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La radiación electromagnética
y los organismos vivos |
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E: intensidad de campo eléctrico, H: intensidad
de campo magnético, λ: lon |
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Recientemente han aparecido reportes que relacionan la radiación electromagnética de baja intensidad y baja frecuencia con alteraciones en el cerebro de ratones expuestos (ver art.1). Otros reportes que muestran efectos de la radiación de baja frecuencia en el cerebro han venido apareciendo desde hace ya algunos años (ver art.2) . ¿Cómo interacciona la radiación electromagnética con los organismos vivos?¿Como afecta esta interacción la intensidad o la frecuencia de la radiación? El presente artículo pretende dar respuesta a algunos de estos interrogantes.
Frecuencia de la radiación Intensidad de la radiación Absorbancia y reflectancia de la radiación Radiaciones ionizantes y no ionizantes Efectos térmicos y no térmicos en los tejidos
La radiación electromagnética es generada de muchas formas. Por ejemplo, producen esta radiación las antenas emisoras de radio, televisión y radar, y también el sol, los teléfonos móviles, las luminarias, los equipos de TV, los satélites y los hornos de microondas. Sin embargo, a pesar de uso cotidiano y de la continua exposición del organismo a estas radiaciones, algunas de ellas pueden llegar a ser perjudiciales para los tejidos, en dependencia de su frecuencia e intensidad.
A continuación se resumen brevemente algunas de las propiedades mas importantes de la radiación electromagnética y los efectos conocidos que pueden ocasionar al interaccionar con plantas y animales.
La radiación electromagnética se puede representar satisfactoriamente en forma de ondas electromagnéticas. Una onda electromagnética está formada por una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan de forma autosostenida a lo largo de una dirección en el espacio.
En la onda están presentes dos componentes del campo, uno eléctrico de intensidad E y otro magnético de intensidad H. Ambos son perpendiculares entre si y tambien perpendiculares a la dirección de propagación, como muestra la figura.
La figura simplificada representa una “foto” de la onda en un instante determinado. Las saetas o vectores representan las direcciones de E y H en ese instante. Al transcurrir el tiempo, los vectores oscilan variando su tamaño (amplitud) e invirtiendo continuamente su sentido entre los límites ± Eo y ± Ho , pero sin cambiar su dirección perpendicular. ver animación
Note que los campos eléctricos y magnéticos NO SON LOS VECTORES QUE LOS REPRESENTAN, sino que se extienden por todo el espacio a su alrededor. Se puede hacer una representancion mental aproximada de los mismos imaginando cada vector como una nube que aumenta y disminuye de tamaño e invierte su sentido al propagarse en una dirección dada.
El dibujo se refiere a una onda polarizada en un plano. Un esquema o modelo más cercano a la realidad (onda no polarizada) sería aquel formado por la superposición de múltiples ondas similares a ésta, cada una rotada un pequeño ángulo alrededor del eje correspondiente a la dirección de propagación.
En el caso más común donde la dependencia es sinusoidal, la vibración u oscilación del campo E puede representarse matemáticamente como función del tiempo t por una ecuación del tipo
La variable x representa un punto a lo largo de la dirección de propagación, f es la frecuencia de la oscilación (número de veces que E realiza una oscilación completa en una unidad de tiempo) y l es la longitud de onda (espacio entre dos crestas donde E toma su valor máximo Eo - ver gráfico-). Sin embargo, puede haber formas de onda mucho más complejas.
En el caso sinusoidal, la ecuación para la intensidad de campo magnético H es similar, con solo sustituir E por H. Los valores de E y H no son independientes, sino que están relacionados por una expresión del tipo H = aE, donde a es un factor que depende de las particularidades del medio donde se propaga la onda.
La velocidad de propagación de cualquier onda electromagnética en el vacío es la velocidad de la luz, c ~ 3x108 m/s (300 000 km/s). Esta velocidad se relaciona con l y f definidos anteriormente por la expresión c = lf
Se le llama espectro electromagnético al conjunto de todas las posibles frecuencias con que puede presentarse una onda electromagnética. El espectro electromagnético abarca una región muy amplia, desde unos pocos cientos de Hz hasta miles de millones de Hz (Hz: hertz = 1 oscilación por segundo).
La
onda electromagnética transmite energía a lo largo de la dirección de
propagación. La energía por
unidad de tiempo que atraviesa la unidad de área perpendicular a la
dirección de propagación viene dada por el vector de Poynting,
cuyo valor numérico puede expresarse, en el Sistema Internacional de
Unidades, como
La energía que es capaz de transmitir la radiación al interaccionar con la sustancia depende notablemente de su frecuencia. La radiación electromagnética está compuesta por “paquetes” o “cuantos” independientes de energía llamados fotones, cada uno de ellos con una energía
donde h = 6,63·10-34 Joule-segundo (constante de Planck).
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Representación más cercana a la realidad. Las nubes representan aproximadamente las regiones donde están presentes los campos E y B, con intensidad y sentido indicados por el correspondiente vector. Se suceden de forma continua una tras otra, como indica la figura de arriba. (Caso simple de una onda monocromática y polarizada). El conjunto se desplaza a 300 000 km/s aproximadamente.
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Absorbancia y reflectancia de la radiación
Cuando la radiación incide sobre cualquier superficie de separación entre dos medios, una parte se refleja y la otra se transmite al otro medio, absorbiéndose en mayor o menor grado durante el proceso. Como consecuencia de la absorción de energía se produce una atenuación de la onda a medida que ésta avanza por el medio material.
Un parámetro práctico utilizado comunmente para caracterizar la absorción de la radiación es la profundidad de penetración d. Se define como la distancia en que la amplitud Eo se reduce en 36.7% a partir de la superficie.[1]
La fracción absorbida, reflejada y transmitida queda determinada por la frecuencia de la radiación junto con algunas características del medio material considerado (conductividad, permitividad, constante dieléctrica, espesor).
En la Tabla 1 se muestra la profundidad de penetración de radiofrecuencias y microondas ( f < 300 GHz) en diversos tejidos orgánicos. El proceso de absorción puede dar lugar a cambios físicos importantes en el medio considerado, en dependencia de la frecuencia de la radiación.
Note que una menor profundidad de penetración indica una mayor absorción y, por tanto, un mayor efecto biológico en el tejido en general – aunque la cualidad de este efecto en general difiere para las diferentes frecuencias–.
Por encima de 300 GHz se encuentra la región de frecuencias ópticas (ionizantes y no-ionizantes, ver Tabla 2). |
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expresada usualmente en watt/m2.
El parámetro E indica el valor eficaz de la intensidad de campo eléctrico
medido en volt/m:
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