Definice magnetického pole

Všem atomům lze přiřadit jeho magnetický moment. Existence magnetických momentů jader a základy metody JMR (resp. NMR) se využívá v řadě technických i jiných aplikací.

Živá tkáň je tvořena komplexním systémem molekul, z nichž většina (hlavně voda) obsahuje atomy vodíku. Při teplotě lidského těla narážejí jednotlivé atomy vzájemně na sebe i na okolní molekuly a způsobují, že se jejich magnetické pole odklání.

Zařízení na zobrazování vnitřních orgánů lidského těla dominuje obří válcový elektromagnet, který vytváří magnetické pole 70000krát silnější, než je magnetické pole Země. Kromě toho tři vložkové magnety o menší výkonnosti obklopují přímo pacientovo tělo. Každý ze tří vložkových magnetů vytváří gradient magnetického pole podél jedné osy.

Vinutí Z vytváří gradient, který klesá směrem od hlavy k patě pacienta, vinutí Y shora dolů a vinutí X zleva doprava. Aby se pořídil obraz určitého řezu lidskou hlavou, je třeba tkáň počítačově rozdělit do mřížky drobných krychliček (tzv. voxelů). Každý voxel je lokalizován pomocí tří magnetických polí.

Před zapnutím hlavního magnetu se vodíkové atomy ve všech voxelech otáčejí, ale jsou uspořádány náhodně. Po zapnutí hlavního magnetu se aktivuje vinutí Z, aby se vytvořil gradient pole, který vybere rovinu, kterou je třeba vyšetřit.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Vodíkové atomy se tam seřadí podle magnetického pole a kolébají se kolem osy otáčení kolem rovnovážné polohy - konají precesní pohyb. Frekvence této precese (tj. na Larmorovu frekvenci). Poté se vyšle impulz rádiových vln naladěných na frekvenci kývání atomů.

Vzhledem k tomu, že obě frekvence jsou identické, kolébající se atom se dostane do rezonance a je na okamžik vychýlen z polohy, kterou zaujal vlivem vnějšího magnetického pole. Atom totiž získal od rádiového záření energii navíc, která se spotřebovala na překlopení atomu.

S návratem do původní polohy atom musí tuto získanou energii opět vrátit. Těsně předtím, než se atomy znovu uspořádají v poli do původních poloh, se zapne vinutí X. Magnetické pole se změní tak, že velikost magnetické indukce již nebude konstantní, ale její velikost se bude měnit s měnící se polohou v lidském těle.

Teprve pak se atomy vrací do svých původních rovnovážných poloh a uspořádávají se podle nového gradientového pole. Při tom vysílají rádiový impulz, jehož frekvence závisí na intenzitě nového pole v daném voxelu. Poloha každého voxelu je tak znázorněna frekvencí záření, které atomy z voxelu vyslaly.

Každá frekvence je charakteristická pro určitou intenzitu magnetického pole (resp. pro určitou magnetickou indukci) a pomocí této frekvence pak lze definovat určitou oblast pacientova těla. Počet atomů v každém voxelu (tj. hustota tkáně) je definována amplitudou výsledné rádiové vlny.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Analogicky se provádí „mapování“ pomocí vinutí Y resp. Z. Tak lze záznamem reemitovaných rádiových vln vytvořit dvou nebo trojrozměrný obraz hustoty (vodíkových) atomů. V praxi se toto vyšetření provádí pomocí počítače, který je schopen vytvořit výsledný obraz na monitor.

Přidají se falešné barvy, aby se snadněji rozlišily oblasti různé hustoty atomů. Největší hustota vodíkových atomů je v tělních tekutinách, nižší v měkkých tkáních a nejnižší v chrupavkách a membránách.

Právě popsaná metoda pomocí NMR poskytuje daleko zřetelnější obraz než rentgen nebo techniky používající záření γ. Metoda NMR má ale i své nevýhody - pacient musí zůstat během celého vyšetření (tj.

Sféra vlivu Země ale hranicemi atmosféry nekončí. Zemské magnetické pole (s magnetickou indukcí o velikosti ) působí totiž na nabité částice (elektrony a protony), které do meziplanetárního prostoru vysílá Slunce - jde o tzv. sluneční vítr.

Lorentzova síla, která působí na nabité částice pohybující se v magnetickém poli, způsobuje, že částice mění směr pohybu a pohybují se po šroubovici, jejíž osa sleduje magnetické indukční čáry zemského magnetického pole, tzn., že se tyto částice dostávají u magnetických pólů do blízkosti povrchu Země.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

Oblast, do které zasahuje vliv magnetického pole Země, se nazývá magnetosféra a ta má pro život značný význam. Magnetické indukční čáry magnetického pole Země jsou ve skutečnosti ovlivněny slunečním větrem a nejsou tak symetrické.

V důsledku slunečního větru jsou totiž magnetické indukční čáry deformovány. Velké množství částic je zadržováno v tzv. radiačních pásech, které se nazývají van Allenovy pásy a které se nacházejí ve vzdálenosti 1,6 až 3,6 zemských poloměrů od Země.

Tyto částice mají sice malou hmotnost, ale pohybují se relativně velkými rychlostmi. Mají proto i relativně velkou kinetickou energii, jejíž hodnota závisí na první mocně hmotnosti a na druhé mocnině velikosti rychlosti.

Tato kinetická energie se při nárazu částice přemění v deformační energii (resp. V důsledku pohybu nabitých částic v okolí magnetických indukčních čar, se tyto nabité částice v blízkosti magnetických pólů Země přibližují k povrchu Země a vstupují do atmosféry.

Rychle se pohybující částice tam narážejí do molekul a atomů vzduchu, předávají jim tak část své kinetické energie a tyto atomy resp. molekuly se dostávají do excitovaného stavu. Při návratu na základní hladinu energie nastává emise: atom resp.

Tomuto jevu, který je pozorován hlavně u zemských pólů (neboť blízko nich leží magnetické póly magnetického pole Země), se říká polární záře. V obdobích zvýšené sluneční aktivity, kdy Slunce produkuje větší množství nabitých částic, jsou polární záře častější a intenzivnější.

Každý z nás je denně vystavován neviditelnému působení širokého spektra elektromagnetických polí. V posledních dvou desetiletích však bouřlivý rozvoj a zavádění pokrokových technologií i široké používání důmyslných strojů, přístrojů a zařízení zvýšily významnost zatěžování životního prostředí elektromagnetickými poli.

Široká veřejnost tyto změny intenzivně vnímá a rostou obavy z možných negativních účinků těchto polí na lidské zdraví. Výsledky současných výzkumů jsou často protichůdné nebo nejasné. To vede jen k dalšímu stupňování obav, matení a zvyšování nedůvěry veřejnosti k proklamované elektromagnetické bezpečnosti v našem životním prostředí.

1. Definice elektromagnetických polí

Elektrická pole

Elektrická pole vznikají v důsledku působení elektrických nábojů Q (C), jejichž intenzita se měří ve voltech na metr (V·m-1). Hromadí-li se náboje na povrchu nějakého tělesa, mají tendenci se vzájemně přitahovat, resp. odpuzovat.

Síla této tendence je charakterizována napětím U a měří se ve voltech (V). Čím vyšší je napětí, tím silnější se vytvoří pole. Elektrické pole může existovat i bez toku elektrického proudu.

Je-li např. zapojeno elektrické zařízení do síťové zásuvky, vytvoří se k němu přidružené elektrické pole (a to i v případě, že samotné zařízení není zapnuto), jehož velikost bude úměrná napětí připojeného zdroje.

Intenzita elektrického pole je nejsilnější v bezprostřední blízkosti zařízení a klesá se zvětšující se vzdáleností od něj. Většina běžných stavebních materiálů jako dřevo nebo kov dokáže elektrická pole do značné míry odstínit.

Magnetická pole

Magnetická pole vznikají v důsledku pohybu elektrických nábojů, tj. toku elektrického proudu I (A). Jejich intenzita se měří v ampérech na metr (A·m-1), avšak obvykle se vyjadřuje pomocí magnetické indukce, jejíž základní jednotkou je tesla (T).

Čím větší je elektrický proud, tím silnější je magnetické pole. Je-li elektrické zařízení zapnuto a protéká-li jím proud, vytvoří se k němu přidružené magnetické pole, jehož velikost bude úměrná odebíranému proudu z připojeného zdroje (elektrické pole však bude konstantní).

Intenzita magnetického pole je největší v bezprostřední blízkosti zařízení a klesá se zvětšující se vzdáleností od něj. Tato pole snadno prostupují běžnými stavebními materiály, které je nedokážou odstínit.

Elektromagnetická pole

Elektromagnetická pole (EMF, Electromagnetic Fields) jsou tvořena elektrickou a magnetickou složkou. Vztahy mezi těmito složkami jsou obecně popsány soustavou čtyř Maxwellových rovnic, ze kterých vyplývá, že elektromagnetická pole jsou vírové povahy, a mají tedy určitou energii, hybnost a setrvačnost.

Elektromagnetická pole se šíří prostorem rychlostí světla (c = 299 792 458 m·s-1).

Statická pole

Statická pole jsou v čase neměnná. Stejnosměrný proud teče pouze jedním směrem a jeho tok vytváří statické elektrické pole (např. magnetické pole Země nebo pole tyčového magnetu).

Časově proměnná pole

Časově proměnná elektromagnetická pole jsou vyvolána tokem střídavého proudu, který mění svůj směr (orientaci) v pravidelných časových intervalech (u rozvodných sítí většiny evropských zemí je to 50 cyklů za sekundu, resp. 50 Hz). Stejně tak mění svou orientaci přidružené elektromagnetické pole.

Neionizující elektromagnetická pole

Vlnová délka a frekvence charakterizují další důležitou vlastnost elektromagnetických polí, kterou jsou tzv. kvanta. Kvanta polí s vyšší frekvencí (kratší vlnová délka) nesou větší energický potenciál než pole s nižší frekvencí (delší vlnová délka).

Elektromagnetická vlnění, jejichž kvanta vykazují energetickou nedostatečnost pro rozbití chemické molekulární vazby, jsou označována jako neionizující záření. Sem patří např. umělé zdroje elektromagnetických polí (elektřina, mikrovlny a vysokofrekvenční pole), které se nacházejí relativně na konci elektromagnetického spektra dlouhých vlnových délek a nízkých frekvencí. Jejich kvanta nejsou schopna se vyvázat z chemické molekulární vazby.

Ionizující záření

Některé elektromagnetické vlny nesou však taková množství kvantové energie, že u nich dochází k rozbití chemické molekulární vazby. Tato elektromagnetická vlnění, kam patří např. záření gama, kosmické nebo rentgenové záření, jsou označována jako ionizující záření.

2. Zdroje elektromagnetických polí

Přirozené zdroje elektromagnetických polí

Elektromagnetická pole se v našem životním prostředí vyskytují téměř všude a nejsou pouhým okem viditelná. Elektrická pole jsou vytvářena lokálním hromaděním elektrických nábojů v atmosféře spojeným s bouřemi. Magnetické pole Země orientuje střelku kompasu severojižním směrem a je využíváno nejen lidmi, ale i ptáky a rybami k navigaci.

Umělé zdroje elektromagnetických polí

Umělé zdroje elektromagnetických polí jsou dílem člověka, který je využívá pro jejich vlastnosti (např. rentgenové záření), nebo jsou vedlejším produktem (např. rozvodná síť) či kombinací obou (např. rádiové vlny vyšších frekvencí pro přenos informací).

Zdroje polí ELF

Pole ELF (Extremely Low Frequency, tj. extrémně nízké frekvence nad 0 Hz do 300 Hz) jsou typickým příkladem časově proměnných elektromagnetických polí, která jsou vytvářena např. přenosovými vedeními nebo domácími elektrickými spotřebiči.

Zdroje polí IF

Příkladem zdroje elektromagnetického pole IF (Intermediate Frequency, tj. střední frekvence nad 300 Hz do 10 MHz) je např. obrazovka počítače.

Zdroje polí RF

Příkladem zdrojů RF (Radio Frequency, tj. vysoké frekvence nad 10 MHz do 300 GHz) jsou např. rozhlasové a televizní vysílače, radary a antény mobilních telefonů nebo mikrovlnné trouby.

3. Zdravotní účinky elektromagnetických polí

Elektrické proudy velmi malých hodnot protékají lidským tělem i při absenci vnějších elektrických polí. K tomu dochází v důsledku chemických reakcí, které probíhají v lidském organismu jako součást běžných tělesných funkcí. Většina biochemických reakcí, počínaje zažíváním a mozkovou aktivitou konče, je provázena pohybem elektricky nabitých částic. Také naše srdce je elektricky aktivní, a jeho aktivitu mohou tak lékaři sledovat pomocí elektrokardiogramu.

Nízkofrekvenční elektrická pole

Tato pole působí na lidské tělo stejně jako na každou jinou látku, v jejíž struktuře se nacházejí nabité částice. Při působení těchto polí na lidské tělo se na jeho povrchu přemísťují elektrické náboje. Důsledkem toho je elektrický proud, který teče tělem do země.

Nízkofrekvenční magnetická pole

Tato pole indukují v lidském těle cirkulující proudy, jejichž intenzita závisí na intenzitě vnějšího magnetického pole. Je-li intenzita magnetického pole dostatečně velká, může dojít k nervovému nebo svalovému podráždění, popř. k ovlivnění i dalších biologických procesů.

Nachází-li se člověk přímo pod vysokonapěťovým venkovním vedením, indukují se v jeho těle vlivem působení elektrických a magnetických polí napětí a proudy. Ty jsou však v porovnání s prahovými hodnotami pro vyvolání elektrického šoku nebo jiných elektrických účinků velmi nízké.

Vysokofrekvenční pole

Hlavním biologickým účinkem vysokofrekvenčních polí je ohřev. Hodnoty expozic vysokofrekvenčními poli, kterým je člověk běžně vystavován, jsou podstatně nižší, než aby mohly vyvolat významnější ohřev.

Vědci se zabývají také domněnkou, zda tepelné účinky pod prahovými hodnotami pro tělesný ohřev nejsou důsledkem spíše dlouhodobých expozic. Je však nepochybné, že elektromagnetická pole s intenzitami překračujícími určitou hodnotu se mohou projevit biologickými účinky.

Výsledky experimentů, které byly uskutečňovány na zdravých dobrovolnících, naznačují, že krátkodobé expozice s hodnotami obvyklými v našem životním prostředí nebo domácnostech nejsou příčinou žádných zjevných škodlivých účinků.

Šedý zákal

U některých zaměstnanců, kteří jsou profesně vystavováni vyšším intenzitám vysokofrekvenčních polí nebo mikrovlnnému záření, byl zjištěn zvýšený výskyt podrážděnosti očí a šedého zákalu. Nicméně pokusy konané na zvířatech nepotvrdily, že by hodnoty, které jsou běžně tepelně bezrizikové, mohly být příčinou těchto forem očních onemocnění.

Elektromagnetická přecitlivělost a deprese

Někteří lidé se domnívají, že jejich „přecitlivělost„, drobné potíže, bolesti hlavy, deprese, letargie, poruchy spánku, nebo dokonce i křeče či epileptické záchvaty jsou důsledkem působení elektrických nebo magnetických polí.

tags: #emise #magnetického #pole #definice

Oblíbené příspěvky:

• Hodnocení podnikového klimatu
• Hraniční hodnoty emisí
• Elektromobily a životní prostředí
• Průvodce výběrem drtiče
• Městský Úřad Doksy: Důležité Informace