Риттер решил поэкспериментировать с фиолетовым светом (свет с самой большой энергией, который может видеть наш глаз) и, как позже стало известно, с ультрафиолетовым светом. Он заметил, что пропитанная раствором хлорида серебра бумага становится темнее, когда на нее направлен «невидимыый» ультрафиолетовый свет. Все из-за того, что ультрафиолетовый свет вступал в реакцию с раствором и практически сразу менял его цвет.
Поскольку в то время именно фиолетовый свет был светом с самой высокой энергией, Риттер понял, что столкнулся с чем-то интересным.
Волны УФ-излучения, в то время называвшиеся химическими лучами, примерно с молекулу. Несмотря на их крошечный размер, они обладают огромной энергией. Например, еще в 1878 году ученые догадались, что УФ-излучение можно использовать для уничтожения бактерий. Тогда это излучение начали использовать для стерилизации вещей, в том числе и медицинского оборудования. Данный способ стерилизации используется и в наше время. По правде говоря, в 2020 году научное сообщество выдохнуло с облегчением, когда узнало, что с помощью УФ-излучения можно бороться с COVID-19.
Существует несколько подгрупп УФ-излучения (ультрафиолет А, ультрафиолет В и ультрафиолет С). Главное различие УФ заключается в длине волны. УФ-А – самое слабое излучение и с длиной волны от 315 до 400 нанометров (нм). Так как УФ-А обладает самой большой длиной волны, его иногда называют длинноволновым излучением. Чаще всего данное излучение используется в лампах черного света. Несмотря на то, что этот свет не очень яркий, его волны обладают очень высокой энергией. Именно поэтому вы никогда не должны смотреть прямо на источник света (или на солнце). И именно поэтому не следует лежать голышом под источником УФ-А, например, в солярии (но мы поговорим об этом чуть позже).
Когда длина волны уменьшается до 280–315 нм, мы переходим к другой подгруппе, называемой ультрафиолетом В. Энергия УФ-В выше, чем у УФ-А; данное излучение можно использовать для лечения кожных заболеваний, например, псориаза и витилиго. В ходе лечения не получится избавиться от всех симптомов, однако их можно будет облегчить.
Люди, держащие в качестве домашних питомцев ящериц или черепах, очень часто в террариумы ставят УФ-лампы, называющиеся лампами для баскинга. УФ-лампы гарантируют, что эти милые питомцы будут жить в уютных и комфортных условиях. Хладнокровные животные, такие как рептилии и амфибии, получают много пользы от УФ-излучения в террариуме, так как их тела могут поглощать энергию из окружающей среды. Очень интересно наблюдать за тем, как эти очаровательные существа часами греются под лампами.
Оказывается, людям тоже нужно греться под солнцем. У всех людей в коже есть холестерин – это молекула, состоящая из четырех соединенных между собой колец (три шестичленных кольца и одно пятичленное). Холестерин реагирует с высокой энергией УФ-излучения и образует витамин D3 – холекальциферол.
Когда люди не получают достаточное количество солнечного света (и витамина D), у них может развиться дефицит; организм такого человека не может усваивать кальций, из-за чего страдают кости (они становятся хрупкими и слабыми). В конце концов дефицит витамина D приводит к переломам. Именно поэтому важно выходить на улицу хотя бы на несколько минут в день. Нужно совсем немного времени на то, чтобы ультрафиолетовое излучение расщепило холестерин в вашей коже и превратило его в витамин D.
Последняя подгруппа УФ-излучения – ультрафиолет С (УФ-С) с длиной волн от 100 до 280 нм. Он обладает короткими волнами с чрезвычайно высокой энергией; в 1878 году ученые обнаружили у такого излучения обеззараживающие свойства.
УФ-излучение может не только убивать микробы и бактерии, но также и нанести огромный вред человеческому организму. По правде говоря, более 90 % случаев возникновения рака кожи вызваны УФ-излучением. «Химические лучи» настолько сильны, что проникают в кожу и разрывают связи внутри молекул. Мы называем это диссоциацией связей (процесс соответствует своему названию: связи разрываются и вызывают диссоциацию атомов).
Когда молекулы в вашем теле разрушаются, то освобожденные атомы начинают искать новые пары; к сожалению, чаще всего эти приводит к образованию нежелательных связей. Если связь образуется в неправильной части молекулы или в неправильной части тела, то могут возникнуть раковые клетки.
Хорошая новость: мы можем предотвратить появление рака кожи, просто используя густой крем, называемый солнцезащитным. Этот крем поглощает как УФ-А, так и УФ-В излучение. А что насчет самого опасного излучения – УФ-С?
Чтобы ответить на этот вопрос, позвольте мне рассказать о том, как работает наша атмосфера, а также о ее важных элементах. Кислород, которым мы дышим, находится в слое воздуха, называемом тропосферой. Тропосфера – это первый слой атмосферы Земли. В основном она состоит из азота, кислорода, аргона, углекислого газа и воды – о всех этих веществах я уже рассказывала в первой части.
Следующий слой атмосферы – стратосфера, это область, под которой парят облака. Когда мы летим на самолете, мы летим именно в стратосфере: так мы избегаем турбулентности, которая вызывается молекулами в нижнем слое тропосферы. В стратосфере намного меньше молекул, поэтому пилотам не нужно сильно беспокоиться о перепадах давления воздуха, вызывающих турбулентность.
В стратосфере располагается очень важный слой нашей атмосферы – озоновый. Это нижняя часть стратосферы. Возможно, вы знаете, что озоновый слой представляет собой тонкий покров, действующий как солнцезащитные очки Земли. А все благодаря двум молекулам: кислороду (O2) и озону (O3). Мы не можем этого видеть, но газы, фотоны и энергии в стратосфере постоянно взаимодействуют друг с другом!
Когда УФ-лучи попадают в озоновый слой, может случиться несколько разных вещей; все зависит от энергии излучения. Например, если в озоновый слой попадает УФ-излучение с высокой энергией и длиной волны короче 242 нм, то оно может разорвать двойную связь в молекулах кислорода (O=O). Если длина волны превышает 242 нм, то излучение этой двойной связи не навредит. Если же длина волны УФ-излучения короче 320 нм, то оно сможет разорвать ковалентную связь внутри молекул озона, но не внутри молекул кислорода.
Но что это значит для людей, загорающих на пляже? Толстые слои кислорода и озона работают вместе, защищая поверхность Земли от вредных лучей УФ-В и УФ-С. И если высокоэнергетический свет разрушает молекулярные связи в озоновом слое, но не достигает поверхности Земли, то УФ-А излучение, обладающее низкой энергией, вполне способно пройти сквозь нижнюю часть стратосферы.
Но как это происходит? Ведь УФ-А намного слабее других излучений. Разве озон и кислород не должны защищать нас от этой опасной энергии? К сожалению, нет.
Существует единственный способ, при котором озон и кислород могут нас защитить. Позволить УФ-излучению разрушить их ковалентные связи. Но проблема в том, что только волны короче 242 нм могут разрушить связи в кислороде и волны короче 320 нм могут разрушить связи в озоне. Излучение с волнами больше 320 нм слишком слабо для того, чтобы разорвать связи в молекулах. Именно поэтому УФ-А-излучение, длина волн которого составляет 315–400 нм, спокойно проходит сквозь озоновый слой и устремляется прямо к нам, любителям отдохнуть на пляже.
Несмотря на то, что УФ-А-излучение самое слабое из трех подгрупп (с самой большой длиной волны), именно оно наносит самый большой вред человеку. Если бы мы подвергались воздействию УФ-В- и УФ-С-излучений, то для нас это не обернулось бы ничем хорошим: излучение проникало бы в наше тело, разрывая связи между молекулами и создавая хаос. И у есть только две молекулы-супергероя, способные защитить наше тело.
Если вам нужно защититься от УФ-А-излучения, то все, что нужно делать, это каждый день наносить солнцезащитный крем. Звучит просто, да?
Я настоятельно рекомендую вам покупать продукты для макияжа, в которых уже содержится солнцезащитный крем. Следовательно, ваша кожа будет защищена даже в том случае, если вы выходите на улицу всего на пару минут или солнце «атакует» вас, когда вы болтаете с соседом. Но если вы собираетесь провести весь день на пляже, под открытым солнцем, то вам необходимо с ног до головы намазаться солнцезащитным кремом широкого спектра действия (это значит, что он защищает от разных групп УФ-излучения).
В США распространены две формы солнцезащитного крема. Первая представляет собой физический блокатор – это солнцезащитный крем, который мы наносим непосредственно на кожу. Чаще всего это оксид цинка – густой белый крем, из-за которого в 1980-х годах нос спасателей был белым. И знаете, мой папа был единственным человеком в моем родном городе, кто заставлял своих детей наносить этот крем, – в те времена я хотела сквозь землю провалиться от стыда.
Вторая форма солнцезащитного время гораздо популярнее, и этот крем работает на основе химического процесса, происходящего, когда крем (точно как кислород и озон) поглощает УФ-излучение. Молекулы этого крема, например авобензон, имеют ограниченный диапазон поглощения лучей, и именно поэтому в солнцезащитных кремах содержится несколько активных веществ. Авобензон лучше всего поглощает УФ-А-излучение, но плохо справляется с УФ-В. С другой стороны, октилметоксициннамат поглощает любое УФ-В-излучение, прорвавшееся через озоновый слой.
Я живу в очень теплом месте: летом температура здесь превышает 37°C, поэтому у меня всегда есть солнцезащитный крем с солнцезащитным коэффициентом (SPF) 30. Значение SPF означает, что крем защищает от всего вредного УФ-излучения, взаимодействующего с моей кожей, кроме его 1/30 части. SPF 10 не блокирует 1/10 часть всего излучения, а SPF 50 – 1/50.
SPF ничего не значит, если вы не обновляете крем каждые два часа. Если вы этого не делаете, то через три или четыре часа ваша кожа будет «голой» из-за ряда факторов. К тому же если вы отдыхаете на пляже, то солнцезащитный крем может смыть вода; в итоге ваша кожа останется беззащитной, а УФ-излучение начнет разрушать молекулы в ней.