Рис1. Электромагнитная волна.
Электромагнитные волны характеризуются длиной волны λ [м] или частотой колебания f [Гц]:
λ = с*Т = с/f , или с = λ* f, (1)
где с = 3-108 м/с - скорость распространения электромагнитных волн, равная скорости света;/- частота колебаний, Гц; Т = 1/f - период колебаний [24]. Спектр электромагнитных излучений (ЭМИ) очень широк и охватывает диапазон от крайне низкочастотного радиоволнового до ионизирующих излучений [8].
Важная особенность ЭМП - это деление его на так называемую «ближнюю» и «дальнюю» зоны по степени удаленности от источника/носителя.
«Ближняя» зона (иногда называемая зоной индукции) простирается до расстояния от источника, равного 0-3L, где L- длина порождаемой полем электромагнитной волны. При этом напряженность поля быстро убывает с расстоянием, пропорционально квадрату или кубу расстояния до источника. В этой зоне порождаемая электромагнитная волна еще не сформирована. Для характеристики ЭМП измерения переменного электрического поля Е и переменного магнитного поля Н производятся раздельно. Поле в зоне индукции служит для формирования бегущих составляющей полей (электромагнитной волны), ответственных за излучение.
«Дальняя» зона - это зона сформировавшейся электромагнитной волны, начинается с расстояния r > 3L. Здесь интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника. В этой зоне справедливо экспериментально определенное соотношение между напряженностями электрического и магнитного полей:
Е=377*Н (2)
где 377 - константа, волновое сопротивление вакуума, Ом. Поэтому измеряется, как правило, только напряженность электрического поля Е.
В российской практике санитарно-гигиенического надзора на частотах выше 300 МГц в «дальней» зоне излучения обычно измеряется плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ), или вектор Пойнтинга. За рубежом ППЭ обычно измеряется для частот выше 1 ГГц [22]. ППЭ определяется из формулы:
σ = Wпогл/Sэф (3)
где σ -плотность потока мощности излучения электромагнитной энергии, Вт/м2;
Wпогл - количеством электромагнитной энергии, поглощаемой объектом (человеком) при нахождении его в поле, Вт;
Бэф - эффективная поглощающая поверхность (тела человека), м2.
ППЭ характеризует количество энергии, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны.
Интенсивность электромагнитного поля в какой-либо точке пространства зависит от мощности генератора и расстояния от него. На характер распределения поля в помещении влияет наличие металлических предметов и конструкций, которые являются проводниками, а также диэлектриков, находящихся в ЭМП [24].
Источники магнитного поля
Естественные источники МП
О существовании магнитных полей люди знали уже много веков тому назад, а практическое использование магнитных явлений на благо человека началось с создания компаса за 2-3 тысячи лет до н.э. Давно обнаружена биологическая ориентация развития растений, перелета птиц и т.д. Серией наблюдений показано, что при отсутствии каких-либо четко выраженных естественных или искусственных ориентиров животные при свободном перемещении ориентируются по силовым линиям магнитного поля Земли. Рост и развитие семян зависят от ориентации их посадки относительно магнитного поля Земли. Магнитное поле окружающей человека и животных среды складывается из двух основных составляющих:
магнитных полей, создаваемых электрифицированным транспортом, работающими электродвигателями и генераторами, линиями электропередачи (ЛЭП) и т.д.
магнитного поля Земли [1].
Наличие естественных ЭМП в окружающей среде является совершенно необходимым для существования нормальной жизнедеятельности, а их отсутствие или дефицит – приводит к серьезным негативным, порой даже необратимым последствиям для живого организма. Информационное значение данного фактора трудно переоценить. Это самый надежный переносчик информации среди других геофизических факторов. При помощи ЭМП информация может передаваться в любые среды обитания живых организмов и при любых метеорологических условиях – в течение полярного дня, ночи, в речной и морской воде, в толще земной коры и, наконец, в тканях живых организмов [8].
1.1 Магнитное поле Земли.
Магнитное поле Земли характеризуется следующими основными параметрами: величинами магнитного склонения и магнитного наклонения и численными значениями напряженности магнитного поля. Магнитное склонение представляет собой угол между астрономическим (географическим) меридианом. Астрономический меридиан – направление, определяющее истинное положение север – юг в данном месте. Магнитный меридиан – воображаемая линия на земной поверхности, совпадающая с направлением земного магнитного поля. Магнитное наклонение – угол между горизонтальной плоскостью и направлением вектора напряженности магнитного поля [1].
Магнитное поле Земли имеет две пространственные составляющих: горизонтальная максимальна у экватора (20-30 А/м) и убывает к полюсам (2-10 А/м), а вертикальная составляющая у полюсов составляет 50-60 А/м, уменьшаясь к экватору до пренебрежимо малого значения [2].
Наши суточные и месячные биоритмы, благоприятные и неблагоприятные дни тесно связаны с периодическими изменениями (вариациями) векторов напряженности этих полей по величине и направлению в пределах до 80% от средних значений. Выделяются солнечно-суточные вариации, вызванные суточным движением Земли вокруг Солнца, лунно-суточные, годовые, циклические с периодом 11 лет, связанные с изменением солнечной активности [3].
Строгой теории происхождения магнитного поля Земли пока нет. По одной из самых распространенных гипотез в толще Земли, в ее расплавленной части (ядре), происходит движение зарядоносителей, создающее вихревые токи. Магнитное поле этих токов и образует наблюдаемое земное магнитное поле. Перемещение отдельных замкнутых систем токов в ядре или изменение их интенсивности приводят к изменению МП во времени, наблюдаемому на поверхности Земли в виде векового хода. Следует принять во внимание то, что существует движение зарядоносителей и в атмосфере. Особенно сильно оно в верхних слоях атмосферы, в частности в ее ионизационных слоях. МП, созданные этими токами, накладываются на магнитные поля вихревых токов массы Земли, в результате чего в атмосфере, во всех ее слоях, существует суммарное единое МП, в котором возникла жизнь, а затем и человек [1].
Воздействие корпускулярного излучения Солнца на постоянное магнитное поле Земли вызывает магнитные бури (МБ), которые начинаются одновременно на всем Земном шаре и имеют цикличность 27 суток, связанную с цикличностью оборотов Солнца и появления в его атмосфере коронарных дыр [3].
Магнитная буря – это состояние атмосферы при измененной конфигурации магнитного поля Земли в результате резких выбросов солнечной энергии. Происходят эти выбросы двумя способами: либо энергия выделяется из дыр в солнечной короне (областей очень горячей, кипящей плазмы), либо на солнце случается взрыв.
Скачать реферат