Популярная физика. От архимедова рычага до квантовой механики - [283]

Мутации могут происходить самопроизвольно, как следствие естественного фонового излучения (испускаемого содержащимися в земле радиоактивными веществами), пол влиянием космического фонового излучения или же в результате произвольных дефектов при воспроизводстве ключевых молекул. Однако в случае повышения уровня фонового излучения в результате взрывов ядерных бомб количество мутаций возрастает. Большинство мутаций имеют негативные последствия, и если их количество увеличится, то среди людей будет слишком много мутантов.

Были предприняты попытки замерить безопасный для человека уровень радиации.

Единицей излучения является рентген, названный так в честь первооткрывателя рентгеновских лучей. Один рентген (р) — это количество рентгеновских или гамма-излучений, достаточное для образования ионов, равных одной единице электростатического заряда (см. ч. II) в 1 куб. см сухого воздуха при 0 °С и давлении в 1 атмосферу. (Это чуть больше 2 млрд. положительных или отрицательных ионов.)

Вначале рентген применяли только для измерения электромагнитных излучений. Однако частицы высокой энергии обладают действием схожим с обычным излучением, поэтому была сделана попытка применить эту единицу и к радиоактивным излучениям. Физический эквивалент рентгена (ФЭР) — это количество радиации, оказывающей такое же влияние на живую ткань, как и 1 р рентгеновского или гамма-излучения.

Но одно и то же количество радиации оказывает одинаковое влияние не на все живые организмы. Говоря о человеке, стоит ввести понятие «биологический эквивалент рентгена» (БЭР), то есть количество излучения частиц, обладающих тем же действием на живые ткани, что и 1 р рентгеновских или гамма-лучей.

Тяжелые частицы особенно опасны для человека. Поэтому 1 р рентгеновских лучей можно также определить как 1 бэр. Однако 1 р альфа-частиц приравнивается к 10^–20 бэр. Другими словами, поглощение одной альфа-частицы для организма по крайней мере в 10 раз вреднее, нежели поглощение ионизирующего излучения (бета-частиц).

Использовать рентгены не всегда удобно, так как они определяют лишь производство ионов, а необходимое для образования ионных пар количество энергии некоторых излучений иногда определить довольно сложно. Поэтому была введена еще одна единица — рад (сокращение от «радиация»), которая определяет непосредственно количество энергии. Один рад — это количество энергии, при поглощении которой поглощающее вещество выделяет 100 эрг энергии на грамм. В большинстве случаев 1 рад равен 1 рентгену.

Фоновое излучение — это излучение, порожденное содержащимися в почве радиоактивными веществами, пришедшее из космоса и т. д. Согласно подсчетам, человек в среднем получает 0,05 бэра в год космического излучения и еще 0,05 бэра в год фонового излучения земли. Кроме того, в теле человека содержится калий–40 и углерод–14, облучающие человека еще 0,025 бэра в год. Таким образом, все мы подвержены общему фоновому излучению около 0,125 бэра в год, существовавшему всегда, в том числе и до зарождения жизни на Земле. Однако в тех частях земного шара, где уровень фонового излучения выше и где особое географическое положение усиливает космическое излучение, уровень фонового излучения достигает 12 бэр.

Конечно же выяснить, какой уровень фонового излучения является допустимым для человека экспериментальным путем, невозможно, однако ученые полагают, что человек может переносить излучение около 500 бэр в год. Среди людей, работающих с радиоактивными веществами, каждую неделю проводятся проверки с целью выяснить, не превысила ли доза поглощенного ими излучения дозволенной безопасной нормы (предположительно, в течение короткого времени, а также в случае облучения отдельных участков тела организм может выдерживать излучение в 500 бэр и более). Для контроля используются, например, специальные значки, прикрепляемые на грудь, которые состоят из полосок фотопленки, помешенной за различными фильтрами, выделяющими только «нужное» излучение. Чем большую дозу излучения получил человек, тем сильнее почернеет пленка.

Излучение в 100 рентген за несколько дней убивает практически любого млекопитающего, однако для полной стерилизации пищи от всех микроорганизмов необходимо излучение в несколько миллионов рентген. Столь мощное излучение в результате ядерных испытаний получить не удалось, а все взрывы ядерных бомб за всю историю атомного оружия подняли уровень фонового излучения на очень маленький процент.

Однако уровень фонового излучения все-таки повысился, поэтому под давлением общественного мнения ядерным державам пришлось выработать соглашение о запрете ядерных испытаний, приводящих к повышению уровня фонового излучения.

Наибольшую опасность представляет термоядерное оружие. Во время взрыва атомной бомбы осколки деления разлетаются не очень далеко и представляют опасность (пусть и страшную) лишь на относительно небольшом расстоянии от эпицентра взрыва. Водородная же бомба намного мощнее атомной, и осколки деления ее атомного взрывателя поднимаются взрывной волной высоко в атмосферу, где могут циркулировать в течение нескольких лет, медленно оседая на всей площади планеты. Наибольшую радиационную опасность для человечества представляет именно