Che cos'è in pratica un'onda elettromagnetica? In maniera molto semplice e generale si può rispondere che un'onda elettromagnetica, cui è sempre associato un campo elettromagnetico, rappresenta una particolare modalità di propagazione nello spazio e nel tempo dell'energia elettromagnetica, propagazione dipendente per altro dalle caratteristiche del mezzo attraversato. Questa forma di energia è emessa da ogni corpo a temperatura superiore allo zero assoluto (-273·C), anche da quello umano e dalla stessa Terra, ed inoltre è molto familiare a tutti, anche se in alcuni casi è invisibile: basti pensare che la vita sulla Terra avviene grazie all'energia elettromagnetica trasportata dalla radiazione luminosa proveniente dal sole!
Un'onda elettromagnetica è composta da un campo elettrico e da un campo magnetico, collegati fra loro da relazioni matematiche non sempre semplici, e sono proprio i valori di questi campi a caratterizzare l'onda: infatti, si definisce intensità o ampiezza di un'onda elettromagnetica (grandezza da non confondere con la sua energia) il valore che assumono istante per istante il campo elettrico (misurato in Volt/metro) ed il campo magnetico (misurato in Ampere/m). Un'altra quantità che caratterizza l'onda elettromagnetica è la densità di potenza (misurata in Watt/m2), cioè la potenza trasportata dall'onda per unità di superficie, definibile ad una certa distanza dalla sorgente. Un'onda elettromagnetica è comunque una forma di segnale periodico, cioè ripete i suoi valori di ampiezza nel tempo e nello spazio, ed è quindi caratterizzata anche da altre
grandezze fisiche, quali il periodo, misurato in secondi, la frequenza, espressa in cicli al secondo e misurata in Hz, la lunghezza d'onda, misurata in metri e nei suoi multipli e sottomultipli, e l'energia, misurata in elettrovolt (eV) e nei suoi multipli e sottomultipli. Queste grandezze sono strettamente intercorrelate fra loro da semplici relazioni matematiche, che permettono di ricavare il valore di ognuna, una volta nota una sola di esse. In particolare, proprio per l'importanza che assume la frequenza di un'onda elettromagnetica nelle interazioni con la materia biologica, è importante ricordare che la frequenza e la lunghezza d'onda sono fra loro inversamente proporzionali, mentre la frequenza e l'energia sono direttamente proporzionali.
Nella comune accezione del termine elettrosmog non entrano però tutte le radiazioni elettromagnetiche, ma soltanto quelle non ionizzanti dai campi statici fino alle microonde (intervallo da 0 Hz a 300 GHz).
In questo intervallo rientrano tutte le sorgenti che più comunemente sono utilizzate quotidianamente nei settori di vita e di lavoro.
Sorgenti e livelli di esposizione
Per poter avere un indice di rischio connesso all'entità del fenomeno occorre ricordare che le sorgenti di radiazioni elettromagnetiche possono essere sia naturali che artificiali. Ed è la proliferazione di sorgenti artificiali di campi elettromagnetici in tutti i settori di vita che ha fatto sorgere il problema dell'"inquinamento elettromagnetico"; è quindi l'interrogativo sui possibili effetti sanitari dell'esposizione a questi campi che ha stimolato e stimola tuttora l'effettuazione di numerosi studi scientifici nel settore specifico. Preoccupazioni di questo tipo sono state espresse per la sicurezza dei telefoni cellulari, degli elettrodotti e dei sistemi di telecomunicazione in genere, in quanto sono i più diffusi e quelli che creano un impatto maggiore dal punto di vista visivo e paesaggistico. Pertanto, a livello internazionale e nazionale, proprio per stabilire dei criteri di protezione della popolazione e dell'ambiente, molte organizzazioni protezionistiche, sia di governo sia di tipo privatistico e volontario, hanno provveduto a stabilire degli standard di sicurezza e delle linee guida per l'esposizione a detti campi.
Le sorgenti di radiazioni elettromagnetiche di origine naturale costituiscono il cosiddetto "fondo elettromagnetico" cui l'individuo è da sempre esposto e che ha permesso nel corso dell'evoluzione lo sviluppo degli esseri viventi, mentre quelle di origine artificiale, cioè le sorgenti costruite dall'uomo, producono livelli di campo di parecchi ordini di grandezza superiori rispetto ai campi dovuti al fondo naturale, dando origine a livelli di esposizione per la popolazione, che possono richiedere interventi protezionistici.
L'ambiente elettromagnetico non naturale (cioè quello prodotto dall'uomo) è rappresentato sia dai campi elettromagnetici, generati intenzionalmente, in quanto la trasmissione dei campi rappresenta lo scopo specifico dell'apparato (come le linee di trasmissione dell'energia, i sistemi di radioteletrasmissione quali le antenne dei radioamatori, i sistemi radiotelevisivi, le stazioni radiobase della telefonia mobile, radar, etc.), sia da quelli risultanti come fattore di perdita dall'uso dell'apparato (ad esempio i campi dispersi intorno alle normali apparecchiature elettriche, ai riscaldatori, ai forni a microonde, etc.). L'esposizione di un individuo può essere dovuta quindi sia a sorgenti utilizzate in un ambiente confinato (ambiente di lavoro ed ambiente domestico) sia a sorgenti operanti nell'ambiente esterno. Un altro tipo di esposizione è quella dovuta a scopi medici. Nell'ambito delle sorgenti artificiali i campi generati hanno frequenze appartenenti a tutto lo spettro elettromagnetico, a partire dai campi statici.
È importante ricordare che un campo elettrico esiste sempre in presenza di una carica elettrica (positiva e/o negativa) o di una tensione, anche se non c'è flusso di corrente: ad esempio, nell'ambiente circostante al filo di una lampada spenta ma collegata alla rete di alimentazione c'è sempre presenza di un campo elettrico. Alla stessa distanza dal filo, maggiore è la tensione di alimentazione più è intenso il campo elettrico. All'aumentare della distanza dalla carica o dal conduttore carico l'intensità del campo elettrico diminuisce molto rapidamente; analogamente schermature intorno ai conduttori o qualunque ostacolo, non conduttore, interposto fra la sorgente del campo ed il punto in cui si vuole valutare la sua intensità ne diminuiscono il valore (ad esempio le mura di una casa, la presenza di alberi, etc.). Il campo magnetico, invece, è generato soltanto dal moto di cariche elettriche, ed è presente nell'ambiente solo quando c'è un flusso di corrente elettrica. In pratica,
tornando all'esempio precedente, il campo magnetico intorno alla lampada sarà presente soltanto quando questa è accesa: in questo caso nell'ambiente intorno alla lampada ci sono sia il campo elettrico che il campo magnetico. C'è da specificare che maggiore è la corrente più è intenso il campo magnetico. Come per il campo elettrico, anche l'intensità del campo magnetico diminuisce molto rapidamente all'aumentare della distanza dalla sorgente; ma a differenza del campo elettrico, il campo magnetico non è schermato dai comuni materiali.
Nel range delle basse frequenze le principali sorgenti di emissione sono rappresentate, negli ambienti confinati, dalle apparecchiature elettriche ed elettroniche funzionanti alla frequenza di rete, e, nell'ambiente esterno, dalle linee ad alta tensione che trasportano l'energia elettrica per la distribuzione della stessa alle singole utenze.
Ed è proprio la notevole diffusione delle reti di distribuzione e le molteplici utilizzazioni dell'energia elettrica, che ha fatto concentrare l'attenzione delle ricerche sullo studio degli effetti delle radiazioni elettromagnetiche alla frequenza di 50 60 Hz e sui possibili sistemi di prevenzione e protezione.
Ma qual è l'andamento dei campi in prossimità di una linea ad alta tensione? Generalmente, al suolo, lungo una direzione perpendicolare alla linea, i campi elettrici e magnetici da essa generati hanno un andamento variabile in funzione delle caratteristiche geometriche della linea, poiché le altezze dei cavi cambiano continuamente lungo la linea stessa, sia per l'orografia del terreno sia per il tipico andamento geometrico dei cavi stessi. Inoltre, l'intensità del campo elettrico in ogni punto dipende solo dalla tensione della linea, mentre quella del campo magnetico dipende solo dalla corrente. Entrambi presentano dei massimi di intensità nell'area immediatamente sottostante i conduttori, per poi diminuire molto rapidamente entro una distanza che, per linee a 380 kV (kilovat), è dell'ordine di 20 metri. Oltre questa distanza, le intensità dei campi continuano a diminuire, ma molto più lentamente.
I risultati delle ricerche hanno dimostrato che il campo elettrico a queste frequenze non ha rilevanza dal punto di vista sanitario; l'effetto più diretto che si avverte è l'induzione di una carica superficiale su un organismo esposto, carica che varia in funzione della frequenza e che può dare origine a sensazioni di fastidio ed a lungo andare può indurre stress. All'interno dell'organismo si generano invece campi elettrici e correnti, ma quasi nulla del campo elettrico penetra all'interno del corpo umano. I risultati degli studi attualmente disponibili fanno evidenziare che gli effetti per esposizioni fino a 20 kV/m sono pochi ed innocui. Ad intensità molto elevate i campi elettrici possono essere percepiti attraverso la vibrazione dei peli cutanei. Non è stato dimostrato che i campi elettrici ad intensità superiori a 100 kV/m abbiano alcun effetto sulla riproduzione e lo sviluppo di animali. I valori più intensi dei campi elettrici si rilevano sotto i fili conduttori e sono dell'ordine di 10kV/m, mentre, parallelamente ai fili, i campi si riducono al valore di 10kV/m. I valori di campo elettrico rilevati invece nelle normali abitazioni, dovuti all'impianto elettrico, all'uso degli elettrodomestici e di altri dispositivi, funzionanti alla frequenza di rete, non sono in genere superiori ai 100 V/m. L'agente invece da considerare, dal punto di vista sanitario, a queste frequenze è il campo magnetico: esso penetra facilmente nel corpo umano senza alcuna attenuazione apprezzabile.
I nervi e le cellule dei muscoli possono essere stimolati da correnti indotte da campi magnetici di diversi millitesla (densità di flusso magnetico) e di frequenza fino a circa 1 kHz. Il valore di soglia della densità di corrente indotta per questi effetti è dell'ordine di 100 mA/m2. Per quanto riguarda i valori dell'induzione magnetica dovuta alle linee di trasmissione, questa dipende dalla corrente che fluisce nei conduttori e dal carico presente sulla linea.
Il valore massimo dell'induzione magnetica, a livello di terra, sotto una linea di trasmissione, varia da 0,01 a 0,05 mT(millitesla), è funzione dell'altezza della linea e decresce in modo approssimativamente lineare, allontanandosi da questa. I valori di densità di flusso magnetico misurati invece nelle abitazioni, dovuti all'impianto elettrico, sono generalmente dell'ordine di 0,1 T (Tesla); quelli dovuti agli elettrodomestici variano a seconda dell'apparato e della sua potenza e possono raggiungere valori fino a 2 mT in prossimità dello stesso.
Nel range delle alte frequenze, meglio noto come range delle radiofrequenze (RF) e microonde (MW), l'impiego di sorgenti elettromagnetiche è andato sempre più aumentando durante questo secolo, particolarmente negli ultimi decenni, in quanto la tecnologia dei dispositivi a stato solido ha reso l'utilizzo di tali apparecchiature sempre più competitivo in moltissime applicazioni industriali oltre che, ovviamente, nel campo delle telecomunicazioni. Sotto il profilo dell'inquinamento elettromagnetico, le sorgenti di campi RF e MW possono essere suddivise in due gruppi principali a seconda che l'immissione nell'ambiente sia voluta (telecomunicazioni, radar, ecc.) oppure indesiderata e, quindi, anche fonte di riduzione dell'efficienza produttiva: in questo caso si può intervenire per ridurre o anche eliminare i campi dispersi, agendo sulla qualità e sugli standard costruttivi dell'apparato.