§40–41. Электрмагниттік және дыбыс толқындарының адам ағзасына әсерінің ерекшеліктері
Бұл тақырыптың оқу мақсаты: электрмагниттік және дыбыс толқындарының адам ағзасына әсерін түсіндіру.
Біздің ағзамызда қандай құрылымдар жарық, жылу және басқа сәулелену түрлерін қабылдайды? Дыбыс дегеніміз не? Оны қандай сезім мүшесі қабылдайды? Дабыл жарғағы дегеніміз не?
Тақырыпты табысты меңгеру үшін 8-сыныптан 38–39-параграфтарды қайталау керек.
Электрмагниттік толқындар – радиотолқын мен жарықтан бастап, күшті γ-сәулелену радиациясына дейін кіретін сәулеленудің алуан түрлері. Адам ағзасына электрмагниттік толқындардың әсері туралы біржақты кесіп айтуға болмайды. Электрмагниттік толқындар туралы айтпай тұрып, осы ұғымды еске түсірейік.
Электрмагниттік толқын деп соңғы жылдамдығы вакуумда жарық жылдамдығына тең толқын түрінде таралатын, энергия көзі жоқ электрмагниттік өрісті атайды. Басқаша айтқанда, электрмагниттік толқындар (ЭМТ) немесе тербеліс бұл – таралатын электрмагниттік өріс (вакуумда бола алатын және көзі – заряд пен ток жоқ).
Энергия көзінен ажырай алмайтын статикалық электр және магнит өрістеріне қарағанда электрмагниттік толқын оны туғызған көзден ажырап та тарай береді.
ЭМТ кеңістікте қоршаған орта қасиеттеріне (олар тесіп өтетін) тәуелді шекті жылдамдықпен таралады. Герцтің эксперимент жүзінде ЭМТ вакуумда таралатын жылдамдық жарық жылдамдығына тең болады деген дәлелі жарықтың да белгілі бір ұзындығы бар электрмагнитті толқын екенін көрсетеді.
Физиктердің кейінгі зерттеулері радиотолқындар, жарық, рентген сәулелері мен гамма-сәулелер табиғаты әртүрлі сәулелену емес, ұзындығы әртүрлі электрмагниттік толқын болып табылатынын дәлелдеді. ЭМТ тізімін, олардың негізгі сипаттамаларын 7-кестеде берілді.
7-кесте. Электрмагниттік толқындардың негізгі сипаттамалары
Ескерту: 7-кестені есте сақтау міндетті емес. Түрлі табиғи құбылыстардың электрмагниттік сипаттамаларын салыстырып қарау мақсатында берілді.
ЭМТ-ның адам ағзасына әсері. Әсер толқын типіне тәуелді екені түсінікті. Жай көзге көрінетін жарықтың адам ағзасына әсері рентген толқындарынан айқын айырмашылық жасайды. Ал радиотолқындардың әсері γ-сәулеленуден айырмашылыққа ие. Толқын жиілігі неғұрлым аз болса, оның адам ағзасына қауіптілігі соғұрлым аз болатыны түсінікті. Сонымен, адам ағзасына әсер ету күшіне де, ұзақтығына да, сондай-ақ адам ағзасына әсер етпес бұрын толқын қандай ортадан өткеніне де тәуелді болады.
Электрмагниттік толқындардың таралу жылдамдығы мен сипатына олар таралатын орта елеулі әсер етеді. Шынайы ортада сыну, толқын дифракциясы, толқын интерференциясы, шағылысу және табиғаты кез келген толқындарға тән басқа құбылыстарға ұшырайды.
Егер орта әртекті болса немесе оның электрлік немесе магниттік қасиеттері өзгеретін беті болса, не егер кеңістікте өткізгіштер болса, онда қозатын және таралатын электрмагниттік толқындар типі жазық сызықтық-полярлы толқыннан едәуір ерекшеленуі мүмкін.
Кез келген электр өткізгіші – айнымалы электр тогы жүретін электржетек (электропровод) электрмагниттік толқын көзі бола алады. Шындығында, кез келген электр аспабы, радио немесе теледидар антеннасы (радио және теледидар), электр өтетін электр сымы техногендік ЭМТ көзі болып табылады.
Жиілігі 3.105– 3.1012 Гц және толқын ұзындығы λ – 3.105 м көздер (радиожиілік генераторлары, ЖЖ-генераторлар, шам генераторлары және т.б.) ЖЖ-сәулеленуді пайдаланудың осы технологиясы негізінде микротолқынды пештер жұмыс істейді.
Ғылым мен техника жетістіктері пайда болғанға дейін табиғатта ЭМТ болған жоқ деп ойлау дұрыс емес. Өйткені табиғи радиациялық ая деп аталатын табиғи радиация көздері болады. Тіпті Күн жарығы да ЭМТ-ның бір түрі болып табылады.
Егер электрмагниттік толқындарды денелер сіңірсе немесе шағылыстырса, демек, олар денеге қысым түсіруі керек. Толқын сіңірілген кезде оның импульсі оны сіңіретін нысанға беріледі. Демек, ЭМТ-ны сіңірген кезде кедергіге қысым көрсетеді, алайда осы қысым шамасы өте аз деп есептеледі. Электрмагниттік толқын қысымының болатынын ең алғаш 1900 жылы П.Н. Лебедев анықтады.
ЭМ сәулеленудің кейбір түрлерінің рауалы шекті концентрациясы – РШК (ПДК) айқын анықталған. Олардың ішіндегі ең қауіптісі – гамма-сәулелену және рентген сәулелену радиациясы (осы оқулық соңындағы №1 қосымшада берілген).
Үй-жайда пайдаланылатын тұрмыстық электр аспаптарының, стандарт электр сымдарының, микротолқынды пеш, ұялы (мобильді) телефон, WIFI интернет байланысының мобильді құрылғысы және т.б. айналасында пайда болатын сәулеленудің осындай түрлерінің әсеріне келетін болсақ, біршама зерттеулерге қарамастан олардың әсері аяғына дейін анықталған жоқ. Зерттеушілер топтары тұрмыстық сәулеленудің қандай да бір түрлері өте қауіпті екенін мәлімдейді. Осындай мәлімдемелерден кейін екінші бір зерттеушілер тобы оған қарама-қарсы мәліметтерді келтіреді. Қандай жағдай болса да радиоқабылдағыш, телевизия антеннасын, телефон немесе басқа электр кабельдерін, мобильді байланыс құрылғыларын пайдалануға ШРК (ПДК) жоқ. Жоғарыда аталған адам пайдаланатын техникалық құралдар ЭМТ көздері болып табылатыны сөзсіз. Бірақ олардың қауіптілік дәрежесі әртүрлі пікір туғызады. Шын мәнінде, қауіптіліктің бар екеніне Жер шарында онкологиялық аурулардың артуы жанама дәлел болып табылады. Егер 40–50 жыл бұрын онкология халық өлім-жітімінің тіпті «бестігінде» жоқ болса, қазір жүрек-қантамырлары және жұқпалы аурулардан кейін үшінші орын алады (осы оқулық соңындағы №2 қосымшаны қараңдар). Әрине, бұл проблема химиялық заттарды (тамақ қоспалары, орайтын материалдар, пестицидтер, тұрмыстық химия және т.б.) пайдалануға байланысты болуы да мүмкін. Күн радиациясынан және ультракүлгін сәулеленуден қорғайтын «озон тесігі» пайда болған соң, ядролық қаруды сынауға және АЭС-тегі апатқа байланысты радиоактивті аяның артуы орын алды. Бірақ қалай болса да өз денсаулығыңды сақтау үшін ағзаңа ЭМТ әсерін барынша азайту керек.
Дыбыс толқындарының адам ағзасына әсері әртекті. Бірінші кезекте адам есту мүшесі арқылы белгілі бір диапазондағы дыбысты қабылдайтынын айту керек. Біз еститін дыбыс – жиілігі 20-дан 20 000 Гц-ке дейін болатын механикалық толқын.
Біздің есту мүшеміздің жиілігі едәуір төмен дыбысты қабылдамайды. Толқын жиілігі – 20 Гц-тен аз инфрадыбыс деп аталады.
Ультрадыбыс деп едәуір жоғары жиілікті дыбысты айтады. Бұл – жиілігі 20 000 Гц-тен жоғары акустикалық толқын.
Біз естімейтін дыбыс ағзамызға қалай әсер етеді? Кейбір зерттеушілердің пікірі бойынша олардың әсері күрт теріс болуы мүмкін, басқа зерттеушілердің пікірі бойынша ол өте мардымсыз, оған мән берудің қажеті жоқ. Басқа зерттеушілердің пікірі бойынша инфрадыбыстың әсері адамда мазасыздық, жайсыздық, ал ұзақ әсер етсе жүрегі айниды, көру қабілеті нашарлайды, құлағында шу пайда болады, басқа да кері құбылыстар тудырады. Тіпті «дыбыс қаруын» жасауға әрекет жасалды. Бірақ бұл мәселе бойынша ресми және сенімді мәліметтер жоқ.
Біз тек еститін дыбыс әсерін ғана қарастырамыз. Кенеттен болатын, қатты, үндестілігі едәуір жоғары дыбыстар адам психикасына қоздырушы, ал баяу, тамылжыған, үндестілігі едәуір төмен дыбыстар тыныштандырушы әсер ететіні баяғыда анықталған. Сезімталдылық шегіне жақын, қатты не баяу, өте жоғары не төмен кез келген дыбыс қиын қабылданады. Бірақ егер тыныш және төмен дыбыстарды қабылдау қиын болса, онда қатты дыбыстар есту мүшесіне зақым келтіруі мүмкін, мысалы, дабыл жарғағы созылуы ықтимал. Сондықтан дыбыс күші диапазоны және жиілік шегінде болатын кез келген дыбыстың әсерінен қашу керек.
«Шулық ластану» – адам экологиясындағы жеке түсінік. Бұл шу аясының табиғи деңгейін арттыру немесе дыбыстың мерзімділігі, үндестілігі сияқты және т.б. сипаттамасының қалыпты емес өзгеруі. Жалпы адам және тірі ағзалар – тіршілік әрекетін бұзатын антропогендік сипаттағы тітіркендіруші шу. Шулық ластану адам жүйкесінің қажуына, еңбек өнімділігінің төмендеуіне апарып соғады. Шулық ластанудың басты көзіне көлік құралдары – автомобильдер, пойыздар және ұшақ жатады.
Артық шама мынадай мәнге жетеді:
1) автомобиль жолына жақын аумақта 20–25 дБА;
2) ірі автомобиль жүретін жол жаққа қарайтын тұрғын үйлер (шудан қорғайтын шынысы жоқ) – 30–35 дБА;
3) теміржолға жақын жерде – 10–20 дБА;
4) авиашудың әсеріне ұшыраған аумақта – 8–10 дБА;
5) түнгі уақытта құрылыс жұмыстарында қажетті талаптарды сақтамаған кезде – 30 дБА.
Қатты емес «табиғат дыбыстары» – сарқырама немесе соқпа толқын шуы, құстардың сайрауы, жапырақтың сылдыры және т.б. есту мүшесіне ғана емес, жалпы ағза жұмысына жағымды әсер ететіні белгілі.
Адам ағзасына дыбыстың әсері туралы айтқанда музыка әсерін айтпауға болмайды. Пифагордың пікірі бойынша, «Түрлі ән адамның ішкі мүшелерінің жұмысын үйлестіреді.
Антикалық ғалымдар әлемді бақылау және ойша пайымдау арқылы зерттеді. Ал заманауи ғылымдар эксперимент жасау арқылы зерттейді. Мысалы, Швейцарияда және КСРО-да жасалған эксперименттер классикалық музыка тыңдаған қорадағы сиырлардың басқа бірдей жағдайлардағы сиырлармен салыстырғанда сүт көп беретіні дәлелденген.
2005 жылы Ұлыбритания ғалымдары жаттығу кезінде өздері сүйіп тыңдайтын музыкасын тыңдаған спортшылар жақсы нәтиже көрсеткенін анықтады. Демек, өзі жақсы көретін музыка әсері спортшы ағзасына стимул береді.
Сонымен қатар жақсы көңіл сыйлайтын классикалық композицияны жүйелі тыңдаудың мынадай әсері бар екені дәлелденген:
1) операциядан кейін (соның ішінде жүрек-қантамырлары) қалпына келуді тездетеді;
2) көңіл күйді көтереді, ол қан айналымның жақсаруына, қысымның және жүрек соғуының қалыпты болуына, тамырлардың кеңеюіне әсер етеді.
Нәтижесінде жүрек жұмысы едәуір тез қалпына келеді.
Барлық классикалық туындыларды терапевтік мақсатта пайдалануға болмайды. Белгілі бір «түсініктеме» болады. Сонымен қатар мамандар шығарманың жанры, ырғағы мен үндестігі ғана емес, оны қандай музыкалық аспапта ойнағаны да маңызды екенін айтады.
Юта университетінің ғалымдары музыка ауру сезімін басатын сенсорлық жолды белсенді ететінін анықтады. Олар ауру салдарынан мазасыздануға бейім 143 адамды таңдап алды. Жағымды музыка тыңдаған кезде эксперимент қатысушыларының саусақтарына шамалы ауру тудыратын электродтарды апарды. Нәтижесінде музыка сынаушылар сезінетін мазасыздықты төмендетуге және ауру шегін азайтуға көмектесті.
Гонконг ғалымдары музыкамен айналысу баланың есте сақтау және ақыл-ой қабілетін дамытатынын анықтады. Оларды ұзақ уақыт бақылау қандай да бір арнайы есте сақтау қабілетін жақсартатын жаттығуларсыз адамның жады балалық кезде қаншалықты ұзақ музыкамен айналысуына пропорционал жақсарды.
Музыка естімей қалудың алдын алады. Ол қарапайым эксперимент барысында анықталды. 74-і бұрын музыкант болған 163 сыналушыға бірнеше тестен өтуді ұсынды. Оның нәтижесі тіпті 70 жастағы музыканттар да 50 жастағы музыкант еместерге қарағанда шу жағдайда сөзді естіп, дыбысты жақсы қабылдайтынын көрсетті.
Өз ағзаңа, сондай-ақ айналаңдағылардың ағзасына шу арқылы кері әсер етпеуге тырысу керек. Айналадағы дыбыстардан барынша пайда алуға ұмтылу қажет. Зиян келтіруі мүмкін кез келген әсерді болдырмауға не азайтуға тырысыңдар.
Электрмагниттік толқындар (ЭМТ), табиғи радиациялық ая, шулық ластану.
Білу және түсіну:
1. Физика тұрғысынан толқын дегеніміз не? Қалай түсінесіңдер?
2. Қандай электрмагниттік толқындарды білесіңдер? Атаңдар.
3. Табиғи ортада табиғи электрмагниттік сәулеленудің болуы мен оның техногендік үдерістер нәтижесінде пайда болатын мөлшері арасындағы байланысты анықтаңдар.
Қолдану:
1. ЭМТ-ның вакуумда таралу жылдамдығы жарық жылдамдығына тең екенін қандай ғалым дәлелдеді? Бұл жаңалық жарық табиғатын түсінуге қалай әсер етті?
2. Техникалық прогресс адамға алуан түрлі сәулелену арқылы қалай әсер ететініне мысалдар келтіріп, байланысын анықтаңдар.
3. Көңіл күйіңді көтеру үшін толқын тербелістерін қолданып көрдіңдер ме?
Талдау:
1. Адам ағзасына оң және теріс әсер ететін табиғаты толқынды әртүрлі құбылыстарды сызба түрінде бейнелеңдер. Толқын әсерінің зиян, пайдалы және қауіпсіз сипаттамаларын көрсетіп, құбылыстардың максимал санын көрсетуге тырысыңдар.
2. Тірі ағзаға музыканың әсерін (жеке тәжірибе, сондай-ақ көркем және ғылыми әдебиеттен) мысалдар келтіріп дәлелдеңдер. Оның қандай жағымды және жағымсыз жақтарын көресіңдер?
3. Шулық ластанудың адам денсаулығына әсері туралы пікірлеріңді айтыңдар.
4. Музыка адам денсаулығына, моральдық жағдайына және басқа сүтқоректі жануарларға қалай әсер ететінін дәлелдеңдер.
Синтез:
1. Неліктен өкпені рентгенге жылына бір реттен артық түсіруге болмайды? Себебін талқылаңдар.
2. Күн сәулесінің тұрақты әсеріне ұшыраса да Жерде тіршілік бар екенін түсіндіріңдер. Бұл бірінші кезекте Күннен санағанда үшінші ғаламшар болуға, әсер ету ұзақтығына, яғни күн мен түн ауысуына немесе алғашқы фотосинтездеуші тірі ағзаларға байланысты ма? Көзқарастарыңа дәйек келтіріңдер.
Бағалау:
1. Тұрмыстық электр аспаптарының адам ағзасына әсері туралы реферат жазыңдар.
2. Мынадай модель жағдаятын бағалаңдар: «Болашақта зертханалардың бірінде ЭМТ-ның тірі ағзаларға әсерін зерттеу барысында тәжірибеге екі тышқан пайдаланылды. Олар оқшауланған капсулада болып, біреуі – 1 ай 3 сағат бойы 315 нм, екіншісі – 250 нм толқын әсеріне ұшыратылды, бірақ тышқан мен толқын көзі арасында шағылыстырғыш шыны тұрды. Жануарлардың күйі қалай өзгеретінін болжаңдар.
3. Ғалымдардың мынадай пікірін талқылаңдар:
– «Спорт нәтижелерін арттыру кезінде музыканы пайдалану допингпен салыстырғанда қауіпсіз»; «Классикалық туындыларды сиыр қорада ойнату азықтық қоспаларды пайдалануға қарағанда арзанға түседі».