Sähkömagneettinen säteily

Wikipedia

Sähkömagneettinen säteily on sähkömagneettisen kentän aaltoliikettä. Kentälle on ominaista, että se on kvantittunut. Tämä tarkoittaa, että energian vaihtaminen on mahdollista ainoastaan diskreetteinä pulsseina, joita kutsutaan fotoneiksi. Klassisessa fysiikassa sähkömagneettisen säteilyn aaltoyhtälö on melko yksinkertaista johtaa yleistä sähkömagneettista kenttä kuvaavista Maxwellin yhtälöistä.

Sähkömagneettinen säteily jaotellaan aallonpituuden mukaan seuraaviin osa-alueisiin: radioaallot, mikroaallot, infrapunasäteily, valo, ultraviolettisäteily, röntgensäteily ja gammasäteily.

Sisällysluettelo

1 Sähkömagneettisen säteilyn lähteet
2 Säteily lämmön siirtymismekanismina
3 Sähkömagneettisen säteilyn biologiset vaikutukset
- 3.1 Radioaallot
4 Katso myös

[muokkaa] Sähkömagneettisen säteilyn lähteet

Sähkömagneettinen säteily syntyy erilaisten sähköisten ilmiöiden aiheuttamana. Matalilla taajuuksilla tyypillisiä radioaaltojen lähteitä ovat erilaiset sähköiset oskillaattorit, jotka sopivaan rakenteeseen eli antenniin kytkettyinä säteilevät. Myös tähdet ja muut syvän taivaan kohteet lähettävät säteilyä jo muutamien tuhansien hertsien taajuuksilta alkaen. Oskillaattoreiden ja antennien rakentaminen vaikeutuu, kun siirrytään useiden satojen gigahertsien taajuusalueelle.

Molekyylien vibraatiotiloihin liittyvät viritykset säteilevät puolestaan gigahertsin luokkaa olevilla taajuuksilla. Tämän jälkeen luonnollisista rakenteista säteileviksi muodostuvat molekyylien vibraatiotilat, jotka säteilevät mikrometriluokan aallonpituuksilla. Tavanomainen huoneen lämpötilassa olevien kappaleiden lämpösäteily sijoittuukin näille spektrin osille. Atomien ja molekyylien elektronien viritystilat ovat puolestaan energioilla, jotka vastaavat satojen nanometrien aallonpituuksia eli valoa, lähi-infrapunaa ja ultraviolettisäteilyä. Myös kuumat kappaleet säteilevät tällä aallonpituusalueella.

Ultravioletti- ja röntgensäteily liittyvät lähellä atomiydintä olevien elektronien suuriin energioihin. Röntgensäteilyksi kutsutaan myös väliaineessa tehokkaasti jarruuntuvien elektronien lähettämää jarrutussäteilyä. Osittain päällekkäin tämän energia-alueen kanssa menee gammasäteily, joksi on tapana kutsua kaikkea atomiytimien lähettämää säteilyä.

Synkrotroneissa voidaan tuottaa erittäin korkeaenergistä säteilyä kääntämällä suureen energiaan kiihdytettyjen elektronien liikerataa magneettikentällä.

[muokkaa] Säteily lämmön siirtymismekanismina

Taivaankappaleiden energiataloudessa säteily on merkittävin energian siirtymismekanismi, sillä taivaankappaleita ympäröivässä avaruuden tyhjiössä lämmön siirto johtumalla tai konvektiolla on mahdotonta. Maapallon energiataloudessa säteilyn vuorovaikutus maanpinnan ja ilmakehän kanssa määrittelee planeetan lämpötilan. Yläilmakehään tulee jatkuvasti Auringon säteilyä. Osa säteilystä heijastuu takaisin ilmakehästä ja pilvistä, osa absorboituu pilviin ja osa etenee pilvien läpi maanpinnalle. Maanpinta absorboi osan säteilystä osan säteilystä heijastuessa takaisin ilmakehään. Maanpinta puolestaan lähettää korkeampiaallonpituuksista infrapunasäteilyä avaruuteen, mikä jäähdyttää planeettaa. Se, miten tehokkaasti ilmakehän eri kerrokset absorboivat säteilyä ennen sen poistumista avaruuteen määrää kasvihuoneilmiön tehokkuuden ja maapallon lämpötilan.

[muokkaa] Sähkömagneettisen säteilyn biologiset vaikutukset

Sähkömagneettisen säteilyn biologiset vaikutukset ovat selvimpiä ionisoivan säteilyn alueella. Ultravioletti-, röntgen- ja gammasäteiden energia on riittävä rikkomaan yksittäisten molekyylien kemiallisia sidoksia. Tämän on todettu aiheuttavan pitkäaikaisaltistuksena syöpää ja erittäin suurten kerta-altistusten tapauksessa erilaisia välittömiä säteilyvaurioita, jotka lievissä tapauksissa voivat esiintyä muun muassa ihon punoituksena.

Tavallisen näkyvän valon fotonin energia ei riitä kemiallisten sidosten rikkomiseen kuin poikkeustapauksissa, minkä vuoksi tavallinen valo ei aiheuta ongelmia eläville olennoille. Lämpö- eli infrapunasäteilyn ei ole myöskään todettu vaikuttavan biologisiin mekanismeihin kuin lämpövaikutuksena. Luonnollisesti liiallinen altistus infrapunasäteilylle voi aiheuttaa palovammoja.

[muokkaa] Radioaallot

Matkapuhelinten yleistyessä on alettu tutkimimaan matkapuhelimien säteilyn vaikutusta proteiinien toimintaan. Tulokset ovat toistaiseksi hyvin ristiriitaisia, vaikkakin lieviä muutoksia solun toiminnassa on havaittu. Epidemiologista vahvistusta radiotaajuisten kenttien aiheuttamista terveysriskeistä ei vielä ole.