טלפונים, קרינה ומה שביניהם

כיום, כל חברה סלולרית מקימה רשת של אנטנות ושל מוקדי שידור רבים. בכל מוקד שידור קיימות אנטנות הקולטות ומשדרות מסרים אל הטלפון הסלולרי. המסר מועבר מהאנטנה במוקד השידור אל תחנת ניתוב, ובאמצעות כבלים מתחנת הניתוב מנותב המידע אל אנטנה במוקד שידור הקרוב אל הטלפון איתו נרצה ליצור קשר. האנטנה במוקד השידור תעביר את המסר דרך הרשת הסלולרית, באמצעות גלי רדיו, אל הטלפונים הסלולרים המבוקשים, וכך בחזרה.

"דורות" של טלפונים סלולריים

השימוש בטלפון הסלולרי השתנה לאורך השנים. יותר ויותר אנשים רכשו מינויים וכולם משתמשים יותר בטלפון ולהרבה שימושים. אם פעם שימש הטלפון לשיחות, אחר כך גם להודעות, הרי כיום הוא משמש אותנו במגוון דרכים בכל תחומי החיים החל מהפרטיים ועד העבודה והלימודים. מהר מאד נאלצה הטכנולוגיה להתמודד עם השינויים המהירים שהתרחשו בכמות ומהות השימוש בטלפון הן בהיבט של כמות התדרים והן בהיבט של יכולות המכשיר עצמו.

הדור הראשון של הטלפונים הסלולריים היה אנלוגי. בשנות התשעים עברו הרשתות הסלולריות לשידור דיגיטלי* מעבר זה בוצע על-ידי החלפתם של מכשירי הטלפון במכשירים מתקדמים יותר ובשינוי ההוראות לתחנות המיתוג. במקביל, היקף השימוש בטלפונים הסלולריים עלה ועיצוב הטלפונים השתנה (הטלפונים הסלולריים הפכו לקטנים יותר). 

הדור השני של הטלפונים הסלולריים השתמש בשידור דיגיטלי משתי סיבות עיקריות: האחת, כדי לחסום את אפשרות ההאזנה לשיחות ברשת התאית הסלולרית (שהייתה קלה יחסית ברשתות האנלוגיות), והשנייה כדי לשפר את איכות הקליטה. רשתות הדור השני תוכננו בעיקר כדי לתמוך בשיחות דיבור  ובהעברת נתונים בקצב נמוך. הצעד הראשון לקראת הדור השלישי חל עם ההחלפה למערכות שנחשבו לדור 2.5. מערכות אלו סיפקו נתונים בקצב גבוה יותר, ויכלו לשמש לשירותים מתקדמים ותקשורת אינטרנטית, כגון דואר אלקטרוני וגלישה באינטרנט.

בשנת 2001 הופצו לראשונה טלפונים סלולריים בטכנולוגיית הדור השלישי (3G). הדור השלישי (3G) הוא כינוי למכשירים המאפשרים תקשורת אלחוטית של שיחות טלפון, שיחות וידאו, תקשורת נתונים במכשירים הנמצאים בתנועה. קצב הנתונים בדור השלישי גבוה. בנוסף, תקני הדור השלישי מאפשרים לחברות התקשורת, ספקיות השירות וחברות הטלפון לספק שירותי תקשורת מגוונים יותר ושימוש יעיל יותר בתחום התדרים המוקצה להם. החל מאמצע עשור זה, התפתחו הטלפונים החכמים, המשלבים יכולות של טלפון סלולרי עם יכולות מתקדמות של מחשב כף יד, והפכו נפוצים. כעת, אנו נמצאים בפתחה של טכנולוגיה חדשה מדור 4, שתאפשר העברת כמות רבה מאוד של נתונים בקצב מהיר ביותר.

חזור

מהי קרינה בלתי מייננת?

קרינה... למה הכוונה?

אפשר לתאר את הקרינה האלקטרומגנטית כגל המתפשט במרחב או כזרימה של חלקיקים נושאי אנרגיה. זוהי תופעה פיסיקלית בה שדות חשמליים ומגנטיים מתקדמים במרחב באופן מחזורי.

הקרינה האלקטרומגנטית אינה זקוקה לתווך חומרי בכדי לעבור דרכו, היא יכולה לעבור גם בחלל ריק. מהירות ההתקדמות של קרינה אלקטרומגנטית בחלל הריק היא "מהירות האור" (300,000 ק"מ לשנייה).

קיימים מספר מאפיינים פיזיקליים המגדירים את הגל האלקטרומגנטי ואת התנהגותו:

מאפיינים פיזיקלים של הגל האלקטרומגנטי משרעת (אמפליטודה): הגודל המירבי של הגל. אורך גל: המרחק בין שתי פסגות סמוכות. תדירות: מספר המחזורים ליחידת זמן. ככל שאורך הגל קצר יותר התדירות גבוהה יותר. אנרגית הגל: נקבעת ע"י המשרעות של השדות האלקטרומגנטיים.

בשטח פתוח, ככל שמקור הקרינה רחוק יותר, עוצמת הקרינה המגיעה אל הגוף קטנה ביחס ריבועי למרחק. לדוגמה, החזקת טלפון סלולרי במרחק 50 ס"מ מהראש במקום 5 ס"מ, מגדילה את המרחק פי 10 ומקטינה את עוצמת הקרינה פי 100. יחד עם זאת, בשטח שאינו פתוח (רוב האזורים), חישוב עוצמת הקרינה תלוי לא רק במרחק ממקור הקרינה, אלא גם בגורמים נוספים, ביניהם תנאי השטח, מאפייני מקור הקרינה ועוד.

אוסף הגלים האלקטרומגנטיים מוצג בסרגל רציף הקרוי הספקטרום האלקטרומגנטי בהתאם לתדר הגל (או לחילופין לפי אורך הגל).  הסרגל ערוך החל מהתדר הנמוך ביותר (ובהתאמה, אורך הגל הארוך ביותר), וכלה בתדר הגבוה ביותר (בהתאמה, אורך הגל הקצר ביותר). קיים קשר הפוך בין תדר ואורך הגל  וקשר מתימטי-פיסיקלי בין התדירות, אורך הגל ומהירות האור.   הספקטרום האלקטרומגנטי

בהתחלה היו ידועים רק שני סוגים של קרינה אלקטרומגנטית: אור וגלי רדיו. כיום יודעים כי קיים רצף של תדירויות שמרכיב את הספקטרום האלקטרומגנטי כאשר לתחומים שונים ניתנו שמות שונים. האור הנראה הוא חלק צר מן הספקטרום האלקטרומגנטי (תחום אורכי הגל  390-700 ננומטר*). לעין האנושית רגישות מקסימאלית בסביבת 555 ננמוטר. את תחום האור הנראה תוחמים, האינפרא אדום IR-Infra Red)) עם אורכי גל הארוכים מן האור הנראה (1-100 מיקרון*), והאולטרא סגול עם אורכי גל הקצרים מן האור הנראה (10-380 ננמוטר).

קרינת האור הנראה נבלעת בצבעני הראיה שבעין, וגורמת לשינוי כימי המשרה בנו תחושת ראיה. תחום זה של אורכי גל נקרא "התחום הנראה", מאחר והקרניים האלקטרומגנטיות בתחום זה נקלטות בחוש הראיה שלנו ומכונות "אור". אורכי גל ארוכים יותר או קצרים יותר אינם נקלטים בחוש הראייה שלנו או בכל חוש אחר. ולמרות שאורכי גל אחרים אינם נקלטים בחושינו אין ייחוד פיסיקלי בתדיריות של האור הנראה בהשוואה לגלים אחרים בספקטרום האלקטרומגנטי.

גלי הרדיו הנקראים  RF – Radio Frequency waves, הם חלק מן הספקטרום האלקטרומגנטי הנמצא בתדרים הקטנים מן התדרים של תחום תת-אדום (אינפרא אדום), כלומר אורכי הגל שלהם ארוכים מאלו של תחום תת-אדום. תחום התדרים של RF ע"פ האיגוד הבינלאומי לטלקומוניקציה (ה- ITU-International Telecommunications Union) הינו רחב ומוגדר באורכי גל מ- 100  ק"מ ועד1 מילימטר). גלי המיקרו הם חלק מן התחום הרחב של גלי הרדיו. קרינת גלי מיקרו היא קרינה אלקטרומגנטית בעלת אורך גל שבין 1 מטר עד 1 מילימטר.

תכונה חשובה נוספת, שעל פיה ניתן לסווג קרינה היא יינון. קרינה מייננת היא קרינה הגורמת ליינון של אטומים, כלומר לפליטה של אלקטרונים. ליינון דרושה קרינה בתדר גבוה ולכן היא מאופיינת באורכי גל קצרים במיוחד. היינון תלוי רק באנרגית החלקיקים (פוטונים) ולא במספרם. כאשר קרינה מסוג זה נבלעת ע"י גוף היא יכולה לשבור קשרים כימיים ולגרום לשינויים בחומר. קרינה כזאת עלולה לגרום לשינויים בגופם של היצורים החיים עד כדי פגיעה בחומר הגנטי. דוגמאות לקרינה מייננת שהיא קרינה רדיואקטיבית הם: קרינת X וקרינה גרעינית. 

בהשוואה לקרינה מייננת, קרינה בלתי-מייננת היא קרינה בתחום ארוכי גל ארוכים; גלים אלה אינם אנרגטיים מספיק כדי לגרום ליינן של אטומים. בתדרי הקרינה הבלתי-מייננת נמצאים: קרינה בתדר נמןך ביותר (ELF - Extremely Low Frequency) הנפלטת ממתקני חשמל וממכשירים חשמליים, קרינת רדיו (RF - Radio Frequency) המשמשת לתשדורת וטכנולוגיות תקשורת כולל טלפונים סלולריים, וכן קרינת מיקרו (Micro-waves) הנפלטת למשל מתנורי מיקרוגל. כמו כן האור הנראה, קרינת אינפרה אדום, קרינת UV קרוב (UVA) הינם חלק מהקרינה הבלתי מייננת.

מה מקורות הקרינה הבלתי מייננת?

	רשת החשמל: רשת החשמל שאנו רואים ברחובות ובין הערים, פולטת קרינה עם אורך גל גדול מאוד (כלומר עם תדירות נמוכה מאוד, כ-50 הרץ בישראל).
	מכשיר מיקרוגל: תנורי מיקרוגל מחממים ומבשלים את המאכלים באמצעות קרינת מיקרו המשפיעה בעיקר על מולקולות המים. חימום מזון באמצעות גלי מיקרו מבוסס על העובדה שגלי מיקרו מגבירים את התנודות של מולקולות מים שבמזון והגידול הזה בתנודות גורם בסופו של תהליך לחימום המזון.
	טלפונים אלחוטיים: טלפונים אלחוטיים (ביתיים) פולטים קרינה בלתי-מייננת. הטלפון האלחוטי פולט קרינה בתחום התדרים של ה-RF, בתת-תחום תדרי הסלולר והמיקרוגל (תלוי בסוג המכשיר) בדומה למכשיר הטלפון הסלולרי, אלא שטלפון אלחוטי, בניגוד לסלולרי, מקרין רק בעת שיחה. מצד שני, הוא מקרין כל זמן השיחה באותה עוצמת קרינה מרבית.
	טלפונים סלולריים: הטלפון הסלולרי מכיל משדר ומקלט, הפולטים וקולטים קרינה בלתי-מייננת בתדירות, שהיא גבוהה מהתדר שפולט מכשיר הרדיו שעובד על תדר FM והיא קטנה מתדר העבודה של מכשיר המיקרוגל. בעת שימוש במכשיר הסלולרי, ראשו של המשתמש נתון לחשיפה מקומית לקרינה מסוג גלי רדיו. הקרינה הנבלעת ע"י הגוף יכולה לגרום לחימום (אפקט תרמי) ולהשפעות לא תרמיות (פירוט השפעות אפשריות של קרינה הנפלטת מטלפונים סלולריים בהמשך).
	קרינה מרשתות הטלפונים הסלולריים: מוקדי השידור של הטלפון הסלולרי (האנטנות) פולטים קרינות שונות (בתחום גלי הרדיו RF). עם הזמן, מספר המשתמשים ברשת הטלפונים הסלולריים גדל וגם השימושים של הטלפון מתרבים (לדוגמא שימוש באינטרנט ברשת הסלולר). יחד עם זאת, עולה גם הצורך בשיפור הקליטה בכל מקום בארץ. כדי לספק את כל אלה,  מציבים עוד ועוד אנטנות.

חזור

קרינה מטלפון סלולרי

מדידת הקרינה הנספגת בגוף

הקרינה הנספגת בגוף האנושי נמדדת באמצעות מדד בשם "שיעור ספיגה סגולית" (Specific Absorption Rate), או בקיצור SAR (יחידות של ואט לקילוגרם). המדידה מתבצעת באמצעות מספר חיישנים למדידת קרינה הנמצאים בתוך מתקן בגודל של גולגולת אדם, הנמצא בסמוך לטלפון (בדומה לראש של אדם המשוחח בטלפון). ה- SAR תלוי בעוצמת השידור, במרחק ממקור השידור (מהטלפון הסלולרי או מתחנת הממסר), בטכנולוגיית התקשורת וביכולת של רקמה אנושית לספוג קרינה אלקטרומגנטית. כדי לאפיין SAR של מכשיר סלולרי הנמצא בבדיקה, מופעלת עוצמת השידור המקסימלית האפשרית של המכשיר, בכדי לדמות תנאי תקשורת הגרועים ביותר בו הוא עלול לפעול (כגון קליטה גרועה). מצב זה מתרחש למשל כאשר הטלפון רחוק מאוד מתחנת השידור, בעת כניסה למעלית וכדומה. רמות החשיפה המרביות לאדם לקרינה מטלפון סלולרי נקבעת במדינות רבות על ידי הגופים הממשלתיים.

 

עד היום, רמת ה- SAR המרבית המותרת לטלפונים סלולרים נקבעת על בסיס השפעות תרמיות (של חימום) ולא על-פי השפעות שאינן-תרמיות. בהתאם לכך, התקנים אינם מתייחסים, למשל, לאפשרות לפתח מחלות קשות, או פטליות (כמו סרטן), שעלולות להיות תולדה שלהשפעות א-תרמיות.

מוקדי שידור סלולריים

מוקדי השידור הסלולריים (למשל, האנטנות הסלולריות), משדרים גלי רדיו החיוניים לפעולתם של הטלפונים הסלולריים, ולכן כדי שנוכל לדבר ולקלוט מכל מקום בארץ, מוצבות/פזורות אנטנות סלולריות ברחבי הארץ.

 

הטכנולוגיה הסלולרית המתקדמת מצריכה ריבוי אנטנות. באזור בו הקליטה חלשה בגלל מיעוט אנטנות, הטלפון הסלולרי "מתאמץ" ופולט קרינה חזקה יותר. כמו כן, מיעוט אנטנות מחייב כל אנטנה לשדר בעוצמה חזקה יותר, שכן עליה לשרת מספר גדול יותר של משתמשים וממרחק רב יותר בתוך נפח תא סלולרי גדול יותר. קיימת הסכמה שהצבת אנטנות רבות בעלות הספקים נמוכים עדיפה על פני הצבת מעט אנטנות "חזקות" מבחינת צמצום החשיפה הסביבתית לקרינה.

 

למה הדבר דומה? נניח שברצוננו להאיר שטח גדול כדוגמת מגרש כדורגל. אם נבנה מתקן תאורה מרכזי אחד נוכל להניח עליו פנס/ים בעל/י עוצמת תאורה גבוהה מאד על מנת שכל המגרש יואר (לרבות קצה המגרש). לעומת זאת, ניתן לפזר בכל שטח המגרש מספר גדול של מקורות תאורה שכל אחד מהם בעל עוצמה קטנה יותר. במקרה כזה, ניתן להסתפק בפנסים קטנים יותר בעלי עוצמה פחותה, שכל אחד מהם יאיר היטב שטח קטן אבל כולם יחד יאירו את המגרש כולו.

 

מאחר ועוצמת הקרינה יורדת עם המרחק ממקור הקרינה, עיקר החשיפה לקרינה היא ממכשיר הטלפון הצמוד לראש ולא מהאנטנות הנמצאות במרחק רב מהגוף. לעניין זה יש לקחת בחשבון כי הקרינה הנפלטת מהאנטנות הינה סביבתית ואינה נשלטת על ידי המשתמש בניגוד גמור לקרינה הנפלטת מהמכשיר שהשימוש בו הוא רצוני ותלוי במשתמש. 

מה קרה לקרינה במעבר בין "דורות" של הטלפון הסלולרי?

מצד אחד, עוצמת הקרינה המירבית הנפלטת ממכשירי הדור השלישי קטנה יותר לעומת הדורות הקודמים. יחד עם זאת, עקב השינוי בדפוסי השימוש (אופן, תדירות ומשך השימוש) בטלפון הסלולרי בדורות המתקדמים, לא ברור אם כמות הקרינה הכוללת אליה נחשפים השתנתה, והאם החשיפה לקרינה גדלה או פחתה. לדוגמא, כמות השימוש בטלפון הסלולרי גדלה ויותר אנשים משתמשים בו למשך זמן ארוך יותר, יחד עם זאת משתמשים רבים שולחים הודעות טקסט במקום לאחוז את הטלפון קרוב לראש.

 

למה הדבר דומה?  נניח שקיים כביש גישה אחד המוביל לעיר ונוסעות בו הרבה מכוניות. אדריכלי העיר מתכננים כבישים עוקפים כדי לפצל  את התנועה ולהקטין את מספר המכוניות בכל כביש כך שהדבר יקל על התושבים. במקביל מתרחשת מגמה של עלייה במספר המכוניות שרוכשת כל משפחה כך שסך הכל מספר המכוניות על הכביש עולה באופן משמעותי....מה קיבלנו? בעצם יש יותר נתיבים ויותר כבישים אבל מספר המכוניות בכל נתיב גדלה והפקקים חזרו!

 

השפעת דור 4 על סך הקרינה אליה ייחשף המשתמש הבודד והציבור כולו אינה ברורה לחלוטין. הקרינה הסביבתית בענין זה תהיה תלויה, בין היתר, בתשתית שתיקבע.

 

ב"רשימת הפעילויות" במדור זה צרפנו סרטונים, משחקי מחשב וקישוריות לאתרים שונים שימחישו את המושגים הקשורים לטלפונים סלולריים, קרינה ומה שביניהם. חלק מהמשחקים יועד במקור לגילאי 8-14 אבל חשבנו שכולם יכולים להנות מהם.

 

חזור

 

הערה לגולשים,

 

אם חלק מהנושאים היו מורכבים וקשים להבנה צוות מרכז תנודע ישמח לקבל את שאלותיכם ולהרחיב עוד בנושאים השונים המעניינים אתכם.

 

רשימת מקורות

אתר "מחוננט" של משרד החינוך, האגף לתלמידים מחוננים ומצטיינים. http://giftedold.cet.ac.il/gifted/skira/background.asp

אתר "פורום חברות הסלולאר בישראל". http://www.infocell.org/ShowDocA.asp?MenuID=331

 

תאריך עדכון: 1.8.14