Герой повісті Стівена Кінга «Балада про гнучку пулі», звихнувся письменник, вважав, що в його друкарській машинці живе ельф, який допомагає йому складати, але боїться електромагнітного випромінювання. Щоб убезпечити ельфа, герой виніс з дому всі прилади, заклав монтажною піною проводку, обклеїв фольгою вікна і стеля. Але не допомогло. Тому що від випромінювання неможливо сховатися. Де б на Землі або в космосі ви не були, випромінювання наздожене вас. І навіть шапочка з фольги не допоможе. При цьому не всі випромінювання електромагнітні: наприклад, гравітація не має відношення до електромагнітних полів, але її гіпотетичні хвилі називають випромінюванням. Загалом, питання термінології.
гравітаційні хвилі
Все, що рухається з прискоренням, випромінює гравітаційні хвилі. Планети, електрони, люди і коти, рухаючись, змінюють метрику простору-часу. Це придумав Ейнштейн в загальній теорії відносності, а практично це означає наступне: стрибає кіт на стіл, і від нього зі швидкістю світла в усі боки розходяться хвилі в поле тяжіння. Тобто всі предмети, які до того кіт притягував з однією силою, стануть притягатися до нього з дещо іншою силою. Хвиля котиться по Всесвіту, і можна уявити, що і кота вже мільйони років не існує, а де-небудь в іншій галактиці позаземне кішка відчує тяжіння або відштовхування. Втім, гравітація - дуже слабка взаємодія в порівнянні з іншими силами природи. Наприклад, два електрона гравитирующего в 10 42 разів слабкіше, ніж відштовхуються за рахунок заряду.
Відомий сонячне світло: λ (довжина хвилі) = 400-700 нм
Сонце випромінює електромагнітні хвилі практично всіх довжин. Однак найбільше випромінюється видимого світла з піком в жовто-зеленої частини спектру. Завдяки сонячної радіації ми можемо зіграти - на клітини шкіри діє інтенсивне ультрафіолетове випромінювання, невидиме оку. Третя важлива компонента - теплове випромінювання.
Оптичне випромінювання Сонця живить життя на нашій планеті - як раз ці фотони вловлюють системи фотосинтезу рослин.
У ясний сонячний день освітленість на Землі досягає 100 тис. Люкс. Для порівняння: в ясний сонячний день на Плутоні освітленість приблизно 60 люкс, що, втім, цілком комфортно для читання.
Реліктове випромінювання Великого вибуху: λ = 1,9 мм
Коли ми дивимося на зірки, то бачимо минуле. Так як світло, що досяг наших очей, був виданий зірками роки тому. Однак як далеко в минуле можна заглянути? Виявляється, до нас долітає випромінювання, що залишилося після Великого вибуху.
Тоді, при народженні, Всесвіт представляв собою розпечену плазму, і її частки постійно обмінювалися фотонами - випромінювали і поглинали. Потім Всесвіт розширювався, простору ставало більше, і не всі фотони поглиналися. Частина з них, які не зіткнувшись ні з чим, продовжила летіти крізь порожнечу у вигляді реліктового випромінювання. Фотони поступово остигає, їх нинішня температура - всього 2,7 Кельвіна.
Так ось, ці фотони, що дійшли до нас крізь 13,7 мільярда років, - звичайне електромагнітне випромінювання мікрохвильової частини спектра з довжиною хвилі 1,9 мм. Тобто це міліметрові радіохвилі. Власне, реліктове випромінювання і виявили в 1965 році як перешкоди на астрономічної радіоантени. Не хвилюйтеся: для здоров'я в наш час і в нашій частині Всесвіту це випромінювання абсолютно безпечно.
Космічні промені: E (енергія частинок) = 10 6 - 10 21 еВ
Земля бомбардується прилітають з космосу частками високих енергій. На 90% це протони, інше - ядра гелію і деяких більш важких елементів, близько 1% - електрони. Вся ця суміш народжується, наприклад, при вибухах зірок, зіткненнях галактик, спалахи на Сонці. До рівня моря долітає лише 0,05% первинних космічних променів, решта затримує магнітне поле Землі і атмосфера. Кожна частинка, влітає в атмосферу, викликає так званий широкий атмосферний злива - потік електронів, позитронів, мюонів, фотонів, протонів. До нас ці зливи добираються ослабілими і безпечними.
Радіаційний фон: α-, β- і γ-випромінювання
Навколо і всередині нас все потроху фонить. Повітря, земля, стіни будівель, папір, на якій видрукуваний наш журнал, - все-все потроху випускає іонізуюче випромінювання. Складається воно з частинок, фотонів високих енергій, електронів. Коли все це добро стикається з атомами, то атоми втрачають або захоплюють електрони, перетворюючись в іони. Зрозуміло, сильно іонізований організм жити не буде, тому у великих дозах іонізуючі випромінювання небезпечні для людини - в побуті це називається опроміненням. А сама кількість таких випромінювань називають радіаційним фоном. Для Москви звичайний фон - 12-20 мікрорентген на годину.
Випускають іонізуюче випромінювання радіоактивні елементи, які є всюди. Скажімо, в атмосфері Землі одномоментно міститься 80 тонн радіоактивного вуглецю 14 С. Утворюється він зіткненнях нейтронів космічних променів з атомами азоту повітря. Потім включається в кругообіг вуглецю через фотосинтез. Після смерті рослини або тварини новий 14 С в організмі не з'являється, а старий розпадається з відомою швидкістю. Тому за кількістю нераспавшегося радіовуглецю легко датувати вік викопних останків.
Друге джерело радіоактивності - домішки урану, торію, радію, калію-40 і інших нестабільних елементів в гірських породах. Найбільше цих елементів в деяких гранітах. Наприклад, фон гранітних набережних Санкт-Петербурга або ж станцій метро в три рази сильніше, ніж в середньому по країні.
А найнеприємніше для звичайної людини речовина - газ радон: саме вдихаючи його, ми отримуємо більше половини всього опромінення в життя. Цей газ, один з продуктів розпаду урану, просочується з глибин крізь ґрунт і накопичується в підвалах, низинах, у статі перших поверхів. Розпадається він альфа-розпадом, викидаючи ядро атома гелію.
Радіохвилі: λ ≥ 1 мм
У 1887 році їх відкрив Генріх Герц, і з тих пір одиниця виміру частоти хвиль носить його ім'я. Радіохвилі ми не бачимо, але вони всюди: сонячні, атмосферні, галактичні, позагалактичні ... А в 1895 році інженер Гульєльмо Марконі передав радіосигнал на відстань в 1,5 кілометра, і Земля вибухнула техногенним радіоефіром, чому ми досі вважаємо, що нас помітять інопланетяни. Зараз техногенне радіовипромінювання Землі - радари, радіомовлення, телебачення, інтернет - багаторазово перевищує природний фон.
Мікрохвильові печі: λ = 12,25 см
Інфрачервоне випромінювання: λ = 750 нм - 1 мм
Все, що підігрітий, світиться. Атоми нагрітого тіла віддають енергію і випромінюють теплові фотони. Тобто це теж електромагнітне випромінювання, спектр якого лежить між видимим червоним світлом і мікрохвильовими радіохвилями. Ми його не бачимо, але відчуваємо шкірою як тепло. Так, наприклад, ми відчуваємо на відстані тепло радіатора опалювальної батареї або лампи розжарювання.
електростатичне поле
Колись на комп'ютерні монітори надягали захисні екрани, щоб уберегти користувача від електростатичного поля: на поверхні променевої трубки монітора накопичувався електричний заряд. А нерухомий заряд і є за визначенням джерело електростатичного поля. До речі, випромінюванням його називати невірно, хоча багато хто так робить. У нинішні суворі часи плоских телевізорів і рідкокристалічних дисплеїв електростатики простіше виявити на одязі: якщо синтетика б'ється струмом, значить, вона накопичила заряд. Поле навколо такої зарядженої одягу, зрозуміло, є.
Наддовгі радіохвилі: λ> 10 км
Довжина електромагнітної хвилі, взагалі кажучи, межі не має. Радіохвилі можуть бути і в десятки тисяч кілометрів завдовжки. У всякому разі вдається реєструвати хвилю так званого шумановского резонансу: при ударі блискавки виникають хвилі різних частот, в тому числі і наддовгі, які можуть відбиватися від атмосфери і приходити назад в ту ж точку. Довжина такої хвилі - близько 40 тисяч кілометрів. Менш довгі хвилі, теж утворилися в результаті блискавок, можуть викликати цікаві ефекти: є атмосферики - хвилі довжиною десятки кілометрів, які подорожують уздовж магнітних ліній Землі.
Військові намагалися використовувати наддовгі хвилі для зв'язку з підводними човнами.
Випромінювання промислової частоти: λ = 6000 км
Лінії електропередачі, електротранспорт, побутова електропроводка, електроприлади (пральні машини, холодильники, пилососи, електроплити, фени і так далі) працюють на частоті змінного струму в 50 герц. Це відповідає коливанням електромагнітного поля з довжиною хвилі в 6000 км. Випромінювання в цих випадках теж відбувається, а довгі ЛЕП навіть можуть працювати як антени. Але тут важливіше інтенсивність самого поля. Строго науково досі не показано, як впливає воно на організм людини, але є спостереження, що потужні поля викликають головні болі і загальне погіршення самопочуття.
Випромінювання тіла людини: λ = 30 000 км
Людина випромінює в декількох діапазонах. По-перше, якщо він живий, то світиться інфрачервоним світлом. По-друге, його природне біополе, залежне від струмів в клітинах, - слабке електромагнітне поле наддовгих діапазону. Якщо, припустимо, прийняти частоту альфа-ритму мозку за 10 герц, то довжина хвилі вийде 30 000 км.
По-третє, в нас вистачає радіоактивних елементів. Основні - це калій-40 і вуглець-14. Оскільки весь калій-40, який є на планеті, утворився ще до виникнення Сонячної системи, то і в нас він такий же давній. А ось вуглець-14 може бути будь-якого віку: він постійно накопичується в атмосфері під дією космічних променів. Завдяки радіоактивного розпаду ми ще трошки випромінюємо і нейтрино, і в рентгенівському діапазоні, і зовсім трохи позитронів. Але самі собі ми зазвичай не є небезпечними.
Когерентне випромінювання лазерів
Лазерна указка, лазери в принтерах, DVD-програвачах - ті місця, де найчастіше можна зустріти когерентне випромінювання. Тут важлива не довжина хвилі, а то, що всі фотони, які лазер випромінює, знаходяться в одній фазі хвилі і однаково поляризовані (тобто їх електромагнітні поля збігаються за напрямком).
звуковий випромінювання
Виробляючи постріли, артилеристи відкривають роти - ця обережність потрібна, щоб не пошкодити барабанні перетинки. Звукові хвилі можуть поширюватися тільки в речовині, тому в космічному просторі, як відомо, звуків немає. Одиниця звукового тиску - децибел. Наприклад, 30 децибел - це цокання настінного годинника, а 120 дБ - больовий поріг звуку: відбійний молоток, близький гуркіт грому або ж музичний інструмент чемпіонату світу з футболу в ПАР - дудящая в метрі від вуха вувузела.
Елементарні частинки нейтрино виникають при ядерних реакціях. Кожну секунду через кожен сантиметр нашого тіла проходять приблизно 60 мільярдів нейтрино, ізлучённих Сонцем. Це одне з самих повсякденних випромінювань, з якими ми стикаємося. Вірніше, не стикаємося - нейтрино дуже погано взаємодіють з атомами звичайної речовини. Ми для них прозорі. Вони для нас нешкідливі.