Чем выше частота тем меньше проникающая способность

Теория радиоволн: ликбез

Думаю все крутили ручку радиоприемника, переключая между «УКВ», «ДВ», «СВ» и слышали шипение из динамиков.
Но кроме расшифровки сокращений, не все понимают, что скрывается за этими буквами.
Давайте ближе познакомимся с теорией радиоволн.

Радиоволна

Длина волны(λ) — это расстояние между соседними гребнями волны.
Амплитуда(а) — максимальное отклонения от среднего значения при колебательном движении.
Период(T) — время одного полного колебательного движения
Частота(v) — количество полных периодов в секунду

Существует формула, позволяющая определять длину волны по частоте:

Где: длина волны(м) равна отношению скорости света(км/ч) к частоте (кГц)

«УКВ», «ДВ», «СВ»

Сверхдлинные волны — v = 3—30 кГц (λ = 10—100 км).
Имеют свойство проникать вглубь толщи воды до 20 м и в связи с этим применяются для связи с подводными лодками, причем, лодке не обязательно всплывать на эту глубину, достаточно выкинуть радио буй до этого уровня.
Эти волны могут распространяться вплоть до огибания земли, расстояние между земной поверхностью и ионосферой, представляет для них «волновод», по которому они беспрепятственно распространяются.

Длинные волны(ДВ) v = 150—450 кГц (λ = 2000—670 м).

Этот тип радиоволны обладает свойством огибать препятствия, используется для связи на большие расстояния. Также обладает слабой проникающей способностью, так что если у вас нет выносной антенны, вам вряд ли удастся поймать какую-либо радиостанцию.

Средние волны (СВ) v = 500—1600 кГц (λ = 600—190 м).

Эти радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, находящейся на расстоянии 100-450 км над поверхностью земли.Особенность этих волн в том, что в дневное время они поглощаются ионосферой и эффекта отражения не происходит. Этот эффект используется практически, для связи, обычно на несколько сотен километров в ночное время.

Короткие волны (КВ) v= 3—30 МГц (λ = 100—10 м).

Подобно средним волнам, хорошо отражаются от ионосферы, но в отличии от них, не зависимо от времени суток. Могут распространяться на большие расстояния(несколько тысяч км) за счет пере отражений от ионосферы и поверхности земли, такое распространение называют скачковым. Передатчиков большой мощности для этого не требуется.

Ультракороткие Волны(УКВ) v = 30 МГц — 300 МГц (λ = 10—1 м).

Эти волны могут огибать препятствия размером в несколько метров, а также имеют хорошую проникающую способность. За счет таких свойств, этот диапазон широко используется для радио трансляций. Недостатком является их сравнительно быстрое затухание при встрече с препятствиями.
Существует формула, которая позволяет рассчитать дальность связи в УКВ диапазоне:

Так к примеру при радиотрансляции с останкинской телебашни высотой 500 м на приемную антенну высотой 10 м, дальность связи при условии прямой видимости составит около 100 км.

Высокие частоты (ВЧ-сантиметровый диапазон) v = 300 МГц — 3 ГГц (λ = 1—0,1 м).
Не огибают препятствия и имеют хорошую проникающую способность. Используются в сетях сотовой связи и wi-fi сетях.
Еще одной интересной особенностью волн этого диапазона, является то, что молекулы воды, способны максимально поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.
Как видите, wi-fi оборудование и микроволновые печи работают в одном диапазоне и могут воздействовать на воду, поэтому, спать в обнимку с wi-fi роутером, длительное время не стоит.

Крайне высокие частоты (КВЧ-миллиметровый диапазон) v = 3 ГГц — 30 ГГц (λ = 0,1—0,01 м).
Отражаются практически всеми препятствиями, свободно проникают через ионосферу. За счет своих свойств используются в космической связи.

AM — FM

Зачастую, приемные устройства имеют положения переключателей am-fm, что же это такое:

AM — амплитудная модуляция

Это изменение амплитуды несущей частоты под действием кодирующего колебания, к примеру голоса из микрофона.
АМ — первый вид модуляции придуманный человеком. Из недостатков, как и любой аналоговый вид модуляции, имеет низкую помехоустойчивость.

FM — частотная модуляция

Это изменение несущей частоты под воздействие кодирующего колебания.
Хотя, это тоже аналоговый вид модуляции, но он имеет более высокую помехоустойчивость чем АМ и поэтому широко применяется в звуковом сопровождении ТВ трансляций и УКВ вещании.

На самом деле у описанных видом модуляции есть подвиды, но их описание не входит в материал данной статьи.

Еще термины

Интерференция — в результате отражений волн от различных препятствий, волны складываются. В случае сложения в одинаковых фазах, амплитуда начальной волны может увеличиться, при сложении в противоположных фазах, амплитуда может уменьшиться вплоть до нуля.
Это явление более всего проявляется при приеме УКВ ЧМ и ТВ сигнала.

Поэтому, к примеру внутри помещения качество приема на комнатную антенну ТВ сильно «плавает».

Дифракция — явление, возникающее при встрече радиоволны с препятствиями, в результате чего, волна может менять амплитуду, фазу и направление.
Данное явление объясняет связь на КВ и СВ через ионосферу, когда волна отражается от различных неоднородностей и заряженных частиц и тем самым, меняет направление распространения.
Этим же явлением объясняется способность радиоволн распространяться без прямой видимости, огибая земную поверхность. Для этого длина волны должна быть соразмерна препятствию.

Источник

Почему волны с более высокой частотой имеют лучшее проникновение?

В свободном пространстве сигналы с более низкой частотой, по-видимому, идут дальше, потому что сигнал либо дифрагируется землей, либо отражается верхними слоями атмосферы, что делает его фактически более дальним.

В городских условиях, когда нам нужно проникать сквозь стены, происходит ли передача 2,4 ГГц дальше, чем радиостанция 433 МГц?

В электромагнитном спектре гамма-лучи и рентгеновские лучи имеют хорошее проникновение, поскольку они имеют высокую частоту?

4 ответа

Основным преимуществом более высоких частот является то, что они требуют более коротких антенн для обеспечения достойного качества приема, что важно для мобильных устройств. Они также позволяют использовать более широкую полосу для модуляции сигналов, поэтому вы можете получить более высокую частотную передачу.

Но высокие частоты более чувствительны к отражению, поэтому им будет сложнее проходить сквозь стены и препятствия в целом. В то же время они будут легче просачиваться через отверстия: эмпирическое правило состоит в том, что если у вас есть отверстие с размером волны, сигнал может протекать через него. Но в то же время вы не можете полагаться на это для хорошей передачи: поэтому я бы сказал, что предел довольно нечеткий.

Для получения дополнительной информации см. распространение прямой видимости : частота микроволн может быть преломлена меньший объект, чем более низкая радиочастота, поскольку он сильно зависит от длины волны. Сравнение возникает из-за того, что микроволны имеют спектр, который больше похож на оптические длины волн, поэтому они будут страдать от некоторых явлений, которые сохраняются для оптики.

60 ГГц), необходимых для таких применений, другие явления поглощения /отражения могут нарушать передачу: например, поглощение кислородом (в воздухе). Это сильно зависит от среды, через которую ваша волна должна пройти.

Способы взаимодействия сигналов с препятствиями сложнее, чем расчеты базовой линии: способ образования стенок или других материалов может затруднять сигналы в большей или меньшей степени в зависимости от длины волны. На более высоких частотах длины волн уменьшаются так, что они могут проходить через отверстия или структуры типа решетки, тогда как сигналы низкой частоты могут поглощаться или отражаться. С другой стороны, молекулы или составная структура материалов могут быть резонансными к конкретным частотам: например, молекулы воды резонансны в первичных узлах около 2,4 ГГц, 3,1 ГГц. Поэтому микроволновые печи обычно работают на частоте 2,4 ГГц. Это приводит к определенному диапазону помех из-за присутствия воды в листве, дождях и снегопадах и т. Д. Некоторые могут иметь опыт в этом, знают ли они это или нет: сигналы Wi-Fi могут перемещаться за пределы здания в более коротком диапазоне, когда он идет дождь, потому что сигналы поглощаются влажной листвой, стенами и воздушным пространством.

Несколько лет назад MIMO вышла из прежнего использования в оборонных и аэрокосмических радарах и коммуникациях в производство полупроводников, используемых в WiFi и мобильной связи. До этого многие топ-инженеры-разработчики скептически относились к своим преимуществам по сравнению с затратами и практичностью. Подполе беспроводной связи стало широко использоваться для беспроводной связи, коммерческих радиолокаторов и других приложений. Более высокие полосы частот оказались наиболее полезными из-за меньшего рассеяния, более прямая линия видимости обеспечивает лучшую дискриминацию /изоляцию сигнала. Это может привести к простоте и лучшему многоканальному сигналу по сравнению с более низкими полосами частот.

По разным техническим причинам сравнение более низких (средний диапазон 433 МГц) и более высокая частота 2,4 ГГц) сравнивается следующим образом: сигналы более низкой частоты движутся дальше, чем потому, что энергия выше и более концентрирована одним устойчивым образом, t легко поглощается воздухом, который состоит из большого количества влаги. Более высокая частота на частоте 2,4 ГГц способна прорезать путь через молекулярную структуру многих материалов, но это связано с тем, что влажность в свободном воздухе имеет тенденцию гасить сигнал. Высокочастотные передатчики Manu также спроектированы с частотной скачкообразной перестройкой и шифрованием. Он может найти путь через частичные препятствия более легко, чем более низкая частота, большие волны могут.

Источник

Когда длина имеет значение: почему одни фотоны убивают, а другие нет

Почти в каждом школьном кабинете физики висела разноцветная диаграмма с картинками, которая гордо называлась «Спектр электромагнитного излучения». Условная синусоида начиналась слева, с радиоволн. Расстояние между соседними «горбами» в этой части было наибольшим. Частота колебаний является обратной длине волны величиной. Если длина волны есть расстояние между двумя «горбами» волны, то время, за которое она проходит это расстояние, определяется как расстояние, деленное на скорость. Время же есть единица, деленная на частоту. К правому концу диаграммы волна «сжималась», подобно пружине: длина волны уменьшалась, а частота увеличивалась. В левой части диаграммы располагались некие «гамма-лучи».

Почему одни волны короче или длиннее других? Причина в источнике этих волн — колеблющемся электрическом заряде. Чем быстрее колеблется заряд, тем меньше длина электромагнитного излучения. Если бы электромагнитное поле было водой в озере, а заряд — рыболовным поплавком, то круги на воде условно изобразили бы электромагнитные волны. Чем быстрее дергается поплавок, тем чаще отходят от него водные круги — колебания, и меньше расстояние между ними — длина волны.

Радиоволны порождаются колебаниями в проводниках с током, видимый свет — переходами электронов внутри атома, рентгеновские и гамма-лучи возникают, когда заряды движутся в электрическом поле атомного ядра, либо из-за процессов в самом ядре. Если говорить грубо, то, чем меньше «масштаб» взаимодействия, тем короче электромагнитная волна.

Волны или фотоны?

Физики называют фотоны переносчиками электромагнитного взаимодействия. Частицами. Стоит только свыкнуться с этой мыслью и нарисовать в воображении чрезвычайно быстрые «шарики», как те же физики начинают утверждать, что взаимодействие между зарядами осуществляется через колебания электромагнитного поля — волны. Ученые не сошли с ума, а вот фотоны «раздвоением личности» страдают, проявляя то волновые свойства, то свойства частицы.

Какую «личность» примерит на себя фотон зависит от объектов, с которыми он взаимодействует. Длина волны радиосигнала измеряется километрами. На его пути возникают дома, фонарные столбы, люди — объекты, намного меньшие, чем длина волны. Значит, излучение будет огибать их или отклоняться от первоначального направления при «встрече», то есть проявлять волновые свойства, подобно великану, который огромным шагом переступает целый город. Видимый свет имеет длину волны такую, что может «врезаться» в атомный электрон лоб-в-лоб и вытолкнуть его из атома. В этом случае он ведет себя как частица или бильярдный шар, ударившийся о другой шар.

Чем меньше длина волны излучения, тем меньше в мире остается препятствий, которые волна может «обойти», а значит, хочешь-не хочешь, взаимодействовать придется. Рентгеновское и гамма-излучение настолько коротковолновые, что все в мире, даже крошечные электроны — серьезное препятствие для них, как забор для мухи. Правда, до «забора» в виде атомного электрона или ядра фотоны могут долго лететь через вещество.

Преобладающая часть атома — это пустота. Огромная равнина с редкими заборами: по одному на каждый гектар. Когда длина волны излучения меньше расстояния между электронами и ядром, фотон словно «протискивается» сквозь атом. Чем меньше при этом плотность вещества, тем меньше вероятность попадания волны/фотона в атом. По этому принципу работает рентгеновская диагностика: более плотные кости задерживают рентгеновские лучи сильнее. Но часть фотонов пролетает все тело и рисует знакомые снимки.

Коротковолновое излучение опасно не только из-за того, что проникает куда угодно, в том числе, в человеческие ткани. Дело в том, что частота излучения прямо пропорциональна его энергии. Эта связь выводится в квантовой теории. Энергией определяется количество взаимодействий с атомами вещества — сколько из них фотон может «испортить» или ионизировать на своем пути, пока обессиленный не упадет после столкновения с последним «забором».

Ионизация вещества означает его уничтожение. Рушатся атомы, затем молекулы, а вслед за ними и клетки. «Радиация» в знакомом смысле этого слова буквально сжигает тело изнутри. К тому же излучение может проникнуть внутрь клеток и повредить молекулы ДНК. В этом случае потомство облученного человека будет под угрозой мутаций.

Когда энергия излучения достигает той, что нарабатывается в ускорителях, фотоны, проникая в ткани тела, множатся в геометрической прогрессии. В электрическом поле ядра они превращаются в пары частиц электрон-позитрон, которые сразу же аннигилируют — исчезают, оставляя после себя пару фотонов. Энергии новорожденных фотонов хватает, чтобы снова создать электрон-позитронные пары. Начинается лавинообразный процесс.

Резюме

Свет, радиоволны, рентген, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение — одно и то же с точки зрения физики. Чем меньше длина волны, тем большая проникающая способность у волн/фотонов. Энергия излучения увеличивается с уменьшением длины волны, а значит, коротковолновое излучение вредит людям больше, чем длинноволновое. Способ взаимодействия излучения с веществом зависит от его энергии (длины волны и частоты). Чем больше энергия, тем разрушительнее для вещества процесс взаимодействия.

Источник

Виды излучений: какое самое опасное из них для человека

Опасности радиационного облучения в быту

О негативном воздействии радиации на все живое наслышан каждый. Но не все знают, какое излучение наиболее опасно для человека и можно ли его встретить в быту.

Само слово радиация пришло к нам из латыни. В буквальном переводе термин означает «луч». Обыватели подразумевают под радиацией все известные современной науке излучения. Попадают под эту классификацию даже ультрафиолет и радиоволны.

Далеко не все форматы радиоактивного излучения является вредными. Но даже если они несут в себе множество побочных эффектов, в минимально допустимых дозировках их могут использовать во благо.

Электромагнитное излучение и человек

Электромагнитный фон естественного происхождения сопровождал человека всегда. Но с развитием технологий и прорывом в научной отрасли люди принялись создавать радиацию искусственного происхождения. Это ухудшило ситуацию, значительно повлияв на здоровье людей.

Каждый вид излучения отличается друг от друга:

Механизм распространения облучения в любом случае сохраняется одинаковым. Это означает, что любое излучение в формате электромагнитных волн способно распространяться в воздухе. Лучи представляют собой смешение электрического и магнитного поля, которое меняется согласно определенным правилам. Схематическая классификация излучения предусматривает сортировку на рабочие диапазоны.

Функционирование человеческого организма базируется на электромагнитной природе. Это означает, что все ткани и системы органов подвержены любому виду радиации. В обычной жизни фоновое облучение не несет никакой угрозы для слаженного биологического механизма в организме. Но если эта дозировка была превышена, то функционирование организма подвергается опасности. Искусственные волны электромагнитного происхождения вносят дезинформацию в организм.

Так проявляются нездоровые состояния, ведущие за собой патологические изменения. Характер этих изменений может существенно колeбaться.

Если двоих человек с приблизительно одинаковым уровнем здоровья облучать в идентичных условиях, последствия для здоровья у обоих будут разными. Это зависит от генетической предрасположенности и латентных болезней.

Как работает механизм облучения?

Даже самое опасное излучение для человека при кратковременном воздействии на организм может принести меньше вреда в перспективе, чем длительное и регулярное относительно безопасное облучение.

Человеческое тело выступает проводником при условии соответствия частотам менее 10 Гц. Особенно это касается нервной системы, которая считается особо чувствительной системой каждого организма.

С бaнaльным повышением температуры тела способен справиться отлаженный механизм теплоотдачи. Но если речь заходит об электромагнитных волнах с высокой частотой, то тут сpaбатывает другой биологический принцип. У пациента прослеживается заметное повышение температуры попавших под облучение тканей. Это приводит к серьезным последствиям, часть из которых считается необратимыми.

При облучении СВЧ с показателем более 50 микрорентген в час у больного развиваются клеточные нарушения. Они будут выражаться в следующих негативных последствиях:

Особо опасные виды облучения

Центральной угрозой, исходящей от радиации, является проникающая способность. Она основывается на процессе излучения и последующего поглощения энергии. Процесс производится благодаря квантам – определенным порциям энергии. Если длина посылаемой волны отличается маленьким показателем, то воздействие квантов будет максимально сильным.

Изучая, какой вид излучения обладает наибольшей проникающей способностью, исследователи пришли к выводу, что их существует два:

Коварства добавляет тот факт, что в момент облучения пострадавший вообще может ничего не чувствовать. Радиация работает на перспективу. Пагубное воздействие зачастую дает о себе знать через время. Степень и тяжесть поражения полностью зависят от типа и глубины луча, а также времени облучения.

Помимо такого варианта влияния кванты несут в себе еще одну потенциальную опасность. Их способность ионизировать атомы провоцирует различные генные мутации. Они передаются по наследству, и исправить их практически не представляется возможным. Наследственная мутация способна развиться даже при минимальной дозе облучения.

Из-за всей этой информации некоторые люди начинают паниковать, отказываясь от рентгенологического обследования при острой необходимости. Но все аппараты в медицинских учреждениях настроены так, чтобы пациент получал лишь минимально вынужденную дозу радиации. Тут бояться нечего.

В общей сложности за всю жизнь накопленное облучение в организме не должно превысить предельно допустимую нормы в 32 Рентгена. На практике это эквивалентно сотням рентгеновским снимкам, которые делаются с маленькими временными интервалами.

Гораздо сложнее обстоит ситуация с гамма-облучением. Оно происходит по причине распада некоторых радиоактивных элементов.

Жесткая составляющая ультрафиолетовых лучей «умеет» не только производить ионизацию молекул. Она также генерирует значительные поражения глазной сетчатки. После ряда исследований стало понятно, что органы зрения больше всего страдают от волн, длина которых соответствует светло-салатному цветовому спектру. Это эквивалентно параметрам от 555 нм до 565 нм.

При наступлении сумерек чувствительность человеческого зрения несколько смещается в сторону коротких волн. Они соответствуют длине в радиусе 500 нм (синий цвет).

Особенности влияния альфа-излучения

Помимо вредоносного гамма-излучения существует еще группа бета-лучей и альфа-частиц. По своей природе две последних категории не сильно отличаются. Разница заключается только в длине волны и проникающей способности. Но, по сравнению с вредом от гамма-лучей, бета и особенно альфа считаются более благосклонными к живому организму.

С точки зрения длины волн, альфа-излучение считается самым опасным, так как отличается огромной силой воздействия. Но из-за все той же длины волн (она очень мала) в быту альфа-облучение редко когда наносит значительный урон организму.

Поражение живых клеток с последующим почти мгновенным отмиранием – характерная черта альфа-излучения. Но тут радует тот факт, что такой луч теряет разрушительную силу буквально в 3-4 сантиметрах от объекта излучения. Если оградить живой организм от радиационного источника даже обычным листом бумаги, его негативное воздействие сойдет на нет.

Источники радиации в повседневности

Установив самое опасное излучение для человека, сознательные граждане начинают искать способы защититься от него.

Любой электрический прибор в доме современного человека может расцениваться в качестве первоисточника электромагнитного облучения искусственного происхождения. Из-за них человек, незаметно для себя, снижает собственный иммунитет и ухудшает текущее состояние эндокринной системы.

В процессе исследования связи между радиацией бытового характера и ее влиянием на организм человека была установлена доказанная закономерность. Ученые доказали, что образование злокачественных опухолей может напрямую зависеть от места проживания человека. Если его дом находится прямо под линией высоковольтных передач, то шансы получить онкологический диагноз повышаются.

Чтобы снизить негативное влияние бытового электромагнитного излучения, эксперты рекомендуют придерживаться простых советов:

Если вас не покидает чувство опасности в собственном доме из-за предполагаемого повышенного уровня радиации, сделайте замеры облучения. Для этого предусмотрен специальный дозиметр. В инструкции к прибору будут прописаны допустимые значения в разных средах. При этом в разных странах оценочные критерии могут разниться.

Когда раскошеливаться на спецтехнику не хочется, можно воспользоваться старым «дедовским способом». Отключите все электроприборы в доме и включайте их поочередно. Подходя к каждому отдельно взятому включенному устройству, подносите к нему включенный радиоприемник. Если возле установки будет прослеживаться треск и другие помехи, это свидетельствует о сильном электромагнитном излучении.

Так можно выявить самые опасные приборы в доме и стараться избегать их эксплуатации по мере возможности.

Почему самым опасным для человека излучением является радиация

Потоки элементарных частиц, электромагнитных волн или осколки микроскопического размера атомов, которые обладают способностью ионизировать вещества или вступать с ними в химические реакции. Процесс сопровождается поглощением теплоты и образованием веществ с большей энергией, распад которых провоцирует выброс или излучение положительно, отрицательно заряженных свободных электронов. Под их воздействием в клетках организма людей образуются свободные радикалы, которые нарушают естественные биологические процессы метаболизма, роста и развития, разрушают иммунную систему. Это и есть механизм возникновения и действия радиации, которая является самым опасным ионизирующим излучением, как для всех живых организмов, так и для человека.

Как радиация может попасть в организм

Люди ежедневно подвергаются облучению естественными, а так же искусственно созданными бытовыми и производственными радионуклидами или радиоактивными элементами. Источники ионизирующего излучения окружают человека повсюду:

Невидимое ионизирующее излучение приводит к поражению всех без исключения систем жизненно важных органов, провоцирует самое опасное заболевание, как лучевая болезнь.

Радиационное излучение: виды и свойства

Спонтанное беспричинное изменение химического или внутреннего состава нестабильных нуклидов, атомных ядер, которые распадаются, приводит к образованию новых элементарных радиоактивных частиц, появлению радиации. Какие виды радиоактивного излучения бывают:

Провоцируют мутации, лучевую болезнь, ожоги.

Чтобы защититься от альфа-частиц, будет достаточно одежды, которая пропускает через себя 50% излучения бета. Для предупреждения проникновения этого вида радиации следует использовать металлические экраны, подойдут застекленные окна. От нейтронного облучения поможет и обычная вода, полиэтилен, парафин. Но самым и наиболее опасным для человека излучением является поток гамма. Лучшая защита от него — свинец.

Дозы облучения радиацией

Чтобы определить биологический механизм действия ионизирующего электромагнитного излучения на единицу массы вещества организма, используются величины грей (Гр) или рад (рад), указывают на поглощенную дозу радиации. Эквивалентная доза рассчитывает проникновение и влияние радионуклидов на живые организмы, измеряется в греях (Гр). Экспозиционную дозу представляет ионизация воздуха в рентгенах (Р). Индивидуально рассчитать количество необходимого облучения можно с помощью эффективной эквивалентной дозы в зивертах (Зв) или бэрах (бэр).

В каких единицах чаще всего измеряют радиацию:

Эти показатели используются в соответствии с принятой Международной системой единиц физических величин. Применяются для обозначения степени и уровня ионизирующего излучения, оценки наносимого ущерба здоровью людей.

Опасная доза радиации

Для осуществления расчёта воздействия на организм человека радиационного излучения была создана единица измерения радиоактивности, которая представлена значением рентген (Р), его биологическим эквивалентом является бэр (бэр) или зиверт (Зв). Формула для вычислений количества дозы облучения: 100 рентген = 1 бэр = 1 Зв. Рассмотрим допустимое излучение и самое максимально опасное, cмepтельное значение радиации для человека в рентгенах:

Вовремя определить уровень поражения человека радиацией достаточно сложно, в малых количествах не проявляет характерные для лучевой болезни симптомы. И только с помощью специально разработанного прибора, дозиметра или счетчика Гейгера, можно измерить значение электромагнитного воздействия. В больших дозах самым опасным для всех представителей окружающего мира, включая человека, излучением является радиационное, ионизирующее излучение.

Воздействие радиации на человека

Допустимая доза ионизирующего радиационного излучения не должна превышать показателя 0,3 мкЗв за 1 час. По статистике Всемирной организации здравоохранения эффективная эквивалентная доза облучения людей за год в микрозивертах, мкЗв, составляет:

Данные количественные показатели свидетельствуют о том, что самым опасным и угрожающим для здоровья человека излучением является именно радиация. Ее последствия ежегодно фиксируются в виде генетических мутаций и патологий у новорожденных детей, онкологических заболеваниях и нарушениях работы организма у взрослых, ослаблении иммунной системы. Наблюдается резкое понижение средней продолжительности жизни до 66 лет.

Самые опасные излучения для человека

Новые технологии постоянно совершенствуются, они давно стали необходимым атрибутом современной жизни. Электромагнитные излучения окружают человека практически постоянно, он находится под их воздействием дома, на работе и даже на улице. Технологические достижения с одной стороны сделали жизнь более комфортной, но все чаще специалисты говорят о вреде электромагнитных волн, излучаемых многочисленными электроприборами.

Принцип механизма облучения

Облучение микроволновой печи 50 мкР/ч приводит к развитию клеточных нарушений, в результате возникают следующие отклонения:

Природа происхождения, виды излучений

Влияние таких волн на организм связан с особенностями его функционирования, которое основано на принципах передачи электросигналов. Все системы и органы подвержены радиации, особую опасность для биологического механизма представляет повышенная дозировка излучения, это может привести к нарушению нормальных процессов. В результате могут развиваться различные заболевания, характер патологических изменений в каждом отдельном случае отличается, многое зависит от генетики и скрытых болезней.

Опасность для человека представляют относящиеся к ионизирующему классу излучения, специалисты различают 5 основных разновидности:

Центральной угрозой является проникающая способность, она базируется на процессах излучения и поглощения, который обеспечивается за счет квантов. Короткие волны отличаются более сильным воздействием, в соответствии с этим принципом наибольшую опасность представляют рентгеновское и гамма — излучения.

Опасные излучения

Излучение имеет накопительный характер, происходит абсолютно незаметно для человека, последствия проявляются через определенное время, тяжесть и степень поражения зависит от вида, глубины и продолжительности облучения. Потенциальная опасность квантов заключается также в свойствах ионизировать атомы, в результате чего в организме развиваются различные мутации. Они передаются следующим поколениям и не поддаются коррекции, мутационные процессы могут развиваться даже при минимальных дозах облучения.

По этой причине некоторые люди часто отказываются от рентгена, хотя все оборудование в поликлиниках излучает минимальное количество квантов. Принцип заключается в том, что за всю жизнь организм должен получить не более 32 Рентген, для этого пациент должен сделать сотни снимков с минимальными интервалами.

Электромагнитное излучение в повседневной жизни

Сегодня в каждой квартире установлено несколько электроприборов, которые часто работают постоянно, одновременно и излучают искусственное излучение. Под его воздействием снижаются иммунные силы организма, ухудшается состояние эндокринной системы. В результате научных исследований была выявлена определенная закономерность, существует доказанная прямая зависимость бытовой радиации и состоянием организма. Появление злокачественных новообразований зависит от места жительства, при наличии высоковольтных линий повышается риск онкологии.

Для снижения отрицательного влияния излучения необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

Проверить уровень излучение каждого прибора можно с помощью дозиметр, в аннотации указаны рекомендуемые параметры в разных средах, в других странах показатели нормы могут отличаться.

Виды излучений: какое самое опасное из них для человека

Излучения – неотъемлемая часть жизни современного человека. Исключить контакт с источниками, испускающими энергию в виде волн, практически невозможно. Дом, работа, трaнcпорт, отдых – везде человек подвергается опасности. Сталкиваясь с разными видами излучений, живой организм получает больший или меньший урон здоровью. Однако самым опасным излучением для человека является радиация – ее влияние чаще всего приводит к летальному исходу и необратимым последствиям.

Радиоактивное излучение как самое опасное для человека

Радиационное излучение (радиация) – наиболее опасно для человека. Отличительная особенность – способность ионизировать вещества, находящиеся на длинном расстоянии, нарушая естественные процессы жизнедеятельности живых организмов.

Это единственный вид излучения, обладающий такой высокой проникающей способностью. В отличие от остальных видов электромагнитных волн, радиоактивное излучение испускает не только энергию, но и мельчайшие частицы (атомы или их осколки), способные пронизывать все предметы и живые организмы насквозь.

Своим воздействием радиация способна нарушить свойства таких материалов, как металл, не говоря о живых организмах. Человеческий организм функционирует при помощи электромагнитных импульсов, нарушить которые радиации не составит труда.

Существуют несколько видов радиации, в основе деления которых лежит вид частиц, испускаемых при излучении и способность ионизировать вещества:

Попадание источника радиации в организм наносит наибольший урон: лучевая болезнь со cмepтельным исходом.

Получить облучение радиацией можно двумя способами:

Наиболее опасным считается второй способ облучения, так как источник радиации находится внутри и излучает негативную энергию, соприкасаясь с внутренними тканями. От внешнего контакта с частицами электромагнитного поля защищает одежда, воздух, стены.

Все виды радиации сопровождаются ионизацией клеток организмов, что приводит к появлению свободных радикалов, отравляющих соприкасающиеся клетки. Специалисты выявили определенную закономерность воздействия радиации на организм человека:

Опасность для детей возрастает в несколько раз. Чем младше ребенок, тем губительнее радиация воздействует на кости и головной мозг. Проявляется это в остановке роста костей, что приводит к патологиям, в головном мозге нарушаются процессы, приводящие к потере памяти, нарушению развития умственных способностей.

Для детей, находящихся в утробе матери, влияние особо пагубно в первом триместре. В этот период формируется кора головного мозга, а радиация нарушит этот процесс, и ребенок либо родится мертвым, либо с явными патологиями.

Радиация – разновидность электромагнитного излучения. Имеет еще несколько видов излучений, способных приносить вред здоровью человека: радиоволны, ультрафиолетовое, инфракрасное, лазерное.

Радиоволны и их влияние на человека

Радиоволны представляют собой низкочастотные волны (до 6 тыс. ГГц). Источников их излучения много: мобильные телефоны, радио, различные беспроводные устройства (Bluetooht), радионяни.

Человек и радиоволны могут существовать рядом долгие годы. Низкая приникающая способность радиоволн обеспечивает контакт только с кожными покровами. Они могут нагреваться, что чревато для человека повышенным потоотделением.

Смертельную угрозу радиоволны несут людям с проблемами сердца, у которых установлен сердечный кардиостимулятор. Этот прибор чувствителен к различным колебаниям в виде волн.

Инфракрасное излучение и его вред

Инфракрасное излучение – имеет электромагнитную природу, ему присущи волны длиной 0,76 мкм. Их основным источником является солнце, благодаря этой особенности солнце не только светит, но и греет. Все живые существа также излучают инфракрасные лучи, но невидимые человеческому глазу.

Большую угрозу ИК-свет несет для глаз. Длительное воздействие на сетчатку приводит к судорогам, водно-солевому дисбалансу, катаракте.

Оптическое излучение и его влияние на человека

Оптическое или лазерное излучение – характеризуется его видимостью в виде луча, а также атомной природой происхождения. Лазерное излучение схоже с природой света, но свет на улице – явление естественное, а лазер – вынужденное свечение.

Длинные лазерные волны не способны нанести вред живым существам, но короткие высокочастотные волны при длительном воздействии угрожают:

Ультрафиолетовое излучение и его негативное влияние

Ультрафиолетовое излучение – тесно связано с инфракрасным излучением. Особенностью УФ-лучей является химическая реакция, которая происходит во время излучения. Основным источником УФ-импульсов является солнце, но от его пагубных лучей защищает озоновый слой атмосферы.

Опасность представляют приборы в быту: сварочный аппарат, солярий, ультрафиолетовые лампы.

Длительное воздействие коротковолновых УФ-волн приводит не только к загару кожи, но и к ее травматизму. Способность проникать в глубокие слои кожи влечет за собой ожоги, и мутагенез (нарушение в клетках кожи на генном уровне). Как результат – онкологическое заболевание под названием меланома с пессимистическим прогнозом.

Важно! Глаза очень чувствительны к ультрафиолету, столкновение со средневолновым излучением приводит к электроофтальмии, то есть ожогу сетчатки.

Электромагнитные поля разных частот взаимодействуют с человеком постоянно и приносят ущерб в той или иной мере. Однако только радиация проникает в клетки организма незаметно, вызывая самые серьезные и необратимые последствия: мутация, генетические нарушения, онкологические опухоли. Эти последствия могут возникать не сразу, а спустя годы, ведь вывести радионуклиды из организма – дело многих лет.

Именно поэтому – это радиация, своевременно защититься от которой порой невозможно.

Виды излучений: какое самое опасное из них для человека

Почему? Потому что в этом случае речь идёт о совсем другом свойстве излучений — об их проникающей способности. Да, у гамма-излучений такая способность много выше, чем у альфа- и бета- лучей. Но опасность излучений определяется не проникающей способностью, а дозой. Позднее мы вернемся к нашим гамма-лучам, а пока попробуем понять, что такое доза.

Рассмотрим на бытовом примере. Человек выпил 250 граммов водки. Это что — доза? Нет, это порция, которая содержит 100 граммов спирта. А доза рассчитывается с учетом массы тела человека. Если он весит 100 кг, то в нашем примере доза будет равна 1 грамму алкоголя на 1 килограмм массы тела. Если же человек весит 50 кг, то доза будет равна 2 грамма на килограмм, то есть в два раза больше. Видите, как удобно сравнивать? Уже ясно, что на второго человека приём той же порции окажет более сильное действие. А от одинаковой дозы и последствия будут соразмерные.

Подобным образом оценивают и воздействие ионизирующих излучений на человека. Самая простая характеристика — так называемая поглощённая доза. Как её определяют? В два этапа. Сначала измеряют или рассчитывают — нет, не граммы спирта, а количество энергии, которое поглотило тело (человек или отдельный орган) в результате облучения. А потом эту поглощённую энергию делят на массу тела.

В чём измеряют энергию? Правильно, в джоулях (Дж). А массу? В килограммах. Выходит, что поглощённая доза будет измеряться в джоулях на килограмм: Дж/кг. Но когда речь идёт о радиации, «джоуль на килограмм» получает специальное имя, в честь известного учёного. Может быть, слышали — «грей» (Гр)? Возможно, вам знакомо слово «рад» — в радах измеряли поглощённую дозу прежде, до введения грея. Один рад в сто раз меньше грея, так относится копейка к рублю:1 Гр = 100 рад. А ещё раньше использовали общеизвестную единицу — рентген. Рентгенами оценивали не энергию, а ионизирующую способность излучения.

Не будем забивать голову, для простоты отметим, что рентген примерно равен раду. Обратите внимание на три важные детали.

Во-первых, доза — это дробь. И в числителе стоит вовсе не количество альфа-частиц или гамма-квантов, поглощённых телом. В числителе дроби — энергия. Значение имеет именно энергия ионизирующих излучений. Например, гамма-излучение может быть, как жёстким, так и мягким: жёсткое излучение (см. правый край шкалы на рис. 2.2) обладает высокой энергией, а мягкое (поближе к ультрафиолету) несёт меньшую энергию. Важен не только калибр пули. Выстрел из винтовки — одно дело, а той же пулей из рогатки — совсем другое.

Во-вторых, нас интересует не вся энергия излучения, а лишь та часть, что поглотилась облучённым телом. Энергия излучения, прошедшая сквозь тело, в дозу не входит.

пИ, в-третьих, в знаменателе дроби стоит масса. Но уже не масса радионуклида, как при расчёте удельной активности, а масса облучаемого тела — мишени. Ах, да, ещё используют какие-то зиверты. Но прежде, чем вы окончательно запутаетесь, хочу немного вдохновить вас. Правда, не всех, а лишь мужскую часть читателей.

Попробуем понять: а зачем нам, мужикам, нужно разбираться во всех этих греях и беккерелях? Представьте, вы знакомитесь с шикарной женщиной. Без больших денег удивить её трудно (я же понимаю: вряд ли эту книгу читает олигарх). Но мы поступаем так. Плавно переводим разговор на тему о радиации и небрежно вставляем типа: «Так… плотность загрязнения территории там была… м-м-м… 10 кюри на квадратный километр. Тогда эти чернобыльцы получали (тут надо потереть лоб указательным пальцем) среднюю дозу около 100 миллигрей. Больше нормы, но не опасно». Всё! Она в экстазе — она ваша!

А вот женщинам демонстрировать продвинутость в разговоре с мужчинами не рекомендуется: это оскорбление мужского достоинства. А если серьёзно, то пока не разберёмся в основах, — не сможем иметь самостоятельное мнение. И придётся нам принимать на веру мнение чужое. А потому — вперёд!

Вернёмся к нашим зивертам. Они-то зачем понадобились, греев нам мало? Оказывается, поглощённая доза учитывает не всё: она не учитывает различную способность разных видов излучений повреждать ткани живых организмов.Часто путают разные вещи: проникающую способность разных видов излучений и их повреждающее действие.

Да, у гамма-излучения высокая проникающая способность, от него труднее защититься. Но мы хотим сравнить повреждающее действие разных излучений при одинаковой поглощённой дозе. Например, когда полностью защититься не получается, и человек-таки набирает свои греи, — вот в этом случае альфа-излучение куда опаснее. Потому, что тяжёлые и заряженные альфа-частицы, попадая в живую клетку, тормозятся резко и гасят свою энергию на коротком участке пути. Альфа-частицы можно сравнить не просто с крупнокалиберными — а даже с разрывными пулями. Поэтому степень биологического повреждения при одинаковой поглощённой дозе для альфа-излучения будет выше.

Подчеркнём еще раз: один грей альфа-излучения опаснее, чем один грей бета- или гамма-излучения. Другое дело, что получить большую поглощённую дозу от бета- или гамма-излучения проще: достаточно находиться рядом с источником излучения (например, с изотопами стронция-90 или цезия-137). А от альфа-излучения способен защитить даже слой воздуха между вами и источником, например, урановым слитком.

Альфа-излучение становится опасным только при попадании радионуклида внутрь организма. Именно при внутреннем облучении и проявляется его повышенная опасность.

Если вы дышите радиоактивным радоном, или вы случайно выпьете урановый раствор (лучше не надо) — вот тогда полученный грей окажется зловредней, чем грей от стронция либо цезия.

Итак, не все ионизирующие излучения одинаково опасны. Но как это учесть? Для этой цели применяют поправочный коэффициент по отношению к принимаемому за стандарт гамма-излучению. Такой коэффициент носит сложное название — взвешивающий коэффициент для отдельных видов излучения. Запоминать его нет надобности.

Считается, что повреждающее действие бета- и гамма-излучения при равной их дозе одинаково: для бета-излучения коэффициент равен единице. А вот для альфа-излучения поправочный коэффициент равен двадцати [1].

Дозу, рассчитанную с учётом взвешивающего коэффициента, называют уже не поглощённой, а эквивалентной, — её-то и измеряют в зивертах (Зв).

Итак, мы имеем простую формулу:

Поглощенная доза * Коэффициент = Эквивалентная доза

Для бета- и гамма-излучения получаем:

А для коварного альфа-излучения имеем:

Каждый грей альфа-излучения в двадцать раз опаснее, чем гамма- или бета-излучения (кажется, я начинаю повторяться). Если же доза выражена в зивертах, её опасность для живых организмов — независимо от вида излучения — будет одинакова. Потому такую дозу и называют эквивалентной. Это понятие более удобное, чем поглощённая доза.

До введения зиверта эквивалентную дозу рассчитывали в бэрах. Расшифровывается бэр просто: биологический эквивалент рентгена. Сегодня бэры, как и рады, ушли в прошлое, но в научной литературе пока встречаются. Знайте, что соотношение зиверта и бэра такое же, как грея и рада:

Кстати, один зиверт — доза большая, можно сказать: аварийная. Такая доза может привести к острой лучевой болезни. Для небольших доз более удобная единица — миллизиверт (мЗв), одна тысячная часть зиверта. Для ясности: один миллизиверт — это средний природный фон без радона.

Итак, мы знаем две разновидности дозы: поглощённую и эквивалентную. Обе выражаются в джоулях на килограмм. Но совпадают они не всегда. Поглощённую дозу можно измерить. Эквивалентная доза больше скажет о последствиях облучения, но измерить её нельзя. Но можно рассчитать из поглощённой дозы.

А теперь самое главное. Дозой, прежде всего величиной дозы, определяется опасность радиации. И тут надо иметь в виду одну важную вещь: происхождение радиации значения не имеет. Для организма без разницы, откуда вы набрали дозу: от Солнца, из рентгеновского аппарата, на радоновом курорте, от ближайшей АЭС или в результате чернобыльской аварии, — всё равно. Главное — сколько этих самых миллизивертов.

Читатели, вы ещё не заснули? Потерпите немного: тяжело в учении — легко в бою. Чтобы новый материал легче переварился, взгляните на схему.

Рис. 3.1 Схема воздействия ионизирующих излучений на облучаемое тело

Из азбуки радиационной безопасности осталось уточнить ещё одно понятие — мощность дозы. Помните школьный курс физики? В каких единицах измеряется мощность? Нет, в лошадиных силах по традиции измеряют лишь мощность автомобильных двигателей. А в остальных случаях используют ватты. А чем мощность (ватт) отличается от энергии (джоуль)? Правильно. Мощность — это энергия, отнесенная к интервалу времени, то есть ватт — это джоуль в секунду.

В радиации то же самое. Если вы слышите: природный радиоактивный фон составляет семь микрорентген в час, то речь идёт именно о мощности дозы. А в современных дозиметрических приборах мощность дозы выражается в микрогреях в час.

Подведём итоги. Миф о самом опасном виде радиации — гамма- излучении — объясняется пyтaницей: смотря что понимать под опасностью. У гамма-излучения максимальная проникающая способность, от него труднее защититься. Но при одинаковой поглощённой дозе наиболее опасно альфа-излучение.

Опасность ионизирующих излучений определяется дозой, поглощённой мишенью. Доза может выражаться в двух единицах: греях и зивертах. Если доза выражена в зивертах, её последствия не зависят от вида излучения.

1. Нормы радиационной безопасности НРБ–99/2009: санитарно- эпидемиологические правила и нормативы. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. – 100 с.

Важно знать родителям о здоровье:

Источник