Вплив сонячної активності на здоров'я та життєдіяльність людини

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ГОЛОВНЕ УПРАВЛІННЯ ОСВІТИ І НАУКИ ДОНЕЦЬКОЇ

ОБЛАСНОЇ ДЕРЖАВНОЇ АДМІНІСТРАЦІЇ

ХАРЦИЗЬКЕ ТЕРИТОРІАЛЬНЕ ВІДДІЛЕННЯ МАЛОЇ

АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ

Секція астрономії

Вплив сонячної активності на здоров'я та життєдіяльність людини

Виконала: Мурач Анастасія Дмитрівна

Науковий керівник: Богданова Ольга Павлівна

вчитель Харцизького навчально-виховного комплексу №1

2013 р.

Вступ

В останні роки всі частіше говориться про сонячну активність, магнітні бури і їхній вплив на людей. Тому що сонячна активність наростає, те питання про вплив цього явища на здоров'ї стає в достатньому ступені актуальним.

Усе на Землі залежить від Сонця, що поставляє їй значну частину енергії. Спокійне Сонце (при відсутності на його поверхні плям, протуберанців, спалахів) характеризується сталістю в часі електромагнітного випромінювання у всьому його спектральному діапазоні, що включає рентгенівські промені, ультрафіолетові хвилі, видимий спектр, інфрачервоні промені, промені радіодіапазонів, а також сталістю в часі так називаного сонячного вітру - слабкого потоку електронів, протонів, ядер гелію, що представляє собою радіальне витікання плазми сонячної корони в міжпланетний простір.

Дана робота присвячена дослідженню впливу сонячної активності на здоров'я та життєдіяльність людини. Сонячну активність розуміємо як комплекс явищ і процесів, пов'язаних з утворенням і розпадом в сонячній атмосфері сильних магнітних полів. Сонячна активність тягне за собою явище короткочасних різких зміносновних характеристик магнітного поля Землі під впливом потужного корпускулярного потоку. Це явище, що одержало назву магнітних бур, несприятливо відбивається на стані всіх екосистем, включаючи і організм людини. Тож надалі будемо говорити не про посередній вплив сонячної активності на стан екосистем, а про безпосередній вплив магнітних бур на організм людини.

Протягом мільярдів років природне магнітне поле Землі, будучи первинним періодичним екологічним чинником, постійно впливає на стан екосистем. Саме тому ми поставили перед собою завдання - характер цього впливу на організм людини. Окрім виливу сонячної активності на стан екосистеми, в ході роботи були розглянуті причини виникнення магнітних бур. Отримані в роботі результати носять не тільки чисто теоретичний і експериментальний характер, а й мають прикладне значення. Зокрема,можливо їх використання в області медицини та в побуті людини.

У першому розділі роботи розглянуто теоретичні відомості, що стосуються теми. Тобто викладено матеріал про фізичне обґрунтування існування магнітного поля Землі та виникнення магнітних бур.

Більш суттєвою є друга частина роботи, в якій описується вплив сонячної активності через магнітні бурі на здоров'я та життєдіяльність людини. У розділі викладена теоретична модель проблеми. Наведені результати експериментально-практичних досліджень, зроблені висновки та наведені рекомендації.

1. Сонячна активність. Магнітне поле Землі. Виникнення магнітних бур

1.1 Сонячна активність

Однієї із самих чудових особливостей Сонця є майже періодичні, регулярні зміни різних проявів сонячної активності, тобто всієї сукупності явищ на Сонці. Це і сонячні плями - області із сильним магнітним полем і внаслідок цього зі зниженою температурою, і сонячні спалахи - найбільш могутні і швидкі вибухові процеси, що впливають на всю сонячну атмосферу над активною областю, і сонячні волокна - плазменні утворення в магнітному полі сонячної атмосфери, що мають вид витягнутих (до сотень тисяч кілометрів) волоконоподібних структур.

Коли волокна виходять на видимий край (лімб) Сонця, можна бачити найбільш грандіозні по масштабах активні і спокійні утворення - протуберанці, що відрізняються багатою розмаїтістю форм і складною структурою. Потрібно ще відзначити корональні діри - області в атмосфері Сонця з відкритим у міжпланетний простір магнітним полем. Це своєрідні вікна, з яких викидається високошвидкісний потік сонячних заряджених часток.

Сонячні плями - найбільш відомі явища на Сонці. Вперше в телескоп їх спостерігав Г. Галілей у 1610 р. Ми не знаємо, коли і як він навчився послабляти яскраве сонячне світло, але прекрасні гравюри, що зображують сонячні плями й опубліковані в 1613 р. у його знаменитих листах про сонячні плями, з'явилися першими систематичними рядами спостережень.

З цього часу реєстрація плям те проводилася, те припинялася, те відновлялася знову. Наприкінці ХІ сторіччя два спостерігачі - Г. Шперер у Німеччині й Е. Маундер в Англії вказали на той факт, що протягом 70-літнього періоду аж до 1716р. плям на сонячному диску, очевидно, було дуже мало. Вже в наш час Д. Эдди, заново проаналізувавши всі дані, прийшов до висновку, що дійсно в цей період був спад сонячної активності, названий Маундерівським мінімумом.

До 1843 р. після 20-літніх спостережень аматор астрономії Г. Швабі з Німеччини зібрав досить багато даних для того, щоб показати, що число плям на диску Сонця циклічно міняється, досягаючи мінімуму приблизно через кожні одинадцять років. Р. Вольф з Цюріха зібрав усі які тільки міг дані про плями, систематизував їх, організував регулярні спостереження і запропонував оцінювати ступінь активності Сонця спеціальним індексом, що визначає міру "заплямованості" Сонця, що враховує як число плям, що спостерігалися в даний день, так і число груп сонячних плям на диску Сонця. Цей індекс відносного числа плям, згодом названий "числами Вольфа", починає свій ряд з 1749 року. Крива середньорічних чисел Вольфа зовсім чітко показує періодичні зміни числа сонячних плям.

Індекс "числа Вольфа" добре витримав іспит часом, але на сучасному етапі необхідно вимірювати сонячну активність кількісними методами. Сучасні сонячні обсерваторії ведуть регулярні патрульні спостереження за Сонцем, використовуючи як міру активності оцінку площ сонячних плям у мільйонних частках площі видимої сонячної півсфери (м. ч. п.). Цей індекс якоюсь мірою відбиває величину магнітного потоку, зосередженого в плямах, через поверхню Сонця.

Групи сонячних плям із усіма супутніми явищами є частинами активних областей. Розвита активна область містить у собі смолоскипову площадку з групою сонячних плям по обох сторони лінії роздягнула полярності магнітного полючи, на якій часто розташовується волокно. Усьому цьому супроводжує розвиток корональної конденсації, густина речовини в який принаймні в кілька разів вище щільності навколишнього середовища. Усі ці явища об'єднані інтенсивним магнітним полем, що досягає величини декількох тисяч Гаусс на рівні фотосфери.

Найбільше чітко границі активної області визначаються по хромосферній лінії іонізованого кальцію. Тому був уведений щоденний кальцієвий індекс, що враховує площі і потужності всіх активних областей.

Найдужчий прояв сонячної активності, що впливає на Землю, -сонячні спалахи.Вони розвиваються в активних областях зі складною будівлею магнітного поля і торкаються всієї товщі сонячної атмосфери. Енергія великого сонячного спалаху досягає величезної величини, порівнянної з кількістю сонячної енергії, одержуваною нашою планетою протягом цілого року. Це приблизно в 100 разів більше всієї теплової енергії, котру можна було б одержати при спалюванні всіх розвіданих запасів нафти, газу і вугілля. У той же час це енергія, що випускається всім Сонцем за одну двадцяту частку секунди, з потужністю, що не перевищує сотих часток відсотка від потужності повного випромінювання нашої зірки.

В спалахо-активних областях основна послідовність спалахів великої і середньої потужності відбувається за обмежений інтервал часу (40-60 годин), у той час як малі спалахи й уярчення спостерігаються практично постійно. Це приводить до підйому загального тла електромагнітного випромінювання Сонця. Тому для оцінки сонячної активності, зв'язаної зі спалахами, сталі застосовувати спеціальні індекси, прямо зв'язані з реальними потоками електромагнітного випромінювання.

По величині потоку радіовипромінювання на хвилі 10.7 див (частота 2800 МГЦ) у 1963 р. введений індекс F10. 7. Він виміряється в сонячних одиницях потоку (с. о. п.), причому 1 с. о. п. = 10-22 Ут/ (м2·Гц). Індекс F10. 7 добре відповідає змінам сумарної площі сонячних плям і кількості спалахів у всіх активних областях. Для статистичних досліджень в основному використовуються середньомісячні значення.

З розвитком супутникових досліджень Сонця з'явилася можливість прямих вимірів потоку рентгенівського випромінювання в окремих діапазонах.

З 1976 року регулярно виміряється щоденне фонове значення потоку м'якого рентгенівського випромінювання в діапазоні 1-8 A (12.5-1 кэв). Відповідний індекс позначається прописною латинською буквою (A, B, C, M, X), що характеризує порядок величини потоку в діапазоні 1-8 A (10-8 Ут/м2, 10-7 і так далі) з наступним числом у межах від 1 до 9.9, що дає саме значення потоку. Так, наприклад, M2. 5 означає рівень потоку 2.5·10-5. У підсумку виходить наступна шкала оцінок:

А (1-9) = (1-9) ·10-8 Ут/м2

У (1-9) = (1-9) ·10-7

З (1-9) = (1-9) ·10-6

М (1-9) = (1-9) ·10-5

Х (1-n) = (1-n) ·10-4

Це тло змінюється від величин А1 у мінімумі сонячної активності до З5 у максимумі. Ця ж система застосовується для позначення рентгенівського бала сонячного спалаху. Максимальний бал Х20 = 20·10-4 Ут/м2 зареєстрований у спалаху 16 серпня 1989 року.

Останнім часом стало використовуватися у виді індексу, що характеризує ступінь активності Сонця, кількість сонячних спалахів за місяць. Цей індекс може бути використаний з 1964 року, коли була введена система визначення, що застосовується зараз, бальности сонячного спалаху в оптичному діапазоні. 3.2. Цикли сонячної активності

Сонячна активність у числах Вольфа і, як з'ясувалося пізніше, і в інших індексах, має циклічний характер із середньою тривалістю циклу в 11.2 року. Нумерація сонячних циклів починається з того моменту, коли почалися регулярні щоденні спостереження числа плям. Епоха, коли кількість активних областей буває найбільшим, називається максимумом сонячного циклу, а коли їх майже немає - мінімумом.

За останні 80 років плин циклу трохи прискорилася і середня тривалість циклів зменшився приблизно до 10.5 років. За останні 250 років самий короткий період був дорівнює 9 рокам, а самий довгий 13.5 років. Іншими словами, поводження сонячного циклу регулярно лише в середньому. У підйомі і спаді сонячних циклів існує деяка закономірність. Можливо, це вказує на існування більш тривалого циклу, рівного приблизно 80-90 рокам. Незважаючи на різну тривалість окремих циклів, кожному з них властиві загальні закономірності.

Так, ніж інтенсивніше цикл, тим коротше галузь росту і тим довше галузь спаду, але для циклів малої інтенсивності саме навпаки - довжина галузі росту перевищує довжину галузі спаду. В епоху мінімуму протягом деякого часу плям на Сонце, як правило, немає. Потім вони починають з'являтися далеко від екватора на широтах ±40°.

Одночасно зі зростанням числа сонячних плям самі плями мігрують у напрямку сонячного екватора, що нахилений до площини орбіти Землі (тобто до екліптики) під кутом у 7°. М. Шперер був першим, хто досліджував ці зміни із широтою. Він і Р. Кэррингтон - англійський астроном-аматор - провели великі серії спостережень періодів звертання плям і установили той факт, що Сонце не обертається як тверде тіло - на широті 30°, наприклад, період звертання плям навколо Сонця на 7% більше, ніж на екваторі.

До кінця циклу плями в основному з'являються поблизу широти ±5°. У цей час на високих широтах уже можуть з'являтися плями нового циклу.

У 1908 р. Д. Хейл відкрив, що сонячні плями володіють сильним магнітним полем. Більш пізні виміри магнітного полючи в групах, що складаються з двох сонячних плям, показали, що ці дві плями мають протилежні магнітні полярності, указуючи, що силові лінії магнітного полючи виходять з однієї плями і входять в інше.

Протягом одного сонячного циклу в одній півсфері (північної чи південний) ведуче пляма (по напрямку обертання Сонця) завжди однієї і тієї ж полярності. По іншу сторону екватора полярність ведучого плями протилежна. Така ситуація зберігається протягом усього поточного циклу, а потім, коли починається новий цикл, полярності ведучих плям міняються.

Первісна картина магнітних полярностей у такий спосіб відновлюється через 22 року, визначаючи магнітний цикл Сонця. Це означає, що повний магнітний цикл Сонця складається з двох одинадцятирічних - парного і непарного, причому парний цикл звичайно менше непарного.

Одинадцятирічною циклічністю володіють багато інших характеристик активних утворень на Сонце - площа плям, частота і кількість спалахів, кількість волокон (і відповідно протуберанців), а також форма корони. В епоху мінімуму сонячна корона має витягнуту форму, що додають їй довгі промені, скривлені в напрямку уздовж екватора. У полюсів спостерігаються характерні короткі промені - "полярні щітки". Під час максимуму форма корони округла, завдяки великій кількості прямих радіальних променів.

1.2 Магнітне поле Землі

Магнітне поле-вид матерії, яка існує навколо електрично-заряджених частинок речовини і здійснює їх взаємодію. Воно створюється рухомими електричними зарядами або змінним електричним струмом.

Магнітне поле Землі - силове поле, виникнення якого зумовлене джерелами, що знаходяться в земній кулі та навколоземному просторі (магнітосфері та іоносфері).

Спрощено магнітне поле Землі можна уявити собі як поле магнітного диполя, нахиленого приблизно під кутом 10° відносно осі обертання Землі. Місця, де цей уявний диполь перетинає поверхню Землі називають геомагнітними полюсами. Геомагнітні полюси, північний та південний, близькі до справжніхпівденного та північних полюсів Землі, однак не збігаються з ними точно, оскільки магнітне поле планети складніше, ніж поле диполя.

1) Чому Земля має магнітне поле і яка його структура

Більшість планет Сонячної системи в тій чи іншій мірі володіють магнітними полями. Магнітне поле прийнято характеризувати вектором магнітної індукції. Одиницею виміру магнітної індукції є тесла (Тл). 1 Тл - це дуже велика величина. Магнітне поле такої величини існує на поверхні Сонця. Земне магнітне поле вимірюється в нанотеслах, 1 нТл = 10^-9 Тл. Напруженість магнітного поля на екваторі Землі 31000 нТл. Це може бути дивно, але й сьогодні немає єдиної точки зору на механізм виникнення магнітного поля планети, хоча майже загальновизнаною є гіпотеза магнітного гидродинамо, заснована на визнанні існування струмопровідного рідкого зовнішнього ядра.

Сучасні уявлення про шаруватої моделі Землі зводяться до наступного. Земля - сфероїд, що складається з твердої масивної оболонки товщиною приблизно 2900 км. Оболонка покрита гідросферою, що реагує як на приливного впливу Сонця і Місяця, так і на перерозподіл мас у тілі Землі. Під оболонкою - в'язка рідина (зовнішнє ядро), в центрі якої знаходиться твердий сфероїд (внутрішнє ядро) радіусом близько 1200 км, щільністю 12,4 г/см3. Вся ця сукупність обертається з частотою добового обертання Землі.

Теплова конвекція, тобто перемішування речовини в зовнішньому ядрі, сприяє утворенню кільцевих електричних струмів. Швидкість переміщення речовини у верхній частині рідкого ядра буде дещо менше, а нижніх шарів - більше щодо мантії в першому випадку і твердого ядра - у другому. Подібні повільні течії викликають формування кільцеподібних (тороїдальних) замкнутих за формою електричних полів, які не виходять за межі ядра. Завдяки взаємодії тороїдальних електричних полів з конвективними течіями в зовнішньому ядрі виникає сумарне магнітне поле дипольного характеру, вісь якого приблизно співпадає з віссю обертання Землі. Для “запуску” такого процесу необхідно початкова, хоча б дуже слабке магнітне поле, яке може генеруватися гиромагнитным ефектом, коли обертове тіло намагнічується в напрямку осі його обертання. Що ж приводить в дію геодинамо? До 40-м рр. минулого століття фізики визнавали три необхідні умови утворення магнітного поля планети, і наступні наукові побудови виходили з даних положень.

Перша умова - великий обсяг електропровідний рідкої маси, насиченою залізом, що утворює зовнішнє ядро Землі. Під ним розташоване внутрішнє ядро Землі, що складається майже з чистого заліза, а над ним - 2900 км твердих порід щільною мантії і тонкої земної кори, що утворює континенти і ложі океану. Тиск на ядро, створюване земною корою і мантією, в 2 млн. разів вище, ніж на поверхні Землі. Температура ядра також дуже висока - близько 5000о за Цельсієм, як і температура поверхні Сонця.

Вищеописані параметри екстремальної середовища зумовлюють друга вимога до роботи геодинамо: необхідність джерела енергії для приведення в рух рідкої маси. Внутрішня енергія частково термального, частково хімічного походження створює всередині ядра умови виштовхування. Ядро більше розігрівається внизу, ніж нагорі. (Високі температури “замуровані” всередині нього з часів утворення Землі.) Це означає, що більш розігріта, менш щільна металева складова ядра прагне вгору. Коли рідка маса досягає верхніх шарів, вона втрачає частину свого тепла, віддаючи його вищерозміщеної мантії. Потім рідке залізо остигає, стаючи щільніше, ніж навколишня маса, і опускається. Процес переміщення тепла шляхом підняття і опускання рідкої маси отримав назву теплової конвекції.

Третє необхідна умова підтримання магнітного поля - обертання Землі. Виникаюча при цьому сила Коріоліса відхиляє рух піднімається рідкої маси всередині Землі так само, як вона повертає океанічні течії і тропічні циклони, вихори переміщення яких видно на космічних знімках. У центрі Землі сила Коріоліса закручує піднімається рідку масу в штопор або спіраль, подібно відірвалася пружині.

Земля має насиченою залізом рідкою масою, зосередженої в її центрі, енергією, достатньою для підтримки конвекції, і силою Коріоліса, закручувальної конвекційні потоки. Цей фактор дуже важливий для підтримки роботи геодинамо протягом мільйонів років. Але потрібні нові знання, щоб відповісти на питання про те, як утворюється магнітне поле і чому час від часу полюси міняються місцями.

2) Як змінювалось магнітне поле Землі і які зміни відбуваються зараз

Земний магнетизм обумовлений дією постійних джерел, розташованих усередині Землі і зазнають лише повільні вікові зміни (варіації), і зовнішніх (змінних) джерел, розташованих в магнітосфері та іоносфері Землі. Відповідно розрізняють основне (головне, ~99%) і змінний (~1%) геомагнітні поля.

Основна (постійна) геомагнітне поле має складну картину розподілу. У першому наближенні його можна представити поля диполя (ексцентричного, зі зміщенням від центру Землі приблизно на 436 км) або однорідного намагніченого кулі, магнітний момент якого спрямований під кутом 11,5° до осі обертання Землі. Відхилення дійсного розподілу геомагнітного поля від дипольного (нормального) називають магнітними аномаліями. В залежності від інтенсивності і величини площі розрізняють світові аномалії глибинного походження, наприклад Східно-Сибірську, Бразильську та ін, а також аномалії регіональні та локальні (Курська). Останні можуть бути викликані, наприклад, нерівномірним розподілом у земній корі феромагнітних мінералів.

Вивчення магнітного поля Землі і складання карт всіх його елементів відіграє важливу роль для морської і повітряної навігації, геодезії, маркшейдерській справі.

В океанічній корі і осадових породах можна простежити безперервну хроніку земного магнетизму. На величезних площах океанічного дна виявлені магнітні аномалії, які утворюють систему паралельних смуг смугастих знака. Аномалії являють собою як би захороненную історію інверсій магнітного поля Землі. Смуги інтенсивних позитивних і негативних аномалій простягаються вздовж океанічних хребтів. Вони утворилися в результаті підйому нової лави та її охолодження у магнітному полі - нормальному або зверненому, дивлячись по тому, яке переважало в той час. З 1838 р. напруженість магнітного поля Землі зменшується приблизно на 4% за століття. Можна лише припускати, що і цей процес свідчить про можливу зміну полярності, інверсії. Остання інверсія магнітного поля Землі сталася 700 тис. років тому. Хотілося б відзначити ще одну особливість магнітного поля Землі - його величина не залишається постійною. Це підтверджується археомагнитными даними. Залишкова намагніченість штучних виробів (пічних цегли, виробів з випаленої глини) є предметом дослідження археомагнетизма. Виявилося, що приблизно 6 тис. років тому він становив 0,4 сучасного, 2,5 тис. років тому - 2,5 сучасного значення. В даний час магнітний момент Землі зменшується, і через 2000 років він може виявитися рівним нулю, а в такому випадку зникне магнітне поле Землі і все живе знову опиниться один на один з потоком космічних променів і сонячнї плазми.

1.3 Магнітні бурі

Магнітна буря - явище коли магнітне поле землі починає стискатися, коливатися.

Причини виникнення магнітних бур

За сучасними уявленнями, заснованим на дослідженнях міжпланетного простору за допомогою різних інструментів, магнітні бурі відбуваються в результаті взаємодії високошвидкісних потоків намагніченої сонячної плазми (протонів і електронів) з магнітосферою Землі. Оскільки температура верхніх шарів атмосфери Сонця (корона) близько мільйона градусів, атоми водню і гелію (основні її складові) набувають такі величезні швидкості, що при зіткненнях вибивають один у одного електрони і виявляються буквально «голими». Завдяки цій так званій «зіткненої іонізації» в короні Сонця залишаються тільки «голі» ядра атомів - протони і вибиті з атомів електрони. Ця суміш часток і є плазма. В результаті численних зіткнень деякі частинки розвивають такі великі швидкості, що їм вдається подолати тяжіння Сонця і назавжди піти в навколишній космічний простір. Відбувається як би «випаровування» протонів і електронів. Ці потоки плазми, що беруть свій початок в короні Сонця і рухаються в звичайних умовах зі швидкістю близько 300 км/с, і отримали назву «сонячний вітер». Сонячний вітер порівняно недавно був виявлений космічними апаратами навіть у самих кордонів Сонячної системи.

Коли плазма сонячного вітру зустрічає на своєму шляху магнітне поле Землі (як відомо, воно нагадує поле плоского магніту), вона, підкоряючись законам фізики, спочатку стискає магнітні силові лінії, а потім починає обтікає Землю, як потік води обтікає тверде перешкоду. На зверненій до Сонця стороні Землі кордон обтікання встановлюється на відстані 10-12 радіусів Землі (приблизно 70 тис. км). На нічній стороні магнітне поле витягується у вигляді шлейфу, схожого на хвіст комети, до відстаней близько 1000 радіусів Землі (приблизно 6 млн. км). Вся ця область, в якій укладено магнітне поле і околоземная плазма, називається магнітосферою Землі.

Поки «дме» регулярний сонячний вітер зі швидкістю близько 300 км/с, ніяких обурень в магнітосфері Землі не відбувається, це так званий геомагнітний «штиль». Але ось на Сонці з'явилася велика група плям, що представляє собою спливла з надр Сонця сильно намагнічене речовина (магнітне поле плям в тисячі разів сильніше магнітного поля Землі). При випадковому зближенні плям з різною магнітною полярністю відбувається щось схоже на гігантську «коротке замикання» з виділенням воістину космічного кількості енергії. Воно порівнянно з виверженням 10 млн. вулканів або вибухом кількох десятків водневих бомб. Астрономи називають це явище сонячної спалахом.

Найчастіше спалахи відбуваються поблизу максимуму 11-річного циклу сонячної активності. До недавнього часу найбільш потужними за 25 років спостережень були спалаху 16 серпня 1989 р. та від 2 квітня 2001 р. Вони мали рентгенівський бал Х20. Проте 4 листопада 2003 р. відбулася, мабуть, найпотужніша за всю історію спостережної астрономії спалах в Х28 бали, енергії якої, як показують розрахунки, могло б вистачити для постачання електроенергією такого міста, як Москва, протягом 200 млн. років!

Ученими встановлено, що під час спалаху відбувається вибуховий перетворення магнітної енергії плям в енергію гамма-випромінювання, рентгенівського випромінювання і випромінювання в ультрафіолетовій і видимій областях спектра. Рентгенівське випромінювання від спалахів представляє реальну загрозу для космонавтів, що знаходяться в цей час на навколоземній орбіті на Міжнародній космічній станції (МКС). Щоб зменшити дозу опромінення, космонавтам зазвичай рекомендують перейти в апарат, обшивка якого більш надійно захищає від усіх шкідливих випромінювань. У такі періоди також краще відмовитися від польотів на цивільних авіалайнерах, оскільки на висотах близько 10 км, де проходять їхні траси, можна отримати досить помітну дозу опромінення.

В цей час також відбувається викид високошвидкісних потоків заряджених частинок - електронів і протонів. Коли цей обурений сонячний вітер, що несе із собою магнітне поле, зустрічає на своєму шляху магнітосферу Землі, в місці контакту починають відбуватися безладні і часом дуже сильні зміни напруженості магнітного поля Землі, що і становить суть магнітної бурі.

Оскільки швидкість такого обуреного сонячного вітру від спалахів коливається в діапазоні від 500 до 1000 км/с, магнітна буря зазвичай починається через добу - дві після спалаху на Сонці. Саме стільки часу потрібно плазмі, щоб пройти 150 млн км від Сонця до Землі. Однак не всяка спалах обов'язково дає магнітну бурю. Як з'ясувалося, траєкторія руху викинутого спалахом речовини нагадує так звану спіраль Архімеда, в результаті чого «геоэффективными» виявляються тільки спалахи, що відбуваються в західній півкулі Сонця протягом приблизно п'яти діб після проходження активної області через центральний меридіан Сонця Виявилося, що досить часто магнітні бурі відбуваються і в такі періоди, коли на Сонці спалаху не спостерігаються. У середині XX ст., коли за Сонцем велися тільки наземні спостереження, ці факти ставили астрономів в глухий кут. До кінця XX ст., коли на штучних супутниках Землі (ШСЗ) стали працювати рентгенівські телескопи (з поверхні Землі такі спостереження неможливі, оскільки земна атмосфера повністю поглинає рентгенівське випромінювання), було встановлено, що часом на Сонці утворюються величезні області, протяжністю в сотні тис. км, де силові лінії загального магнітного поля Сонця, що нагадує магнітне поле Землі, просто розірвані. Це призводить до того, що зарядженим частинкам тут значно легше залишати Сонце, ніж в областях з регулярним магнітним полем. Такі області, звідки безперервно випливають високошвидкісні потоки сонячного вітру, отримали назву «корональні діри». Зазвичай вони «живуть» протягом декількох обертів Сонця (2, 3 і більше місяців) і на кожному звороті обов'язково викликають магнітні бурі.

2. Вплив магнітних бур на здоров'я та життєдіяльність людини

2.1 Теоретична модель впливу магнітних бур на життя людини

Геомагнітні бурі впливають на багато областей діяльності людини, з яких можна виділити порушення зв'язку, систем навігації космічних кораблів, виникнення поверхневих зарядів на трансформаторах і трубопроводах і навіть руйнування енергетичних систем.

Магнітні бурі також впливають на здоров'я і самопочуття людей. Вони небезпечні в першу чергу для тих, хто страждає артеріальною гіпертонією і гіпотоніэю, хворобами серця. Приблизно 70%, гіпертонічних кризів та інсультів відбувається саме під час сонячних бурь.

Магнітні бурі нерідко супроводжуються головним болем, мігренню, прискореним серцебиттям, безсонням, поганим самопочуттям, зниженим життєвим тонусом, перепадами тиску. Вчені пов'язують це з тим, що при коливаннях магнітного поля сповільнюється капілярний кровотік і настає кисневе голодування тканин.

Звернемося до розгляду залежності, що існує між людським організмом і різними коливаннями навколишнього його простору. Слід пам'ятати, що ця залежність між живою і неживою природою надзвичайно сильна, хоч і тонка до невловимості... Відомо, що електричне дія сонячного світла на атмосферу викликає в ній ряд хімічних перетворень. Ультрафіолетові промені сонячного світла виробляють хімічну дію. Вони перетворюють молекулу кисню (О2) в молекулу озону (O3). За зміною хімічного складу повітря неминуче слід порушення нормальних відправлень в організмі і зміна перебігу хімічних реакцій у деяких найважливіших органах

У 1930-х роках у Ніцці(Франція) випадково було відмічено, що частота інфарктів міокарда та інсультів у людей похилого віку різко зростала в дні, коли в роботі місцевої телефонної станції спостерігалися сильні порушення аж до повного припинення зв'язку. Згодом було встановлено, що порушення телефонного зв'язку відбуваються під час магнітних бур. На цій підставі і був зроблений висновок, що інфаркти та інсульти, як і самі зриви телефонної мережі, пов'язані з магнітними бурями.

Гострі суперечки викликав свого часу питання про вплив сонячної активності на виникнення нещасних випадків і травматизму на транспорті та у виробництві. На це вперше вказав ще в 1928 році Олександр Чижевський, а в 1950-х роках німецькі вчені Рейнгольд Рейтер та Карл Вернер з аналізу близько 100 тисяч автокатастроф встановили різке збільшення їхньої кількості на другий день після сонячного спалаху. Пізніше російський судовий медик з Томська Володимир Десятов виявив різке зростання числа самогубств (у 4 - 5 разів у порівнянні з днями спокійного Сонця) також на другу добу після спалаху на Сонці. А це якраз відповідає початку магнітних бурь.

У Ялті, у НДІ ім. Сеченова за п'ять років було обслідувано 1842 хворих, з яких 445 страждало на гіпертонічну хворобу, 815 -- на церебральний атеросклероз, 582 -- на ішемічну хворобу. Дослідження показали, що погіршення стану здоров'я цих хворих було тісно пов'язано із сонячними та магнітними бурями. З початком сонячної бурі (в день посилення Сонячної активності) збільшувалося число випадків погіршення здоров'я хворих, що страждають на гіпертонічну хворобу. Під час магнітних бур виявлялися симптоми погіршення стану хворих, що страждають серцево-судинними захворюваннями, ставали частішими випадки підвищення артеріального тиску, погіршувався коронарний кровообіг.

Магнітні бурі змусили вчених останнім часом уважно спостерігати за невеликою шишкоподібною залозою, яка називається епіфіз. Епіфіз виробляє гормон мелатонін, який діє як імуностимулятор, тобто відновлює порушену імунну систему людини. Але найголовніше -- мелатонін керує біоритмами людини, змушує її вночі спати, а вдень активно діяти. Під час магнітних бур характер виділення мелатоніну порушується, біоритми «пливуть», що найчастіше призводить до найсумніших наслідків.

До негативного впливу магнітних бур вразливі за різними даними від 50 до 75% населення Землі. При цьому момент початку стресової реакції може зсуватися щодо початку бурі на різні терміни для різних бур і для конкретної людини. Багато людей починають реагувати не на самі магнітні бурі, а за 1-2 дні до них, тобто в момент спалахів на самому Сонці.

Під час екстремальних космічних ситуацій страждає енергетика людини. Можуть з'являтися порушення сну, занепокоєння, втрата апетиту, підвищення температури, можливе підвищення збудливості, порушення уваги (звідси - повільне виконання шкільної роботи), можуть виникати конфліктні ситуації.

Також відмічено, що до 50% населення планети здатні до адаптації, тобто до зменшення до нуля реакції на кілька магнітних бур, що йдуть підряд одна за одною з інтервалом 6-7 днів, і що молоді люди практично не відчувають впливу магнітних бур.

У теорії впливу магнітних бурь на людину є супротивники, які дотримуються тієї думки, що гравітаційні збурення, пов'язані зі зміною взаємного розташування Землі, Місяця та планет сонячної системи, незмірно малі в порівнянні з тими, яким люди піддаються у звичайному житті (вібрації, прискорення і гальмування в громадському транспорті, різкий спуск і підйом тощо).

Теорія Чижевського

Крім індивідуального впливу на людину сонячна активність впливає на людство в цілому. І воно, як єдиний організм, підкоряючись космічним ритмам, змінює свою поведінку. На жаль сучасних мені робіт на цю тему я поки не знайшла; тому, хочу закінчити своє дослідження великою цитатою з роботи Олександра Леонідовича Чижевського, видатного російського біофізика, основоположника гелиобиологии, «Фізичні фактори історичного процесу», написаної ще в 1922 році:

«Протягом всесвітньо-історичного процесу складається з безперервного ряду циклів, які займають проміжок часу, дорівнює, у середньому арифметичному, 11 років, і синхроничных у ступені своєї активності періодичної пятнообразовательной активності Сонця.

Кожен цикл має наступні історико-психологічні особливості:

1) в середніх точках перебігу циклу масова діяльність людства на всій поверхні Землі, при наявності в людських спільнотах економічних, політичних або військових збуджуючих факторів, досягає максимальної напруги, що виражається в психомоторних пандемиях: революціях, повстаннях і війнах, походах, переселення, створюють нові формації в житті окремих держав і нові історичні епохи в житті людства, і супроводжуються інтеграцією мас, виявленням їх активності та правлінням більшості.

2)У крайніх точках перебігу циклу напруга загальнолюдської діяльності військового або політичного характеру знижується до мінімальної межі, поступаючись місцем творчої діяльності і супроводжуючись загальним занепадом політичного або військового ентузіазму, світом і роботою в області організації державних устоїв, міжнародних відносин, науки і мистецтва при дезінтеграції та депресії мас і посилення абсолютистських тенденцій влади.

Надзвичайно важливим і чисто науковому і практичному відношенні є встановлення того факту, що історичні та суспільні явища наступають не довільно, не коли завгодно, не байдуже по відношенню до часу, а підкоряються фізичним законам у зв'язку з фізичними явищами навколишнього світу і можуть виникнути тільки тоді, коли цьому буде сприяти вся складна сукупність взаємодії політики економічних та інших факторів в світі людському та фізичних факторів в світі неорганічної природи. Завдяки закономірності, якій підпорядковане перебіг подій у часі, всяке явище в житті окремих спільнот або в міжнародній життя всього людства, отримує відоме о6ъяснение, піднесене історію до ступеня точних дисциплін, наділених законами.

Теорія залежності поведінки мас від космічного впливу представляє з себе висновок з головних положень сучасної біофізики і може служити деяким підтвердженням їх. Чудові успіхи цієї науки в області вивчення вищої нервової діяльності шляхом фізико-математичного аналізу змушують припускати, що людина, всім своїм єством, повинен знаходитися під впливом потужних космічних і геофізичних факторів. Ще з часів стародавніх халдейських мислителів закономірність була зведена в основу світового процесу, і сучасна наука з кожним своїм рухом вперед лише підтверджує це філософський погляд давнину.

2.2 Експериментально-практичні дослідження впливу магнітних бур на життя людини

сонячна активність здоров'я життєдіяльність

Виходячи з теоретичної моделі проблеми, ми поставили перед собою мету: -дослідити який саме вплив має сонячна активність на людину;

-підтвердити або розвіяти думки про вплив магнітних бур на здоров'я людини.

Впродовж півріччя в ході наших досліджень ми працювали в двох напрямках:

-проводили опитування серед школярів 11 класів про їх стан здоров'я;

-слідкували за подіями, що відбувалися на дорогах Донецької області.

Размещено на Allbest.ru