●携帯電話(スマートフォン)の電磁波とは?


■電磁波って何だ?
電磁波という言葉を分解してみよう。電気の「電」、磁気の「磁」、波長の「波」。 電気の影響が及ぶ範囲を電場と言って、磁気の影響が及ぶ範囲を磁場という。 その電場と磁場がお互いに影響しあって作られる波のことを電磁波というんだ。
電気と磁気というと一見関係なさそうに思えるけど実は深い関係があるんだ。
波というくらいだから大波もあれば小波もある訳だけど、その波が1往復する間に進む距離を波長と言うんだ。


波長は距離のことだよね。だから波長の単位はミリメートル(mm)とかセンチメートル(cm)とかメートル(m)とかだね。
それに対して、1秒間に作られる波の数を周波数と言って、その単位をヘルツ(Hz)って言うんだ。
1秒間に波が1往復するのが1ヘルツ。100回往復すれば100ヘルツというわけだ。
下の図では横軸が時間になっている点に注意。横軸が時間の場合の1往復を周期(サイクル)と言うんだ。


電波(電磁波)のスピードは光と同じなんだ。光が1秒間に進む距離は約30万km(地球7週半) だから30万kmの距離でいくつの波が形成されたかっていうことと、1秒間に波が何往復したかってことは同じことになるよね。 要するに波長が短い=周波数が高いということになるんだ。

さて、ヘルツって聞いたことあるよね。携帯電話の周波数は800メガヘルツ(ドコモのPDC、auのcdmaOne)とか1.5ギガヘルツ(Jフォンやツーカー)とか言うでしょ。
MHzのM(メガ)は10の6乗(100万)だから、携帯電話の800MHzというのは800×100万回(8億サイクル)を1秒間に繰り返してるということ。 もうひとつついでに、GHzのG(ギガ)は10の9乗だから1GHzは1000MHz。1.5GHzであれば1秒間に15億サイクルの波ということ。 もーむちゃくちゃに波打ちまくりだね。

下の図のように色々な種類の電磁波があるんだ。
横軸を距離とすれば上の波は下の波より波長が長いと言える。
横軸を時間とすれば上の波は下の波より周波数が低い(周期が長い)ということになるね。


電磁波はマックスウェル(1831〜1879)というスコットランドの学者さんが予言して、 それを実験で証明したのがドイツのヘルツ(1857〜1894)って人。
周波数の単位のヘルツはこのヘルツさんから由来しているんだ。 (800メガマックスウェルって言いにくいから?)
ふたりとも若くして亡くなっているけど、電磁波の研究で電磁波を浴びすぎたって訳じゃないよね。(^-^;




■ケータイ電磁波とは?
電磁波について大体分かったところでいよいよケータイ電話の電磁波について説明しよう。
電磁波は電離放射線と非電離放射線に大別されます。電離放射線は原爆の放射能に含まれるガンマ線やレントゲン撮影のときのエックス線、皮膚ガンの原因と言われる紫外線等、非常に危険な電磁波です。
非電離放射線は我々に身近な太陽光線と電波です。周波数が3kHzから3THzまでを電波と呼びます。
さらに、電波にはたくさんの種類があります。その種類によってそれぞれ特徴があるので、電波の特徴に合わせて用途が決められているんだ。
電磁波って言うと人間が作り出したものだと思っていた人もいるだろうけど、光も電磁波の一種なんだ。電磁波は自然の中にもたくさんあるものなのだ。
「なぁんだ、自然界にもあるものなら安全じゃないの?」・・・なんて思ってはいけない。自然界にある電磁波と人が作り出す電磁波の種類は違うし、人工の電磁波が我々の居住空間に本格的に入ってきてからまだわずか50年程度なのだ。携帯電話に至っては平成6年4月の端末売切制によって一気に普及してきた訳だから、それを考えるとまだ10年ぐらいしか経っていないんだよ。

   
 
一言で電磁波って言っても色々な種類があって、それぞれ特徴があるのだ。
携帯電話の電磁波はマイクロ波の中の極超短波になるんだ。 ちなみに光も電磁波の仲間 だよ。
 

このホームページは携帯電話の電磁波についてのレポートなので、マイクロ波が人体に及ぼす影響についての内容が中心となっているよ。
電磁波の種類によって性質が違うので、電磁波をひとまとめにするとかえって混乱してしまうから、その点は気を付けてね。
電磁波の種類と特徴を下の表にまとめました。注目すべき点は携帯電話も電子レンジも同じマイクロ波を使用しているという点。通常、我々の周りにある家庭用電化製品の多くは50Hz(東日本)か60Hz(西日本)の超低周波を使用しているんだ。 マイクロ波は、比較的高周波の部類に入るラジオ波やテレビ波よりもさらに高い周波数になっているよね。詳しくはケータイ電磁波の何が問題なのだろう?で説明するけど、これがケータイ電磁波の大きな懸念材料にもなっているんだ。

電磁波の種類と特徴
周波数
(Hz)
名称
波長
(メートル)
特徴
主な用途
ガンマー(γ)線 放射線のひとつ。高エネルギーで数センチの鉛も貫通する。透過能力が高い。原爆の放射能にも含まれる。生体への影響は大きい。 科学観測機器
エックス(X)線 感光作用、イオン化作用。宇宙からも降り注いでいるが波長が短いためオゾン層に吸収され地表にはほとんど届かない。 医療機器(X線、CTスキャナー)
紫外線 科学作用、生理作用。弱い紫外線でも長時間皮膚をさらすと炎症を起こす。 殺菌灯、日焼けサロン
可視光線 目を刺激して視覚を発生させる。 光学機器
赤外線 原子やイオンを振動。ほとんが熱エネルギーに変換。 工業用(加熱・乾燥)、赤外線ヒーター、赤外線写真

サブミリ波   光通信システム
ミリ波 空気中水分により減衰を受けやすい。大容量通信に適す。 衛星通信、各種レーザー
センチ波 鋭い指向性があり、他からの妨害を受けにくく、他への妨害に少ない 携帯電話、PHS、衛星放送、無線LAN、ブルートゥース、電子レンジ
極超短波 アンテナが小さくてすむので、移動体通信に使われる 携帯電話、テレビ、タクシー無線、航空機電話
超短波 電波の直進性が目立ってくる。 航空管制通信、テレビ、FM放送
短波 電離層で反射するので、小電力で遠方まで届く。 船舶・航空機通信、国際放送、ラジオ
中波 地表面を伝わる性質、低い山は乗り越える。 船舶・航空機用ビーコン、AMラジオ
長波 地表では安定しており、温度の影響もすくない。 船舶・航空機用ビーコン、無線航行
超長波 遠方まで届く、海水への浸透性がよい。 無線航行(オメガ)


超低周波 波長が長すぎて電磁波としての性質が現われにくい、正確には電磁界という。 高圧送電線、家庭用電気製品

携帯電話の使用する周波数
NTTドコモPDC
au CdmaOne
800MHz帯
ツーカー各社
J-フォン
NTTドコモシティホン(関西ではシティオ)
1.5GHz帯
PHS 1.9GHz帯
第三世代携帯電話
CdmaOne2000
NTTドコモ FOMA(W-CDMA)
Vodafone Global Stanndard
2.0GHz帯
携帯電話の周波数は正確には800MHzや1.5GHzと言うのが正解で、ぴったり800MHzや1.5GHzを使っているって訳じゃないんだよ。 800MHz付近の周波数のうち106MHzの周波数の幅(帯域)が、1.5GHz帯では48MHzが割り当てられてるんだ。

NTTドコモ、au(旧IDO/DDIセルラー)のPDCデジタル携帯電話とcdmaOneが800MHz帯の電波を利用、NTTドコモのシティホン(関西ではシティイオ)、ツーカー各社、J-フォンのデジタル携帯電話などが1.5GHz帯の電波を利用しているよ。
PHSは1.9GHz帯で、第三世代携帯電話(3G)では2.0GHz帯が割り当てられています。
周波数が高いほど直進性が増し、データの伝送レートを上げる事が容易となります。

ここでは携帯電話がどの周波数帯を使用しているかを覚えておいてね。

 
マメ知識  携帯電話のアンテナの長さについて
電波と光は仲間なので、電波が空間を1秒間に進む距離は光と同じで約30万km/秒
従って、波長は以下の式で求めることができます。
波長=30万Km÷周波数
800MHzの波長=30万km÷800MHz=30,000,000,000cm÷800,000,000Hz=37.5cm
この波長の電波に効率良く共振出来るアンテナの長さは一般的に2分の1や4分の1となります。現在の主流は4分の1が多いので37.5÷4=約9cmとなります。
1.5GHzの場合は上記の計算式から約5cmとなります。
皆さんも自分のケータイのアンテナの長さを測ってみてはどうかな?
※アンテナ内蔵タイプもあるし、メーカーにより若干の違いはあります。
 



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