На практике при характеристике электромагнитной обстановки используют термины “электрическое поле”, “магнитное поле”, “электромагнитное поле”. Коротко поясним, что это означает и какая связь существует между ними.
Электрическое поле создается зарядами. Например, во всем известных школьных опытах по электризации эбонита, присутствует как раз электрическое поле.
Магнитное поле создается при движении электрических зарядов по проводнику.
Для характеристики величины электрического поля используется понятие напряженность электрического поля, обозначение Е, единица измерения В/м (Вольт-на-метр). Величина магнитного поля характеризуется напряженностью магнитного поля Н, единица А/м (Ампер-на-метр). При измерении сверхнизких и крайне низких частот часто также используется понятие магнитная индукция В, единица Тл (Тесла), одна миллионная часть Тл соответствует 1,25 А/м.
По определению, электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле Е порождает магнитное поле Н, а изменяющееся Н - вихревое электрическое поле: обе компоненты Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП “отрывается” от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне).
Электромагнитные волны характеризуются длиной волны, обозначение - (лямбда). Источник, генерирующий излучение, а по сути создающий электромагнитные колебания, характеризуются понятием частота, обозначение - f. Международная классификация электромагнитных волн по частотам приведена в таблице.
Международная классификация электромагнитных волн по частотам
|
Наименование частотного диапазона |
Границы диапазона |
Наименование волнового диапазона |
Границы диапазона |
| Крайние низкие, КНЧ |
3 - 30 Гц |
Декамегаметровые |
100 - 10 Мм |
| Сверхнизкие, СНЧ |
30 - 300 Гц |
Мегаметровые |
10 - 1 Мм |
| Инфранизкие, ИНЧ |
0,3 - 3 кГц |
Гектокилометровые |
1000 - 100 км |
| Очень низкие, ОНЧ |
3 - 30 кГц |
Мириаметровые |
100 - 10 км |
| Низкие частоты, НЧ |
30 - 300 кГц |
Километровые |
10 - 1 км |
| Средние, СЧ |
0,3 - 3 МГц |
Гектометровые |
1 - 0,1 км |
| Высокие частоты, ВЧ |
3 - 30 МГц |
Декаметровые |
100 - 10 м |
| Очень высокие, ОВЧ |
30 - 300 МГц |
Метровые |
10 - 1 м |
| Ультравысокие,УВЧ |
0,3 - 3 ГГц |
Дециметровые |
1 - 0,1 м |
| Сверхвысокие, СВЧ |
3 - 30 ГГц |
Сантиметровые |
10 - 1 см |
| Крайне высокие, КВЧ |
30 - 300 ГГц |
Миллиметровые |
10 - 1 мм |
| Гипервысокие, ГВЧ |
300 - 3000 ГГц |
Децимиллиметровые |
1 - 0,1 мм |
Важная особенность ЭМП - это деление его на так называемую “ближнюю” и “дальнюю” зоны.
В “ближней” зоне, или зоне индукции, на расстоянии от источника r < лямбда ЭМП можно считать квазистатическим.
Здесь оно быстро убывает с расстоянием, обратно пропорционально квадрату r (-2) или кубу r (-3) расстояния. В “ближней” зоне излучения электромагнитная волне еще не сформирована. Для характеристики ЭМП измерения переменного электрического поля Е и переменного магнитного поля Н производятся раздельно. Поле в зоне индукции служит для формирования бегущих составляющей полей (электромагнитной волны), ответственных за излучение.
“Дальняя” зона - это зона сформировавшейся электромагнитной волны, начинается с расстояния r > 3 лямбда.
В “дальней” зоне интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника r (-1).
В “дальней” зоне излучения устанавливается связь между Е и Н:
Е = 377Н, где 377 - волновое сопротивление вакуума, Ом.
Поэтому измеряется, как правило, только Е.
В российской практике санитарно-гигиенического надзора на частотах выше 300 МГц в “дальней” зоне излучения обычно измеряется плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ), или вектор Пойтинга.
За рубежом ППЭ обычно измеряется для частот выше 1 ГГц. Обозначается как S, единица измерения Вт/м2. ППЭ характеризует количество энергии, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны.
* * *
Введенные в настоящем разделе элементарные понятия о природе ЭМП, его составляющих и единицах измерения достаточны для восприятия излагаемого далее материала читателем.
Таким образом, в соответствии с вышеизложенным, электромагнитное поле, порожденное зарядом в колебательном контуре, создает две составляющие:
1) энергетическую (тепловую);
2) нетепловую – вихревое электрическое поле, создаваемое за счет изменения градиента магнитной индукции ЭМП.
Вихревое электрическое поле:
- всегда порождается ЭМП;
- обладает скоростью не менее 10 в 9 степени скорости света;
- обладает огромным негативным влиянием на организм человека;
- многомерно и охватывает широчайший спектр частот.
Для нейтрализации вихревого электрического поля используется эффект формовых волн.
Формовые волны.
Излучаются от любых геометрических и топологических фигур (пиктограмм).
Формовые волны позволяют нейтрализовать вихревое электрическое поле.
Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах.
При относительно высоких уровнях облучающего ЭМП современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне ЭМП (к примеру, для радиочастот выше 300 МГц это менее 1 мВт/см2) принято говорить о нетепловом или информационном характере воздействия на организм.
Механизмы действия ЭМП в этом случае еще мало изучены.
Варианты воздействия ЭМП на биоэкосистемы, включая ЧЕЛОВЕКА, разнообразны: непрерывное и прерывистое, общее и местное, комбинированное от нескольких источников и сочетанное с другими неблагоприятными факторами среды и т.д.
На биологическую реакцию влияют следующие параметры ЭМП:
- интенсивность ЭМП (величина);
- частота излучения;
- продолжительность облучения;
- модуляция сигнала;
- сочетание частот ЭМП,
- периодичность действия.
Сочетание вышеперечисленных параметров может давать существенно различающиеся последствия для реакции облучаемого биологического объекта.
Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволят определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Эти системы организма являются критическими. Реакции этих систем должны обязательно учитываться при оценке риска воздействия ЭМП на население.
Биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате чего возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания, разрушение центральной нервной системы (ЦНС).
Особо опасны ЭМП, могут быть для детей, беременных (эмбрион), людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом.
В последние годы появились публикации, в которых имеются весьма важные указания о наличии т.н. резонансных эффектов при воздействии на биобъекты ЭМП, о роли в биоэффектах некоторых форм модуляции; показано наличие т.н. частотных и амплитудных окон, обладающих высокой биологической активностью на клеточном уровне, а также при воздействии ЭМП на центральную нервную и иммунную системы. Во многих работах указываются на “информационный” (вихревое электрическое поле) механизм биологического действия ЭМП. Опубликованы данные о неадекватных патологических реакциях людей на модулированные электромагнитные поля.