Onde elettromagnetiche, effetti indesiderati

La radiazione elettromagnetica può essere definita come il trasporto di energia tramite fotoni. Il fotone per adesso è l’unica particella che può viaggiare alla velocità della luce. Le onde elettromagnetiche possono essere classificate per lunghezza d’onda o per frequenza, la relazione tra queste due grandezze è data dalla formula \(\lambda =\frac{c}{f}\) dove \(\lambda\) è la lunghezza d’onda, c la velocità della luce e f la frequenza cioè i fronti d’onda che ci arrivano al secondo. Dalla formula si può intuire che maggiore è la frequenza o specularmente minore è la lunghezza d’onda, maggiore sarà l’energia trasportata.

Facciamo un esempio, se vi lancio una palla da biliardo al secondo (frequenza), certamente vi faccio male, ma se ve ne tiro dietro dieci al secondo, sicuramente vi farò 10 volte più male.

Lo spettro elettromagnetico (Lunghezza d’onda)

Fonte: wikipedia

Nell’immagine sopra viene rappresentato tutto lo spettro elettromagnetico, dalle onde radio fino ai raggi gamma, al centro c’è la luce visibile, le onde elettromagnetiche che il nostro occhio riesce a percepire. Verso sinistra c’è l’infrarosso (basse frequenze), verso destra invece c’è l’ultravioletto (alte frequenze). Le onde elettromagnetiche che vanno dall’ultravioletto verso i raggi gamma sono dette ionizzanti in quanto interagiscono con le molecole o gli atomi, possono quindi modificarle, questo perché la loro lunghezza d’onda è inferiore ai 0,4 micrometri, cioè milionesimi di metro, quindi la stessa grandezza delle molecole, e più ci spostiamo a destra del grafico, più l’ordine di grandezza è piccolo, infatti troviamo lunghezze di nanometri, miliardesimi di metro, e pensate che i raggi gamma hanno lunghezza d’onda nell’ordine dei picometri, cioè 10 alla -12 metri.

Wifi, e reti cellulari

Molti dicono che il wi-fi può essere dannoso per la salute, vediamo che lunghezza d’onda ha. Sul mio modem c’è scritto wifi 2,4GHz, significa che la frequenza del segnale è di 2,4 miliardi di hertz al secondo. Applicando la formula \(\lambda =\frac{c}{f}\) abbiamo \(\frac{3\cdot 10^{8}}{2,4\cdot 10^{9}}=0,125metri\), cioè 12,5 centimetri. Questo significa che il vostro wifi non funziona da una stanza all’altra se il muro che separa le stanze è più spesso di 13cm (le onde rimbalzano!).

Il forno a micro onde funziona a 2,4GHz, il wifi ci cucinerà tutti 😱

Un momento, sul forno a microonde c’è scritto che funziona a 2,4GHz, la stessa frequenza del wifi, vuol dire che il modem acceso tutto il giorno può essere dannoso, può cucinarci vivi?

No, il wifi non ci cucinerà, il trucco del forno a microonde sta nell’acqua e nella gabbia di Faraday che non lascia scappare le onde dal forno.

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H2O, o più semplicemente molecola d’acqua

La molecola H2O somiglia molto alla testa di topolino, ha due atomi di idrogeno (le orecchie di topolino) e un atomo di ossigeno (la capoccia di topolino) tenuti insieme da un legame covalente (Condividono gli elettroni). Purtroppo per i due atomi di idrogeno la vita non è facile perché l’atomo di ossigeno è molto prepotente, cerca in tutti i modi di tenersi gli elettroni condivisi tutti per se, questo implica che per la maggior parte del tempo gli elettroni orbitano vicino a quest’ultimo lasciando scoperti i nuclei di idrogeno. Questa situazione crea uno sbilanciamento delle cariche della molecola d’acqua che da una parte è positiva e dall’altra negativa (detto in maniera molto semplificata). Nel forno a microonde, il continuo rimbalzo delle onde elettromagnetiche nella gabbia di Faraday fa roteare le molecole d’acqua per effetto della Forza di Lorentz, l’energia cinetica delle molecole d’acqua fa riscaldare le vostre pietanze.

Effetti biologici delle onde elettromagnetiche

Possiamo dire che l’unico effetto delle onde elettromagnetiche non ionizzanti è il riscaldamento dell’acqua, quindi avere il wifi acceso o il cellulare in tasca non è un grosso pericolo, in via precauzionale però è bene tenere lontano il cellulare dalle parti intime o usare l’auricolare perché gli effetti del riscaldamento non sono ancora chiari (I testicoli ad esempio funzionano a una certa temperatura, l’aumento di quest’ultima potrebbe causare problemi). Pensate anche che tutto lo spettro visibile, cioè la radiazione che riusciamo a vedere con gli occhi ha una lunghezza d’onda più corta (frequenza maggiore) del vostro wifi, questo implica che stare fuori al sole significa assorbire una quantità di onde elettromagnetiche superiore rispetto all’esposizione al wifi, per non parlare dei raggi ultravioletti che il sole ci spara addosso.

Ben diverso è il discorso  della radiazione ionizzante. Pensate solo che i raggi X hanno quasi la stessa lunghezza d’onda del dna, quindi potenzialmente potrebbe danneggiarlo (inoltre il dna è stato fotografato usando proprio i raggi x). Questo non significa che fare una radiografia ci condanna a morte, bisogna tenere presente che gli effetti biologici dipendono sia dalla frequenza, ma anche dal tempo di esposizione, quindi potete farvi una radiografia senza problemi, l’importante è non esagerare.

Perché il cielo è azzurro e il tramonto rosso

Vi siete mai chiesti perché il cielo è azzurro? Bene, dipende proprio dalle onde elettromagnetiche che nella frequenza dell’azzurro hanno una lunghezza d’onda intorno ai 400-500 nanometri, siccome la nostra atmosfera è piena di polvere di quella dimensione, le onde di quella frequenza che urtano queste particelle vengono diffuse in tutte le direzioni. Questo fenomeno viene chiamato scattering (diffusione).

Al tramonto invece, i raggi del sole arrivano in maniera obliqua, devono quindi attraversare una maggiore quantità di atmosfera, le onde che arrivano più lontano  sono dunque quelle nella frequenza del rosso rispetto al blu e l’azzurro le quali subiscono il fenomeno della diffusione, ecco perché tutto si tinge di rosso.

 Curiosità, su marte il cielo è rosso di giorno e blu al tramonto, sapete spiegare il perché?.