La radiación no ionizante (o no ionizante ) se refiere a cualquier tipo de radiación electromagnética que no transporta suficiente energía por cuanto ( energía del fotón ) para ionizar átomos o moléculas, es decir, eliminar completamente un electrón de un átomo o molécula . [1] En lugar de producir iones cargados al atravesar la materia, la radiación electromagnética no ionizante tiene suficiente energía sólo para la excitación (el movimiento de un electrón a un estado de mayor energía). La radiación no ionizante no supone un riesgo significativo para la salud. Por el contrario, la radiación ionizante tiene una frecuencia más alta y una longitud de onda más corta que la radiación no ionizante, y puede representar un grave peligro para la salud: la exposición a ella puede provocar quemaduras, enfermedades por radiación , muchos tipos de cáncer y daños genéticos . El uso de radiaciones ionizantes requiere medidas de protección radiológica elaboradas , que en general no son necesarias con las radiaciones no ionizantes.
La región en la que la radiación se considera "ionizante" no está bien definida, ya que diferentes moléculas y átomos se ionizan a diferentes energías . Las definiciones habituales han sugerido que la radiación con energías de partículas o fotones inferiores a 10 electronvoltios (eV) se considere no ionizante. Otro umbral sugerido es 33 electronvoltios, que es la energía necesaria para ionizar las moléculas de agua. La luz del Sol que llega a la Tierra se compone en gran medida de radiación no ionizante, ya que los rayos ionizantes del ultravioleta lejano han sido filtrados por los gases de la atmósfera, especialmente el oxígeno.
El ultravioleta cercano , la luz visible , el infrarrojo , las microondas , las ondas de radio y la radiofrecuencia de baja frecuencia (onda larga) son ejemplos de radiación no ionizante. Por el contrario, la luz ultravioleta lejana, los rayos X, los rayos gamma y toda la radiación de partículas procedente de la desintegración radiactiva son ionizantes. La radiación electromagnética visible y casi ultravioleta puede inducir reacciones fotoquímicas o acelerar reacciones radicales , como el envejecimiento fotoquímico de los barnices [2] o la descomposición de los compuestos aromatizantes de la cerveza para producir el " sabor iluminado ". [3] La radiación ultravioleta cercana, aunque técnicamente no ionizante, aún puede excitar y causar reacciones fotoquímicas en algunas moléculas. Esto sucede porque con energías de fotones ultravioleta, las moléculas pueden excitarse electrónicamente o promoverse a forma de radicales libres, incluso sin que se produzca ionización.
La aparición de ionización depende de la energía de las partículas u ondas individuales, y no de su número. Una inundación intensa de partículas u ondas no causará ionización si estas partículas u ondas no transportan suficiente energía para ser ionizantes, a menos que eleven la temperatura de un cuerpo a un punto lo suficientemente alto como para ionizar pequeñas fracciones de átomos o moléculas mediante el proceso de ionización térmica. En tales casos, incluso la "radiación no ionizante" es capaz de provocar ionización térmica si deposita suficiente calor para elevar las temperaturas a energías de ionización. Estas reacciones ocurren a energías mucho más altas que con la radiación ionizante, que requiere solo una partícula para ionizarse. Un ejemplo familiar de ionización térmica es la ionización de la llama de un fuego común y las reacciones de dorado en alimentos comunes inducidas por radiación infrarroja durante la cocción tipo asado.
La energía de la radiación no ionizante es baja y, en lugar de producir iones cargados al atravesar la materia, sólo tiene energía suficiente para cambiar las configuraciones de valencia rotacional, vibratoria o electrónica de moléculas y átomos. Esto produce efectos térmicos. Sólo recientemente se han estudiado los posibles efectos no térmicos de las formas de radiación no ionizantes sobre los tejidos vivos. Gran parte del debate actual gira en torno a los niveles relativamente bajos de exposición a la radiación de radiofrecuencia (RF) de los teléfonos móviles y estaciones base que producen efectos "no térmicos". Algunos experimentos han sugerido que puede haber efectos biológicos en niveles de exposición no térmica, pero la evidencia de que se producen riesgos para la salud es contradictoria y no está probada. La comunidad científica y los organismos internacionales reconocen que se necesita más investigación para mejorar nuestra comprensión en algunas áreas. Mientras tanto, el consenso es que no existe evidencia científica consistente y convincente de efectos adversos para la salud causados por la radiación de RF a potencias suficientemente bajas como para que no se produzcan efectos térmicos para la salud. [4] [5]
Se observan diferentes efectos biológicos para diferentes tipos de radiación no ionizante. [4] [6] [5] Las frecuencias superiores (ultravioleta de menor energía) de la radiación no ionizante son capaces de provocar daños biológicos no térmicos, similares a la radiación ionizante. Aún está por demostrar que los efectos no térmicos de la radiación de frecuencias mucho más bajas (radiación de microondas, milimétrica y de ondas de radio) conllevan riesgos para la salud.
La exposición a la luz ultravioleta no ionizante es un factor de riesgo para desarrollar cáncer de piel (especialmente cánceres de piel no melanoma), quemaduras solares , envejecimiento prematuro de la piel y otros efectos. A pesar de los posibles peligros, en la dosis adecuada es beneficioso para los seres humanos, ya que la vitamina D se produce debido a los efectos bioquímicos de la luz ultravioleta. La vitamina D desempeña muchas funciones en el cuerpo, siendo la más conocida la mineralización ósea.
Además del conocido efecto de la luz ultravioleta no ionizante que causa cáncer de piel, la radiación no ionizante puede producir efectos no mutagénicos , como la incitación de energía térmica en el tejido biológico que puede provocar quemaduras. En 2011, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) de la Organización Mundial de la Salud (OMS) emitió un comunicado añadiendo los campos electromagnéticos de RF (incluidos los microondas y las ondas milimétricas) a su lista de cosas que pueden ser cancerígenas para los seres humanos. [6]
En términos de posibles efectos biológicos, la porción no ionizante del espectro se puede subdividir en:
Se ha demostrado que los efectos anteriores sólo se deben a efectos de calentamiento. A niveles de potencia bajos donde no hay efecto de calentamiento, el riesgo de cáncer no es significativo. [7] [8]
La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer declaró recientemente que la radiación no ionizante podría suponer cierto riesgo para los seres humanos. [9] Pero un estudio posterior informó que la base de la evaluación de la IARC no era consistente con las tendencias de incidencia observadas. [10] Este y otros informes sugieren que prácticamente no hay manera de que los resultados en los que la IARC basó sus conclusiones sean correctos. [11]
La luz ultravioleta puede provocar quemaduras en la piel [13] y cataratas en los ojos. [13] El ultravioleta se clasifica en UV cercano, medio y lejano según la energía, donde el ultravioleta cercano y medio son técnicamente no ionizantes, pero donde todas las longitudes de onda UV pueden causar reacciones fotoquímicas que hasta cierto punto imitan la ionización (incluido el daño al ADN y la carcinogénesis). . La radiación UV superior a 10 eV (longitud de onda inferior a 125 nm) se considera ionizante. Sin embargo, el resto del espectro UV, desde 3,1 eV (400 nm) hasta 10 eV, aunque técnicamente no es ionizante, puede producir reacciones fotoquímicas que dañan las moléculas por medios distintos al simple calor. Dado que estas reacciones suelen ser muy similares a las causadas por la radiación ionizante, a menudo se considera que todo el espectro UV es equivalente a la radiación ionizante en su interacción con muchos sistemas (incluidos los sistemas biológicos).
Por ejemplo, la luz ultravioleta, incluso en el rango no ionizante, puede producir radicales libres que inducen daño celular y puede ser cancerígena . La fotoquímica, como la formación del dímero de pirimidina en el ADN, puede ocurrir a través de la mayor parte de la banda UV, incluida gran parte de la banda que formalmente no es ionizante. La luz ultravioleta induce la producción de melanina a partir de las células de melanocitos para provocar el bronceado de la piel. La vitamina D se produce en la piel mediante una reacción radical iniciada por la radiación ultravioleta.
Las gafas de sol de plástico ( policarbonato ) generalmente absorben la radiación ultravioleta. La sobreexposición de los ojos a los rayos UV provoca ceguera por la nieve , común en zonas con superficies reflectantes, como la nieve o el agua.
La luz, o luz visible, es el rango muy estrecho de radiación electromagnética que es visible para el ojo humano (alrededor de 400 a 700 nm), o hasta 380 a 750 nm. [5] En términos más generales, los físicos se refieren a la luz como radiación electromagnética de todas las longitudes de onda, ya sean visibles o no.
La luz visible de alta energía es una luz azul-violeta con un mayor potencial dañino.
La luz infrarroja (IR) es una radiación electromagnética con una longitud de onda de entre 0,7 y 300 micrómetros, lo que equivale a un rango de frecuencia de entre aproximadamente 1 y 430 THz. Las longitudes de onda IR son más largas que las de la luz visible, pero más cortas que las de las microondas con radiación de terahercios. La luz solar brillante proporciona una irradiancia de poco más de 1 kilovatio por metro cuadrado al nivel del mar. De esta energía, 527 vatios son radiación infrarroja, 445 vatios son luz visible y 32 vatios son radiación ultravioleta. [5]
Las microondas son ondas electromagnéticas con longitudes de onda que van desde un metro hasta un milímetro, o equivalentemente, con frecuencias entre 300 MHz (0,3 GHz) y 300 GHz. Esta definición amplia incluye tanto UHF como EHF (ondas milimétricas), y varias fuentes utilizan límites diferentes. [5] En todos los casos, las microondas incluyen toda la banda SHF (3 a 30 GHz, o 10 a 1 cm) como mínimo, y la ingeniería de RF suele establecer el límite inferior en 1 GHz (30 cm) y el superior alrededor de 100 GHz. (3 mm). Las aplicaciones incluyen teléfonos móviles, radares, escáneres de aeropuertos, hornos microondas, satélites de teledetección terrestre y comunicaciones por radio y satélite.
Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética con longitudes de onda en el espectro electromagnético más largas que la luz infrarroja. Como todas las demás ondas electromagnéticas, viajan a la velocidad de la luz. Las ondas de radio que se producen naturalmente son producidas por rayos o por objetos astronómicos. Las ondas de radio generadas artificialmente se utilizan para comunicaciones por radio fijas y móviles, radiodifusión, radares y otros sistemas de navegación, comunicaciones por satélite, redes informáticas y muchas otras aplicaciones. Diferentes frecuencias de ondas de radio tienen diferentes características de propagación en la atmósfera terrestre; las ondas largas pueden cubrir una parte de la Tierra de manera muy consistente, las ondas más cortas pueden reflejarse en la ionosfera y viajar alrededor del mundo, y las longitudes de onda mucho más cortas se doblan o reflejan muy poco y viajan en una línea de visión.
La frecuencia muy baja o VLF es el rango de RF de 3 a 30 kHz. Como en esta banda del espectro radioeléctrico no hay mucho ancho de banda, sólo se utilizan las señales más simples, por ejemplo para la radionavegación. También conocida como banda de miriámetros u onda de miriámetros, ya que las longitudes de onda oscilan entre diez y un miriámetro (una unidad métrica obsoleta equivalente a 10 kilómetros).
La frecuencia extremadamente baja (ELF) es el rango de frecuencias de radiación de 300 Hz a 3 kHz. En ciencias de la atmósfera, se suele dar una definición alternativa, de 3 Hz a 3 kHz. [5] En la ciencia relacionada con la magnetosfera, las oscilaciones electromagnéticas de baja frecuencia (pulsaciones que ocurren por debajo de ~3 Hz) se consideran en el rango ULF, que por lo tanto también se define de manera diferente a las Bandas de Radio de la UIT.
La radiación térmica, sinónimo común de infrarrojos cuando ocurre a temperaturas comúnmente encontradas en la Tierra, es el proceso por el cual la superficie de un objeto irradia su energía térmica en forma de ondas electromagnéticas. La radiación infrarroja que uno puede sentir emanando de un calentador doméstico, una lámpara de calor infrarroja o un horno de cocina son ejemplos de radiación térmica, al igual que la luz IR y visible emitida por una bombilla incandescente incandescente (no lo suficientemente caliente como para emitir la luz azul alta). frecuencias y por lo tanto aparecen amarillentas; las lámparas fluorescentes no son térmicas y pueden parecer más azules). La radiación térmica se genera cuando la energía del movimiento de partículas cargadas dentro de las moléculas se convierte en energía radiante de ondas electromagnéticas. La frecuencia de onda emitida de la radiación térmica es una distribución de probabilidad que depende únicamente de la temperatura y, para un cuerpo negro, viene dada por la ley de radiación de Planck. La ley de desplazamiento de Wien da la frecuencia más probable de la radiación emitida y la ley de Stefan-Boltzmann da la intensidad del calor (potencia emitida por área).
Partes del espectro electromagnético de la radiación térmica pueden ser ionizantes si el objeto que emite la radiación está lo suficientemente caliente (tiene una temperatura lo suficientemente alta ). Un ejemplo común de este tipo de radiación es la luz solar, que es radiación térmica de la fotosfera del Sol y que contiene suficiente luz ultravioleta para provocar la ionización en muchas moléculas y átomos. Un ejemplo extremo es el destello de la detonación de un arma nuclear , que emite una gran cantidad de rayos X ionizantes simplemente como producto del calentamiento de la atmósfera alrededor de la bomba a temperaturas extremadamente altas.
Como se señaló anteriormente, incluso la radiación térmica de baja frecuencia puede causar ionización de la temperatura siempre que deposite suficiente energía térmica para elevar las temperaturas a un nivel suficientemente alto. Ejemplos comunes de esto son la ionización (plasma) que se observa en las llamas comunes y los cambios moleculares causados por el " oscurecimiento " en la cocción de los alimentos, que es un proceso químico que comienza con un gran componente de ionización.
La radiación de cuerpo negro es la radiación de un radiador idealizado que emite a cualquier temperatura la máxima cantidad posible de radiación en cualquier longitud de onda determinada. Un cuerpo negro también absorberá la máxima radiación incidente posible en cualquier longitud de onda determinada. La radiación emitida cubre todo el espectro electromagnético y la intensidad (potencia/unidad de área) a una frecuencia determinada está dictada por lade radiación de Planck . Un cuerpo negro a temperaturas iguales o inferiores a la temperatura ambiente parecería absolutamente negro ya que no reflejaría ninguna luz. En teoría, un cuerpo negro emite radiación electromagnética en todo el espectro, desde ondas de radio de muy baja frecuencia hasta rayos X. La frecuencia a la que la radiación del cuerpo negro es máxima viene dada por la ley de desplazamiento de Wien .
No se ha descubierto que las formas de radiación no ionizantes y de menor energía causen cáncer en las personas.