1.5.4. Вибрационные колебания

Вибрацией называется механическое колебательное дви­жение, заключающееся в перемещении тела как целого. Виб­рация, в отличие от звука, не распространяется в виде волн сжатия/разряжения, а передается только при механическом контакте одного тела с другим.

В природе вибрация практически не встречается, но, к со-, жалению, очень часто возникает в технических устройствах. Более того, в технике вибрацию специально используют, на­пример, при вибрационной транспортировке.

Имеется три основных механизма возбуждения вибрации. Первый механизм связан с силами инерции и криволинейностью пути и, например, вызывает вибрацию наземного транспорта, существенно возрастающую при движении по неровностям агрофона. Второй механизм связан с неуравновешенными си­лами ударного действия и, например, вызывает вибрацию при ковке, штамповке, клепке и т.п. Третий механизм связан с несо­впадением геометрического центра и центра масс вращающейся системы и повсеместно вызывает вибрацию в механизмах, где есть вращающиеся части.

С физической точки зрения простое вибрационное движе­ние характеризуется частотой и максимальной амплитудой движения, виброскоростью и виброускорением. Из-за боль

1.5.7. Ионизирующие излучения

Ионизирующим излучением называют потоки корпускул (элементарных частиц) и фотонов (квантов) электромагнит­ного поля, которые при движении через вещество ионизиру­ют его атомы и молекулы.

Наиболее известны альфа-частицы (представляющие со­бой ядра гелия и состоящие из двух протонов и двух нейтро­нов), бета-частицы (представляющие собой электрон) и гам­ма-излучение (представляющее кванты электромагнитного поля определенного диапазона частот). Дуализм «частица-волна» квантового мира позволяет говорить об альфа-излу­чении и бета-излучении. Ионизирующими являются также рентгеновское, тормозное и космическое излучения, потоки протонов, нейтронов и позитронов.

Природное ионизирующее излучение присутствует повсюду. Оно поступает из космоса в виде космических лучей. Оно есть в воздухе в виде излучений радиоактивного радона и его вто­ричных частиц. Радиоактивные изотопы естественного происхож­дения проникают с пищей и водой во все живые организмы и оста­ются в них. Ионизирующего излучения невозможно избежать. Естественный радиоактивный фон существовал на Земле всегда, и жизнь зародилась в поле его излучений, а затем, много-много позже, появился и человек. Эта природная (естественная) радиа­ция сопровождает нас в течение всей нашей жизни.

Физическое явление радиоактивности было открыто в 1896 г., и сегодня оно широко применяется во многих областях. Не­смотря на радиофобию, атомные электростанции играют важ­ную роль в энергетике многих стран. Рентгеновское излуче­ние используется в медицине для диагностики внутренних повреждений и заболеваний. Ряд радиоактивных веществ ис­пользуется в виде меченых атомов для исследования функ­ционирования внутренних органов и изучения процессов об­мена веществ. Для лечения рака методами лучевой терапии используются гамма-излучение и другие виды ионизирующих излучений. Радиоактивные вещества широко применяются в различных приборах контроля, а ионизирующие излучения (в первую очередь рентгеновское) — для целей промышлен­ной дефектоскопии. Знаки «выход» в зданиях и самолетах благодаря содержанию радиоактивного трития светятся в тем­ноте в случае внезапного отключения электричества. Многие приборы пожарной сигнализации в жилых домах и обществен­ных зданиях содержат радиоактивный америций.

Радиоактивные излучения разного типа с разным энерге­тическим спектром отличаются разной проникающей и иони­зирующей способностью. Эти свойства определяют характер их воздействия на живое вещество биологических объектов.

Биологическое действие ионизирующего излучения за­ключается в том, что поглощенная веществом энергия про­ходящего через него излучения расходуется на разрыв хими­ческих связей атомов и молекул, что нарушает нормальное функционирование клеток живой ткани.

Различают следующие эффекты воздействия ионизирую­щего излучения на организм человека: соматические (острая лучевая болезнь, хроническая лучевая болезнь, местные лу­чевые поражения), соматостохастические (злокачественные опухоли, нарушения развития плода, сокращение продолжи­тельности жизни) и генетические (генные мутации, хромо­сомные аберрации).

Если источники радиоактивного излучения находятся вне организма человека (и тем самым человек облучается снару­жи), то говорят о внешнем облучении.

Если радиоактивные вещества, находящиеся в воздухе, пище и воде, попадают внутрь организма человека, то источ­ники радиоактивного излучения оказываются внутри орга­низма, и тогда говорят о внутреннем облучении.

Подчеркнем, что внешнее облучение происходит от не­посредственного взаимодействия радиоактивных ионизи­рующих излучений внешних источников с атомами биоло­гических субстратов организма. Защититься от внешнего излучения можно, поставив на пути движения излучений тот или иной защитный экран и/или применив средства индивидуальной защита. В частности, специальная защитная одеж­да полностью защищает от альфа-излучения и частично — от бета-излучения, рентгеновского или гамма-излучения.

Внутреннее облучение всегда связано с попаданием в ор­ганизм человека радиоактивных веществ, разнообразие ко­торых обусловливает разнообразие механизмов поглощения, усвоения и вывода этих веществ из организма, степень учас­тия в метаболизме. Поскольку многие вещества из организ­ма практически не выводятся, то облучение длится всю жизнь. Кроме того, доза облучения резко возрастает из-за беско­нечно малого расстояния до ионизируемой ткани и отсутствия защитного действия кожи. Поэтому самые мощные по радиа­ционному повреждению биологических тканей альфа-части­цы при попадании внутрь организма из полностью безопас­ных при внешнем облучении становятся наиболее опасными при внутреннем. И наконец, методы защиты, которые разра­ботаны для внешнего облучения, невозможно применить к внутреннему облучению. Поэтому внутреннее облучение во много раз опаснее, чем внешнее, при тех же количествах ра­дионуклидов. Уменьшение внутреннего облучения достига­ется средствами индивидуальной защиты, предохраняющи­ми, в частности, органы дыхания (дыхательные пути) от радиоактивных веществ, находящихся в воздухе, а также с по­мощью специального рациона питания.