Erradiazioa
Bi erradiazio mota nagusi bereizi ohi dira: uhin elektromagnetikoak eta atomo-partikulez osatua. Uhin mekanikoek ez bezala, erradiazio-mota horiek ez dute euskarri fisikorik (materiarik) behar, eta hutsean ere hedatzen dira.
Erradiazio elektromagnetikoa
Erradiazioa elektromagnetikoa, funtsean, bi eremu elektriko eta magnetiko elkarturen, hau da, eremu elektromagnetikoaren aldizkako aldaketa da. Hutsean c = 300.000 km/s-ko abiaduraz hedatzen da. Uhin ororen gisan, uhin elektromagnetiko batek halako uhin-luzera eta maiztasuna du. Erradiazioaren energia maiztasunarekin proportzionala da, honako erlazioaren arabera:
E = h
erradiazioarenmaiztasuna da eta h, Plancken konstantea (h = 6,6262 x 10-34 J·s). Uhin elektromagnetikoen artean, uhin-luzera handienetik txikienera (hau da, maiztasun txikienetik handienera), irrati-uhinak, mikrouhinak, izpi infragorriak, argi ikusgaia, izpi ultramoreak, X izpiak eta gamma izpiak daude.
Erradiazio elektromagnetikoa atomo edo molekulen energia-egoeren artean aldaketak gertatzean xurgatu edo igortzen dela esan daiteke. Atomo edo molekulak energia xurgatzen duenean, ohiko konfigurazioa aldatu egiten da: energia handiagoko maila batera aldatzen da, eta kitzikatuta dagoela esaten da. Denbora baten buruan ohiko egonkortasun-egoerara itzultzen da, eta jaso duen energia erradiazio modura itzultzen du. Naturan, fenomeno askotan igortzen da erradiazio elektromagnetikoa. Horietako bat tenperaturari, hau da, materiaren osagaien agitazio termikoari zor zaio, eta, horregatik, erradiazio termikoa deritzo. Gainazal batek igortzen duen erradiazioaren energia tenperatura absolutuaren laugarren berreturarekiko proportzionala da. Zenbat eta tenperatura handiagoa, hainbat eta uhin-luzera txikiagoko (hau da, energia handiagoko) erradiazioa igortzen du (Ik. gorputz beltz). Erradiazio termikoa infragorritik ultramorera doa, baina, giro-tenperaturan, gehiena infragorriaren eremukoa da. Beste gertakari batzuk ere izan daitezke erradiazio elektromagnetikoaren eragile. Esaterako, izpi ultramoreak igortzeko modu bat, oso tenperatura altuko erradiazio termikoaz gain, deskarga-lanparetan gertatzen da (Ik. deskarga-lanpara). X izpiak, bestalde, prozesu honen ondorioz igortzen dira: energia handiko partikula batek atomoa jotzen duenean, gerta daiteke barne-orbitaleko elektroi batek atomotik ihes egitea; elektroi horren tokia betetzera kanporagoko orbital bateko elektroia doa, eta horretan energia galtzen du, X erradiazio gisa igortzen dena. Gamma izpiak, berriz, desintegrazio erradioaktiboaren edo fisio nuklearraren ondorioz kitzikaturik gelditu den atomo-nukleoak igortzen ditu, eta energia gutxiagoko egoera batera itzultzen da.
Teoria kuantikoaren arabera, erradiazio elektromagnetikoa uhina eta partikula da aldi berean. Partikula horri fotoia deritzo. Bitasun hori, hau da, ikuspegi ondulatorio eta korpuskularra txandakatu egin dira argiaren ikerketaren historian. Aldian-aldian, bata edo bestea nagusitu da, argiaren ezaugarri batzuk ikuspegi bataren edo bestearen arabera hobeto esplika daitezkeelako. Teoria kuantikoaren ekarpenetako bat bi ikuspegi horiek bateratzea izan da, baita erradiazio-igortze horri ez dagokiola edozein energia-kantitate, baizik eta kuantu izeneko energia-kantitatetan xurgatu, igorri edo transmititzen dela (Ik. atomo).
Ondoren, espektro elektromagnetikoko erradiazio-motak banan-banan azalduko dira, uhin-luzera handienekoetatik hasita:
Irrati-uhinak telekomunikazioetan erabiltzen dira batez ere, kableen laguntzarik gabe informazioa (soinua, irudia, datuak...) transmititzeko.
Mikrouhinak dira azkenaldian gehien ugaldu direnak. Duela gutxi arte komunikazio militarretan eta Lurreko eta espazioko estazioen arteko komunikazioetan bakarrik erabiltzen baziren ere, gaur egun gero eta gehiago erabiltzen dira, batez ere mikrouhin-labeetan eta telefono eramangarrietan.
Erradiazio infragorria lotura kimikoen bidez loturik dauden atomo edo molekulen errotazio eta bibrazioen bidez xurgatu eta igortzen da. Azal beroek igortzen duten erradiazio gehiena infragorria da, eta, konbekzio eta eroapenarekin batera, erradiazio hau beroaren transmisiorako bidea da (Ik. bero-transferentzia; xurgapen). Berokuntza da, hortaz, erabilera nagusietako bat. Eguzkiak igortzen duen erradiazioaren % 46 inguru infragorria da (Ik. eguzki-erradiazio), eta atmosferako lainoa eta kutsatzaile ugari gardenak dira erradiazio horrekiko. Horregatik, astronomian, meteorologian eta abarretan oso erabiliak dira. Horiez gain, izpi infragorriak eraikinetako eta industriako gailuen isolamendu termikoa aztertzeko, medikuntzan (miaketan eta teraupetikan) eta gauez ikusteko gailuetan erabiltzen dira, besteak beste (Ik. termografia).
Erradiazio ikusgaia edo, besterik gabe, argia da, infragorriarekin batera, eguzki-erradiazioaren zatirik handiena (% 43 inguru). Bizitza posible egiten duen erradiazioa da, landareek berari esker egiten baitute fotosintesia (Ik. fotosintesi). Argi ikusgaiaren espektroko uhin-luzera bakoitzari kolore bat dagokio. Izan ere, uhin-luzera bakarreko argia monokromatikoa edo kolorebakarra dela esaten da. Argi zuria, berriz, espektro ikusgaiaren uhin-luzera guztietako erradiazioen “nahasteak” begian sortzen duen sentsazioa da, eta beltza, alderantzizkoa. Izan ere, gorputz batek, eguzki-argia (edo bestelako argia) heltzen zaionean, uhin-luzera jakin bateko erradiazioak xurgatzen eta beste batzuk islatzen ditu, bere konposizioaren arabera. Islatzen dituen erradiazio horiek sortzen dute kolore-sentsazioa. Zuria, beraz, espektro ikusgaiaren erradiazio guztiak islatzen dituen objektuaren “kolorea” da (komatxoak erabili ditugu, berez kolore ez delako), eta beltza, aldiz, guztiak xurgatzen dituenarena (Ik. kolore; xurgapen). Argiztapen-sistema artifizialetan, argi ikusgaia korronte elektrikoa erresistentziatik igarotzean askatzen den berotasunaz (Ik. goritasun-lanpara) edo gas batean potentzial-diferentzia batek eragindako deskargaz (Ik. deskarga-lanpara) lortzen da.
Erradiazio ultramorearen energia-maila atomoaren kanpoaldeko geruzetako elektroien energia-trantsizioei dagokie. Oso objektu beroek igortzen dituzte, eguzkiak adibidez (% 5), baita behe-presioko gasetan eragindako deskargek ere (deskarga-lanparak, sinkrotroi-erradiazioaren iturriak, etab.). Erradiazio ultramorea material batzuetara heltzean, fluoreszentzia gertatzen da, hau da, energia gutxiagoko erradiazioa igortzen da, argi ikusgaia kasu (Ik. lanpara fluoreszente). Mineralak aztertzeko, janari usteletako bakterioak detektatzeko, pigmentuak identifikatzeko eta arte-lanen faltsutzeak egiaztatzeko erabiltzen dira, besteak beste. Eguzkitik Lurrera heltzen den erradiazio ultramore gehiena atmosferako goiko ozono-geruzak xurgatzen du. Ozono-geruza mehetzearen ondorioa, beraz, lurrera heltzen den erradiazio ultramore ionizatzailea areagotzea izan daiteke.
X izpiak atomoaren barne-orbitaletako elektroi bat atomotik irtenarazten denean igortzen dira (barneko hutsunea betetzera doan kanpo-geruzetako elektroiak igortzen du). Hutsa egindako hodietan (X izpien hodietan) eratzen dira. Erradiografiak egiteko erabiltzen dira nagusiki (medikuntzan, industrian, artean). Oso sarkorrak dira, eta organismoan kalte larriak eragin ditzakete (ehunak deuseztatu, azala erre, DNA kaltetu...).
Gamma izpiak, azkenik, uhin-luzera txikieneko erradiazio elektromagnetikoa da eta, beraz, energia handienekoa. Material erradioaktiboen desintegrazioan eta material fisionagarrien fisioaren ondorioz igortzen dira. Oso erradiazio sarkorra da, desintegrazio eta erreakzio nuklearretan igortzen direnetan sarkorrena, eta, beraz, arriskutsuena. Erabilera nagusia medikuntzan du, gammagrafian eta erradioterapian. Maiztasun handiko gamma erradiazioa, bestalde, supernobetatik edo beste galaxia batzuetatik Lurrera iristen diren izpi kosmikoen artean zati txiki bat da.
espektro elektromagnetikoa
Partikula-erradiazioak
Alfa eta beta erradiazioak, gamma izpiak bezala, substantzia erradioaktiboen desintegrazioan igortzen dira (Ik. erradioaktibitate). Fisio nuklearrean, beta erradiazioa ere askatzen da (Ik. fisio nuklear). Alfa erradiazioa bi neutroi eta bi protoi dituzten helio-nukleoez osatuta dago, eta ez da oso sarkorra. Beta erradiazioa elektroiez osatuta dago, eta elementu erradioaktiboek gehien igortzen dutena da. Alfak bezala, zeharkatzen duen ingurunea ionizatu egiten du, baina hura baino askoz sarkorragoa da. Medikuntzan, minbiziaren kontrako erradioterapia-tratamenduetan erabiltzen dira.
Beste partikula-erradiazio garrantzitsu bat izpi kosmikoak dira. Espazioan hedatzen diren energia handiko partikulez osatutako erradiazioa da, nagusiki protoiz eta helio-nukleoez osatua. Lurreko atmosfera jotzean, oinarrizko partikulez eta gamma izpiez osatutako erradiazioa bihurtzen da. Lurrera heltzen diren izpi kosmikoen iturburu nagusiak eguzkia eta galaxiaren erdigunea direla uste da.
Erradiazio ionizatzaile eta ez-ionizatzaileak
Beste irizpide baten arabera, erradiazio hauek guztiak bi multzo nagusitan sailkatzen dira: erradiazio ez-ionizatzaileak eta erradiazio ionizatzaileak. Bien arteko muga energia-maila jakin bat da: 12,4 elektronvolt (1 eV = 1,602·10-19 J).
Erradiazio ionizatzaileek materia zeharkatu eta atomo neutroak ionizatzeko ahalmena dute, eta elektromagnetikoak zein atomo-partikulak izan daitezke: alfa eta beta partikula-erradiazioak eta, elektromagnetikoaren artean, izpi ultramoreak, X izpiak eta gamma izpiak. Erradiazio ionizatzaileak, izaki bizidunen zeluletara iristen direnean, ondorio genetiko edo somatiko kaltegarriak eragiten dituzte. Efektuaren zenbaterainokoa erradiazioaren energiaren eta sartze-ahalmenaren araberakoa eta irradiatutako zelula-motaren, xurgatutako dosiaren eta esposizio-denboraren araberakoa da (Ik. erradiazio-babes; xurgaturiko dosi).
Erradiazio elektromagnetiko ez-ionizatzaileen multzoa irrati-uhinek, mikrouhinek, izpi infragorriek eta argi ikusgaiak osatzen dute. Erradiazio ez-ionizatzaile horietako batzuek, mikrouhinek bereziki, giza gorputzean eragiten dituzten ondorioak oso gutxi ikertu dira orain arte, baina erabilera areagotu egin denez, gero eta gehiago dira ikerketa zehatzak eta kontrol-neurriak eskatzen dituzten adituak.
Elhuyar