Происхождение и роль источников электромагнитного излучения

Источники электромагнитного излучения
Источники электромагнитного излучения

Источники электромагнитного излучения природного, техногенного происхождения создают общий фон среды обитания. Влияние ЭМ-поля на жизнедеятельность живых организмов является доказанным фактом.

Естественные излучатели

Естественная среда обитания человека – электромагнитное пространство: геомагнитное поле, солнечная радиация, грозовые разряды. Человек является одновременно излучателем и приемником ЭМВ. Обменные процессы в организме имеют ионную природу. Трудно представить, какие формы примет жизнь при отсутствии электромагнетизма. Поверхность Земли имеет положительный статический заряд 130 V/m.

Чем выше над уровнем моря, тем меньше статический заряд:

  • 100 м – 100 V/m;
  • 1 000 м – 45 V/m;
  • 20 000 м – 1 V/m.

Грозовые облака меняют напряженность ЭМП в 30 раз без разрядов молний. Электрическая проводимость атмосферного воздуха колеблется в зависимости от температуры, влажности. Облачная погода, туман повышают концентрацию ионов, увеличивая общий потенциал поверхности.

Человеческий организм приспособлен к вариативности электромагнитного поля Земли. Обменные процессы в организме проходят в ионной форме. Атмосфера защищает от воздействия жесткой радиации. Ядерные реакции на Солнце, звездах других систем являются причиной ультрафиолетовых, инфракрасных, рентгеновских волн. Они наносят вред здоровью даже при минимальных дозах. Обладая высокой частотой и энергией, разрушают клетки организма, могут вызвать необратимые последствия.

Переход заряженных частиц в атоме или молекуле с одного уровня на другой во время ядерной реакции сопровождается энергетическим всплеском. Возникают новые частицы со своими волновыми характеристиками. Колебания электромагнитных излучений имеют разную частоту, от которой зависит длина волны, энергия.

По мощности (частоте) излучение подразделяется на 6 типов:

Рентгеновское излучение
Рентгеновское излучение
  • низкочастотное;
  • радиоволновое;
  • инфракрасное;
  • световое;
  • ультрафиолетовое;
  • рентгеновское.

Технические средства, созданные человеком, имеют такой же волновой спектр. Они могут совмещаться, усиливая воздействия, или диссонировать, создавая помехи для функционирования.

Техногенные волновые излучатели

Человек научился воспроизводить ЭМИ для своих целей. Источники электромагнитного поля являются необходимой частью современной жизни.

Воспроизводятся в земных условиях:

  • высокочастотные – гамма и рентгеновские лучи;
  • среднечастотные – инфракрасные, световые, ультрафиолетовые;
  • низкочастотные – радио, микроволны.

Искусственные излучатели стали привычными и встречаются на каждом шагу:

  • компьютеры;
  • бытовая техника;
  • мобильные устройства;
  • передающие электро-, теле- и радиоустройства;
  • промышленные механизмы;
  • электротранспорт;
  • медицинское и научное оборудование.

Искусственные высоковольтные источники электромагнитных полей:

  • ЛЭП;
  • трансформаторы;
  • мониторы;
  • телевизоры.

Основные типы источников электромагнитного излучения: атомарный уровень и проводниковый. Примером проводникового излучателя является высоковольтная линия электропередач: поток свободных электронов совершает синхронные колебательные движения, создавая напряжение.

Воздействие искусственного ЭМ-фона

Линии электропередач создают напряженность, размеры которого зависят от передаваемого напряжения.

Санитарная зона определяется из расчета напряженности поля:

  • для ЛЭП 220 кВ расстояние составит 50 м;
  • для ЛЭП 750 кВ – 250 м;
  • для ЛЭП 1 150 кВ – 300 м.

Радиоволны различной частоты – основной источник возникновения ЭМ-шума:

Радиолокация в аэропортах
Радиолокация в аэропортах
  • радиолокация в аэропортах, на метеостанциях;
  • базовые станции мобильной связи;
  • теле-, радиостанции;
  • ППС спутниковой связи;
  • радиотелефоны.

Радары работают на высоких частотах (от 500 МГЦ до 100 ГГЦ). Мощные излучатели, работая в прерывистом режиме, тем не менее создают плотный энергетический потом на значительном расстоянии из-за круглосуточного характера работы. Аэропорты в городской черте – основной источник облучения жилых кварталов.

Приемопередающие станции мобильной связи используют частоты от 500 до 2 000 МГЦ. Деятельность станций зависит от нагрузки (количества абонентов на связи). Пиковые величины облучения приходятся на дневное время, в ночные часы равны нулю.

Телеизлучатели, расположенные на высоте от 100 м над землей, оказывают меньшее влияние на напряженность поверхностного поля, чем радиопередающие центры. Радиотрансляторы работают в диапазоне ультракоротких и сверхвысоких частот, охватывая зоны до 100 км по круговому радиусу. Неблагоприятному воздействию подвергается не только работающий персонал, но и прилегающая жилая застройка.

Станции спутниковой связи представляют угрозу для здоровья, если находиться в зоне действия узконаправленного энергетического потока. Мобильные телефоны не оказывают существенного влияния на фон. Трамвай, метро, троллейбус в среднем имеют показатель 50-80 мкТл.

ЭМ-загрязнение от бытовых электроприборов зависит от их мощности:

Печь-СВЧ
Печь-СВЧ
  • утюг, холодильник имеют предельно допустимый показатель 0,2 мкТл;
  • стиральная машина, электрочайник – 0,5 мкТл;
  • электроплита – 1-3 мкТл;
  • печь-СВЧ – 8мкТл;
  • пылесос – 100 мкТл.

Стандарты ограничивают мощность статического напряжения оборудования и техники, применяемых в быту от 1 до 20 KV/m. Функционирование технических средств может быть затруднено из-за ЭМ-помех.

ЭМ-совместимость

Внешние возмущения от грозовых разрядов резко меняют частотный диапазон электростатического поля.

Последствия ударов молний – выход из строя:

  • телекоммуникационных систем;
  • беспроводной связи;
  • линий электропередач;
  • падение мощности оборудования (на производстве, электротранспорте и пр. видах).

Совмещение на одной площади нескольких излучателей ухудшает или мешает их работе. Микроволновая печь, имеющая частоту излучения в 100 ГГЦ, затруднит прием сигнала на мобильный телефон в радиусе 50 см. По этой причине запрещено использование смартфонов во время медицинского обследования на компьютерном томографе, МРТ, УЗИ, ЭКГ.

Во избежание помех разрабатываются стандарты совместимости (ЭМС). Промышленная застройка не возможна без соблюдения стандартов ЭМС. Для этого проводится обследование на обстановку (ЭМО), помехи (ЭМП), помехоустойчивость.

ЭМС учитывается при выпуске предметов широкого потребления, в которых учтены медицинские показания безопасного использования. Рекомендуется прибегнуть к дополнительным мерам безопасности при постоянном применении.

Безопасные расстояния, на которых воздействие ЭМИ заканчивается:

Оптимальное расстояние просмотра телевизора
Оптимальное расстояние просмотра телевизора
  • мобильный телефон – 2,5 см;
  • телевизор – 1 м;
  • печь СВЧ – 1 м;
  • системный блок – 0.5 м;
  • монитор – 0,5 м.

Напряженность у земной поверхности, бытовая техника (кроме СВЧ), средства связи, коммуникаций относятся к безвредным ЭМИ.

Измерители волновых излучений

Для определения напряженности применяется флюксметр (веберметр). Принцип действия прибора заключается в фиксации магнитного потока при помощи катушки и гальванометра. Магнитные величины взаимосвязаны с электрическими, что объясняет применение прибора.
Флюксметр используют:

  • в промышленных установках (на мостовых кранах, использующих переменные магниты для складирования черных металлов);
  • при строительстве меридиональных трубопроводов большого сечения (для измерения магнитного поля);
  • для защиты электроустановок от ЭМ-бурь, вызванных вспышкой на Солнце (показания веберметра позволяют вовремя принять ограничительные действия);
  • для защиты от блуждающих токов электростанций, подстанций, магистральных трубопроводов.

Флюксметры бывают магнитоэлектрические и фотоэлектрические. Отличие – большей чувствительности последних из-за применения компенсационного усилителя. Измерение магнитного потока с помощью ЭДС, единицы измерения – Вб/дел.

Тесламетры (разновидность флюксметра) измеряют ЭДС между полупроводниковыми пластинами, единица измерения – мкТл. Приборы компактны, имеют погрешность до 2%, широкий диапазон частот как переменного, так и постоянного тока.

Воздействие ЭМИ на человеческий организм

Электромагнитные излучения
Электромагнитные излучения

Электромагнитные излучения оказывают био- и тепловое воздействие на ткани и органы человека.

На человеческий организм оказывает влияние:

  • мощность излучения;
  • длительность;
  • тип воздействия.

Энергия переменного поля поглощается тканями неодинаково из-за различий в структуре. Неравномерный подъем температуры вызывает перенагрев органов и тканей, имеющих недостаточную теплорегуляцию. Передача теплоты во внешнюю среду затруднена, в результате чего повреждаются/разрушаются клетки.

В первую очередь страдают:

  • глазной хрусталик;
  • желчный пузырь;
  • мочевой пузырь.

Мозг, кишечник имеют слабую возможность для терморегуляции.

Заболевания, вызываемые ЭМП:

  • катаракта;
  • гипотония;
  • заболевания кроветворной системы (разрушение эритроцитов);
  • мигрень;
  • нарушения эндокринной системы;
  • синдром хронической усталости.

Воздействие сильного ЭМ-поля неблагоприятно влияет на беременность, вызывая нарушение внутриутробного развития плода. Эндокринные нарушения у мужчин – это снижение потенции, бесплодность. Разрушение кровяных телец блокирует работу иммунной системы. В головном мозге нарушаются нейронные связи: ухудшается память, внимание. Инфракрасная форма ЭМИ опасна высокой энергией частиц, вызывающих перегрев организма. При температуре выше 42 градусов останавливается кровоток, человек погибает. Злоупотребление ультрафиолетовым облучением может привести к меланоме (раку кожи).

Природные ЭМ-волны, необходимые для существования земных организмов, могут быть губительны в высокочастотном диапазоне. Устройства и механизмы – источники ЭМ-загрязнения, что является побочным эффектом от их применения.