Ultrafialové záření

Ultrafialové (zkratka UV, z anglického ultraviolet) záření je elektromagnetické záření s vlnovou délkou kratší než má viditelné světlo, avšak delší než má rentgenové záření. Pro člověka je neviditelné, existují však živočichové (ptáci, plazi, některý hmyz), kteří jej dokáží vnímat. Jeho přirozeným zdrojem je Slunce. Nejtvrdší elektromagnetické záření viditelné člověkem je světlo fialové. UV záření se nachází za jeho hranicí (lat. ultra - za). Ultrafialového záření objevil německý fyzik Johann Wilhelm Ritter v roce 1801. Pojmenoval ho "dezoxidační" světlo. Nynější název dostal později v 19. století.

Podle výzkumů je vznik prvotních proteinů a enzymů schopných reprodukce připisován právě existenci ultrafialovému záření. To způsobuje, že sousední dvoušroubovicové páry thyminu v DNA se mohou spojit do kovaletní vazby a tím přerušit vlákno, které reproduktivní enzymy nedokáží zkopírovat. To během genetické replikace či syntézy proteinů vede k posunutí proti sobě orientovaných bází DNA, jehož konečným důsledkem je selhání přenosu genetické informace a smrt organizmu. První prokaryotické organizmy, které se přibližovaly hladině prehistorických oceánů - před tím, než byla zformována ozónová vrstva, blokující většinu ultrafialového záření - neustále hynuly. Těch několik málo přeživších si vytvořilo enzymy, které přepracovaly a rozbily thyminové kovalentní vazby (tzv. excision repair enzymes - enzymy opravující vynechání při spiralizaci). Mnoho enzymů a bílkovin, které se účastní moderní mitózy a meiózy, jsou extrémně podobné enzymům opravujících vynechání při spiralizaci a jsou považovány za potomky enzymů, které poprvé přestály působení ultrafialového záření. UV záření, jakožto oblast elektromagnetického spektra, se dělí na krátkovlnné ultrafialové záření o vlnové délce 400 - 200 nm) a daleké ultrafialové záření (200 - 10 nm), resp. energií fotonů mezi 3,1 a 250 eV.

Rozdělení na spektrální oblasti UVA, UVB a UVC je především z hlediska biologických účinků UV záření.

Označení "vzduchoprázdné ultrafialové" záření (v anglické literatuře vacuum ultraviolet, VUV) naráží na skutečnost, že tento typ záření je při dopadu na zemský povrch pohlcován vzduchem.

Označení "hluboké ultrafialové" záření (deep ultraviolet, DUV) je používáno ve fotolitografii a technologiích používající principu laseru.

UVA

Má vlnovou délky od 315 do 400 nm. Považuje se za méně škodlivé; nebylo prokázáno, že je pro živé organizmy zhoubné. Asi 99 % UV záření, které dopadne na zemský povrch je ze spektrální oblasti UVA.

UVB

Záření UVB má vlnovou délku v rozsahu od 280 do 315 nm. Je z převážné většiny absorbováno ozónem ve stratosféře, resp. ozónové vrstvě. Z typického slunečního záření 350 - 900 W/m2, které dopadá na nejvyšší vrstvy atmosféry neproniká prakticky žádné UV záření s vlnovou délkou pod cca 295 nm; od této hranice se na zemský povrch dostává měkčí UV záření - záření UVA o vlnové délce 400 nm se na zem dostane 550 W/m2 (z přibližně 1700 W/m2 z horních vrstev atmosféry). Jinými slovy lze říci, že ozón a kyslík propustí na povrch Země zhruba třetinu UV záření. Záření UVB je zhoubné pro živé organizmy. Jeho energie je schopná rozkládat nebo narušovat bílkoviny nebo jiné životně důležité organické sloučeniny s vážnými následky pro metabolismus postihnutého jedince, nebo (je-li zasaženy DNA) vzniku rakoviny. Např. zvýšení intenzity UVB záření o každá 2 % může znamenat zvýšení výskytu rakoviny kůže o 3-6 %. Kromě kůže má UVB největší dopad i na oči - takto tvrdé záření dokáže poničit až zcela spálit tyčinky a čípky, gangliové buňky a nervová zakončení v rohovce (tzv. "sněžná slepota"). Větší dopad má na jednobuněčné organizmy, které dokáže zničit zcela (dokáže změnit molekuly nesoucí genetickou informaci v buněčném jádře na energeticky výhodnější, vyvolat poškození funkcí organel, ovlivnit osmotický tlak nebo spustit lyzi). Proniká i vodou, ale jen do hloubky několika metrů (kde je však soustředěna většina podvodních organizmů). UVB záření též negativně ovlivňuje vzrůst zelených rostlin, účinnost fotosyntézy, ale i třeba celkovou plochu jejich listů. U dvou třetin hospodářských plodin byl zjištěn úbytek zemědělské produkce v souvislosti se zvýšeným působením UVB záření.

Dlouhodobé působení zvýšeného působení UVB záření by vyústilo v nepředvídatelné změny v morfologii biosféry (každý živočišný či rostlinný druh je na UV záření různě citlivý a trend směřující k dominanci odolnějších druhů nad méně odolnějšími by odstartoval nesmírně složitou síť kauzuálních mezidruhových vztahů, jejichž důsledky není možné odhadnout).

UVC

Je nejtvrdší UV záření - jeho vlnová délka je nižší než 280 nm. Toto záření je jedním ze dvou způsobů vzniku ozónu - při dopadu na dvojatomární molekulu kyslíku, jí toto záření dodá energii pro vznik ozónu, který je touto reakcí absorbován. Jinými slovy, plynný kyslík je významný inhibitor dopadu UVC záření na zemský povrch. Záření UVC je prokazatelně zhoubné (karcinogenní) pro živé organizmy. Na rozdíl od UVB, které dokáže proniknout jen několika vrstvami buněk, je penetrace UVC pletivy a tkáněmi živých organismů poměrně větší.

Využití

svítidla na kontrolu např. cenných papírů, kreditních karet, některých dokladů

výbojkové obloukové lampy (xenon, měď)

astronomie (Wienův zákon)

dezinfekce, dezinsekce

spektrofotometrie

analýza minerálů

spektroskopie

genetika (tzv. markery - "značkovací látky")

chemické markery

biochemie

fotochemoterapie

fototerapie

fotolitografie

laserová technologie

kontrola elektrického průboje

sterilizace (v biologických laboratořích)

čištění vody

zpracování jídla

detektory požáru

"neviditelný inkoust"

opalování

vymazávání paměťových modulů EPROM a EEPROM

příprava polymerů s nízkou povrchovou energií pro lepidla a laky

stabilizátory při výrobě plastů, kosmetiky a filmů

archeologie (čtení poškozených papyrů)

soudní znalectví

odborné posudky obrazů