2013-09-07

電磁波の生体への影響2 ~自然界の電磁波は、周波数を持たない!!~

みなさん、こんにちは!
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電磁波の生体への影響シリーズ第2弾です!
プロローグに続き、自然界の電磁波について扱います。
プロローグにあるように、自然界にも太古から電磁波があります。
例えば、宇宙からは、下図の窓の開いている(白い部分)部分の波長の電磁波が地球上には降り注いでいます。
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そして、それ以外にも電磁波は存在しています。
自然界にある電磁波をまとめてみました。

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■自然界の電磁波とは、どのようなものがあるのか?

【自然界の電磁波】
<3000THz(テラヘルツ)以上~>
☆放射線 
・宇宙からの微量の放射線
・花崗岩などの自然放射線
<3THz~3000THz(テラヘルツ)>
☆光
・太陽の光
<10MHz(メガヘルツ)~3THz(テラヘルツ)>
☆高周波電磁界
・地殻変動のときに出る高周波
<~300Hz(ヘルツ)以下>
☆超低周波電磁界
・人間の脳波(1~25Hz。高くても50Hz以下)
・雷光(8Hz)
<0Hz(ヘルツ)>
☆静電磁界
・地磁気地球
・磁石

周波数の大きなものから、小さなものまで、様々に存在していることがわかります。
これら、自然界の電磁波の波形や周波数などの特徴を調べてみました。

■自然界の電磁波の特徴は??

人工の電磁波は振幅が一定、自然界や細胞の電磁波は乱れた周波数
自然界に存在したり、細胞同士のコミュニケーションに使われる電磁波は振幅が一定ではない乱れた周波数(ノイズフィールド周波数)ですが、携帯電話や電化製品、車などの人工の電磁波は振幅が一定なのが特徴です。
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自然界の電磁波は、1つの定型的な概念ではおさまらないもののようなのです。
なんと、自然界の電磁波は周波数を持たないそうなのです。

★電磁波はきれいな正弦波なんかじゃない!!
 教科書には良く、互いに直交した電場と磁場が 正弦波を描きながら進行するような図が描かれているが、私がここまでにそのような図を描かないできたのは、次のような主張があるからだ。
 「電磁波はきれいな正弦波なんかじゃない!!」
 そう、電磁波とは任意の波形が伝わる現象なのであるから、本質的に周波数を持つような存在ではないのだ。
 「特定の周波数を持った電磁波」が「他の周波数の電磁波」と独立して存在するかのようなイメージは、工学的応用の中で作り出されたものではないだろうか。
 人間のいない自然の中には、電磁波の周波数などという概念は存在しない。
 電磁波は実際には周波数ごとに分かれてなどいない。
このようにして、それぞれの周波数の電磁波があたかも互いに別々の存在であるかのようなイメージが人為的に形作られることになっている。
 また同時に、それぞれの「波」が 独立して空間を伝わってくるものであるかのような 印象も作られている。もちろん、そう考えても論理的に間違いではない。
念のため言っておくが、私の主張は、自然の中に正弦波は自然発生しないという意味ではないので、その点は誤解しないでもらいたい。自然の中には、共鳴によって特定の周波数の単振動が増幅して大きく現れる現象が沢山ある。

電磁波がそんなに複雑なものであるなら、なぜ、人工的に電磁波を作ることができるのでしょうか?

★単振動する電子の動きを作り出したのが、人工の電磁波
しかし無線の送信機のアンテナから、特定の周波数の電磁波が連続して出ているのを思い浮かべて、電磁波が周波数を持たないなんて書くのは暴論だと反発するかも知れない。しかしそれは、アンテナの中にきれいに単振動する電子の動きをうまく作り出した結果である。電気回路の工夫によって特定の周波数の振動を発生させるのに成功しただけのことだ。
 また、無線の受信機側においては、アンテナに入った波のうち、特定の周波数の成分だけを取り出して増幅する技術を使っている。それは電気回路の組み合わせで共鳴現象を起こす仕組みを作ってやることで実現させているのである。

では、どうやって人工の電磁波を取り出すのでしょうか?

★フーリエ解析で、波形を分類したものが周波数
 波形というのは、どんな複雑な形をしていようとも、きれいな形の正弦波の重ね合わせとして表す事が出来る。そのような数学的テクニックをフーリエ解析と呼ぶわけだが、これによってその波形の中にどの周波数成分がどの程度含まれているかを調べる事が出来るのである。
 そしてそれぞれの成分について、周波数ごとに名前を付けて分類してやり、長波、中波、短波、超短波、極超短波、ミリ波、サブミリ波、赤外線、 可視光線、紫外線、X 線、γ 線 などと呼ぶ。
 光も電磁波の一種であり、周波数が違うだけである。電波を効率よく受信しようとする時に、波長とアンテナの長さは非常に関係が深いので、電波として利用されている周波数帯の電磁波は波長を基にした命名となっている。
私は、電子がどんな運動をしたときに、どのような電磁波が出るのだろうということが ずっと気になっていて、その点を調べてきた。ところが期待に反して、電子からどのような周波数の電磁波がどの程度出て行くのか、ということについては数式には現れて来なかった。
要するに、電子の加速具合によって、電磁波の強度が決まることが分かっただけだ。そのような原理によって任意の波形の電磁波を作ることが出来て、 それが電子から放たれるというわけだ。

■まとめ
つまり、自然界の電磁波は、様々な周波数が複合しており、1つの周波数で独立しているわけではなく、それ単体で取り出せるようなものではないようです。
人間が電磁波をどういったものか認識するために、単位に分けたものが周波数であり、周波数とは人間が作ったものさしでしかないのです。
そして、その単位=周波数にピタッとはまったエネルギーを作ることができたのが、人工の電磁波にすぎません。
では、続いて次回から、人工の電磁波についてくわしくみていきます。

List    投稿者 staff | 2013-09-07 | Posted in D04.電磁波1 Comment » 

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コメント1件

 ええと | 2014.07.14 22:24

少なくとも、
>電磁波はきれいな正弦波なんかじゃない!!
という当たり前のことはともかく、周波数を持たないという根拠を示して下さい。
少なくとも周波数という言葉の意味を勘違いされているようですし、人工的にいくらでも正弦波以外のものが存在します。
QAMなどが代表です。

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