Информер магнитных бурь показывает средние прогнозируемые значения глобального геомагнитного индекса (Cr-index
) Земли, на основании геофизических данных двенадцати обсерваторий мира.
Cr-index – характеризует геомагнитное поле в масштабах всей Земли.
На разных участках земной поверхности Cr-index отличается в пределах 1-2 единиц. Весь диапазон Cr-index составляет от 1 до 9 единиц. На разных континентах индекс может отличаться на одну или две единицы (+/-), при всём диапазоне – от нуля до девяти.
Информер прогнозирует магнитные бури на 3 дня по восемь значений в день, на каждые 3 часа суток.
Зеленый цвет
– безопасный уровень геомагнитной активности.
Красный цвет
– магнитная буря (Cr-index > 5).
Чем выше красная вертикальная линия, тем сильнее магнитная буря.
Уровень, с которого вероятны заметные влияния на здоровье метеочувствительных людей (Cr-index > 6) отмечен горизонтальной линией красного цвета.
Приняты следующие коэфициенты Cr-index:
Следующие индексы магнитного поля – относительно благоприятные для здоровья:
Cr = 0-1 – геoмaгнитнaя oбстaнoвкa спoкoйнaя;
Cr = 1-2 – геoмaгнитнaя oбстaнoвкa oт спoкoйнoй дo слaбoвoзмущеннoй;
Cr = 3-4 – oт слaбoвoзмущеннoй дo вoзмущеннoй.
Следующие индексы магнитного поля – неблагоприятные для здоровья:
Cr = 5-6 – магнитная буря;
Cr = 7-8 – большая магнитная буря;
Cr = 9 – максимально возможная величина
По материалам www.meteofox.ru
Проведен анализ фактов, подтверждающих влияние Солнца, а также электромагнитных полей естественного и искусственного происхождения на живые организмы. Выдвинуты предположения об источниках и механизме реакции человека на магнитные бури, природе “биоэффективных частотных окон”, чувствительности к электромагнитным полям различного генезиса. Обсуждается социально-исторический аспект влияния космической погоды на людей.
Полный текст статьи находится по этому адресу
Кандидат физико-математических наук А. ПЕТРУКОВИЧ, доктор физико-математических наук Л. ЗЕЛЕНЫЙ
Институт космических исследований.
В XX веке земная цивилизация незаметно переступила в своем развитии очень важный рубеж. Техносфера - область человеческой активности - расширилась далеко за пределы границ естественной среды обитания - биосферы. Эта экспансия носит как пространственный - за счет освоения космического пространства, так и качественный характер - за счет активного использования новых видов энергии и электромагнитных волн. Но все равно для инопланетян, смотрящих на нас с далекой звезды, Земля остается всего лишь песчинкой в океане плазмы, заполняющем Солнечную систему и всю Вселенную, и нашу стадию развития можно сравнить скорее с первыми шагами ребенка, чем с достижением зрелости. Новый мир, открывшийся человечеству, не менее сложен и, как, впрочем, и на Земле, далеко не всегда дружественен. При его освоении не обошлось без потерь и ошибок, но мы постепенно учимся распознавать новые опасности и преодолевать их. А опасностей этих немало. Это и радиационный фон в верхних слоях атмосферы, и потеря связи со спутниками, самолетами и наземными станциями, и даже катастрофические аварии на линиях связи и электропередач, происходящие во время мощных магнитных бурь.
Солнце - это наше всё
Солнце поистине является центром нашего мира. Миллиарды лет оно удерживает планеты около себя и обогревает их. Земля остро чувствует изменения солнечной активности, проявляющиеся в настоящее время главным образом в виде 11-летних циклов. Во время всплесков активности, учащающихся в максимумах цикла, в короне Солнца рождаются интенсивные потоки рентгеновского излучения и энергичных заряженных частиц - солнечных космических лучей, а также происходят выбросы огромных масс плазмы и магнитного поля (магнитных облаков) в межпланетное пространство. Хотя магнитосфера и атмосфера Земли довольно надежно защищают все живое от прямого воздействия солнечных частиц и излучений, многие создания рук человеческих, например, радиоэлектроника, авиационная и космическая техника, линии связи и электропередач, трубопроводы, оказываются очень чувствительны к электромагнитному и корпускулярному воздействию, приходящему из околоземного космического пространства.
Познакомимся теперь с наиболее практически важными проявлениями солнечной и геомагнитной активности, часто называемыми "космическая погода".
Опасно! Радиация!
Пожалуй, одним из наиболее ярких проявлений враждебности космического пространства к человеку и его творениям, кроме, конечно, почти полного по земным меркам вакуума, является радиация - электроны, протоны и более тяжелые ядра, разогнанные до огромных скоростей и способные разрушать органические и неорганические молекулы. О вреде, который радиация наносит живым существам, хорошо известно, но достаточно большая доза облучения (то есть количество энергии, поглощенной веществом и пошедшей на его физическое и химическое разрушение) может выводить из строя и радиоэлектронные системы. Электроника страдает также и от "единичных сбоев", когда частицы особо высокой энергии, проникая глубоко внутрь электронной микросхемы, изменяют электрическое состояние ее элементов, сбивая ячейки памяти и вызывая фальшивые срабатывания. Чем сложнее и современнее микросхема, тем меньше размеры каждого элемента и тем больше вероятность сбоев, которые могут привести к ее неправильной работе и даже к остановке процессора. Эта ситуация по своим последствиям схожа с внезапным зависанием компьютера в разгар набора текста, с той лишь разницей, что аппаратура спутников, вообще говоря, предназначена для автоматической работы. Для исправления ошибки приходится ждать следующего сеанса связи с Землей при условии, что спутник будет способен выйти на связь.
Первые следы радиации космического происхождения на Земле были обнаружены австрийцем Виктором Гессом еще в 1912 году. Позднее, в 1936 году, за это открытие он получил Нобелевскую премию. Атмосфера эффективно защищает нас от космического излучения: поверхности Земли достигает совсем не много так называемых галактических космических лучей с энергиями выше нескольких гигаэлектронвольт, рожденных за пределами Солнечной системы. Поэтому изучение энергичных частиц за пределами атмосферы Земли сразу стало одной из основных научных задач космической эры. Первый эксперимент по измерению их энергии был поставлен группой советского исследователя Сергея Вернова в 1957 году. Действительность превзошла все ожидания - приборы зашкалило. Спустя год руководитель аналогичного американского эксперимента Джеймс Ван Аллен понял, что это не сбой в работе прибора, а реально существующие мощнейшие потоки заряженных частиц, не относящихся к галактическим лучам. Энергия этих частиц недостаточно велика, чтобы они могли достигать поверхности Земли, но в космосе этот "недостаток" с лихвой компенсируется их количеством. Основным источником радиации в окрестностях Земли оказались высокоэнергичные заряженные частицы, "живущие" во внутренней магнитосфере Земли, в так называемых радиационных поясах.
Известно, что почти дипольное магнитное поле внутренней магнитосферы Земли создает особые зоны "магнитных бутылок", в которых заряженные частицы могут "захватываться" на длительное время, вращаясь вокруг силовых линий. При этом частицы периодически отражаются от околоземных концов силовой линии (где магнитное поле увеличивается) и медленно дрейфуют вокруг Земли по окружности. В наиболее мощном внутреннем радиационном поясе хорошо удерживаются протоны с энергиями вплоть до сотен мегаэлектронвольт. Дозы облучения, которые можно получить при его пролете, настолько велики, что долго в нем рискуют держать только научно-исследовательские спутники. Пилотируемые корабли прячутся на более низких орбитах, а большинство спутников связи и навигационных космических аппаратов находится на орбитах выше этого пояса. Наиболее близко к Земле внутренний пояс подходит в точках отражения. Из-за наличия магнитных аномалий (отклонений геомагнитного поля от идеального диполя) в тех местах, где поле ослаблено (над так называемой бразильской аномалией), частицы достигают высот 200-300 километров, а в тех, где оно усилено (над восточно-сибирской аномалией), - 600 километров. Над экватором пояс отстоит от Земли на 1500 километров. Сам по себе внутренний пояс довольно стабилен, но во время магнитных бурь, когда геомагнитное поле ослабевает, его условная граница спускается еще ближе к Земле. Поэтому положение пояса и степень солнечной и геомагнитной активности обязательно учитываются при планировании полетов космонавтов и астронавтов, работающих на орбитах высотой 300-400 километров.
Во внешнем радиационном поясе наиболее эффективно удерживаются энергичные электроны. "Население" этого пояса очень нестабильно и многократно возрастает во время магнитных бурь за счет вброса плазмы из внешней магнитосферы. К сожалению, именно по внешней периферии этого пояса проходит геостационарная орбита, незаменимая для размещения спутников связи: спутник на ней неподвижно "висит" над одной точкой земного шара (ее высота около 42 тысяч километров). Поскольку радиационная доза, создаваемая электронами, не столь велика, то на первый план выходит проблема электризации спутников. Дело в том, что любой объект, погруженный в плазму, должен находиться с ней в электрическом равновесии. Поэтому он поглощает некоторое количество электронов, приобретая отрицательный заряд и соответствующий "плавающий" потенциал, примерно равный температуре электронов, выраженной в электронвольтах. Появляющиеся во время магнитных бурь облака горячих (до сотен килоэлектрон вольт) электронов придают спутникам дополнительный и неравномерно распределенный, из-за различия электрических характеристик элементов поверхности, отрицательный заряд. Разности потенциалов между соседними деталями спутников могут достигать десятков киловольт, провоцируя спонтанные электрические разряды, выводящие из строя электрооборудование. Наиболее известным следствием такого явления стала поломка во время одной из магнитных бурь 1997 года американского спутника TELSTAR, оставившая значительную часть территории США без пейджерной связи. Поскольку геостационарные спутники обычно рассчитаны на 10-15 лет работы и стоят сотни миллионов долларов, то исследования электризации поверхностей в космическом пространстве и методы борьбы с ней обычно составляют коммерческую тайну.
Еще один важный и самый нестабильный источник космической радиации - это солнечные космические лучи. Протоны и альфа-частицы, ускоренные до десятков и сотен мегаэлектронвольт, заполняют Солнечную систему только на короткое время после солнечной вспышки, но интенсивность частиц делает их главным источником радиационной опасности во внешней магнитосфере, где геомагнитное поле еще слишком слабо, чтобы защитить спутники. Солнечные частицы на фоне других, более стабильны х источников радиации "отвечают" и за кратковременные ухудшения радиационной обстановки во внутренней магнитосфере, в том числе и на высотах, используемых для пилотируемых полетов.
Наиболее глубоко в магнитосферу энергичные частицы проникают в приполярных районах, так как частицы здесь могут большую часть пути свободно двигаться вдоль силовых линий, почти перпендикулярных к поверхности Земли. Приэкваториальные районы более защищены: там геомагнитное поле, почти параллельное земной поверхности, изменяет траекторию движения частиц на спиральную и уводит их в сторону. Поэтому трассы полетов, проходящие в высоких широтах, значительно более опасны с точки зрения радиационного поражения, чем низкоширотные. Эта угроза относится не только к космическим аппаратам, но и к авиации. На высотах 9-11 километров, где проходит большинство авиационных маршрутов, общий фон космической радиации уже настолько велик, что годовая доза, получаемая экипажами, оборудованием и часто летающими пассажирами, должна контролироваться по правилам, установленным для радиационно опасных видов деятельности. Сверхзвуковые пассажирские самолеты "Конкорд", поднимающиеся на еще большие высоты, имеют на борту счетчики радиации и обязаны лететь, отклоняясь к югу от кратчайшей северной трассы перелета между Европой и Америкой, если текущий уровень радиации превышает безопасную величину. Однако после наиболее мощных солнечных вспышек доза, полученная даже в течение одного полета на обычном самолете может быть больше, чем доза ста флюорографических обследований, что заставляет всерьез рассматривать вопрос о полном прекращении полетов в такое время. К счастью, всплески солнечной активности подобного уровня регистрируются реже, чем один раз за солнечный цикл - 11 лет.
Взбудораженная ионосфера
На нижнем этаже электрической солнечно-земной цепи расположена ионосфера - самая плотная плазменная оболочка Земли, буквально как губка впитывающая в себя и солнечное излучение, и высыпания энергичных частиц из магнитосферы. После солнечных вспышек ионосфера, поглощая солнечное рентгеновское излучение, нагревается и раздувается, так что плотность плазмы и нейтрального газа на высоте нескольких сотен километров увеличивается, создавая значительное дополнительное аэродинамическое сопротивление движению спутников и пилотируемых кораблей. Пренебрежение этим эффектом может привести к "неожиданному" торможению спутника и потере им высоты полета. Пожалуй, самым печально известным случаем такой ошибки стало падение американской станции "Скайлэб", которую "упустили" после крупнейшей солнечной вспышки, произошедшей в 1972 году. К счастью, во время спуска с орбиты станции "Мир" Солнце было спокойным, что облегчило работу российским баллистикам.
Однако, возможно, наиболее важным для большинства обитателей Земли эффектом оказывается влияние ионосферы на состояние радиоэфира. Плазма наиболее эффективно поглощает радиоволны только вблизи определенной резонансной частоты, зависящей от плотности заряженных частиц и равной для ионосферы примерно 5-10 мегагерцам. Радиоволны более низкой частоты отражаются от границ ионосферы, а волны более высокой - проходят сквозь нее, причем степень искажения радиосигнала зависит от близости частоты волны к резонансной. Спокойная ионосфера имеет стабильную слоистую структуру, позволяя за счет многократных отражений принимать радиосигнал диапазона коротких волн (с частотой ниже резонансной) по всему земному шару. Радиоволны с частотами выше 10 мегагерц свободно уходят через ионосферу в открытый космос. Поэтому радиостанции УКВ- и FM-диапазонов можно слышать только в окрестностях передатчика, а на частотах в сотни и тысячи мегагерц связываются с космическими аппаратами.
Во время солнечных вспышек и магнитных бурь количество заряженных частиц в ионосфере увеличивается, причем так неравномерно, что создаются плазменные сгустки и "лишние" слои. Это приводит к непредсказуемому отражению, поглощению, искажению и преломлению радиоволн. Кроме того, нестабильные магнитосфера и ионосфера и сами генерируют радиоволны, заполняя шумом широкий диапазон частот. Практически величина естественного радиофона становится сравнимой с уровнем искусственного сигнала, создавая значительные затруднения в работе систем наземной и космической связи и навигации. Радиосвязь даже между соседними пунктами может стать невозможной, но взамен можно случайно услышать какую-нибудь африканскую радиостанцию, а на экране локатора увидеть ложные цели (которые нередко принимают за "летающие тарелки"). В приполярных районах и зонах аврорального овала ионосфера связана с наиболее динамичными областями магнитосферы и поэтому наиболее чувствительна к приходящим от Солнца возмущениям. Магнитные бури в высоких широтах могут практически полностью блокировать радиоэфир на несколько суток. При этом, естественно, замирают и многие другие сферы деятельности, например авиасообщение. Именно поэтому все службы, активно использующие радиосвязь, еще в середине XX века стали одними из первых реальных потребителей информации о космической погоде.
Токовые струи в космосе и на Земле
Любители книг о полярных путешественниках наслышаны не только о перебоях радиосвязи, но и про эффект "сумасшедшей стрелки": во время магнитных бурь чувствительная стрелка компаса начинает вертеться как угорелая, безуспешно пытаясь уследить за всеми изменениями направления геомагнитного поля. Вариации поля создаются струями ионосферных токов силой в миллионы ампер - электроджетов, которые возникают в полярных и авроральных широтах при изменениях в магнитосферной токовой цепи. В свою очередь магнитные вариации, согласно всем известному закону электромагнитной индукции, генерируют вторичные электрические токи в проводящих слоях литосферы Земли, в соленой воде и в оказавшихся поблизости искусственных проводниках. Наводимая разность потенциалов невелика и составляет примерно несколько вольт на километр (максимальное значение было зарегистрировано в 1940 году в Норвегии и составило около 50 В/км), но в протяженных проводниках с низким сопротивлением - линиях связи и электропередач, трубопроводах, рельсах железных дорог - полная сила индуцированных токов может достигать десятков и сотен ампер.
Наименее защищены от подобного влияния воздушные низковольтные линии связи. И действительно, значительные помехи, возникавшие во время магнитных бурь, были отмечены уже на самых первых телеграфных линиях, построенных в Европе в первой половине XIX века. Сообщения об этих помехах можно, вероятно, считать первыми историческими свидетельствами нашей зависимости от космической погоды. Получившие распространение в настоящее время волоконно-оптические линии связи к такому влиянию нечувствительны, но в российской глубинке они появятся еще нескоро. Значительные неприятности геомагнитная активность должна доставлять и железнодорожной автоматике, особенно в приполярных районах. А в трубах нефтепроводов, зачастую тянущихся на многие тысячи километров, индуцированные токи могут значительно ускорять процесс коррозии металла.
В линиях электропередач, работающих на переменном токе частотой 50-60 Гц, индуцированные токи, меняющиеся с частотой менее 1 Гц, практически вносят только небольшую постоянную добавку к основному сигналу и должны были бы слабо влиять на суммарную мощность. Однако после аварии, произошедшей во время сильнейшей магнитной бури 1989 года в канадской энергетической сети и оставившей на несколько часов половину Канады без электричества, такую точку зрения пришлось пересмотреть. Причиной аварии оказались трансформаторы. Тщательные исследования показали, что даже небольшая добавка постоянного тока может вывести из строя трансформатор, предназначенный для преобразования переменного тока. Дело в том, что постоянная составляющая тока вводит трансформатор в неоптимальный режим работы с избыточным магнитным насыщением сердечника. Это приводит к избыточному поглощению энергии, перегреву обмоток и в конце концов к аварии всей системы. Последовавший анализ работоспособности всех энергетических установок Северной Америки выявил и статистическую зависимость между количеством сбоев в зонах повышенного риска и уровнем геомагнитной активности.
Космос и человек
Все описанные выше проявления космической погоды можно условно характеризовать как технические, а физические основы их влияния в общем известны - это прямое воздействие потоков заряженных частиц и электромагнитных вариаций. Однако невозможно не упомянуть и о других аспектах солнечно-земных связей, физическая сущность которых не вполне ясна, а именно о влиянии солнечной переменности на климат и биосферу.
Перепады полного потока излучения Солнца даже во время сильных вспышек составляют менее одной тысячной солнечной постоянной, то есть, казалось бы, они слишком малы, чтобы непосредственно изменять тепловой баланс атмосферы Земли. Тем не менее существует ряд косвенных доказательств, приведенных в книгах А. Л. Чижевского и других исследователей, свидетельствующих о реальности солнечного влияния на климат и погоду. Отмечалась, например, выраженная цикличность различных погодных вариаций с периодами, близкими к 11- и 22-летним периодам солнечной активности. Эта периодичность отражается и на объектах живой природы - она заметна по изменению толщины древесных колец.
В настоящее время широкое (может быть, даже излишне широкое) распространение получили прогнозы влияния геомагнитной активности на состояние здоровья людей. Мнение о зависимости самочувствия людей от магнитных бурь уже твердо устоялось в общественном сознании и даже подтверждается некоторыми статистическими исследованиями: например, количество людей, госпитализированных "скорой помощью", и число обострений сердечно-сосудистых заболеваний явно возрастает после магнитной бури. Однако с точки зрения академической науки доказательств собрано еще недостаточно. Кроме того, в человеческом организме отсутствует какой-либо орган или тип клеток, претендующих на роль достаточно чувствительного приемника геомагнитных вариаций. В качестве альтернативного механизма воздействия магнитных бурь на живой организм часто рассматривают инфразвуковые колебания - звуковые волны с частотами менее одного герца, близкими к собственной частоте многих внутренних органов. Инфразвук, возможно, излучаемый активной ионосферой, может резонансным образом воздействовать на сердечно-сосудистую систему человека. Остается только заметить, что вопросы зависимости космической погоды и биосферы еще ждут своего внимательного исследователя и к настоящему времени остаются, наверное, самой интригующей частью науки о солнечно-земных связях.
В целом же влияние космической погоды на нашу жизнь можно, вероятно, признать существенным, но не катастрофичным. Магнитосфера и ионосфера Земли неплохо защищают нас от космических угроз. В этом смысле интересно было бы проанализировать историю солнечной активности, пытаясь уяснить, что может ждать нас в будущем. Во-первых, в настоящее время отмечается тенденция к увеличению влияния солнечной активности, связанная с ослаблением нашего щита - магнитного поля Земли - более чем на 10 процентов за последние полвека и одновременным удвоением магнитного потока Солнца, служащего основным посредником при передаче солнечной активности.
Во-вторых, анализ солнечной активности за все время наблюдений солнечных пятен (с начала XVII века) показывает, что солнечный цикл, в среднем равный 11 годам, существовал не всегда. Во второй половине XVII века, во время так называемого минимума Маундера, солнечных пятен практически не наблюдалось в течение нескольких десятилетий, что косвенно свидетельствует и о минимуме геомагнитной активности. Однако идеальным для жизни этот период назвать трудно: он совпал с так называемым малым ледниковым периодом - годами аномально холодной погоды в Европе. Случайно это совпадение или нет, современной науке доподлинно неизвестно.
В более ранней истории отмечались и периоды аномально высокой солнечной активности. Так, в некоторые годы первого тысячелетия нашей эры полярные сияния постоянно наблюдались в Южной Европе, свидетельствуя о частых магнитных бурях, а Солнце выглядело помутневшим, возможно, из-за наличия на его поверхности огромного солнечного пятна или корональной дыры - еще одного объекта, вызывающего повышенную геомагнитную активность. Начнись такой период непрерывной солнечной активности сегодня, связь и транспорт, а с ними вся мировая экономика оказались бы в тяжелейшем положении.
* * *
Космическая погода постепенно занимает подобающее ей место в нашем сознании. Как и в случае с обыкновенной погодой, мы хотим знать, что нас ждет и в отдаленном будущем, и в ближайшие дни. Для исследований Солнца, магнитосферы и ионосферы Земли развернута сеть солнечных обсерваторий и геофизических станций, а в околоземном космосе парит целая флотилия научно-исследовательских спутников. Основываясь на приводимых ими наблюдениях, ученые предупреждают нас о солнечных вспышках и магнитных бурях.
Литература
Киппенхан Р. 100 миллиардов Солнц: Рождение, жизнь и смерть звезд. - М., 1990.
Куликов К. А., Сидоренко Н. С. Планета Земля. - М., 1972.
Мирошниченко Л. И. Солнце и космические лучи. - М., 1970.
Паркер Е. Н. Солнечный ветер // Астрономия невидимого. - М., 1967.
По материалам журнала "Наука и жизнь"
Геомагнитное поле (ГП) генерируется источниками, расположенными а также в магнитосфере и ионосфере. Оно защищает планету и жизнь на ней от пагубного влияния Его присутствие наблюдал каждый, кто держал компас и видел, как один конец стрелки указывает на юг, а другой - на север. Благодаря магнитосфере были совершены великие открытия в физике, и до сих пор ее наличие используется для морской, подводной, авиационной и космической навигации.
Наша планета - это громадный магнит. Северный его полюс находится в "верхней" части Земли, неподалеку от географического полюса, а южный - рядом с соответствующим географическим полюсом. Из этих точек на многие тысячи километров в космос простираются силовые магнитные линии, сосставляющие собственно магнитосферу.
Магнитные и географические полюса достаточно удалены друг от друга. Если провести четкую грань между магнитными полюсами, в итоге можно получить магнитную ось с углом наклона в 11,3° к оси вращения. Эта величина непостоянна, а все потому, что магнитные полюса перемещаются относительно поверхности планеты, ежегодно меняя свое местоположение.
Магнитный экран генерируется электрическими токами (движущимися зарядами), которые рождаются во внешнем жидком ядре, расположенном внутри Земли на очень приличной глубине. Это текучий металл, и он перемещается. Данный процесс именуется конвекцией. Движущееся вещество ядра образует токи и, как следствие, магнитные поля.
Магнитный экран надежно защищает Землю от Основной ее источник - солнечный ветер - движение ионизированных частиц, истекающих из Магнитосфера отклоняет этот непрерывный поток, перенаправляя его вокруг Земли, благодаря чему жесткая радиация не оказывает губительного влияния на все живое голубой планеты.
Если бы у Земли не было геомагнитного поля, то солнечный ветер лишил бы ее атмосферы. По одной из гипотез, именно это и случилось на Марсе. Солнечный ветер - далеко не единственная угроза, поскольку Солнце также высвобождает большое количество вещества и энергии в виде корональных выбросов, сопровождающихся сильнейшим потоком радиоактивных частиц. Однако и в этих случаях магнитное поле Земли защищает ее, отклоняя эти течения от планеты.
Магнитный экран меняет свои полюса приблизительно раз в 250 000 лет. Северный магнитный полюс становится на место северного, и наоборот. У ученых нет четкого объяснения, почему такое происходит.
Знакомство людей с удивительными свойствами земного магнетизма произошло еще на заре цивилизации. Уже во времена античности человечеству был известен магнитный железняк - магнетит. Однако кто и когда выявил, что природные магниты одинаково ориентируются в пространстве по отношению к географическим полюсам планеты, неизвестно. По одной из версий, китайцы были знакомы с этим явлением уже в 1100 году, однако использовать его на практике начали лишь спустя два века. В Западной Европе магнитный компас начали использовать в навигации в 1187 году.
Магнитное поле Земли можно разделить на:
Изменения геомагнитного поля во времени под влиянием как внутренних, так и внешних (по отношению к поверхности планеты) источников называют магнитными вариациями. Они характеризуются отклонением составляющих ГП от среднего значения в месте наблюдения. Магнитные вариации имеют непрерывную перестройку во времени, при этом зачастую такие перемены носят периодический характер.
Регулярные вариации, повторяющиеся ежесуточно, - это изменения магнитного поля, связанные с солнечно- и лунно-суточными изменениями напряженности ГП. Вариации достигают максимума днем и при лунном противостоянии.
Данные изменения возникают в результате влияния солнечного ветра на земную магнитосферу, изменений внутри самой магнитосферы и ее взаимодействия с ионизированным верхним слоем атмосферы.
Несмотря на то, что магнитный экран нельзя увидеть, обитатели планеты прекрасно его ощущают. К примеру, перелетные птицы строят свой маршрут, ориентируясь именно на него. Ученые выдвигают несколько гипотез относительно данного явления. Одна из них предполагает, что пернатые воспринимают его визуально. В глазах перелетных птиц имеются особые белки (криптохромы), которые способны менять свое положение под влиянием геомагнитного поля. Авторы данной гипотезы уверены, что криптохромы могут выполнять роль компаса. Однако не только птицы, но и морские черепахи используют магнитный экран в качестве GPS-навигатора.
Влияние геомагнитного поля на человека принципиально отличается от любого иного, будь то радиация или опасный ток, поскольку оно воздействует на человеческий организм полностью.
Ученые считают, что геомагнитное поле действует в ультранизком диапазоне частот, в результате чего отвечает основным физиологическим ритмам: дыхательному, сердечному и мозговому. Человек может и не ощущать ничего, но организм при этом все же реагирует на него функциональными изменениями нервной, сердечно-сосудистой систем и деятельности мозга. Психиатры уже много лет отслеживают взаимосвязь между всплесками интенсивности геомагнитного поля и обострением психических недугов, часто приводящих к суициду.
Возмущения магнитного поля, связанные с изменениями магнитосферно-ионосферной токовой системы, называются геомагнитной активностью (ГА). Для определения ее уровня используются два индекса - А и К. Последний показывает величину ГА. Он высчитывается на основе измерений магнитного экрана, осуществляемых ежедневно с трехчасовым интервалом, начиная с 00:00 UTC (всемирное координированное время). Наибольшие показатели магнитного возмущения сопоставляются со значениями геомагнитного поля спокойного дня для определенного научного учреждения, при этом в расчет принимаются максимальные величины из наблюдаемых отклонений.
На основе полученных данных исчисляется индекс К. В силу того, что он является квазилогарифмической величиной (т.е. увеличивается на единицу при увеличении возмущенности примерно в 2 раза), его нельзя усреднять с целью получения долгосрочной исторической картины состояния геомагнитного поля планеты. Для этого имеется индекс А, представляющий собой дневное среднее значение. Определяется он достаточно просто - каждое измерение индекса К преобразуется в эквивалентный индекс. Значения К, полученные на протяжении всего дня, усредняются, благодаря чему удается получить индекс А, значение которого в обычные дни не превышает порог в 100, а в период серьезнейших магнитных бурь может переваливать за 200.
Поскольку возмущения геомагнитного поля в разных точках планеты проявляются неодинаково, то значения индекса А из разных научных источников могут заметно разниться. Для того чтобы не было такого разбега, индексы А, полученные обсерваториями, сводятся к среднему и появляется глобальный индекс А р. То же самое и с индексом К р, который представляет собой дробную величину в интервале 0-9. Его значение от 0 до 1 говорит о том, что геомагнитное поле в норме, а значит, сохраняются оптимальные условия для прохождения на коротковолновых диапазонах. Конечно, при условии довольно интенсивного потока солнечного излучения. Геомагнитное поле в 2 балла характеризуется как умеренное магнитное возмущение, что немного усложняет прохождение дециметровых волн. Значения от 5 и до 7 говорят о наличии геомагнитных бурь, создающих серьёзные помехи упомянутому диапазону, а при сильном шторме (8-9 баллов) делают прохождение коротких волн невозможным.
Отрицательному воздействию магнитных бурь подвержены 50-70% населения всего мира. При этом начало стрессовой реакции у одних людей отмечается за 1-2 дня до магнитного возмущения, когда наблюдаются вспышки на солнце. У других - в самый пик или через некоторое время после чрезмерной геомагнитной активности.
Метозависимым людям, а также тем, кто страдает хроническими болезнями, необходимо отслеживать информацию о геомагнитном поле на неделю, чтобы при возможном приближении магнитных бурь исключить физические и эмоциональные нагрузки, а также любые действия и события, способные привести к стрессу.
Ослабление геомагнитного поля в помещениях (гипогеомагнитное поле) возникает из-за конструктивных особенностей различных строений, материалов стен, а также намагниченных конструкций. При нахождении в помещении с ослабленным ГП нарушается кровообращение, поставка кислорода и питательных веществ к тканям и органам. Ослабление магнитного экрана также влияет на нервную, сердечно-сосудистую, эндокринную, дыхательную, костную и мышечную системы.
Японский врач Накагава «обозвал» данное явление «синдромом дефицита магнитного поля человека». По своей значимости это понятие вполне может конкурировать с дефицитом витаминов и минералов.
Основными симптомами, указывающими на наличие данного синдрома, являются:
Регулярные суточные вариации магнитного поля создаются, в основном, изменениями токов в ионосфере Земли из-за изменения освещенности ионосферы Солнцем в течение суток. Нерегулярные вариации магнитного поля создаются вследствие воздействия потока солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли, изменениями внутри магнитосферы, и взаимодействия магнитосферы и ионосферы.
Cолнечный ветер - поток ионизированных частиц истекающий из солнечной короны со скоростью 300–1200 км/с (скорость солнечного ветра у Земли около 400 км/c) в окружающее космическое пространство. Солнечный ветер деформирует магнитосферы планет, порождает полярные сияния и радиационные пояса планет. Усиление солнечного ветра происходит во время вспышек на Солнце.
Мощная солнечная вспышка сопровождается испусканием большого количества ускоренных частиц - солнечных космических лучей. Самые энергичные из них (108-109 эВ) начинают приходить к Земле спустя 10 минут после максимума вспышки.
Повышенный поток солнечных космических лучей у Земли может наблюдаться несколько десятков часов. Вторжение солнечных космических лучей в ионосферу полярных широт вызывают дополнительную её ионизацию и соответственно ухудшение радиосвязи на коротких волнах.
Вспышка генерирует мощную ударную волну и выбрасывает в межпланетное пространство облако плазмы. Двигаясь со скоростью свыше 100 км/с, ударная волна и облако плазмы за 1,5-2 сутки достигают Земли, вызывая при этом резкие изменения магнитного поля, т.е. магнитную бурю, усиление полярных сияний, возмущения ионосферы.
Имеются данные о том, что через 2-4 сут после магнитной бури происходит заметная перестройка барического поля тропосферы. Это приводит к увеличению неустойчивости атмосферы , нарушению характера циркуляции воздуха (в частности, усиливается циклоногенез).
Индексы геомагнитной активности предназначены для описания вариаций магнитного поля Земли, вызванных нерегулярными причинами.
K индекс - трехчасовой квазилогарифмический индекс. K - это отклонение магнитного поля Земли от нормы в течение трехчасового интервала. Индекс был введен Дж. Бартельсом в 1938 г. и представляет собой значения от 0 до 9 для каждого трехчасового интервала (0-3, 3-6, 6-9 и т.д.) мирового времени. K-индекс увеличивается на единицу при увеличении возмущенности приблизительно в два раза.
Kp индекс - это трехчасовой планетарный индекс, введенный в Германии основан на K индексе. Kp вычисляется как среднее значение К индексов, определенных на 16 геомагнитых обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также от 0 до 9.
A индекс - ежедневный индекс геомагнитной активности, полученной как среднее число из восьми трехчасовых значений, измеряется в единицах напряженности магнитного поля нТл - нанотеслах и характеризует вариабельность магнитного поля Земли в данной точке пространства.
В последнее время вместо Kp индекса часто употребляется Ap индекс. Ap индекс измеряется нанотеслах.
Ap - планетарный индекс получаемый на основании усредненных данных по A индексам получаемых со станций расположенных по всему миру. Поскольку магнитные возмущения проявляются по разному в различных местах на Земном шаре, то для каждой обсерватории существует своя таблица отношений и расчетов индексов, построенная так, чтобы различные обсерватории в среднем за большой интервал времени давали одинаковые индексы.
Качественно состояние магнитного поля в зависимости от Кp индекса
Kp
Kp = 2, 3 - слабовозмущенное;
Kp = 4 - возмущенное;
Kp = 5, 6 - магнитная буря;
Kp >= 7 - сильная магнитная буря.
Для обсерватории Москвы:
| Вариации магнитного поля [нТ] | 5-10 | 10-20 | 20-40 | 40-70 | 70-120 | 120-200 | 200-330 | 330-500 | >550 | |
| K-индекс | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
Kp-индекс, глобальный планетарный индекс геомагнитной активности. K-индекс представляет собой трехчасовой квазилогарифмический локальный индекс геомагнитной активности по отношению к кривой спокойного дня для данного местоположения. Kp-индекс измеряет отклонение самой нарушенной горизонтальной составляющей магнитного поля на стационарных станциях по всему миру по их собственным локальным K-индексам. Затем глобальный Kp-индекс определяется алгоритмом, который объединяет средние значения каждой станции. Kp-индекс колеблется от 0 до 9, где значение 0 означает отсутствие геомагнитной активности, а значение 9 означает экстремальный геомагнитный шторм.
График Kp-индекса на этом веб-сайте дает представление о текущих геомагнитных условиях, а также условия за прошедшие сутки и прогноз на ближайший час.
Предварительный Kp-индекс является Kp-индексом из SWPC NOAA, который обновляется каждые 3 часа с оценкой измеренного Kp за последние 3 часа. Эти периоды: 00:00-03:00 UTC, 03:00-06:00 UTC и т. д. Предварительный Kp-индекс состоит из 10 значений и варьируется от 0 до 9 и представляет собой оценку наблюдаемого Kp-значения в течение определенного 3-часового периода. Таким образом, это не прогноз или индикатор текущих условий, он всегда показывает значение Kp, которое наблюдалось в течение определенного периода. На рисунке ниже показан график предварительного Kp-индекса с октября 2003 года с 3-дневным интенсивным геомагнитным штормом.
В приведенной ниже таблице показан предварительный Kp-индекс с его 10 значениями, которые представляют собой G-масштаб, определенное значение Kp-индекса, границу аврорального овала в локальной полуночи при определенном Kp-значении, описание авроральной активности для специфического Kp-индекса и частота возникновения определенного значения Kp-индекса в течение одного солнечного цикла.
| Kp | GG-шкала | Геомагнитная широта | Авроральная активность | Средняя частота |
|---|---|---|---|---|
| 0 | G0 | 66.5° или выше | Тихо | |
| 1 | G0 | 64.5° | Тихо | |
| 2 | G0 | 62.4° | Тихо | |
| 3 | G0 | 60.4° | Слабая активность | |
| 4 | G0 | 58.3° | Активный | |
| 5 | G1 | 56.3° | Малый шторм | 1700 за цикл (900 дней за цикл) |
| 6 | G2 | 54.2° | Умеренный шторм | 600 за цикл (360 дней за цикл) |
| 7 | G3 | 52.2° | Сильный шторм | 200 за цикл (130 дней за цикл) |
| 8 | G4 | 50.1° | Тяжелая буря | 100 за цикл (60 дней за цикл) |
| 9 | G5 | 48.1° или ниже | Экстремальная буря | 4 за цикл (4 дня за цикл) |
Окончательный Kp-индекс поступает из GFZ в Потсдаме, Германия, и обновляется два раза в месяц. Это официальные окончательные значения Kp для научных исследований и архивных целей. Окончательный Kp-индекс немного отличается от предварительного Kp-индекса. В отличие от предварительного Kp-индекса, окончательный Kp-индекс выражается в шкале третей и имеют 28 значений, предварительный Kp-индекс имеет только 10 значений.
Модель Wing Kp USAF Weather Agency, выражена по третей шкале и имеет 28 предварительных значений. Она отображает наблюдаемый Kp и дает прогноз на следующий и ближайшие 4 часа. Для прогноза используются данные о солнечном ветре в режиме реального времени полученные Обсерваторией глубокого космоса (DSCOVR). На приведенном ниже рисунке показан пример графика Wing Kp-index, который имеется на нашем веб-сайте. Сплошная линия демонстрирует прогнозируемый Kp-индекс на 1 час вперед, а барами обозначен наблюдаемый Kp-индекс.
В приведенной ниже таблице показаны значения, которые могут принимать Kp-индекс и Wing Kp-индекс. Это 28 значений вместо 10 значений которые принимает предварительный Kp-индекс.
| Kp | Kp в десятичных знаках | G-шкала | Авроральная активность |
|---|---|---|---|
| 0o | 0,00 | G0 | Тихо |
| 0+ | 0,33 | G0 | Тихо |
| 1- | 0,67 | G0 | Тихо |
| 1o | 1,00 | G0 | Тихо |
| 1+ | 1,33 | G0 | Тихо |
| 2- | 1,67 | G0 | Тихо |
| 2o | 2,00 | G0 | Тихо |
| 2+ | 2,33 | G0 | Тихо |
| 3- | 2,67 | G0 | Слабая активность |
| 3o | 3,00 | G0 | Слабая активность |
| 3+ | 3,33 | G0 | Слабая активность |
| 4- | 3,67 | G0 | активный |
| 4o | 4,00 | G0 | активный |
| 4+ | 4,33 | G0 | активный |
| 5- | 4,67 | G1 | Малый шторм |
| 5o | 5,00 | G1 | Малый шторм |
| 5+ | 5,33 | G1 | Малый шторм |
| 6- | 5,67 | G2 | Умеренный шторм |
| 6o | 6,00 | G2 | Умеренный шторм |
| 6+ | 6,33 | G2 | Умеренный шторм |
| 7- | 6,67 | G3 | Сильный шторм |
| 7o | 7,00 | G3 | Сильный шторм |
| 7+ | 7,33 | G3 | Сильный шторм |
| 8- | 7,67 | G4 | Тяжелая буря |
| 8o | 8,00 | G4 | Тяжелая буря |
| 8+ | 8,33 | G4 | Тяжелая буря |
| 9- | 8,67 | G4 | Тяжелая буря |
| 9o | 9,00 | G5 | Экстремальная буря |
Для обозначения состояния наблюдаемой и предсказания геомагнитной активности NOAA использует пятиуровневую систему, называемую G-шкалой. Эта шкала используется для обозначения силы геомагнитного шторма. Эта шкала варьируется от G1 до G5, причем G1 является самым низким уровнем, а G5 - самым высоким. Условия отсутствия шторма обозначаются как G0, однако, это значение обычно не используется. Каждый G-уровень имеет, связанное с ним определенное значение Kp-индекса, от 5 - G1 до 9 - G5. G-шкала часто используется на этом сайте.
В пределах области высоких широт, при Kp-индексе oт 4, появляется возможность наблюдения северного сияния. Для средних широт, необходим Kp-индекс не ниже 7. Для низких широт значения Kp-индекса 8 или 9 дают некоторую степень вероятности наблюдать севернре сияние. Мы сделали удобный список в котором ориентировочно указаны значения Kp-индекса необходимые для указанного в таблице местоположения в пределах досягаемости авроральных овалов.
Важно! Обратите внимание, что приведенные ниже местоположения дают некоторую степень вероятности наблюдения северного сияния для указанного значения Kp-индекса при максимально благоприятных для наблюдения локальных условиях. Что включает, но не ограничивается: хрошие местные погодные условия, отсутствие облаков, отсутствие лунного света и прямую видимость горизонта.
| Kp | Местоположение |
|---|---|
| 0 | Северная Америка:
Европа:
|
| 1 | Северная Америка:
Европа:
|
| 2 | Северная Америка:
Европа:
|
| 3 | Северная Америка:
Европа:
|
| 4 | Северная Америка:
Европа:
|
| 5 | Северная Америка:
Europe:
Южное полушарие:
|
| 6 | Северная Америка:
Европа:
Южное полушарие:
|
| 7 | Северная Америка:
Европа:
Южное полушарие:
|
| 8 | Северная Америка:
Европа:
Азия:
Южное полушарие:
|
| 9 | Северная Америка:
Европа:
Азия:
Южное полушарие:
|
Добрый всем день! Сегодня я решила написать такую необычно интересную статью о магнитных бурях. Вообще раньше, я никогда не ощущала на себе никого действия и даже не задумывалась над этим вопросом, что это такое и вообще как они влияют на человека и на нашу Землю.
Но время шло, и сейчас я все чаще ощущаю на себе эти так сказать магнитные потоки. Иногда чувствую себя плохо, а оказывается одной из причин служат магнитные дни.
Давайте разберемся, что это такое. Я не буду сильно вдаваться в большие подробности, так в этой заметке, я хочу просто дать вам небольшие рекомендации и опубликовать график магнитных бурь по дням на месяц. Да бы предостеречь Вас от неприятностей связанных с вашим здоровьем.
На Солнце постоянно происходят вспышки и некоторые из них мощнее, некоторые слабее. И вот когда особо сильные вспышки происходят поток заряженных частиц устремляется в разные стороны, в том числе в сторону Земли. Спустя сутки, а может быть и двое они достигают Земли и начинают влиять на естественное магнитное поле нашей планеты.
На крайнем Севере это видно по состоянию атмосферы и возникает такое явление, как Северное Сияние. Так вот, когда происходит искажение геомагнитного поля это и отражается на состоянии человека.
Так вот, в обычных условиях через капилляры кровь движется достаточно быстро, а вот когда изменяется геомагнитный фон, то движение крови замедляется по капиллярам, наши красные кровяные тельца в крови слипаются и очень медленно движутся из-за чего, организм вынужден повышать артериальное давление, происходит усиленный выброс гормонов надпочечников, гормонов стресса — это и кортизола и адреналина. Изменяется уровень мелатонина в крови, который отвечает за адаптацию организма, при этом усиливается на 75% случаев инфаркта миокард.
По наблюдениям скорой помощи, в те дни когда есть магнитные бури, то на 20% экстренных ситуаций становится больше, чем обычно.
Готовясь в этой заметке я нашла очень интересный материал из программы «Жить здорово» мне бы очень хотелось, чтобы вы обязательно просмотрели это видео. В нем Елена Малышева и ее помощники все очень четко и ясно по полочкам показывают и объясняют, используя опыты, а в конце дают ценные рекомендации.
Поэтому, если хотите себе помочь, то не отказывайте себе в этом важном совете, который дается в самом конце:
Вчера еще наткнулась на одно видео, которое было снято в программе «О самом главном» и вы знаете, меня там многое поразило, оказывается некоторые люди сами за частую виноваты в том, что они не могут справиться с магнитными бурями, и знаете почему? Уделите 15 минут своего времени и просмотрите этот видеосюжет, который основан на реальных фактах и двух жизненных историях молодых женщин.
И тогда вы точно будете себя лучше чувствовать!
Хочется отметить, что все магнитные потоки даны из предварительных данных и воспринимать как точную информацию не нужно. Ведь все таки наш мир не стоит на месте, некоторые земные и космические явления нельзя предугадать и увидеть. Возможно в будущем что-то такое и изобретут, чтобы угадывать с вероятностью на 100%))).
Конечно не все из нас будут углубляться в эти расписания, поэтому я сначала написала кратко даты, а потом привела график.
Важно! В дальнейшем следите за обновлениями сайта, информация будет появляться постоянно помесячно онлайн. Поэтому предлагаю добавить сайт в закладки и когда Вам будет удобно просматривайте эти данные.
Расписание на этот промежуток времени будет таким. Обратите внимание на красные и желтые столбики, если вы их видите на этом графике, будьте бдительны к этим датам:
Как понимать эту таблицу, график? В помощь для Вас, я составила вот такую памятку:
На этом я заканчиваю писать это пост. В заключении хочу сказать, берегите себя и своих близких! Ведь здоровье превыше всего! Если будет здоровье, будет все! Всего самого хорошего и доброго! До встречи!
С уважением, Екатерина Манцурова
