Cosa sono le Onde elettromagnetiche

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Rappresentazione grafica di un'onda elettromagnetica
Come un’onda elettromagnetica si muove nello spazio – E: Campo Elettrico; B: Campo magnetico; C: direzione; λ: lunghezza d’onda

Oggi più che mai, sia per lavoro che per diletto, la nostra vita è condizionata da tecnologie sempre più avanzate ed in continuo aggiornamento, tanto da condizionare, in ognuno di noi, un frequente rinnovamento dei devices che utilizziamo per le nostre attività quotidiane, dall’immancabile smartphone al tablet, dal laptop al pc oltre, naturalmente, ai più comuni elettrodomestici, di cui nessuno potrebbe più fare a meno.

La forza fisica capace di muovere tutto questo insieme di apparecchiature, di renderle funzionali, assicurando connessioni e collegamenti, si chiama campo elettromagnetico, e l’insieme delle onde che propagano l’energia, ne costituisce lo spettro.

Onde elettromagnetiche di origine naturale

Per alimentarsi, il campo elettromagnetico ha bisogno di sorgenti, artificiali, certo, ma anche naturali. Spesso, infatti, si ritiene che tali emissioni siano solo un fenomeno legato alle diverse tecnologie create dall’uomo, come i raggi X, ad esempio, utilizzati nella diagnostica, o le antenne televisive e radiofoniche, o ancora le stazioni base per telefonia mobile. Tutto corretto certo, ma, è bene saperlo, esistono anche campi elettromagnetici naturali, di forte intensità, pur se di breve durata, generati dal campo statico atmosferico, sostenuti dal magnetismo terrestre e dalla radiazione solare. Pensiamo solo, per esempio, alla carica elettrica prodotta da un fulmine durante un forte temporale e ai danni che può provocare se non proteggiamo la nostra casa dai fulmini e gli elettrodomestici dagli sbalzi di tensione che ne conseguono.

In questo articolo, dopo aver illustrato i principali dettagli, analizzeremo le caratteristiche specifiche dei campi elettromagnetici, comprese le tipologie di onde presenti nell’ambiente, presenteremo un accenno alle caratteristiche delle tecnologie Wi-Fi e Bluetooth, e degli standard di trasmissione della telefonia mobile, a cui corrispondono potenti trasmettitori e di cui, specie nei confronti del 5G di prossima diffusione, spesso si associano perplessità legate ad un’eventuale pericolosità dei campi elettromagnetici.

Cos’è un Campo Elettromagnetico?

La base è, forse, solo apparentemente banale: un campo elettromagnetico è l’insieme di una sorgente elettrica e di una magnetica. Dal punto di vista pratico, si può asserire che i campi elettrici e magnetici si trovano ovunque scorrano correnti elettriche, vale a dire, per esempio, nei circuiti domestici, in un qualsiasi apparecchio elettrico o nelle linee ad alta tensione.

Analizziamo i dettagli:

  • Il campo elettrico, la cui unità di misura è il volt al metro (V/m), è realizzato dalla differenza di tensione, o potenziale, dovuta dalla presenza di una o più cariche elettriche, causa della spinta degli elettroni per alimentare l’energia. È facilmente schermabile e potenzialmente frenabile, nella sua potenza, da normali materiali e oggetti di uso comune, come legno, metallo, mobili o pareti. Il campo elettrico, la cui forza s’incrementa in maniera direttamente proporzionale all’aumento della tensione, viene prodotto anche se il dispositivo a cui è collegato è momentaneamente spento.
  • Il campo magnetico, misurato in microtesla (μT), è generato dal transito e dalla circolazione della corrente elettrica attraverso cavi e dispositivi, origine del flusso di elettroni, aumentando di intensità tanto è più alta è la corrente stessa. Contrariamente al campo elettrico, quello magnetico non viene fermato da materiali comuni e da arredi, tanto che può tranquillamente passare attraverso muri divisori e pareti di edifici, e viene prodotto soltanto con l’accensione di un dispositivo, cioè quando è in azione il passaggio di corrente elettrica. 

Ed è proprio l’unione di questi due elementi che dà luogo alla definizione di campi elettromagnetici, diffusi e presenti ovunque nell’ambiente, generati da sorgenti naturali, come l’energia accumulata nell’atmosfera dopo un temporale, per esempio, ma anche da molte artificiali, numerose e articolate, provenienti dai più comuni elettrodomestici o dai dispositivi tecnologici e sanitari, come televisori, rasoi o asciugacapelli, smartphone, computer, navigatori satellitari, apparecchi per risonanza magnetica e radiografie, e molti altri. Fattore comune di entrambi questi campi è la loro intensità massima tanto più sono vicini alla sorgente mentre, per contro, sia la potenza elettrica (vale a dire il prodotto della tensione di un componente elettrico, misurabile in Watt) che le onde magnetiche diminuiscono man mano aumenta la distanza.

Onde Elettromagnetiche a bassa media e alta Frequenza

Abbiamo già accennato alle diverse potenze delle onde elettromagnetiche presenti nell’etere, appurando che, pur considerandole tendenzialmente non pericolose, è preferibile non abusare dell’effetto di quelle di maggior potenza ed intensità. Le tipologie in cui si possono classificare i campi elettromagnetici sono 3, suddivise in base alla loro frequenza, misurata in hertz, relativamente al numero di oscillazioni che si estendono in un secondo, e che si identificano in: 

  • Frequenza estremamente bassa, sino a 300 hertz, il cui esempio palese è rappresentato dai più diffusi sistemi elettrici presenti nelle case e nei comuni edifici;
  • Frequenza intermedia, dai 300 hertz ai 10 megahertz, generati dai pc e dagli applicativi informatici in genere;
  • Radiofrequenza, sino a 30 Ghz, relativi, per esempio, ad antenne per i gestori di telefonia, trasmissione dati, radio e televisione;

Al primo gruppo, identificato anche dall’acronimo ELF, Extremely Low Frequency, appartengono tutti i dispositivi che forniscono elettricità, e tutti gli apparecchi che la utilizzano. Al secondo, brevemente definito IF, da Intermediate Frequency, si rapportano i devices informatici, gli schermi dei personal computer e dei tablet, i sistemi di sicurezza ed anche i dispositivi anti-taccheggio.

Per ultimo, le principali sorgenti del terzo gruppo, RF, Radio Frequency, sono rappresentate, come abbiamo visto, dai grandi ripetitori di telefonia mobile e gestione della rete internet, oltre a radar, rilevatori, antenne e persino forni a microonde. Costituiscono, di fatto, la base per le connessioni sulla lunga distanza, vale a dire il collegamento per i sistemi di radio e telecomunicazione nel mondo, ma sono anche, appunto, il principio elettromagnetico a frequenza elevata su cui si basano le microonde dei nostri forni domestici, sfruttate proprio per scaldare in maniera rapida i cibi, consentendo invece ai contenitori di rimanere a temperatura ambiente.

Trasmissione mobile 3/4/5G, Bluetooth, Wi-Fi, Onde radio-televisive UHF/VHF

Onde elettromagnetiche 3/4/5G, Bluetooth, Wi-Fi, UHF/VHF

Consapevoli del fatto che tutti i cittadini sono comunque esposti a campi elettromagnetici, sia a frequenza elevata, (per punti di accesso Wi-Fi, antenne dei servizi radiotelevisivi, dispositivi Bluetooth, router, ripetitori Wi-Fi, lampade intelligenti, cordless e, soprattutto, devices informatici come le recenti Smart TV) sia a bassa frequenza (con , emissione mediante i più comuni elettrodomestici, cavi elettrici, lampade, ecc), sappiamo che a breve si aggiungerà in maniera capillare il sistema 5G, 5th Generation, il quale si propagherà mediante le bande 700 MHz.

Ben sappiamo che le tecniche di comunicazione in modalità wireless, sfruttano vari standard di trasmissione dello spettro elettromagnetico che, ormai da qualche decennio, si è via via appropriato delle diverse bande di frequenza disponibili, tanto da essere praticamente vicino alla saturazione. Ecco perché succede spesso che differenti tecnologie si condividano la stessa frequenza: prova ne è, per dirne una, in ambito domestico, il telefono cordless, che utilizza ormai quasi totalmente la stessa “fetta” di spettro elettromagnetico del router Wi-Fi.  

Onde elettromagnetiche 3G, 4G LTE e 5G

Ovviamente, la scelta degli standard di trasmissione non è casuale, poiché, per esempio, le frequenze radio offrono peculiarità tecniche che le identificano adatte in maniera univoca per alcuni servizi piuttosto che altri. Nello specifico, le più diffuse tecnologie di connessione per telefonia mobile, 3G, 4G e, in perfezionamento, il 5G, presentano diverse caratteristiche in base alle varie prestazioni messe a disposizione degli utenti dai gestori telefonici. Ed ecco, quindi, che:

  • Il 3G, che ha inaugurato l’era di Internet e dei nuovi servizi multimediali fruibili da un telefono cellulare, lanciato in tutto il mondo nei primi anni 2000, “viaggia” con bande da 900 e 2100 megahertz;
  • Il 4G LTE (acronimo della tecnologia Long Term Evolution), introdotto sul finire dello stesso decennio, che consente di navigare velocemente e senza interruzioni accedendo a video call, servizi di streaming, cloud e molto altro direttamente dal cellulare, sfrutta le frequenze degli 800, dei 1800 megahertz e 2600 megahertz, mentre la sua versione più evoluta, LTE Advanced, utilizza la banda da 1500 megahertz;
  • Il 5G, il cui spettro elettromagnetico è ancora da definire, dovrebbe ottenerlo intorno ai 4 gigahertz, con bande di comunicazione fra i 24 e i 28 Gigahertz, al fine di consentire il perfezionamento degli attuali e l’estensione di innovativi servizi di connessione, oltre a consentire lo sviluppo del cosiddetto Internet of Things”, (acronimo IoT), l’Internet delle Cose. Con una sperimentazione partita in alcune città nel 2019 e inizi 2020, il cambiamento tecnologico che, a regime, coinvolgerà la scala globale, porterà le abitazioni e le imprese, ma anche le città, le autostrade, e non solo, ad avere un’identità elettronica, a consentire il dialogo in rete ai più svariati oggetti di uso comune e a poterli controllare a distanza. L’obiettivo dichiarato è che per almeno l’80% della popolazione, entro il 2022, sia disponibile la copertura di quinta generazione.

Un tale sviluppo significherà, per contro, la necessità di un maggior numero di antenne e ripetitori sul territorio, oltre a frequenze sempre più elevate e capillari. Da qui la nascente e già diffusa preoccupazione per un inevitabile aumento dell’esposizione ai campi elettromagnetici della popolazione, con particolare attenzione a bambini, donne in gravidanza e soggetti elettrosensibili. Tutte le argomentazioni sui rischi per la salute del 5G non hanno comunque avuto, ad oggi, alcun riscontro scientifico.

Onde elettromagnetiche Wi-Fi

I dispositivi Wi-Fi attualmente sul mercato, grazie ai quali vengono velocemente scambiati informazioni e trasmessi dati, sfruttano le bande di frequenza da 2,4 e 5 gigahertz. Il loro apporto a un eventuale inquinamento elettromagnetico si può considerare talmente limitato da essere praticamente insignificante.
Questo perché nei router Wi-Fi i collegamenti sono effettuati usando lunghezze d’onda inferiori a quelle della luce, eliminando, di fatto, il pericolo del rischio di alterazione delle molecole per i tessuti umani, trattandosi di radiazioni non ionizzanti. Peraltro, le potenze emesse dai segnali Wi-Fi sono davvero contenute, se si pensa che, per esempio, una scheda wireless inserita in un pc è indicativamente intorno ai 100 milliwatt, limite molto al di sotto della soglia ritenuta potenzialmente rischiosa.

Onde elettromagnetiche Bluetooth

Presente in milioni di dispositivi, dagli smartphone alle cuffie, da più di 20 anni, la tecnologia Bluetooth non sente il peso dei suoi anni ma, anzi, è una delle più diffuse al mondo, in grado di creare una trasmissione fra due devices posti a distanza di qualche metro l’uno dall’altro, non oltre i 10. Funziona in un range di frequenza di 2,45 gigahertz, (per la precisione, fra i 2,402 e i 2,480 GHz), quindi trasmettendo dati mediante onde elettromagnetiche poco energetiche, considerata la distanza ridotta su cui agiscono, con una potenza impiegata molto limitata, (intorno a 1 milliwatt), e, anche in questo caso, un impatto inquinante praticamente nullo.

Le nuove generazioni del Bluetooth vengono concepite per la realizzazione di una rete di trasmissione che assicuri, proprio in uno spazio breve, una frequenza di comunicazione necessaria allo scambio dati tra elettrodomestici connessi e i dispositivi smartche saranno interessati all’Internet delle Cose, assicurando così una vera e propria rete domotica, in grado di favorire lo sviluppo degli oggetti cosiddetti “intelligenti”, sempre connessi fra loro e disponibili a distanza.

Onde elettromagnetiche radio-televisive UHF VHF

Gli impianti per la propagazione radio e televisiva diffondono onde elettromagnetiche a diversi livelli di frequenza, con potenze più o meno elevate, le cui principali sorgenti sono, ovviamente, tutti gli apparati per telecomunicazioni, dalle antenne per la telefonia ai radar, dai ponti radio alle trasmittenti radiotelevisive.

Si suddividono in 5 tipologie:

  • Low Frequency, LF, a bassa frequenza, da 30 a 300 kHz, utilizzate per applicazioni in navigazione aerea o navale.
  • Medium Frequency, MF, onde medie, da 300 kHz a 3 MHz, principalmente usate per la radiodiffusione a modulazione di ampiezza.
  • High Frequency, HF, onde corte, da 3 MHz a 30 MHz, per telecomunicazioni satellitari.
  • Very High Frequency, VHF, frequenze molto elevate, (o onde ultracorte), comprese tra 30 MHz e 300 MHz, utilizzate per la maggior parte dai navigatori aeronautici, per i collegamenti satellitari, per radiodiffusione in FM a banda radioamatoriale, e per la trasmissione di alcuni canali televisivi. Le comunicazioni in VHF non vengono riflesse dagli strati alti dell’atmosfera. Questo sistema comporta una certa limitazione alla banda, a causa degli ostacoli, naturali ed artificiali, che può incontrare durante il suo percorso.
  • Ultra High Frequency, UHF, frequenze ultra alte, con segnali trasmessi nella banda da 300 MHz a 3 GHz, essenzialmente usate per la connessione radiofonica e televisiva, per i collegamenti da mezzi mobili e per i radar. Le onde UHF rappresentano il segnale di trasmissione dei più imponenti servizi di comunicazione, riferiti alla maggior parte dei canali televisivi, alle reti wireless, alle reti di telefonia mobile, ma anche ai forni a microonde domestici e per i collegamenti dei radioamatori. In questo caso, anche grazie a fenomeni quali riflessione e rifrazione, è possibile creare collegamenti particolarmente ampi ed estesi.

Riguardo alle onde radio-televisive, si è valutata l’individuazione di effetti pericolosi sulla riproduzione cellulare e sull’eventualità di alterare il materiale genetico, ma nessun studio ha evidenziato questo tipo di rischio in base alle esposizioni regolarizzate dalle normative vigenti. Di conseguenza, è dunque opinione comune la tesi in base alla quale nemmeno queste frequenze comportano mutazioni né sono responsabili di patologie.

Misuratore di Onde Elettromagnetiche

A questo scopo è possibile reperire in commercio appositi dispositivi in grado di rilevare un ampio spettro di frequenze elettromagnetiche:

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Utile per misurare le frequenze EMF da 50Mhz a 3.5Ghz utilizzate ad esempio nel campo delle telecomunicazioni. Nonché per rilevare eccessive esposizioni a campi elettromagnetici causati ad esempio da torri ripetitori da cui occorre proteggersi soprattutto in casa.

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