Rayonnements électromagnétiques

Ondes électromagnétiques

Les ondes électromagnétiques sont une forme d'énergie constituée des vibrations des champs électriques et magnétiques. Les champs électriques sont produits par les forces des charges électriques et les champs magnétiques sont formés lorsque les charges électriques sont en mouvement. Lorsqu'un appareil électrique est branché, un champ électrique se forme autour de l'appareil. C'est lorsque l'appareil est allumé et que le courant circule qu'un champ magnétique est produit.

Sources habituelles de rayonnements électromagnétiques

La principale source naturelle de rayonnements électromagnétiques est le soleil. L'énergie électromagnétique naturelle (les rayons du soleil) est nécessaire à la photosynthèse des plantes. Les sources qui proviennent de la main de l'homme comptent pour la majorité des rayonnements électromagnétiques dans notre environnement. À cause de la prolifération de nouveaux appareils technologiques à la maison et au travail, nous sommes chaque jour exposés à des rayonnements électromagnétiques. Les appareils électriques ménagers comme les séchoirs, les cuisinières électriques, les lampes fluorescentes, les fours micro-onde, les chaînes stéréo, les téléphones mobiles, les ordinateurs ainsi que les transmetteurs qui les font fonctionner émettent des champs électriques et magnétiques d'intensités variables.

Mesure des champs électromagnétiques

La longueur d'onde et la fréquence caractérisent les champs électriques et magnétiques. La longueur d'onde est la distance parcourue par une onde dans un cycle d'oscillation et se mesure en mètres La fréquence se mesure par le nombre de cycles par seconde et l'unité est le Hertz (Hz). Un cycle par seconde égale un Hertz. Un kilohertz (KHz) égale 1000 Hertz, un mégahertz égale un million de Hertz et un gigahertz égale un milliard de Hertz. La fréquence d'une onde est inversement proportionnelle à sa longueur. La formule mathématique est simple : La fréquence multipliée par la longueur d'onde est égale à la vitesse de la lumière. À 50 Hz, la longueur d'onde est de 6 000 Km tandis qu'à 100 MHz, la longueur d'onde est de 3 mètres.

Le spectre électromagnétique se divise en bandes ionisantes et bandes non ionisantes, selon l'impact des ondes sur les tissus biologiques (et encore, l'impact ne semble pas être l'apanage d'un type de bande plutôt qu'un autre).

L'ionisation se produit lorsqu'un électron est retiré de sa position normale dans l'atome ou la molécule et peut endommager les tissus, même le bagage génétique. La portion ionisante du spectre électromagnétique comprend les ultraviolets (UV) et les rayons gamma et X. La longueur d'onde est alors très courte et la fréquence et l'intensité très élevées. La portion non-ionisante comprend les ondes mégamétrique, les ondes radio (RF), les micro-ondes dans les bandes fréquence de communication radio, les infrarouges et la lumière visible. Les ondes radio sont généralement comprises entre 30 kHz et 300 GHz. Les micro-ondes sont une catégorie d'ondes radio.

le spectre électromagnetique

Les rayonnements électromagnétiques sont tous de même nature : ils forment la vaste famille des rayonnements électromagnétiques.

Tout corps ayant dépassé le zéro absolu (c'est à dire -273,15 de nos degrés !) émet du rayonnement électromagnétique pour dissiper une partie de son énergie :

S'il n'est pas très chaud, il n'émettra que des ondes radio ; c'est le cas de certains objets dans l'espace (où effectivement il ne fait pas chaud : - 270 degrés Celsius !),

s'il est plus chaud il émet aussi des infra-rouges (par exemple notre corps émet des infrarouges, même la nuit : c'est grâce à cela que l'on peut construire des caméras à infrarouges qui permettent de nous "voir la nuit" en captant ces infrarouges),

s'il est encore plus chaud (à partir de 700° C, par exemple un morceau de métal chauffé "au rouge"), il émettra aussi de la lumière visible ; dans nos ampoules électriques nous ne faisons rien d'autre que de chauffer à l'électricité un filament de métal vers les 2700 °C, ce qui lui fait rayonner de la lumière visible,

encore plus chaud, il émettra ausi des ultraviolets, c'est le cas du soleil,

encore plus chaud, il émettra des rayons X : c'est le cas de certains corps célestes.

Extrêmement Basses Fréquences (ELF)

(ou encore Champ ElectroMagnétique Faible (EMF))

• De 0 à 300 Hz

Ces champs magnétiques naturels proviennent essentiellement de sources naturelles :

• le Soleil,
• l'activité des orages.

>> Les EUV lors de l'ionisation des hautes couches atmosphériques, (génération de l'ionosphère), produisent-ils des ELF ?

(reprendre doc en anglais pour plus d'infos)

Effets des Champs Electriques de Basse Fréquence (ELF)

ex 1. Aurores boréales

>> Les aurores produisent des ELF, mais quel est leur puissance au sol et la répartition de cette puissance ?

Son d'une aurore boréale pendant un orage :

 http://www.u-sphere.com/data/emf-aurore-orage.mov

Ecoute radio : ces sons sont normalement inaudibles. Bande de frequences : ELF-VLF entre 0 et 11khz ce son est une simple traduction des ondes electromagnetiques, percues par une antenne. On discerne parfaitement les pulsations emises par la foudre, et les tonalités longues et variées de l'aurore

• Production d'ELF-VLF dans l'atmosphere entre 0 et 11khz
• Portée ??

ex 2. HAARP (High Frequency Active Auroral Program)

• Production d'HF 2,5MHz - 7MHz modulée à X
  • La fréquence de cette modulation détermine la fréquence du courant ELF généré.
• Production d'ELF-VLF dans la haute atmosphere (270 km) entre 0,001Hz et 40Hz

The level of the signal measured on the ground is on the order of 1-3 pT in the ELF range.
pT ??

Ultra Basses Fréquences (ULF)

Basses Fréquences (VLF)

Fréquences Intermédiaires (IF)

• 300 à 10MHz

Radio-fréquences (RF)

• De 10 MHz à 300 GHz

Effets des Radio Fréquence (RF)

Hautes Fréquences (HF)

Très Hautes Fréquences (VHF)

• de 30MHz à 300MHz

Ultra Hautes Fréquences (UHF)

Micro-ondes (MW)

(qui circulent dans les fours de même nom)

InfraRouge (IR)

Lumière visible

Ultraviolets (UVA, UVB, UVC)

Extreme Ultraviolet (EUV)

Rayons X

Rayons Gamma

(pour ceux qui s'intéfessent à la radioactivité)

Champs Pulsés

• Micro-ondes pulsées (PMW)

Les unités utilisées pour décrire le spectre électromagnétique

Le tableau ci-dessous décrit d'autres termes utilisés pour mesurer les champs électromagnétiques.

Terme	Unité	Commentaires
Fréquence	Hertz (Hz)	Nombre de fois qu'une onde atteint sa valeur maximale en une seconde.
Intensité du champ électrique	Volts/mètre (V/m)	Représenté par "E"
Intensité du champ magnétique	Ampères/mètre (A/m)	Représenté par "H"
Densité du flux magnétique	Tesla (T), ou Gauss (G), ou 10 000 G = 1T	Représenté par "B"

B=µH, µ représente la perméabilité magnétique.

• Pour les basses fréquences, comme les lignes électriques, on utilise habituellement les unités de densité du flux magnétique. Le champ magnétique est donc exprimé en mG (milliGauss) ou en lT (microTesla) où 1 mG = 10 lT. La terre produit un champ magnétique statique qui s'étend de 350 à 700 milliGauss (mG), à la surface de la planète et qui varie légèrement selon les rythmes journaliers et annuels. Il existe également un champ électrique naturel résultant de la variation de la différence de charges entre la terre et l'atmosphère.

• Pour les fréquences radio, l'unité de mesure utilisée dépend de si la source d'énergie est éloignée ou proche la personne exposée. La densité de pouvoir est utilisée en champ éloigné, c.-à-d. lorsque la mesure est prise à une distance de plusieurs longueurs d'ondes de la source RF. La télévision, la radio, les antennes et les tours de transmission de téléphone cellulaire sont des sources en champ éloigné. La densité de pouvoir se définie comme le taux d'énergie qui circule au travers d'une surface connue. Elle se mesure en watts par mètre carré (W/m2, or in mW/m² or /cm²). (Un mW égal 0,001 watt de puissance et un µW égale 0,000001 watt). Donc, 1mW/cm² = 1,000 µW/ cm² ou 10 W/m²

D'un autre côté, l'exposition en champ proche est l'exposition à proximité d'une source électromagnétique. Les téléphones cellulaires, les fusils radar et certains électroménagers sont des exemples de source de rayonnement en champ proche. Pour l'exposition en champ proche, on utilise le Débit d'absorption spécifique (DAS). On le définit comme le taux d'absorption de l'énergie par unité de masse et s'exprime en W/kg. Le DAS mesure la quantité d'énergie RF absorbée par le corps.

Points à retenir

• Le spectre électromagnétique englobe les sources naturelles et artificielles de champs électromagnétiques.
• Un champ électromagnétique se caractérise notamment par la fréquence et la longueur d'onde du rayonnement engendré par la propagation de ce champ. La fréquence et la longueur d'onde d'un rayonnement électromagnétique sont inversement proportionnelles : plus la fréquence est élevée, plus la longueur d'onde est courte.
• Les rayonnements ionisants comme les rayons X ou gamma sont constitués de photons qui transportent suffisamment d'énergie pour rompre les liaisons moléculaires. Les photons des ondes électromagnétiques qui se situent dans la gamme de fréquence de l'alimentation électrique ou des radiofréquences sont beaucoup moins énergétiques et ne possèdent pas cette propriété.
• Les champs électriques sont dus à la présence de charges électriques et se mesurent en volts par mètre (V/m). Les champs magnétiques sont dus aux courants électriques. Leur densité de flux ( appelée aussi induction magnétique ) se mesure en microteslas ( μT ) ou en milliteslas (mT).
• Aux radiofréquences et aux hyperfréquences ( microondes) le champ électrique et le champ magnétique sont interdépendants et constituent les deux composantes du champ électromagnétique qui se propage sous forme d'onde électromagnétique. L'intensité de ce champ est mesurée par la densité de puissance qui s'exprime en watts par mètre carré (W/m2).
• Les ondes électromagnétiques de basse et de haute fréquence peuvent agir de différentes manières sur l'organisme humain.
• Les générateurs et les appareils électriques sont les sources les plus courantes des champs électriques et magnétiques de basse fréquence dans lesquels baigne notre environnement. Les télécommunications, les antennes émettrices et les fours à microondes sont les sources ordinaires de champs électromagnétiques dans le domaine des radiofréquences

Effets des Rayonnements électromagnétiques

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