CC BY
402II. БИОФИЗИКА И МЕДИЦИНСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
ВЛИЯНИЕ МАГНИТНЫХ БУРЬ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Захаров Ю.Б., Кругликова А.А., Биленко Н.П., Пыхалова Н.Е., Иванов В.Н., Батурин С.И.
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет», г. Краснодар
Аннотация
В статье исследуется влияние магнитных бурь на организм человека. Показано, что в разное время суток изменение скорости магнитного потока различно. Влияние магнитных бурь на организм человека в зависимости от времени суток отличается: скорость изменения магнитного потока в ночное время больше по сравнению с дневным, именно это резкое изменение приводит к ухудшению самочувствия населения.
Ключевые слова: магнитные бури, солнечная активность, горизонтальная магнитная составляющая, скорость изменения магнитного потока.
Магнитные бури распространяются на землю после вспышек на солнце. Выражение «магнитные бури» уже давно и прочно вошло в нашу жизнь. Каждый месяц на нашей планете бывает примерно четыре магнитные бури. В это время состояние многих людей ухудшается. Симптомы у всех, как правило, примерно одинаковые: начинает чувствовать сильную беспричинную усталость; начинают беспокоить головные боли. У людей с хроническими заболеваниями влияние магнитных бурь выражается следующим образом: людям, страдающим бронхиальной астмой, становится труднее дышать; у гипертоников часто скачет давление; у здоровых людей может повыситься раздражительность, появиться беспричинная тревога, снизиться работоспособность; у людей с нестабильной психикой может
наблюдаться депрессия или приступы агрессии. Отрицательное влияние магнитных бурь сказывается практически на 50-70% населения нашей планеты [1].
В начале двадцатого века Александр Чижевский, российский деятель науки, впервые высказал идею о воздействии солнечной активности на живые организмы и социальные процессы. Роль Александра Чижевского гораздо значительнее и сложнее, чем предполагалось ранее, когда его взгляды и убеждения многие считали чем-то неправильным, мистическим. Александру Леонидовичу Чижевскому выпала честь научно обосновать то, что собственно для органического мира Земли существенна не только постоянно, регулярно излучаемая Солнцем энергия, также периодически, время от времени, возникающие изменения солнечной активности [1].
Целью данной статьи является исследование влияния магнитных бурь на организм человека, а точнее влияние скорости изменения магнитного потока.
При большем удалении от поверхности Земли магнитное поле несимметрично, оно искажено действием солнечного ветра. Со стороны Солнца оно сжимается, а в направлении от Солнца приобретает «хвост». Этот «хвост» простирается на сотни тысяч километров, выходя за орбиту Луны [2].
На рисунке 1 представлены схемы влияния потока солнечного ветра на магнитное поле Земли: а) влияние потока умеренного солнечного ветра на магнитное поле Земли; б) влияние потока сильного солнечного ветра на Землю, который в последствие вызывает возмущение магнитного поля, а в следствие этого и образование магнитных бурь.
При приближении и прохождении умеренного потока солнечного ветра через магнитное поле Земли, он не вызывает его сильного возмущения [3]. Так как Землю можно рассматривать как постоянный магнит, то отметим
точки с противоположных сторон планеты, изображение «а» на рисунке 1, и будем рассматривать их в качестве магнитных индукций как В1 и В2.
а)
б)
а) влияние потока умеренного солнечного ветра на магнитное поле Земли; б) влияние потока сильного солнечного ветра на магнитное поле Земли Рисунок 1 - Влияние потока солнечного ветра на магнитное поле Земли
Отсюда мы можем получить то, что изменение магнитной индукции Земли при воздействии на нее умеренного потока солнечного излучения можно рассчитать, как:
ДВ=1В1-В21, (1)
А при возмущении магнитного поля Земли более сильным потоком солнечной энергии, изображение «б» на рисунке 1, получим:
ДВб= 1В3-В4 I, (2)
Отсюда вывод, что изменение магнитной индукции во время бури -АВб, значительно больше, чем изменение магнитного поля в умеренном, то есть спокойном состоянии - АВ:
ДВб >> ДВ, (3)
2
Это говорит о том, что во время вспышек на Солнце, происходят более сильные выбросы потоков солнечного ветра, нежели при обычном поведении поверхности Солнца. Поэтому с увеличением энергии солнечного ветра, усиливается его влияние на магнитное поле Земли.
Для измерения горизонтальной составляющей напряжённости Н0 магнитного поля Земли использовался прибор - тангенс-гальванометр, который представляет собой плоскую круговую катушку А большего радиуса Я, расположенную в вертикальной плоскости. Концы катушки, содержащей п витков, выведены к двум крайним из трёх клейм В. Средняя точка обмотки катушки соединена со средней клеммой. В центре О катушки А расположена магнитная стрелка С, которая поворачивается вокруг вертикальной оси. Изображение рабочей схемы установки предоставлено на рисунке 2.
1 - тангенс-гальванометр; 2 - источник постоянного тока; 3 -миллиамперметр; 4 - реостат для регулировки величины тока ; 5 - ключ для включения в цепи тока и зменения направления тока на обратное
Рисунок 2 - Рабочая схема
Для расчетов проводимых исследований зависимости горизонтальной составляющей в течении суток от времени использовалась расчетная формула:
Н0 = (4)
о
где tga=45 ; Я=0,16 метров - радиус катушки; п=50 витков - количество витков в катушке.
При проведении эксперимента были получены следующие значения. Данные таблицы 1 соответствуют умеренной солнечной активности.
Таблица 1 - Измерение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли во время умеренной солнечной активности.
г, ч I, мА Н, А/м
8:00 72 11,25
9:00 75 11,71
10:00 71 11,09
11:00 74 11,56
12:00 65 10,15
13:00 62 9,68
14:00 68 10,62
15:00 67 10,46
16:00 83 12,96
17:00 87 13,59
18:00 86 13,43
19:00 95 14,84
20:00 91 14,21
21:00 82 12,81
22:00 95 14,84
г, ч I, мА Н, А/м
23:00 89 13,90
0:00 91 14,21
1:00 94 14,68
2:00 87 13,59
3:00 94 14,68
4:00 84 13,12
5:00 81 12,65
6:00 85 13,28
7:00 80 12,50
8:00 71 11,09
9:00 80 12,50
10:00 76 11,87
11:00 73 11,40
12:00 67 10,46
Таблица 2 - Измерение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли во время повышенной солнечной активности.
г, ч I, мА Н, А/м
8:00 74 11,56
9:00 78 12,18
10:00 80 12,50
11:00 75 11,71
12:00 61 9,53
13:00 65 10,15
14:00 71 11,09
15:00 69 10,78
16:00 80 12,50
17:00 87 13,59
18:00 99 15,46
19:00 94 14,68
20:00 108 16,87
21:00 116 18,12
22:00 127 19,84
23:00 123 19,21
0:00 100 15,62
1:00 117 18,28
2:00 102 15,93
3:00 98 15,31
4:00 109 17,03
5:00 105 16,40
г, ч I, мА Н, А/м
6:00 97 15,15
7:00 98 15,31
8:00 83 12,96
9:00 85 13,28
10:00 78 12,18
11:00 78 12,18
12:00 75 11,71
Исходя из данных таблиц, полученных во время умеренной и повышенной солнечной активности, показано графическое сравнение зависимости горизонтальной составляющей Н0 от времени 1 (рисунок 3):
При помощи графического изображения зависимости горизонтальной составляющей от времени можно увидеть, что результаты указывают на то что в темное время суток, когда точка наблюдателя на Земле отвернута от Солнца, то есть находится на стороне «вытянутого хвоста» магнитного поля Земли имеет максимальное значение. Во время магнитной бури происходит значительное изменение геомагнитного поля [3]. Это говорит о том, что во время вспышек на Солнце, происходят более сильные выбросы потоков солнечного ветра, нежели при обычном поведении поверхности Солнца.
Н, А/м
22
16 15
А -На умеренную
солнечную
активность
-Н а повышенную
— солнечную активность
>
о о
ооооооооооооо ооооооооооооо
о о
ООО ООО
О
о
о о о о
о о
о о о о о о о о
о
гч
—I <м М (Ч
1,4
Рисунок 3 - Зависимость горизонтальной составляющей от времени.
Исходя из прямо пропорциональной зависимости магнитной индукции от напряженности магнитного поля, , не сложно сделать вывод о
том, что при увеличении Н будет увеличиваться и индукция магнитного поля Земли.
Для того, чтобы показать и объяснить зависимость, причины плохого самочувствия многих людей во время нестабильной (повышенной) солнечной активности необходимо построить график зависимости усреднённых значений изменения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли от времени (рисунок 4).
Проанализировав результаты, полученные в ходе проведения опытов и расчётов, делаем вывод о том, что скорость изменения магнитного потока в ночное время больше, чем в дневное, так как а=60°, а р=70° как показано на рисунке 4. В начале графика видим, что в дневное время при увеличении горизонтальной составляющей скорость изменения магнитного потока меньше, чем при уменьшении горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Именно это резкое увеличение изменения скорости магнитного потока в ночное время суток и приводит к ухудшению самочувствия населения. Большинство врачей отмечают, что в ночное время в период магнитных бурь состояние большинства пациентов ухудшается, а также увеличивается количество летальных исходов [1-6].
Н, АУм
18
-н среднее
р
N а
о о
о о
о о
о о
о о
о о
о с;
о о
о о
о о
о о
о о
о с;
о —
Г-1 (М
о о
СМ
о о
о с;
о о
о с;
о о
о о
о о
о о
о о
о с;
о о
1,4
Рисунок 4 - Зависимость средних значений горизонтальной составляющей
магнитного поля Земли от времени.
Самое распространенное недомогание во время магнитной бури -головная боль. Возможны резкие скачки артериального давления, головокружение, учащенное сердцебиение, затрудненное дыхание. Может нарушиться сон, появиться бессонница. В период бури люди становятся рассеянными, раздражительными, тревожными, быстро устают. Магнитные бури могут вызывать боли в суставах, ломоту в костях. У людей с хроническими заболеваниями возможны обострения недугов. Магнитные бури опасны для людей с хронически повышенным или пониженным артериальным давлением, с болезнями сердца. Около 70% гипертонических кризов, инфарктов, инсультов случается именно во время магнитных бурь
Библиографический список
1. Чижевский А. Л. Земное эхо солнечных бурь / А.Л. Чижевский. - М.: Мысль, 1976. - 352 с.
2. Короновский Н. В. Магнитное поле геологического прошлого Земли / Н. В. Короновский // Соросовский образовательный журнал. - 1996. -№5. -С. 65-73.
3. Мирошниченко Л. И. Физика Солнца и солнечно-земных связей / Л. И. Мирошниченко // - М.: Университетская книга, 2011. - С. 54-61
4. Krivelyova A., Robotti C. Playing the field: geomagnetic storms and the stock market. 13 October 2009 // (Engl.). - URL.: https://www.frbatlanta.org/research/publications/wp/2003/05.aspx [ 13 October 2003]
5. Roble R.G. On solar-terrestrial relationships in atmospheric electricity. / R.G. Roble // Journal of Geophysical Research. - 2017. - Vol. 90. - №4. - P. 6000-6012.
6. Чижевский А. Л. Солнечный пульс жизни / А.Л. Чижевский. -М: Айрис-Пресс, 2015. - 352 с.
7. Burda H., Begall S., Cerveny J., Neef J., Nemec P. Extremely low-frequency electromagnetic fields disrupt magnetic alignment of ruminants// H. Burda, S. Begall, J. Cerveny, J. Neef, P. Nemec - Proc. Natl Acad. Sci. USA, -2011. - 106 p.
