Все мы не раз слышали о таком загадочном явлении как магнитные бури, как и о том, что они возникают в результате влияния нашего светила. В данной статье мы подробнее рассмотрим что такое магнитные бури и выясним, как же они влияют на сферу деятельности человека и самих людей.
Одной из отличительных черт Земли является ее магнитосфера – постоянное магнитное поле, обволакивающее планету и предотвращающее пагубное воздействие космической радиации на живые организмы, обитающие на поверхности Земли. В сторону Солнца земная магнитосфера простирается примерно на 10 земных радиусов, а в обратную сторону – примерно на 100 земных радиусов. К слову, происхождение и удержание магнитного поля Земля доподлинно не выяснено и по сей день. Из существующих теорий главенствует предположение о том, что постоянное поле генерируется внутренними электрическими токами, возникающими на поверхности жидкого металлического земного ядра из-за разности температур в различных его слоях.
Переменное магнитное поле, исходящие от Солнца
Помимо постоянного магнитного поля Земли выделяют также переменное магнитное поле, вызванное разными внешними источниками, в основном Солнцем.
Солнечная активность
Как известно, солнечная активность имеет свои максимумы и минимумы, которые определяются . Изменения магнитного поля Солнца, напрямую связанное с 11-летним солнечным циклом периодически вызывает выбросы солнечного вещества в межпланетную среду. Само солнечное вещество представляется плазмой, по большей части гелиево-водородной, — набором сильно ионизированных (заряженных) частиц. Поток таких частиц, выбрасываемый Солнцем, и называется .
В зависимости от фазы 11-летнего цикла Солнца существует вероятность возникновения вспышки на Солнце, которой часто приписывают влияние на магнитосферу Земли. В результате взаимодействия отдельных частей солнечного магнитного поля с разной полярностью (например, столкновение солнечных пятен, возникающих как следствие выхода на поверхность Солнца силовых линий электрического поля) происходит взрывное выделение энергии Солнца, по большей части в виде электромагнитного излучение, откуда и название – «вспышка». Данное явление наблюдается непосредственно на солнечном диске и иногда ошибочно принимается за корональный выброс массы, который оказывает иное влияние на магнитное поле Земли.
В отличие от солнечной вспышки, которая выделяет энергию в виде электромагнитного излучения и охватывает почти все слои Солнца, корональный выброс массы протекает лишь в пределах солнечной короны, и большая часть его энергии идет не на электромагнитное излучение, а на ускорение огромных масс солнечного вещества. Это вещество, состоящее из заряженных частиц, при попадании в магнитосферу Земли вызывает такие явления как магнитные бури. Корональный выброс масс во много раз более энергетическое явление, нежели солнечные вспышки.
Что такое магнитная буря?
Явление магнитной бури берет свое начало с взаимодействия ионизированных, заряженных, частиц, прилетающих из межпланетного пространства, с магнитным полем Земли. В результате этого последнее начинает возмущаться, колебаться, дрожать.
Рассмотрим подробнее магнитосферу Земли, которой присущ так называемый радиационный пояс – область геомагнитного поля, в которой задерживаются и накапливаются заряженные частицы, вроде электронов и протонов. Условно радиационный пояс можно разделить на внутренний, расположенный под наиболее мощной частью магнитного поля Земли, и внешний – расположенный на внешней стороне магнитосферы.
Заряженные частицы, накопленные в радиационном поясе Земли, на расстоянии 10 000 – 60 000 км образуют электрические токи в виде тора, лежащего в плоскости земного экватора. Это явление называется кольцевым током. Колебания магнитного поля Земли, называемые магнитными бурями, в основном проявляются в виде изменений кольцевого тока.
Схематическое изображение магнитного поля земли
Влияние на техносферу
Так как во время магнитной бури магнитный поток, проходящий через замкнутый проводящий контур, может меняться, возникает электромагнитная индукция, то есть в этом контуре рождается электрический ток. Такими рамками на поверхности Земли являются линии электропередач, железнодорожные линии, газо- и нефтепроводы и прочее. Возникновение таких токов может приводить к различного рода поломкам и даже катастрофам. Известным примером последствия магнитной бури есть катастрофа 1989-го года, которая произошла в канадской провинции под названием Квебек. В результате магнитной бури возникшие наведенные электрические токи в энергосистеме Квебека перегорели трансформаторы. Во всей провинции была отключена электроэнергия на 9 часов.
Возникновение индукционных токов в трубопроводах проводит к повреждению антикоррозийной защиты, что заметно сказывается на сроках эксплуатации трубопровода.
Совместное влияние корональных выбросов масс и солнечных вспышек сказывается и на космической технике, вроде электростатических разрядов на спутниках или повреждении солнечных батарей. Также магнитные бури влияют на бортовую аппаратуру самолетов, в том числе пассажирских, несколько тысяч которых летает ежедневно. Кроме того, одним из последствий воздействия геомагнитной бури на атмосферу Земли, является разбухание последней (увеличение плотности атмосферы). По этой причине может нарушаться траектория движения спутников и орбитальных станций. Подобное событие произошло в 1979-м, когда единственная орбитальная станция США – Skylab начала ускоренно снижаться, и не имея возможности подняться на нужную орбиту, была направлена центром управления на затопление.
Влияние на человека
Во время повышенной солнечной активности по причине магнитных бурь может значительно нагреться земная атмосфера, что приводит к изменению ее давления. Подобные изменения могут влиять на людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Согласно статистике, во время магнитных бурь из-за ухудшения самочувствия таких людей частота вызовов скорой помощи повышается на 20%.
Известно, что в организме человека происходят колебания на различных уровнях, и среди них можно выделить несколько резонансов (около 10 Гц), которые совпадают с резонансами верхних слоев атмосферы (ионосферы), облучаемых и ионизируемых в результате солнечной активности. Сегодня проводится ряд исследований взаимосвязи ионосферы и здоровья людей.
О влиянии магнитных бурь доподлинно сказать что-то конкретно сложно, хотя исследования в данной области ведутся активно. Согласно опросам и наблюдениям, а также полученной таким образом статистке можно отметить учащение случаев возникновения у людей мигреней, головных болей и болей в суставах, бессонницы либо сонливости, тахикардии и обострение хронических заболеваний. Существует ряд медикаментозных, и не только, способов смягчить влияние магнитных бурь на человека.
Очевидным является вред повышенной солнечной активности (вспышки на Солнце) для людей, находящихся в космосе или на борту самолетов. Во время солнечных вспышек, как упоминалось ранее, большое количество энергии высвобождается в виде излучения, которое пагубно влияет на организм человека.
Длительностью от нескольких часов до нескольких суток, вызванное поступлением в окрестности Земли возмущенных высокоскоростных потоков солнечного ветра и связанной с ними ударной волны. Геомагнитные бури происходят в основном в средних и низких широтах Земли.
В результате вспышек на Солнце в космическое пространство выбрасывается огромное количество вещества (в основном протонов и электронов), часть которого, двигаясь со скоростью 400-1000 км/с, за один - два дня достигает земной атмосферы. Магнитное поле Земли захватывает из космического пространства заряженные частицы. Слишком сильный поток частиц возмущает магнитное поле планеты, из-за чего быстро и сильно изменяются характеристики магнитного поля.
Таким образом, геомагнитная буря - это быстрые и сильные изменения в магнитном поле Земли, возникающие в периоды повышенной солнечной активности.
Пик активности Солнца во время предыдущего солнечного цикла пришелся на 2001-2002 годы , когда солнечные ветры исходили с поверхности нашего светила почти постоянно, а солнечные пятна достигли своего максимума. Тогда же специалисты отмечали и крайне неблагоприятные последствия активности и для нашей планеты - электронное оборудование давало сбои, спутники на орбите работали с ошибками.
Самая мощная за всю историю наблюдательной астрономии вспышка произошла 4 ноября 2003 года . Ее энергии, как показали расчеты, могло бы хватить для снабжения электричеством такого города, как Москва, в течение 200 млн. лет.
Влияние магнитных бурь на жизнь и здоровье людей
Геомагнитные бури оказывают влияние на многие области деятельности человека, из которых можно выделить нарушения связи, систем навигации космических кораблей, возникновение поверхностных зарядов на трансформаторах и трубопроводах и даже разрушение энергетических систем.
Магнитные бури также оказывают влияние на здоровье и самочувствие людей. Они опасны в первую очередь для тех, кто страдает артериальной гипертонией и гипотонией, болезнями сердца. Примерно 70% инфарктов, гипертонических кризов и инсультов происходит именно во время солнечных бурь.
Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащенным сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, пониженным жизненным тонусом, перепадами давления. Ученые связывают это с тем, что при колебаниях магнитного поля замедляется капиллярный кровоток и наступает кислородное голодание тканей.
В 1930-х годах в Ницце (Франция) случайно было замечено, что частота инфарктов миокарда и инсультов у пожилых людей резко возрастала в дни, когда в работе местной телефонной станции наблюдались сильные нарушения вплоть до полного прекращения связи. Впоследствии было установлено, что нарушения телефонной связи происходят во время магнитных бурь. На этом основании и был сделан вывод, что инфаркты и инсульты, как и сами срывы телефонной сети, связаны с магнитными бурями.
Острые споры вызывал в свое время вопрос о влиянии солнечной активности на возникновение несчастных случаев и травматизма на транспорте и в производстве. На это впервые указал еще в 1928 году Александр Чижевский, а в 1950-х годах немецкие ученые Рейнхольд Рейтер и Карл Вернер из анализа около 100 тысяч автокатастроф установили их резкое увеличение на второй день после солнечной вспышки. Позже российский судебный медик из Томска Владимир Десятое обнаружил резкое возрастание числа самоубийств (в 4 ‑ 5 раз по сравнению с днями спокойного Солнца) также на вторые сутки после вспышки на Солнце. А это как раз соответствует началу магнитных бурь.
Негативному воздействию магнитных бурь подвержены по разным данным от 50 до 75% населения Земли. При этом момент начала стрессовой реакции может сдвигаться относительно начала бури на разные сроки для различных бурь и для конкретного человека. Многие люди начинают реагировать не на сами магнитные бури, а за 1-2 дня до них, т.е. в момент вспышек на самом Солнце.
Также замечено, что до 50% населения планеты способны к адаптации, т.е. к уменьшению до нуля реакции на подряд идущие друг за другом несколько магнитных бурь с интервалом 6‑7 дней, и что молодые люди практически не ощущают воздействия магнитных бурь.
У теории влияния магнитных бурь на человека есть противники , которые придерживаются того мнения, что гравитационные возмущения, связанные с изменением взаимного расположения Земли, Луны и планет солнечной системы, неизмеримо малы в сравнении с теми, которым люди подвергаются в обычной жизни (тряска, ускорения и торможения в общественном транспорте, резкий спуск и подъем и т.д.).
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
Одни жалуются на внезапно возникшее недомогание, а соседка напротив – на неудовлетворительное психологическое и физическое состояние. Особенно примечательно и то, что природа возникновения такого недуга неизвестна. Но причиной тому магнитная буря. Что это за явление и как оно влияет на организм? Ученые это выяснили.
Что же такое магнитная буря?
Справедливо называть подобное явление геомагнитной бурей. Это своего рода естественная гидратация магнитного поля нашей Земли на возникающие вспышки, которые распространяются на Солнце. В итоге такого «толчка» Солнце выбрасывает зараженные микрочастицы, которые и уносит солнечный ветер на большой скорости. Примечательно и то, что спустя несколько дней частицы способны долететь до Земли. Но подобного процесса не стоит опасться, наша планета также обладает собственным электромагнитным полем, которое защищает обитающих существ от негативного воздействия. Электрочастицы, расположенные перпендикулярно поверхности, проникают даже в самые глубокие слои. Таким образом, именно «защитную» реакцию, в течение которой осуществляется быстрая смена характеристик электромагнитного поля и признано называть магнитной бурей.
Чем объясняется появление магнитных бурь?
Магнитные бури могут возникнуть на различном фоне, и их природа появления неожиданна. Кроме того, скорость солнечного ветра варьируется от 550 до 1100 км/с. Таким образом, именно солнечный ветер, который взаимодействует с магнитным полем нашей планеты, и провоцирует возникновение магнитной бури, сопровождающиеся болезнями сердечно – сосудистой системы.
Чем она опасна?
Известно, что появление магнитной бури стремительно ухудшает выработку мелатонина, в то время как в коре надпочечников стимулируется огромное количество кортизола, отвечающего за стресс. Такое явление провоцирует общую слабость организма, а также беспокойство, такихардию и сужение артериальных сосудов и повышение давление.
Если магнитная буря длится в течение долгого периода, то это может привести к сбою биоритмов, которое провоцирует неврозы, а также нарушение гормонального фона.
Примечательно и то, что даже небольшие бури могут быть весомым поводом для серьезного недомогания. Врачи отметили, что именно в период магнитных бурь наблюдается повышенная смертность вследствие инсультов и инфарктов, а также учащаются вызовы скорой помощи вследствие гипертонических кризисов, а также паталогических нарушений в сердце.
Как влияет на человека
Самой «популярной» реакцией на магнитные бури являются усиленные головные боли, а также учащение сердечного ритма. Чаще всего возникают и различные головокружения, понижение активности и бессонница. Начинает стремительно вырабатываться адреналин, который, как известно, повышает кровяное давление. Такое явление чревато кровоизлиянием в мозг.
За несколько дней до возникновения явления люди начинают чувствовать сильное недомогание, а многие и во время самого шторма. Возьмите на заметку и то, что в период электромагнитных бурь осуществляется сгущение крови, что воздействует на ухудшение кислородного обмена. Нехватку кислорода в организме особенно ощущает мозг, а также все нервные окончания, которые и «отвечают» за возникновение головных, а также суставных болей. В период магнитных бурь повышается тревожность и апатия. Становится невозможным даже выполнить срочную и необходимую работу.
Магнитная буря – явление, которое до конца еще не изучено мировыми учеными, оставаясь для них загадкой и поводом для многочисленных споров и опытов.
Имеет магнитное поле, которое защищает ее от радиации Солнца и дальнего космоса. Это магнитное поле называют магнитным щитом. Щит обеспечивает существование биосферы и жизни на Земле. Те планеты, где нет магнитного поля, считаются мертвыми по сравнению с Землей, несмотря на то что там могут присутствовать признаки жизни. Время от времени на Солнце происходят активные явления: выбросы массы, вспышки, ударные волны. Эти явления приводят к возникновению энергетических частиц, которые разлетаются от Солнца во все стороны, в том числе в направлении Земли, и попадают в магнитосферу. Когда ударная волна, которая возникает перед выбросом массы, сталкивается с магнитосферой, магнитное поле Земли начинает возмущаться, колебаться, дрожать. Этот процесс и называется магнитной бурей.
Магнитные бури носят планетарный характер и оказывают глобальное воздействие на Землю и околоземное пространство. Во время магнитной бури возмущается все магнитное поле Земли. Эти возмущения приводят к разным явлениям. Все слои земной атмосферы, ионосфера, плазмосфера, магнитосфера подвергаются изменениям. Возникают потоки энергичных частиц и токи.
Индукционный эффект магнитной бури отражается и на поверхности Земли, затрагивает протяженные проводящие системы: линии электропередач, трубопроводы и прочее. Это может приводить к катастрофам. Одна из таких катастроф произошла в марте 1989 года, когда в канадской провинции Квебек, включая столицу Оттаву, из-за наведенных магнитной бурей электрических токов в энергосистеме провинции перегорели трансформаторы. Атмосфера Земли нагрелась, разбухла, поднялась вверх. Низколетящие спутники изменили орбиты, некоторые из них были потеряны. Впоследствии их пришлось искать и восстанавливать группировку. Магнитная буря обычно длится от нескольких часов до суток. В случае с Квебеком буря продлилась 9 часов.
Photo by Jonina G. Oskarsdottir/Barcroft Media/Getty Images
Другие явления, которые возникают из-за магнитных бурь, - это полярные сияния. На полюсах магнитное поле входит в Землю в виде открытых силовых линий. Магнитный щит Земли не пропускает энергетические частицы и защищает Землю, запрещая частицам перемещаться поперек поля. Но энергетические частицы могут проникать на магнитных полюсах. Вторгаясь в атмосферу, они взаимодействуют с атомами атмосферы и создают красочное свечение, которое мы называем полярным сиянием.
Активность Солнца испытывает 11-летний цикл. Это значит, что от минимума до минимума, от максимума до максимума активности проходит примерно 11 лет. Максимумы активности бывают низкими и высокими. Если максимум цикла высокий, то на Солнце происходят вспышки и выбросы массы. В конце ноября 2003 года на Солнце возникла мощная активная область, которая проходила по диску Солнца в течение двух недель. Она дала серию мощных вспышек и выбросов массы, которые привели к мощным магнитным бурям на Земле и повышенной геомагнитной активности в течение целой недели. Такие экстремальные события случаются редко, примерно раз в 50 лет, и они могут приводить к катастрофам, подобным той, что возникла в Квебеке.
Значение магнитных бурь увеличивается с годами, потому что техносфера Земли разрастается. Раньше человечество наблюдало только полярные сияния, самое мощное из которых зарегистрировано в 1859 году. Английский астроном Ричард Кэррингтон наблюдал на Солнце мощнейшую за всю историю наблюдений вспышку, с которой были связаны полярные сияния практически на всей территории Земли, в том числе и на экваторе. В 1859 году у Земли не было такой обширной техносферы, спутников, линий электропередач, поэтому эти явления не ощущались так ясно. Но в 1989 году, когда человечество уже запустило спутники, разработало протяженные линии электропередач и трубопроводы, магнитная буря стала очень значимой и сильно отразилась на энергосистеме Квебека.
Техносфера Земли расширяется. Практически все современные технологии - GPS, ГЛОНАСС и прочие - являются спутниковыми, а спутники сильно подвержены воздействию активности Солнца. Электроника может выходить из строя за счет воздействия энергичных частиц. И чем больше мы внедряем спутниковые технологии и чем протяженнее мы делаем линии электропередач, тем более ощутимы для Земли магнитные бури. Индукционный эффект бури зависит от размера этих систем.
Это говорит о том, что при разработке, создании спутниковых систем и расширении техносферы нужно учитывать факторы, которые раньше не принимались во внимание. С другой стороны, нужно наблюдать активность Солнца и связанную с ним геомагнитную возмущенность на Земле.
Другой аспект влияния магнитных бурь связан с тем, что во время магнитной бури изменяется среда, нагревается атмосфера, и это может приводить к изменению давления в атмосфере Земли. Эти изменения, как считают медики, могут влиять на состояние здоровья людей, у которых ослаблена адаптация. Статистика показывает, что во время магнитных бурь количество вызовов скорой помощи по поводу ухудшения самочувствия у людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями увеличивается примерно на 20%. При этом сами возмущения магнитного поля, которые происходят на Земле, ничтожны относительно самого поля. Чаще всего они составляют примерно 1/300–1/1000 часть от самого поля. Но эффект носит планетарный характер. В мозге человека есть резонансы, которые совпадают с резонансами ионосферы - примерно 10 Гц. В человеческом сердце также есть резонансы, совпадающие с резонансами магнитосферы - примерно 1 Гц. Если резонансные области ионосферы и магнитосферы возбуждены и в них повышается плотность электромагнитного излучения, то это может оказывать влияние на состояние здоровья больных людей. Эти взаимосвязи сейчас активно исследуются медиками и биофизиками.
На современном этапе астрономы изучают возможности прогнозирования космической погоды и всей совокупности явлений, которые происходят в системе Солнце - Земля. Для прогнозирования погоды надо иметь информацию о Солнце, его активных областях, их магнитной конфигурации и возможности возникновения вспышек и выбросов. Если выброс уже произошел, то он летит до Земли от двух до трех суток в зависимости от скорости. За это время можно понять, какой это выброс, в какой части Солнца он произошел, и предсказать его эффект. Как правило, наиболее геоэффективной является правая часть Солнца.
Магнитная ось Земли наклонена по отношению к оси вращения. Во многом эффект магнитных бурь зависит от мощности и скорости выброса массы, а также от ориентации этой оси по отношению к направлению выброса в момент столкновения Земли с плазменным облаком. Магнитная ось наклонена к оси вращения примерно на 11 градусов. Она может быть обращена к Солнцу или в противоположную сторону от Солнца при столкновении плазменного облака с магнитосферой Земли. Космические явления не бывают одинаковыми, выбросы массы из Солнца происходят случайно, у них разная амплитуда и скорость. Поэтому явления космической погоды редко совпадают, их трудно предсказать с большой вероятностью. Тем не менее некоторые прогнозы вполне осуществимы. Ими сейчас активно пользуются при запусках космических аппаратов и управлении космическими полетами.
доктор физико-математических наук, директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН, действительный член Международной академии астронавтики
