CC BY
93
2014, том 16 [12]
влияние космической погоды на различных фазах солнечного цикла на сердечно-сосудистую систему человека
С.Н. Самсонов1, В.И. Маныкина1, С.С. Паршина2
'Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, Россия [email protected]. ги
2Саратовский медицинский университет им. В. И. Разумовского, Россия
Изучение связи динамики параметров космической погоды с изменениями состояния сердечно-сосудистой системы человека проводилось по данным измерений групп добровольцев в соответствии с программой российско-украинского проекта «Гелиомед». Показано, что на фазе минимума (2009 г.) и фазе роста (2011 г.) 11-летнего цикла солнечной активности (СА) наблюдается различие в отклике сердечно-сосудистой системы человека, связанное с уровнем геомагнитной активности, широтой проживания человека и его возрастом.
Ключевые слова: солнечный ветер, межпланетное магнитное поле, геомагнитная возмущенность, сердечно-сосудистая система человека.
Введение. Известно, что сердечно-сосудистые заболевания являются одной из основных причин инвалидности и смертности населения. В настоящее время также известно, что значительный вклад в этот процесс вносят возмущения параметров космической погоды, и прежде всего геомагнитной возмущенности. Максимальные абсолютные величины такой возмущенности проявляется в высоких широтах. Поэтому эксперимент по изучению влияния параметров космической погоды на сердечно-сосудистую систему человека проводился в рамках выполнения международного проекта «Гелиомед» [Вишневский и др., 2003] с участием групп добровольцев в авроральной (пос. Тикси) и субавроральной (г. Якутск) зонах. Интенсивность геомагнитной возмущенности меняется в 11-летнем цикле СА, поэтому в данной работе приводятся результаты экспериментов, полученные на фазе минимума и фазе роста 11-летнего цикла солнечной активности.
Экспериментальные данные и методы регистрации. Эксперимент по изучению состояния сердечно-сосудистой системы добровольцев в зависимости от параметров космической погоды с помощью экспресс-кардиографа («Фазаграф») проводился с группами добровольцев в Якутске и Тикси в периоды: октябрь-декабрь 2009 г. (фаза
минимума 11-летнего цикла СА) и март-апрель 2011 г. (фаза роста СА).
Измерения проводились ежедневно в Якутске в двух пунктах: в (ИКФИА) и (МИ), а также в пос. Тикси на одном и том же оборудовании (комплекс «Фазаграф») по единому протоколу исследования на группе добровольцев, набираемых в каждом пункте наблюдения. В качестве экспериментального материала использовались данные первого отведения электрокардиограмм добровольцев с последующим вычислением коэффициента симметрии Т-зубца (КСТ), характеризующего функциональное состояние сердечно-сосудистой системы человека [Файнзильберг, 1998]. В качестве показателя параметров космической погоды использовались данные солнечного ветра (скорость, плотность, динамическое давление), межпланетного магнитного поля (полный вектор и три ортогональные компоненты), геомагнитная активность (Кр-индекс).
В эксперименте 2009 года участвовали добровольцы общей численностью 45 человек, а 2011 года — 47 человек различного возраста, пола и физического здоровья. В течение эксперимента в рабочие дни ежедневно замеряли ЭКГ испытуемых, при помощи прибора «Фазаграф».
—--—
— 5 —
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).
2014, том 16 [12]
Результаты и обсуждение. Эксперимент 2009 г. показал, значительное число максимумов и минимумов параметров космической погоды совпадают по времени появления с такими же максимумами и минимумами в групповой реакции КСТ добровольцев. В частности, 88% максимумов и минимумов Кр-индекса, совпадают по времени появления с такими же максимумами и минимумами в групповой реакции КСТ добровольцев. Такое практически полное совпадение наблюдалось для половины групп добровольцев в Якутске (14 человек со средним возрастом 35 лет из группы в 29 человек). Другая половина добровольцев (15 человек со средним возрастом 48 лет) показала частичное совпадение КСТ с параметрами космической погоды. Наиболее лучшее совпадение наблюдается для КСТ с полным вектором межпланетного магнитного поля, динамическим давлением солнечного ветра и Кр-индексом геомагнитной возмущенности. К примеру, коэффициент корреляции между КСТ в Якутске и Кр-индексом составил 0,6, и это при условии того, что КСТ представляет собой не показатель одного человека, а усредненную величину (групповой параметр) половины добровольцев, участвующих в эксперименте. При этом в Тикси совпадение максимумов Кр-индекса и КСТ составляло 66%. Возможно, что более низкий процент совпадения в Тикси (авроральная зона) связан с тем, что там наблюдаются самые высокие абсолютные значения геомагнитной возмущенности, и часть проживающих там добровольцев еще не достигли порога чувствительности к внешнему воздействию.
Известно, что организм человека реагирует на изменения обычной приземной погоды. Для того, чтобы убедиться в том, что в данном исследовании обычная земная погода оказывала или не оказывала влияние на состояние ССС добровольцев, мы сравнили их изменения с изменениями параметров обычной земной погоды. Такое сравнение и низкие значения коэффициента корреляции показали, что именно параметры космической,
а не обычной приземной погоды оказывали влияние на состояние ССС добровольцев [Samsonov е* а1., 2013].
Эксперимент 2011 года (фаза роста цикла солнечной активности) проводился в марте-апреле при величинах суточного индекса геомагнитной возмущенности до 35, т.е. повышенной геомагнитной возмущенности. При этом наблюдалось совпадение временных изменений КСТ добровольцев в группе МИ (87% совпадений) в Якутске (средний возраст участников 22 года) и половины группы участников в Тикси (80% совпадений; средний возраст 40 лет) с изменениями Кр-индек-са. А другая половина участников в Тикси (средний возраст 43 года) показала лишь частичное совпадение. Группа ИКФИА (средний возраст 48 лет) в Якутске показала лишь частичное совпадение динамики изменений КСТ добровольцев с изменениями параметров космической погоды.
Известно, что внешние воздействия на биологические объекты проявляются в виде квазилогарифмической зависимости [Гаркави и др., 1998]. И эта зависимость хорошо описывает наблюдаемые нами экспериментальные данные.
На рисунке представлена предполагаемая зависимость состояния ССС человека от уровня геомагнитной возмущенности. Она состоит из 3 участков. На первом участке изменение геомагнитной возмущенности приводит к подобному изменению в отклике ССС (КСТ) человека, поэтому в 2009 году наблюдается совпадение изменений уровня геомагнитной возмущенности с КСТ в Якутске и Тикси как для молодых людей, так и людей старшего возраста. С ростом геомагнитной возмущен-ности попадаем на участок 2, при котором КСТ не растет с ростом геомагнитной возмущенности. Вероятно, это связано с достижением предельно допустимых параметров состояния сердечнососудистой системы, позволяющих ей функционировать в безопасном для жизни режиме.
—--—
~ 6 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).
2014, том 16 [12]
Состояние ССС (коэф. симметр. Т-зубца ЭКГ
ССЗ
В, нТл
Рис. Зависимость состояния ССС человека от уровня геомагнитной возмущенности
При этом в 2011 году наблюдается совпадение изменений геомагнитной возмущенности лишь с группой МИ (ср. возраст 22 года) в Якутске и половиной более молодой части группы в Тикси. Это означает, что более молодые люди в Якутске и Тикси находятся на участке 1, а люди более старшего возраста уже попали на участок 2. Если геомагнитная возмущенность достигнет участка 3, то в этом случае адаптационные возможности организма уже не смогут справляться с таким внешним воздействием и могут наступить катастрофические последствия для ССС человека.
Таким образом, можно констатировать, что отклик сердечно-сосудистой системы человека, связан с уровнем геомагнитной активности, широтой проживания человека и его возрастом.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке совместного российско-украинского гранта 14-02-90424 (ССН, ПСС) и гранта РФФИ 12-02-98508 (МВИ, ППГ, ШЛП).
ЛИТЕРАТУРА
1. Вишневский В.В. и др. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, 3, 3.
2. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Кузьменко Т.С. Антистрессорные реакции и активационная терапия. М.: ИМЕДИС, 1998, 656.
3. Файнзильберг Л. С. Управляющие системы и машины. 1998. 4. 40.
4. Samsonov S.N. et al. Odessa astronomical publications. 2013. 26. 300.
space weather effects on different phases of the solar cycle on the cardiovascular system of human
S.N. Samsonov1, V.I. Manykina1, S.S. Parshina2
1Institute of space physics research andAeronomy 2Saratov medical University
Examination of the relationship dynamics parameters of space weather changes the state of the cardiovascular system was carried out according to the measurement of volunteer groups in accordance with the program of the Russian-Ukrainian project "Helimed". It is shown that the phase of low (2009) and growth phase (2011) 11-year cycle of solar activity (SA) there is a difference in the response of the cardiovascular system of a person associated with the level of geomagnetic activity, latitude of residence of the man and his age.
Key words: solar wind, interplanetary magnetic field, geomagnetic storminess cardiovascular system of man.
—--—
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).
2014, moM 16 [12]
REFERENCES
1. Vishnevskii V.V. et al. Biomeditsinskie tekhnologii i radioelektronika, 2003, 3, 3.
2. Garkavi L.Kh., Kvakina E.B., Kuz'menko T.S. Anti-stressornye reaktsii i aktivatsionnaya terapiya. Moscow, IMEDIS, 1998, 656.
3. Fainzil'berg L.S. Upravlyayushchie sistemy i mashiny, 1998, 4, 40.
4. Samsonov S.N. et al. Odessa astronomical publications, 2013, 26, 300.
