Геомагнитни условия в таблицата. Индекси на слънчевата и геомагнитната активност. Влиянието на магнитните бури върху човешкото здраве

Сега: Kp= 6 буря

Всъщност на места приливът на бурята се повиши до 7-8 бала

Състояние на магнитното поле в зависимост от индекса Kp

Kp< 2 - спокойное;

Kp = 2, 3 - леко нарушено;

Kp = 4 - нарушено;

Kp = 5, 6 - магнитна буря;

Kp = 7, 8 - силна магнитна буря;

Kp = 9 - много силна геомагнитна буря.

Информаторът за магнитна буря показва средните прогнозирани стойности на глобалната геомагнитен индекс (Cr-индекс) Земята, въз основа на геофизични данни от дванадесет обсерватории по света.
Cr-индекс – характеризира геомагнитното поле в глобален мащаб.
В различните части на земната повърхност Cr-индексът се различава в рамките на 1-2 единици. Целият диапазон на Cr-индекса е от 1 до 9 единици. На различните континенти индексът може да се различава с една или две единици (+/-), като целият диапазон е от нула до девет.
Информаторът прогнозира магнитни бури за 3 дни, осем стойности на ден, за всеки 3 часа от деня.

Зеленият цвят е безопасно ниво на геомагнитна активност.
Червен цвят – магнитна буря (Cr-индекс > 5).
Колкото по-висока е червената вертикална линия, толкова по-силна е магнитната буря.

Нивото, при което са вероятни забележими ефекти върху здравето на чувствителните към времето хора (Cr-индекс > 6), е маркирано с хоризонтална червена линия.

Приемат се следните коефициенти на Cr-индекс:
Следните индекси на магнитното поле са относително благоприятни за здравето: Cr = 0-1 – геомагнитната обстановка е спокойна; Cr = 1-2 – геомагнитна обстановка от спокойна до слабо смутена; Cr = 3-4 – от слабо нарушено до нарушено.
Следните показатели на магнитното поле са неблагоприятни за здравето:

Cr = 5-6 – магнитна буря;

Cr = 7-8 – голяма магнитна буря; Cr = 9 – максимална възможна стойностПо материали от www.meteofox.ru

ВЛИЯНИЕ НА КОСМОФИЗИЧНИТЕ ФАКТОРИ ВЪРХУ БИОСФЕРАТА.

Извършен е анализ на факти, потвърждаващи влиянието на Слънцето, както и електромагнитни полета от естествен и изкуствен произход върху живите организми. Направени са предположения за източниците и механизма на човешката реакция към магнитни бури, природата на „биоефективните честотни прозорци“, чувствителността към

електромагнитни полета
с различен генезис. Обсъжда се социално-историческият аспект на влиянието на космическото време върху хората.

Пълният текст на статията се намира на този адрес ПРИРОДАТА ИМА И КОСМИЧЕСКО ВРЕМЕ. Но все пак за извънземните, които ни гледат от далечна звезда, Земята остава само песъчинка в океана от плазмено запълване слънчева системакакто цялата Вселена, така и нашият етап на развитие могат да бъдат сравнени повече с първите стъпки на детето, отколкото с постигането на зрялост. Новият свят, който се отвори за човечеството, е не по-малко сложен и, както е на Земята, не винаги е приятелски настроен. Докато го овладявахме, имаше загуби и грешки, но постепенно се учим да разпознаваме нови опасности и да ги преодоляваме. И има много от тези опасности. Това включва фонова радиация в горните слоеве на атмосферата, загуба на комуникация със сателити, самолети и наземни станции и дори катастрофални аварии на комуникационни и електропроводи, които възникват по време на мощни магнитни бури.

Слънцето е нашето всичко
Слънцето наистина е центърът на нашия свят. В продължение на милиарди години той държи планетите близо до себе си и ги нагрява. Земята е наясно с промените в слънчевата активност, които в момента се проявяват главно под формата на 11-годишни цикли. По време на изблици на активност, които стават по-чести при максимумите на цикъла, в слънчевата корона се раждат интензивни потоци от рентгеново лъчение и енергийно заредени частици - слънчеви космически лъчи, и огромни маси от плазма и магнитно поле (магнитни облаци) се изхвърлят в междупланетното пространство. Въпреки че магнитосферата и атмосферата на Земята доста надеждно защитават всички живи същества от преките ефекти на слънчевите частици и радиация, много човешки творения, например радиоелектроника, авиационна и космическа техника, комуникационни и електропроводи, тръбопроводи, се оказват много чувствителен към електромагнитни и корпускулярни влияния, идващи от околоземното пространство.
Нека сега се запознаем с най-важните практически прояви на слънчевата и геомагнитната активност, често наричани „космическо време“.

опасно! радиация!
Може би едно от най-ярките проявления на враждебността на космоса към човека и неговите творения, освен, разбира се, почти пълен вакуум по земните стандарти, е радиацията - електрони, протони и по-тежки ядра, ускорени до огромни скорости и способни да унищожат органични и неорганични молекули. Вредата, която радиацията причинява на живите същества, е добре известна, но достатъчно голяма доза радиация (т.е. количеството енергия, погълнато от дадено вещество и използвано за неговото физическо и химично унищожаване) също може да повреди радиоелектронните системи. Електрониката също страда от „единични повреди“, когато особено високоенергийни частици, проникващи дълбоко в електронна микросхема, променят електрическото състояние на нейните елементи, нокаутирайки клетките на паметта и причинявайки фалшиви положителни резултати. Колкото по-сложна и модерна е микросхемата, толкова по-малки размеривсеки елемент и толкова по-голяма е вероятността от повреди, които могат да доведат до неправилната му работа и дори до спиране на процесора. Тази ситуация е подобна по своите последствия на внезапно замръзване на компютър по време на писане, с единствената разлика, че сателитното оборудване, най-общо казано, е проектирано да работи автоматично. За да коригирате грешката, трябва да изчакате следващата сесия за комуникация със Земята, при условие че сателитът може да комуникира.

Първите следи от радиация от космически произход на Земята са открити от австриеца Виктор Хес през 1912 г. По-късно, през 1936 г., за това откритие той получава Нобелова награда. Атмосферата ефективно ни защитава от космическата радиация: много малко така наречени галактически космически лъчи с енергия над няколко гигаелектронволта, генерирани извън Слънчевата система, достигат повърхността на Земята. Следователно изследването на енергийните частици извън земната атмосфера веднага се превърна в една от основните научни задачи на космическата ера. Първият експеримент за измерване на тяхната енергия е извършен от група съветски изследовател Сергей Вернов през 1957 г. Реалността надхвърли всички очаквания - инструментите излязоха извън мащаба. Година по-късно ръководителят на подобен американски експеримент Джеймс Ван Алън осъзнава, че това не е неизправност на устройството, а реални мощни потоци от заредени частици, които не са свързани с галактическите лъчи. Енергията на тези частици не е достатъчно висока, за да достигнат повърхността на Земята, но в космоса този „недостатък“ е повече от компенсиран от техния брой. Основният източник на радиация в околностите на Земята се оказаха високоенергийни заредени частици, „живеещи“ във вътрешната магнитосфера на Земята, в така наречените радиационни пояси.

Известно е, че почти диполното магнитно поле на вътрешната магнитосфера на Земята създава специални зони от „магнитни бутилки“, в които заредени частици могат да бъдат „уловени“ за дълго време, въртящи се около електропроводи. В този случай частиците периодично се отразяват от близките до Земята краища на полевата линия (където магнитното поле се увеличава) и бавно се носят около Земята в кръг. В най-мощния вътрешен радиационен пояс протоните с енергия до стотици мегаелектронволта са добре задържани. Дозите радиация, които могат да бъдат получени по време на полета му, са толкова високи, че само изследователските спътници рискуват да бъдат задържани в него дълго време. Пилотираните космически кораби са скрити в по-ниски орбити, а повечето комуникационни спътници и навигационни космически кораби са в орбити над този пояс. Вътрешният пояс се доближава най-много до Земята в точките на отражение. Поради наличието на магнитни аномалии (отклонения на геомагнитното поле от идеален дипол) в местата, където полето е отслабено (над т.нар. бразилска аномалия), частиците достигат височини от 200-300 километра, а в тези, където то е укрепен (над източносибирската аномалия), - 600 километра. Над екватора поясът е на 1500 километра от Земята. Самият вътрешен пояс е доста стабилен, но по време на магнитни бури, когато геомагнитното поле отслабва, конвенционалната му граница се спуска още по-близо до Земята. Следователно положението на пояса и степента на слънчева и геомагнитна активност задължително се вземат предвид при планирането на полети на космонавти и астронавти, работещи в орбити на височина 300-400 километра.

Енергийните електрони се задържат най-ефективно във външния радиационен пояс. „Населението“ на този пояс е много нестабилно и се увеличава многократно по време на магнитни бури поради инжектирането на плазма от външната магнитосфера. За съжаление, по външната периферия на този пояс минава геостационарната орбита, която е необходима за разполагане на комуникационни спътници: спътникът върху нея неподвижно „виси“ над една точка на земното кълбо (надморската му височина е около 42 хиляди километра). Тъй като радиационната доза, създадена от електроните, не е толкова голяма, проблемът с наелектризирането на сателитите излиза на преден план. Факт е, че всеки обект, потопен в плазма, трябва да бъде в електрическо равновесие с нея. Следователно той поглъща определен брой електрони, придобивайки отрицателен заряд и съответен „плаващ“ потенциал, приблизително равен на температурата на електроните, изразена в електронволта. Облаци от горещи (до стотици килоелектронволта) електрони, които се появяват по време на магнитни бури, дават на сателитите допълнителен и неравномерно разпределен, поради разликата в електрическите характеристики на повърхностните елементи, отрицателен заряд. Потенциалните разлики между съседни сателитни части могат да достигнат десетки киловолта, провокирайки спонтанни електрически разряди, които повреждат електрическото оборудване. Най-известната последица от това явление е повредата на американския спътник TELSTAR по време на една от магнитните бури през 1997 г., която остави значителна част от Съединените щати без пейджър комуникация. Тъй като геостационарните спътници обикновено са проектирани да издържат 10-15 години и струват стотици милиони долари, изследванията на електрифицирането на повърхности в космоса и методите за борба с него обикновено са търговска тайна.

Друг важен и най-нестабилен източник на космическа радиация са слънчевите космически лъчи. Протони и алфа частици, ускорени до десетки и стотици мегаелектронволта, изпълват Слънчевата система само с кратко времеслед слънчево изригване, но интензивността на частиците ги прави основен източник на радиационна опасност във външната магнитосфера, където геомагнитното поле все още е твърде слабо, за да защити сателитите. Слънчевите частици, на фона на други, по-стабилни източници на радиация, също са „отговорни“ за краткотрайното влошаване на радиационната обстановка във вътрешната магнитосфера, включително на височини, използвани за пилотирани полети.

Енергийните частици проникват най-дълбоко в магнитосферата в субполярните региони, тъй като частиците тук могат повечето отпътищата се движат свободно по силови линии, почти перпендикулярни на повърхността на Земята. Близките екваториални региони са по-защитени: там геомагнитното поле, почти успоредно на земната повърхност, променя траекторията на частиците на спирална и ги отвежда настрани. Следователно маршрутите на полетите, минаващи на високи географски ширини, са много по-опасни от гледна точка на радиационно увреждане от тези на ниски ширини. Тази заплаха се отнася не само за космическите кораби, но и за авиацията. На височини 9-11 километра, където минават повечето авиационни маршрути, общият фон на космическата радиация вече е толкова висок, че годишната доза, получавана от екипажите, оборудването и често летящите, трябва да се контролира според правилата, установени за радиационно опасни дейности. Свръхзвуковите пътнически самолети Concorde, които летят до дори по-големи височини, имат броячи на радиация на борда и се изисква да летят на юг от най-краткия северен маршрут между Европа и Америка, ако текущото ниво на радиация надвиши безопасната стойност. Но след най-мощните слънчеви изригвания дозата, получена дори по време на един полет на конвенционален самолет, може да бъде по-голяма от дозата на сто флуорографски изследвания, което налага сериозно да се обмисли въпросът за пълното спиране на полетите в такива моменти. За щастие, изблици на слънчева активност от това ниво се записват по-рядко от веднъж на слънчев цикъл - 11 години.

Възбудена йоносфера
На долния етаж на електрическата слънчево-земна верига е йоносферата - най-плътната плазмена обвивка на Земята, буквално като гъба, поглъщаща както слънчевата радиация, така и утаяването на енергийни частици от магнитосферата. След слънчевите изригвания йоносферата поглъща слънчевата рентгеново лъчение, се нагрява и надува, така че плътността на плазмата и неутралния газ на височина от няколкостотин километра се увеличава, създавайки значително допълнително аеродинамично съпротивление на движението на сателити и пилотирани космически кораби. Пренебрегването на този ефект може да доведе до „неочаквано“ спиране на сателита и загуба на височината на полета му. Може би най-известният случай на такава грешка беше падането американска станцияСкайлаб, който беше "пропуснат" след най-голямото слънчево изригване през 1972 г. За щастие по време на слизането на станцията "Мир" от орбита Слънцето беше спокойно, което улесни работата на руските балистици.

Но може би най-важният ефект за повечето жители на Земята е влиянието на йоносферата върху състоянието на радиопредаване. Плазмата най-ефективно поглъща радиовълните само в близост до определена резонансна честота, която зависи от плътността на заредените частици и е равна на приблизително 5-10 мегахерца за йоносферата. Радиовълните с по-ниска честота се отразяват от границите на йоносферата, а вълните с по-висока честота преминават през нея, като степента на изкривяване на радиосигнала зависи от близостта на честотата на вълната до резонансната. Тихата йоносфера има стабилна слоеста структура, позволяваща, поради множество отражения, да приема късовълнов радиосигнал (с честота под резонансната) по цялото земно кълбо. Радиовълни с честоти над 10 мегахерца преминават свободно през йоносферата в открития космос. Следователно VHF и FM радиостанциите могат да се чуят само в близост до предавателя и на честоти от стотици и хиляди мегахерца те комуникират с космически кораби.

По време на слънчеви изригвания и магнитни бури броят на заредените частици в йоносферата се увеличава толкова неравномерно, че се създават плазмени съсиреци и „допълнителни“ слоеве. Това води до непредсказуемо отражение, поглъщане, изкривяване и пречупване на радиовълните. Освен това самите нестабилни магнитосфера и йоносфера генерират радиовълни, запълвайки широк диапазон от честоти с шум. На практика големината на естествения радиофон става сравнима с нивото на изкуствения сигнал, създавайки значителни трудности при работата на наземните и космически комуникационни и навигационни системи. Радиовръзката дори между съседни точки може да стане невъзможна, но в замяна можете случайно да чуете някоя африканска радиостанция и да видите фалшиви цели на екрана на локатора (които често се бъркат с „летящи чинии“). В субполярните региони и авроралните овални зони йоносферата е свързана с най-динамичните региони на магнитосферата и следователно е най-чувствителна към смущения, идващи от Слънцето. Магнитните бури във високи географски ширини могат почти напълно да блокират радиопредаванията за няколко дни. В същото време, естествено, много други сфери на дейност, като пътуването със самолет, също са замразени. Ето защо всички услуги, които активно използват радиокомуникации, още в средата на 20 век се превърнаха в едни от първите реални потребители на информация за космическото време.

Актуални струи в космоса и на Земята
Феновете на книги за полярни пътешественици са чували не само за прекъсвания в радиокомуникациите, но и за ефекта на „лудата игла“: по време на магнитни бури чувствителната стрелка на компаса започва да се върти като луда, безуспешно опитвайки се да проследи всички промени в посока на геомагнитното поле. Вариациите на полето се създават от струи йоносферни токове със сила от милиони ампери - електроджети, които възникват в полярни и аврорални ширини с промени в веригата на магнитосферния ток. На свой ред, магнитните вариации, съгласно добре известния закон за електромагнитната индукция, генерират вторични електрически токовев проводимите слоеве на литосферата на Земята, в солената вода и в близките изкуствени проводници. Индуцираната потенциална разлика е малка и възлиза приблизително на няколко волта на километър (максималната стойност е регистрирана през 1940 г. в Норвегия и е около 50 V/km), но при дълги проводници с ниско съпротивление - съобщителни и електропроводи, тръбопроводи, релси. железници- общата сила на индуцираните токове може да достигне десетки и стотици ампера.

Въздушните комуникационни линии с ниско напрежение са най-малко защитени от такова влияние. Наистина, значителни смущения, възникнали по време на магнитни бури, вече са забелязани на първите телеграфни линии, построени в Европа през първата половина на 19 век. Докладите за тези смущения вероятно могат да се считат за първото историческо доказателство за нашата зависимост от космическото време. Широко разпространените в момента оптични комуникационни линии са нечувствителни към подобно влияние, но те няма да се появят в руската пустош за дълго време. Геомагнитната активност също трябва да причини значителни проблеми за железопътната автоматизация, особено в полярните региони. А в нефтопроводите, често простиращи се на много хиляди километри, индуцираните токове могат значително да ускорят процеса на корозия на метала.

В електропроводи, работещи с променлив ток с честота 50-60 Hz, индуцираните токове, вариращи с честота по-малка от 1 Hz, на практика правят само малка постоянна добавка към основния сигнал и трябва да имат малък ефект върху общата мощност. Въпреки това, след авария, която се случи по време на силната магнитна буря от 1989 г. в канадската енергийна мрежа и остави половин Канада без електричество за няколко часа, тази гледна точка трябваше да бъде преразгледана. Причината за аварията се оказаха трансформатори. Внимателно изследване показа, че дори малко добавяне на постоянен ток може да разруши трансформатор, предназначен да преобразува AC. Факт е, че компонентът на постоянния ток въвежда трансформатора в неоптимален режим на работа с прекомерно магнитно насищане на сърцевината. Това води до прекомерно поглъщане на енергия, прегряване на намотките и в крайна сметка до повреда на цялата система. Последващият анализ на представянето на всички електроцентралиСеверна Америка също разкри статистическа връзка между броя на повреди във високорискови зони и нивото на геомагнитна активност.

Космос и човек
Всички гореописани прояви на космическото време могат условно да се характеризират като технически и физическа основатехните влияния са общоизвестни - те са преките ефекти на потоците от заредени частици и електромагнитните вариации. Невъзможно е обаче да не споменем и други аспекти на слънчево-земните връзки, чиято физическа същност не е напълно ясна, а именно влиянието на слънчевата променливост върху климата и биосферата.

Промените в общия поток от слънчева радиация, дори по време на силни изригвания, възлизат на по-малко от една хилядна от слънчевата константа, тоест изглежда, че те са твърде малки, за да променят директно топлинния баланс на земната атмосфера. Въпреки това има редица косвени доказателства, дадени в книгите на А. Л. Чижевски и други изследователи, показващи реалността на слънчевото влияние върху климата и времето. Например, беше отбелязана подчертана цикличност на различни вариации на времето с периоди, близки до 11- и 22-годишни периоди на слънчева активност. Тази периодичност се отразява и в обектите на живата природа - забелязва се в промяната на дебелината на дървесните пръстени.

В момента прогнозите за влиянието на геомагнитната активност върху здравето на хората са широко разпространени (може би дори твърде широко). Мнението за зависимостта на благосъстоянието на хората от магнитните бури вече е твърдо установено общественото съзнаниеи дори се потвърждава от някои статистически изследвания: например, броят на хората, хоспитализирани от линейки, и броят на обострянията на сърдечно-съдови заболявания ясно се увеличават след магнитна буря. От гледна точка на академичната наука обаче все още не са събрани достатъчно доказателства. Освен това в човешкото тялоняма орган или клетъчен тип, който да твърди, че е достатъчно чувствителен приемник на геомагнитни вариации. Инфразвуковите вибрации често се разглеждат като алтернативен механизъм за въздействието на магнитните бури върху живия организъм - звукови вълнис честоти под един херц, близки до естествената честота на много вътрешни органи. Инфразвук, вероятно излъчван от активната йоносфера, може да има резонансен ефект върху човешката сърдечно-съдова система. Остава само да се отбележи, че въпросите за връзката между космическото време и биосферата все още чакат своя внимателен изследовател и към днешна дата остават вероятно най-интригуващата част от науката за слънчево-земните връзки.

Като цяло влиянието на космическото време върху нашия живот вероятно може да се счита за значително, но не и катастрофално. Магнитосферата и йоносферата на Земята ни защитават добре от космически заплахи. В този смисъл би било интересно да анализираме историята на слънчевата активност, опитвайки се да разберем какво може да ни очаква в бъдеще. Първо, в момента има тенденция към увеличаване на влиянието на слънчевата активност, свързана с отслабването на нашия щит - магнитното поле на Земята - с повече от 10 процента през последния половин век и едновременно с това удвояване на слънчевия магнитен поток, който служи като основен посредник при предаването на слънчевата активност.

Второ, анализът на слънчевата активност за целия период на наблюдения на слънчеви петна (от началото на 17 век) показва, че слънчевият цикъл, средно равен на 11 години, не винаги е съществувал. През втората половина на 17 век, по време на така наречения минимум на Маундер, в продължение на няколко десетилетия на практика не са наблюдавани слънчеви петна, което косвено показва минимум на геомагнитна активност. Този период обаче едва ли може да се нарече идеален за живот: той съвпадна с така наречената Малка ледникова епоха - години на необичайно студено време в Европа. Независимо дали това е съвпадение или не, съвременна науканеизвестен със сигурност.

В повече ранна историяИмаше и периоди на необичайно висока слънчева активност. По този начин, в някои години от първото хилядолетие от н.е., полярните сияния са били постоянно наблюдавани в Южна Европа, което показва чести магнитни бури, и Слънцето е изглеждало слабо, вероятно поради наличието на огромен слънчево петноили коронална дупка – друг обект, който предизвиква повишена геомагнитна активност. Ако такъв период на непрекъсната слънчева активност започне днес, комуникациите и транспортът, а с тях и цялата световна икономика, биха били в тежка ситуация.

* * *
Космическото време постепенно заема полагащото му се място в нашето съзнание. Както при обикновеното време, искаме да знаем какво ни очаква както в по-далечното бъдеще, така и през следващите дни. За изучаване на Слънцето, магнитосферата и йоносферата на Земята е разгърната мрежа от слънчеви обсерватории и геофизични станции, а цяла флотилия от изследователски спътници кръжи в околоземното пространство. Въз основа на наблюденията, които предоставят, учените ни предупреждават за слънчеви изригвания и магнитни бури.

Литература Кипенхан Р. 100 милиарда слънца: раждането, животът и смъртта на звездите. - М., 1990. Куликов К. А., Сидоренко Н. С. Планета Земя. - М., 1972. Мирошниченко Л. И. Слънце и космически лъчи. - М., 1970. Паркър Е. Н. Слънчев вятър // Астрономия на невидимото. - М., 1967.
По материали от списание "Наука и живот"