تعتبر الأشعة فوق البنفسجية وتطبيقاتها من وسائل الحياة على سطح الأرض، وعلى الرغم من أهمية الأشعة التي تزود الإنسان بالحرارة والضوء أو لبناء العظام، لاحتوائها على فيتامين د، إلا أن هناك سلبيات والجوانب الضارة بالناس.
مثل الأشعة فوق البنفسجية التي اخترقت الغلاف الجوي إلى سطح الأرض نتيجة عوامل التلوث وتآكل طبقة الأوزون الناجم عنها.
ما هي الأشعة فوق البنفسجية ومن اكتشفها؟
اكتشف الفيزيائي الألماني يوهان فيلهلم ريتر الأشعة فوق البنفسجية عام 1801 م.
عندما لاحظ وجود ضوء غير مرئي يتجاوز الجزء البنفسجي من الضوء المرئي على الورق المعالج بكلوريد الفضة، أسرع من الضوء البنفسجي للطيف المرئي.
ووصف الضوء غير المرئي بأنه أشعة مؤكسدة للدلالة على النشاط الكيميائي للإشعاع وتمييزه عن أشعة الحرارة.
انظر أيضا: معلومات عن ظاهرة الاحتباس الحراري
أقسام الأشعة فوق البنفسجية
- UVA: هذا النوع من الأشعة له أطول طول موجي ويعتبر الأقل ضررًا.
- يمكن أن يعرف بالضوء الأسود ويستخدمه الكثيرون لأن لديه القدرة على التوهج.
- خاصة في العينات الفنية والاحتفالية، يبلغ طولها الموجب 315 إلى 400 نانومتر.
- UVB: عادةً أكثر أشكال الأشعة فوق البنفسجية ضررًا.
- نظرًا لاحتوائه على طاقة كافية لإتلاف الحمض النووي الخلوي، يبلغ طوله الموجب 280 إلى 315 نانومتر.
- الأشعة فوق البنفسجية الطويلة UVC: هذا النوع ضار جدًا جدًا ويمتصه الغلاف الجوي للأرض تمامًا، ويبلغ طوله الموجب 180 إلى 280 نانومتر.
- الأشعة فوق البنفسجية الشديدة: لها أطوال موجية موجبة بين 10 و 180 نانومتر.
خصائص مؤشر الأشعة فوق البنفسجية:
- مؤشر الأشعة فوق البنفسجية هو مقياس رقمي يستخدم للتنبؤ بمستويات الأشعة فوق البنفسجية في يوم معين.
- الرقم هو توقع لمستويات الأشعة فوق البنفسجية في منتصف النهار، إن وجدت.
- في أعلى مستوياته في الأيام المشمسة، يؤدي الرقم الأعلى إلى زيادة المخاطر.
- المنخفض أقل خطورة، والحيادي 3، وإذا تجاوز هذا الرقم، فإنه يشكل خطورة على العينين والبشرة.
للأشعة فوق البنفسجية خصائص موجية فريدة تمنحها العديد من المزايا، والتي بدورها هي السبب في خطورة الأشعة فوق البنفسجية وضارها من نواحٍ عديدة، منها:
- التردد: الأشعة فوق البنفسجية لها ترددات أعلى من الضوء المرئي، مع ترددات تتراوح من 10 إلى 15 ومن 10 إلى 17 هرتز.
- الطول الموجي: تتراوح الأطوال الموجية لأنواع الأشعة فوق البنفسجية من 10 نانومتر إلى 400 نانومتر.
- الطاقة: تتراوح الطاقة التي تحملها الأشعة فوق البنفسجية من 3 MeV إلى 124 MeV.
هل يمكننا رؤية الأشعة فوق البنفسجية؟
- لا يستطيع معظم الناس رؤية الأشعة فوق البنفسجية لأن عدسة العين تقوم بتصفية الترددات البعيدة والعالية للأشعة فوق البنفسجية.
- نظرًا لأن معظم الناس يفتقرون إلى مستقبلات اللون لرؤية الضوء، فقد تم استبدال عدساتهم.
- يمكنهم رؤية بعض الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية.
- يظهر الأشخاص الذين يرون الأشعة فوق البنفسجية باللون الأزرق أو الأبيض أو الأرجواني.
- لكن الحشرات والطيور وبعض الثدييات يمكنها رؤية الأشعة فوق البنفسجية.
- بينما يمكن للأشعة فوق البنفسجية الحقيقية، أن تحتوي على مستقبل لوني رابع للتخيل، وتستخدمه بعض الحيوانات للتمييز بين الدببة القطبية في الثلج.
- تستخدم الثدييات الأشعة فوق البنفسجية لرؤية مسارات البول لتتبع الفريسة.
أنظر أيضا: دراسة الظاهرة الكهروضوئية
استخدام الأشعة فوق البنفسجية
تُحيط الأشعة فوق البنفسجية بالإنسان، حتى لو لم يستشعرها بالعين المجردة، ورغم مخاطر الأشعة فوق البنفسجية، لها قيمة كبيرة.
له مزايا عديدة ويستخدم بطرق متنوعة تخدم مجالات مختلفة منها الطب، والمستحضرات الصيدلانية، ومستحضرات التجميل، وغيرها من المجالات.
- على سبيل المثال، في مجال الكيمياء، يتم تحليل مركب كيميائي من خلال تغيرات اللون.
- تُستخدم هذه العملية بشكل شائع في المصانع الكيميائية لإنتاج الأدوية أو النباتات البيولوجية.
- المستشفيات ومختبرات مراقبة جودة المياه والصناعات البتروكيماوية والغذائية.
- في مجال الإضاءة، تقوم مصابيح الفلورسنت بتأين البخار في أنابيبها.
- يتسبب هذا في قيام الإلكترونات الموجودة في الغاز بإصدار فوتونات على نفس ترددات الأشعة فوق البنفسجية.
- تقوم طبقة الفوسفور الموجودة داخل الأنبوب بتحويل الضوء فوق البنفسجي إلى ضوء مرئي.
- في الطب، يتم استخدامه في علاج بعض سرطانات الجلد.
- يمكن للمرضى رفض بعض الأدوية التي تتفاعل مع الأشعة فوق البنفسجية.
- تقلل من زمن نمو الخلايا السرطانية في الغدد الليمفاوية وعلى الجلد وكذلك في الصدفية والبهاق.
- تستخدم هذه الأشعة أيضًا لإنتاج فيتامين د، الذي يحتاجه الإنسان للنمو وتكوين العظام.
- يتم استخدامه في مجال التجميل للدباغة، حيث يتم تصنيع مستحضرات التجميل لدباغة الجلد من الأشعة فوق البنفسجية الاصطناعية.
- في مجال الشرطة والتحقيقات الجنائية، يتم استخدام الأشعة فوق البنفسجية لتحليل المواد البيولوجية في الدم في مسرح الجريمة.
- كما أنها تستخدم لتعقيم مرافق البحوث الطبية الحيوية وتطهير الكثير من الماء والطعام، وذلك بفضل قدرتها الفائقة على تدمير الفيروسات والبكتيريا.
- كما أنه يستخدم في الطب للتصوير فوق البنفسجي والطب العلمي والطب الشرعي باستخدام عدسات مصممة لنقل الأشعة الضوئية منه.
- يستخدمه مصورو المناظر الطبيعية بالأشعة فوق البنفسجية لالتقاط الزهور بأنماط محددة لا تستطيع العين البشرية رؤيتها بالعدسات الخاصة أو عن طريق تغيير خصائص الكاميرا الخاصة بهم.
ضرر الأشعة فوق البنفسجية
يجب أن يتعرض الإنسان لأشعة الشمس للاستفادة منها لوجود الأشعة فوق البنفسجية التي تحتوي على فيتامين د المهم لنمو العظام والصحة العامة، ولكن التعرض المفرط لهذه الأشعة يسبب:
- العديد من حروق الجلد.
- إضعاف جهاز المناعة للإنسان.
- سرطان الجلد.
- التهاب الخلية الكهروضوئية، والمعروف باسم عمى القوس أو الثلج.
- تصلب الجلد وظهور التجاعيد
- إعتام عدسة العين، والذي يمكن أن يؤدي فقط إلى العمى.
- خفض معدل تكاثر العوالق المائية وتقليل نموها من 6٪ إلى 12٪.
الرابط بين الأشعة فوق البنفسجية وثقب الأوزون
- ثبت علميًا أن طبقة الأوزون مسؤولة عن حماية الكوكب من الأشعة فوق البنفسجية.
- ومع ذلك، فقد تضررت هذه الطبقة مؤخرًا لأنها مشكلة عالمية لا تزال قيد الدراسة بحثًا عن حلول تساعد في منع ثقب الأوزون من التوسع أكثر من ذلك.
- وكل هذا بسبب تلوث الأرض والغازات والأبخرة التي تنشأ عن استهلاك الناس على هذا الكوكب.
كيفية الوقاية من الأشعة فوق البنفسجية
- يمكن أن يكون للتعرض المطول للأشعة فوق البنفسجية دون حماية مناسبة عواقب صحية كبيرة.
- عند التعرض لأشعة الشمس لعدة ساعات، تتجمع صبغة الميلانين في الجلد لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية وتبديدها على شكل حرارة.
- استخدم واقي الشمس لحماية نفسك من أشعة الشمس الضارة.
أنظر أيضا: مقال عن ظاهرة الشفق القطبي
ما هي ظاهرة الشفق القطبي؟
- إنها ظاهرة طبيعية تسمى الشفق القطبي، والتي تنتج عن موجات عالية الطاقة تنتقل عبر الأقطاب المغناطيسية للكوكب والغازات الجوية المثيرة، مما يتسبب في توهجها.
- عندما تتصادم فوتونات هذا الإشعاع عالي الطاقة مع ذرات الغازات في الغلاف الجوي، مما يتسبب في إثارة الإلكترونات في الذرات، وعندما تنتقل الذرات إلى أسفل الغلاف الجوي، يتم إطلاق الطاقة على شكل ضوء وتعود إلى التوازن.
- هذه الأشعة فوق البنفسجية لها مزايا وعيوب بالإضافة إلى ضررها، فعندما يتعرض الشخص لها كل هذا يؤثر على متوسط العمر المتوقع للإنسان بشكل أو بآخر والذي من المتوقع أن ينخفض بحوالي ثماني سنوات.