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2019.05.22



15分で理解する紫外線-人体におよぼす影響とは

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肌の老化を進めるだけでなく、がんを発症させる原因にもなるといわれる「紫外線」には気を使いますよね?

シミ、シワ、たるみなどの肌トラブルは、紫外線が引き起こすもの。
しかも、何年も経ってから影響が現れるのです。
ですから、スキンケアでは紫外線対策が重視されています。

それほど人体に悪影響を与える紫外線とは、いったいどのような光なのでしょうか。
紫外線が、太陽から降り注ぐ光(光線)だということを知らない人はいないでしょう。
しかし、それ以上のことを知っている人は少ないのでは?

ここでは、太陽光の成り立ちから、紫外線の種類、環境問題などでよく耳にする「オゾン層」との関係まで、紫外線の雑学をわかりやすく解説します。
さらに、紫外線が人体におよぼす影響と防御策を紹介しますので、ぜひ参考にして、紫外線対策に役立ててください。

目次

1. 地上に届く太陽の光
1-1. 可視光
1-2. 赤外線
1-3. 紫外線
1-3-1. UV-A
1-3-2. UV-B
1-3-3. UV-C

2. 紫外線が人体におよぼす影響
2-1. 目におよぼす影響
2-2. 皮膚におよぼす影響

3. 地球環境の変化による紫外線の増加
3-1. 地球に生物を誕生させたオゾン層
3-2. オゾン層が破壊される原因
3-3. オゾン層の保護

4. 紫外線対策の種類
4-1. 日陰
4-2. 帽子や日傘
4-3. 日焼け止め 

まとめ

1. 地上に届く太陽の光

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地球は、太陽を中心として回る太陽系の惑星のひとつ。
「水金地火木土天海冥(すいきんちかもくどてんかいめい)」と惑星の名前を内側から覚えた人が多いことでしょう。
1980年代と90年代は、海王星と冥王星の位置関係が逆転していたので、最後が「冥海(めいかい)」でした。

地球に生命をもたらした太陽は、地球の109倍の半径をもつ巨大なガスの球体です。
内部で水素の核融合反応を起こして、宇宙空間に巨大なエネルギーを放出しています。
地球に届く光もその一部。

そもそも「光」とは何かということを簡単に説明しておきましょう。
電気にはプラスとマイナスという相反する極性があり、磁気にはN極S極という相反する極性があります。
これらの力が影響し合いながら、波となって空間を伝わるエネルギーが「電磁波」。
波の山の間隔が短いと「波長が短い」「周波数が高い」、長いと「波長が長い」「周波数が低い」といいます。

光は電磁波の一部で、周波数の違いによって特性が違い、分類されています。

地球の地上まで届いている光は、「可視光」「赤外線」「紫外線」という3種類。
まず、3つの光の概要と、紫外線の詳細を解説しましょう。

1-1. 可視光

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地上に届く太陽光には、目に見える「可視光」と、目に見えない「赤外線」「紫外線」があり、それぞれの割合は、可視光が約52%、赤外線が約42%、紫外線が約6%程度です。

太陽光は、地球を覆っている大気圏を通過するときに、いろいろな分子によって吸収と散乱を受け、地上に届きます。

290nm(ナノメートル)と呼ばれる周波数より低いものは、大気圏の一部である成層圏のオゾン層で吸収されてしまい、400nmから800nmの光が目に見える可視光として届きます。

可視光は1666年、ニュートンによって「赤、橙、黄、緑、青、藍、紫」という7色に分かれて見えることが発見され、もっとも波長の長い光が赤色、短い光が紫色です。

可視光が物体に反射して目の網膜に届くことによって、人間は物体の存在を認識できます。
可視光がなかったらものが見えません。
また、可視光は植物の光合成反応を担っています。

1-2. 赤外線

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太陽光で赤色よりも波長の長い光は、赤の外側という意味で「赤外光」「赤外線」、英語では「IR(infrared)」と呼ばれます。
中でも、赤に近い方が「近赤外線」、遠い方が「遠赤外線」。

赤外線は目に見えませんが、熱として感じることができるので「熱線」と呼ばれることもあります。
1800年にイギリスの天文学者ハーシェル卿によって発見された赤外線は、温熱作用を利用する暖房器具や、散乱しにくい性質を利用したセンサ、リモコンなどに応用されています。

赤外線に当たり過ぎると熱中症を起こすので、日傘や帽子は紫外線だけでなく赤外線対策としても有効です。

赤外線よりも波長の長い電磁波は、電波と呼ばれます。

1-3. 紫外線

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地上に届く太陽光で、紫色よりも波長に短い光は、紫の外側という意味で「紫外光」「紫外線」、英語では「UV(ultraviolet)」と呼ばれます。

赤外線が発見された翌年、1801年にドイツの物理学者リッターが発見した紫外線は、化学的な作用が強いことから「化学線」とも呼ばれ、その作用は殺菌消毒などに利用されてきました。

人類が古代から紫外線を皮膚病などの治療に利用してきたことがわかっていますが、その一方でDNAの損傷など、有害作用も大きいことが知られています。

紫外線は、波長が紫色に近い方から、「UV-A」「UV-B」「UV-C」という3つの光に分類され、UV-Cよりも波長の短い電磁波は、レントゲンに利用する「X線」や、がんの放射線治療で知られる「γ(ガンマ)線」などがあります。

「UV-A」「UV-B」「UV-C」、それぞれの特徴を解説しましょう。

1-3-1. UV-A

紫外線の中でもっとも紫色に近い「UV-A」は、地上に届く太陽光の5~6%を占めます。

窓ガラスを透過するので、太陽光があるところには必ず含まれています。
物質を透過しやすく、成層圏での影響を受けにくいので、オゾン層で吸収されません。

1-3-2. UV-B

UV-Aよりも波長の短い「UV-B」は、地上に届く太陽光の0.2%程度と割合としては少ないのに、1光子あたりのエネルギーはUV-Aよりも大きく、人体に与える影響も強くなります。

UV-Bは大部分がオゾン層で吸収されており、地上に届いた光も窓ガラスを透過しませんが、皮膚の表面には大きな影響を与えます。

1-3-3. UV-C

紫外線でもっとも波長の短い「UV-C」は、オゾン層で吸収されてしまうので、地上には到達しません。

殺菌灯などから出ており、窓ガラスは透過しないという性質があります。

 

2. 紫外線が人体におよぼす影響

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「紫外線は危険」というイメージをもっている人が多いですよね。
しかし、紫外線は人工的に放射されて、電子部品や回路の精密化、水の殺菌、汚れを分解する光触媒作用、紫外線に反応して固まる紫外線硬化樹脂などに、その化学作用が利用されています。

紫外線の化学作用が人体に与える影響も、悪いものばかりではありません。
実際にどのような影響を与えているのか、見ていきましょう。

2-1. 目におよぼす影響

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眼球のレンズである水晶体は、紫外線吸収フィルターとしても働いています。
通常、UV-Bは眼球の外側にある角膜で吸収されてしまいますが、UV-Aは水晶体まで透過します。

光が眼球の一番後方にある網膜に達すると「ものが見える」という状態になります。
可視光では赤色が約65%、紫色が約10%網膜に到達しており、紫外線は角膜と水晶体で吸収されるので網膜には到達しません。

しかし、長年、太陽光が目に入っていることによって水晶体が濁ってしまうと、「老人性白内障」を引き起こします。
また、雪面からのUV-B反射や、殺菌灯、電気溶接の光を直接目にした場合も角膜が炎症を起こし、「雪目」と呼ばれる病気になります。

こうした目の紫外線障害は、サングラスなどのUVカットメガネを使用すれば防止可能です。
重要なのは、このUVカット機能と可視光とのバランス。
レンズの色が濃くて可視光カットが強いものは、視野が暗くなるので瞳孔やまぶたが開き、かえって目に有害な紫外線を多く取り込むことになります。

UVカット機能が高いものを選び、レンズの色の濃さは状況に応じて濃すぎないものを使い分けることが大事です。

2-2. 皮膚におよぼす影響

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人間の皮膚は外側から、細菌やウィルスなどの異物侵入を防ぎ、体内から蒸発する水分をつなぎとめてうるおいを保っている「表皮」、コラーゲンやヒアルロン酸が皮膚のハリや弾力を保っている「真皮」、皮下脂肪がクッションや体温維持の役割を果たし、動脈や静脈が通って皮膚の代謝を支えている「皮下組織」という3層の構造になっています。

透過性の低いUV-Bは、表皮の表面である角層に作用して、皮膚が赤くなる「サンバーン反応」や、色素が沈着する「サンタン反応」を引き起こします。
これが「日焼け」と呼ばれるもの。

サンバーンがひどくなると水ぶくれになったり、火傷のような状態になります。
サンバーンはDNA損傷反応ですから、繰り返せば皮膚がんの原因にもなります。

表皮は紫外線を浴びると、メラニンという色素を生成して肌や体の内部を守ろうとします。
この色素が沈着して皮膚が褐色になるサンタンは、自然の日焼け止めですが、効果は大したものではありません。

透過性の高いUV-Aは、真皮にまで達してコラーゲンなどに損傷を与え、シワやたるみの原因となるばかりか、メラニンを酸化させて黒くする作用もあり、じわじわと肌の老化を進行させます。
紫外線を浴びると肌が赤く腫れ、かゆみを感じるようになる紫外線アレルギー(日光過敏症)も、UV-Aが主な原因です。

骨を丈夫にして骨粗しょう症を予防する「ビタミンD3」は、食事からだけの摂取では不十分で、紫外線を浴びることによって体内で生成されるので、紫外線をまったく浴びないのもまた問題。
太陽光の強さによりますが、一般的には、紫外線を浴びるのは1日に15分程度が良いといわれます。

 

3. 地球環境の変化による紫外線の増加

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地球は46億年前に誕生したときから、太陽の影響下にあります。
近年、問題視されているのが、オゾン層の破壊によって紫外線が増えていること。

これも、太陽の影響が変化しているということなのですが、なぜ地上に届く紫外線の量が増えているのか、簡単に解説しましょう。

3-1. 地球に生物を誕生させたオゾン層

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地球が誕生した頃、地球をとりまく大気は、二酸化炭素、窒素、水蒸気で、酸素はありませんでした。

高温でドロドロしていた地球が冷えてくると、水蒸気が雨となって5000年間降り続けたといわれます。

地上に海の原型ができると、約27億年前に光合成をする原始生物(バクテリアの祖先)が現われ、その増殖とともに酸素も増えて、海中だけでなく大気中にも広がり、現在の1%くらいの酸素濃度になった頃に、だんだんとオゾン層ができていきました。

オゾンとは酸素原子3つから構成される分子で、酸素分子が「O₂」と表記されるのに対して「O₃」と表記されます。

地球の大気にオゾン層ができることによって、DNAに損傷を与える紫外線が吸収されるようになり、約4億2000年前に動物プランクトンが発生して動物が地上に進出、1億年前に大気は現在と同じ構成になったといわれます。

その後は動物の進化が進み、恐竜が絶滅したのが6500万年前、現世人類であるホモ・サピエンスの登場が25万年前といわれます。

3-2. オゾン層が破壊される原因

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人類が生存するために必須の環境要因であるオゾン層は、空気、水、土(大地)が文明や産業の発展途上で汚染されたのと同じように、影響が現れました。

その原因となっているのが、20世紀のもっとも優れた発明品ともいわれる「フロン類」なのです。
フロン類は、正式名称を「クロロフルオロカーボン」といい、1928年にアメリカの科学者トーマス・ミッジリーが冷蔵庫の冷媒として開発しました。
現在も、冷蔵庫やルームエアコン、カーエアコンなどに使用されています。

1970年代に、フロンを大気中に放出するとオゾン層を破壊してしまうことがわかり、1980年代にはそれが現実となってしまいました。
南極大陸では、毎年10月頃にオゾンが少ない状態になるオゾンホールが観測されています。

オゾン層の破壊は、地上に届くUV-Bの量を増大させたので、同じ太陽光に見えても1970年代以前と現代の紫外線量はまったく違うのです。
さらに破壊が進めば、UV-Bだけでなくもっと危険なUV-Cまでが地上に到達してDNAを直撃することになります。

3-3. オゾン層の保護

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先進諸国は、1995年からフロンの中でオゾン層破壊効果をもつものを「特定フロン」として生産の全廃を決め、2009年には途上国でも同じ決定がなされ、先進国では2020年までに、途上国では2030年までに原則全廃されることになっています。

オゾンの量は徐々に増え始めていますが、南半球中緯度を1980年頃の状態に戻すのは2055年頃、南極域では21世紀末になるといわれています

現在、家庭用冷蔵庫はほとんどがノンフロン化されていますが、エアコンや自動販売機にはまだ、オゾン層破壊効果のない「代替フロン」が使用されています。
代替フロンは、地球温暖化を進めることがわかっているので、大気中に漏らさないように扱い、新規購入の際はノンフロンの製品を選ぶことが大事です。

 

4. 紫外線対策の種類

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紫外線量の1日の変動を見ると、UV-BもUV-Aも太陽高度がもっとも高いときに強くなりますが、UV-Bがオゾンや雲の影響を大きく受けるのに対して、UV-Aは日の出から日没までゆるやかに変動します。

季節では、UV-Bが7~8月、UV-Aが5月に最大値を示し、年間の変動量もUV-Aは小さいので、1年中相当量あるという認識が必要です。

目の紫外線対策にはUVカットサングラスが有効ですが、最後に皮膚の紫外線対策について簡単に触れておきましょう。

4-1. 日陰

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葉が茂って大きく、高さのある樹木が、6mの影をつくっていたとしましょう。
日向からこの日陰に入り、樹木に近づいて紫外線量を測定します。

この場合、太陽がある方向(木の方向)に向いている身体の前面は、日陰に入ったときに最大の防御効果があり、木に近づくにしたがって紫外線を浴びる量が増えていきます。

ところが、太陽と反対側になる体の後方は日陰に入ったときからほぼ変動がなく、日陰にいても反射光を浴びていることがわかるのです。
日陰は有効に利用すべきですが、こうした反射光があることを知っておきましょう。

4-2.  帽子や日傘

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帽子や日傘は、サンバーンや熱中症を予防するアイテムです。

全周に7cmのつばがあるハットタイプの帽子で60%、13cmのものでは90%もの紫外線が防御できるという計測結果があります。
しかし、やはり地面や水面での反射光、空気中の分子による散乱光の影響はさけられないことは覚えておきましょう。

衣服も工夫によって紫外線対策の効果が変わります。
黒い布は、可視光をすべて吸収しますが、赤外線も吸収するので暑くなって体力を消耗します。
高温多湿の日本では、色が白く、表面が凸凹した布が最適。

日傘は日陰をつくって移動するものですから、反射光や散乱光の影響はさけられず、UV-AやUV-Bの防御効果は50%程度と考えるのが妥当です。

帽子や日傘は、ひどい日焼けやサンバーンを防ぐもので、それだけでは完璧な紫外線対策ができるものではありません。

4-3. 日焼け止め

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紫外線対策のアイテムとして欠かせない「日焼け止め」は、肌に負担をかけるものですから、肌質や状況に応じて使い分ける知識が必要です。

日焼け止めには、クリーム、ジェル、オイル、パウダーなどいろいろなテクスチャーがあり、最近はファンデーションを兼ねるものや、美白効果のあるものなど多機能コスメも増えています。

最近、増えているのが、「紫外線吸収剤不使用」をうたうもの。
紫外線吸収剤は、皮膚の上で化学変化を起こして紫外線を熱に変換する薬剤なので、皮膚に与える刺激が大きいのです。
対して、紫外線散乱剤は肌の負担が比較的少なくてすむので、主流になっています。

ここでは、日焼け止めに表示されている「SPF」と「PA」という2つの言葉の意味だけを解説しておきましょう。

「SPF(Sun Protection Factor)」は、表皮にサンバーンを引き起すUV-Bの防御効果を示しており、2~50の数値で記載され、数値の大きい方が効果も高くなります。
最近は50よりも効果が高いものとして、「50+」と表示するものもあります。

「PA(Protection grade of UVA)」は、真皮まで達するUV-Aの防御効果を示しており、「PA+」は「効果がある」、「PA++」は「かなり効果がある」、「PA+++」は「非常に効果がある」、「PA++++」は「極めて効果が高い」ということを表しています。

 

まとめ

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紫外線は、DNAを損傷させて、地球の生態系を変えてしまうほどのエネルギーをもっています。
地上に届く紫外線の増加は、確実に人体への悪影響を強めるもの。

とくに、若い頃には小麦色の肌が魅力的で、毎年サンオイルなどを塗ってわざわざ日焼けした経験のある高齢の人は気をつけなければいけません。

1960年代、1970年代の太陽光と現在の太陽光は、まったく違うものだということを忘れないでください。

 

【参考資料】
・『学んで実践! 太陽紫外線と上手につきあう方法』 佐々木政子 編著  丸善出版 2015年
・『新版 今さら聞けないスキンケアの正解』 吉木伸子 著  主婦の友社 2015年
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