Az ultraibolya sugárzás
Láthatatlan rövid hullámhosszú sugárzás az ultraibolya fény, a napenergia része. 1801-ben fedezte fel Johann Wilhelm Ritter, amikor azt vizsgálta, hogy a színkép különféle tartományaiból származó fény milyen hatással van a fényérzékeny ezüst-kloridra. Észrevette, hogy az ibolya tartomány felé egyre intenzívebb a hatás, és még azon túl is erősödik. Az ultraibolya sugárzást így jelentős vegyi hatása árulta el.
A Napból érkező ultraibolya sugárzásban három tartomány különböztethető meg: az UV-A, UV-B, és UV-C.
Biológiai hatások és mellékhatások
A látható fényhez legközelebb a 320-400 nm-es UV-A tartomány esik. Ez a fény jótékonyan hat az emberi szervezetre, elősegíti a csontképződést és a pigmentképződést, azaz a barnulást. Az UV-A fény hiánya az angolkórnak nevezett csontfejlődési rendellenesség kialakulásához vezet. Mivel az üveg az UV-sugárzást kiszűri, nem lehet ablakon keresztül napozni. Régebben ezért kvarcüvegből készítették némely gyerekkórház ablakait, amely átengedi az ultraibolya fényt. Az erre rászoruló gyerekeket a kvarcüvegen keresztül napoztatták. Napjainkban már mesterséges fényforrások, kvarclámpák, szoláriumok is képesek pótolni a Nap sugárzását. Ezek azonban nemcsak az UV-A, hanem az UV-B tartományba eső sugarakat is kibocsátanak.
A legfontosabb az UV-B sugárzással tisztában lenni, mivel ez okozza a leégést és nagyrészt ez felelős a bőrrák kialakulásáért is. Az UV-B sugárzás akkor is veszélyes lehet, ha kvarclámpából vagy a szoláriumból származik. A 280-330 nm-es UV-B hullámokat rendes körülmények között elnyeli a Föld 18-25 km magasságban lévő ózonrétege, de kiszámították, hogy a légkör ózon tartalmának egy százalékos csökkenése az UV-B sugárzás két százalékos növekedéséhez vezethet. Az ózonpajzs évmilliók alatt alakult ki a magaslégköri gázokból éppen az ultraibolya sugárzás hatására. Amikor a Nap élénkebb működése miatt nőtt az ultraibolya sugárzás erőssége, nőtt a sugárzást elnyelő ózonréteg vastagsága is, így a földi élőlények nem voltak kitéve az ártalmas sugárzás hatásainak. Ez az kényes egyensúly azonban az ember működésének hatására felborult.
Az elmúlt évek kutatásai bizonyították, hogy az ózonpajzs a sprayk hajtógázaként, légkondicionálók és hűtőgépek hűtőfolyadékaként hasznosított, klórt tartalmazó vegyületek, a freonok hatására jelentős mértékben megvékonyodott. A freonok agresszív gázok, mert a szél felhajtóerejénél fogva a magaslégkörbe, elsősorban a sarkok fölé jutva az ózon bontását követően további reakciókban újraképződnek, és így újabb és újabb ózonmolekulákat bontanak szét. Így a földfelszínhez érkező ibolyántúli sugárzás egyre hevesebb, ezért - főként a déli féltekén, illetve a sarkok közelében - egyre több helyen észlelik az ultraibolya fény káros biológiai hatásait is.
Az UV-B sugárzás, a túl sok napozás bőrrákot idézhet elő, a legjobb esetben is a bőr korai ráncosodása, elöregedése lehet az eredménye. Ausztráliában az elmúlt évtizedben 20%-kal nőtt a bőrrák okozta halálesetek száma! Az UV fény az immunrendszerre is káros hatással van, csökkenti a szervezet védekező erejét.
A szemet érő UV sugárzások nagyját a szaruhártya szűri meg, az odajutó UV sugárzás elnyelődik és kevés jut a szemgolyó belsejébe. A nagymennyiségű UV sugárzás azonban mégis ronthatja a látást. Rövid- és hosszú távú roncsolódások lehetnek: kötőhártya-gyulladás, rosszindulatú elváltozások, katarakták és kúszóhályog (pterygium), ezért napozáskor, havas terepen, hajón, védőszemüveg használata ajánlatos. A magas UV szint, mint amilyen a hó, vagy a víz által visszavert fényben jelen van, gyulladást okozhat.
Kellő óvatosság nélkül ártalmasak lehetnek a szemre azok a mesterséges sugárforrások is, amelyek ultraibolya lámpa céljára valók: kvarclámpák, uviollámpák, kvarcburás higanygőz spektrállámpák stb. Kvarcburás higanygőzlámpának még a közelében se tartózkodjunk szemüveg nélkül, kvarcoláshoz okvetlenül használjunk kifejezetten védőszemüveget. Kisebb behatás ellen a közönséges szemüveg is kellő védelmet nyújt.
Az Ausztrál Népegészségügyi és Orvosi Kutatóintézet jóslása szerint az ózonréteg kimerülésével évente több, mint 36.000-rel magasabb lesz a kialakuló szemmegbetegedések száma. Az UV sugárzás egy százalékos emelkedése éves viszonylatban 26.000-rel növeli a pterygium (kúszóhályog) nevű szembetegségek számát Ausztráliában.
A növényeknél terméscsökkenést idéz elő az ultraibolya fény, és komolyan veszélyezteti az élővilág egyensúlyát azzal is, hogy a tengeri piciny élőlények, a planktonok mennyiségi megfogyatkozását, ezáltal a tápláléklánc legalsó láncszemének gyengülését okozza.
Amennyiben az ibolyántúli sugarak a légkör alacsonyabb zónáiba kerülnek, vagy (például a fénymásoló gépek működése folytán) ott képződnek, ott is termelnek ózont. Ez azonban már semmiféle hasznot nem jelent, hanem komoly károkat okoz. Ugyanis az ózon mérgező gáz, amely erdőpusztulást, terméshozam-csökkenést, az emberek esetén szem-, hörgő- és tüdőbetegséget idéz elő.
A Napból érkező 200-280 nm-es UV-C fényt teljesen elnyeli a föld légköre, ezért azt csak az űrhajósok és -eszközök védelmének tervezésekor kell figyelembe venni.
Az ultraibolya fény a technikában
Az ultraibolya fény technikai felhasználásának jelentős része a fény elektromos hatásán alapszik. A fémből kiváló elektronok a fény hatására áramköröket zárhatnak (fotocella), vagy a fém elektrosztatikus feltöltődését okozhatják. Így működnek például a fénymásoló gépek.
A pénzek és más értékpapírok biztonsági jeleinek elkészítésekor és ellenőrzésekor a fény ama tulajdonságát használják ki, hogy néhány festékanyag UV-fénnyel történő gerjesztés hatására látható fényt bocsát ki (lumineszcencia). A pénzbe lumineszkáló festékszálakat szőnek, illetőleg a jelzéseket ilyen festékkel nyomtatják. Egy kisméretű UV lámpa alatt ellenőrizhető a biztonsági jel jelenléte.
Mivel számos természetes eredetű anyag is fluoreszkál ultraibolya fényben, ez a technika ásványi és más (bio)kémiai anyagok vizsgálatánál is alkalmazható.
A bolygók, csillagok UV sugárzásának tanulmányozásával többet tudhatunk meg az égitestek felépítéséről. A Nap koronája rendkívül forró, ezért az ultraibolya és a röntgensugárzása nagyon jelentős. A fekete foltok, a "koronalyukak" a környezetüknél több száz fokkal hidegebb területek.
|