Utilisation des ondes
Le spectre électromagnétique c’est quoi ?
Le spectre électromagnétique est la gamme de fréquences du rayonnement électromagnétique et leurs longueurs d’onde respectives.
Le spectre électromagnétique couvre les ondes électromagnétiques dont les fréquences vont de moins de 1 hertz à plus de 1025 hertz, ce qui correspond à des longueurs d’onde allant de milliers de kilomètres à une fraction de la taille d’un noyau atomique. Cette gamme de fréquences est divisée en bandes distinctes, et les ondes électromagnétiques dans chaque bande de fréquence sont appelées par des noms différents. Le spectre électromagnétique s’étend sur une large gamme de longueurs d’ondes, depuis les extrêmement basses fréquences (ELF) jusqu’aux très hautes fréquences en passant par le spectre visible :
- 1. Ondes radio
- 2. Micro-ondes
- 3. Infrarouges
- 4. Lumière visible
- 5. Ultraviolets
- 6. Rayons X
- 7. Rayons gamma
Les ondes électromagnétiques dans chacune de ces bandes ont des caractéristiques différentes, telles que la façon dont elles sont produites, comment elles interagissent avec la matière et leurs applications pratiques. La limite pour les grandes longueurs d’onde est la taille de l’univers lui-même, alors que l’on pense que la limite de longueur d’onde courte est proche de la longueur de Planck. Les rayons gamma, les rayons X et les ultraviolets élevés sont classés comme rayonnements ionisants car leurs photons ont suffisamment d’énergie pour ioniser les atomes, provoquant des réactions chimiques. L’exposition à ces rayons peut être dangereuse pour la santé, pouvant provoquer des dommages à l’ADN et le cancer. Les rayonnements des longueurs d’onde de la lumière visible et inférieure sont appelés rayonnements non ionisants car ils ne peuvent pas provoquer ces effets.
On peut diviser ce spectre arbitrairement en deux parties :
- 1. Les radiations ionisantes : (UV, rayons gamma, rayons cosmiques)
- 2. Les radiations non ionisantes (ELF, VLF, ondes radio, TV, micro-ondes, lumière visible)
Les radiations ionisantes
Rayons Ultraviolets
La longueur d’onde des rayons UV est plus courte que l’extrémité violette du spectre visible mais plus longue que la radiographie.
L’ultraviolet est le plus long rayonnement de longueur d’onde dont les photons sont assez énergétiques pour ioniser les atomes, en séparant les électrons et provoquant ainsi des réactions chimiques. Les ondes UV de courte longueur d’onde et le rayonnement de plus courte longueur d’onde au-dessus (rayons X et rayons gamma) sont appelés rayonnements ionisants et leur exposition peut endommager les tissus vivants, ce qui présente un danger pour la santé.
Les UV peuvent aussi faire briller de nombreuses substances avec la lumière visible. C’est ce qu’on appelle la fluorescence. Au milieu de l’UV, les rayons UV ne peuvent pas s’ioniser, mais peuvent rompre les liaisons chimiques, rendant les molécules exceptionnellement réactives.
Les coups de soleil, par exemple, sont causés par les effets perturbateurs du rayonnement UV de moyenne portée sur les cellules de la peau, qui est la principale cause du cancer de la peau. Les rayons UV dans la gamme moyenne peuvent endommager irrémédiablement les molécules d’ADN.
Le Soleil émet un rayonnement UV important (environ 10% de sa puissance totale), y compris des ultraviolets extrêmement courts qui pourraient potentiellement détruire la plus grande partie de la vie terrestre (l’eau des océans fournirait une certaine protection pour la vie).
Cependant, la plupart des longueurs d’onde UV nocives du soleil sont absorbées par l’atmosphère avant qu’elles n’atteignent la surface. Les plages d’énergie les plus élevées (longueur d’onde la plus courte) des UV (appelées « UV sous vide ») sont absorbées par l’azote et, à des longueurs d’onde plus grandes, par de l’oxygène diatomique simple dans l’air.
La plus grande partie des UV dans les moyennes énergies est bloquée par la couche d’ozone, qui absorbe fortement dans la gamme importante de 200-315 nm.
Cela laisse moins de 3% de la lumière du soleil au niveau de la mer dans les UV, avec tout ce qui reste aux énergies les plus basses. Le reste est UV-A, avec quelques UV-B. La gamme d’énergie UV la plus basse entre 315 nm et la lumière visible (appelée UV-A) n’est pas bien bloquée par l’atmosphère, mais ne provoque pas de coup de soleil et cause moins de dommages biologiques. Cependant, il n’est pas inoffensif et crée des radicaux d’oxygène, des mutations et des lésions cutanées.
Rayons X
Après les rayons UV viennent les rayons X, qui, comme les plages supérieures des UV sont également ionisants. Cependant, en raison de leurs énergies plus élevées, les rayons X peuvent également interagir avec la matière au moyen de l’effet Compton.
Les rayons X durs ont des longueurs d’ondes plus courtes que les rayons X mous et comme ils peuvent traverser de nombreuses substances avec peu d’absorption, ils peuvent être utilisés pour « voir à travers » des objets avec des « épaisseurs » inférieures à quelques mètres d’eau. Une utilisation notable est l’imagerie diagnostique par rayons X en médecine (un processus connu sous le nom de radiographie).
Rayons Gamma
Après les rayons X durs viennent les rayons gamma, qui ont été découverts par Paul Ulrich Villard (1860-1934) en 1900. Ce sont les photons les plus énergétiques, n’ayant pas de limite inférieure définie à leur longueur d’onde.
En astronomie, ils sont utiles pour étudier des objets ou des régions à haute énergie, mais comme avec les rayons X, cela ne peut se faire qu’avec des télescopes situés en dehors de l’atmosphère terrestre.
Les rayons gamma sont utilisés expérimentalement par les physiciens pour leur capacité de pénétration et sont produits par un certain nombre de radio-isotopes. Ils sont utilisés pour l’irradiation des aliments et des graines pour la stérilisation, et en médecine, ils sont parfois utilisés dans la radiothérapie.
Plus communément, les rayons gamma sont utilisés pour l’imagerie diagnostique en médecine nucléaire, par exemple les scanners TEP.
La distinction entre rayons X et rayons gamma repose en partie sur des sources : les photons issus de la désintégration nucléaire ou d’autres processus nucléaires et subnucléaires sont toujours appelés rayons gamma, alors que les rayons X sont générés par des transitions électroniques impliquant des atomes atomiques hautement énergétiques. En général, les transitions nucléaires sont beaucoup plus énergétiques que les transitions électroniques, de sorte que les rayons gamma sont plus énergétiques que les rayons X, mais des exceptions existent.
La convention selon laquelle le rayonnement électromagnétique connu pour provenir du noyau, est toujours appelé « rayonnement gamma » est la seule convention qui soit universellement respectée.
Les radiations non ionisantes
Fréquence radio
Les ondes radio sont émises et reçues par des antennes composées de conducteurs tels que des résonateurs à tige métallique. Dans la génération artificielle d’ondes radio, un dispositif électronique appelé émetteur génère un courant électrique alternatif qui est appliqué à une antenne.
Les électrons oscillants dans l’antenne génèrent des champs électriques et magnétiques oscillants qui rayonnent loin de l’antenne sous forme d’ondes radio. A la réception des ondes radioélectriques, les champs électriques et magnétiques oscillants d’une onde radioélectrique se couplent aux électrons dans une antenne, les poussant d’avant en arrière, créant des courants d’oscillation qui sont appliqués à un récepteur radio.
L’atmosphère de la Terre est principalement transparente aux ondes radio, à l’exception des couches de particules chargées dans l’ionosphère qui peuvent refléter certaines fréquences.
Les ondes radio sont largement utilisées pour transmettre des informations à distance dans les systèmes de radiocommunication tels que la radiodiffusion, la télévision, les radios bidirectionnelles, les téléphones mobiles, les satellites de communication et les réseaux sans fil.
Dans un système de communication radio, un courant radiofréquence est modulé avec un signal porteur d’informations dans un émetteur en faisant varier l’amplitude, la fréquence ou la phase, et appliqué à une antenne.
Les ondes radio transportent les informations à travers l’espace vers un récepteur, où elles sont reçues par une antenne et les informations extraites par démodulation dans le récepteur.
Les ondes radio sont également utilisées pour la navigation dans des systèmes tels que le GPS (Global Positioning System) et les balises de navigation, ainsi que pour la localisation d’objets éloignés en radiolocalisation et en radar. Ils sont également utilisés pour le contrôle à distance et pour le chauffage industriel.
Micro-ondes
Les micro-ondes sont des ondes radio de courte longueur d’onde, d’environ 10 centimètres à un millimètre, dans les bandes de fréquences SHF (Supra Haute Fréquence) et EHF (Extrêmement Haute Fréquence).
L’énergie micro-ondes est produite avec des tubes klystron et magnétron, et avec des dispositifs à semi-conducteurs tels que les diodes Gunn et IMPATT. Bien qu’elles soient émises et absorbées par de courtes antennes, elles sont également absorbées par les molécules polaires, se couplant aux modes de vibration et de rotation, entraînant un chauffage en masse.
Contrairement aux ondes à haute fréquence telles que l’infrarouge et la lumière qui sont absorbées principalement sur les surfaces, les micro-ondes peuvent pénétrer dans les matériaux et déposer leur énergie sous la surface. Cet effet est utilisé pour chauffer les aliments dans les fours à micro-ondes et pour le chauffage industriel et la diathermie médicale.
Les micro-ondes sont les principales longueurs d’onde utilisées dans les radars, et sont utilisées pour la communication par satellite, et les technologies de réseautage sans fil comme le Wifi, bien que ce soit à des niveaux d’intensité incapables de provoquer un chauffage thermique.
Les câbles de cuivre (lignes de transmission) qui sont utilisés pour transporter des ondes radio de fréquence inférieure à des antennes ont des pertes de puissance excessives aux fréquences micro-ondes, et des tuyaux métalliques appelés guides d’ondes sont utilisés pour les transporter.
Bien qu’à l’extrémité inférieure de la bande l’atmosphère soit principalement transparente, à l’extrémité supérieure de la bande, l’absorption des micro-ondes par les gaz atmosphériques limite les distances de propagation pratiques à quelques kilomètres.
Rayonnement térahertz (THz)
Le rayonnement térahertz est une région du spectre entre l’infrarouge lointain et les micro-ondes. Jusqu’à récemment, la gamme était rarement étudiée et il existait peu de sources d’énergie hyperfréquence dans le haut de la bande (ondes submillimétriques ou ondes dites térahertz), mais des applications telles que l’imagerie et les communications apparaissent maintenant.
Les scientifiques cherchent également à appliquer la technologie térahertz dans les forces armées, où des vagues à haute fréquence pourraient être dirigées vers les troupes ennemies pour neutraliser leur équipement électronique. Le rayonnement térahertz est fortement absorbé par les gaz atmosphériques, ce qui rend cette gamme de fréquence inutile pour la communication à longue distance.
Rayonnement infrarouge
La partie infrarouge du spectre électromagnétique couvre la plage d’environ 300 GHz (Giga Hertz) à 400 THz (1 millimétriques – 750 nm). Il peut être divisé en trois parties :
a. Infrarouge lointain, de 300 GHz à 30 THz (1 millimétriques – 10 μm)
La partie inférieure de cette gamme peut également être appelée micro-ondes ou ondes térahertz. Ce rayonnement est typiquement absorbé par des modes dits de rotation dans les molécules en phase gazeuse, par des mouvements moléculaires dans les liquides et par des phonons dans les solides.
L’eau dans l’atmosphère de la Terre absorbe si fortement dans cette gamme qu’elle rend l’atmosphère opaque. Cependant, il existe certaines plages de longueurs d’onde (« fenêtres ») dans la plage opaque qui permettent une transmission partielle, et peuvent être utilisées pour l’astronomie.
La gamme de longueurs d’onde allant d’environ 200 μm à quelques millimétriques est souvent appelée « submillimétrique » en astronomie, réservant l’infrarouge lointain pour les longueurs d’onde inférieures à 200 μm.
b. Infra-rouge moyen, de 30 à 120 THz (10-2,5 μm)
Les objets chauds (radiateurs à corps noir) peuvent rayonner fortement dans cette plage, et la peau humaine à la température normale du corps rayonne fortement à l’extrémité inférieure de cette région. Ce rayonnement est absorbé par les vibrations moléculaires, où les différents atomes d’une molécule vibrent autour de leurs positions d’équilibre.
Cette gamme est parfois appelée la région des empreintes digitales, puisque le spectre d’absorption dans l’infrarouge moyen d’un composé est très spécifique pour ce composé.
c. Proche infrarouge, de 120 à 400 THz (2500-750 nm)
Les processus physiques pertinents pour cette plage sont similaires à ceux de la lumière visible. Les fréquences les plus élevées dans cette région peuvent être détectées directement par certains types de films photographiques, et par de nombreux types de capteurs d’images à l’état solide pour la photographie infrarouge et la vidéographie.
Cependant, dans la plupart des cas, l’information portée par le rayonnement électromagnétique des longueurs d’ondes n’est pas directement détectée par les sens humains. Les sources naturelles produisent un rayonnement électromagnétique à travers le spectre, et la technologie peut également manipuler un large éventail de longueurs d’onde.
La fibre optique transmet de la lumière qui, bien que n’étant pas nécessairement dans la partie visible du spectre (elle est généralement infrarouge), peut transporter de l’information. La modulation est similaire à celle utilisée avec les ondes radio.
Compatibilité électromagnétique pour les appareils électroniques
CEM-Vivant signifie "Compatibilité ElectroMagnétique avec le Vivant".
« La compatibilité électromagnétique est l'aptitude d'un appareil ou d'un système électrique ou électronique, à fonctionner comme prévu dans l'environnement électromagnétique pour lequel l'appareil est conçu sans produire lui-même des perturbations électromagnétiques intolérables. »
Une bonne compatibilité électromagnétique d'un appareil décrit un état de « bon voisinage électromagnétique » :
- L’appareil doit limiter le niveau des émissions non désirées afin de ne pas perturber la réception radio ou les autres équipements
- L’appareil doit être suffisamment immunisé contre les perturbations provenant des autres équipements, ou plus généralement de l'environnement."
Souvenez-vous dans les années 2000 il y avait obligation de couper son téléphone portable dans l'avion : parce que les ondes du téléphone pouvaient perturber l'électronique de l'avion. Aujourd'hui la compatibilité électromagnétique des appareils électroniques est surveillée de près, mais avant les années 2000 ce n'était pas vraiment le cas.
Un exemple très simple avec ... une balance de cuisine qui date de 1996 (donc qui n'est absolument plus du tout aux normes).
Voir la vidéo https://www.youtube.com/watch?v=0u4z-PqSyVA
Le fonctionnement est totalement perturbé par la réception de données mobiles ou la réception d'un appel téléphonique :
D'où vient l'idée de cette mesure ?
C'est en suivant une recette de cuisine sur un téléphone portable, connecté donc à Internet, que nous avons constaté que notre balance ne pouvait plus stabiliser sa mesure. Nous avons éloigné le téléphone de la balance, et la balance s'est stabilisée.
On rapproche le téléphone, la balance reperd la stabilisation. Et en prenant une balance plus moderne, la stabilisation est conservée : c'est un exemple simple de problème de compatibilité électromagnétique avec un appareil électronique.
Et avec le vivant ?
La problématique de compatibilité électromagnétique avec le vivant est plus complexe, puisque la sensibilité des récepteurs biologiques sont 7 millions de fois plus faibles que les normes.
Un exemple a été réalisé par le Professeur Madeleine Bastide sur la mortalité embryonnaire :
- 14 % de mortalité pour le lot témoin : sur les 60 œufs embryonnés, 8 n'ont pas éclos au bout des 21 jours, 52 ont éclos
- 52% de mortalité pour le lot exposé au téléphone portable : plus de la moitié n'ont pas éclos
- 54% lorsqu'il y a un étui en cuivre autour du téléphone, qui fait cage de Faraday et coupe une grande partie des ondes, il a donc une meilleure compatibilité électromagnétique avec les autres appareils électroniques
- Pour information, la mortalité redescend à 15 % lorsqu'un CMO est mis sur le téléphone.
- D'autres études similaires ont été menées, où la mortalité avec le filtre en cuivre monte à 75%
En conclusion un appareil électronique peut être compatible électromagnétiquement "pour les autres appareils électroniques", mais absolument pas "pour le vivant" ; et un appareil électronique peut ne pas être compatible électromagnétiquement "pour les autres appareils électroniques", mais être compatible "pour le vivant" : c'est le rôle des CMO (Oscillateurs Magnétiques de Compensation).
Les risques de la 5G
- Il existe 2 types de 5G, une 5G incomplète dite « midband » qui utilise les infrastructures existantes de la 4G avec des fréquences de la plage des micro-ondes. Celle-ci fonctionne avec des bandes allant de 700 mégahertz jusqu'à 3,8 gigahertz (GHz).
- Une deuxième 5G est en cours de développement, dite « millimétrique » (ou « mmwv » pour « millimeter waves ») qui utilise des fréquences de 24 à 28 GHz suivant les pays. Elle était en cours de test dans 11 sites éparpillés en France en 2023. En Europe, 14 pays ont déployé cette 5G « complète » en 2023, dont l’Allemagne, l’Espagne et l’Italie.
La 5G pose de sérieux problèmes de portée car la diffusion est relativement limitée dès qu'il y a des obstacles entre l'émetteur et le récepteur, qui la bloque et l’empêche d'être effective. Pour pallier ces inconvénients, les opérateurs construisent un nombre d'antenne considérable.
Comosystems, fabricant des CMO, a annoncé que les CMO sont conçus pour des fréquences allant jusqu'à 60 GHz. La protection CMO est donc efficace avec la 5G, y compris pour la technologie de 5G millimétrique.
Les expérimentations qui ont permis d’obtenir ces résultats ont été réalisé avec des appareils du commerce en situation réelle. Cette étendue de gamme de protection va de moins de 50 Hz jusqu'à au moins 60 GHz. Elles apportent les preuves scientifiques que la protection CMO compense les effets des champs électromagnétiques depuis les extrêmement basses fréquences (ELF) comme les écrans, jusqu'au-delà de la Wi-Fi, Bluetooth, 5G…
Le discours de Comosystems a toujours été d'apporter la preuve biologique que la protection CMO est efficace sur les grands systèmes de fonctionnements des organismes vivants exposés à diverses sources de champs électromagnétiques.
Plus dangereuse que les précédents systèmes
Arthur Firstenberg, auteur, chercheur et défenseur de la limitation de l’exposition aux radiofréquences provenant de l’environnement, explique l’analyse du rayonnement 5G qui a été publiée dans Microwave News en 2002. Il a déclaré :
« Lorsqu’un champ électromagnétique ordinaire pénètre dans le corps, il provoque le déplacement des charges et la circulation des courants.
Mais lorsque des impulsions électromagnétiques extrêmement courtes pénètrent dans le corps [5G], quelque chose d’autre se produit : les charges mobiles elles-mêmes deviennent de petites antennes qui réémettent le champ électromagnétique et l’envoient plus profondément dans le corps.
Ces ondes rayonnées de nouveau sont appelées précurseurs de Brillouin.
Ils deviennent significatifs lorsque la puissance ou la phase des ondes change assez rapidement. »
L'idée que nous pouvons tolérer de dix à cent fois plus de rayonnement à des longueurs d’ondes millimétriques se fonde sur une modélisation erronée du corps humain considéré comme s’il s’agissait d’une coquille remplie d’un liquide homogène. L’hypothèse selon laquelle les ondes millimétriques ne traversent pas la barrière cutanée fait totalement abstraction des nerfs, des vaisseaux sanguins et d’autres structures conductrices d’électricité qui peuvent transporter les courants induits par le rayonnement profondément dans le corps.
En outre, la pénétration profonde en soi se révèle plus particulièrement dangereuse pour les yeux et pour les organes du corps les plus gros, la peau, de même que pour les créatures très petites. Étant donné que les populations d’insectes volants ont décliné de 75 à 80% depuis 1989, même dans les zones naturelles protégées, le rayonnement de la 5G pourrait avoir des effets catastrophiques sur les populations d’insectes à travers le monde.
Une étude menée en 1986 par Om Gandhi prévenait que les ondes millimétriques sont fortement absorbées par la cornée oculaire et que les vêtements ordinaires, dont l’épaisseur est de l’ordre du millimètre, augmentent l’absorption de l’énergie par la peau par un effet de type résonance. Russell (2018) se penche sur les effets connus des ondes millimétriques sur la peau, les yeux (y compris la cataracte) le rythme cardiaque, le système immunitaire et l’ADN.
Des risques sanitaires ?
Les principaux risques viennent dans un premier temps de la multiplicité des antennes qu'il faut installer pour traiter de plus en plus d'informations. Les organismes biologiques (humains et animaux) vont devenir saturés d'ondes électromagnétiques.
Le second risque vient de la cohérence entre les fréquences naturelles biologiques et les fréquences artificielles d'excitation : ainsi la fréquence naturelle de l'eau est de 2.4 GHz, qui est la fréquence du four à micro-ondes (c'est pour cette raison qu'un four à micro-ondes ne chauffe pas le récipient ; il excite uniquement les molécules d'eau qui donc montent en température) ; et 2.4 GHz c'est aussi la fréquence du Wi-Fi.
Concernant l'oxygène, la fréquence naturelle semble être de 60 GHz.