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Pierre Dubochet | 29 mai 2013
Longueurs d'onde, corps humain, eau et résonance
Les industriels affirment souvent que les hyperfréquences pénètrent seulement quelques centimètres dans les tissus humains, par exemple moins d’un centimètre pour les fréquences situées vers 5 GHz, et entre un et cinq centimètres pour les téléphones et autres dispositifs utilisant les fréquences comprises entre 900 MHz et 2400 MHz.
Cela a un côté rassurant, car on en déduit que les organes seraient ainsi épargnés par les rayonnements. La réalité est différente. Le champs d'un téléphone cellulaire émis lors d'un appel existe encore après avoir traversé plus de 5 cm d'eau. Il est donc inexact d’affirmer que ces ondes pénétreraient moins de deux centimètres dans les tissus, puisque ces derniers stoppent bien moins les ondes que l'eau.
Physiquement, lorsque l’on tient un téléphone portable près de la tête, on reçoit le rayonnement le plus élevé. Le rayonnement électromagnétique, entre autres, va entraîner une partie de nos molécules sans ses folles variations de fréquence (des milliards de fois chaque seconde). Est-ce cela qui engendre une hausse sensible de la température, ou est-ce un autre effet?
Quand les ondes traversent un obstacle d’une certaine dimension, par exemple une paroi, la puissance qui ressort à l’opposé de la source d’émission est atténuée. La différence entre la puissance qui entre et la puissance qui ressort est la puissance dispersée dans l’obstacle. Elle dépend tant de la fréquence que de la nature de l’obstacle. Pour les hyperfréquences, quelque chose de courant qui absorbe énormément de signal est :
L’eau, dont les hyperfréquences parviennent facilement à entraîner les molécules en oscillation, prélevant ainsi une part de l’énergie du rayonnement.
Le métal réfléchit les ondes. On ne doit pas insérer d'aluminium (ou autres métaux) dans un four à micro-ondes. La moindre pièce métallique dévie les ondes et crée des interférences. Par ailleurs, toutes les pointes métalliques concentrent les ondes. Des électrons de l'air sont arrachés, ce qui génère une étincelle.
Notre environnement urbains et nos intérieurs comptent de nombreux éléments métalliques, qui réfléchissent les ondes lorsqu'elles frappent leur surface. Outre ceci, la diffraction, qui est la dispersion d’une onde autour d’un coin ou par une petite ouverture, entre en jeu. Les ondes entrent même par une petite fenêtre et se répandent ensuite dans toute la pièce, comme de la lumière.
Enfin, les ondes sont polarisées verticalement ou horizontalement. C’est-à-dire que l’onde se déplace par exemple de haut en bas si l’antenne dipôle est alignée verticalement et l’onde se déplace de gauche à droite si l’antenne dipôle est alignée horizontalement. Ce point n’est pas spécialement important au quotidien mais il est essentiel en mesure. En effet, le récepteur de mesure indiquera un champ moindre (et donc une valeur erronée) si sa polarisation n’est pas identique à celle de l’émetteur.
On lit souvent que l’eau résonne à 2'450 MHz, ce qui expliquerait la raison du choix de la fréquence des fours à micro-ondes. C’est inexact. L’eau prélève l’énergie d’ondes radioélectriques dans une large bande de fréquences, puisque la molécule d’eau est polaire (charge négative sur l’oxygène et charges positives sur les atomes d’hydrogène). Cette molécule va s’aligner sur l’oscillation du champ électrique du rayonnement de micro-ondes. Les frottements ultra-rapides engendrés par ces oscillations vont entraîner un dégagement de chaleur, comme lorsque l'on se frotte les mains rapidement.
La fréquence de 2'450 MHz a été retenue par les fabricants de fours à hyperfréquences car c’est une fréquence dite ISM (industriel, scientifique, et médical), c’est-à-dire utilisable sans demande d’autorisation aux autorités, radiocommunications exceptées. Les équipements ISM sont généralement utilisés pour des interactions avec la matière. Il existe diverses bandes, une trop basse pour transporter suffisamment d’énergie vers 433 MHz, et une autre à 5.8 GHz qui pourrait aussi être employée, mais plus complexe techniquement. Il existe dans l'industrie des fours qui fonctionnent dans des fréquences comprises entre 915 MHz et 2'450 MHz.
Nous l'avons vu, l’eau absorbe énormément l'énergie des hyperfréquences. Sauf quand elles frappent la surface de l'eau d'une manière oblique. Dans ce cas, les ondes radio ricochent selon le même angle qui frappe la surface liquide.
L'homme adulte a une teneur en eau moyenne de 60% ; ce taux est même de 78% pour un bébé à la naissance. Un téléphone cellulaire est généralement tenu près de la tête, et notre cerveau est l’une des zones les plus aqueuses du corps, avec 85% d'eau. Les poumons, le coeur, les reins et le sang sont les endroits qui contiennent le plus d'eau, donc ceux avec lesquels les hyperfréquences interagissent le plus.
Les arbres, du fait de leur composition partielle en eau, et le feuillage dense, absorbent également les hyperfréquences.
Les CEM ne font pas que transmettre de l'énergie thermique, souvent faible en matière de téléphonie mobile, sauf proximité immédiate des antennes des stations relais. Ces ondes véhicules également toutes sortes de fréquences combinées -d'où leur nom d'hyperfréquences pulsées- qui les rendent très complexes à mesurer et rendent leur dangerosité biologique difficile à cerner.
On obtient la longueur d’une onde radio en mètres en divisant le chiffre 300 par sa fréquence en MHz. Ex : 300 / 2100 (MHz) = 0.142 (m)
Dans ce tableau, les cases à fond rouge montrent les fréquences susceptibles d'entrer en résonance avec des parties du corps humain, du fait de l'adéquation entre la longueur de l'onde et sa correspondance avec la longueur physique de l'élément en question. La résonance est un phénomène selon lequel certains systèmes physiques (électriques, mécaniques...) sont sensibles à certaines fréquences.
Un système résonant accumule une énergie, si celle-ci est appliquée sous forme périodique, et proche d'une fréquence dite «fréquence de résonance» ou «fréquence naturelle» ou fréquence «propre». Soumis à une telle excitation, le système va être le siège d'oscillations de plus en plus importantes, jusqu'à atteindre un régime d'équilibre qui dépend des éléments dissipatifs du système, ou alors jusqu'à une rupture d'un composant du système.
Ainsi que le montre le tableau suivant, la majorité des installations techniques anciennes utilisait des fréquences incompatibles avec une possible résonance dans le corps humain, puisque de longueurs d'onde supérieures à nos composants, organes notamment. Puis les hyperfréquences sont apparues, avec le développement du magnétron en Angleterre dans les années trente. Les hyperfréquences sont comprises entre 300 MHz et 300 GHz.
L'invention d'une diode spéciale a permis de miniaturiser la source de micro-ondes, en la créant depuis un circuit intégré, à la fin des années cinquante. Les premiers systèmes qui ont franchi cette limite étaient industriels ou militaires, autrement dit, l'exposition de civils à leurs champs était rare. Ensuite, ces ondes ont été pulsées. Autrement dit, elles envoient des coups espacés sur chaque pulsation de la fréquence, ce qui les rend biologiquement très agressives.
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