Elektromagnetische Wellen – nützlich oder schädlich?

Die Menschheit ist in einer Zeit angelangt, in der die gesamte Welt digitalisiert wird. Dies ist nicht mehr „bloß“ eine Digitalisierung, sondern mehr. So wird beispielsweise nicht mehr nur darauf Wert gelegt, in Sekundenschnelle Nachrichten zu senden, sondern weiterer Komfort gewinnt an Bedeutung, wie die kabellose Verbindung von unterschiedlichen Geräten.

So gab es vor wenigen Jahren noch Internetkabel, die man mit einem Computer im Haus verbinden musste. Heutzutage ist es allerdings bereits ganz normal, einen W-Lan Router zu besitzen. Auf diese Art und Weise kann man jetzt in jedem Raum des Gebäudes Internet kabellos empfangen, und zwar mit mehreren Geräten gleichzeitig.

Dabei stellt sich allerdings allmählich die Frage, wie diese Datenübertragung funktioniert. Es ist eine erstaunliche Tatsache, dass beispielsweise ein Computer ein Signal an einen Drucker sendet und der Drucker fast zeitgleich mit dem Drucken beginnt.
Der beschriebene Vorgang funktioniert mit Funkwellen, genauer gesagt mit Mikrowellen. Diese Mikrowellen gehören zum elektromagnetischen Spektrum und sind die kürzesten Radiowellen.
Elektromagnetische Wellen sind etwas ganz natürliches. Wir sind immer von ihnen umgeben. So gehören die Mikrowellen, das Licht, aber auch Röntgen- und radioaktive Strahlen zu den elektromagnetischen Wellen.

Das Besondere an ihnen ist, dass sie unterschiedliche Eigenschaften haben. Dies hängt ganz allein davon ab, welche Frequenz sie besitzen. Das heißt, wie viele Schwingungen in einer Sekunde stattfinden (Die Physikalische Einheit heißt Hertz  Hz.). So können elektromagnetische Wellen sowohl sehr gefährlich, als auch harmlos sein, genau wie radioaktive Strahlen und das Licht.
Diese elektromagnetischen Wellen erzeugen elektromagnetische Felder. Die elektrischen Felder sind auch der Grund für die Bewegung der elektrischen Ladungen in einem Leiter z.B. Elektronen, die sich in einem Draht vom Minuspol zum Pluspol bewegen. Sind die Felder stark genug, dann können sie Leuchtgas zum Leuchten anregen (z.B. Leuchtstoffröhren) und durch eine Isolierung hindurch wirken oder andere elektrische Geräte stören. Gefährlich wird dies für Menschen mit einem Herzschrittmacher.

Aber was hat es mit dem „Elektromagnetischen“ auf sich?
Es gibt elektrische Felder und magnetische Felder. Erzeugt man eines von den beiden, dann entsteht automatisch das andere gleichzeitig mit. Die Wellen stehen immer senkrecht aufeinander. Dies verdeutliche ich im dreidimensionalen Diagramm. Einmal ist die Sicht von oben, und einmal von der Seite.

Abb. 1 – Sicht von oben auf das Diagramm: Magnetische Wellen (blau), senkrecht auf ihnen stehen die elektrischen Wellen (rot) als Querschnitt von Abb 2 dargestellt. | Diagramm: Martin Hoppstock

Im ersten Bild (Abb. 1) sieht man die magnetischen Wellen (blau), man guckt von oben auf das Diagramm. Senkrecht auf ihnen stehen die elektrischen Wellen (rot).
Um die Wellen besser zu erkennen wird in der Abbildung 1 ein Querschnitt von der Abbildung 2 gezeigt. In Wirklichkeit bewegen sich die Elektromagnetischen Wellen in alle Richtungen des Raumes (Abb. 2).

Abb. 2 In Wirklichkeit bewegen sich die Elektromagnetischen Wellen in alle Richtungen des Raumes | Bild: Martin Hoppstock (erstellt mit „Schönheit der Mathematik“ von Florian Borges, Aulis Verlag Deubner)

Hier beziehe ich mich etwas genauer auf die Mikrowellen, mit folgender Überlegung: Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen, die eine Frequenz von 1 000 000 000 Hz bis zu 300 000 000 000 Hz haben. Das heißt, dass sie in einer Sekunde eine Milliarde Mal bis zu dreihundert Milliarden Mal schwingen. Dabei bewegen sie sich mit Lichtgeschwindigkeit fort. Das bedeutet mit einer Geschwindigkeit von

| Formel: Martin Hoppstock

 

 

Abb. 3 | Martin Hoppstock

Die Wellen legen in einer Sekunde 299792,458 km zurück. Das sind 299 792 458 000 mm. Hat man nun auf dieser Strecke 1 000 000 000 Schwingungen, dann rechnet man:

| Formel: Martin Hoppstock

Das bedeutet, dass bei einer Frequenz von 1GHz die Wellenlänge rund 30cm beträgt. Das sind die längsten Mikrowellen. Aus einer Frequenz von 300Ghz folgt:

| Formel: Martin Hoppstock

Bei einer Frequenz von 300 GHz beträgt die Wellenlänge also rund 1 mm.

Doch wie genau wirkt sich die Strahlung auf den menschlichen Körper aus?
Darüber ist noch nicht viel bekannt. Viele Studien besagen, dass die Strahlung ungefährlich ist, aber andere behaupten das Gegenteil. Man hat davor Angst, dass elektromagnetische Wellen die Funktion der körpereigenen Zellen verändern oder beinträchtigen könnten. Das könnte vielleicht bis zum Krebs führen. Bewiesen sind diese Behauptungen allerdings noch nicht.

Wäre es daher nicht sinnvoll, Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen, falls tatsächlich eine Gefahr von der Strahlung ausgeht?
Die Hauptverursacher der elektromagnetischen Strahlen sind die Handys. Sollte es daher eine Begrenzung des Handygebrauches geben, besonders für Kinder, die noch nicht erwachsen sind und für die jene Strahlung besonders gefährlich sein könnte?

Um diese Fragen zu beantworten, befragten wir Fußgänger in Salzwedel.
Laut Herrn Meinecke sei das Problem, dass die Menschen sich für solche Dinge gar nicht interessieren, deshalb kümmere sich kaum jemand um den Schutz vor den Mikrowellen. Somit müsse die Industrie die Technik weiterentwickeln, sodass die Strahlungsbelastung geringer werde. Für Kinder und Jugendliche reiche es aus, erst ab einem Alter von 14 Jahren ein Smartphone zu besitzen.

Mit Sicherheit bekannt ist, dass diese Wellen gefährlich werden, wenn sie so energiereich sind, dass sie die kleinsten Bestandteile unseres Körpers verändern. Jenes passiert dann, wenn die Wellenlänge im Nanometerbereich liegt, wie es bei Röntgen- und radioaktiver Strahlung der Fall ist.
Elektromagnetische Wellen sind also ein ganz natürliches und auch interessantes Phänomen, das der Mensch zu seinem eigenen Vorteil benutzt. Vielleicht wäre es besser, wenn die Menschen anfangen würden, das Handy oder die Mikrowelle seltener zu benutzen, da man eben noch nicht so genau weiß, ob diese Strahlung gefährlich sein könnte.

Es könnte so sein, wie in der Industriellen Revolution. Als es zum ersten Mal Lokomotiven gab, hatten viele Leute auch vor ihnen Angst, da man dachte, die hohe Geschwindigkeit würde einem schaden. Heutzutage wissen wir es besser und bewegen uns in Autos viel schneller fort als in den damaligen Dampflokomotiven.
Vielleicht ist es mit der elektromagnetischen Strahlung genauso und es stellt sich in ein paar Jahren heraus, dass wir uns um unsere Gesundheit viel zu viele Sorgen gemacht haben. Aber vielleicht werden wir feststellen, dass die Strahlung den zukünftigen Generationen gewaltigen Schaden zugefügt hat. Das kann jetzt noch keiner wissen.

Vorsicht ist die einzige Möglichkeit zum Schutze der Menschheit, ansonsten sind wir auf dem besten Weg, uns selbst zu vernichten.
Quellen
Formel: (sin(x*x + a*a))
Formeln / Berechnungen: Sämtliche Formeln und Berechnungen stammen von Martin Hoppstock
Information: „Erzeugt man eines von den beiden [Elektromagnetischen Feldern], dann entsteht automatisch das andere gleichzeitig mit. Die Wellen stehen immer senkrecht aufeinander“

Diese Information stammt aus dem Buch „Skurrile Quantenwelt“ von Silvia Arroyo Camejo, das im Fischer Verlag erschienen ist. Aus dem Buch wurde kein Text zitiert.

 

Von Martin Hoppstock, Klasse 8d, Friedrich-Ludwig-Jahn-Gymnasium Salzwedel

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