L’extrêmement basse fréquence ou EBF (en anglais, extremely low frequency ou ELF) est la bande de rayonnement électromagnétique (radiofréquences) comprise entre (longueur d'onde de ).
Dans le domaine des sciences de l'atmosphère, une définition alternative est généralement retenue : de 3 Hz à 3 kHz.
La fréquence du courant alternatif dans les réseaux électriques (50 ou 60 Hz) se situe dans la bande d'ELF, ce qui fait des réseaux électriques une source involontaire de rayonnement ELF.
Utilisations vignette|300px|Vue aérienne (1982) d'une installation de transmission en ELF de l'U.S. Navy (Clam Lake, Wisconsin) dédiée à la communication avec les sous-marins en immersion profonde.
En raison de la difficulté de construire des antennes capables de rayonner ces ondes longues, ces fréquences ne sont que très peu utilisées dans les télécommunications. Ces ondes, se propageant dans l'eau de mer, s'avèrent utiles pour la communication avec les sous-marins ou les robots sous-marins dans la bande de fréquences comprise entre . Les États-Unis, la Russie et l'Inde seraient les seuls pays à avoir construit des installations de communication at the Federation of American Scientists website. Les installations américaines ont été mise en service de 1985 à 2004 et sont désormais hors service.
Ces ondes peuvent aussi parcourir de longues distances dans la roche et le sous-sol, ce qui explique qu'elles sont utilisées par certains systèmes de communication minière (fréquences de 300 à 3000 Hz).
La bande des extrêmement basse fréquence ne semble pas être utilisée en télécommunications. Par contre, elle est exploitée pour détecter certains phénomènes naturels, générateurs d'impulsions radioélectriques (foudre et certaines perturbations naturelles du champ magnétique terrestre).
Ondes ELF naturelles Des ondes ELF naturelles sont présentes sur Terre, créées par les éclairs provoqués par la foudre qui déclenchent l'oscillation des électrons de l'atmosphère. Le mode de résonance principal de la cavité Terre-ionosphère a une longueur d'onde égale à la circonférence de la Terre, soit 7,8 Hz. Ainsi, cette fréquence et ses harmoniques (14, 20, 26, 32 Hz) apparaissent comme des pics de bruit dans le spectre ELF et sont appelées « résonances de Schumann ».
Ces ondes semblent avoir été détectées sur Titan, la lune de Saturne. La surface de Titan étant peu réfléchissante en ELF, ces ondes pourraient être réfléchies, selon certains modèles théoriques, par la transition liquide-solide de l'océan d'ammoniaque. L'ionosphère de Titan est plus complexe que celle de la Terre, avec une première couche à d'altitude et une seconde couche chargée à , ce qui séparerait deux cavités résonnantes. La source des ondes ELF reste peu claire, car Titan ne présente pas d'activité orageuse observée.
Enfin, des émissions d'ELF de puissance énorme, de l'ordre de 100 000 fois la puissance lumineuse du Soleil, sont théoriquement émises par une forme de pulsars appelés magnétars. Ainsi, le pulsar de la nébuleuse du Crabe émettrait cette puissance à la fréquence de , mais cette fréquence est inférieure à la fréquence de Langmuir du milieu interstellaire, ce qui la rend inobservable depuis la Terre.
Effet physique du champ électrique Dans les basses fréquences, un organisme est . Des charges oscillantes sont induites sur cette surface, qui produisent des courants au sein de l'organisme, sachant que : En temps normal le champ électrique à l'intérieur d'un organisme est cinq à six fois moindre qu'à son extérieur ; si l'exposition se fait dans un champ vertical, alors les champs induits seront majoritairement verticaux ; dans un champ électrique externe connu, c'est dans le corps en contact parfait avec le sol et par l'intermédiaire des pieds (mise à la terre électrique) que les champs induits seront les plus forts. Inversement, ils seront les plus faibles dans le corps isolé du sol ou dans une cage de Faraday ; le courant induit dans un organisme (en contact parfait avec le sol) dépend moins de la conductivité des tissus que de la taille et de la posture ou de la forme de ce dernier. Néanmoins, la conductivité des tissus et organes est responsable du pattern de distribution de ces courants induits dans les organes et tissus ; le champ électrique induit va aussi se distribuer selon les variations de conductivité du milieu interne, mais moins que pour le courant induit ; tout contact avec un objet conducteur situé dans un champ électrique peut par ailleurs aussi générer un courant induit dans l'organisme.
Effet du champ magnétique Les tissus vivants y sont aussi perméables que l'air. Un organe ou un tissu interne est donc exposé au même champ que s'il était situé à l'extérieur du corps. La matière du corps animal ne perturbe que très peu ce champ. Leur principal mode d'interaction est l'induction (loi de Faraday, de champs électriques et de densités de courant associées dans les tissus conducteurs).
C'est l'orientation du champ extérieur qui va moduler le champ et le courant électrique induit dans le corps; Si l'on considère l'organisme dans sa globalité, les champs induits dans les tissus sont plus grands lorsque le champ est aligné de l'avant vers l'arrière du corps. Cependant, certains organes présentent leurs valeurs les plus élevées lorsqu'une exposition au champ est réalisée de profil. Pour l'homme, les champs électriques les plus faibles ; plus un organisme est grand, plus – à intensité et orientation égales du champ magnétique – les champs électriques induits seront intenses ; La distribution du champ électrique induit est modifiée par la conductivité des divers organes et tissus. Ceux-ci ont un effet limité sur la distribution de la densité du courant induit.
Dans le secteur de l'industrie et de l'alimentation électrique, des agents peuvent être exposés à des champs électriques élevés (jusqu'à 30 kV m-1)OMS Résumé et recommandations relatives aux études à mener, rapport complet Extremely Low Frequency Fields.
Effets sanitaires Depuis la fin des années 1970, les éventuels effets néfastes sur la santé de l'exposition aux champs électriques et magnétiques (CEM) dans la gamme de fréquences ELF sont étudiés. Les champs magnétiques ELF externes induisent des champs et des courants électriques dans le corps qui, à des intensités de champ très élevées, provoquent une stimulation nerveuse et musculaire, ainsi que des modifications de l'excitabilité des cellules nerveuses du système nerveux central. Les effets sur la santé liés à une exposition de haut niveau et de courte durée ont été établis et constituent la base de deux directives internationales sur les limites d'exposition (ICNIRP, 1998 ; IEEE, 2002) telles que 0,2–0,4 mA à 50/60 Hz. Une étude réalisée par Reilly en 1999 a montré que le seuil de perception directe de l'exposition aux radiofréquences ELF chez des sujets humains volontaires était d'environ 2 à 5 kV/m à 60 Hz, 10 % des volontaires détectant l'exposition ELF à ce niveau. Le pourcentage de détection a atteint 50 % chez les volontaires lorsque le niveau ELF a été porté de 7 à 20 kV/m. 5 % des sujets testés ont considéré que la perception des ELF à ces seuils était gênante. Les ELF à des niveaux de kV/m perceptibles par l'homme ont été décrites comme créant une sensation de picotement gênante dans les zones du corps en contact avec les vêtements, en particulier les bras, en raison de l'induction d'une charge de surface. 7% des volontaires ont décrit les décharges d'étincelles comme douloureuses lorsque le sujet était bien isolé et touchait un objet mis à la terre dans un champ de 5 kV/m. 50 % des volontaires ont décrit une décharge d'étincelles comme douloureuse dans un champ de 10 kV/mExtremely Low Frequency Fields Environmental Health Criteria Monograph No.238, chapter 5, page 121, WHO.
Une étude épidémiologique en France a suggéré un lien possible entre l'exposition à des ELF et l'apparition de leucémies ou de certains types de tumeurs cérébrales.
En juin 2004, l'OMS anime à Istanbul (Turquie) un atelier d'experts sur les effets sur le développement de l'embryon, du fœtus et de l'enfant, avec un accent sur le cerveau à ces âges. Un point y est fait sur l'exposition croissante des enfants aux CEM. Cet atelier a abouti à des recommandations de prévention et de poursuite des recherches, afin de combler les lacunes scientifiques.
En 2005, après une dizaine d'années d'observations, , conduisant l'OMS à revoir le statut des ELF dans le classement des substances et ondes nocives : de "non cancérigènes", les ELF ont été reclassées "cancérigènes possibles".
En 2007, une monographie publiée (dans le cadre du projet EMF de l'OMS), par Emilie van Deventer, sur les effets sanitaires possibles des champs électriques et magnétiques à très basse fréquence (ELF) note qu'à ce moment, alors que les fréquences considérées vont de plus de 0 Hz à 100 kHz, la très grande majorité des études se sont concentrées uniquement sur les champs magnétiques à fréquence industrielle (50 ou 60 Hz), hormis quelques études portant sur des champs électriques à fréquence industrielle. Quelques études avaient aussi porté sur les champs à très basse fréquence (VLF, 3-30 kHz), les champs magnétiques à gradient commuté (utilisés par l'imagerie par résonance magnétique) et sur des champs VLF plus faibles, émis par certains écrans informatiques et téléviseurs. Les auteurs concluent à de nombreuses lacunes dans les connaissances et au besoin de recherches pour les comblerÉmilie van Deventer (2007) Environmental health criteria 238: Extremely low frequency fields (monographie), Environmental Health Criteria. 1-519. ; Researchgate, janvier (résumé) .
En 2020, l'iARC a publié le 1er de deux volumes d'une monographie sur les rayonnements non ionisants ; ce 1er tome fait le point sur les risques cancérigènes possibles liés aux expositions à des champs électriques et magnétiques statiques et à très basse fréquence (ELF) résultant en général d'une proximité avec des lignes de transport d'électricité (lignes à haute-tension notammentRTE, un nouveau service d’information et de mesures sur les champs magnétiques de très basse fréquence ()), de gros transformateurs, d'un câblage domestique et d'appareils électriques ...combinant leurs effets à ceux du champ magnétique terrestre). Ces champs magnétiques de très basse fréquence ont été évalués comme potentiellement cancérigènes pour l'homme (groupe 2B). Par contre à ce jour, les champs magnétiques statiques et les champs électriques statiques et à très basse fréquence n'ont pas pu être classés selon leur cancérogénicité pour l'homme (groupe 3).
Les expositions in uteroKimler BF. Prenatal irradiation: a major concern for the developing brain.Int J Radiat Biol. 1998;73:423–434 et pédiatriques sont probablement les plus problématiques car l'organisme jeune est plus vulnérable aux champs de radiofréquences (RF) : le système nerveux est en développement, les tissus cérébraux sont plus conducteurs, la peau et l'épaisseur du crâne sont plus fines, la pénétration des RF est plus profonde (tête plus petite que celle de l'adulte).
En raison de l'usage répandu des téléphones mobiles, les enfants et les adolescents sont probablement, dans leur vie, beaucoup plus exposés que leurs aînés des générations précédentes, avant le développement de ces technologies.
D'autres effets sont suspectés, notamment le risque de dépressionVerkasalo P.K. "Magnetic Fields of Transmission Lines and Depression", American Journal of Epidemiology, 147 (1997) ou la diminution des défenses immunitaires de personnes exposées au champ d'un transformateur haute tensionF.Szabazon, L.Bonhomme-Faivre, S.Déoux, P.Déoux, R.Santini, "Significant Increase of Leucocytes, NK and Interleukines 2 in Humans After the End of 0.4 uT-12uT Subchronic Exposure". 24 th annual meeting BEMS, P 247, 2002 Québec.