Что такое радиация и виды излучения

Если сказать слово "радиация" трем разным людям, можно получить разные реакции, отклики, впрочем подавляющее большинство из них предсказуемы. Так работает наше ассоциативное мышление, мгновенно выхватывая из тайников памяти яркие эпизоды, к счастью связанные скорее всего не с личным опытом, а с событиями из истории Украины или мира.
И тогда набор тезисов на тему "радиация" может например быть например таким:

1. Катастрофа в Чернобыле в 1986 году. Кстати не факт, что все вспомнят год, да и нет уверенности, что молодежь, особенное юное поколение, знает об этом.
2. Фукусима. Авария на АЕС в Японии. Это уже ближе по времени.
3. Ядерная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки. Трагический и сомнительный с точки зрения необходимости, финальный аккорд второй мировой войны.

А поскольку радиация не ограничивается только приведенными фактами, с ней сталкивается буквально каждый из нас хотя бы раз в жизни (про флюорографию не забыли ?), об этой теме мы и поговорим сегодня.

Что такое радиация

Прежде всего, надо понимать, что радиация это понятие значительно более широкое, чем излучение от радиоактивных материалов. То же солнце несет на Землю колоссальный поток радиации через пространство в 150 млн. км. Наше счастье, что планета укутана "магнитным одеялом" (так называемый радиационный пояс), которое задерживает смертельно опасную энергию и до нас доходит лишь ее малая часть. Солнечный поток обеспечивает работающий уже миллиарды лет в недрах нашего светила термоядерный реактор, синтезирующий гелий из водорода. Это так называемая естественная радиация, т.е. не рукотворная. К этому же виду радиоактивного излучения относятся воды с радоном, рудники, шахты (не обязательно урановые, уголь тоже имеет фон, так что жители, проживающие рядом в шахтерских городках, тоже облучаются). Эту картину достоверно покажет недорогой прибор для измерения радиации для дома.

Излучение воздействует на наши организмы от смартфонов, микроволновок, телевизоров. Мы не можем закрыться и жить все время в свинцовом коконе. Электромагнитные и другие поля, окутывающие наш мир и пронзающие нас – это плата за блага цивилизации.
Небольшой экскурс в историю радиации.
Большинство людей могут сказать, что именно Мария Кюри открыла радиацию вместе со своим мужем и партнером по научным исследованиям Пьером. По факту да - Кюри открыла элемент радий в 1898 году, что по праву сделало ее первой женщиной-лауреатом Нобелевской премии. Но ведь тремя годами ранее, в конце 1895 года, ученый Вильгельм Рентген впервые обнаружил рентгеновские лучи и явление радиоактивности. А Кюри уже назвала это явление “лучами”.
Также позже, после открытия Рентгена, еще один французский ученый - Анри Беккерель попытался разобраться, откуда же все-таки появляются рентгеновские лучи. Его опыты дали ответ, что именно уран является источником мощного потока излучения.
Двоякая природа излучения. Это энергия, которая распространяется в виде высокоскоростных частиц (излучение частиц) или волн (электромагнитное излучение).

• Излучение частиц происходит при распаде нестабильного или радиоактивного атома.
• ЭМ излучение, с другой стороны, не имеет массы и распространяется волнами. Оно может варьироваться от очень низкой энергии до очень высокой, и ученые, радиотехники именуют этот диапазон электромагнитным спектром.

Не стоит объяснять аксиому, что все, что связано с радиоактивным излучением, опасно для жизни. Это сейчас есть нормативы, дозиметрический контроль высокочувствительными приборами, причем не только профессиональными. В продаже в Украине представлен широкий ассортимент индивидуальных дозиметров. А вот на заре исследовательских работ, на стыке 19 и 20 веков, всего этого конечно не было и Марии Кюри, умерла от анемии, тем не менее вписав свое имя в историю науки.

Виды радиации

Электромагнитное излучение представляет собой поток фотонов, распространяющихся волнами. Фотон является базовой частицей для всех форм ЭМ излучения. Но что это такое? Это квант энергии — света, при этом всегда находящийся в движении. Вот такой он беспокойный. И имеет, как мы уже отметили, двоякую природу – ведет себя как волна и как частица. Это не так просто понять нам, но облегчает исследования и расчеты ученых.
Также название есть специальное, довольно мудреное: корпускулярно-волновой дуализм. То ест фотон ведет себя по-разному. В этой терминологии не обошлось без частицы: corpusculum. Переводится буквально как маленькое тело.
Частицы с малой энергией (например в радиосвязи) ведут себя как волны. А с высокой энергией (например, рентгеновское излучение) ведут себя уже как частицы.
ЭМ-излучение может проходить через безвоздушное пространство. Оно не требует среды для распространения в отличие например от звука или ультразвука.

Все формы электромагнитного излучения относятся к ЭМ-спектру, который ранжирует энергию от самой низкой энергии/самой длинной волны до самой высокой энергии/самой короткой длины волны.

То есть природа излучения, как мы видим, одинакова. И как только было изобретено радио и через наши тела стали проходить радиоволны, мы стали подвергаться воздействию электромагнитного потока. Впрочем на самом деле, даже наши далекие предки – питекантропы, которые жили еще миллион лет назад, уже испытывали воздействие радиации. Даже если тогда не было радиосвязи. И дело не только в солнечной радиации. Как писал А.Толстой в своем произведении Гиперболоид инженера Гарина о человеке: “микроорганизм, вцепившийся в ужасе смерти в шарик земли и летящий с нею в тьме”.
Так вот в этой тьме пульсары, нейтронные звезды, и в целом галактики излучают широчайший спектр мощнейших энергий. Взрываются сверхновые звезды. И все это в той или иной степени движется к Земле. Правда пока нам везет и до нас доходит лишь малая часть.

Спектры

Но вернемся к радиации. И не забываем, что мы выяснили – это не обязательно излучение радиоактивных материалов. Те же радиоволны тоже можно отнести к радиации. Только они имеют самую большую длину волны в ЭМ-спектре. Ощутить их, почувствовать, установит наличие, присутствие в окружающей среде невозможно. Нет у нас таких датчиков и рецепторов.
А вот волны нашего мобильного телефона короче, чем радиоволны, но в свою очередь длиннее микроволн.

Микроволны

Это невидимое излучение, мы их используем их для быстрого разогрева пищи. Из-за колебания молекул в жидкости, температура повышается. Спутники связи используют микроволны для передачи информации. Их энергия может проникать сквозь облака, дым, газы. Некоторые частоты используются для радаров, радиолокационных станций. Вся Вселенная имеет слабое космическое микроволновое фоновое излучение (называемое реликтовое излучение), которое ученые связывают с теорией Большого взрыва.

Инфракрасный

Этот диапазон разместился между видимой и невидимой частями электромагнитного спектра. Несколько примеров.

1. Пульты дистанционного управления телевизором для переключения программ.
2. Мы ощущаем инфракрасное излучение ежедневно от солнечного тепла, отопительных конвекторов.
3. Термограммы в ИК спектре показывают распределение температур по исследуемой площади.
4. Головки самонаведения ракет для уничтожения воздушных целей.

Видимый

Это единственная часть электромагнитного спектра, которую мы можем видеть непосредственно, глазами. без использования измерительных сенсоров и приборов. Мы видим разные длины волн в этой полосе спектра как цвета радуги и называем их цветами. Солнце, например, является естественным источником видимых волн. При взгляде на объект мы наблюдаем отраженный свет, а все остальные цвета поглощаются.

Ультрафиолет

Жесткие солнечные УФ лучи при неумеренном принятии воздушных ванн вызывают у нас ожоги, а также вероятные последствия как рак кожи. Это излучение также не видимо нами. Но их польза в том, что на определенных длинах волн этот вид радиации может уничтожать вирусы, споры, грибы и другие микроорганизмы. Озоновый слой нашей атмосферы блокирует большинство УФ-излучения.

Рентгеновские лучи

Представляют собой световые волны очень высокой энергии. Мы больше всего знакомы с их использованием в кабинете врача (снимки грудной клетки, зубов, костей при переломах), но рентгеновское излучение естественным образом встречается и в космосе. А на земле с помощью катодных трубок, к которым подведено высокое напряжение, X-лучи научились получать еще в начале XX-го века.

Гамма-лучи

Имеют наибольшую энергию и самую короткую длину волны из всего спектра. Генерируются эти лучи в результате ядерных взрывов, путем излучения радиоактивных материалов. Этот вид радиации определяется не всеми дозиметрами. Гамма-лучи могут убивать живые клетки, и онкологи используют их для лучевой терапии.