電磁波
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電磁波（でんじは）は、空間の電場と磁場の変化によって形成された波（波動）のことである。電界と磁界がお互いの電磁誘導によって交互に相手を発生させあうことで、空間そのものが振動する状態が生まれて、この電磁場の周期的な変動が周囲の空間に横波となって伝播していく、エネルギーの放射現象の一種である。そのため、電磁放射とも呼ばれている。
空間そのものがエネルギーを持って振動する現象であるため、波を伝える媒体となる物質（媒質）が何も存在しない真空中でも伝わっていくと考えられている。電磁波の電界と磁界が発生する振動方向はお互いに直角であり、また電磁波の進行方向もこれと直角である。基本的には空間中を直進するが、物質が存在する空間では、吸収・屈折・散乱・回折・干渉・反射などの現象が起こる。また、重力場などの空間の歪みによって進行方向が曲がることが観測されている。
真空中を伝播する電磁波の速度は一定とされ光速度（約30万キロメートル毎秒）と呼ばれている。一方、物質（媒質）中の電磁波の伝播速度は、物体の屈折率によって変化し、屈折率は電磁波の波長に依存するため、物質中での電磁波の伝播速度は波長によって異なってくる。
電磁波の性質は、波長、その強さを表す振幅、そして伝播方向と、偏波面で決められる。この性質をスペクトルという。波長によって物体に及ぼす作用が少しずつ異なってくる点に着目して、違った呼び方をされることがある。波長の長い方から、電波・赤外線・可視光線・紫外線・X線・ガンマ線などと呼び分けられている。我々の目で見えるのは可視光線のみだが、その範囲（0．4μm～0．7μm）は電磁波の中でも極めて狭い。
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[編集] 理論
電磁波は、19世紀に明らかにされていた次の4つの物理法則、１.ファラデーの電磁誘導の法則、２.アンペールの法則、３．電場に関するガウスの法則、４.磁場に関するガウスの法則、を統合することによって、1864年にジェームズ・クラーク・マクスウェルにより理論的に予測され、1888年にハインリヒ・ヘルツによる実験で発見されている。電磁波の挙動はマクスウェルの方程式として体系化されており、波動方程式の一般解として必然的に導出される。
20世紀初頭に登場した量子力学は、電磁波という空間が振動して生じた連続性を持ったエネルギーの波動と、物質という原子や分子で構成された不連続な粒子（パーティクル）の集合物の間でのエネルギーの授受は、一般の巨視的な波動現象とは異なり、ランダムな熱運動をしている物質側の共振周波数に依存するエネルギーの最小単位量子の整数倍でしか行われない、不連性を示すことをマックス・プランクが発見したことから始まった。量子力学の世界では光（電磁波）はアルベルト・アインシュタインの光量子仮説に基づいて光子として量子化して扱われている。
[編集] 種類
電磁波は波長によって様々な分類がされており、波長の長い方から電波・光・X線・ガンマ線などと呼ばれる。
電波は周波数が 30Hz から 3THz の電磁波を指し、さらに波長域によって超低周波・超長波・長波・中波・短波・超短波・マイクロ波と細分化される。詳しくは電波の周波数による分類を参照。
光は波長が 1mm から 2nm 程度のものを指し、波長域によって赤外線・可視光線・紫外線に分けられている。
波長が 1nm 以下ではX線、10pm 以下ではガンマ線と呼ぶ。
なお，これらの境界は統一的に定められたものではない。学問分野等によって多少の違いがある。
[編集] 特徴
電磁波は波長によって様々な特徴をもつ。
最も波長の長い電波は、進行方向に多少の障害物があっても進行することができる。このため、通信や放送などの長距離の情報送信に使用されることが多い。テレビやラジオ、携帯電話などが代表的である。
電波よりも波長の短い光は、物質に吸収されて化学反応や発熱などの相互作用を生じることがある。この現象は眼が見える理由でもあるが、他に電子レンジやリソグラフィーなどが該当する。
さらに波長が短いX線になると、物質との相互作用が減少し、透過するようになる。この現象を利用することで、レントゲン写真やX線CTを撮影することができる。
[編集] 生体への影響
紫外線・X線、ガンマ線などの電離放射線は、遺伝子に損傷を与えるため発がん性を持つ。これらの電磁波については年間許容被曝量が法律によって決められている。
家庭で接することの多い 50Hz あるいは 60Hz 程度の電磁波（電磁界）は非電離放射線であり、この観点からは直接遺伝子に影響は与えないとされている。しかし、電界や磁界を変化させてプラズマ化した物体を原子や分子の単位で制御する技術を応用して、生体を構成するたんぱく質や遺伝子などの高分子の構造を、細かく変化させて、リボザイムなどが生成されていったRNAワールドの生命誕生の過程を探る研究を行っている人々の間では、電解や磁界が低い周波数でも生体を構成する高分子にさまざまな作用を及ぼすことが知られている。
WHOが2001年に行った疫学調査では、送電線などから発生する低周波磁場には「ヒトに対して発がん性がある可能性がある」（Possibly carcinogenic to humans）と分類した[1]。これは「コーヒー｣や「ガソリンエンジン排ガス」と同じレベルにあたる。なお、静的電磁界と超低周波電界については発がん性の分類は行われていない。
また、EU7ヶ国12研究所によるREFLEXプロジェクト等の研究でも、低周波磁場やマイクロ波が試験管内の細胞の遺伝子を傷つけることが示されている[2]。
高強度のマイクロ波には、電子レンジと同様に熱を生じるため生体に影響を与える可能性がある。このため、携帯電話などの無線機器などでは、人体の電力比吸収率（SAR: Specific Absorption Rate 単位は[W/kg]）を用いた規定値が欧州（ICNIRP）やアメリカ（FCC）などでは決められている[3]。学会などでも比吸収率の計算（FDTD法）や人体を模した人体ファントムの組成の決定などが行われている。
一方、電磁波による生体への影響についての疫学調査については正確性に対し疑問があげられることもあり、「健康への悪影響」を示した国立環境研究所の研究については、平成15年に「税金のむだ使い」として国会で取りあげられた[4]。
ただし、電磁波の健康への影響は調査自体が非常に難しく、一例を挙げると米国で公的機関NIEHSでRAPID計画という国家単位で電磁波の健康影響の研究が行われた。そこが作成したパンフレットには、臨床研究、細胞を用いた実験室での研究、動物を使用した研究、疫学研究の各分野を組み合わせ検証した結果でないと全体像が見えないと解説している。[5]。
人間は、一定の条件が揃うと、電磁波を音のイメージとして知覚できることが知られている。したがって「電波が聞こえた」といった証言が、幻聴や電磁波過敏症の症状などに該当しないケースがある。一例として、流れ星が飛ぶときに聞こえる特殊な音は、電磁波音(electrophonic)として知られている。流星の光が見えるのとほぼ同時に聞こえるため、光と同程度の速度で伝わってきていることになる。音として聞こえてはいても、その実体は音ではなく、隕石の落下に伴って発生した電磁波が、視覚を介さずに人間の脳に作用して、流れ星の音として認識されていると考えられている。電磁波音の感度はかなりの個人差が認められる。同じ場所で観測していても、明確に聞こえる人とそうでない人がいるなど、隕石の落下に伴って発生する衝撃波の空気振動を聞く場合とは、明らかに異なる知覚現象であることが分かっている。音質は、シューンッというような摩擦音や、ポンという爆発音、低い唸りを伴った音など多彩である。これは、経頭蓋磁気刺激 （TMS, transcranial magnetic stimulation）によって発生する幻聴などとも明らかに異なることが分かっている。
[編集] 機械への影響
現在のエレクトロニクス機器は、低電圧の信号を高インピーダンスで扱うことが普通であるため、環境中に強い電磁波が存在すると誤動作を生じやすい。その機器が誤動作を生じやすいか生じ難いかを測る指標としてイミュニティ（Immunity）がある。特に携帯電話からは比較的強い電磁波が発せられるため、航空機やペースメーカーなどへの影響が懸念されている。ただし、平成14年の総務省調査では、携帯電話から 22cm 離れると医療機器への影響はほぼ認められなくなると発表している[6]
[編集] 参考文献
- ↑ WHOファクトシートNo.263,"電磁界と公衆衛生:「超低周波電磁界とがん」", 2001年10月 [1]
- ↑ 本堂毅, "電磁場が引き起こすDNA損傷", パリティ, 2006年1月 [2]
- ↑ 国際非電離放射線防護委員会, "時間変化する電界、磁界及び電磁界による曝露を制限するためのガイドライン（300GHzまで）", 1998年4月[3]
- ↑ 長妻昭, "電気毛布等の小児白血病・脳腫瘍発症への影響に関する質問主意書", 衆議院第156回国会 質問第126号, 平成15年7月11日提出 [4]
- ↑ BEMSJの「電磁波（電磁界）の健康影響」講座（註：世界中の最新の調査結果がこのサイトで読める）[5]
- ↑ 総務省報道資料, "電波の医用機器等への影響に関する調査結果", 平成14年7月2日 [6]
