Mikroaallot – miten ne toimivat?
ET VOI nähdä tai haistaa tai koskettaa sitä, mutta sitä on kaikkialla ympärilläsi. Jotkut ympäristönsuojelijat nimittävät sitä ”elektroniseksi savusumuksi”, ja eräs yhdysvaltalainen valtion virasto on varoittanut, että ne säteilypitoisuudet, joille amerikkalaiset ovat päivittäin alttiina heidän edes tietämättä sitä, voivat olla vaarallisia. Se ei ole paikallinen ongelma.
Erään Yhdysvaltain hallituksen raportin mukaan ihminen voi olla astumassa ”nykyiseen kemialliseen saastumiseen verrattavaan ympäristön energiasaastumisen aikakauteen”. Se varoittaa, että ”biologisten pitkäaikaisvaikutusten aliarvioimisen tai väheksymisen johdosta alttiina olosta vähäisille pitoisuuksille voisi tulla kriittinen ongelma kansanterveydelle, varsinkin jos ilmenee geneettisiä vaikutuksia”.
Varoitukset koskivat mikroaaltosäteilyä. Mutta mitä mikroaallot ovat? Miten ne vaikuttavat? Mitä ne voivat aiheuttaa sinulle? Miten vaarallisia ne ovat?
Mitä ne ovat
Mikroaallot ovat eräänlaista sähkömagneettista energiaa eli säteilyä. Taajuuden (värähtelynopeuden) ja aallonpituuden perusteella mikroaallot sijoittuvat sähkömagneettisessa spektrissä infrapunasäteitten ja radioaaltojen väliin.
Sähkömagneettista säteilyä on kahdenlaista: ionisoivaa ja ionisoimatonta säteilyä. Ionisoivaa säteilyä ovat spektrin toiseen päähän sijoittuvat röntgen- ja gammasäteet. Spektrin loppuosa koostuukin sitten ionisoimattomasta säteilystä: ultraviolettivalosta, näkyvästä valosta, infrapunasäteistä ja radioaalloista. (Ja mikroaallot me löydämme kahden viimeksi mainitun välimailta.) Nimitykset ionisoiva ja ionisoimaton ilmaisevat erään tärkeän eroavuuden.
Ionisoiva säteily pystyy irrottamaan atomeista elektroneja ja luomaan sähköisesti varattuja, erittäin pysymättömiä ja kemiallisesti aktiivisia atomeja, ioneja. Toisin sanoen ionisoiva säteily vaurioittaa poikkeuksetta elävän kudoksen soluja ja voi aiheuttaa geneettisiä mutaatioita. Tällaiselle säteilylle altistumiseen, olkoonpa säteily kuinka lievää hyvänsä, sisältyy jonkinlainen riski.
Toisaalta mikroaallot ovat ionisoimatonta energiaa. Ne ovat vaikutukseltaan paljon heikompia, eikä niiden energia riitä irrottamaan elektroneja atomeista, minkä vuoksi ihminen on tuntenut olevansa suhteellisen vapaa hyödyntämään tällaista energiaa sen tarjoamien arvokkaitten etujen vuoksi.
Mihin niitä käytetään
Noin 50 vuotta sitten ei ollut keinotekoisesti tuotettuja mikroaaltoja. Auringosta ja muista linnunradalla olevista lähteistä tulevaa mikroaaltosäteilyä pääsi tunkeutumaan vain vähän ilmakehäämme. Mutta sitten toisen maailmansodan edellä kehitettiin tutka. Näin mikroaallot tulivat ensi kerran yleiseen tietoisuuteen, sillä tutka toimii mikroaalloilla. Viime vuosina ihmisen kyky tuottaa ja valjastaa mikroaaltoja on johtanut niin runsaaseen mikroaaltolaitteitten markkinoille tuloon, että nykyään mikroaaltolaitteet vaikuttavat jossakin määrin lähes jokaiseen ihmiseen maailmassa.
Varsinkin joillakin kaupunkialueilla mikroaaltosäteilyn ja sille sukua olevan korkeataajuisen radioaaltosäteilyn arvioidaan olevan jopa miljardi kertaa tai yli miljardi kertaa voimakkaampaa verrattuna vastaavanlaiseen ympäristössä luonnostaan esiintyvään säteilyyn. Ja monin paikoin tällaista säteilyä tulee koko ajan yhä useammasta lähteestä.
Lähes kaikilla lentokentillä on nykyään mikroaalloilla toimivia tutkaohjausjärjestelmiä. Myös poliisin tutka toimii mikroaaltotaajuuksilla. Mutta tutkassa käytön lisäksi mikroaallot siirtävät myös erittäin suuren taajuuden omaavia televisiosignaaleja. Kaukopuhelut voivat mennä kaupungista toiseen mikroaaltosäteilynä. Mikroaaltouunit ovat yleistymässä. Yhdessä kaupungissa sijaitsevat tietokoneet pystyvät mikroaaltojen avulla siirtämään tietoja toisessa kaupungissa oleviin tietokoneisiin. Radioinnissa, valvonnassa ja tietoliikennesatelliittijärjestelmissä samoin kuin joissakin ilman saastumisesta varoittavissa järjestelmissä käytetään hyväksi mikroaaltoja. Joissakin maissa tienvarsien hätäpuhelimet toimivat mikroaalloilla. Niitä käytetään murtohälytinjärjestelmissä ja autotallin oven automaattisesti avaavissa laitteissa.
Armeijat ovat ilman muuta suurimpia mikroaaltolaitteitten käyttäjiä nykyisessä elektronisen sodankäynnin maailmassa. Ne käyttävät mikroaaltoja esimerkiksi tutkaseurannassa ja -haravoinnissa, ydinohjusten ja ohjustentorjuntaohjusten ohjausjärjestelmissä, panssarivaunujen etäisyysmittareissa ja salakuuntelussa.
Lääketiede on keksinyt mikroaalloille omia sovellutuksia steriloinnissa, kokeellisessa syövänhoidossa, kasvainten kasvun hidastamisessa ja diatermisissa laitteissa, jotka kohottavat ruumiin kudosten lämpötilaa esimerkiksi hoidettaessa limapussintulehdusta, niveltulehdusta, lihaskipuja ja nyrjähdyksiä. Yksistään Yhdysvalloissa hoidetaan vuosittain arviolta kahta miljoonaa ihmistä tällaisilla laitteilla.
Teollisuus käyttää mikroaaltoja perunalastujen kuivaamiseen, pähkinöitten, papujen ja kahvin paahtamiseen, leivän ja munkkirinkilöitten nostatukseen ja pekonin esikypsytykseen. Niitä käytetään myös lankojen, puun, maalien, paperin, nahan, tupakan, lyijykynien, tekstiilien ja tulitikkujen massapäitten kuivatukseen ja kumin vulkanointiin ja nailonin, uretaanin ja raionin saumaukseen. Esimerkiksi monilla pankeilla, sanomalehdillä ja lentoyhtiöillä on nykyään mikroaalloilla toimivia kuvanäyttölaitteita.
Avaruuteen on suunniteltu valtavaa satelliittivoimalaa, joka keräisi aurinkoenergiaa, muuttaisi sen mikroaalloiksi ja suuntaisi ne maahan. Täällä mikroaallot muutettaisiin sähköksi. Lisäksi autoihin suunnitellaan tutkaohjattua jarrujärjestelmää, joka suuntaisi mikroaaltosäteilyä ajoneuvon edelle, aistisi uhkaavan yhteentörmäyksen ja painaisi jarruja automaattisesti.
Mikroaallot ovat tosiaan vaikuttaneet valtavasti meidän elämäämme, ja silti hyvin harvat meistä todellisuudessa tietävät, miten ne toimivat meille monille tutuiksi tulleissa tehtävissään.
Miten mikroaallot vaikuttavat?
Koska mikroaallot ovat pohjimmiltaan pelkkää energiaa, niitä käytetään monenlaisiin tarkoituksiin. Esimerkiksi tutka keskittää mikroaallot tarkkaan suunnatuiksi säteiksi ja tähtää ne kohteeseen lyhyinä purkauksina tai pulsseina. Koska mikroaallot heijastuvat sähköä johtavasta metallista, niin kohteeseen, sanokaamme lentokoneeseen, suunnatut mikroaallot kimmahtavat takaisin lähettimeen. Aikaväli lähetetyn ja vastaanotetun signaalin välillä mahdollistaa kohteen etäisyyden mittaamisen, kun muistetaan mikroaaltojen etenevän valon nopeudella. Kahdesta eri korkeudesta saatuja aikavälejä vertaamalla voidaan laskea kohteen korkeus.
Syy siihen, miksi mikroaaltojen energiaa voidaan käyttää mikroaaltouuneissa ruoan kypsyttämiseen, on yksinkertainen: vaikka metallit heijastavat mikroaaltoja, ravintoaineet imevät niitä. Siksi metallilaatikko, uuni, heijastaa mikroaaltosäteet, jotka kimmahtelevat ympäriinsä uunissa, kunnes törmäävät ruokaan. Sen jälkeen ne imeytyvät ruokaan ja saavat ruoan kosteat molekyylit värähtelemään rajusti, kaksi ja puoli miljardia kertaa sekunnissa. Tällainen kitka synnyttää lämpöä, ja tämä lämpö suorittaa kypsytyksen. Itse asiassa ruoka tuottaa itse oman lämpönsä.
Mikroaaltouunissa menee hyvin vähän energiaa hukkaan uunin tai sen sisällä olevan ilman lämmittämisessä, toisin kuin tavanomaisessa kypsytyksessä. Lisäksi kypsytysastioitten lämmittämiseen kuluu hyvin vähän energiaa, sillä mikroaaltokypsytyksessä käytetään lasisia, pahvisia tai muovisia astioita, joista kaikista mikroaallot tunkeutuvat läpi imeytymättä niihin tai heijastumatta niistä. Kun siis pieni ruoka-annos vastaanottaa mikroaaltoenergian täyden voiman, se kypsyy hyvin nopeasti.
Esimerkiksi perunan kypsytys kestää tavallisesti uunissa 45–60 minuuttia. Mikroaaltouunissa yksi peruna voi kypsyä 2,5–6 minuutissa riippuen perunan koosta ja uunimerkistä ja -mallista. Jos kypsymässä on kaksi perunaa, kypsytysaika voi kasvaa 5–12 minuutiksi. Kypsytysajan kasvu johtuu siitä, että mikroaaltonenergia jakaantuu kahtaalle sen sijaan että se imeytyisi kaikki yhteen perunaan. Juuri kypsytysaikojen huomattava nopeutuminen onkin tärkein mikroaaltouunien tarjoama etu.
Suomessa mikroaaltouuneja oli vuonna 1978 yli 5000 kappaletta, ja niitä tulee noin 1000 lisää vuosittain. USA:ssa näitä uuneja on jo miljoonia, ja vuonna 1975 mikroaaltouunien myynti ohitti siellä ensi kerran kaasu-uunien myynnin. On ennustettu, että vuonna 1985 puolessa kaikista amerikkalaisista kodeista ruoka valmistetaan mikroaaltouuneilla. Japanissa ne ovat vielä yleisempiä; kerrotaan, että vuonna 1976 oli sikäläisistä kodeista seitsemäntoista prosenttia sellaisia, joissa oli mikroaaltouuni, kun taas USA:ssa oli tuona vuonna samanlainen uuni neljässä prosentissa kodeista.
Ensimmäiset mikroaaltouunit tulivat USA:ssa myyntiin vuonna 1967, jolloin myytiin ainoastaan 10000 uunia. Mutta sen jälkeen myynti on kasvanut uskomattomasti. Joidenkuiden mielestä myynnin yhtäkkinen kasvu on tapahtunut ilman täyttä käsitystä siitä, miten mikroaallot voivat vaikuttaa ihmiselimistöön.
Kasvavan huolestumisen vuoksi Yhdysvalloissa alettiin 1970-luvun puolivälissä tutkia laajasti alhaiselle mikroaaltosäteilylle alttiinaoloon liittyviä mahdollisia riskejä ja nykyisten länsimaisten turvallisuusnormien kelpoisuutta. Osia näitten tutkimusten tuloksista alkaa olla käytettävissä, ja eräät tiedemiehet ovat ruvenneet ilmaisemaan huolestuksensa. Miksi? Mitä he ovat havainneet? Näitä kysymyksiä tarkastellaan myöhemmin Herätkää!-lehdessä.
[Kuva s. 14]
Lentokentillä on nykyään mikroaalloilla toimivia ohjausjärjestelmiä