Elektromagnetische Wellen

Statische Felder

Wechselstromfelder

Radio, Fernsehen, Funk

IR und Licht

UV, Röntgen, Gamma

Statische Felder

Statische elektrische und statische magnetische Felder gehören zur Erde. Ohne diese Felder hätte die Erde keinen Schutzschild vor starker kosmischer ionisierender Strahlung. Mit diesen Feldern lebt der Mensch seit seiner Entstehung im Einklang.

Elektrisches Feld	Magnetisches Feld
Die Stärke des elektrischen Feldes misst man in Volt pro Meter (V/m).	Die Stärke des Magnetfelds, besser die magnetische Flussdichte wird in Tesla (Vs/m²) angegeben
Zwischen der Erdoberfläche (negativ) und der elektrisch gut leitfähigen Ionosphäre (positiv) in ca. 70 km Höhe besteht eine Potentialdifferenz (Spannung) in der Größenordnung von 300 kV. Das dadurch bedingte elektrische Feld ist von der Sonnenaktivität, der Leitfähigkeit der Luft, der Jahreszeit und dem Wetter abhängig. So ist zum Beispiel im Winter die Feldstärke mit ca. 270 V/m doppelt so groß wie im Sommer mit ca. 130 V/m. Bei Gewittern liegen die elektrischen Feldstärken über ebenem Gelände zwischen 3000 V/m und 20000 V/m, mit Spitzen (Blitzauslösung) von bis zu 300 000 V/m.	Das statische Erdmagnetfeld, das die ganze Erde vom Südpol bis zum Nordpol umgibt , weist je nach geologischem Untergrund und Breitengrad eine Stärke zwischen 30 und 60 μT auf. In unmittelbarer Nähe eines Blitzes können magnetische Feldstärken bis zu 1000 μT auftreten.

Technisch erzeugte statische elektrische und magnetische Felder

In Deutschland werden Straßenbahn, U-Bahn und Stadtbahn größtenteils mit 750 V - Gleichstrom betrieben. Mit Gleichstrom fahren auch die Hamburger (1200V) und Berliner (900V) S-Bahnen. Alle anderen deutschen S-Bahnen fahren mit dem 16,7 Hertz-Wechselstrom der Bundesbahn. Die Energie wird den Nahverkehrsstrecken über Gleichrichterwerke vom öffentlichen 50-Hertz-Drehstromnetz zugeführt.

Die Gleichrichterwerke befinden sich in Abständen von 500 bis 2000 Metern an den Nahverkehrsstrecken, um die 20- oder 30-kV-Versorgungsspannung auf die erforderliche Gleichspannung herunter zu transformieren und gleichzurichten. Die Stromzuführung erfolgt entweder über eine Oberleitung oder bei S-Bahnen über Stromschienen. Die Stromstärke kann bis zu 4 kA betragen. In unmittelbarer Nähe der Nahverkehrsstrecken treten elektrische Feldstärken von maximal 50 V/m auf. Andere technische Gleichfelder spielen eine eher untergeordnete Rolle, weil entweder die Feldstärken vernachlässigbar gering sind, zum Beispiel bei Batterien und Akkumulatoren, oder aber nur ein begrenzter Personenkreis betroffen ist. So treten statische Magnetfelder zum Beispiel bei der Deaktivierung von Etiketten der Artikelüberwachung im Handel und in Bibliotheken oder an Arbeitsplätzen in der Magnetindustrie, Elektrochemie und Medizin auf .

Wechselstromfelder

Die Energieversorgung großer Teile der Industrie, des Gewerbes, des Schienenverkehrs und der Haushalte erfolgt über unser 50-Hertz-Wechselstrom Verbundnetz. Dieses erzeugt in allen Bereichen Elektrische und magnetische Wechselfelder. Die Stärke dieser Wechselfelder hängt im wesentlichen vom Abstand der Versorgungsleitung, deren Nennspannung und ihrem Stromfluss ab. Dabei betrachtet man elektrisches und magnetisches Feld getrennt (entkoppelt).

Wie stark das elektrische und das magnetische Feld unter einer Hochspannungsleitung einen Meter über dem Erdboden ist zeigen die unten stehenden Diagramme. Die Daten beziehen sich auf eine Hochspannungsleitung nebenstehenden Typs "Donau" an der Stelle des größten Durchhangs mit 12 m Abstand der Leitungen vom Erdboden. Sie wurden für den Zustand der maximalen Strombelastung berechnet.

Bereits in 50 m Abstand von der Trassenmitte ist das Elektrische Feld auf unter 500 V/m und das magnetische Feld auf unter 5 μT zurückgegangen.

Belastungen im Haushalt

Die Inhalte dieser Seite sind im Wesentlichen der Broschüre "Elektromagnetische Felder im Alltag" der Landesanstalt für Umweltschutz Baden Württemberg entnommen. (als PDF-Datei 3MB)

Schädlichkeit
Ein Schaden für den Menschen erscheint aufs erste nicht vorhanden, solange die elektrischen Feldstärken, bzw. magnetischen Kraftflussdichten geringer als die auf der Erde stets vorhandenen sind. Durch entsprechenden Abstand von stromführenden oder unter Spannung stehenden Leitungen kann man dies gut erreichen. Inwieweit aber das Wohlbefinden eines Menschen durch bestimmte periodische elektrische oder magnetische Felder auch geringerer Stärke beeinflusst wird, können wir nicht beantworten. Vielleicht ist es aber wie mit dem Geräusch eines tropfenden Wasserhahns - sicher ist dessen Lautstärke unter allen Grenzwerten - der eine hört ihn gar nicht und den anderen treibt er zum Wahnsinn.

Radio, Fernsehen, Funk

Hochfrequente elektromagnetische Felder werden in der Regel absichtlich erzeugt um damit Information zu übermitteln. Im Hochfrequenzbereich sind das elektrische und magnetische Feld eng miteinander verknüpft bzw. „gekoppelt“. Man spricht nun von elektromagnetischen Wellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Elektromagnetische Wellen transportieren Energie, die sich aus den Energieanteilen des elektrischen und magnetischen Feldes zusammensetzt.

Das Maß für die Stärke einer elektromagnetischen Welle ist die Leistungsflussdichte S in Watt pro Quadratmeter [W/m²]. Dabei nimmt die Leistungsflussdichte indirekt proportional zum Quadrat des Abstands vom Sender ab, wobei ein Sender im Regelfall seine Leistung wie ein senkrecht stehender Dipol kaum nach oben und unten, sondern in der Waagerechten verteilt.

Überblick über Sender, Frequenzen und Sendeleistung im Radiobereich
Quelle: LfU-BadenWürttemberg

Typische Leistungsflussdichten von Sendern
(Quelle: Bayr. Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen)

Grenzwerte und Gefährlichkeit

Es gibt drei Bereiche, für die hochfrequente Strahler Probleme bereiten:

Die Belastung menschlicher Organe durch den Wärmeeffekt der Strahlung. Dieser Bereich ist messtechnisch gut erfassbar und ihm wird durch entsprechende Verordnungen Rechnung getragen. Dazu werden vor der Genehmigung von Sendeanlagen größerer Leistung die Gesamtleistungsflussdichte in einem entsprechenden Gebiet gemessen.

Die Belastung des Menschen durch andere Effekte als den Wärmeeffekt. Hierüber wird derzeit politisch stark diskutiert. Es ist zwar unumstritten, dass es solche Effekte gibt oder geben kann, inwieweit diese aber wirklich lebensverkürzend sind, können wir keine Aussage machen.
In dieser Hinsicht ist die folgende Aussage des Bundesamt für Strahlenschutz ein Anhaltswert:
In der "Verordnung über elektromagnetische Felder" (26. BImSchV) sind Grenzwerte für niederfrequente elektrische und magnetische Felder mit 50 Hz (Haushaltsstrom) und 16 2/3 Hz (elektrifizierte Verkehrssysteme) und hochfrequente elektromagnetische Felder ab 10 MHz festgelegt. Diese Werte sind so gewählt, dass nach dem heutigen Kenntnisstand, über den international weitgehend Konsens besteht, die bisher wissenschaftlich nachgewiesenen gesundheitsschädlichen Risiken durch elektromagnetische Felder auch bei dauerhaftem Aufenthalt nicht auftreten.
Allerdings liegen für Feldintensitäten unterhalb der Grenzwerte wissenschaftliche Verdachtsmomente vor, aufgrund derer das Bundesamt für Strahlenschutz vorsorgliche Maßnahmen zur Verringerung möglicher Risiken fordert.
Diese können durch Verringerungen der Einwirkdauer und Feldstärkeverminderungen realisiert werden.
Weitere wichtige Vorsorgeaspekte sind:
Fortführung und Intensivierung der Forschung und Information der Bevölkerung hinsichtlich

• bekannter und vermuteter Wirkungen der Felder,
• relevanter Feldquellen in der Umwelt wie z.B. Hochspannungsleitungen
• der Felder, die von elektrischen Geräten ausgehen, z. B. durch entsprechende Kennzeichnung.

Die Störung elektronischer Geräte bis hin zur Fehlfunktion, wie Navigationsgeräte im Flugzeug, Computer, technische Geräte im Krankenhaus, Herzschrittmacher, HiFI-Anlagen, Anrufaufzeichner etc.
In dieser Hinsicht besteht einerseits die Möglichkeit, solche gefährdete Geräte entsprechend abzuschirmen und andrerseits Sender, wie Handys, deren Strahlungsleistung bestimmte Grenzwerte überschreitet, im Nahbereich solcher Anlagen zu verbieten.

IR und Licht

Künstliche Lichtquellen werden heute in großem Umfang eingesetzt. Sie ermöglichen dem Menschen auch nachts ein sicheres und angenehmes Leben. Das von den vielfältigen Lichtquellen ausgehende Licht führt zur "Lichtverschmutzung", die die natürliche Himmelssichtbarkeit erheblich herabsetzt. So sind in der Nähe starker künstlicher Lichtquellen astronomische Beobachtungen praktisch nicht möglich. Zum Schutz des Menschen vor belästigenden Lichtimmissionen bestehen Immissionsrichtwerte, die von gewerblichen Anlagen wie z.B. Lichtwerbeanlagen, Lasershows oder Flutlichtleuchten eingehalten werden müssen. Darüber hinaus sind Hinweise zum Schutz der Tierwelt vor Lichtimmissionen zu beachten.

UV, Röntgen, Gamma

Strahlungen mit Frequenzen höher als die des Lichtes sind, haben Quantenenergien, die groß genug sind, Moleküle oder Atome zu ionisieren. Diese Strahlung führt bei entsprechender Leistung zu direkten Schädigungen der Zellstrukturen und ist deshalb selbst in kleinen Dosen schädlich. Für den Betrieb von Geräte, die solche Strahlung abgeben werden durch die Strahlenschutzverordnung strenge Auflagen gemacht.

Diese Strahlung wird meist als radioaktive Strahlung und weniger als Elektrosmog behandelt.