1.3.Электромагнитное излучение
1.3.1.Природа электромагнитного излучения
ЭМИ является частью электромагнитного спектра (рис. 1), в который входят:
гамма-лучи (γ),
рентгеновские лучи,
ультрафиолетовые лучи,
видимый свет,
инфракрасное излучение (ИК),
микроволновые лучи
(пограничная зона между ИК излучением и исследуемым фактором),
радиоволны (исследуемый фактор).
Все они играют важную роль в жизни живых организмов, потому что способны оказывать воздействие на них, в частности (в порядке увеличения длины волны и уменьшения частоты).
Рис. 1 Электромагнитный спектр
1.3.2. Гамма-лучи
Гамма-излучение – коротковолновое электромагнитное излучение. При столь коротких волнах волновые гамма-излучения проявляются слабо. На первый план выступают корпускулярные свойства. Гамма-излучение представляет собой поток гамма-квантов, которые характеризуются, как и другие фотоны, энергией, импульсом и спином (Прохоров, 1988, том 1).
Обладают способностью проходить через большинство материй, в т.ч. и через металлы. Способны убивать живые клетки, но в небольших дозах используются при лечении некоторых заболеваний (Аннабел, 1998).
1.3.3. Рентгеновские лучи
Рентгеновское излучение (рентгеновские лучи) – электромагнитное излучение,
занимающее спектральную область между УФ- и гамма-излучением (Прохоров, 1988,
том 4).
18
Сначала Г. Мѐллер (1927) на дрозофиле, а затем Л. Стадлер (1928) на ячмене и кукурузе убедительно продемонстрировали мутагенное действие рентгеновского излучения.
Радиационные повреждения генетического материала являются не прямыми, а
лишь потенциальными источниками возникновения мутаций, поскольку процесс индуцированного мутагенеза непосредственно связан с метаболизмом повреждѐнной клетки, в которой действуют различные системы репарации.
Мутации, возникающие под влиянием рентгеновских лучей, в гораздо большей степени характеризуются пониженной жизнеспособностью и наличием стерильности.
Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощѐнной дозе излучения (Дубинин, 1966). Способно проникать через мягкие ткани и потому используется для просвечивания организма на предмет установления патологий (раковых опухолей, отѐков, травм костей) (Аннабел, 1998).
1.3.4. Ультрафиолетовые волны
Часть солнечного излучения, способного проникать к поверхности Земли.
Способно сжигать живые клетки, но в небольших дозах оказывают стимулирующее действие на организм (синтез и превращение в коже витамина D, загар – выработка меланина).
Способность ультрафиолетовых (УФ) лучей вызывать мутации была обнаружена в начале 30-х годов в исследованиях на дрозофиле и цветковых растениях. УФ-лучи довольно сильный физический мутаген, особенно для одноклеточных организмов. ДНК максимально адсорбирует УФ с длиной волны 254-260 нм. Эта же величина соответствует максимуму мутагенности УФ, что указывает на прямую связь процесса индукции предмутационных повреждений ДНК с поглощением УФ еѐ азотистыми основаниями УФ лампы используют для подсветки специальных материалов и стерилизации научного оборудования (рис. 2).
Действие УФ облучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи (загар) приводит к ожогам. Длительное действие УФ способствует развитию меланомы и различных видов рака кожи.
19
Рис. 2 Ультрафиолетовые лампы и стерилизационное оборудование
УФ оказывает бактерицидное действие на атмосферу. УФ излучение неощутимо для глаз человека, но при воздействии вызывает типично радиационное поражение
(ожог сетчатки). Так, например, 1 августа 2008 года десятки россиян повредили сетчатку глаза во время солнечного затмения. Они жаловались на резкое снижение зрения и пятно перед глазами (Аннабел, 1998).
1.3.5. Видимый свет
Видимый свет или видимое излучение – это электромагнитное излучение,
непосредственно воспринимаемое человеческим глазом. Характеризуется длинами волн в диапазоне 0,40-0,76 мкм. Область видимого излучения определяется так называемой кривой видности (спектральной световой эффективности) глаза, т.е. кривой его спектральной чувствительности. При очень больших интенсивностях излучения возможна его визуальная регистрация в несколько более широком диапазоне, чем указанный (Прохоров А.М., 1988, том 1).
Рис. 3 Электромагнитный спектр и его видимая часть – свет
20
Видимый свет – это жизненно важная составляющая спектра, поскольку запускает реакции фотосинтеза в растениях. Позволяет нам за счѐт зрительных органов познавать окружающий нас мир. Видимый свет является небольшой частью спектра
(рис. 3) и разные длины его волн выражаются различными цветами (7 цветов радуги).
Изменять длину волны можно с помощью призм (Аннабел, 1998).
1.3.6. Инфракрасное излучение
Инфракрасное излучение (ИК-излучение, -лучи) – электромагнитное излучение,
занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длинной волны λ~1-2 мм). Верхняя граница определяется чувствительностью человеческого глаза к видимому излучению, а нижняя – условна, т.к. ИК-диапозон перекрывается радиодиапозоном длин волн. ИК-область спектра обычно делят на ближнюю (0,76- 2,5 мкм), среднюю (2,5-50 мкм), и дальнюю (50 – 2000 мкм). Ик излучение подчиняется всем законам оптики и относится к оптическому излучению.
Длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения
(Прохоров А.М., 1988, том 2).
Ик и. приходит на Землю из космоса вместе с солнечным светом, играет важную роль в температурном балансе нашей планеты (на рис. 3 справа от видимого спектра) (Аннабел, 1998)
1.3.7. Микроволновые лучи
Сверхвысоко частотное (СВЧ) излучение используется в микроволновых печах,
эффект нагревания происходит за счѐт того что молекулы под действием излучения начинают вибрировать (колебаться) и происходит ИК излучение – т.е. разогрев предмета (Аннабел, 1998).
Микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение) – космическое излучение, имеющее спектр, характерный для абсолютно черного тела при температуре
3 К; определяет интенсивность фонового излучения Вселенной в диапазоне сантиметровых, миллиметровых, субмиллиметровых радиволн. Характеризуется высочайшей степенью изотропии (интенсивность практически одинакова во всех направлениях) (Прохоров А.М., 1988, том 3).
1.3.8. Радиоволны (исследуемый фактор)
Радиоволны, вместе с микроволновыми лучами используются в средствах радио коммуникации. Используются отражательная способность ионосферы и стационарные вышки – для передачи сигнала (Аннабел К. 1998).
21