Rayons Ultraviolets

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Rayons Ultraviolets

Ultraviolet

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Le soleil vu dans les ultraviolets par le télescope EIT de SoHO.

Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.

Le nom signifie ¬ę au-del√† du violet ¬Ľ (du latin ultra : ¬ę au-del√† de ¬Ľ), le violet √©tant la couleur de longueur d'onde la plus courte de la lumi√®re visible.

Les ultraviolets ont été découverts en 1801 par le physicien allemand Johann Wilhelm Ritter d'après leur action chimique sur le chlorure d'argent.

Les ultraviolets peuvent être subdivisés en UV proches (380-200 nm de longueur d'onde) et ultraviolets extrêmes (200-10 nm). La gamme des rayons UV est souvent subdivisée en UV-A (400-315 nm), UV-B (315-280 nm) et UV-C (280-10 nm).

Les ultraviolets sont la cause du bronzageet √† haute dose sont nocifs pour la sant√© humaine. Ils peuvent provoquer des cancers cutan√©s tel que le m√©lanome, provoquer un vieillissement pr√©matur√© de la peau (rides), des br√Ľlures (coup de soleil), des cataractes ...

Sommaire

Généralités sur les ultraviolets

Cette plante de l'esp√®ce Rheum nobile peut pousser √† tr√®s haute altitude gr√Ęce √† un capuchon de feuilles translucides qui fait effet de serre et la prot√®ge du froid et des UV-B qui sont les principaux facteurs limitants de la vie √† cette altitude.

Pr√®s de 5 % de l'√©nergie du Soleil est √©mise sous forme de rayonnement UV. Ces rayons UV sont class√©s dans trois cat√©gories en fonction de leur longueur d'onde : les UV-A, UV-B et UV-C. Toutefois, en raison de l'absorption des UV par la couche d'ozone de l'atmosph√®re, 99 % de la lumi√®re UV qui atteint la surface de la Terre appartient √† la gamme des UV-A.

Les UV traversent l'atmosph√®re m√™me par temps froid ou nuageux (ils n'ont rien √† voir avec la sensation de chaleur procur√©e par le Soleil, qui est due aux infrarouges). Ils sont plus nombreux entre 12h et 16h et √† haute altitude (car en traversant une plus petite distance dans l'atmosph√®re, ils ont moins de chances d'√™tre intercept√©s par des mol√©cules d'ozone). Les UV sont r√©fl√©chis par l'eau (5 % des UV r√©fl√©chis), le sable (20 % des UV r√©fl√©chis), l'herbe (5 % des UV r√©fl√©chis) et surtout la neige (85 % des UV r√©fl√©chis). Le trou dans la couche d'ozone est potentiellement dangereux en raison de la nocivit√© importante des ultraviolets.

Dans la majorit√© de l'Europe, le soleil de midi, le plus agressif, est en √©t√© vers 14h, c'est pourquoi il est d√©conseill√© de s'exposer entre 12h et 16h, tout particuli√®rement √† proximit√© de l'eau ou de la neige qui r√©verb√®rent une partie des UV ou en montagne o√Ļ les taux d'UV sont plus importants.

Effets sur la santé

En faible quantité le rayonnement UV est bénéfique et indispensable à la synthèse de vitamine D. Les UV servent également à traiter plusieurs maladies, dont le rachitisme, le psoriasis, l’eczéma et l’ictère.

En plus haute quantit√© (lors d'expositions prolong√©es au soleil ou de s√©ances r√©guli√®res de bronzage en cabine), ils peuvent provoquer des cancers cutan√©s, un vieillissement pr√©matur√© de la peau ainsi que des cataractes. En juillet 2009, les cabines de rayons ultraviolets artificiels ont √©t√© d√©clar√© canc√©rig√®nes par l'OMC, les classant ainsi au m√™me niveau de nocivit√© que le tabac, l'arsenic ou le gaz moutarde[1]. Les recherches men√©es montrent qu'une exposition r√©guli√®re avant l'√Ęge de 30 ans augmente de 75 % le risque de m√©lanome[2].

Les commerces proposant des s√©ances d'UV ont d'ailleurs l'interdiction de mentionner un quelconque effet b√©n√©fique sur la sant√©[3]. Une √©tude de 2008 men√©e par la DGCCRF r√©v√©lait √©galement qu'un quart des machines contr√īl√©es n'√©taient pas aux normes[4]. De plus, et contrairement √† une id√©e re√ßue assez r√©pandue, les s√©ances d'UV ne pr√©parent pas la peau √† l'exposition au soleil, car elles fragilisent la peau plus qu'elles ne la prot√®gent[5].

L'indice UV

L'indice UV (ou Index UV) est une échelle de mesure de l'intensité du rayonnement UV du Soleil, et du risque qu'il représente pour la santé.

L'indice UV se d√©cline en 5 cat√©gories, correspondant √† un niveau de risque :

  • 1 - 2 : Faible : Port de lunettes de soleil en cas de journ√©es ensoleill√©es.
  • 3 - 5 : Mod√©r√© : Couvrez-vous, portez un chapeau et des lunettes de soleil. Appliquez un √©cran solaire de protection moyenne (indice de 15 √† 29) surtout si vous √™tes √† l‚Äôext√©rieur pendant plus de 30 minutes. Cherchez l‚Äôombre aux alentours de midi quand le soleil est au z√©nith.
  • 6 - 7 : Elev√© : R√©duisez l‚Äôexposition entre 12h et 16h. Appliquez un √©cran solaire de haute protection (indice de 30 √† 50), portez un chapeau et des lunettes de soleil, et placez-vous √† l‚Äôombre.
  • 8 - 10 : Tr√®s √©lev√© : Sans protection, la peau sera endommag√©e et peut br√Ľler. Evitez l‚Äôexposition au soleil entre 12h et 16h. Recherchez l‚Äôombre, couvrez-vous, portez un chapeau et des lunettes de soleil, et appliquez un √©cran solaire de tr√®s haute protection (indice + 50).
  • 11+ : Extr√™me : La peau non prot√©g√©e sera endommag√©e et peut br√Ľler en quelques minutes. √Čvitez toute exposition au Soleil, et si ce n‚Äôest pas possible couvrez-vous absolument, portez un chapeau et des lunettes de soleil, et appliquez un √©cran solaire de tr√®s haute protection (indice + 50).

Interactions UV-atmosphère

  • L'absorption : lors de leur travers√©e dans l'atmosph√®re, une partie des rayons UV est absorb√©e par les mol√©cules de gaz (par les mol√©cules d'oxyg√®ne par exemple). Ce ph√©nom√®ne cr√©e de l'√©nergie capable de provoquer la dissociation de la mol√©cule de gaz en deux autres mol√©cules par exemple.
  • La diffusion : Les rayons ultraviolets peuvent aussi √™tre diffus√©s par les mol√©cules de gaz contenues dans l'atmosph√®re. Sachant que plus un rayon lumineux a une courte longueur d'onde plus il est diffus√© (cela explique que nous percevons le ciel en bleu qui est la couleur de la lumi√®re visible avec la plus courte longueur d'onde), on en conclut que les rayons UV sont fortement diffus√©s par les gouttelettes d'eau des diff√©rentes couches nuageuses. Mais cela n'entraine pas forc√©ment une baisse de l'intensit√© lumineuse : les nuages hauts n'entrainent pratiquement pas de baisse de l'intensit√© tandis que les nuages bas diffusent une grande partie des rayons UV vers le haut.
  • La r√©flexion : Les rayons UV sont r√©fl√©chis par le sol en fonction de la nature du sol. On mesure cette r√©flexion par une fraction que l'on appelle l'alb√©do comprise entre 0 et 1. La r√©flexion est particuli√®rement forte sur la neige (alb√©do de 0,9 ; 0,85 en UV).

La différence entre UV-A, UV-B et UV-C

Ces trois types de rayonnements UV sont classés en fonction de leur activité biologique et de leur pouvoir de pénétration de la peau. Ils correspondent à trois plages de longueurs d’onde. Plus le rayonnement UV a une longueur d’onde longue, moins il est nocif (il se rapproche de la lumière visible) mais plus il a un pouvoir de pénétration cutanée. Quand sa longueur d'onde diminue, il possède plus d'énergie, se rapproche des rayons X et donc est plus destructeur.

Les UV-A (400-315 nm)

Les UV-A, dont la longueur d‚Äôonde est relativement longue, repr√©sentent pr√®s de 95 % du rayonnement UV qui atteint la surface de la Terre. Ils repr√©sentent √©galement environ 95 % des √©missions des bancs solaires. Ils peuvent p√©n√©trer dans les couches profondes de la peau.

Ils sont responsables de l’effet de bronzage immédiat. En outre, ils favorisent également le vieillissement de la peau et l’apparition de rides, en perturbant l'équilibre des synthèses de protéines (en particulier la dégradation du collagène) et dans les cellules ils sont à l'origine de la production de radicaux libres, très dommageables pour celles-ci. Pendant longtemps, on a pensé que les UV-A ne pouvaient être à l'origine de lésions durables. Des études récentes laissent fortement à penser qu’ils pourraient également favoriser le développement des cancers cutanés (ils affectent l'ADN de la cellule)[6].

Les UVA sont dangereux pour les yeux des enfants dont le cristallin ne joue que partiellement son r√īle de filtre. 90 % des UV-A atteignent la r√©tine chez le nourrisson et encore 60 % avant l'√Ęge de 13 ans. Chez l'adulte de plus de 20 ans, le cristallin arr√™te les UV-A presque √† 100 %.

Les UV-B (315-280 nm)

Les UV-B, de longueur d’onde moyenne, ont une activité biologique importante, mais ne pénètrent pas au-delà des couches superficielles de la peau, ils sont relativement absorbés par la couche cornée de l'épiderme (mélanine). Une partie des UV-B solaires sont filtrés par l’atmosphère.

Ils sont responsables du bronzage et des br√Ľlures √† retardement. Ils sont capables de produire de tr√®s fortes quantit√©s de radicaux libres oxyg√©n√©s dans les cellules de la peau, responsables √† court terme des coups de soleil et de l'inflammation. Outre ces effets √† court terme, ils favorisent le vieillissement de la peau (en abimant les fibres de collag√®ne) et l'apparition de cancers cutan√©s.

De fortes intensit√©s d'UV-B sont dangereuses pour les yeux et peuvent causer le ¬ę flash du soudeur ¬Ľ ou photok√©ratite, car ils ne sont arr√™t√©s qu'√† 80 % par le cristallin de l'adulte. Chez l'enfant, la moiti√© des UV-B atteignent la r√©tine des nourrissons et 25 % avant l'√Ęge de 10 ans.

En revanche, ils peuvent être bénéfiques pour certains types de pathologies de la peau tel que le psoriasis ou la synthèse de vitamine D. Certaines études indiquent en outre que les bénéfices des courtes expositions aux UV-B (10 minutes quelques fois par semaine) seraient plus grands que les risques (voir bronzage).

Les UV-C (280-10 nm)

Les UV-C, de courte longueur d’onde, sont les UV les plus nocifs, mais ils sont complètement filtrés par la couche d'ozone de l’atmosphère et n’atteignent donc pas théoriquement la surface de la Terre.

Toutefois, des lampes UV-C sont utilisées en laboratoire de biologie pour les effets germicides, afin de stériliser des pièces ou des appareils (hotte à flux laminaire, par exemple).

La bande spectrale des UV-C est constitu√©e de trois sous-bandes :

  • UV-C de 280 √† 200 nm.
  • V-UV de 200 √† 100 nm, c'est-√†-dire les UV exploit√©s dans le vide uniquement.
  • X-UV de 100 √† 10 nm, transitions √©lectromagn√©tiques entre les UV et les rayons X.

Protection

Pour se d√©fendre contre la lumi√®re UV, le corps, selon le type de peau, r√©agit aux expositions en lib√©rant le pigment brun de m√©lanine. Ce pigment absorbe les UV, ce qui permet de bloquer leur p√©n√©tration et d'emp√™cher des dommages aux couches plus profondes et plus vuln√©rables de la peau. Des antioxydants (vitamines E et C, ő≤-carot√®ne...) peuvent neutraliser les radicaux libres form√©s par les UV.

Les vêtements et lunettes de soleil arrêtent une partie des UV. Il existe des lotions qui contiennent des filtres ultraviolets bloquant en partie les UV, néanmoins, la plupart des dermatologues recommandent de ne pas prendre de bain de soleil prolongé.

Astronomie

En astronomie, les objets très chauds émettent préférentiellement de la lumière UV (loi de Wien). Toutefois, la même couche d'ozone qui nous protège des UV intenses provenant du Soleil cause des difficultés aux astronomes observant à partir de la Terre. C'est pourquoi la plupart des observations UV sont faites à partir de l'espace.

Utilisation

Les lampes fluorescentes produisent de la lumi√®re UV dans leur tube contenant un gaz √† basse pression ; un enduit fluorescent sur l'int√©rieur des tubes absorbe les UV qui sont ensuite r√©√©mis sous forme de lumi√®re visible.

Les lampes halogènes produisent également des UV et ne doivent pas être utilisées sans leur verre de protection.

Des lampes UV sont également utilisées pour analyser des minerais ou des gemmes ou pour identifier toute sorte de choses, par exemple des billets de banque. Des objets peuvent paraitre semblables sous la lumière visible et différents sous la lumière UV. Des colorants fluorescents UV sont employés dans de nombreuses applications (par exemple en biochimie ou dans certains effets spéciaux).

Des lampes UV de longueur d'onde 253,7 nm (lampe à décharge à vapeur de mercure) sont utilisées pour stériliser des zones de travail et des outils utilisés dans des laboratoires de biologie et des équipements médicaux. Puisque les micro-organismes peuvent être protégés de la lumière UV par de petites fissures présentes dans le support, ces lampes sont utilisées seulement comme supplément à d'autres techniques de stérilisation.

La lumière UV est employée pour la photolithographie à très haute résolution, comme cela est exigé pour la fabrication des semi-conducteurs.

Les UV sont aussi utilisés pour le séchage des encres et le durcissement de certaines colles.

Il est recommandé d'employer des protections pour les yeux lorsqu'on travaille avec de la lumière UV, particulièrement pour les UV de courte longueur d'onde. Des lunettes solaires ordinaires peuvent offrir une certaine protection, mais elles sont souvent insuffisantes.

La vision des insectes, telle celle des abeilles, s'étend dans le spectre de l'ultraviolet proche (UV-A), et les fleurs ont souvent des marques visibles par de tels pollinisateurs. Certains pièges a insectes utilisent ce phénomène.

Bandes spectrales des radiations UV

Les rayonnements UV sont des ondes √©lectromagn√©tiques situ√©es entre la lumi√®re visible et les rayons X. Cette cat√©gorie de rayonnement marque le d√©but de la zone ionisante du spectre √©lectromagn√©tique qui s'√©tend lui de 0 Hz √† 300 millions de THz. Voici la classification des UV qui est actuellement la plus universellement admise :

  • 750,000 √† 788,927 THz : fin du spectre visible du violet et d√©but de la transition vers les UV-A.
  • 788,927 √† 849,481 THz : transition spectrale vers les UV-A.
  • 849,481 √† 951,722 THz : UV-A.
  • 951,722 √† 1 070,687 THz : UV-B.
  • 1 070,687 √† 29 979,245 THz : UV-C (bande spectrale constitu√©e de 3 sous-bandes) :
    • 1 070,687 √† 1 498,962 THz : UV-C.
    • 1 498,962 √† 2 997,924 THz : V-UV.
    • 2 997,924 √† 29 979,245 THz : X-UV, c'est-√†-dire les transitions spectrales vers les rayons X.

Notes et références

Voir aussi

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Liens externes

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