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地中レーダ探査(GPR探査)に使われている電磁波とは?

地中レーダ探査(GPR探査)は、電磁波が持つ性質を利用して行われています。ここでは、電磁波の概要や種類、人体・機械への影響、電磁波による地中探査の仕組みなどについて解説します。

電磁波とは

電磁波とは、電場と磁場の変化を伝える波(波動)の総称です。波には大きさ(高さ)と長さ(波長)があり、それぞれの程度によって電磁波の作用が変わります。この波のことを「周波数」と言い、周波数の程度をHz(ヘルツ)という単位で表します。

電磁波の種類

電磁波は、波長の長い順に電波、光、X線・ガンマ線と呼ばれます。

電波

波長が100μm以上(周波数3THz以下)の電磁波です。波長域により、低周波、超長波、長波、中波、短波、超短波、マイクロ波に分かれます。

波長が1mm から2nm程度のもの。波長域により、赤外線、可視光線、紫外線に分かれます。

X線・ガンマ線

厳密に言えばX線とガンマ線は発生機構により区別されますが、概ね波長が10 nm以下のものをX線と言い、10pm以下のものをガンマ線と言う傾向があります。

人や動物への影響

紫外線などの大きなエネルギーを持つ電磁波については、人や動物の遺伝子に損傷を与えることが分かっているため、発がん性を持つとされています。X線・ガンマ線などの放射線も人体への影響があることから、法律により年間許容被爆量が定められています。

また、低周波については、非電離放射線であることから遺伝子への直接的な影響はないとされますが、送電線などから発生する低周波磁場には発がん性の可能性があるとの指摘もあります。マイクロ波には、電子レンジと同様に熱を生じさせる作用があるため、人体への影響がある可能性があります。電磁波が持つ人や動物への影響の調査は非常に難しく、影響の有無や内容、程度などについては研究が進められています。

機械への影響

強い電磁波の影響により、電子機器が誤作動を起こすことがあります。たとえば、航空機内では携帯電話の使用が禁止されていますが、これは携帯電話から比較的強い電磁波が発せられるため、運行計器等に誤作動が生じる恐れがあるからです。病院内での携帯電話の使用が制限されることもありますが、航空機と同様に、携帯電話からの電磁波が各種医療機器に影響を与える可能性があります。

電磁波による地中レーダ探査の仕組み

地中レーダ探査は、電磁波の「波動」としての性質を利用して行われます。電磁波(パルス波)を地中に向けて放射すると、地中にある電気的性質が変化する部分が電磁波の反射面となり、この反射面から反射波が地表へと戻ります。地表へと戻った反射波の性質を分析し、地下にある地盤の構造、埋蔵物、空洞などを探査する仕組みです。

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