5.15. Электромагнитные поля естественных и искусственных источников

Все естественные источники ЭМП разделяют на две категории: земные и внеземные. К земным относят электрические и магнитные квазистатические поля Земли, атмосферные разряды, а также излучения живых организмов, к вторым относятся излучения звезд, планет, галактик.

Электрическое поле Земли направлено нормально к земной поверхности, заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы. Напряженность электрического поля у поверхности Земли составляет 120–130 В/м и убывает с высотой примерно экспоненциально. Годовые изменения электрического поля сходны по характеру на всем земном шаре: напряженности максимальны (до 150–250 В/м) январе-феврале и минимальны (100–120 В/м) в июне-июле. Суточные вариации электрического поля в атмосфере определяются главным образом грозовой деятельностью.

Магнитное поле Земли имеет две пространственные составляющие: горизонтальную, которая максимальна у экватора (20–30 А/м) и убывает к полюсам (2–10 А/м); вертикальную составляющую, которая у полюсов составляет 50–60 А/м, уменьшаясь к экватору до пренебрежительно малого значения. На напряженность магнитного поля в конкретной точке влияют так называемые «магнитные аномалии» в некоторых районах Земли, а также излучения Солнца. Частотный спектр атмосферных разрядов лежит в диапазоне от сотен до 30 МГц, максимум интенсивности находится вблизи 10 кГц. Данный вид ЭМП определяется электрическими грозовыми разрядами и полярными сияниями. Во время вспышек на Солнце интенсивность атмосферных разрядов усиливается в сотни тысяч раз.

К земным же источникам относятся излучения живых организмов. На настоящее время известно семь разновидностей ЭМП, излучаемых человеком в окружающую среду. Наиболее интенсивные из них – электрические поля, создаваемые электризацией и трением поверхности тела человека. С появлением тканей из искусственных полимеров генерация статических зарядов на коже увеличилась, напряженность создаваемых электростатических полей составляет до 5–10 кВ/м на расстояниях 10–20 см. Необходимо отметить недостаточные (доли Герц) колебания, связанные с частотой дыхания, а также ЭМП, вызванные биоэлектрической активностью сердца (спектр простирается от долей Гц до 100–120 Гц, а при высокой частоте сердечных сокращений – до 470 Гц).

Внеземные источники включают излучения за пределами земной атмосферы. Частотная зависимость спектральной плотности (мощности в дБ относительно 1 мкВт/м², приходящейся на 1 кГц полосы пропускания измерительного приемника) определяется приходящим на земную поверхность излучением.

Электрические поля искусственных источников

Любое техническое устройство, использующее либо вырабатывающее электрическую энергию, является источником ЭМП, излучаемых во внешнее пространство.

Особенностью облучения в городских условиях является воздействие на население как суммарного электромагнитного фона (интегральный параметр), так и сильных ЭМП от отдельных источников (дифференциальный параметр). К искусственным источникам ЭМП, в частности, можно отнести:

● ковры, линолеум, лакированные покрытия, одежду из синтетических тканей, обувь, электронно-лучевые трубки телевизоров, видеотерминалов и т.д.; источниками электростатических полей в бытовых условиях могут быть любые поверхности и предметы, легкоэлектризуемые при трении – напряженность электростатических полей в жилых зданиях может достигать 20–40 кВ/м;

● воздушные линии электропередач (50 Гц); интенсивности ЭМП от данного источника во многом зависят от напряжения линии (110, 220, 330 кВ и выше);

● сверхвысокочастотные печи (СВЧ-печи) работают на частоте 2450 МГц; колебательная мощность магнетронных генераторов подобных устройств зависит от емкости печи и может составлять до 800 Вт;

● радиопередающие устройства, работающие в частотном диапазоне от 9 кГц до сотен ГГц, в том числе сотовые телефоны;

● мониторы с электронно-лучевыми трубками ПЭВМ.

Основными источниками ЭМП в НЧ и ВЧ-диапазонах являются:

1) экран монитора (электростатические поля);

2) питающие провода и системный блок (частота 50 Гц);

3) система строчной развертки (диапазон частот 15–130 кГц);

4) система кадровой развертки (диапазон частот 50–150 Гц).