Ultraviyole ışık, siyah ışık posterlerinin parlamasını sağlayan ve yaz tansiyonlarından ve güneş yanıklarından sorumlu olan bir tür elektromanyetik radyasyondur. Bununla birlikte, UV radyasyonuna çok fazla maruz kalmak canlı dokulara zarar vermektedir.
Elektromanyetik radyasyon güneşten gelir ve farklı dalga boylarında ve frekanslarda dalgalar veya parçacıklar halinde iletilir. Bu geniş dalga boyu aralığı elektromanyetik (EM) spektrum olarak bilinir. Spektrum, dalga boyunu azaltmak ve enerji ve frekansı artırmak için genellikle yedi bölgeye ayrılır. Yaygın isimleri radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi (IR), görünür ışık, ultraviyole (UV), X ışınları ve gama ışınlarıdır.
Ultraviyole (UV) ışığı, görünür ışık ve X ışınları arasında EM spektrumunun aralığına düşer. Saniyede yaklaşık 8 x 1014 ila 3 x 1016 devir veya hertz (Hz) frekansları ve yaklaşık 380 nanometrelik (1.5 x 10−5 inç) ila yaklaşık 10 nm (4 x 10 x 7 inç) dalga boylarına sahiptir. ABD Donanması’nın “Ultraviyole Radyasyon Kılavuzu” na göre, UV genellikle üç alt gruba ayrılır:
- UVA veya UV’ye yakın (315–400 nm)
- UVB veya orta UV (280–315 nm)
- UVC veya uzak UV (180-280 nm)
Kılavuz, “10 nm’den 180 nm’ye kadar dalga boylarına sahip radyasyonlara bazen vakum veya aşırı UV olarak da adlandırılır” durumuna geçer. Bu dalga boyları hava ile tıkanır ve sadece bir boşlukta yayılırlar.
İyonlaşma
UV radyasyonu kimyasal bağları koparacak kadar enerjiye sahiptir. Yüksek enerjileri nedeniyle UV fotonları, elektronların atomlardan koptuğu bir işlem olan iyonlaşmaya neden olabilir. Elde edilen boşluk, atomların kimyasal özelliklerini etkiler ve aksi takdirde yapamayacakları kimyasal bağlar oluşturmalarına veya kırmalarına neden olur. Bu, kimyasal işlem için faydalı olabilir veya materyallere ve canlı dokulara zarar verebilir. Bu hasar, örneğin dezenfekte edici yüzeylerde faydalı olabilir, ancak özellikle yüksek enerjili UVB ve UVC radyasyonundan en çok etkilenen cilt ve gözler için de zararlı olabilir.
Ultraviyole Etkileri
İnsanların karşılaştığı doğal UV ışığının çoğu güneşten geliyor. Bununla birlikte, Ulusal Toksikoloji Programına (NTP) göre güneş ışığının sadece yaklaşık yüzde 10’u UV’dir ve bunun yalnızca üçte biri toprağa ulaşmak için atmosfere nüfuz eder. Ekvatora ulaşan güneş UV enerjisinin yüzde 95’i UVA ve yüzde 5’i UVB’dir. Güneş radyasyonundan ölçülebilir bir UVC Dünya yüzeyine ulaşmaz, çünkü üst atmosferdeki ozon, moleküler oksijen ve su buharı en kısa UV dalga boylarını tamamen emer. Yine de, “geniş spektrumlu ultraviyole radyasyon [UVA ve UVB], NTP’nin” 13. Kanserojenler Raporu “na göre, canlılar için en güçlü ve en zarar verici olanıdır.
Güneş Yanığı
Güneş yanığı, zararlı UVB ışınlarına maruz kalmaya verilen bir reaksiyondur. Temel olarak, güneş yanığı vücudun doğal savunma mekanizmasının devreye girmesinden kaynaklanır. Bu, melanosit adı verilen derideki hücrelerin ürettiği melanin adlı bir pigmentten oluşur. Melanin UV ışığını emer ve ısı olarak yayar. Vücut güneş hasarı algıladığında, melanini çevreleyen hücrelere gönderir ve onları daha fazla hasar görmekten korumaya çalışır. Pigment, cildin kararmasına neden olur.
Tufts Üniversitesi Tıp Fakültesi dermatoloji profesörü Gary Chuang, 2013 yılında yaptığı röportajda Live Science’a “Melanin doğal bir güneş koruyucu” dedi. Bununla birlikte, UV ışınlarına sürekli maruz kalmak vücudun savunmasını etkileyebilir. Bu olduğunda, güneş yanığı ile sonuçlanan toksik bir reaksiyon oluşur. UV ışınları vücudun hücrelerinde DNA’ya zarar verebilir. Vücut bu yıkımı algılar ve iyileşme sürecine yardımcı olmak için bölgeyi kanla doldurur. Ağrılı iltihaplanma da meydana gelir. Genellikle güneşin altında kalmanın yarım günü içinde, güneş yanığının karakteristik kırmızı ıstakoz görünümü kendini bilinmeye ve hissetmeye başlar.
Bazen güneş ışınlarının mutasyona uğradığı DNA’lı hücreler, ölmeyen fakat kanserler gibi çoğalarak sorunlu hücrelere dönüşür. Chuang, “UV ışığı DNA ve DNA onarım işleminde hücrelerin ölmekten kaçınma kabiliyetini kazanması için rastgele hasarlara neden oluyor” dedi.
Sonuçta Amerika Birleşik Devletleri’nde en sık görülen kanser türü olan cilt kanseridir. Defalarca güneş yanığı olan insanlar çok daha yüksek risk altındadır. Cilt Kanseri Vakfı’na göre, melanom adı verilen en ölümcül cilt kanseri riski, beş veya daha fazla güneş yanığı alan biri için iki katına çıkıyor.
Diğer Ultraviyole Kaynakları
UV radyasyonu üretmek için bir dizi yapay kaynak geliştirilmiştir. Sağlık Fiziği Derneği’ne göre, “Yapay kaynaklar arasında bronzlaşma kabinleri, siyah ışıklar, kür lambaları, antiseptik lambalar, cıva buharlı lambalar, halojen lambalar, yüksek yoğunluklu deşarj lambaları, floresan ve akkor kaynakları ve bazı lazer türleri bulunur.”
UV ışığı üretmenin en yaygın yollarından biri, buharlaştırılmış cıva veya başka bir gaz yoluyla bir elektrik akımını geçirmektir. Bu lamba türü genellikle bronzlaşma kabinlerinde ve yüzeyleri dezenfekte etmek için kullanılır. Lambalar ayrıca floresan boyaların ve boyaların parlamasına neden olan siyah ışıklarda da kullanılır. Işık yayan diyotlar (LED’ler), lazerler ve ark lambaları ayrıca endüstriyel, tıbbi ve araştırma uygulamaları için çeşitli dalga boylarına sahip UV kaynakları olarak mevcuttur.
Floresan
Mineraller, bitkiler, mantarlar ve mikroplar ile organik ve inorganik kimyasallar dahil birçok madde UV radyasyonunu emebilir. Emilim, malzemedeki elektronların daha yüksek bir enerji seviyesine atlamasına neden olur. Bu elektronlar daha sonra bir dizi küçük adımda daha düşük bir enerji seviyesine geri dönebilir ve bu sayede absorbe edilen enerjisinin bir kısmını görünür ışık olarak yayar. Bu tür flüoresans sergileyen boya veya boyadaki pigmentler olarak kullanılan malzemeler güneş ışığı altında daha parlak görünür çünkü görünmez UV ışığını emer ve görünür dalga boylarında yeniden yayarlar. Bu sebeple genellikle işaretler, güvenlik yelekleri ve yüksek görünürlüğün önemli olduğu diğer uygulamalar için kullanılırlar.
Bazı mineralleri ve organik malzemeleri bulmak ve belirlemek için floresan da kullanılabilir. Thermo Fisher Scientific, Life Technologies’e göre, “Floresan problar, araştırmacılara canlı hücreler gibi karmaşık biyomoleküler düzeneklerin belirli bileşenlerini zarif bir hassasiyet ve seçicilikle saptamalarını sağlıyor.”
Aydınlatma için kullanılan flüoresan tüplerde, Nebraska Üniversitesi’ne göre “254 nm dalga boyuna sahip ultraviyole ışınım, 254 nm dalga boyunda ultraviyole radyasyon, elektrik akımı cıva buharından geçerken yayılan mavi ışıkla birlikte üretilir”. “Bu ultraviyole ışınımı görünmez ancak yayılan görünür ışığından daha fazla enerji içeriyor. Ultraviyole ışığından çıkan enerji, floresan lambanın içindeki floresan kaplama tarafından emilir ve görünür ışık olarak yeniden yayılır.” Aynı flüoresan kaplaması olmayan benzer tüpler, UV ışınımının iyonlaştırıcı etkileri çoğu bakteri öldürebildiğinden yüzeyleri dezenfekte etmek için kullanılabilen UV ışığı yayar.
Siyah ışık tüpleri tipik olarak, uzun boya UVA ışığı üretmek için cıva buharı kullanır, bu da bazı boyaların ve pigmentlerin floresan olmasına neden olur. Cam tüp, görünür ışığın çoğunu engellemek için floresan ışığın daha belirgin görünmesini sağlamak için koyu mor bir filtre malzemesi ile kaplanmıştır. Bu filtreleme, dezenfeksiyon gibi uygulamalar için gerekli değildir.
Ultraviyole Astronomi
Güneşin yanı sıra, çok sayıda gök gürültüsü UV radyasyonu vardır. NASA’ya göre çok büyük genç yıldızlar ışığının çoğunu ultraviyole dalga boylarında parlıyor. Dünya’nın atmosferi bu UV radyasyonunun çoğunu, özellikle daha kısa dalga boylarında bloke ettiğinden, gözlemler, EM spektrumunun UV bölgesinde gözlemlemek için özel görüntüleme sensörleri ve filtreleri ile donatılmış yüksek irtifa balonları ve yörüngeli teleskoplar kullanılarak gerçekleştirilir.
Missouri State Üniversitesi’nden bir astronomi profesörü olan Robert Patterson’a göre, gözlemlerin çoğu, kısa dalga boylu fotonlara duyarlı olacak şekilde tasarlanmış dedektörler, şarjla birleştirilmiş cihazlar (CCD) kullanılarak gerçekleştirilir. Bu gözlemler en sıcak yıldızların yüzey sıcaklıklarını belirleyebilir ve Dünya ile kuasarlar arasında araya giren gaz bulutlarının varlığını ortaya çıkarabilir.
Kanser Tedavisi
Cancer Research UK’e göre UV ışığına maruz kalma cilt kanserine yol açabilirken, bazı cilt koşulları UV ışığı kullanılarak tedavi edilebilir. Psoralen ultraviyole ışık tedavisi (PUVA) adı verilen bir prosedürde, hastalar cildini ışığa duyarlı hale getirmek için bir ilaç alır veya losyon uygular. Daha sonra ciltte UV ışığı parlıyor. PUVA, lenfoma, egzama, sedef hastalığı ve vitiligo tedavisinde kullanılır.
Deri kanserine neden olanla aynı şekilde tedavi etmek, mantıklı görünebilir, ancak UV ışınlarının cilt hücrelerinin üretimi üzerindeki etkisinden dolayı PUVA faydalı olabilir. Hastalığın gelişiminde büyük rol oynayan büyümeyi yavaşlatır.
Yaşamın Kökeni Anahtarı?
Son araştırmalar, UV ışığının Dünyadaki yaşamın kökeninde, özellikle RNA’nın kökeninde kilit bir rol oynadığını göstermektedir. Astrofizik Dergisi’nin 2017 tarihli bir makalesinde, çalışmanın yazarları, kırmızı cüce yıldızların, dünyadaki tüm yaşam formları için gerekli olan ribonükleik asidin oluşması için gerekli biyolojik süreçleri başlatmak için yeterli UV ışığı yaymayabileceğini belirtmiştir. Çalışma aynı zamanda bu bulgunun evrenin başka yerlerinde yaşam arayışında yardımcı olabileceğini öne sürüyor.