紫外線とは：定義・波長・影響（健康・生物）をわかりやすく解説

紫外線の基礎から波長別の特徴、健康影響（皮膚・目）や生物への影響、予防対策までわかりやすく解説

紫外線は、下の写真の左側で黒く表示されている電磁スペクトルの一部で、人間はこのような短い波長（高周波数）の光を肉眼で見ることができないため、紫外線自体は見えませんが、紫外線を反射した物やその影響を通して間接的に認識できます。多くの動物、例えば一部の昆虫、一部の爬虫類、ワニ、サンショウウオ、小鳥などは紫外線を感知または反射像として見ることができます。英語では UV（ultraviolet）の略で呼ばれることが多く、主に技術的・科学的な文脈で使われます。

波長・分類・物理的性質

紫外線は、周波数・波長・エネルギーの点で可視光より短い波長の光です。一般に波長は約100ナノメートル（nm）から約400ナノメートルの範囲にあり、波長が短いほどエネルギーは高く、周波数は高くなります。波長と周波数の関係は式 ν＝c/λ（ν：周波数、c：光速、λ：波長）で表されます。

• UVA（315–400 nm）：波長が長く皮膚の深部（真皮）まで到達し、しわや老化（光老化）に関係します。窓ガラスを通過することが多いです。
• UVB（280–315 nm）：表皮に吸収され、日焼け（紅斑）やDNA損傷、皮膚がんの原因になります。オゾン層の影響を受けやすく、季節や緯度で強さが変わります。
• UVC（100–280 nm）：非常に高エネルギーですが、通常は地上に到達せず大気（ほとんどはオゾン層）で吸収されます。人工的な殺菌ランプなどで利用されます。

人間への主な影響（健康）

• 皮膚への影響：短期的には日焼け（炎症・紅斑）、長期的には光老化（しわ・たるみ）や皮膚がん（基底細胞がん、扁平上皮がん、悪性黒色腫など）のリスク増加があります。UVがDNAにダメージを与え、修復が不完全だと遺伝子変異につながります。
• ビタミンD合成：UVBは皮膚でビタミンDを生成するのに必要ですが、過剰な曝露は有害です。適切なバランスが重要です。
• 眼への影響：瞬間的な強い紫外線は角膜や結膜を傷め（光角膜炎＝雪目）、慢性的には白内障のリスクや網膜障害の一因になります。目を守るためのサングラスは重要です。
• 免疫への影響：過度の紫外線は局所的・全身的な免疫抑制を引き起こし、感染や皮膚関連疾患に影響することがあります。

生物・生態系・材料への影響

• 動植物への影響：植物は太陽光のうち紫外線に反応し、成長や形態（背丈、葉の厚さ）を変えることがあります。UVは花粉や種子の発芽率、色素（フラボノイドなど）の生成に影響します。動物では、先述のとおり昆虫や一部の脊椎動物が紫外線を視覚情報として利用します。
• 材料や色素の劣化：衣類、プラスチック、塗料などは紫外線により分子結合が切れて劣化（退色・もろ化）します。屋外での耐候性はUV耐性が重要です。

発生源と測定

• 主な発生源：自然：太陽が最大の紫外線源。人工：UV殺菌ランプ、溶接火花、日焼けマシン、一部の照明機器など。
• 測定：紫外線の強さは波長ごとに測られますが、日常的には「UVインデックス（UVI）」で表現され、0（低）〜11+（非常に高い）で危険度の目安を示します。

予防と対策

• 時間帯と季節の工夫：紫外線は午前10時〜午後2時頃に最も強くなります。強い時間帯の屋外活動を避けることで曝露を減らせます。
• 物理的防御：帽子、長袖・長ズボン、濃色で織りの密な衣服、UVカット加工の布地、広いつばのある帽子などが有効です。
• 日焼け止め（サンスクリーン）：SPF（主にUVB防御の目安）とPA（UVA防御の目安）を確認し、適量をこまめに塗り直します。ウォータープルーフでもこまめな塗り直しが必要です。
• 目の保護：UVカット機能のあるサングラスを使用し、子どもや高危険地域では特に注意します。
• 人工光源の管理：殺菌用UVCなどの近くでは適切な遮蔽・保護具を使用し、直接曝露しないようにします。

まとめ（ポイント）

• 紫外線は可視光より短い波長の電磁波で、UVA・UVB・UVCに分類される。
• 適度なUVBはビタミンD合成に必要だが、過剰は皮膚や眼に有害で、皮膚がんや光老化の原因となる。
• 多くの生物が紫外線を利用・感知する一方、材料や生態系にも影響を与える。
• UVインデックスを確認し、時間帯や衣類、日焼け止め、サングラスなどで適切に防護することが大切。

もし詳細な数値や地域別の紫外線対策（子ども・高齢者向け、スポーツ時の対策など）が必要であれば、用途に合わせて追加で説明します。

紫外線

紫外線は電離放射線の一種です。細胞にダメージを与えたり、死滅させたりします。波長が450nmより短い電磁波（光）は、トラブルの原因になります。そのため、紫外線の多いところに住んでいる人間は、肌が黒くなることで適応してきました。紫外線は色素が吸収してくれるので、皮膚を透過して内部の細胞を殺したり傷つけたりすることはありません。紫外線によって皮膚が傷つくことを"日焼け"といいます。

紫外光と紫外線の違いは、波長、周波数、量子エネルギーにも違いがあります。紫外線とX線の違いも、波長、周波数、量子エネルギーの違いです。電磁スペクトルでは、紫外は紫外を超え、Ｘ線は紫外を超え、ガンマ線はＸ線を超えています。

約400ナノメートルから約10ナノメートルまでの波長を持つ電磁波は、一般的に紫外線と呼ばれています。その特徴的な光子のエネルギーは約3～124電子ボルトです。

地球の空気は広い範囲の紫外線を透過していますが、一部の紫外線は高高度でオゾン層に吸収されます。近年、工業用化学物質や航空旅行などの人間の影響で高地のオゾン層が破壊され、地表に届く紫外線量が大幅に増加しています。オゾン層の保護を強化しない限り、このリスクは時間の経過とともに高まるばかりです。

波長200ナノメートル以下の紫外線、X線、ガンマ線を総称して電離放射線と呼んでいますが、これらの光量子のエネルギーは、原子から電子を「蹴り出す」のに十分な高エネルギーであるためです。これが、これらの放射線が生命にとって危険な理由です。紫外線は主に3つのバンドに細分化されています。UV-Cは最も波長が短く、危険な電離放射線です。窒素や酸素は、太陽放射のUV-Cを吸収します。UV-Bは中程度の波長を持ち、生物にとっては危険性が低い。地球のオゾン層がそのほとんどを吸収しています。太陽からのUV-Aは、大気中を完全に通過します。可視光線とほぼ同じくらいの波長を持っており、多くの動物は見ることができますが、人間は見ることができません。

通常のガラスは波長が200ナノメートル以下であれば放射線を通さないので、より危険な範囲の紫外線からのシールドとして機能しますが、特殊な種類のガラスは、多くの車の窓を含め、同様にシールドしないものもあります。

紫外線の利用方法の一つに「日焼け」があります。日焼け器具を使用すると、紫外線が皮膚を通過して細胞を破壊し、日焼けの原因となるため、皮膚がんの原因となることがあります。

紫外線の破壊力があるので、雑菌を殺すことができます。太陽光には強力な殺菌力があります。

人はコレステロールをビタミンDに変換するために紫外線が必要です。

屋内日焼けベッド

紫外線ランプ

紫外線ランプとは、主に紫外線を発するものをいいます。これらの殺菌ランプは、微生物（細菌）を殺すために使用されることが多い。非常に強力なので、点灯時に周囲で作業をする人は、保護メガネをかけ、皮膚を覆って怪我をしないようにする必要があるかもしれません。

写真の研究室では、作業員がいなくなると紫外線ランプが点灯するので、テーブルの表面にあるものは何でも死滅する。このランプの光の大部分を占める紫外線のほかに、紫と青の光も少し出ています。これにより、紫外線ランプが点灯していることを知ることができます。

紫外線ランプ

質問と回答

Q: 紫外線とは何ですか?

Q:UVは何の略ですか?

Q:紫外線を見ることができる動物はいますか?

Q: 周波数と波長はどのように関係しているのですか?

Q: 紫外線の波長はどのような範囲にあるのですか?

Q: 紫外線は人間にも見えるのですか?

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