В различных отраслях хозяйственного комплекса страны используются оптические квантовые генераторы электромагнитного излучения оптического диапазона, основанные на использовании так называемого вынужденного, или стимулированного, излучения. Оптические квантовые генераторы (лазеры) дали возможность управлять электромагнитной структурой электромагнитного излучения, определяющей такие практические характеристики источника электромагнитного излучения, как яркость, направленность, монохроматичность и др. Уникальная черта лазера – его способность генерировать тончайший луч огромной мощности, прожигающий твердые, в том числе и металлические, поверхности; причем луч – это одно-единственное направление, в котором распространяется вся световая энергия лазера. С изобретением лазеров различных модификаций ученые, инженеры, врачи получили могучий и в то же время искуснейший инструмент, соединяющий в себе высокую точность и мощность, способность производить удивительные превращения при взаимодействии с веществом и одновременно управлять отдельными атомами и молекулами, проникать и целебно воздействовать на различные биологические структуры, включая организм человека. В настоящее время промышленность выпускает специальный прибор – бескровный лазерный скальпель, с помощью лазерного луча совершаются сложнейшие глазные операции, осуществляется остановка внутренних кровотечений, лазерный свет исцеляет от зубной боли и лечит ожоги. Кроме того, лазерный луч стал универсальным и эффективным средством для диагностики и лечения как обычных, так и тяжелейших заболеваний. Еще в 1984 г. при участии ученых из Физического института АН СССР была сделана операция на сердце с использованием лазера. В последние годы с помощью лазера выполняют коррекцию зрения в специализированных медицинских центрах. Продолжительные научные исследования выявили, что лазерное излучение стимулирует направленные химические реакции, создает новые химические вещества. Лазерная химия основана на том, что возбужденные лазерным светом атомы и молекулы охотнее вступают в химические реакции, чем даже в такие, в которых невозбужденные частицы вообще не могут участвовать. Лазер может использоваться не только в медицинских целях при лечении людей, но и как мощное поражающее оружие при определенных обстоятельствах. Человеческий организм получает тяжелые поражения при случайном попадании людей в зону действия лазерного луча во время работы лазерной установки на различных объектах промышленности. В таких случаях устанавливают вблизи зоны действия лазерного луча предупреждающие знаки – плакаты: "Осторожно! Работает лазер!" Эффект поражения организма человека лазерным лучом зависит от интенсивности электромагнитного излучения и продолжительности действия. При этом поражения смогут быть легкой формы и тяжелой, вплоть до смертельного исхода (особенно в случае попадания головы человека в зону действия лазерного луча). Это поражение проявляется, например, в виде омертвения небольшого участка кожи на поверхности тела, далее происходят реакции в кровеносной системе человека – изменяется состав крови (развивается лейкоцитоз), т. е. наблюдаются термические и органические воздействия. Как показывают многочисленные научные исследования, электромагнитные излучения всех видов оказывают биологическое действие на функционирование организма человека в целом, а также отдельных его систем: иммунной, кроветворной, эндокринной, а также органов чувств – уши и глаза. Эти же исследования показали, что источниками электромагнитного излучения в жилищах человека, оказывающими негативное влияние на его организм, являются телевизоры, видеомагнитофоны, микроволновые печи, компьютеры, радиоприемники, музыкальные центры и др. При этом более всего подвержены воздействию электромагнитных излучений дети, подростки и даже еще находящийся в утробе беременных плод.
47. Как влияют на организм электрические поля
Как известно, электрический ток представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов, имеющих противоположные значение ("+" или "-"). В тех случаях, когда движение отсутствует и заряды неподвижны, образуются постоянные электростатические поля, между ними осуществляется взаимодействие. Постоянные электростатические поля образуются с возникновением зарядов в следующих случаях:
1) при дроблении и разбрызгивании веществ;
2) при различных видах деформаций твердых тел;
3) при относительном перемещении двух находящихся в контакте твердых тел;
4) вследствие индукции;
5) при интенсивном перемешивании слоев жидких и сыпучих материалов;
6) в кристаллизационных процессах.
При исследовании электрических полей было обнаружено, что при трении диэлектриков на их поверхности появляются электрические заряды с постепенным накоплением потенциала до 500 В. Очень сильное электрическое поле возникает в атмосферном воздухе летом между грозовыми облаками и поверхностью земли. В ряде случаев при этом разность потенциалов может достигнуть сотен миллионов вольт, возникают такие явления, как молнии во время гроз, т. е. происходит пробой диэлектрика – воздуха. Исследования также показали, что электрические поля с высоким значением потенциалов образуются при накоплении потенциалов на заостренных предметах. Этим объясняется попадание молнии во время грозы в высокие отдельно стоящие объекты – деревья, башни, опоры высоковольтных ЛЭП и т. д. Поэтому во время грозы человеку опасно находиться на открытом пространстве, особенно на возвышениях – холме, сопке, горе, утесе или вблизи отдельных деревьев, металлических предметов.
В естественных, природных условиях всегда существуют статические электрические поля с определенным уровнем разности потенциалов. Специальными научными исследованиями было выявлено наличие искусственных статических электрических полей в условиях распространенной техносферы (самых разнообразных технических приборов и устройств, оборудования, электросетей, систем металлических трубопроводов и т. д.), а также в быту, где эти поля (ИСЭ) обусловлены широким применением различных пластмасс: для изготовления предметов домашнего обихода; для отделки интерьеров жилых и общественных зданий; радиотехнической аппаратуры; для изготовления строительных деталей производственного оборудования; деталей машин из синтетических полимерных материалов. Электростатические поля образуются также при ношении человеком верхней и нижней одежды из синтетических тканей и материалов, в частности искусственного меха (курток, шуб, полушубков, шапок, шляп). Изделия из натурального меха также создают искусственные электростатические поля. Исследованиями было установлено, что электрические поля всех видов, в том числе электростатические (естественные и искусственные), вызывают: стрессовые или депрессивные состояния, головную боль, в том числе постоянную и сильную, раздражения кожи (проявляются в виде покраснения в месте контакта с телом человека, бессонницу, усталость глаз, быструю и сильную утомляемость, расстройство психики. Согласно медицинской статистике электрические поля переменные и высокой интенсивности в 7 раз повышают вероятность онкологических заболеваний, кроме того, они способствуют изменению структуры в зубных пломб с последующим их разрушением и выделением из них ядовитых веществ. В тех случаях, когда фактические уровни напряженности электрических полей превышают допустимые, безопасные значения, в частности электростатических полей – более 60 кВ/м2 на рабочих местах, в обязательном порядке применяются специальные средства защиты. В частности, для защиты организма человека от нежелательного воздействия электростатических полей применяются следующие меры:
1) ограничивается время работы обслуживающего персонала;
2) устанавливаются специальные нейтрализаторы статического электричества;
3) выполняется экранирование источника электрического поля или рабочих мест;
4) осуществляется заземление металлических и электропроводных элементов оборудования;
5) выполняется увеличение поверхностной и объемной проводимости диэлектриков.
Вышеперечисленные защитные мероприятия от статического электричества позволяют достичь уменьшения генерации электростатических зарядов или их отвода с наэлектризованного материала. Кроме того, для уменьшения величины электростатического поля непосредственно у тела человека от верхней одежды применяются специальные аэрозольные антистатики (в баллончиках). Этими антистатиками обрабатываются верхняя одежда, платья, юбки, брюки. Заземления оборудования, рабочих мест выполняются независимо от использования других методов защиты. Заземляющие контуры устанавливают на жилых и производственных зданиях, опорах ЛЭП, трансформаторных подстанциях и т. д.
48. Как влияют на организм магнитные поля
Само слово "магнит" произошло от названия местности – холмы Магнезии в Малой Азии, где добывали железную руду. Естественный магнит – это черный с коричневым оттенком минерал магнетит, называемый иначе магнитным железняком. Иногда он встречается в виде залежей, чаще присутствует на изверженных породах – базальте, диабазе, граните. Магнетит содержит около 70 % железа. Если к магнетиту прикоснуться чистым железом, то он становится намагниченным (стрелки компаса изготавливают подобным образом). Сама планета Земля – исполинский шаровой магнит. В первом приближении магнитное поле Земли равнозначно магнитному полю линейного магнита, ось которого наклонена к оси вращения планеты под углом в 12°, причем ось этого воображаемого магнита (она называется магнитной осью Земли) не проходит через центр Земли, а смещена по отношению к нему на 400 км – в сторону Тихого океана. Многочисленные космические исследования показали, что реальное магнитное поле Земли отличается от ее теоретического магнитного поля, что вызвано не только местными магнитными аномалиями, т. е. искажениями геомагнитного поля теми магнитными полями, которые создаются залежами магнитных пород, но и линиям так называемого солнечного ветра – потока выброшенных Солнцем при извержениях или взрывах корпускул – электронов, протонов, ядер атомов других, более тяжелых, чем водород, элементов. Под влиянием этого потока происходят возмущения в магнитном поле Земли, имеющего напряженность около 40 А/м, наблюдаются при этом магнитные бури, влияющие на распространение радиоволн, работу систем космической и телекоммуникационной связи, энергосистем. Пространство, в котором напряженность магнитного поля Земли не уступает напряженности межпланетного магнитного поля (0,8∙10–7 А/м), называется магнитосферой. В наиболее удаленных частях граница магнитосферы проходит на расстоянии 10–15 земных радиусов от центра Земли. Со стороны, обращенной к Солнцу, магнитосфера сжата магнитным давлением "солнечного ветра". На общей магнитной карте Земли выделяются 4 мировые аномалии: одна в Канаде, вторая в Антарктиде, третья в нашей стране, между Енисеем и Леной, а четвертая в районе Курска. Существуют различные приборы для измерения напряжения магнитного поля Земли и специальные магнитные обсерватории, где постоянно и внимательно следят за изменениями земного магнетизма. Магнитные измерения проводят и на суше, и на море с самолетов и даже с помощью искусственных спутников Земли. Исследования ученых-магнитологов выявили, что за последние 8000 лет магнитное поле Земли изменялось периодически, по средним периодам 1200–1500 лет, причем максимальной напряженности оно достигло в начале нашей эры. В ходе исследований палеогманетизма было установлено, что магнитное поле Земли многократно испытывало "переполюсовку", или инверсию, т. е. магнитные полюсы менялись ролями – Северный становился Южным и наоборот. Во время процесса "переполюсовки", судя по остаткам ископаемых животных и растений, происходили резкие скачки в эволюции биосферы – исчезали одни виды животных, уступая место другим.
Дальнейшие исследования ученых выявили, что магнитное поле вообще как явление оказывает определенное влияние на организм человека. Для целей терапии магнит начали применять еще в древности. Об использовании постоянных магнитов в лечебных целях встречаются упоминания в трудах Гиппократа, Парацельса, ученых древнего Китая. В XVII в. князь Долгорукий, потомок основателя Москвы, издал книгу-лечебник, в которой наряду с траволечением упоминаются и распространенный в то время способ накладывания к "болезненному месту" магнитного железняка. В настоящее время биологическое действие магнитного поля получило научное, экспериментальное и клиническое объяснение, что позволило создавать самые разнообразные конструкции для магнитной терапии. Физическая основа биологических эффектов электромагнитного поля – управление движением заряженных частиц. При наведении магнитным полем ЭДС, например, в кровеносных сосудах улучшается текучесть крови, микроциркуляция, активизируется проницаемость сосудов. При воздействии на периферические участки тела улучшается микроциркуляция и трофика тканей в зоне воздействия. Обработка магнитным полем разрушенных эритроцитов крови (ферромагнетиков) в травмах значительно ускоряется процесс рассасывания гематомы. Многочисленные исследования показали, что локальные воздействия магнитного поля обусловливают общую адаптационную перестройку всего организма человека и противовоспалительные эффекты в отдаленных от места воздействия областях. Кроме того, воздействие магнитного поля способствует противовоспалительному, противоотечному, обезболивающему и стимулирующему регенерацию тканей действию, повышению иммунологической активности. В настоящее время в нашей стране и за рубежом широко применяются различные приборы, аппараты и изделия, предназначенные для магнитотерапии. Например, биокорректор "Неватон" (источник магнитного поля со специальной информационной энергетической характеристикой) применяется для воздействия на процессы обмена веществ в клетках, на функции центральной нервной системы (помогает при неврастении); для лечения атеросклероза мозговых сосудов, последствий послеишемических мозговых инсультов, сердечно-сосудистой системы, аллергии, воспалений и др.