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 воздушного 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 постоянный электромагнитный фон, включающий множество видов излучения с различными длинами волн, и один из них – электромагнитное излучение с миллиметровым диапазоном. Оно не доходит до поверхности Земли, так как 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, мобильных телефонов и смартфонов. В зависимости от назначения и функций они могут размещаться на земле, в воде, под землей и в воздухе.
Эффективность и интенсивность 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 облучаемого объекта.
К настоящему времени освоены и используются 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.
Концепция электромагнитных волн была предложена сравнительно давно – в ХIХ в.: английский физик Дж. Максвелл (1831–1879), обобщив результаты опытов своего соотечественника М. Фарадея (1791–1867), создал теорию электромагнитного поля и предсказал существование электромагнитных волн, которые впервые обнаружил в 1887 г. немецкий физик Г. Герц (1857–1894). Позднее, в 1889 г. выдающийся русский физик П.Н. Лебедев (1886–1912) открыл и измерил давление света, экспериментально подтвердив электромагнитную природу света.
Практическое применение электромагнитных волн началось в 1895 г., когда наш соотечественник, известный физик и электротехник А.С. Попов (1859–1905/06) создал первый в мире радиоприемник, в котором в качестве источника волн использовался вибратор Г. Герца. Спустя два года итальянский радиотехник Г. Маркони (1874–1937) подал заявку на изобретение способа беспроводной связи.
Сегодня известно: радиоволны, видимый свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, рентгеновские и гамма-лучи – все эти волны одной электромагнитной природы, но отличаются длиной волны или частотой и своими свойствами. Так, видимый свет в довольно широком спектре электромагнитных волн занимает очень узкий диапазон – 0,38–0,76 мкм. И в таком чрезвычайно узком диапазоне человек с помощью органов зрения воспринимает бесконечно разнообразную, многокрасочную картину окружающего мира. В оптический диапазон, кроме видимого света, входят субмиллиметровые волны (0,1–1 мм), инфракрасное излучение (ИК-излучение: 0,76 мкм – 1 мм) и ультрафиолетовое излучение (УФ: 10–8 – 0,38·10–6 м). К оптическому диапазону в высокочастотной области спектра примыкают рентгеновские лучи (10–11–10–8 м). Шкалу электромагнитных волн в коротковолновой области завершает гамма-излучение (10–15–10–11 м).
В длинноволновой части оптический диапазон граничит с радиоволнами с длиной волны 10–3–104 м, соответствующей частоте 300 ГГц – 30 кГц. В зависимости от длины волны и частотного диапазона радиоволны делятся на длинные (НЧ – низкие частоты), средние (СЧ – средние частоты), короткие (ВЧ – высокие частоты), метровые (ОВЧ), дециметровые (УВЧ – ультравысокие частоты), сантиметровые (СВЧ – сверхвысокие частоты) и миллиметровые волны.
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 ультрафиолетового излучения.
Ниже представлены основные источники электромагнитного излучения и их частотные характеристики.
Радиотехнические средства – 30 кГц – 30 МГц.
Радиопередающие станции – 30 кГц – 300 МГц.
Радиолокационные и радионавигационные станции – СВЧ (300 МГц – 300 ГГц).
Телевизионные станции – 30 МГц – 3 ГГц.
Плазменные установки – видимый, ИК- и УФ.
Термические установки – видимый и ИК-диапазон.
Высоковольтные линии электропередач – промышленные частоты.
Рентгеновские установки – жесткий ультрафиолет, рентгеновский диапазон, видимое свечение.
Лазеры – оптический диапазон.
Мазеры – СВЧ.
Технологические установки – ВЧ, СВЧ, ИК, 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, и в этом заключается их существенное отличие от электромагнитных волн естественного происхождения.
Библиографические ссылки
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов, 13-е изд. М.: Директ-Медиа, 2018.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум, 6-е изд. М.: Директ-Медиа, 2016.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник в 2-х кн., 2-е изд., М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Экология. Практикум, 2-е изд. М.: Директ-Медиа, 2022.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник для бакалавров. М.: Логос, 2014.
Карпенков С.Х. Технические средства информационных технологий. 5-е изд. М.: Директ-Медиа, 2023.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Справочник. М.: Высшая школа, 2004.
Карпенков С.Х. Незабытое прошлое. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Воробьёвы кручи. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Русский богатырь на троне. М.: ООО «Традиция», 2019.
Карпенков С.Х. Стратегия спасения. Из бездны большевизма к великой
России. М.: ООО «Традиция», 2018.
Карпенков С.Х. К истории одного преступления // Уничтоженные как класс. М.: ООО «Традиция», 2020. С. 3 – 65.
Карпенков Степан Харланович
