Виды физических полей тела человека

Вокруг человека существуют электромагнитные и акустические поля. Можно выделить основные 4 диапазона электромагнитного излучения и 3 диапазона акустического излучения, в которых ведутся исследования.

Диапазон собственного электромагнитного излучения ограничен со сто­роны коротких волн оптическим излучением, более коротковолновое излуче­ние — включая рентгеновское и у-кванты — не зарегистрировано. Со стороны длинных волн диапазон можно ограничить радиоволнами длиной около 60 см. В порядке возрастания частоты четыре диапазона электромагнитного поля включают в себя:

— низкочастотное электрическое (Е) и магнитное (В) поле (частоты ниже 10³ Гц);

— радиоволны сверхвысоких частот (СВЧ) (частоты Ю⁹-10¹⁰Гц и длина волны вне тела 3-60 см);

— инфракрасное (ИК) излучение (частота 10¹⁴ Гц, длина волны 3-10 мкм);

— 4) оптическое излучение (частота 10¹⁵ Гц, длина волны порядка 0,5 мкм).

— Источники электромагнитных полей разные в различных диапазонах частот. Низкочастотные поля создаются главным образом при протекании физиологических процессов, сопровождающихся электрической активностью органов: кишечником (—1 мин), сердцем (характерное время процессов порядка 1 с), мозгом (-0,1 с), нервными волокнами (10 мс). Спектр частот, соответствующих этим процессам, ограничен сверху значениями, не превосходящими —1кГц.

— В СВЧ и ИК-диапазонах источником физических полей является тепловое электромагнитное излучение.

— Чтобы оценить интенсивность электромагнитного излучения на разных длинах волн, тело человека, как излучатель, можно с достаточной точностью моделировать абсолютно черным телом, которое, как известно, поглощает все падающее на него излучение и поэтому обладает максимальной излучающей способностью.

— Излучательная способность тела — количество энергии, испускаемой единицей поверхности тела в единицу времени в единичном интервале длин волн по всем направлениям — зависит от длины волны и абсолютной температуры тела.

— Измерение теплового излучения позволяет определить температуру тела человека из-за того, что спектральная зависимость теплового излучения меняется с ростом температуры.

— Диапазон собственного акустического излучения ограничен со стороны длинных волн механическими колебаниями поверхности тела человека (0,01 Гц), со стороны коротких волн ультразвуковым излучением, в частности, от тела человека регистрировали сигналы с частотой порядка 10 МГц. В поряд­ке возрастания частоты три диапазона акустического поля включают в себя: 1) низкочастотные колебания (частоты ниже 10³ Гц); 2) кохлеарную акустическую эмиссию (КАЭ) — излучение из уха человека (10³ Гц); 3) ультразвуковое излучение (1-10 МГц).

— Источники акустических полей в различных диапазонах частот имеют разную природу. Низкочастотное излучение создается физиологическими процессами: биением сердца, дыхательными движениями, током крови в кро­веносных сосудах и некоторыми другими процессами, сопровождающимися колебаниями поверхности человеческого тела в диапазоне приблизительно 0,01-10³ Гц. Это излучение в виде колебаний поверхности можно зарегистрировать контактными, либо бесконтактными методами, однако его прак­тически невозможно измерить дистанционно с помощью микрофонов. Это связано с тем, что идущие из глубины тела акустические волны практически полностью отражаются обратно от границы раздела «воздух-тело человека»

— и не выходят наружу в воздух из тела человека. Коэффициент отражения звуковых волн близок к единице из-за того, что плотность тканей тела человека близка к плотности воды, которая на три порядка выше плотности воздуха.

— У всех наземных позвоночных существует, однако, специальный орган, в котором осуществляется хорошее акустическое согласование между воздухом и жидкой средой, — это ухо. Среднее и внутреннее ухо обеспечивают передачу почти без потерь звуковых волн из воздуха к рецепторным клеткам внутреннего уха. Соответственно, в принципе, возможен и обратный процесс - передача из уха в окружающую среду - и он обнаружен экспериментально с помощью микрофона, вставленного в ушной канал.

— Источником акустического изучения мегагерцевого диапазона является тепловое акустическое излучение — полный аналог соответствующего электромагнитного излучения. Оно возникает вследствие хаотического теплового движения атомов и молекул человеческого тела.