Вологда-Космопоиск

Из истории магнита и изучения магнитных бурь

Еще несколько веков назад вспышки на Солнце связывали с «исчадием ада, дьявольским предзнаменованием», но историю изучения магнитных бурь надо начать с истории самого магнита.

Скорее всего, использование магнита в качестве главного составляющего компаса было известно уже 1100 году в Китае: если магнит свободно подвесить на нить, ось магнита в первом приближении сориентируется в направлении север – юг. В 1260 году Магнит из Китая в Европу привез Марко Поло, а Иоанн Жира построил в 1300 году первый магнитный компас, и тем самым облегчил работу мореплавателям.

Основы науки о геомагнетизме были заложены в период между 13 и 16 веками. К середине 15 в. В 1600 У.Гильберт, придворный врач Елизаветы I, опубликовал знаменитый трактат «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов.», в котором описал свойства магнита и земного магнетизма. Он отметил, что Земля является огромным магнитом.

В 1701 астроном Э.Галлей опубликовал первую карту геомагнитного поля. В середине 18 в. была установлена связь между полярным сиянием и магнитными бурями.

Еще в средние века мореплаватели обратили внимание, что бывают дни, когда стрелка компаса вдруг начинает беспорядочно колебаться в продолжение нескольких часов или нескольких суток, делая компас совершенно непригодным для навигационных расчетов. Это явление моряки и окрестили магнитной бурей.

Но только в XVIII в. французский астроном Лемонт заметил, что интенсивность и частота магнитных бурь тем больше, чем больше на Солнце пятен. Это стало первым открытием связи земных явлений с солнечной активностью.
В начале XX века российский ученый Александр Чижевский (1897 - 1964) впервые высказал идею о влиянии солнечной активности на живых существ и социальные процессы. Тогда взгляды Чижевского многие сочли мистикой. Впервые понятие "погоды в космосе" ввел замечательный советский ученый, Герой Советского Союза, академик Евгений Константинович Федоров (1910–1981).

Теория магнитных бурь была развита С.Чапменом, В.Ферраро, Х.Альфвеном, С.Зингером, А.Десслером, Е.Паркером и другими.
Регулярные наблюдения на ионосферных станциях начались с 1932 года в Англии, с 40-х годов - в США и России.

Научная сторона вопроса. Откуда возникает и как действует магнитная буря.

Сейчас ученые уже ясно представляют всю цепочку солнечно-земных связей, приводящих к магнитным бурям.

ЗЕМЛЯ является огромным магнитным полем, как будто бы в ее центре расположен гигантский магнит. Природа магнетизма до конца не ясна и, видимо, связана с происхождением Земли, которое тоже до конца неясно. Далеко не все планеты Солнечной системы могут похвастаться такими свойствами. Кроме Земли, лишь у Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна имеются магнитные поля. Если вы готовитесь к поездке на Венеру или Марс, то компас вам явно не понадобиться.

За многомиллионную историю нашей планеты ее магнитное поле много раз изменялось, магнитные полюса постепенно дрейфовали и даже менялись местами, в результате движения расплавленного материала во внешнем ядре Земли на глубинах более 2900 км.

Поэтому для определения направления штурману необходимо учитывать магнитное склонение, т.е. расхождение с направлением на географические полюса в данной точке в данное время.

Магнитное поле захватывает из космического пространства заряженные частицы (протоны и электроны), которые движутся вдоль линий напряженности поля и образуют так называемый радиационный пояс Земли. Для погоды в космосе, как и для погоды в обычном понимании этого слова, характерно чередование спокойных периодов (например, минимум цикла солнечной активности) с периодами резкой смены обстановки с мощными колебаниями радиационного пояса, которые вызывают магнитные бури. Оценка, состояние и протяженность магнитной бури зависят не от нашей планеты, а от ближайшей звезды, то есть Солнца.

 

СОЛНЦЕ. Солнце представляет из себя кипящий атомный котел. Это термоядерный шар гигантских размеров. Поскольку температура верхних слоев атмосферы Солнца (корона) около миллиона градусов, атомы водорода и гелия приобретают такие громадные скорости, что при столкновениях выбивают друг у друга электроны. В результате многочисленных столкновений некоторые частицы развивают такие большие скорости, что им удается преодолеть притяжение Солнца и навсегда уйти в окружающее космическое пространство. Эти потоки плазмы, берущие свое начало в короне Солнца и двигающиеся в обычных условиях со скоростью около 300 км/с, и получили название «солнечный ветер».

Солнечный ветер сравнительно недавно был обнаружен космическими аппаратами даже у самых границ Солнечной системы.

Чаще всего вспышки происходят вблизи максимума 11-летнего цикла солнечной активности. За последние годы самые мощные вспышки на Солнце наблюдались 16 августа 1989 г. и 2 апреля 2001 г. Они имели рентгеновский балл Х20. Однако 4 ноября 2003 г. произошла, по-видимому, самая мощная за всю историю наблюдательной астрономии вспышка в Х28 балла, энергии которой, как показывают расчеты, могло бы хватить для снабжения электроэнергией такого города, как Москва, в течение 200 миллионов лет!
В моменты солнечной активности солнечный ветер от 200 км/сек – привычной скорости достигает скорости 1000 км/сек и летит к Земле, через сутки – двое - трое достигает Земли и приводит к нарушению равновесия геомагнитной обстановки Земли. Она становится неспокойной, величина напряженности магнитного поля увеличивается и образуется магнитная буря.

Когда плазма солнечного ветра встречает на своем пути магнитосферу Земли, в месте контакта начинают происходить беспорядочные и порой очень сильные изменения напряженности магнитного поля Земли, именно это и называют «возмущенным геомагнитным фоном». Таким образом, можно сказать, что магнитная буря — это быстрые и сильные изменения в магнитном поле земли, возникающие в периоды повышенной солнечной активности.

Некоторые магнитные бури начинаются неожиданно и почти одновременно по всей Земле, а другие развиваются постепенно. Поскольку скорость такого возмущенного солнечного ветра от вспышек колеблется в диапазоне от 500 до 1000 км/с, магнитная буря обычно начинается через сутки — двое после вспышки на Солнце. Именно столько времени требуется плазме, чтобы пройти 150 млн км от Солнца до Земли.

Особенно интересным и зрелищным эффектом, сопровождающим магнитную бурю, является полярное сияние. Полярные сияния разной формы и окраски возникают на высоте 80-1000 км. Их образование связано с тем, что в полярных областях частицы, двигаясь вдоль линий индукции магнитного поля, которые там почти перпендикулярны поверхности, попадают в нижние слои атмосферы. При этом цветовые оттенки полярного сияния обусловлены свечением различных газов, входящих в состав атмосферы.

 

Таким образом, наибольшее воздействие магнитная буря оказывает на районы, близкие к магнитным полюсам, которые в настоящее время соответствуют высоким (полярным) широтам.

Влияние вспышек на солнце на природные явления и технические системы

После особо сильных вспышек на Солнце возникали ураганные ветры и тайфуны, происходили землетрясения и извержения вулканов. Магнитные бури обычно сопровождаются полярными сияниями.

Существует немало свидетельств воздействия магнитных бурь на технические системы и сооружения, особенно на протяженные электропроводящие системы, такие, как линии электропередач и металлические нефте- и газопроводы. Хорошо известна магнитная буря 13 марта 1989 г., которая привела к короткому замыканию в главном трансформаторе Квебекского гидроузла. В результате более 6 млн канадцев и американцев на 9 часов остались без электричества.
Влияние магнитных бурь на человека



Какое же воздействие оказывают магнитные бури на человека? Еще в 30-х гг. двадцатого столетия 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 г. А.Л. Чижевский, а в 50-х гг. XX в. немецкие ученые Р. Рейтер и К. Вернер, из анализа около 100 тыс. автокатастроф, установили их резкое увеличение на второй день после солнечной вспышки. Позже российский судебный медик из Томска В.П. 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.

Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащенным сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, пониженным жизненным тонусом, перепадами давления. Почему появляются головные боли, головокружения и боли в суставах? Установлено, что во время магнитной бури образуются агрегаты кровеносных телец (у здоровых людей в меньшей степени), то есть кровь густеет. Из-за такого сгущения крови ухудшается кислородный обмен, и первые, кто реагирует на нехватку кислорода — это мозг и нервные окончания.

Большинство людей никак не связаны со спокойной геомагнитной обстановкой, но на магнитные бури реагируют сходно и массово от 50 до 75% населения земного шара. Момент начала стрессовой реакции может сдвигаться относительно начала бури на разные сроки для различных бурь для конкретного человека. Обращает на себя внимание, что многие люди начинают реагировать не на сами магнитные бури, а за 1-2 дня до них, тое есть в момент вспышек на самом Солнце.

Создается впечатление, что существует некий информационный сигнал оповещения о предстоящей магнитной буре, связанный с какими-то характеристиками возмущающего солнечного излучения. Еще одна особенность - 50% населения способна к адаптации, то есть к уменьшению до нуля реакции на подряд идущие друг за другом несколько магнитных бурь с интервалом 6-7 дней.

В заключении, чтобы не быть односторонним замечу, что у сторонников теории влияния магнитных бурь на человека есть и противники, которые придерживаются идеи, что гравитационные возмущения, связанные с изменением взаимного расположения Земли, Луны и планет солнечной системы, не идут ни в какое сравнение с теми возмущениями, которым люди подвергаются в обычной жизни (тряска, ускорения и торможения в общественном транспорт, резкий спуск и подъем и т. д.).

 

Гипотезы, факты, исследования


Мы часто удивляемся - как дельфины находят путь в океане, а птицы в небе? Они ориентируются по магнитному полю. В нервные окончания пчел, птиц, дельфинов, саламандр и других животных «вмонтированы» естественные магниты - зерна магнетита Fe3O4. Во время бурь стрелку «компаса» начинает лихорадить. Для животных это огромный риск - не найти дорогу домой. Есть версия, что «магнитик» остался и у людей, мы просто разучились им пользоваться. Но, когда магнитное поле неспокойно, «компас» по старой памяти сигналит: SOS! Гипотеза исследовательницы из Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН Ольги Хабаровой такова: мы реагируем не на саму бурю, а на этот сигнал - предупреждение о возможной опасности.

Организм впадает в стресс, мобилизует все силы для борьбы. Так что метеозависимость - один из способов борьбы за выживание!

Сергей Черноус, ученый из Полярного геофизического института Кольского научного центра РАН, выяснил, что так или иначе на магнитные бури реагируют 60 процентов людей! И ведь его «подопытными» были закаленные полярники, авиаторы Северного флота! Чаще всего у них «хандрили» сердечный ритм и вегетативная нервная система.

В Московской медицинской академии им. Сеченова обнаружили, что магнитные бури у кардиологических больных подавляют выработку меланина - гормона, который «работает» антиоксидантом, укрепляет иммунитет и отвечает за суточные биоритмы. Недостаток меланина может привести к серьезным поломкам в организме.

Специалисты Объединенного института физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН предположили, что магнитные бури также обладают достаточной силой, чтобы встряхнуть земную кору. Чтобы проверить гипотезу, они сопоставили более 14 тыс. колебаний земной коры ощутимой силы, которые были зарегистрированы с 1975 года в Казахстане и Киргизии, и примерно 350 внезапных магнитных бурь, отмеченных за тот же срок мировой сетью геомагнитных наблюдений. Расчеты показали, что наибольшее число землетрясений в Казахстане и Киргизии происходило спустя несколько суток после начала магнитной бури. Как правило, число землетрясений после магнитных бурь заметно возрастало. Но были и районы, где наблюдалась противоположная закономерность. Поэтому ученые склоняются к мнению, что магнитная буря выполняет для землетрясения роль спускового крючка, или триггера. В будущих полевых и лабораторных работах геофизики надеются прояснить физическую природу этого эффекта.

Выполненное российскими учеными исследование подтвердило отрицательное влияние магнитных бурь на состояние здоровья пациентов, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Они ухудшают состояние людей с патологией сердечно-сосудистой системы. Исследование, о котором идет речь, было выполнено специалистами Российского Университета дружбы народов и Института космических исследований при поддержке американского агентства NASA. С помощью электронной микроскопии оценивалась зависимость состояния кардиомиоцитов кроликов от нестабильности магнитного поля Земли. Оказалось, что во время магнитных бурь увеличивается вязкость крови, развивается состояние гиперкоагуляции, повышаются местная концентрация адреналина и выраженность тканевого отека. Кроме того, было установлено, что из 89 тысяч случаев инфаркта миокарда, зарегистрированных в московских больницах за трехлетний период, 13% были связаны с магнитными бурями. Ученые даже предложили оборудовать машины скорой помощи специальными приборами, реагирующими на возмущение магнитного поля Земли. Как правило, магнитные бури отмечаются 2-3 раза в месяц, несколько чаще — в странах, удаленных от экватора. У здоровых людей во время магнитных бурь самочувствие не меняется.

Что делать в магнитную бурю?


Молодой и здоровый организм легко приспосабливается и хорошо переносит бури.

Взрослым желательно исключить: алкоголь; физические нагрузки; в дни магнитных штормов в крови повышается уровень холестерина. Старайтесь не есть жирного и сладкого; люди с хроническими болезнями сердца должны держать под рукой привычные лекарства; восстановить прием противовоспалительных препаратов (вольтарен, диклоберг, метиндол и т.д.), если вы их принимали ранее (новый курс желательно не начинать). включить аспирин, если нет противопоказаний. компрессы из эвкалиптового масла, также компрессы с мазями из донника, хмеля и зверобоя. Мази легко приготовить в домашних условиях. Для этого две столовые ложки свежевысушенных и истолченных в порошок равных частей растений смешивают с 50 г вазелина и тщательно растирают. Хранить мазь в прохладном, темном месте.

Взрослые могут подстегнуть свои адаптивные механизмы лекарственными растениями, влияющими на тканевой обмен (биогенные стимуляторы). Сюда относят:

сок из свежих листьев алоэ: (срезают нижние листья алоэ, тщательно промывают кипяченой водой, режут на мелкие пластинчатые кусочки размером 0,2—0,3 мм, завертывают в марлю, и выжимают вручную сок. Принимают в свежем виде два раза в день за 20 минут до еды; настойка эвкалипта, по 15 капель три раза в день после еды; чай из листьев земляники; тем, кто реагирует на геомагнитные неурядицы нервозностью, тревогой, бессонницей, помогут простые успокоительные средства - валерьянка, настойка пиона;
Также можно посоветовать черную смородину, клюкву, вишню, лимон, абрикос, персик, чернику в свежем или консервированном виде и желательно делать зарядку и принимать контрастный душ.

Более детальные рекомендации, с учетом вашей индивидуальности, должны быть согласованы с лечащим врачом или специалистом.

Люди реагируют на магнитные бури по-разному: одни плохо себя чувствуют за два-три дня до ее начала, другие - во время шторма, третьи - через сутки - двое после. Понаблюдайте за своим состоянием, сверяясь с прогнозом геомагнитной обстановки, - чтобы понять, когда недомогание настигает именно вас.

Пережидать магнитную бурю дома бессмысленно. Но есть места, где солнечные ураганы буянят особенно сильно: В самолетах. На высоте 9 - 11 км мы не защищены толстым воздушным одеялом. Есть данные, что в «бурные» дни чаще случаются авиакатастрофы. На Севере. Жители Архангельска, Петрозаводска, Мурманска, Сыктывкара, норвежцы, шведы, финны - в общем, все, кто обитает севернее 60-й параллели, - страдают от космической непогоды гораздо больше жителей средней полосы России. В метро. Здесь электромагнитные поля сверхнизкой частоты бьют по нам в сотни раз сильнее, чем большие геомагнитные ураганы! По словам Юрия Копытенко, директора Санкт-Петербургского филиала Института земного магнетизма, магнитные поля в метро возникают, когда поезда трогаются с места или резко тормозят. Сильнее всего они в кабине машиниста, в вагонах и у края платформы, где мы ждем поезда. Именно из-за этого машинисты «подземки» часто страдают от ишемической болезни сердца. А у пассажиров случаются внезапные сердечные приступы.