоволны, что можно заметить по помехам в радиоприёмниках при грозе. По виду же волн, испускаемых звёздами и другими астрономическими телами, учёные определяют их состав.

Перед изучением влияния ЭМВ на живые организмы сначала необходимо понять, как человек создаёт волны разных частот.

Радиоволны

Радиоволны являются самыми низкочастотными среди всех ЭМВ. Они применяются для передачи какой-либо информации на большие расстояния. Самый распространённый способ их излучения — это создание переменного тока в проводнике. По такому принципу и работают радио, сотовые телефоны, телевещание и многое другое. Таким образом при создании переменного тока в проводнике образуется электромагнитное поле (ЭМП) за счёт движения электронов. Это поле распространяется по всему пространству и способно воздействовать на другие заряды.

Именно на этом принципе и основана работа приёмников радиоволн. ЭМП приводит в движение электроны на другом проводнике, что фиксируется и преобразуется в вид, пригодный для использования человеком: звук, изображение и прочее. Стоит отметить, что ЭМВ распространяется почти во всех направлениях, а не потоком к приёмнику.

Инфракрасное излучение

Мы знаем, что абсолютно все молекулы колеблются. Это явление называется тепловым движением. Исключением является температура абсолютного нуля (-273.15°С), при которой все частицы полностью прекращают своё движение. Однако, такой температуры достичь невозможно, поэтому в реальности колеблются абсолютно все молекулы. Получается, что атомы, имея температуру, движутся хаотично в пространстве, а это и есть условие для возникновения электромагнитного излучения (ЭМИ).

Инфракрасное излучение также называется тепловым, потому что является основным переносчиком тепла в природе и в жизни человека. Этот вид ЭМВ излучают абсолютно все тела.

Видимое излучение (свет)

Свет — тот спектр электромагнитных ЭМВ, который может различать человеческий глаз.

Образуется свет при переходе электрона с большего энергетического уровня на меньший. Чаще всего совершает он такой переход при большой температуре, поэтому вещества, нагретые до высоких температур, излучают свет. Примерами являются раскалённый металл, нить накаливания лампы, звёзды.

Ультрафиолетовое (УФ) излучение

Солнечное ультрафиолетовое излучение образуется благодаря термоядерному синтезу внутри Солнца. В ходе этого процесса атомы водорода сливаются в гелий, и при этом выделяется огромное количество энергии, включая излучение в виде УФ-лучей. Ультрафиолетовое излучение используется в различных областях, включая медицину, науку, промышленность и бытовые цели.

Например, очень часто для обеззараживания поверхностей, воды и инструментов в медицине используют именно УФ-лампы.

Рентгеновское излучение

Рентгеновские лучи в природе почти не образуются. Люди получают ЭМВ этого диапазона путём резкого торможения электронов в проводнике.

Рентгеновские лучи широко используются в медицине для диагностики различных заболеваний и травм. В науке они применяются для изучения свойств материалов и структуры молекул.

Гамма-излучение

Гамма-излучение образуется при распаде радиоактивных ядер. Человек применяет гамма-излучение в различных областях. Например, его можно использовать для лечения онкологических заболеваний. Так называемая радиотерапия, когда определенным образом облучённая опухоль позволяет убить раковые клетки или замедлить их рост.

Гамма-излучение используется для стерилизации медицинского и пищевого инвентаря, а также для изучения свойств материалов в науке и технике. Однако, гамма-излучение может стать опасным для здоровья человека, если его используют не по назначению и без соответствующих мер предосторожности.

Влияние ЭМВ на живые организмы

Весь спектр ЭМИ разделён учёными на два вида – ионизирующее и неионизирующее.

Ионизирующее излучение (ИИ) — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме того, что человек привык называть радиацией. Данный тип излучения несёт в себе достаточно энергии для того, чтобы разбить молекулу ДНК или разрушить молекулярное строение клетки.

К неионизирующему же излучению относят радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет и малочастотное УФ-излучение. Эти ЭМВ не способны повредить молекулу ДНК из-за недостаточной энергии фотонов, поэтому лучевую болезнь вызвать они не могут. Однако, неионизирующее излучение может нагреть клетку организма до такой степени, что она погибнет.

Безусловно, ионизирующее излучение опасно для человека, ведь его последствия очень сложно устранить. К счастью, источников ИИ не так много: из естественных можно назвать солнечный свет, а к искусственным относятся рентгеновские аппараты или атомные реакторы. Здоровью человека эти источники не угрожают, ведь солнечный свет опасен только летом, когда Солнце в зените, и от него можно защититься: например, используя солнцезащитные крема с высоким индексом SPF. Искусственные источники сделаны так, чтобы люди, работающие с ними, оставались в безопасности.

Опасный уровень поглощения электромагнитного излучения

Для определения опасности неионизирующего излучения была введена новая физическая величина — удельный коэффициент поглощения электромагнитной энергии (УКП), и измеряется она в Вт/кг. В России, согласно СанПиНу, максимально допустимый УКП равен 3 Вт/кг. [3 Вт/кг]=[3 Дж/(с∙кг)]

Это значит, что каждый килограмм человеческого организма может получать 3 джоуля за секунду без вреда для здоровья. Зная опасный уровень поглощения электромагнитной энергии, можно узнать, какие источники ЭМВ считаются опасными для человека.

Сотовая связь

В современных сотовых телефонах максимальная мощность антенны равняется 0,16 Вт для связи 5G, 0,2 Вт для 4G и 0,25 Вт для 3G. Считая, что ЭМИ от телефона идёт не в одну конкретную точку, а распределяется по большей части организма, можно с уверенностью сказать, что коэффициент поглощения меньше УКП в десятки раз, а значит, телефон абсолютно безопасен для человека.

Ещё одним устройством, которые люди считают опасным для здоровья, является базовая станция сотовой связи (БС). Средняя мощность БС примерно 15-20 Вт, но иногда встречаются и с мощностью 30 Вт (для дальнейших исследований взята именно эта мощность).

Конечно, если делить данное значение на массу человека, то получим результат, который будет ниже УКП, но стоит учитывать, что основную энергию получает ближайшая к БС часть тела, поэтому уровень поглощения ЭМВ можно считать близким или даже больше удельного коэффициента поглощения.

Именно из-за опасности ЭМИ рядом с БС, их устанавливают на высоте не менее 30 метров от уровня земли, так как уже на расстоянии в 20 м электромагнитное излучение от базовых станций сотовой связи не представляет угрозы.

Иногда можно встретить БС и на крышах зданий, но там ЭМИ также не представляет угрозы из-за препятствий в виде стен, окон, потолка. Например, двуслойное окно способно снизить интенсивность электромагнитного излучения в 2 раза, а потолок и стены, изготовленные из бетона, снижают интенсивность в 10 раз.

Микроволновые печи (СВЧ-печи)

Сейчас можно довольно часто услышать мнение, что СВЧ-печи создают радиацию вокруг себя. Однако данная теория не является правдой, потому что для разогрева используется ЭМИ, относящееся к радиоволнам, а, значит, и к неионизирующему излучению.

ЭМВ, образующиеся внутри микроволновой печи, абсолютно безопасны из-за конструкции этого бытового прибора. Вся внутренняя поверхность покрыта слоем либо отражающим, либо полностью поглощающим излучение.

Телевизоры и мониторы

Миф об опасности телевизора и монитора образовался во времена, когда изображение образовывалось электронно-лучевой трубкой. Тогда эти устройства представляли опасность, ведь внутри неё образовывался поток электронов. Это и есть бета-излучение, поэтому, при отсутствии надёжной защиты, телевизоры представляли опасность при долгом нахождении около него.

Сейчас же они работают по-другому принципу: изображение создаётся тысячами маленьких ламп или светодиодами. Для оптимальной работы самым энергонеэкономным телевизорам требуется не более 250 Вт, однако большинство потребляет 60-75 Вт, но не вся эта мощность приходится на ЭМИ. Бóльшая часть затрачиваемой энергии приходится на нагревание самого прибора, а излучение экрана имеет мощность не более 10 Вт.

Если поделить данное значение на массу той части тела, что находится напротив экрана (от 1/3 до 1/2 от общей массы), то получим значение, которое в разы меньше, чем УКП.

Солнечный свет

Солнечный свет в космосе представляет собой совокупность электромагнитных волн с частотами, соответствующими инфракрасному излучению, видимому свету, УФ, рентгеновскому и гамма-излучению.

Максимальная мощность солнечного света на единицу площади поверхности на Земле равна 1,5 Вт/м² . При средней площади поверхности тела человека в 1,7 м² на весь организм приходится около 3,5 Вт, что также удовлетворяет нормам СанПиНа.

Однако стоит учитывать, что часть ультрафиолета в солнечном свете является ионизирующим, поэтому весь солнечный свет способен повреждать клетки и молекулы ДНК. Именно УФ-излучение вызывает ожоги и рак кожи.

Как было сказано ранее, для того, чтобы обезопасить себя от солнечной радиации, достаточно выполнять всего два правила: не находиться долгое время на улице, когда Солнце в зените, и защищать открытые участки тела специальным кремом или одеждой.

Вывод

Подводя итоги, можно сказать, что нас действительно окружает много источников электромагнитного излучения, несвойственного природе. Человек создал бесчисленное множество приборов, работающих при помощи излучения или приёма ЭМВ.

Однако при их создании учитывалась и безопасность человека. Ни одно бытовое устройство при правильном использовании не способно нанести вред нашему организму электромагнитным излучением.

Как показали исследования, если соблюдать правила безопасности, то всё излучение, которое существует вокруг нас, абсолютно безопасно для здоровья и не представляет никакой угрозы.

Данные и расчёты, использованные для написания статьи, были предоставлены Морозовым Андреем Павловичем.

Виктория Вовкотруб

Глава раздела “Общество”, корреспондент, автор и публицист издания “Слово – за нами!”