Ultraviolet
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Le rayonnement ultraviolet est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X. Le nom signifie « au-delà du violet » (du latin ultra : « au-delà de »), le violet étant la couleur de longueur d'onde la plus courte de la lumière visible.
Les ultraviolets peuvent être subdivisés en UV proches (380-200 nm de longueur d'onde) et ultraviolets extrêmes (200-10 nm). Quand on considère les effets du rayonnement UV sur la santé humaine, la gamme des rayons UV est souvent subdivisée en UV-A (380-315 nm), UV-B (315-280 nm) et UV-C (280-10 nm).
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[modifier] Généralités sur les ultraviolets
Près de 5% de l'énergie du soleil est émise sous forme de rayonnement UV. Ces rayons UV sont classés dans trois catégories en fonction de leur longueur d'onde : les UV-A, UV-B et UV-C. Cependant, en raison de l'absorption des UV par la couche d'ozone de l'atmosphère, 99 % de la lumière UV qui atteint la surface de la terre appartient à la gamme des UV-A.
Les UV traversent l'atmosphère même par temps froid ou nuageux (ils n'ont rien à voir avec la sensation de chaleur procurée par le soleil, qui est due aux infrarouges). Ils sont plus nombreux entre 11 h et 16 h et à haute altitude (car en traversant une plus petite distance dans l'atmosphère, ils ont moins eu de chances d'être interceptés par des molécules d'ozone). Les UV sont réfléchis par l'eau (5% des UV réfléchis), le sable (20 % des UV réfléchis), l'herbe (5 % des UV réfléchis) et surtout la neige (85 % des UV réfléchis).
[modifier] Les phénomènes que subissent les UV
- L'absorption : lors de leur traversée dans l'atmosphère, une partie des rayons UV est absorbée par les molécules de gaz (par les molécules d'oxygènes par exemple). Ce phénomène crée de l'énergie capable de provoquer la dissociation de la molécule de gaz en deux autres molécules par exemple.
- La diffusion : Les rayons ultraviolets peuvent aussi être diffusés par les molécules de gaz contenues dans l'atmosphère. Sachant que plus un rayon lumineux a une courte longueur d'onde plus il est diffusé (cela explique que nous percevons le ciel en bleu qui est la couleur de la lumière visible avec la plus courte longueur d'onde), on en conclut que les rayons UV sont fortement diffusés par les gouttelettes d'eau des différentes couches nuageuses. Mais cela n'entraine pas forcément une baisse de l'intensitée lumineuse : les nuages hauts n'entrainent pratiquement pas une baisse de l'intensité tandis que les nuages bas diffusent une grande partie des rayons UV vers le haut.
- La réflexion : Les rayons UV sont réfléchis par le sol en fonction de la nature du sol. On mesure cette réflexion par une fraction que l'on appelle l'albédo comprise entre 0 et 1. La réflexion est particulièrement forte sur la neige (albédo de 0,9).
[modifier] Les UV-A (380-315 nm)
Ils sont les moins énergétiques mais les plus pénétrants : ils peuvent traverser une vitre et pénétrer la peau jusqu'au derme. L'intensité des UV-A ne change pas au cours de la journée.Ils sont responsables de l'effet bonne mine = hâle du soir. Attention: extrême prudence lors de l'utilisation des lampes à bronzer car ils peuvent entrainer un cancer de la peau puisqu'ils perturbent l'ADN de la cellule donc ses mitoses et les synthèses de protéines.Mais ils ont aussi quelques influences sur certains types de cancers.
[modifier] Les UV-B (315-280 nm)
Ils sont absorbés par la couche cornée de l'épiderme et sont arrêtés par une vitre. L'intensité des UV-B varie au cours de la journée, avec un maximum autour de midi, lorsque les rayons solaires arrivent perpendiculairement à la surface terrestre et traversent l'atmosphère par le plus court chemin, qui leur laisse moins de chances d'être interceptés par les molécules d'ozone.
[modifier] Les UV-C (280-10nm)
Ce sont les plus énergétiques et donc potentiellement les plus dangereux. La quasi totalité de ces rayons est cependant arrêtée par la couche d'ozone. En pratique, les rayons ultraviolets de longueur d'onde inférieur à 180 nm ne sont pas pris en compte lors des analyses de risques car généralement absorbés par l'air.
[modifier] Effets sur la santé
Les coups de soleil sont d'abord dus aux UV-B. Les UV-A causent des coups de soleil lors d'expositions très prolongées. De fortes intensités d'UV-B sont dangereuses pour les yeux et peuvent causer le « flash du soudeur » ou photokératite.
Les UV-B et les UV-A abîment les fibres de collagène et accélèrent de ce fait le vieillissement de la peau. Les UVA sont moins énergétiques que les UVB mais ils sont plus nombreux et pénètrent plus profondément dans la peau. Les UV attaquent les molécules qui deviennent des radicaux libres, molécules instables et agressives qui endommagent les cellules de la peau.
Les UV-B sont à l'origine de certains cancers de la peau tels que le mélanome. Les UVA jouent également un rôle dans l'apparition de ces cancers.Ils entrainent surtout le vieillissement de la peau appelé : vieillissement actinique . Le rayonnement ionise les molécules d' ADN des cellules de peau qui peuvent conduire à des mutations et à l'apparition de cancers. On peut facilement observer le pouvoir mutagène du rayonnement UV dans des cultures de bactéries. Le trou dans la couche d'ozone est potentiellement dangereux en raison de la nocivité importante des ultraviolets.
Pour se défendre contre la lumière UV, le corps, selon le type de peau, réagit aux expositions en libérant le pigment brun de mélanine. Ce pigment absorbe les UV, ce qui permet de bloquer leur pénétration et d'empêcher des dommages aux couches plus profondes et plus vulnérables de la peau. Des antioxydants (vitamines E et C, β-carotène...) peuvent neutraliser les radicaux libres formés par les UV.
Les vêtements et lunettes de soleil arrêtent une partie des UV. Il existe des lotions qui contiennent des filtres ultraviolets bloquant en partie les UV, néanmoins, la plupart des dermatologues recommandent de ne pas prendre de bain de soleil prolongé.
Un effet positif de la lumière UV est qu'elle permet la production de vitamine D dans la peau, c'est la principale raison de l'éclaicissement de celle-ci chez les populations sous des climats moins ensoleillés.
[modifier] Astronomie
En astronomie, les objets très chauds émettent préférentiellement de la lumière UV (loi de Wien). Cependant, la même couche d'ozone qui nous protège des UV intenses provenant du Soleil cause des difficultés aux astronomes observant à partir de la terre. C'est pourquoi la plupart des observations UV sont faites à partir de l'espace.
[modifier] Utilisation
Les lampes fluorescentes produisent de la lumière UV dans leur tube contenant un gaz à basse pression ; un enduit fluorescent sur l'intérieur des tubes absorbe les UV qui sont ensuite réémis sous forme de lumière visible.
Les lampes halogènes produisent également des UV et ne doivent pas être utilisées sans leur verre de protection.
Des lampes UV sont également utilisées pour analyser des minerais ou des gemmes ou pour identifier toute sorte de choses, par exemple des billets de banque. Des objets peuvent paraître semblables sous la lumière visible et différents sous la lumière UV. Des colorants fluorescents UV sont employés dans de nombreuses applications (par exemple en biochimie ou dans certains effets spéciaux). La protéine fluorescente verte est souvent employée comme marqueur en génétique.
Des lampes UV sont utilisées pour stériliser des zones de travail et des outils utilisés dans des laboratoires de biologie et des équipements médicaux. Puisque les micro-organismes peuvent être protégés de la lumière UV par de petites fissures présentes dans le support, ces lampes sont utilisées seulement comme supplément à d'autres techniques de stérilisation.
La lumière UV est employée pour la photolithographie à très haute résolution, comme cela est exigé pour la fabrication des semi-conducteurs.
Il est recommandé d'employer des protections pour les yeux lorsqu'on travaille avec de la lumière UV, particulièrement pour les UV de courte longueur d'onde. Des lunettes solaires ordinaires peuvent offrir une certaine protection, mais elles sont souvent insuffisantes.
Quelques insectes, tels que les abeilles, peuvent voir dans l'ultraviolet proche, et les fleurs ont souvent des marques visibles par de tels pollinisateurs.
[modifier] Liens
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[modifier] Liens externes
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