Чем опасны мобильные телефоны? И как спрятаться от электромагнитного излучения?
Здравствуйте, дорогие подписчики канала Qwerty! С вами Владислав Лавров.
В своем прошлом ролике я рассказывал о беспроводной передаче энергии, и оказалось, что очень многих людей волнует безопасность электромагнитных волн. Поэтому сегодня мы выясним, что такое электромагнитные волны, какие у них характеристики, когда они бывают опасны и почему. Мы выясним, вредны ли мобильные телефоны, вызывают ли они рак мозга, импотенцию, бесплодие. Расскажем, как спрятаться от электромагнитного излучения, что делать людям, страдающим повышенной чувствительностью к электромагнитному полю, а также ответим на парочку самых жгучих вопросов наших подписчиков. Поехали!
Электромагнитное поле — это совокупность электрического и магнитных полей, которые создаются заряженными частицами и действуют только на заряженные частицы. То есть на частицы, не обладающие зарядом, такие как нейтрон, поля действовать не будут. Если представить, что заряженная частица в отсутствие электромагнитного поля — это по ровной гладкой горизонтальной дороге, то при включении электрического поля она поддается подъемам и спускам, а магнитное поле обеспечит крутые повороты. Получится, что-то вроде американских горок.
В процессе изучения электрических и магнитных полей оказалось, что переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле, кривой электрический создает переменное магнитное. В результате образуется что-то вроде цепочки, и вот эту цепочку и назвали электромагнитной волной. Оказалось, что она распространяется со скоростью света и имеет три основные характеристики: частота, длина волны и поляризация. Но не будем сейчас углубляться.
Частота и длина волны в вакууме — это пара, взаимно однозначно связанная. Частота, умноженная на длину волны, равняется скорости света. То есть, если я хочу выяснить, какую частоту имеет электромагнитная волна с длиной волны 10 сантиметров, то разделив 3 на 10^8 метра в секунду на 10^-1 метра, я получу 3 на 10^9 герц или три гигагерца. Кстати, длина волны — это не расстояние, на которое распространяется волна, а расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися в одинаковых фазах.
С изменением частоты или, что то же самое, длины волны, меняются свойства электромагнитных волн. Поэтому их разделили на диапазоны, и у каждого диапазона свое применение. Если идти в сторону увеличения длины волны, то вначале идет гамма-излучение, потом рентген, потом ультрафиолет, потом видимый свет, потом инфракрасное излучение, а он уже тепловое, и, наконец, радиоволны. При этом с частотами все в точности наоборот: вначале идут радиоволны, после этого — инфракрасное излучение и так далее.
Чтобы понять, как электромагнитная волна взаимодействует с существом, давайте вспомним, как работает любое взаимодействие. Что делали древние князья, когда не было интернета? Они послали гонца. Гонец от князя в случае электромагнитного излучения — это фотон, частица света. На заре квантовой физики Макс Планк определил, что энергия фотона прямо пропорциональна его частоте. Коэффициент пропорциональности потом назвали постоянной Планка. То есть чем больше частота, тем больше энергия, чем больше энергии, тем больший импульс, а значит, большая разрушающая способность.
Если представить фотон как стрелу, летящую со скоростью света, то при увеличении частоты она становится всё меньше и всё более убогой. А значит, что при достаточно больших уровнях энергии она может не только проникнуть куда угодно, но и расшибить там всё на субатомные частицы. Отсюда становится понятно, как устроена защита от электромагнитного излучения, или как говорят физики — экранировка. Чем меньше стрела, тем плотнее должна быть кольчуга; чем меньше мяч, тем плотнее должна быть сетка.
Чтобы защититься от электромагнитной волны с частотой ламда, нужно взять решетку с периодом меньше, чем ламда. Но если бы всё было так просто, оказалось, что атом с разными фотонами ведет себя по-разному. Под разными фотонами, конечно, подразумеваются фотоны с разной энергией, соответственно с разной частотой. Когда фотон летит на атом, он "принимает решение" поглотить его, отразить или вообще пропустить.
Отсюда следует, что у каждого вещества есть свой спектр поглощения, спектр пропускания и спектр отражения. Это значит, что для одних длин волн вещество будет прозрачным, для других — будет зеркалом, а от третьих начнёт нагреваться, светиться или проявлять другие эффекты, связанные с поглощением. То есть чтобы спрятаться от электромагнитной волны, недостаточно взять решетку с периодом меньше длины волны. Нужно еще взять материал, который будет непрозрачным для этой частоты. Только тогда волна увидит преграду и будет пытаться её как-то обойти. Это явление, кстати, называется дифракцией.
А теперь остался самый главный и определяющий вред любого излучения параметр — он называется плотностью потока излучения. Он нам говорит, сколько энергии проходит через площадь поперечного сечения в единицу времени. Всем моим рукам под струей воды нектар, одни жалуются, но если сделать на пор сильнее, то ему можно резать металл. С плотностью потока излучения всё то же самое, только вместо воды — энергия электромагнитного излучения. В принципе, этой теории достаточно, чтобы ответить на подавляющее большинство вопросов, а именно: что опасно, когда опасно, почему опасно и как от этого защититься.
Влияние конкретных диапазонов — гамма-излучение и рентген. Итак, почему гамма-излучение опасно? Да потому, что попасть под поток гамма-квантов — это всё равно что попасть под пулемётную очередь. Только пули даже не увидеть, микроскоп они меньше размеров атомов атомного ядра. Поэтому очевидно, что они могут разрушать цепочки РНК и ДНК, при этом вызывая у таксы лучевую болезнь и, возможно, даже рак. «Хватит провоцировать рак!» — чаще вышка, ближе с рентгеном — практически всё то же самое, только пули сотни и тысячи раз больше, а их импульс сотни и тысячи раз меньше. Защищаются от рентгенов толстым слоем свинца, от гамма-излучения — очень толстым.
Ультрафиолет опасен тем, что способен разрывать молекулы в нашем организме, образуя тем самым свободные радикалы. Это такие молекулы, которым не хватает одного электрона, и они агрессивно пытаются с чем-то соединиться. И не факт, что при этом выйдет что-то хорошее. Если плотность и время облучения небольшие, то ничего страшного. Если же нет — то у тебя проблемы, Джонни, у меня для тебя плохие новости.
Дальше — видимый свет и инфракрасный диапазон. Видимость святая, инфракрасный диапазон безопасен, если не перегибать палку или, точнее, не поджигать. А вот с радиоволнами не всё так очевидно, потому что, казалось бы, большая длина волны — малая энергия фотона. Но все почему-то слышали эти споры о опасности мобильных телефонов и беспроводных гаджетов. Откуда они берутся? А здесь нужно вспомнить, что у каждого вещества свой спектр поглощения, а поглощенная энергия может расходоваться по-разному, в частности, идти на нагрев.
А теперь внимание: вопрос, какого вещества у нас настолько много, что мы уж очень не желаемого нагрева. Конечно же, воды. Поэтому для человека, кроме рентгена и гамма-излучений, особую опасность еще представляют радиоволны. Микроволнового диапазона в частности представляет интерес частота 2,45 гигагерца, что соответствует длине волны 12 сантиметров. Микроволновые печи работают именно на этой частоте, и именно на этой частоте работает обычный Wi-Fi. Да и более того, практически все беспроводные устройства работают в СВЧ диапазоне.
Возникает вопрос: почему оказывается, что все наши беспроводные устройства — это коварные ребята, которые ежеминутно пытаются нас убить? Если устройство сделано солидной компанией и сертифицировано, то нет, потому что в нашей стране есть СанПиН, регламентирующий предельно допустимые уровни плотности потока мощности излучения. И любой товар прежде чем попасть на российский рынок, должен пройти на соответствие этим нормам. В России и Европе эти нормы достаточно жесткие — составляют 10 микроватт на квадратный сантиметр. То есть, чтобы вскипятить стакан воды, нам потребуется порядка 20 лет.
Но надо понимать, что все эти санитарные нормы берутся лишь с того, насколько сильно греется вода. То есть во внимание принимаются только тепловые эффекты. А как же нетепловые эффекты и что про низкочастотные колебания, вроде тех, что в розетке? А вот здесь я могу сказать, что частота в сети — это 50 герц, что соответствует длине волны 6000 километров. То есть, еще 400 километров накинуть — это будет радиус земного шара. Когда мы уже говорим не о волне, а просто локальном переменном электромагнитном поле.
Я не понимаю, а теперь плане. Но если говорить проще, то тут вообще ничего не понятно, потому что при попытке просто повторить эксперименты в одних и тех же одинаковых условиях каждый раз получаются разные результаты. Поэтому, когда вы слышите, что по статистике люди, которые пользуются теми или иными беспроводными устройствами, в n раз чаще болеют теми или иными заболеваниями, например, раком, то это полная чушь. Во-первых, на данный момент никто не знает истинную причину возникновения рака. Ни один врач онколог, ни один инженер-биотехнолог, никто.
Во-вторых, для выполнения необходимых требований, на основе которых статистику можно считать достоверной, нам потребуется для каждого эксперимента как минимум своя армия клонов. И далеко не факт, что нам это поможет. Осталось два последних вопроса: что делать, если у тебя аллергия на радиоволны, и как от них защититься? Ответ простой: первое — посмотреть сериал «Лучше звоните Солу», второе — записаться на прием к психиатру, потому что единственным рецептором для электромагнитного излучения у человека являются его глаза. Они работают в видимом спектре.
Ну и если первое и второе не помогло, то нужно использовать клетка Фарадея — это такая решетка из проводящего материала с ячейкой меньше длины волны. Итак, давайте подведем итоги. Первое — нет вредных диапазонов, есть вредно интенсивности, но для некоторых диапазонов даже малой интенсивности могут быть вредны. Второе — чтобы защититься от электромагнитного излучения, нужно знать его длину волны и подобрать материал, который будет хорошо отражать или поглощать эту длину волны, а в зависимости от плотности потока излучения подобрать толщину экрана.
Третье — полностью спрятаться от электромагнитных волн не получится, потому что мы сами их излучаем, в основном в инфракрасном диапазоне. И, наконец, четвертое — если радиоэлектронное устройство сертифицировано, то оно прошло все СанПиНы, а значит, теплового воздействия нанести не будет. От конкретной статистики, подтверждающей нетепловые эффекты, нет и быть не может из-за невозможности соблюсти требования по проведению эксперимента.
А теперь мы ответим на два самых обсуждаемых вопроса прошлого ролика: первое — насколько безопасна микроволновая линия передачи в системе солнечной космической электростанции? И второе — почему я сказал, что микроволновка греет посуду, когда на самом деле она греет воду? Если мы вспомним, что солнечная космическая электростанция должна передавать не более двух гигаватт, а принимающая тарелка должна иметь размеры приблизительно садового кольца, то есть диаметр 5 километров, то получается, что плотность потока мощности излучения приблизительно 100 ватт на квадратный метр или 10^-2 ватт на квадратный сантиметр, что соответствует санитарным нормам США.
А теперь отвечаю на второй вопрос. Я думаю, что многие с этим сталкивались. Причина в том, что микроволновка греет не только воду, а вообще любой материал с ненулевым коэффициентом поглощения для этой длины волны. Поэтому, если использовать неподходящую посуду, то можно столкнуться с таким эффектом. Ну а если вам понравилось это видео, ставьте лайк, предлагайте в комментариях темы для нашей программы по физике, подписывайтесь на Qwerty. Увидимся!
[аплодисменты]
[музыка]
[аплодисменты]
[музыка]