Fale elektromagnetyczne - wady i zalety

Zacznę od wyjaśnienia, czym są fale elektromagnetyczne. To bardzo trudne pytanie. Często fale elektromagnetyczne nazywa się promieniowaniem. Istnieje wiele rodzajów fal elektromagnetycznych. Fale radiowe są długie, nawet mówi się o nich fale metrowe. Mikrofale, które używane są przez wojsko w antenach radarowych oraz w kuchenkach mikrofalowych, mają długość kilku centymetrów. Istnieją także fale elektromagnetyczne nazywane falami widzialnymi lub światłem widzialnym. Wbrew pozorom bardzo niewiele jest tych fal, które nazywamy światłem widzialnym. Fale elektromagnetyczne same w sobie nie są widoczne. Źródło światła jest widoczne, a przedmioty oświetlane przez światło również są widoczne, lecz sam promień świetlny jest niewidoczny. Kiedy jednak do przestrzeni pomiędzy źródłem a przedmiotem wprowadzimy drobne ciała (np. dym z papierosa, kurz), które mogą odbijać światło, stają się one dzięki temu źródłami światła. I chociaż same fale świetlne nie emitują światła, wiązka światła staje się widoczna. Istnieją także inne fale: podczerwień, ultrafiolet, promieniowanie X i promieniowanie gamma.

Fala elektromagnetyczna rozchodzi się najlepiej i najszybciej w próżni (prędkość w próżni wynosi 299 792 km/s). W ośrodkach materialnych prędkość fali elektromagnetycznej jest zawsze mniejsza i zależy od rodzaju ośrodka oraz od częstotliwości fali. W ośrodkach materialnych część energii fali jest tracona i przekształcana na energię wewnętrzną ciała. Zjawisko to nosi nazwę absorpcji lub pochłaniania światła.

To, że wiemy o istnieniu fal elektromagnetycznych, w dużym stopniu zawdzięczamy Michaelowi Faradayowi. Jego doświadczenia zainspirowały Jamesa Clerka Maxwella do stworzenia teorii elektromagnetyzmu.

Rys. 1. Michael Faraday (patrz załącznik)
Rys. 2. James Clerk Maxwell (patrz załącznik)

WADY I ZALETY

W ostatnich latach przeprowadzono wiele badań, które miały na celu ustalenie, czy pola elektromagnetyczne są szkodliwe dla ludzi. Wprawdzie nie uzyskano jeszcze jednoznacznej odpowiedzi, ale wiadomo, że szkodliwe oddziaływanie na zdrowie człowieka mogą mieć pola elektromagnetyczne o wysokich częstotliwościach (30–3000 MHz), a także o częstotliwości 50 Hz. W warunkach domowych (220 V, 50 Hz) istotne jest tylko pole magnetyczne, ponieważ pole elektryczne ma bardzo niskie natężenie. Wykryto również, że niektórzy ludzie są szczególnie wrażliwi na działanie pól elektromagnetycznych. Mogą one wywołać u nich bóle głowy, rozdrażnienie i bezsenność.

Do tej pory nie udało się jednoznacznie określić mechanizmu oddziaływania pól elektromagnetycznych na organizmy żywe. Badania te są trudne również dlatego, że organizmy żywe przystosowują się do zmian środowiska oraz ulegają wpływom na przykład zanieczyszczonego powietrza czy szkodliwych substancji chemicznych mogących znajdować się w pożywieniu. Trudno jest zmierzyć oddziaływanie pól elektromagnetycznych na zdrowie ludzi, między innymi dlatego, że badania te obarczone są dużym błędem statystycznym.

Jednakże możemy określić, jakie fale najbardziej szkodzą żywym organizmom. Są to głównie promieniowanie ultrafioletowe (UV). Te fale mogą zabijać organizmy żywe. Prawda o ich zabijaniu została odkryta przez biologów już na początku naszego wieku, ale potem, kiedy odkryto bardzo groźny rodzaj promieniowania – promieniowanie gamma, informacja ta jakoś straciła swoją wyrazistość.

Ultrafioletu używa się do zabijania mikroorganizmów w salach operacyjnych w szpitalach. Jest to łatwy i tani środek dezynfekujący. Używa się go również do zabijania bakterii na owocach, które mają być przesyłane na dalekie odległości. Wyróżnia się cztery rodzaje fal ultrafioletowych. Dla organizmów żywych najgroźniejszy jest tak zwany ultrafiolet B, który biolodzy nazywają ultrafioletem biologicznie czynnym. Stwierdzono, że jest on najbardziej skuteczny w zabijaniu organizmów żywych. UVB jest pochłaniany przez krew i niszczy białe krwinki. Życie na Ziemi nie mogłoby istnieć, gdyby ten ultrafiolet docierał do niej ze Słońca. Tak więc jedyną dla nas ochroną przed szkodliwym promieniowaniem jest warstwa ozonowa. Jednakże nad Antarktydą występuje obszar, gdzie nie ma ozonu. To miejsce nazywa się dziurą ozonową. Powstaje, ponieważ do atmosfery uwalniane są związki chemiczne zwane freonami, które występują w aerozolach i w starych typach lodówek. Substancje te niszczą ochronną warstwę ozonową.

Promieniowanie ultrafioletowe może być przyczyną zarówno szkodliwych, jak i korzystnych skutków dla organizmu człowieka.

Korzystny wpływ ultrafioletu polega przede wszystkim na działaniu przeciwkrzywicznym. Pod wpływem tego promieniowania zawarty w skórze człowieka 7-dehydrocholesterol ulega przekształceniu w witaminę D3, która odgrywa ważną rolę w gospodarce wapniowo-fosforowej organizmu. Inne korzystne skutki działania promieniowania UV na organizm człowieka to np. wzrost odporności, niszczenie drobnoustrojów czy przyspieszanie gojenia ran i owrzodzeń.

Innymi wadami fal elektromagnetycznych są:
- Nadmierna dawka promieniowania ultrafioletowego może powodować raka skóry;
- Promieniowanie UV-A powoduje oparzenia słoneczne po zbyt długim opalaniu;
- Silne dawki UV-B są niebezpieczne dla oczu i mogą powodować zaćmę;
- Promieniowanie UV-A jest najbardziej szkodliwe dla oczu, ponieważ dociera aż do soczewki ocznej (nośmy okulary przeciwsłoneczne!).

Zalety wykorzystania fal elektromagnetycznych:
- Promieniowanie ultrafioletowe zabija bakterie;
- W medycynie wykorzystuje się specjalne detektory podczerwieni, dzięki którym możliwe jest poznanie rozkładu temperatury skóry człowieka;
- Postrzeganie ultrafioletowe ułatwia nietoperzom żywiącym się nektarem znajdowanie kwiatów o zmroku, gdyż ich płatki mają wyrazisty kontur, widoczny tylko w tym świetle;
- Promieniowanie rentgenowskie szeroko stosuje się w diagnostyce medycznej, wykorzystując fakt, że mięśnie przepuszczają promienie rentgenowskie;
- Fale elektromagnetyczne znalazły zastosowanie przede wszystkim w urządzeniach takich jak: radia, telewizja, radary.

Rys. 3. Fotografia ręki wykonana przez W. Rentgena (patrz załącznik)