Sähkömagneettinen säteily

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.

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 pyörimistiloihin liittyvät viritykset säteilevät puolestaan gigahertsin luokkaa olevilla taajuuksilla. Tämän jälkeen luonnollisista rakenteista säteileviksi muodostuvat molekyylien värähtelytilat, jotka säteilevät mikrometriluokan aallonpituuksillann. Tavanomainen huoneen lämpötilassa olevien kappaleiden lämpösäteily sijoittuukin näille spektri osille. Atomien ja molekyylien elektroniten viritystila 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 korkeaenergiaista säteilyä kääntämällä suureen energiaan kiihdytettyjen elektronien liikerataa magneettikentällä.

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 infrapunasäteilynä avaruuteen, mikä jäähdyttää planeettaa. Se, miten tehokkaasti ilmakehän eri kerrokset absorboivat säteilyä ennen sen poistumista avaruuteen määrää kasvihuoneilmiö tehokkuuden ja maapallon lämpötilan.

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. Sen sijaan näkyvän valon aallonpituudella valolla on suuri merkitys kasvien energiantuotannolle viherhiukkasten kautta sekä näköaistin toiminnalle.

Myöskään lämpö- eli infrapunasäteilyn ei ole todettu vaikuttavan biologisiin mekanismeihin kuin lämpövaikutuksena. Luonnollisesti liiallinen altistus infrapunasäteilylle voi aiheuttaa palovammoja.

Radioaallot

Matkapuhelinten yleistyessä on alettu tutkia matkapuhelimien säteilyn vaikutusta proteiinien toimintaan. Tulokset ovat toistaiseksi hyvin ristiriitaisia, vaikkakin lieviä muutoksia solun toiminnassa on havaittu. Epidemiologista vahvistusta heikkotehoisten radiotaajuisten kenttien aiheuttamista terveysriskeistä ei ole. Hyvin voimakas radiotaajuuskenttä kuumentaa ja voi tuhota kudoksia. Tähän perustuu muun muassa mikroaaltouunin toiminta.

Voimajohdot

Korkeajännitelinjojen ja lasten leukemia tapausten yhteydestä on kiistelty 1980 luvun alusta lähtien. Britti tutkimusten (v 2005) pohjalta voidaan todeta, että kyseinen säteily voi vaikuttaa lasten riskiin sairastua leukemiaan (verisyöpään). Todellista aiheuttajaa ei tosin tunneta, mutta magneettikenttien vaikutus on mitä luultavimmin syy kyseiseen ilmiöön.

Suomalainen sähkönjakelun kantaverkko rakentuu 400 kV (kilovoltin) voimajohdoista. Näiden voimajohtojen säteily voisi mahdollistaa Britti tutkimuksessa lapsille lasketun leukemiariskin kertoimen 1,7 . Kertoimen käyttäminen tutkimuksen mukaan, vaatisi lapsuuden viettämistä alle 200m etäisyydellä korkeajännite linjoista. Vaikkakin Suomen väestölle asetettu raja-arvo 100 µT (mikrotesla) ei ylittyisi edes suoraan voimajohtojen alapuolella.

Kentät 400 kV voimajohtojen läheisyydessä:

Suoraan alapuolella n. 15 µT, 7 kV/m

30m etäisyydellä n. 5 µT, 1 kV/m

60m etäisyydellä n. 1 µT, 0,3 kV/m

Suomen tilastoissa Britti tutkimus viittaisi siihen, että 0,5 lasta vuosittaisesta 50 sairastumisesta saattaisi johtua voimalinjoista.

Kaikista raja-arvoista huolimatta lapset ovat elinkaarensa alkuvaiheessa, eivätkä heidän kehonsa ole rinnastettavissa aikuisen ihmisen kehoihin. On siis suositeltavaa välttää lasten ylimääräistä altistumista kyseisille voimakentille.

EHS

('Electromagnetic Hypersensitivity')

Jotkut ihmiset ovat 'erittäin' herkkiä sähkömagneettiselle säteilylle. Kyseistä ilmiötä kutsutaan lyhenteellä EHS eli 'electromagnetic hypersensitivity' eli suomeksi 'sähköyliherkkyys'. Ilmiöllä ei ole tiettyä esiintymismuotoa / oiretta. EHS esiintyy useimmiten reaktioina iholla, punoituksena, kihelmöintinä tai polttavana tunteena. Oireet voivat myös esiintyä väsymyksenä, uupumuksena, keskittymisvaikeutena, huimauksena, ruuansulatusvaikeuksina sekä sydämentykytyksenä. Kyseiset oireet eivät viittaa mihinkään tunnettuun oireyhtymään. Maailman terveysjärjestön WHO:n mukaan oireet ovat subjektiivisesti tosia, mutta niillä ei ole yhteyttä sähkömagneettiseen säteilyyn.

Lähteet:

''World Health Organization, 'Electromagnetic fields and public health'. http://www.who.int

STUK (Säteilyturvakeskus), 'Voimajohdot'. http://www.stuk.fi

Yle, 'Lasten leukemia ja korkeajännitelinjat'. http://www.yle.fi''