Что является источником волн

Источники звука. Звуковые колебания

Человек живёт в мире звуков. Звук для человека является источником информации. Он предостерегает людей об опасности. Звук в виде музыки, пения птиц доставляет нам удовольствие. Нам приятно слушать человека с приятным голосом. Звуки важны не только для человека, но и для животных, которым хорошее улавливание звука помогает выжить.

Звук – это механические упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях, твердых телах, которые невидимы, но воспринимаемые человеческим ухом (волна воздействует на барабанную перепонку уха). Звуковая волна является продольной волной сжатия и разрежения.

Причина звука – вибрация (колебания) тел, хотя эти колебания зачастую незаметны для нашего глаза.

КАМЕРТОН — это U-образная металлическая пластина, концы которой могут колебаться после удара по ней. Издаваемый камертоном звук очень слабый и его слышно лишь на небольшом расстоянии. Резонатор — деревянный ящик, на котором можно закрепить камертон, служит для усиления звука. Излучение звука при этом происходит не только с камертона, но и с поверхности резонатора. Однако длительность звучания камертона на резонаторе будет меньше, чем без него.

Если создать вакуум, то будем ли мы различать звуки? Роберт Бойль в 1660 году поместил часы в стеклянный сосуд. Откачав воздух, он не услышал звука. Опыт доказывает, что для распространения звука необходима среда.

Звук может также распространятся в жидкой и твердой среде. Под водой хорошо слышны удары камней. Положим часы на один конец деревянной доски. Приложив ухо к другому концу, можно ясно услышать тиканье часов.

Источник звука — это обязательно колеблющиеся тела. Например, струна на гитаре в обычном состоянии не звучит, но стоит нам заставить ее совершать колебательные движения, как возникает звуковая волна.

Однако опыт показывает, что не всякое колеблющееся тело является источником звука. Например, не издает звук грузик, подвешенный на нити. Источники звука — физические тела, которые колеблются, т.е. дрожат или вибрируют с частотой от 16 до 20000 раз в секунду. Такие волны называются звуковыми. Вибрирующее тело может быть твердым, например, струна или земная кора, газообразным, например, струя воздуха в духовых музыкальных инструментах или жидким, например, волны на воде.

Колебания с частотой меньше 16 Гц называется инфразвуком. Колебания с частотой больше 20000 Гц называются ультразвуком.

Звуковая волна (звуковые колебания) – это передающиеся в пространстве механические колебания молекул вещества (например, воздуха). Давайте представим себе, каким образом происходит распространение звуковых волн в пространстве. В результате каких-то возмущений (например, в результате колебаний диффузора громкоговорителя или гитарной струны), вызывающих движение и колебания воздуха в определенной точке пространства, возникает перепад давления в этом месте, так как воздух в процессе движения сжимается, в результате чего возникает избыточное давление, толкающее окружающие слои воздуха. Эти слои сжимаются, что в свою очередь снова создает избыточное давление, влияющее на соседние слои воздуха. Так, как бы по цепочке, происходит передача первоначального возмущения в пространстве из одной точки в другую. Этот процесс описывает механизм распространения в пространстве звуковой волны. Тело, создающее возмущение (колебания) воздуха, называют источником звука.

Привычное для всех нас понятие «звук» означает всего лишь воспринимаемый слуховым аппаратом человека набор звуковых колебаний. О том, какие колебания человек воспринимает, а какие нет, мы поговорим позднее.

Характеристики звука.

Звуковые колебания, а также вообще все колебания, как известно из физики, характеризуются амплитудой (интенсивностью), частотой и фазой.

Звуковая волна может проходить самые различные расстояния. Орудийная стрельба слышна на 10-15 км, ржание лошадей и лай собак — на 2-3 км, а шепот всего на несколько метров. Эти звуки передаются по воздуху. Но проводником звука может быть не только воздух.

Приложив ухо к рельсам, можно услышать шум приближающегося поезда значительно раньше и на большем расстоянии. Значит металл проводит звук быстрее и лучше, чем воздух. Вода тоже хорошо проводит звук. Нырнув в воду, можно отчетливо слышать, как стучат друг о друга камни, как шумит во время прибоя галька.

Свойство воды – хорошо проводить звук – широко используется для разведки в море во время войны, а также для измерения морских глубин.

Необходимое условие распространения звуковых волн – наличие материальной среды. В вакууме звуковые волны не распространяются, так как там нет частиц, передающих взаимодействие от источника колебаний.

Поэтому на Луне из-за отсутствия атмосферы царит полная тишина. Даже падение метеорита на ее поверхность не слышно наблюдателю.

В отношении звуковых волн очень важно упомянуть такую характеристику, как скорость распространения.

В каждой среде звук распространяется с разной скоростью.

Скорость звука в воздухе — приблизительно 340 м/с.

Скорость звука в воде — 1500 м/с.

Скорость звука в металлах, в стали — 5000 м/с.

В теплом воздухе скорость звука больше, чем в холодном, что приводит к изменению направления распространения звука.

Высота, тембр и громкость звука

Звуки бывают разными. Для характеристики звука вводят специальные величины: громкость, высота и тембр звука.

Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук. Кроме того, восприятие громкости звука нашим ухом зависит от частоты колебаний в звуковой волне. Более высокочастотные волны воспринимаются как более громкие.

За единицу громкости звука принят 1 Бел (в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона). Громкость звука равна 1 Б, если его мощность в 10 раз больше порога слышимости.

На практике громкость измеряют в децибелах (дБ).

1 дБ = 0,1Б. 10 дБ – шепот; 20–30 дБ – норма шума в жилых помещениях;

50 дБ – разговор средней громкости;

70 дБ – шум пишущей машинки;

80 дБ – шум работающего двигателя грузового автомобиля;

120 дБ – шум работающего трактора на расстоянии 1 м

130 дБ – порог болевого ощущения.

Звук громкостью свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв барабанной перепонки.

Частота звуковой волны определяет высоту тона. Чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук. Человеческие голоса по высоте делят на несколько диапазонов.

Звуки от разных источников представляет собой совокупность гармонических колебаний разных частот. Составляющая наибольшего периода (наименьшей частоты) называется основным тоном. Остальные составляющие звука — обертонами. Набор этих составляющих создает окраску, тембр звука. Совокупность обертонов в голосах разных людей хоть немного, но отличается, это и определяет тембр конкретного голоса.

Согласно легенде, Пифагор все музыкальные звуки расположил в ряд, разбив этот ряд на части – октавы, – а

октаву – на 12 частей (7 основных тонов и 5 полутонов). Всего насчитывается 10 октав, обычно при исполнении музыкальных произведений используются 7–8 октав. Звуки частотой более 3000 Гц в качестве музыкальных тонов не используются, они слишком резки и пронзительны.

Содержание

Электромагнитные волны — свойства и характеристика

Электромагнитные волны – это результат многолетних споров и тысяч экспериментов. Доказательство наличия сил природного происхождения, способных перевернуть сложившееся общество. Это фактическое принятие простой истины – мы слишком мало знаем о мире, в котором живем.

Физика – королева среди наук о природе, способная дать ответы на вопросы происхождения не только жизни, но и самого мира. Она дает ученым способность изучать электрическое и магнитное поле, взаимодействие которых порождает ЭМВ (электромагнитные волны).

На всех стадиях сборочно-монтажных операций выполняются операции контроля качества печатных плат: входной контроль, операционный контроль, выходной контроль. По степени охвата большинство операций относятся к сплошному контролю, т.е. проверке подвергаются все модули. Обнаруженные дефекты фиксируются в сопроводительной документации на узел для последующего устранения, для статистического учета и с целью выявления и устранения причин их появления. Протоколирование дефектов в соответствии с программой ведет и автоматическое оборудование, подробнее можно узнать на сайте https://a-contract.ru. Оглавление:

  • Что такое электромагнитная волна
  • Электромагнитные волны, их свойства и характеристика
  • Скорость электромагнитной волны
  • Электромагнитное излучение и его виды
  • Что является источником электромагнитных волн
  • Шкала и применение электромагнитных излучений
  • Влияние электромагнитных волн на здоровье человека

Что такое электромагнитная волна

Не так давно на экраны нашей страны вышел фильм «Война токов» (2018), где с ноткой художественного вымысла рассказывается о споре двух великих ученых Эдисона и Теслы. Один пытался доказать выгоду от постоянного тока, другой — от переменного. Эта продолжительная битва закончилась только в седьмом году двадцать первого века.

В самом начале «сражения» другой ученый, занимаясь проработкой теории относительности, описывал электричество и магнетизм как похожие явления.

В тридцатом году девятнадцатого века физик английского происхождения Фарадей открыл явление электромагнитной индукции и ввел термин единства поля электрического и магнитного. Также он утверждал, что движение в этом поле ограничено скоростью света.

Чуть позже теория английского ученого Максвелла поведала о том, что электричество вызывает магнитный эффект, а магнетизм — появление электрического поля. Поскольку оба этих поля движутся в пространстве и времени, то образуют возмущения – то есть электромагнитные волны.

Говоря проще электромагнитная волна – это пространственное возмущение электромагнитного поля.

Экспериментально существование ЭМВ доказал немецкий ученый Герц.

Электромагнитные волны, их свойства и характеристика

Электромагнитные волны характеризуются следующими факторами:

  • длиной (достаточно широким диапазоном);
  • частотой;
  • интенсивностью (или амплитудой колебания);
  • количеством энергии.

Основное свойство всех электромагнитных излучений – это величина длины волны (в вакууме), которая обычно указывается в нанометрах для видимого светового спектра.

Каждый нанометр представляет тысячную часть микрометра и измеряется расстоянием между двумя последовательными пиками (вершинами).

Соответствующая частота излучения волны – это число синусоидальных колебаний и обратная пропорциональность длине волны.

Частота обычно измеряется в Герцах. Таким образом, более длинные волны соответствуют более низкой частоте излучения, а более короткие — высокой частоте излучения.

Основные свойства волн:

  • преломление;
  • отражение;
  • поглощение;
  • интерференция.

Скорость электромагнитной волны

Фактическая скорость распространения электромагнитной волны зависит от материала, которым обладает среда, ее оптической плотности и наличия такого фактора как давление.

Кроме того, различные материалы имеют разную плотность «упаковки» атомов, чем ближе они расположены, тем меньше расстояние и выше скорость. В результате скорость электромагнитной волны зависит от материала, через который она движется.

Подобные эксперименты ставятся в адронном коллайдере, где главным инструментом воздействия является заряженная частица. Изучение электромагнитных явлений происходит там на квантовом уровне, когда свет раскладывается на мельчайшие частицы – фотоны. Но квантовая физика – это отдельная тема.

Согласно теории относительности, наибольшая скорость распространения волны не может превышать световую. Конечность скоростного предела в своих трудах описал Максвелл, объясняя это наличием нового поля – эфир. Современная официальная наука подобную взаимосвязь пока не изучала.

Электромагнитное излучение и его виды

Электромагнитное излучение состоит из электромагнитных волн, которые наблюдаются в виде колебания электрического и магнитного полей, распространяющиеся на скорости света (300 км за секунду в вакууме).

Когда ЭМ-излучение взаимодействует с веществом, его поведение качественно меняется по мере изменения частоты. Отчего оно преобразуется в:

  1. Радиоизлучение. На радиочастотах и микроволновых частотах эм–излучение взаимодействует с веществом в основном в виде общего набора зарядов, которые распределены по большому количеству затронутых атомов.
  2. Инфракрасное излучение. В отличие от низкочастотного радиоизлучения и СВЧ-излучения, инфракрасный излучатель обычно взаимодействует с диполями, присутствующими в отдельных молекулах, которые по мере вибрации изменяются на концах химической связи на атомном уровне.
  3. Видимое световое излучение. По мере того как частота увеличивается в видимый ряд, фотоны имеют достаточную энергию для изменения скрепленной структуры некоторых отдельно взятых молекул.
  4. Ультрафиолетовое излучение. Частота увеличивается. В ультрафиолетовых фотонах теперь достаточно энергии (более трех вольт), чтобы воздействовать вдвойне на связи молекул, постоянно химически их перестраивая.
  5. Ионизирующее излучение. На самых высоких частотах и наименьших по длине волны. Поглощение этих лучей материей затрагивает весь гамма-спектр. Самый известный эффект – радиация.

Что является источником электромагнитных волн

Мир, согласно молодой теории о происхождении всего, возник благодаря импульсу. Он освободил колоссальную энергию, которую назвали большим взрывом. Так в истории мироздания появилась первая эм-волна.

В настоящее время к источникам формирования возмущений относятся:

  • эмв излучает искусственный вибратор;
  • результат колебания атомных групп или частей молекул;
  • если происходит воздействие на внешнюю оболочку вещества (на атомно-молекулярном уровне);
  • эффект схожий со световым;
  • при ядерном распаде;
  • последствие торможения электронов.

Шкала и применение электромагнитных излучений

Под шкалой излучения понимается большой диапазон частоты волны от 3·106÷10-2до 10-9÷ 10-14.

Каждая часть электромагнитного спектра обладает обширной областью применения в нашей повседневной жизни:

  1. Волны маленькой длины (микроволны). Данные электроволны используются в качестве спутникового сигнала, поскольку способны миновать атмосферу земли. Также немного усиленный вариант используется для разогрева и готовки на кухне – это микроволновая печь. Принцип приготовления прост – под действием микроволнового излучения поглощаются и ускоряются молекулы воды, отчего блюдо нагревается.
  2. Длинные возмущения используется в радиотехнологиях (радиоволны). Их частота не позволяет пройти облака и атмосферу, благодаря чему нам доступно Фм-радио и телевидение.
  3. Инфракрасное возмущение непосредственно связано с теплом. Увидеть его практически невозможно. Попробуйте заметить без специального оборудования луч из пульта управления вашего телевизора, музыкального центра или магнитолы в машине. Приборы, способные считывать подобное волны, используются в армиях стран (прибор ночного виденья). Также в индуктивных плитах на кухнях.
  4. Ультрафиолет также имеет отношение к теплу. Самый мощный природный «генератор» такого излучения – это солнце. Именно из-за действия ультрафиолета на коже человека образуется загар. В медицине этот тип волн используется для дезинфекции инструментов, убивая микробы и бактерии.
  5. Гамма-лучи – это самый мощный тип излучения, в котором сконцентрировалось коротковолновое возмущение с большой частотой. Энергия, заключенная в эту часть электромагнитного спектра, дает лучам большую проникающую способность. Применима в ядерной физике – мирное, ядерное оружие – боевое применение.

Влияние электромагнитных волн на здоровье человека

Измерение влияния эмв на человека – это обязанность ученых. Но не нужно быть специалистом, чтобы оценить интенсивность ионизирующего излучения – оно провоцирует изменения на уровне ДНК человека, что влечет за собой такие серьезные заболевания как онкология.

Не зря пагубное воздействие катастрофы ЧАЭС считается одной самых опасных для природы. Несколько квадратных километров некогда красивой территории стали зоной полного отчуждения. До конца века взрыв на ЧАЭС представляет опасность, пока не закончится полураспад радионуклидов.

Некоторые типы эмв (радио, инфракрасные, ультрафиолет) не наносят человеку сильного вреда и представляют собой лишь дискомфорт. Ведь магнитное поле земли нами практически не ощущается, а вот эмв от мобильного телефона может вызвать головную боль (воздействие на нервную систему).

Для того чтобы обезопасить здоровье от электромагнетизма, следует просто использовать меры разумной предосторожности. Вместо сотен часов за компьютерной игрой выйти погулять.

Источники электромагнитного излучения и его влияние на человека

Мы живём в волновой, электромагнитной Вселенной, которая полностью пронизана электромагнитными излучениями(волнами) и полями разной величины и силы. Все вещества в зависимости от своего строения и свойств под воздействием электромагнитного поля приобретают положительный или отрицательный заряд, постепенно накапливают его, или же остаются электронейтральными. Влияние электромагнитного излучения постоянно воздействуют на человека!

Электрическое поле создается переменным магнитным полем, а магнитное поле — переменным электрическим, приводит к тому, что электрические и магнитные переменные поля не существуют по-отдельности друг от друга.

Электромагнитные поля можно разделить на два вида типа: статические, то есть излучаемое заряженными телами (частицами) и неотъемлемое от них, и динамические, распространяющееся в пространстве, будучи отделенным от источника, излучившего его. Динамическое электромагнитное поле в физике представляется в виде двух перпендикулярных волн: электрической (Е) и магнитной (Н).

Электромагнитное поле неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц напрямую связано с самими частицами. При ускоренном движении этих заряженных частиц электромагнитное поле «отделяется» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника.

Электромагнитные излучения в свою очередь можно разделить на: естественные и не естественные.

Естественные это излучения исходящие от природных объектов и относительно безопасны для человека. Такие как: солнце, планеты, тела людей и животных, растения, минералы. Даже каждый орган в теле человека имеет свое, характерное для него, поле и излучения. Естественные поля могут быть патогенными, то есть вредными для человека!

Все физические тела, при температуре выше абсолютного нуля имеют электромагнитное поле!

Не естественные это излучения от искусственных придуманных человеком предметов. Это электро приборы — кухонная плита, микроволновка, мобильный телефон, телевизор, компьютер, вышки сотовой связи и другие. Не естественные излучения почти все вредны для здоровья! За исключением тех случаев когда ЭМИ используют для того что бы улучшить здоровье человека.

Источники электромагнитных полей

Природные (естественные) источники электромагнитных полей

Природные источники ЭМП делят на следующие группы:

Магнитное поле Земли. Величина геомагнитного поля Земли меняется по земной поверхности от 35 мкТл на экваторе до 65 мкТл вблизи полюсов.

Электрическое поле Земли направлено нормально к земной поверхности, заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы. Напряжённость электрического поля у поверхности Земли составляет 120…130 В/м и убывает с высотой примерно экспоненциально. Годовые изменения ЭП сходны по характеру на всей Земле: максимальная напряжённость 150…250 В/м в январе-феврале и минимальная 100…120 В/м в июне-июле.

Атмосферное электричество – это электрические явления в земной атмосфере. В воздухе всегда имеются положительные и отрицательные электрические заряды – ионы, возникающие под действием радиоактивных веществ, космических лучей и ультрафиолетового излучения Солнца. Земной шар заряжен отрицательно; между ним и атмосферой имеется большая разность потенциалов. Напряжённость электрастатического поля резко возрастает во время гроз. Частотный диапазон атмосферных разрядов лежит между 100 Гц и 30 МГц.

Внеземные источники включают излучения космических объектов за пределами атмосферы Земли.

Биологический электромагнитный фон. Биологические объекты, как и другие физические тела, при температуре выше абсолютного нуля излучают ЭМП в диапазоне 10 кГц – 100 ГГц. Это объясняется хаотическим движением зарядов – ионов, в теле человека. Плотность мощности такого излучения у человека составляет 10 мВт/см2, что для взрослого даёт суммарную мощность в 100 Вт. Человеческое тело также излучает ЭМП с частотой 300 ГГц с плотностью мощности около 0,003 Вт/м2.

Человек также излучает и принимает электромагнитные поля. Наши мысли, чувства, и слова также можно рассмотреть как электромагнитные излучения. Наш мозг как и сердце постоянно излучают ЭМИ. Именно эта теория может объяснить считывание мыслей и состояний, просто одни люди более чувствительны к этим волнам и невольно улавливают мысленные излучения других людей.

Антропогенные (не естественные) источники электромагнитных полей

Антропогенные источники делятся на 2 группы:

Источники низкочастотных излучений (0 — 3 кГц)

Эта группа включает в себя все системы производства, передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи, трансформаторные подстанции, электростанции, различные кабельные системы), домашнюю и офисную электро- и электронную технику, в том числе и мониторы ПК, транспорт на электроприводе, ж/д транспорт и его инфраструктуру, а также метро, троллейбусный и трамвайный транспорт.

Уже сегодня электромагнитное поле на 18-32% территории городов формируется в результате автомобильного движения. Электромагнитные волны, возникающие при движении транспорта, создают помехи теле- и радиоприему, а также могут оказывать вредное воздействие на организм человека.

Источники высокочастотных излучений (от 3 кГц до 300 ГГц)

К этой группе относятся функциональные передатчики — источники электромагнитного поля в целях передачи или получения информации. Это коммерческие передатчики (радио, телевидение), радиотелефоны (авто-, радиотелефоны, радио СВ, любительские радиопередатчики, производственные радиотелефоны), направленная радиосвязь (спутниковая радиосвязь, наземные релейные станции), навигация (воздушное сообщение, судоходство, радиоточка), локаторы (воздушное сообщение, судоходство, транспортные локаторы, контроль за воздушным транспортом). Сюда же относится различное технологическое оборудование, использующее СВЧ-излучение, переменные (50 Гц — 1 МГц) и импульсные поля, бытовое оборудование (СВЧ-печи), средства визуального отображения информации на электронно-лучевых трубках (мониторы ПК, телевизоры и пр.). Для научных исследований в медицине применяют токи ультравысокой частоты. Возникающие при использовании таких токов электромагнитные поля представляют повышенную вредность, поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействия на организм.

Основными техногенными источниками являются:

  • бытовые приборы, телеприёмники, СВЧ-печи, радиотелефоны и т.п. устройства;
  • электростанции, энергосиловые установки и трансформаторные подстанции;
  • широкоразветвлённые электрические и кабельные сети;
  • радиолокационные, радио- и телепередающие станции, ретрансляторы;
  • компьютеры и видеомониторы;
  • Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные)
  • Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда)
  • Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны)
  • Радары
  • Персональные компьютеры

Особенностью облучения в городских условиях является воздействие на население как суммарного электромагнитного фона (интегральный параметр), так и сильных ЭМП от отдельных источников (дифференциальный параметр).

Уже сегодня электромагнитное загрязнение окружающей среды, наряду с химическим и радиационным — наиболее масштабный вид загрязнения, имеющий глобальные последствия.

Влияние электромагнитного излучения на человека

Любой живой организм — это динамическая система с большим числом параметров и внутренних процессов. Клетка является основной структурно-функциональной единицей живого организма, начальным и конечным этапом реализации всех его биологических процессов. Поэтому все значимые изменения для живого организма начинаются и заканчиваются именно на клеточном уровне.

Современной наукой установлено, что эти структуры формируют суммарное электромагнитное информационное поле (торсионное поле или аура человека), которое обладает способностью реагировать на воздействие электромагнитных колебаний даже сверхмалых, подпороговых для макроорганизма мощностей.

Рис.1 — Нормальное биополе человека. Человек имеет защиту от электромагнитного излучения

Рис. 2 — Биополе человека, проживающего вблизи излучателей ЭМИ и в геопатогенной зоне

Регуляция жизнедеятельности организма осуществляется биохимическим и физическим путями. А для последнего из них основополагающее значение имеют электромагнитные явления. В клетках, и между ними происходит постоянный обмен с помощью электромагнитных волн как в здоровом состоянии, так и в случае болезни. Когда же на процессы управления организма действуют не свойственные ему колебания вредных веществ, возникают функциональные нарушения. Если регуляторная система организма не способна адекватно компенсировать эти нарушения, то это приводят к физическим проявлениям болезни.

Человек состоит из мельчайших живых структур – клеток. В результате протекания различных химических реакций, клетки человека вырабатывают электрический ток, необходимый для общения между клетками и нервной системой. Токи создают электромагнитное поле вокруг каждой клетки, которое, сливаясь с соседними образует электромагнитное поле человека (торсионное поле) на определённых частотах – 40-70 ГГц. Если человек подвергается более мощному электромагнитному излучению на этих частотах, то разрушается его собственное электромагнитное поле. В следствие этого в клетках происходят нарушения химических процессов. В результате подобного сбоя ослабевает иммунитет человека, что является причиной возникновения всевозможных заболеваний. Данный вид влияния электромагнитного излучения наиболее опасен.

Наряду с энергетическими взаимодействиями в биологических процессах, существенную роль играют информационные взаимодействия внутри организмов, между организмами, между организмами и внешней средой. Биологические эффекты, обусловленные этими взаимодействиями, зависят от внесенной в нее информации, а не от величины энергии, вносимой в систему. Сигнал, несущий такую информацию, вызывает только перераспределение энергии в самой системе и управляет процессами, которые в ней происходят. При высокой чувствительности систем, передача информации может происходить и при весьма малой энергии. При повторных слабых сигналов возможно накопление информации .

Можно смело сказать, что современный человек живет в сплошном электромагнитном поле. Влияние электромагнитного излучения сопровождает нас по всюду которое, к сожалению, оказывает огромное воздействие на здоровье человека. При длительном влиянии электромагнитного поля на организм человека, появляются такие неприятные симптомы, как хроническая усталость, раздражительность, нарушение сна, внимания и памяти. Такое продолжительное воздействие ЭМП способно вызвать у человека головную боль, бесплодие, нарушения в работе нервной и сердечной систем, а так же появление онкологических заболеваний.

Влияние электромагнитного излучения на человека уже давно изучается. В СССР широкие исследования электромагнитных полей были начаты в 60-е годы. Был накоплен большой клинический материал о неблагоприятном действии магнитных и электромагнитных полей, было предложено ввести новое нозологическое заболевание “Радиоволновая болезнь” или “Хроническое поражение микроволнами”. В дальнейшем, работами ученых в России было установлено, что, во-первых, нервная система человека, особенно высшая нервная деятельность, чувствительна к ЭМП, и, во-вторых, что ЭМП обладает т.н. информационным действием при воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта. Результаты этих работ были использованы при разработке нормативных документов в России. В результате нормативы в России были установлены очень жесткими и отличались от американских и европейских в несколько тысяч раз (например, в России ПДУ для профессионалов 0,01 мВт/см2; в США — 10 мВт/см2).

Биологическое действие

Электрические и магнитные поля являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля.

У растений распространены аномалии развития — часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки. Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакцией только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Например, хорошо известны работы английских ученых в начале 90-х годов показавших, что у ряда аллергиков по действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы — годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

Влияние на нервную систему.

Большое число исследований, выполненных в России, и сделанные монографические обобщения, дают основание отнести нервную систему к одной из наиболее чувствительных систем в организме человека к воздействию ЭМП. На уровне нервной клетки, структурных образований по передачи нервных импульсов (синапсе), на уровне изолированных нервных структур возникают существенные отклонения при воздействии ЭМП малой интенсивности. Изменяется высшая нервная деятельность, память у людей, имеющих контакт с ЭМП. Эти лица могут иметь склонность к развитию стрессорных реакций. Определенные структуры головного мозга имеют повышенную чувствительность к ЭМП. Изменения проницаемости гемато-энцефалического барьера может привести к неожиданным неблагоприятным эффектам. Особую высокую чувствительность к ЭМП проявляет нервная система эмбриона.

Влияние на иммунную систему

В настоящее время накоплено достаточно данных, указывающих на отрицательное влияние ЭМП на иммунологическую реактивность организма. Результаты исследований ученых России дают основание считать, что при воздействии ЭМП нарушаются процессы иммуногенеза, чаще в сторону их угнетения. Установлено также, что у животных, облученных ЭМП, изменяется характер инфекционного процесса — течение инфекционного процесса отягощается. Возникновение аутоиммунитета связывают не столько с изменением антигенной структуры тканей, сколько с патологией иммунной системы, в результате чего она реагирует против нормальных тканевых антигенов. В соответствии с этой концепцией. основу всех аутоиммунных состояний составляет в первую очередь иммунодефицит по тимус-зависимой клеточной популяции лимфоцитов. Влияние ЭМП высоких интенсивностей на иммунную систему организма проявляется в угнетающем эффекте на Т-систему клеточного иммунитета. ЭМП могут способствовать неспецифическому угнетению иммуногенеза, усилению образования антител к тканям плода и стимуляции аутоиммунной реакции в организме беременной самки.

Влияние на эндокринную систему и нейрогуморальную реакцию.

В работах ученых России еще в 60-е годы в трактовке механизма функциональных нарушений при воздействии ЭМП ведущее место отводилось изменениям в гипофиз-надпочечниковой системе. Исследования показали, что при действии ЭМП, как правило, происходила стимуляция гипофизарно-адреналиновой системы, что сопровождалось увеличением содержания адреналина в крови, активацией процессов свертывания крови. Было признано, что одной из систем, рано и закономерно вовлекающей в ответную реакцию организма на воздействие различных факторов внешней среды, является система гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников. Результаты исследований подтвердили это положение.

Работу электрических машин и установок, линий ЛЭП и электротранспорта, бытового оборудования сопровождает электромагнитное излучение. Учитывая возросшее количество подобных приборов и устройств, возникает вопрос — какое воздействие оказывает электромагнитное излучение на человека и как защитить себя в быту или на производстве.

Что такое электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, возникающие при возмущение магнитного или электромагнитного поля. В вакууме распространяется со скоростью света, в средах показатель может отличаться, причём по существующим научным теориям как в меньшую, так и в большую сторону. Характеризуется поляризацией, длиной и частотой волны.

Теоретические свойства, способы проявления и другие показатели электромагнитного излучения обосновываются квантовой электродинамикой. Но в научной среде существуют и другие теории, которые также принимают к сведению.

Не стоит думать, что электромагнитное излучение играет только отрицательную роль, оказывая негативное влияние на организм человека. С его помощью реализованы многие технологические решения — беспроводная связь и интернет, медицинское оборудование, вооружение, простые микроволновки и другие простые устройства. Главное — соблюдать правила безопасности.

Бытовые источники электромагнитного излучения

Основная классификация электромагнитного излучения связана с частотой волны:

  • Наиболее распространённый тип — радиоволны с частотой до 300 тысяч кГц. Возникают в результате деятельности человека и природных явлений. Больше всего переживаний у пользователей возникает по поводу сетей мобильной связи, высокоскоростного интернета, тем более сейчас, когда начинается ввод в действие сетей 5G.
  • Тепловое (инфракрасное) излучение, которое считается основой жизни человечества. Частота таких волн достигает показателя 429 ТГц. Вопросы по безопасности воздействия чаще всего связаны с востребованными сейчас инфракрасными обогревателями, которые можно встретить не только на дачах, но и в многолюдных общественных местах.
  • Видимый свет, частотные характеристики расположены в диапазоне 385–790 ТГц. Именно за счёт его наличия происходит процесс фотосинтеза у растений. Даже с видимым спектром электромагнитных излучений могут быть связаны проблемы. Например, перебои в выработке организмом человека мелатонина, что вызывает нарушения сна.
  • Ультрафиолетовое излучение отличается частотой до 30 ПГц. В обычной жизни с такими источниками можно столкнуться, наблюдая работу электросварщика, или посещая медицинские учреждения во время дезинфекции отдельных помещений и палат.
  • К жёсткому излучению относят рентгеновские лучи, гамма-волны, частотные характеристики которых ещё на несколько порядков выше. Самый известный пример — радиация, но с таким излучением в повседневной жизни вряд ли придётся встретиться.

Практически у каждого типа электромагнитного излучения есть опасные свойства и факторы. Обычный видимый свет вполне может стать причиной повреждения сетчатки глаз, такой же эффект проявляется и в результате воздействия ультрафиолетовых лучей (обычная сварка).

На что влияет

Больше всего вопросов приходится на радиочастотный диапазон магнитного излучения. Сразу скажем, что для жилых помещений безопасным считается показатель напряжённости электрического поля 0,5–1 кВ/м и магнитного до 80 А/м.

Возможный вред здоровью во многом зависит непосредственно от частоты излучения. При постоянном нахождении в зонах, когда параметры напряжённости превышают предельно допустимые уровни, возможны следующие негативные последствия для здоровья:

  1. Нарушения деятельности нервной системы, которые становятся причиной депрессий, головных болей, появления беспричинного страха.
  2. Проблемы с сердечно-сосудистой системой, выливающиеся в общую усталость, изменение состава крови.
  3. Страдают и другие системы организма, в том числе и мочеполовая, наблюдается общее снижение иммунитета.
  4. Особо опасным считаются сверхчастотные излучения (более 300 МГц), которые становятся причиной появления различных патологий, включая и злокачественные опухоли.
  5. Опасность рентгеновского, гамма-излучения общеизвестна, именно они становятся причиной лучевой болезни.

Не стоит недооценивать возможные риски длительного нахождения в зонах распространения электромагнитного поля. Конечно, шапочки из фольги при нахождении дома — это перебор, но, как ни странно, и в этом решении есть рациональное зерно.

Действующие способы защиты

Самым эффективным способом защиты считается снижение мощности излучающих источников или простой уход из зоны его воздействия. Но если в домашних условиях, благодаря действующим СНиП и СанПиН, показатели напряжённости редко превышают действующие нормативы, то в производственных условиях избежать такого воздействия удаётся не всегда.

Уменьшение мощности источника может быть достигнуто несколькими способами:

  1. Применение поглощающих экранов и защитных конструкций.
  2. Установка блокирующих или отражающих устройств.

Все подобные средства относят к коллективной защите, в дополнение к ним применяют и СИЗ (средства индивидуальной защиты).

Большинство средств защиты от электромагнитного поля предназначены для промышленных условий. В их число входят:

  • Отражающие экраны, козырьки и другие сооружения, из металлической сетки, арматуры, металлических листов. На практике получили более дешёвые конструкции из стали, цветных металлов и их сплавов. Все эти конструкции должны быть обязательно заземлены. Принцип действия основан на появлении в материалах экранов токов Фуко (вихревых токов), которые по амплитуде имеют сходное значение, но находятся в противофазе. В результате результирующее поле теряет свою напряжённость и не может пройти через защитную конструкцию.
  • Поглощающие конструкции делают с применением полимерных материалов — пенополистирол, различные виды резины, поролон. Хорошие показатели и пропитанной специальными составами древесины, используют и пластины из ферромагнитных сплавов, но это уже более дорогой результат.
  • Чтобы придать различным конструкциям защитные свойства, применяют токопроводящие краски на основе порошкового графита, оксидов металлов, сажи, коллоидного серебра. В этом случае получают отражающие элементы защиты от электромагнитного излучения.
  • Получили распространение и ионизаторы, которые позволяют нейтрализовать заряды статического напряжения, возникающего под воздействием электрического и магнитного поля. Такие устройства применяются и в быту.

К индивидуальным средствам защиты относят:

  • Спецодежда и обувь, изготовленная из тканей с вплетением металлических нитей.
  • Защитные очки с металлизированными покрытиями, обладающими отражающими свойствами.
  • Для предотвращения воздействия инфракрасного излучения применяют стандартные теплоизолирующие костюмы.
  • Воздействие ультрафиолетового излучения нейтрализуют защитной одеждой и очками или маской со светофильтрами. Простой пример — комплект спецодежды электросварщика.

Привели только распространённые решения, которые дают возможность нейтрализовать или минимизировать воздействие электромагнитного излучения. Но в бытовых условиях такие варианты малоприменимы.

Практическое применения методов защиты

Решение домашних проблем, связанных с воздействием электромагнитного поля, нужно начинать решать с банальной проверки. Для этого необходимо определить уровень напряжённости магнитного и электрического поля в квартире или доме. Если показатели не выходят за предельно допустимые уровни, о которых говорили, то не стоит переживать, они рассчитаны с многократным запасом.

Если же проблема имеется, то для уменьшения воздействия электромагнитных волн используют проверенные способы:

  1. Проверьте наличие и подключение розеток к заземляющим контурам. Рекомендуется применение этих элементов со специальными контактами РЕ проводника.
  2. Микроволновки и другие потенциально опасные бытовые устройства комплектуются корпусами с защитным экранированием. Не допускается эксплуатация даже в частично разобранном состоянии.
  3. Стационарное оборудование должно быть заземлено, по этой причине и важно наличие розеток с соответствующими контактами.

Среди других общеизвестных методов защиты от излучения порекомендуем располагать возможные источники на максимально возможном удалении. Не стоит спать рядом с микроволновкой, да и мобильным телефоном лучше пользоваться с применением гарнитуры. Но это прописные истины, поэтому на них останавливаться не будем.

Ещё раз напомним — переживать о воздействии электромагнитного излучения стоит только в том случае, если инструментальная проверка выявила повышенный уровень напряжённости поля. Насыщенная электроприборами квартира не причина для паники, при допустимых нормах никакой угрозы здоровью нет. А шапочку из фольги можно использовать только в качестве экстравагантного аксессуара.

Источники электромагнитного излучения вокруг нас

Смотрите по теме: радиоэкранирующие покрытия АЛЬФАПОЛ™

Широко распространенными источниками ЭМП в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую среду электромагнитные волны ВЧ и УВЧ-диапазонов. Сравнительный анализ санитарно-защитных зон и зон ограничения застройки в зоне действия таких объектов показал, что наибольшие уровни облучения людей и окружающей среды наблюдаются в районе размещения РТПЦ «старой постройки» с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность электромагнитного загрязнения вносят базовые станции сотовой связи, функциональные теле- и радиопередатчики, радиорелейные станции, радиолокационные станции, СВЧ-приборы. Отказываться от изобретений, облегчающих жизнь, конечно же, не стоит. Но, чтобы технический прогресс не стал из помощника врагом, следует лишь соблюдать некоторые правила и разумно использовать технические новшества. — системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии постоянного и переменного тока (0-3 кГц): электростанции, линии электропередачи (ВЛ), трансформаторные подстанции, домовые распределительные щиты электропитания, кабели электропитания, электропро­водка, выпрямители и преобразователи тока); — бытовые приборы; — транспорт на электроприводе (0-3 кГц): железнодорожный транспорт и его инфраструктура, городской транспорт — метрополитен, троллейбусы, трамваи и т. п. — является относительно мощным источником магнитного поля в диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. Максимальные значения плотности потока магнитной индукции (В) в пригородных электричках достигают 75 мкТл при среднем значении 20 мкТл; — функциональные передатчики: радиовещательные станции низких частот (30 — 300 кГц), средних частот (0,3 — 3 МГц), высоких частот (3 — 30 МГц) и сверхвысоких частот (30 — 300 МГц); телевизионные передатчики; базовые станции систем подвижной (в т. ч. сотовой) радиосвязи; наземные станции космической связи; радиорелейные станции; радиолокационные станции и т.п. В длинном перечне источников электромагнитного загрязнения можно выделить в первую очередь те, с которыми приходится сталкиваться чаще всего.

Линии электропередачи

Провода работающей линии электропередачи (ЛЭП) создают в прилегающем пространстве электромагнитные поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров. Дальность, распространение и величина поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии — например, ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение — тем больше зона повышенного уровня электромагнитного поля, при этом размеры зоны не изменяются в течение времени работы линии электропередачи. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются. Границы санитарно-защитных зон для линий электропередачи на действующих линиях определяются по критерию напряженности электрического поля — 1 кВ/м. К размещению воздушных линий ультравысоких напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых воздушных линий электропередачи 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.

Бытовые электроприборы

Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой «без инея», электроплиты, телевизоры, компьютеры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа. Значения электромагнитного поля тесно связаны с мощностью прибора. Причем степень загрязнения увеличивается в геометрической прогрессии с увеличением мощности.

Функциональные передатчики

Радиолокационные системы работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные системы могут работать на частотах до 100 ГГц. Создаваемый ими ЭМ-сигнал принципиально отличается от излучения иных источников. Связано это с тем, что периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости облучения. Временная прерывистость облучения обусловлена цикличностью работы радиолокатора на излучение. Время наработки в различных режимах работы радиотехнических средств может исчисляться от нескольких часов до суток. Так у метеорологических радиолокаторов с временной прерывистостью 30 мин — излучение, 30 мин — пауза, суммарная наработка не превышает 12 ч, в то время как радиолокационные станции аэропортов в большинстве случаев работают круглосуточно. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости обычно составляет несколько градусов, а длительность облучения за период обзора составляет десятки миллисекунд. Радары метеорологические могут создавать на удалении 1 км ППЭ ~ 100 Вт/м2 за каждый цикл облучения. Радиолокационные станции аэропортов создают ППЭ ~ 0,5 Вт/м2 на расстоянии 60 м. Морское радиолокационное оборудование устанавливается на всех кораблях, обычно оно имеет мощность передатчика на порядок меньшую, чем у аэродромных радаров, поэтому в обычном режиме сканирования ППЭ, создаваемое на расстоянии нескольких метров, не превышает 10 Вт/м2. Возрастание мощности радиолокаторов различного назначения и использование остронаправленных антенн кругового обзора приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты.

Сотовая связь

Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции (БС) и мобильные радиотелефоны (МРТ). Базовые станции поддерживают радиосвязь с мобильными радиотелефонами, вследствие чего БС и МРТ являются источниками электромагнитного излучения. Важной особенностью системы сотовой радиосвязи является весьма эффективное использование выделяемого для работы системы радиочастотного спектра (многократное использование одних и тех же частот, применение различных методов доступа), что делает возможным обеспечение телефонной связью значительного числа абонентов. В работе системы применяется принцип деления некоторой территории на зоны, или «соты», радиусом обычно 0,5-10 километров. Базовые станции поддерживают связь с находящимися в их зоне действия мобильными радиотелефонами и работают в режиме приема и передачи сигнала. В зависимости от стандарта, БС излучают электромагнитную энергию в диапазоне частот от 463 до 1880 МГц. БС являются видом передающих радиотехнических объектов, мощность излучения которых (загрузка) не является постоянной 24 часа в сутки. Загрузка определяется наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для разговора, что, в свою очередь, коренным образом зависит от времени суток, места расположения БС, дня недели и др. В ночные часы загрузка БС практически равна нулю. Мобильный радиотелефон (МРТ) представляет собой малогабаритный приемопередатчик. В зависимости от стандарта телефона, передача ведется в диапазоне частот 453 — 1785 МГц. Мощность излучения МРТ является величиной переменной, в значительной степени зависящей от состояния канала связи «мобильный радиотелефон — базовая станция», т. е. чем выше уровень сигнала БС в месте приема, тем меньше мощность излучения МРТ. Максимальная мощность находится в границах 0,125-1 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05 — 0,2 Вт.

Приёмо-передающие антенны на крыше жилого дома

Вопрос о воздействии излучения МРТ на организм пользователя до сих пор остается открытым. Многочисленные исследования, проведенные учеными разных стран, включая Россию, на биологических объектах (в том числе, на добровольцах), привели к неоднозначным, иногда противоречащим друг другу, результатам. Неоспоримым остается лишь тот факт, что организм человека «откликается» на наличие излучения сотового телефона.

Спутниковая связь

Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженной узконаправленный основной луч — главный лепесток. Плотность потока энергии (ППЭ) в главном лепестке диаграммы направленности может достигать нескольких сотен Вт/м2 вблизи антенны, создавая также значительные уровни поля на большом удалении. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км ППЭ равное 2,8 Вт/м2. Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.

Теле- и радиостанции

Телевизионные передатчики располагаются, как правило, в городах. Передающие антенны размещаются обычно на высоте выше 110 м. С точки зрения оценки влияния на здоровье интерес представляют уровни поля на расстоянии от нескольких десятков метров до нескольких километров. Типичные значения напряженности электрического поля могут достигать 15 В/м на расстоянии 1 км от передатчика мощностью 1 МВт. В России в настоящее время проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков особенно актуальна в связи с резким ростом числа телевизионных каналов и передающих станций. Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для измерения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную энергию, генерируемую передатчиком. Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части. Первая часть зоны — это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Это территория охраняется и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны — это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны. Расположение ПРЦ может быть различным, например, в Москве и Санкт- Петербурге характерно размещение в непосредственной близости или среди жилой застройки. Широко распространенными источниками ЭМП в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую среду электромагнитные волны ВЧ и УВЧ-диапазонов.

Электромагнитных волн

Существование электромагнитных вола — переменного электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве с конечной скоростью, — вытекает из уравнений Максвелла (см. § 139). Уравнения Максвелла сформулированы в 1865 г. на основе обобщения эмпирических законов электрических и магнитных явлений. Как уже указывалось, решающую роль для утверждения максвелловской теории сыграли опыты Герца (1888), доказавшие, что электрические и магнитные поля действительно распространяются в виде волн, поведение которых полностью описывается уравнениями Максвелла.

Источником электромагнитных волн в действительности может быть любой электрический колебательный контур или проводник, по которому течет переменный электрический ток, так как для возбуждения электромагнитных волн необходимо создать в пространстве переменное электрическое поле (ток смещения) или соответственно переменное магнитное поле. Однако излучающая способность источника определяется его формой, размерами и частотой колебаний. Чтобы излучение играло заметную роль, необходимо увеличить объем пространства, в котором переменное электромагнитное поле создается. Поэтому для получения электромагнитных волн непригодны закрытые колебательные контуры, так как в них электрическое поле сосредоточено между обкладками конденсатора, а магнитное — внутри катушки индуктивности.

Герц в своих опытах, уменьшая число витков катушки и площадь пластин конденсатора, а также раздвигая их (рис. 225, а, 6), совершил переход от закрытого колебательного контура к открытому колебательному контуру (вибратору Герца), представляющему собой два стрежня, разделенных искровым промежутком (рис. 225, в).

Рис. 225

Если в закрытом колебательном контуре переменное электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора (рис. 225, а), то в открытом оно заполняет окружающее контур пространство (рис. 255, в), что существенно повышает интенсивность электромагнитного излучения. Колебания в такой системе поддерживаются за счет источника э.д.с., подключенного к обкладкам конденсатора, а искровой промежуток применяется для того, чтобы увеличить разность потенциалов, до которой первоначально заряжаются обкладки.

Для возбуждения электромагнитных волн вибратор Герца В подключался к индуктору И (рис. 226).

Рис. 226

Когда напряжение на искровом промежутке достигало пробивного значения, возникала искра, закорачивающая обе половины вибратора, и в нем возникали свободные затухающие колебания. При исчезновении искры контур размыкался и колебания прекращались. Затем индуктор снова заряжал конденсатор, возникала искра и в контуре опять наблюдались колебания и т. д. Для регистрации электромагнитных волн Герц пользовался вторым вибратором, называемым резонатором Р, имеющим такую же частоту собственных колебаний, что и излучающий вибратор, т. е. настроенным в резонанс с вибратором. Когда электромагнитные волны достигали резонатора, то в его зазоре проскакивала электрическая искра.

С помощью описанного вибратора Герц экспериментировал с электромагнитными волнами, длина волны которых составляла примерно 3 м. П. Н. Лебедев, применяя миниатюрный вибратор из тонких платиновых стерженьков, получил миллиметровые электромагнитные волны с А=6 — 4 мм. Дальнейшее развитие методики эксперимента в этом направлении позволило в 1923 г. российскому физику А. А. Глаголевой-Аркадьевой (1884—1945) сконструировать массовый излучатель, в котором короткие электромагнитные волны, возбуждаемые колебаниями электрических зарядов в атомах и молекулах, генерировались с помощью искр, проскакиваемых между металлическими опилками, взвешенными в масле, Так были получены волны с l от 50 мм до 80 мкм. Тем самым было доказано существование волн, перекрывающих интервал между радиоволнами и инфракрасным излучением.

Недостатком вибраторов Герца и Лебедева и массового излучателя Глаголевой-Аркадьевой являлось то, что свободные колебания в них быстро затухали и обладали малой мощностью. Для получения незатухающих колебаний необходимо создать автоколебательную систему (см. § 146), которая обеспечивала бы подачу энергии с частотой, равной частоте собственных колебаний контура. Поэтому в 20-х годах нашего столетия перешли к генерированию электромагнитных волн с помощью электронных ламп. Ламповые генераторы позволяют получать колебания заданной (практически любой) мощности и синусоидальной формы.

Электромагнитные волны, обладая широким диапазоном частот (или длин волн l = c/v, где с — скорость электромагнитных волн в вакууме), отличаются друг от друга по способам их генерации и регистрации, а также по своим свойствам. Поэтому электромагнитные волны делятся на несколько видов: радиоволны, световые волны, рентгеновское и g-излучения (табл.5). Следует отметить, что границы между различными видами электромагнитных волн довольно условны.

Таблица 5

Вид излучения Длина волны, м Частота волны, Гц Источник излучения
Радиоволны 103-10-4 3×105-3×1012 Колебательный контур Вибратор Герца Массовый излучатель Ламповый генератор
Световые волны: инфракрасное излучение видимый свет ультрафиолетовое излучение Рентгеновское излучение Гамма-излучение 5×10-4 — 8×10-7 8×10-7 — 4×10-7 4×10-7 – 10-9 2×10-9 — 6×10-12 < 6×10-12 6×1011 – 3,75×1014 3,75×1014 — 3×1017 7,5×1014 -3×1017 l,5×10I7 -5 1019 >5-1019 Лампы Лазеры Трубки Рентгена Радиоактивный распад Ядерные процессы Космические процессы

Электромагнитное загрязнение

Источники электромагнитных волн

Во все времена наша планета подвергалась воздействию естественного электромагнитного излучения Солнца и других космических объектов. Электромагнитное излучение или электромагнитные волны — это колебания взаимосвязанных электрических и магнитных полей, распространяющихся в мировом пространстве со скоростью света.

После прохождения через атмосферу и магнитосферу электромагнитное излучение достигает поверхности Земли и взаимодействует с живыми организмами. Все живое на нашей планете находится на дне своеобразного океана, наполненного электромагнитными волнами. В процессе длительной эволюции все живые организмы адаптировались к естественному электромагнитному излучению, и без него наша Земля оказалась бы безжизненной.

За последнее столетие естественное электромагнитное излучение существенно пополнилось излучением техногенного происхождения — появился электромагнитный фон, включающий множество видов излучения с различной длиной волны, и один из них — электромагнитное излучение с миллиметровым диапазоном длин волн. Естественное излучение с таким диапазонам не доходит до поверхности Земли, так как оно поглощается атмосферой, и, следовательно, к нему не могли адаптироваться живые организмы.

К источникам техногенных электромагнитных волн относится множество технических объектов и устройств — от телевизионных и радиолокационных станций до компьютеров и мобильных телефонов. В зависимости от назначения они могут размещаться на земле, в воде, под землей и в воздухе.

Эффективность воздействия электромагнитного излучения на объекты живой и неживой природы зависит от многих его характеристик: диапазона длин волн или частот, энергии и мощности излучения, продолжительности воздействия, диаграммы направленности, специфики распространения в атмосфере и в других средах, физических и биологических свойств объекта воздействия.

К настоящему времени освоены электромагнитные излучения в широком диапазоне длин волн — от сверхдлинных радиоволн с длиной волны несколько километров до коротковолнового гамма- излучения с длиной волны 10_ 15 м.

Несмотря на то что все виды электромагнитных волн имеют единую физическую природу, каждый из них отличается своими техническими средствами генерации и приема. Например, для генерации и приема электромагнитных волн сравнительно низких частот используются устройства с нераспределенными, или сосредоточенными, параметрами (емкости, резисторы, двухпроводные линии, индуктивности), а при переходе к СВЧ — устройства с распределенными параметрами (волноводы, резонаторы и др.). Технические средства для других диапазонов длин волн имеют свою специфику. В последние десятилетия разработаны многие виды лазеров, генерирующие электромагнитные волны в широком оптическом диапазоне — от ближнего инфракрасного до ближнего ультрафиолетового излучения.

Ниже представлены основные источники электромагнитного излучения и их частотные характеристики:

Радиотехнические средства — от 30 кГц до 30 МГц Радиопередающие станции — от 30 кГц до 300 МГц

Радиолокационные и радионавигационные станции — СВЧ (от 300 МГц до 300 ГГц)

Телевизионные станции — от 30 МГц до 3 ГГц Плазменные установки — видимый, ИК и УФ диапазоны Термические установки — видимый и И К диапазоны Высоковольтные линии электропередач — промышленные частоты Рентгеновские установки — жесткий ультрафиолет, рентгеновский диапазон, видимое свечение Лазеры — оптический диапазон Мазеры — СВЧ

Технологические установки — ВЧ, СВЧ, И К, УФ, видимый и рентгеновский диапазоны

Ядерные реакторы и ускорители заряженных частиц — гамма-излучение, рентгеновский, ИК, видимый и другие диапазоны Средства радиоэлектронного противодействия — радиоволны, оптический диапазон, акустические волны

Многие техногенные источники генерируют электромагнитные волны, которых нет в природе либо они редко встречаются. В этом заключается их существенное отличие от электромагнитных волн естественного происхождения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *