http://93.174.130.82/digest/showdnews.aspx?id=68b4a2ab-d69c-4969-90a2-99b9f038562e&print=1© 2024 Российская академия наук
Тот факт, что магнитные бури оказывают ощутимое влияние не только на работу техники, например, приводят к нарушениям радиосвязи, могут заблокировать радары, являются причиной сбоев в радионавигационных системах, но и опасны для живых организмов, в том числе и людей, уже давно не вызывает сомнений. Во время магнитных бурь у человека меняется характер кровотока в сосудах, особенно в капиллярах, "скачет" давление, увеличивается количество адреналина в крови.
Молодым да здоровым - это нипочем, а у тех, кто к ним уже не относится, возникают проблемы. Поэтому многие вопросы своей повседневной деятельности им приходится решать с оглядкой на состояние земной магнитосферы. И если раньше по десять раз на дню слушали прогнозы погоды, то теперь еще чаще - как там геомагнитная обстановка.
Уже вскоре после запуска первых спутников был обнаружен так называемый солнечный ветер - непрерывно истекающие из солнечной короны потоки горячей плазмы. На расстоянии 10-12 земных радиусов, где энергия солнечного ветра сравнивается с энергией магнитного поля нашей планеты, частицы солнечного ветра изменяют направление своего движения и обтекают область вокруг Земли, образуя кометообразную плазменную полость - магнитосферу. Она имеет сложную, но достаточно устойчивую структуру, геометрические размеры которой зависят от давления солнечного ветра и, соответственно, солнечной активности.
В хвосте магнитосферы, который простирается на сотни тысяч километров в сторону, противоположную Солнцу, запасается магнитная энергия, которая время от времени взрывным образом высвобождается, что приводит к нагреву плазмы и возникновению мощных (в миллионы ампер) электрических токов. Когда такие "вспышки" следует одна за другой, магнитосфера "до отказа" заполняется горячей плазмой, а электрические токи в ней охватывают весь околоземный космос. Такие явления и принято называть магнитными бурями.
Главной биологической "мишенью" воздействия геомагнитной активности всегда считались сердце и сердечно-сосудистая система.
Однако степень вреда, наносимого здоровью человека магнитными бурями, оказалась разной. Исследования, выполненные учеными Института космических исследований (ИКИ) Российской академии наук (РАН) совместно со специалистами Института физики Земли РАН и Московской медицинской академии им. Сеченова, показали, что опаснее всего для людей микропульсации геомагнитного поля, частота которых совпадает с частотой биения сердца. Эти пульсации наблюдаются примерно в пятидесяти процентах магнитных бурь и наиболее характерны для предварительной фазы бури, когда наблюдаются лишь незначительные изменения геомагнитного поля (в основном, в высоких широтах), и для восстановительной фазы - возвращения геомагнитного поля к своему нормальному значению.
Медицинская статистика по Москве показывает, что присутствие микропульсаций во время геомагнитных возмущений в семидесяти процентах случаев сопровождается аномальным возрастанием числа инфарктов миокарда - примерно на 13 процентов и инсультов головного мозга - 7,5 процентов. Дело в том, что нахождение человека в электромагнитных полях низкой и очень низкой частоты вызывает дестабилизацию сердечного ритма, которая может приводить к внезапной смерти от аритмии и к инфаркту. А так как микропульсации начинаются еще за сутки до магнитной бури, медики, наконец, сумели объяснить аномальное количество смертей от инфарктов перед магнитными бурями.
"Нам, в частности, удалось проанализировать множество данных по характеристикам сердечного ритма космонавтов всех экипажей космических кораблей "Союз" и большинства экспедиций орбитальных станций "Мир" и МКС, - говорит руководитель группы физиков и медиков, занимающихся этой проблемой, доктор физ.-мат. наук Тамара Бреус (ИКИ РАН). - У более чем 45 космонавтов во время полетов различной длительности и при посадке на Землю были проведены соответствующие обследования в период геомагнитных возмущений и их результаты сопоставлены с ситуацией в геомагнитно-спокойной обстановке. Была выявлена, - считает Бреус, - отчетливая реакция на воздействие бури: изменения частоты пульса и артериального давления, вегетативного баланса, снижение общей вариабельности сердечного ритма и мощности спектра дыхательных волн, увеличение числа аритмичных сокращений сердца. Причем реакции зависели от длительности полета и адаптации космонавтов к его условиям. По мнению док-тора Бреус, эти эффекты можно характеризовать как реакцию на магнитную бурю сосудистого тонуса и регуляции сердечного ритма".
Совершенно очевидно, что для таких сложных биологических структур как организм человека, их "отклик" на воздействие внешних факторов во многом зависит от внутреннего состояния системы. Для здорового человека сама по себе магнитная буря не представляет опасности. Но существуют "группы риска", относящиеся к неустойчивым биологическим состояниям, например, больные с ишемической болезнью сердца и гипертонией или дети, адаптационная система которых находится в стадии формирования, в особенности - новорожденные.
"Мы считаем, что просто предсказывать бури не эффективно, только людей пугать, - подчеркивает доктор Тамара Бреус. - А вот если отчетливо наблюдаются микропульсации - тогда другое дело. Именно в этом направлении нужно работать при прогнозировании геомагнитных возмущений".
Какова в настоящее время ситуация с такими прогнозами?
Благодаря исследованиям, выполненным по комплексной программе "Интербол", ученые стали лучше понимать природу причинно-следственных связей процессов в ближнем и дальнем космосе, что помогает в разработке основ прогноза "космической погоды", то есть пространственных и временных вариаций параметров космической среды в зависимости от солнечной активности.
С 1994 года реализуется КОРОНАС (Комплексные Орбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца) - российская программа исследований физики Солнца и солнечно-земных связей с помощью серии космических аппаратов. На 2007 г. запланирован запуск уже третьего по счету спутника - этой программы - "КОРОНАС - Фотон".
Критичным элементом предсказания "космической погоды" рассматривается проведение постоянного мониторинга солнечного ветра на его пути от Солнца до Земли. В ионосфере на низких орбитах эту задачу в ближайшей перспективе будут решать микроспутники "Чибис", создаваемые в ИКИ РАН. Во внутренней магнитосфере и радиационных поясах Земли - космические аппараты другого институтского проекта - "Резонанс". Еще один спутник - им также, по-видимому, будет "Чибис", разместится на "верхнем этаже" в так называемой точке либрации на расстоянии около полутора миллионов километров от Земли. Благодаря сбалансированию сил притяжения Земли и Солнца в этой точке космический аппарат может на длительное время "зависать" в ней вблизи линии Солнце - Земля, вдоль которой движутся опасные для нашей планеты солнечные корональные выбросы, и давать оперативный прогноз их появления.
Для получения еще более раннего предупреждения можно "отодвинуть" космический аппарат еще дальше от Земли. Учеными ИКИ РАН разработан проект - он получил название "Клиппер" (не путать с проектом нового российского многоразового пилотируемого космического корабля), который предполагает размещение группировки микроспутников на расстоянии 3-4 млн. км от Земли в сторону Солнца, т.е., в два раза дальше, чем точка либрации. "Избыточное", по сравнению с точкой либрации, притяжение Солнца будет компенсироваться давлением солнечного света на установленный на борту спутников парус из тонкой металлизированной пленки. Это позволит "стабилизировать" спутники в определенной точке пространства и, при необходимости, управляя парусом, подвести их еще ближе к Солнцу.
Управлять парусом будут не с помощью каких-то механических устройств, а, манипулируя отражательными способностями материала из которого он изготовлен. Например, если поместить между источником света (в данном случае Солнцем) и парусом жидкокристаллическую пленку, то, подавая на нее (или снимая) электрическое напряжение, можно изменять ее прозрачность. И, соответственно, отражательные характеристики - от зеркального отражения до полного поглощения. При этом изменится сила давления света на парус и, как следствие, направление и скорость движения космического аппарата в пространстве.
На более отдаленную перспективу рассчитан проект исследований Солнца с близкого расстояния - "Интергелиозонд". С его помощью можно будет "заглянуть" и в невидимые с Земли полярные области Солнца.