Общие знания

14 лучших примеров радиации и ее последствий

Радиация может быть определена как энергия, которая проходит через пространство или материальную среду в виде частиц или волн.

В зависимости от энергии излучаемых частиц излучения можно разделить на две группы:

Ионизирующее излучение: несет достаточно энергии (обычно более 10 эВ), чтобы ионизировать молекулы, атомы и разрывать химические связи. Одним из распространенных источников такого излучения являются радиоактивные материалы, излучающие альфа-, бета- или гамма-излучение.

Хотя ионизирующее излучение имеет несколько полезных применений, его длительное воздействие может вызвать лучевую болезнь, ожоги, рак и генетический дефект.

Неионизирующее излучение: не переносит достаточно энергии на квант, чтобы удалить электрон из атома или молекулы. Однако оно обладает достаточной энергией для перемещения электронов из состояния низкой энергии в состояние высокой.

Неионизирующее излучение имеет более высокую длину волны и более короткую частоту, чем ионизирующее. Обычно оно считается невредным, но при длительном облучении может возникнуть некоторый риск. Например, оно может создавать немутагенные эффекты, такие как возбуждение тепловой энергии в биологических тканях, что может привести к ожогам.

Люди часто путаются радиацию и радиоактивность. Радиация - это движение энергии, в то время как радиоактивность относится к расщеплению или распаду атомного ядра. Все радиоактивные материалы испускают излучение при распаде, но не все типы излучения являются радиоактивными. Дейтерий (изотоп водорода), например, не радиоактивен.

Чтобы лучше объяснить эту концепцию, мы собрали некоторые из лучших примеров излучения, которое вы видите в повседневной жизни. Список включает в себя различные частицы, электромагнитное и акустическое излучение.

14. Тепло от свечи

Тип: неионизирующее излучение

Свеча использует химическую реакцию, чтобы произвести свет и тепло. В этой реакции горения воск (обычно сделанный из химических веществ, содержащих углерод) реагирует с окружающим кислородом с образованием углекислого газа и пара.

Тепло движется как излучение в пространстве: оно движется по прямой со скоростью света. Вот почему люди, сидящие перед камином, чувствуют тепло. Когда они сидят слишком близко, только передняя часть нагревается. Задняя сторона не нагревается, пока они не развернутся.

13. Инфракрасные лучи, излучаемые пультом дистанционного управления

Тип: неионизирующее излучение

Пульт дистанционного управления не имеет проводов, поэтому он должен передавать сигналы на все, что он работает через электромагнитные волны. Большинство пультов дистанционного управления делают это с помощью инфракрасного излучения, хотя некоторые используют радиоволны для отправки сигналов вместо этого.

Ранние телевизионные пульты дистанционного управления (построенные между 1950-ми и 1960-ми годами) использовали ультразвуковые волны. Современные пульты дистанционного управления - это потребительские инфракрасные устройства, которые передают инфракрасное излучение в форме импульсов с цифровой кодировкой для управления такими функциями, как скорость вентилятора, температура переменного тока, мощность, громкость, переключение каналов.

12. Гравитационное излучение

Тип: неионизирующее излучение

Гравитационные волны передают энергию как гравитационное излучение, которое является своего рода излучающей энергией, подобной электромагнитному излучению. Другими словами, гравитационное излучение для гравитации - это то же самое, что свет для электромагнетизма.

Теория гравитационных волн была предложена Альбертом Эйнштейном в 1916 году и представляет собой рябь в геометрии пространства и времени. В природе существуют только две фундаментальные дальнодействующие силы: гравитация и электромагнетизм. Так же, как ускоренные электрические заряды производят электромагнитное излучение, гравитационные заряды (то есть массы) производят гравитационное излучение.

В 2015 году LIGO впервые обнаружил гравитационные волны (почти через 100 лет после ее предсказания). Эти волны возникли в результате слияния двойной системы черных дыр.

11. Излучение ноутбука

Тип: неионизирующее излучение

Компьютеры излучают несколько различных видов излучения, в том числе инфракрасное и низкочастотное электромагнитное излучение. Поскольку ноутбуки находятся в прямом контакте с нашими коленями, их радиационное воздействие на ограниченные части тела делает его более опасным.

Нижние части ноутбуков испускают от 40 до 100 миллигаусс излучения, что в 40-100 раз превышает стандартный предел радиационного воздействия. Кроме того, чем старше ноутбук, тем выше излучение. Длительное воздействие такого излучения может привести к головным болям, усталости, головокружению, нарушениям сна, а также нарушениям памяти и концентрации.

10. Рентгеновские лучи от рентгеновского аппарата

Тип: ионизирующее излучение

Рентгеновское излучение - это электромагнитное излучение очень высокой энергии с частотами от 30 петагерц до 30 экзагерц. Он может проникать в ткани организма и внутренние органы.

Сегодня рентген широко используется для выявления заболеваний сердца, камней в почках, переломов и кишечных закупорок. Они часто используются для выявления и уничтожения раковых клеток.

В основном, рентгеновский аппарат передает излучение через тело. Часть этого выходит на другую сторону тела (где он подвергается воздействию цифрового детектора для формирования изображения), в то время как часть излучения поглощается тканями тела (что называется «дозой облучения», которую получает пациент), Хотя рентгеновское излучение является ионизирующим излучением, его преимущества намного перевешивают потенциальные негативные последствия.

9. Риск, связанный с добычей угля

Тип: ионизирующее излучение

Уголь является ископаемым топливом, используемым для производства электроэнергии в различных странах, в том числе в России. Поскольку в нем содержатся следы природных радиоактивных веществ, рабочие угольных шахт могут подвергаться воздействию радиации, излучаемой такими веществами, как уран и торий.

Для контроля и управления этим радиационным воздействием инженеры готовят специальные измерительные приборы, называемые дозиметрами излучения. Он отслеживает радиационное воздействие отдельных людей и уровни радиации на рабочих местах, таких как угольные шахты.

Наряду с добычей угля, процесс сжигания угля также несет в себе риск радиационного облучения. На угольных электростанциях образуются отходы, содержащие небольшое количество радиоактивных материалов. Электроэнергия, вырабатываемая при сжигании угля, в 10-100 раз более токсична, чем электроэнергия, вырабатываемая при сжигании природного газа в результате гидроразрыва пласта.

8. Радиоактивные элементы, используемые в ядерном оружии

10-граммовый образец урана-238 | Wikimedia

Тип: ионизирующее излучение

Уран-238 является наиболее распространенным, естественно встречающимся изотопом урана. Поскольку этот изотоп имеет относительную распространенность в 99,2745% и период полураспада в 4,4 миллиарда лет, он генерирует почти 40% радиоактивного тепла, производимого на Земле.

Современное ядерное оружие использует Уран-238 для повышения эффективности и уменьшения критической массы (небольшое количество расщепляющегося материала, необходимого для поддержания ядерной цепной реакции).

7. Звуковые волны от колонок

Тип: неионизирующее излучение

Звуковые волны существуют как колебания давления в среде. Они создаются вибрацией объекта, которая вызывает вибрацию соседних частиц воздуха. Когда эти вибрирующие частицы достигают уха, это вызывает вибрацию барабанной перепонки, которую наш мозг интерпретирует как звук. Чем быстрее изменяется давление воздуха, тем выше частота слышимого нами звука.

Когда динамики движутся вперед и назад, они надавливают на частицы воздуха, изменяя давление воздуха и, в конечном счете, создавая звуковые волны. Однако частицы воздуха на самом деле не движутся от динамика к уху. Отдельные частицы перемещаются только на небольшое расстояние, так как они вибрируют, и заставляют соседние частицы вибрировать в пульсирующем эффекте до самого уха.

6. Ультразвук

Тип: неионизирующее излучение

Звуковые волны с более высокими частотами (выше, чем то, что люди могут слышать) называют ультразвуком. Он подобен нормальному (слышимому) звуку с точки зрения физических характеристик, за исключением того, что он имеет частоты выше верхнего слышимого предела человеческого слуха.

Ультразвук используется в различных областях, например, в обрабатывающей промышленности для неразрушающего контроля конструкций и изделий, а также в химической промышленности для смешивания, очистки или ускорения химических процессов.

Пожалуй, самым важным его применением является ультразвуковая визуализация, которая захватывает и показывает кровоток, а также движение внутренних органов организма в режиме реального времени. И поскольку звуковые волны не ионизируют, они намного безопаснее, чем рентгеновские лучи.

5. Космические лучи

Тип: ионизирующее излучение

Комические лучи - это частицы высокой энергии (такие как атомные ядра и протоны), которые движутся в пространстве почти со скоростью света. Хотя многие вещи о космических лучах остаются тайной, ученые нашли доказательства того, что они происходят от Солнца и отдаленных галактик.

Космические лучи часто создают электронные проблемы в спутниковой и другой технике. Они ионизируют молекулы кислорода и азота и создают различные нестабильные изотопы в атмосфере Земли, в том числе углерод-14.

Земная атмосфера и магнитное поле защищают планету от 99,9% космического излучения. Однако люди за пределами этого щита (космонавты без защиты) могут получить огромное количество космической радиации, что может увеличить риск смертельных раковых заболеваний.

4. Сейсмические волны

Тип: неионизирующее излучение

Сейсмические волны распространяются через слои Земли. Они вызваны движением магмы, массивными оползнями, извержениями вулканов, землетрясениями и искусственными взрывами, излучающими низкочастотную акустическую энергию.

Скорость их распространения зависит от типа волны, а также от упругости и плотности среды. В воде сейсмические волновые поля измеряются гидрофоном, тогда как в воздухе они регистрируются акселерометром или сейсмометром.

3. Лазеры

Тип: неионизирующее излучение

Слово "лазер" является аббревиатурой от "усиления света путем вынужденного излучения". В этом случае термин «свет» включает электромагнитное излучение различных частот, от инфракрасного и видимого света до ультрафиолетового и даже рентгеновского излучения.

Разные типы лазеров используют разные лазерные среды. Аргон, жидкие красители, смесь гелия и неона, твердые кристаллы, такие как рубин, являются одними из наиболее распространенных лазерных сред.

2. Облучение пищевых продуктов

Тип: ионизирующее излучение

Облучение пищи - это процесс нанесения ионизирующего излучения. Это увеличивает и продлевает срок годности пищи, устраняя или уменьшая количество насекомых и микроорганизмов. Излучение (например, электронные лучи, гамма-лучи или рентгеновское излучение) испускается радиоактивными веществами или производится электрически.

Этот процесс не делает пищу радиоактивной и не вносит заметных изменений в ее пищевые качества. Внешний вид, текстура и вкус пищи остаются практически неизменными. Изменения настолько минимальны, что вы не сможете различить облученную и необлученную пищу.

1. Солнечный свет

Тип: неионизирующее излучение

Лучи, приходящие от Солнца, представляют собой смесь электромагнитных волн, в частности ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света. Исследования показывают, что около 1,35 кВт/м2 солнечной радиации поступает в верхние слои атмосферы Земли.

Значительная часть этого излучения (в основном ультрафиолетовые лучи) поглощается атмосферой Земли, а остальное достигает земли и нагревает ее.

Доля ультрафиолетового излучения, которое не поглощается атмосферой, вызывает солнечные ожоги или загар у людей, которые длительное время подвергались воздействию солнечного света.

Солнечный свет питает существование почти всей жизни на Земле. Автотрофы, как и растения, используют солнечный свет наряду с водой и углекислым газом для производства простого сахара (этот процесс называется фотосинтезом). Гетеротрофы, как и животные, используют солнечный свет косвенно, потребляя автотрофов или их продукты.

Излучение Солнца может обеспечить гораздо больше энергии, чем необходимо для питания всего мира. Поверхность Земли получает 120,00 тераватт солнечной радиации, что в 20 000 раз больше мощности, чем нужно нашей планете.

Читайте Новая Наука в
Back to top button