Champ Electromagnetique


Champ Electromagnetique

Champ électromagnétique

Un champ électromagnétique est la représentation dans l'espace de la force électromagnétique qu'exercent des particules chargées. Concept important de l'électromagnétisme, ce champ représente l'ensemble des composantes de la force électromagnétique s'appliquant sur une particule chargée se déplaçant dans un référentiel galiléen.

Orientation d'un solénoïde mobile en fonction du champ magnétique terrestre

Une particule de charge q et de vitesse v subit une force qui s'exprime par :

\vec{F} = q \; (\vec{E} + \vec{v} \and \vec{B})

\vec{E} est le champ électrique et \vec{B} est le champ magnétique. Le champ électromagnétique est l'ensemble (\vec{E},\ \vec{B}).

Le champ électromagnétique est en effet la composition de deux champs vectoriels que l'on peut mesurer indépendamment. Néanmoins ces deux entités sont indissociables :

  • la séparation en composante magnétique et électrique n'est qu'un point de vue dépendant du référentiel d'étude,
  • les équations de Maxwell régissant les deux composantes électrique et magnétique sont couplées, si bien que toute variation de l'un induit une variation de l'autre.

Le comportement des champs électromagnétiques est décrit de façon classique par les équations de Maxwell et de manière plus générale par l'électrodynamique quantique.

La façon la plus générale de définir le champ électromagnétique est celle du tenseur électromagnétique de la relativité restreinte.

Sommaire

Transformation galiléenne du champ électromagnétique

La valeur attribuée à chacune des composantes électrique et magnétique du champ électromagnétique dépend du référentiel d'étude. En effet on considère généralement en régime statique que le champ électrique est créé par des charges au repos tandis que le champ magnétique est créé par des charges en mouvement (courants électriques). Néanmoins la notion de repos et de mouvement est relative au référentiel d'étude.

Dans le cadre de la relativité galiléenne, si on considère deux référentiels d'étude galiléens (R) et (R'), avec (R') et en mouvement rectiligne uniforme de vitesse V par rapport à (R), et si on appelle v' la vitesse d'une charge q dans (R'), sa vitesse dans (R) est v = v' + V.

Si on appelle (E, B) et (E', B') les composantes du champ électromagnétique respectivement dans (R) et dans (R'), l'expression de la force électromagnétique devant être identique dans les deux référentiels on obtient la transformation des champs électromagnétiques grâce à :

q [\vec E + (\vec {v'} + \vec V) \and \vec B] = q (\vec{E'} + \vec{v'} \and \vec{B'})

Cette relation étant vraie quelle que soit la valeur de v' on a :

\vec{B'} = \vec{B} et \vec{E'} = \vec E + \vec V \and \vec B

Fréquence

La fréquence d’un champ électromagnétique est le nombre de variations du champ par seconde. Elle s’exprime en hertz (Hz) ou cycles par seconde, et s’étend de zéro à l’infini. Une classification simplifiée des fréquences est présentée ci-après, et quelques exemples d’applications dans chaque gamme sont indiqués.

Fréquence Gamme Exemples d’applications
0 Hz Champs statiques Electricité statique
50 Hz Extrêmement basses fréquences (ELF) Lignes électriques et courant domestique
20 kHz Fréquences intermédiaires Écrans vidéo, plaques à inductions culinaires
88 – 107 MHz Radiofréquences Radiodiffusion FM
300 MHz – 3 GHz Radiofréquences micro-ondes Téléphonie mobile
400 – 800 MHz Téléphone analogique (Radiocom 2000), télévision
900 MHz et 1800 MHz GSM (standard européen)
1900 MHz – 2,2 GHz UMTS
2400 MHz - 2483.5 MHz four à micro-ondes, WIFI, Bluetooth
3 – 100 GHz Radars Radars
375 – 750 THz Visible Lumière, lasers
750 THz — 30 PHz Ultra-violets Soleil, photothérapie
30 PHz — 30 EHz Rayons X Radiologie
30 EHz et plus Rayons gamma Physique nucléaire

Les rayonnements X et gamma peuvent rompre les liaisons moléculaires et être à l'origine d'ionisations, facteur cancérigène.

Les rayonnements ultra-violets, visibles et infra-rouges peuvent modifier les niveaux d'énergie au niveau des liaisons au sein des molécules.

Les radiofréquences n’ont pas suffisamment d’énergie pour perturber les liaisons moléculaires.

Intensité et puissance

L’intensité d’un champ peut être exprimée à l’aide de différentes unités :

  • pour le champ électrique, le volt par mètre (V/m)
  • pour le champ magnétique, l’ampère par mètre (A/m) ou le tesla (T) (1 A/m = 1,27 µT)
  • Selon le rayonnement d’exposition, en densité surfacique de puissance (DSP, en W/m2). La DSP est proportionnelle au produit du champ électrique par le champ magnétique : DSP = E x H = E² / 377 = 377 x H², ou encore : E = Racine (377 x DSP)
  • La puissance globale contenue dans un champ électromagnétique peut aussi s’exprimer en watts (W).

Autres propriétés

La polarisation : orientation du champ électrique dans le rayonnement

La modulation :

  • d’amplitude (AM),
  • de fréquence (FM),
  • par impulsions (PW),
  • pas de modulation = émission continue (CW)

Lorsque l’émission est modulée, il faut différencier la puissance maximale, appelée puissance-crête, et la puissance moyenne résultant de la modulation. Par exemple, dans une émission radar avec des impulsions d’une durée de 1 ms toutes les secondes, la puissance moyenne est 1000 fois inférieure à la puissance-crête dans l’impulsion.

Limites d’exposition pour la santé

Pour limiter les risques de surexposition aux champs électromagnétiques, il existe des limites d’expositions qui fixent la puissance maximum des énergies propagées par les téléphones mobiles, les antennes relais, etc. La France ne dispose pas de réglementation propre à elle.

Elle applique la directive européenne (directive 2004/40/CE) transposée dans la loi nationale par le décret décret n° 2002-775 . Cette réglementation est en fait inspirée par la Commission internationale de protection contre les rayonnements non-ionisants (CIPRNI).

La valeur limite recommandée n’est pas égale au seuil d’apparition des effets biologiques sur l’homme. La CIPRNI applique en fait un facteur de sécurité de 10 dans le cas de la limite d’exposition professionnelle et de 50 pour la valeur limite recommandée pour la population générale[1].

"Certaines parties du corps pouvant absorber localement des puissances pouvant être jusqu’à 25 fois supérieures, un débit d’absorption spécifique local a été établi. Celui-ci ne doit pas dépasser 2 W/kg pour la tête et le tronc et 4 W/kg pour les membres. Ces valeurs sont des "restrictions de base" qui ne doivent pas être dépassées[2].

Controverses

Les lignes à hautes tensions et les appareils électriques

La fréquence des champs électromagnétiques émise par les lignes à haute tension (HT) et à très haute tension (THT, jusqu’à 400 000 volts en France) est qualifiée d’ « extrêmement basse fréquence » (EBF/ELF) (50 Hz en France et en Europe, 60 Hz en Amérique du nord).

A proximité immédiate d’une ligne à très haute tension le champ électrique peut atteindre 10kV/m et le champ magnétique plusieurs microteslas. Cette intensité se réduit au fur et à mesure de l’éloignement, à partir de 100 mètres le champ magnétique créé par les lignes est de l’ordre du niveau moyen dans les domiciles.

En effet, les champs électromagnétiques à très basse fréquence sont aussi émis par les appareils électriques et les fils électriques dans les habitations.

Depuis plus de 30 ans des centaines d’études (voir base documentaire[3]) ont été réalisé sur les risques des champs électromagnétique EBF.

L’OMS sur la base de ces recherches écarte le lien entre ces lignes et des tumeurs infantiles, des cancers de l’adulte, des troubles cardio-vasculaires, des problèmes immunitaires ou nerveux, les dépressions et les suicides ne seraient pas liés non plus [4]. Pour le cas de la leucémie infantile, l’OMS recommande néanmoins d'appliquer des "mesures de précaution" (ce qui est pour l'OMS différent du principe de précaution) : "A condition de ne pas mettre en péril les bienfaits apportés sur le plan sanitaire, social et économique par l’énergie électrique, la mise en oeuvre de mesures de précaution à très bas coût afin de réduire l’exposition est raisonnable et justifiée" [5]. Le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC), quant à lui, classe les champs EBF dans sa classification des preuves de cancérogénécité dans la catégorie "Peut-être cancérogène pour l'homme" (classification 2B).
Certaines études épidémiologiques concordantes expliquent ce classement, même si aucune étude biologique n’a pu mettre en évidence une relation de cause à effet. Pour les autres cas, les champs électromagnétique sont dans la classification 3 ("ne peut pas être classé quant à sa cancérogènicité pour l’Homme").
L’OMS invite à continuer la recherche dans ce domaine : "Les pouvoirs publics et l’industrie doivent promouvoir des programmes de recherche visant à réduire l’incertitude des données scientifiques concernant les effets sanitaires de l’exposition aux champs EBF. "

L’étude épidémiologique la plus récente est celle de Gerald Drapper (2005), qui a trouvé une corrélation entre les champs EBF et une augmentation des risques de leucémie chez les enfants dont le lieu de naissance se situe dans un rayon de 200 m autour des lignes THT. Les auteurs eux-mêmes s’interrogent ; Selon eux, il n’existe aucun mécanisme biologique reconnu expliquant ce résultat ; "« en fait, la relation peut être due au hasard ou aux facteurs de confusion »"[6]. Après la publication, Gerald Drapper a confirmé dans un commentaire que la "distribution de nos témoins (/ leucémies) signifie que le hasard doit être plus sérieusement considéré comme explication de nos résultats"[7].

La commission européenne se repose sur un avis de 2007 du Comité scientifique sur les risques émergents et nouvellement identifiés pour la santé (SCENIHR), réactualisé en 2009[8] à partir d'une méta-analyse deplus de 200 nouvelles études scientifiques (sans grand changement de ses conclusions qui jugent peu probable un impact des ondes radiofréquences des téléphones et appareils «sans fil» avec l’augmentation des cancers au sein, mais en reconnaissant le besoin de clarifier les effets de la téléphonie mobile sur le long terme (10 ans et plus) et chez les enfants ainsi que chez les adultes utilisant intensivement ces appareils

Les effets sur la santé des ondes de fréquence intermédiaire, de plus en plus utilisées, notamment dans les portails anti-vol et les détecteurs de métaux, sont encore mal connus. Les ondes à extrêmement basses fréquences, utilisées dans les lignes à haute tension, «pourraient contribuer aux leucémies chez l’enfant», indique le Scenihr conformément à ses conclusions de 2007. En outre, deux récentes études épidémiologiques ont permis d’identifier un lien possible avec la maladie d’Alzheimer. Cependant, ces études épidémiologiques ne sont pas confirmés par les études in vivo et in vitro, pour lesquelles des effets sont montrés, mais à des niveaux d'expositions beaucoup plus élevés[9]

Un atelier sur le thème des ondes électromagnétiques et de la santé sera organisé par la Commission les 11 et 12 février prochains à Bruxelles.

Téléphonie mobile et radiofréquences

Depuis quelques années persiste une méfiance vis à vis de la téléphonie mobile et des antennes-relais.

L’exposition aux rayonnements électromagnétiques n’est pas le même pour les deux sources. Les téléphones mobiles et les stations de base (antennes-relais) utilisent des radiofréquences (RF) mais représentent des situations différentes.

Le premier a un temps d’exposition et une puissance faible, mais une forte proximité du cerveau, le second a temps d’exposition permanent et une puissance forte en sortie, mais le champ perd rapidement de sa puissance au fur et à mesure de la distance et des murs d’habitation.

Les études n’ont pour l’instant pas formellement prouvés de risques pour la santé, ainsi en 2001, dans son rapport au directeur général de la santé, le Dr Denis Zmirou souligne[10] "l’absence d’effets sanitaires avérés", en s’appuyant sur l’analyse de plusieurs études internationales. Cette "prudence" est confirmée dans deux autres de ses rapports (2003 et 2005), même s’il souligne les risques induits par une l’utilisation du portable dans de "mauvaises conditions", notamment une qualité de réception médiocre.

Dr. Zmirou considère qu’il y a assez de résultats convergents, pour affirmer qu’un usage intensif et prolongé du téléphone portable, dans de mauvaises conditions de réception, est susceptible d’induire des effets sanitaires sérieux.

En 2004, un groupe d’experts mandatés par l’AFSSET (Agence Française de Sécurité Sanitaire Environnementale et du Travail), pour analyser les effets biologiques et sanitaires des champs électromagnétiques associés au téléphone mobile, confirme que les rayonnements émis par le portable "ne permettent pas de conclure à leur caractère nocif, en l’état actuel des connaissances"[11]. L’agence ajoutant, "mais la vigilance doit être maintenue et ce sujet nécessite la poursuite de travaux scientifiques".

Pour les antennes-relais l’AFSSET constate que "l’analyse globale des données scientifiques actuelles sur l’exposition aux ondes des stations relais ne révèle aucun risque pour la santé lié aux stations de base de la téléphonie mobile".

Par ailleurs, l’agence annonce manquer de recul nécessaire pour mener une recherche sur des critères indiscutables.

Au niveau international, la recherche dans le domaine se poursuit avec la grande étude lancée en 2001 par l’organisation mondiale de la santé (OMS). Baptisée Interphone[12], cette étude s’intéresse à vérifier l’augmentation des risques de cancer dus aux téléphones mobiles.

L’étude est coordonnée par le CIRC. Elle concerne les utilisateurs de 30 à 59 ans de 13 pays dont la France. Les résultats devraient être publiés au courant de l’été 2008. Les premiers résultats rendus publics concernant les pays nordiques montrent un coefficient de risque relatif[13] de 1,39 (contre 1 normalement) pour les sujets exposés plus de dix ans à ces ondes, cependant le nombre réduit de cas (77) s’avère trop faible pour délivrer une estimation statistique.

Hypersensibilité aux champs électromagnétique

Certaines personnes se plaignent de "petits" maux qu’elles attribuent aux champs électromagnétiques et particulièrement aux antennes-relais. Migraines, arythmies, nausées, troubles de la concentrations, vertiges, palpitations, fourmillements, rougeurs, fatigues… sont les symptômes décrits par ceux dit "électrosensibles"[14].

Les scientifiques n’ont pas réussi à prouver le lien de cause à effet entre les champs électromagnétiques et les pathologies d’électrosensibilité, malgré les études en double aveugle. Toutefois certaines études, menées notamment en France par le Professeur Belpomme, cancérologue à l'hôpital G. Pompidou, semblent avoir décelé une origine physiologique de l'électrosensibilité. Il s'agirait d'une présence excessive, chez certains sujets, de magnétosomes, sortes de minuscules écrans présents dans les méninges.

Pour le moment, il n’y a qu’en Suède où ces personnes sont considérées comme des malades que la sécurité sociale prend en charge et où leur trouble est reconnu comme un handicap.

Un débat passionné

Avec ces études scientifiques contradictoires, et compte tenu des biais possibles des études épidémiologiques, le débat scientifique est loin d’être clos. Or, l’opinion publique qui utilise tous les jours les téléphones portables souhaite que la science démontre son innocuité. Barnabas Kunsch, du Centre autrichien de recherche de Scibersdorf résume cette question "L’absence de preuve d’un effet nocif ne semble pas suffire aux sociétés modernes. Ce que l’on exige avec plus en plus d’insistance, c’est davantage la preuve de son absence"[15].

Ainsi, des associations tel que Priartem[16] ou le Criirem[17] militent pour des normes réglementaires plus contraignantes, ou encore des chercheurs américains, nordiques, autrichiens et chinois dans le cadre du rapport BioInitiative publié fin août 2007[18].

La commission européenne, de son côté, mandate régulièrement des groupes d’experts, qui n’ont pas proposé à ce jour de révision des valeurs limites[19].

En France, devant l'inquiétude de la population, le gouvernement souhaite engager le débat et organise le Grenelle des ondes.

Rapport IGAS sur l’AFSSET

En France, l’AFSSET (ex-AFSSE), a été critiqué dans un rapport de Inspection générale des affaires sociales (IGAS), il souligne en particulier "les travaux de l’AFSSET en matière de téléphonie mobile se sont déroulés avec des défaillances relatives à la méthode suivie sur les procédures".

Sur la désignation des chercheurs, le rapport souligne que sur 10 membres, un membre a un "lien direct" et 3 autres un "lien indirect" avec l’industrie du mobile, pour ajouter "la mission n’a aucune raison de considérer avec suspicion le travail fait par le groupe d’experts, mais force est de constater que les procédures ne se sont pas déroulés comme il était prévu."[20]

Le Pr Zmirou, dans sa tribune "Pourquoi j'ai démissionné de l'AFSSE" [21] demandait dès 2005 déjà "L'instauration de règles sur la traçabilité et la transparence des procédures d'expertise vise à permettre à toute partie intéressée de vérifier leur caractère non biaisé.", alors que lui-même est le chercheur définit comme ayant un "lien direct" par le rapport de l’IGAS, un an plus tard.

Il souligne aussi la bureaucratie et la frilosité de la direction de l’agence "Dans tous les cas, la direction de l'agence d'expertise doit s'interdire de s'ingérer dans la production scientifique en suggérant telle interprétation ou présentation des faits. Elle doit s'obliger à exposer le résultat de ce travail difficile dans les meilleurs délais, après pleine validation par les experts, en l'accompagnant des recommandations qu'elle juge nécessaire de formuler. Ces principes n'ont malheureusement pas été scrupuleusement respectés par la direction de l'Afsse. En témoigne l'extrême frilosité de l'expression publique de l'Agence, peu soucieuse de s'exposer à l'interpellation extérieure."

Pour ce qui est de l’indépendance des experts, Didier Houssin, Directeur Général de la Santé de l’époque, a défendu le système de choix des experts, en indiquant que "de n’avoir comme experts que des personnes qui n’ont absolument aucun lien, on risque fort de n’avoir ou pas d’expert du tout ou des expert qui ont en fait peu de compétences"[22].

Dans ce débat passionné, une étude de chercheurs de l’université de Berne a démontré que "les publications scientifiques les plus rigoureuses sur l'impact sanitaire des téléphones portables sont celles qui sont conduites par des équipes associant des experts travaillant pour l'industrie et des experts rattachés à des organismes publics. Celles qui ont une source unique de financement - privé ou public - ont tendance à avoir des biais qui conduisent à minimiser les risques, ou au contraire à les aggraver"[23].

L’appel des vingt

Le débat est loin d’être clos, et en juin 2008 vingt médecins (dont des cancérologues), autour du psychiatre David Servan Schreiber, font un appel dans le Journal du Dimanche[24], afin de sensibiliser l'opinion publique sur les risques que pourrait faire courir l'utilisation du téléphone portable sur le cerveau.

Un appel qui a été jugé par l’académie de médecine[25] comme relevant "de la démagogie mais en aucun cas d’une démarche scientifique", allant jusqu’à rappeler que "la médecine n’est ni de la publicité ni du marketing".

Cependant, même si David Servan Schreiber édite un site et est l’auteur d’un livre à succès sur ce thème, sa sincérité semble difficile à remettre en cause, étant lui-même atteint d’une tumeur au cerveau récidivante[26].

L’AFSSET, profite de ce débat pour rappeler ses recommandations quant à l’utilisation du téléphone portable[27].

Notes et références

  1. Normes CIPRNI
  2. Action gouvernementale relative à la téléphonie mobile
  3. Base documentaire spécialisée belge
  4. Santé et Champ Electromagnétique Basse Fréquence par l’OMS
  5. Résumé et recommandations relatives aux études à mener, rapport complet Extremely Low Frequency Fields
  6. .Traduction selon une analyse effectuée sur le Rapport Draper, par des chercheurs de l’université de Nice
  7. .Commentaire réel "To summarise: we suggested ourselves that the distribution of our leukaemia controls means that chance has to be more seriously considered as an explanation for our results"
  8. Communiqué et Avis du SCENIHR) sur les effets potentiels sur la santé des ondes électromagnétiques du 3 février 2009, répondant à une saisine de la Commission
  9. Audition Publique Scenihr au sénat
  10. Rapport Zmirou
  11. Rapport de l’AFSSET
  12. Etude INTERPHONE : Etude multicentrique des tumeurs du cerveau, du nerf acoustique et de la glande parotide liées aux radiofréquences émises par les téléphones portables
  13. Pour donner une échelle de comparaison, le risque relatif d’un fumeur de développer un cancer du poumon par rapport à un non-fumeur du même âge est de 3 en moyenne, allant de 2,8 à 16,9 (6,8 à 23,5 pour les hommes et de 2,2 à 16,1 pour les femmes), les fumeurs étant donc environ 3 à 17 fois plus susceptibles de développer un cancer du poumon que les non-fumeurs. Source Health Canada
  14. LeMonde 2 : Les Révoltés des ondes
  15. OMS sur la difficulté d'exclure la possibilité de très faibles risques
  16. Priaterm
  17. CRIRREM
  18. Rapport Bioinitiative
  19. Rapport Commission Européenne
  20. Rapport de l’IGAS sur l’AFSSET
  21. "Pourquoi j'ai démissionné de l'AFSSE ?" Le Monde
  22. Journal TV France 2
  23. Etudes Portables et Indépendance - Figaro
  24. "L'appel des vingt contre le portable"
  25. Le communiqué de l’académie de Médecine
  26. "Les mobiles secrets du Dr Servan-Schreiber" - Le Figaro
  27. L’Afsset rappelle les recommandations qu’elle formule depuis 2005 en matière de téléphonie mobile.

Voir aussi

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