24.10.2017 25.10.2017 by Астронавт

В последнее время мы все чаще и чаще слышим о магнитных бурях, геомагнитной обстановке, благоприятных и неблагоприятных днях в смысле геомагнитной активности. Знаем ли мы истинную природу зарождения магнитных бурь? Скорее всего, нет. Представляем ли мы насколько сильно или слабо действуют на нас магнитные бури? Я сомневаюсь, что вы знаете ответы на эти вопросы. Давайте разберемся в этом и узнаем что на самом деле представляют из себя магнитные бури и как они влияют на человека.

Природа геомагнитных бурь

Земля имеет магнитное поле, которое защищает ее от радиации Солнца и дальнего космоса. Это магнитное поле называют магнитным щитом. Щит обеспечивает существование биосферы и жизни на Земле. Те планеты, где нет магнитного поля, считаются мертвыми по сравнению с Землей, несмотря на то что там могут присутствовать признаки жизни. Время от времени на Солнце происходят активные явления: выбросы массы, вспышки, ударные волны. Эти явления приводят к возникновению энергетических частиц, которые разлетаются от Солнца во все стороны, в том числе в направлении Земли, и попадают в магнитосферу. Когда ударная волна, которая возникает перед выбросом массы, сталкивается с магнитосферой, магнитное поле Земли начинает возмущаться, колебаться, дрожать. Этот процесс и называется магнитной бурей.

По современным представлениям, основанным на исследованиях межпланетного пространства с помощью различных инструментов, магнитные бури происходят в результате взаимодействия высокоскоростных потоков намагниченной солнечной плазмы (протонов и электронов) с магнитосферой Земли. Поскольку температура верхних слоев атмосферы Солнца (корона) около миллиона градусов, атомы водорода и гелия (основные ее составляющие) приобретают такие громадные скорости, что при столкновениях выбивают друг у друга электроны и оказываются буквально «голыми». Благодаря этой так называемой «столкновительной ионизации» в короне Солнца остаются только «голые» ядра атомов - протоны и выбитые из атомов электроны. Эта смесь частиц и есть плазма. В результате многочисленных столкновений некоторые частицы развивают такие большие скорости, что им удается преодолеть притяжение Солнца и навсегда уйти в окружающее космическое пространство. Происходит как бы «испарение» протонов и электронов. Эти потоки плазмы, берущие свое начало в короне Солнца и двигающиеся в обычных условиях со скоростью около 300 км/с, и получили название «солнечный ветер». Солнечный ветер сравнительно недавно был обнаружен космическими аппаратами даже у самых границ Солнечной системы.

Когда плазма солнечного ветра встречает на своем пути магнитное поле Земли (как известно, оно напоминает поле плоского магнита), она, повинуясь законам физики, сначала сжимает магнитные силовые линии, а затем начинает обтекать Землю, как поток воды обтекает твердое препятствие. На обращенной к Солнцу стороне Земли граница обтекания устанавливается на расстоянии 10-12 радиусов Земли (примерно 70 тыс. км). На ночной стороне магнитное поле вытягивается в виде шлейфа, похожего на хвост кометы, до расстояний около 1000 радиусов Земли (примерно 6 млн. км). Вся эта область, в которой заключено магнитное поле и околоземная плазма, называется магнитосферой Земли.

Пока «дует» регулярный солнечный ветер со скоростью около 300 км/с, никаких возмущений в магнитосфере Земли не происходит, это так называемый геомагнитный «штиль». Но вот на Солнце появилась большая группа пятен, представляющая собой всплывшее из недр Солнца сильно намагниченное вещество (магнитное поле пятен в тысячи раз сильнее магнитного поля Земли). При случайном сближении пятен с различной магнитной полярностью происходит нечто похожее на гигантское «короткое замыкание» с выделением поистине космического количества энергии. Оно сравнимо с извержением 10 млн вулканов или взрывом нескольких десятков водородных бомб. Астрономы называют это явление солнечной вспышкой.

В это время также происходит выброс высокоскоростных потоков заряженных частиц - электронов и протонов. Когда этот возмущенный солнечный ветер, несущий с собой магнитное поле, встречает на своем пути магнитосферу Земли, в месте контакта начинают происходить беспорядочные и порой очень сильные изменения напряженности магнитного поля Земли, что и составляет суть магнитной бури.

Поскольку скорость такого возмущенного солнечного ветра от вспышек колеблется в диапазоне от 500 до 1000 км/с, магнитная буря обычно начинается через сутки - двое после вспышки на Солнце. Именно столько времени требуется плазме, чтобы пройти 150 млн км от Солнца до Земли.

Магнитные бури носят планетарный характер и оказывают глобальное воздействие на Землю и околоземное пространство. Во время магнитной бури возмущается все магнитное поле Земли. Эти возмущения приводят к разным явлениям. Все слои земной атмосферы, ионосфера, плазмосфера, магнитосфера подвергаются изменениям. Возникают потоки энергичных частиц и токи.

Мощнейшие геомагнитные бури за всю историю

Воздействие магнитных бурь на технические объекты, иногда катастрофические, вызвано индукционным электрическим полем, возникающим при быстром

Рис. 1. Зарисовка Кэррингтона солнечной вспышки 1 сентября 1859 года

изменении напряженности магнитного поля на Земле. Впервые ощутимые эффекты этого рода отмечались во время сильной магнитной бури 1 сентября 1859 года, которую заслуженно связывают с именем английского астронома Кэррингтона, который изучал солнечные пятна. Он проектировал картинки пятен с телескопа на экран и зарисовывал их. Однажды в группе пятен Кэррингтон увидел два ярких белых пятнышка, которые уже через несколько минут начали затухать и погасли (рис. 1). Белые пятнышки видели и раньше, но как-то не обращали на них внимание. А на этот раз через сутки после того, как Кэррингтон наблюдал хромосферную вспышку, разразилась магнитная буря, которая, по оценкам специалистов, была самой мощной за прошедшие с того времени полтора столетия.

В те дни на Земле было еще не так много электрических приборов, но разрушения оказались заметными: мощные токи вывели из строя телеграфные линии, сгорел трансформатор на электростанции… C тех пор количество технических аварий, коррелирующих с космофизическими показателями, существенно выросло.

Магнитная буря 24 марта 1940 года вызвала нарушения в электроснабжении в Новой Англии, Нью-Йорке, Пенсильвании, Миннесоте, Квебеке и Онтарио. Перегрузка в 2600 вольт была зарегистрирована в Атлантическом кабеле между Шотландией и Ньюфаундлендом.

13 марта 1989 года мощная буря позволила миллионам людей любоваться полярными сияниями не только на Аляске или в Скандинавии, но и на побережье Средиземного моря и в Японии. Но эта же «буря года» разрушила трансформатор на атомной станции в Салеме (Нью-Джерси, США). Она же блокировала работу высоковольтной сети в Квебеке и на 9 часов оставила 6 млн человек без электричества. После аварии в Салеме выяснилось, что даже небольшое увеличение силы постоянного тока может вывести из строя трансформатор, предназначенный для преобразования переменного тока. Эта добавка вводит его в режим работы с избыточным магнитным насыщением сердечника, что приводит к перегреву обмоток и в конце концов к аварии всей системы.

Максимальной интенсивности геомагнитная буря достигла 13 марта, когда планетарный индекс Ap достиг значения 246, третьего за всё время наблюдений с 1932 года:272, а Dst-индекс геомагнитной активности (англ. Disturbance Storm Time Index) между 1:00 и 2:00 по всемирному времени 14 марта достиг значения -589 нТл (или даже -640 нТл по другим данным), рекордного с 1957 года.

В СССР во время этой геомагнитной бури была нарушена радиосвязь с пунктами на высоких широтах, а полярное сияние наблюдалось даже в Симферополе

Воздействие вызывается электродвижущей силой, индуцируемой короткопериодическими вариациями геомагнитного поля. 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. Наибольшее воздействие испытывают электрические линии, протянутые с востока на запад в полярных районах. Американский совет по энергетической надежности отнес магнитные бури марта 1989 года и октября 1991 года к тому же классу нанесенного экономике урона, что и ураган Хьюго и землетрясение в Сан-Франциско.

Значение магнитных бурь увеличивается с годами, потому что техносфера Земли разрастается. Раньше человечество наблюдало только полярные сияния, самое мощное из которых зарегистрировано в 1859 году. Английский астроном Ричард Кэррингтон наблюдал на Солнце мощнейшую за всю историю наблюдений вспышку, с которой были связаны полярные сияния практически на всей территории Земли, в том числе и на экваторе. В 1859 году у Земли не было такой обширной техносферы, спутников, линий электропередач, поэтому эти явления не ощущались так ясно. Но в 1989 году, когда человечество уже запустило спутники, разработало протяженные линии электропередач и трубопроводы, магнитная буря стала очень значимой и сильно отразилась на энергосистеме Квебека.

Техносфера Земли расширяется. Практически все современные технологии - GPS, ГЛОНАСС и прочие - являются спутниковыми, а спутники сильно подвержены воздействию активности Солнца. Электроника может выходить из строя за счет воздействия энергичных частиц. И чем больше мы внедряем спутниковые технологии и чем протяжённее мы делаем линии электропередач, тем более ощутимы для Земли магнитные бури. Индукционный эффект бури зависит от размера этих систем.

Это говорит о том, что при разработке, создании спутниковых систем и расширении техносферы нужно учитывать факторы, которые раньше не принимались во внимание. С другой стороны, нужно наблюдать активность Солнца и связанную с ним геомагнитную возмущенность на Земле.

Другой аспект влияния магнитных бурь связан с тем, что во время магнитной бури изменяется среда, нагревается атмосфера, и это может приводить к изменению давления в атмосфере Земли. Эти изменения, как считают медики, могут влиять на состояние здоровья людей, у которых ослаблена адаптация. Статистика показывает, что во время магнитных бурь количество вызовов скорой помощи по поводу ухудшения самочувствия у людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями увеличивается примерно на 20%. При этом сами возмущения магнитного поля, которые происходят на Земле, ничтожны относительно самого поля. Чаще всего они составляют примерно 1/300–1/1000 часть от самого поля. Но эффект носит планетарный характер. В мозге человека есть резонансы, которые совпадают с резонансами ионосферы - примерно 10 Гц. В человеческом сердце также есть резонансы, совпадающие с резонансами магнитосферы - примерно 1 Гц. Если резонансные области ионосферы и магнитосферы возбуждены и в них повышается плотность электромагнитного излучения, то это может оказывать влияние на состояние здоровья больных людей. Эти взаимосвязи сейчас активно исследуются медиками и биофизиками.

На современном этапе астрономы изучают возможности прогнозирования космической погоды и всей совокупности явлений, которые происходят в системе Солнце - Земля. Для прогнозирования погоды надо иметь информацию о Солнце, его активных областях, их магнитной конфигурации и возможности возникновения вспышек и выбросов. Если выброс уже произошел, то он летит до Земли от двух до трех суток в зависимости от скорости. За это время можно понять, какой это выброс, в какой части Солнца он произошел, и предсказать его эффект. Как правило, наиболее геоэффективной является правая часть Солнца.

Магнитная ось Земли наклонена по отношению к оси вращения. Во многом эффект магнитных бурь зависит от мощности и скорости выброса массы, а также от ориентации этой оси по отношению к направлению выброса в момент столкновения Земли с плазменным облаком. Магнитная ось наклонена к оси вращения примерно на 11 градусов. Она может быть обращена к Солнцу или в противоположную сторону от Солнца при столкновении плазменного облака с магнитосферой Земли. Космические явления не бывают одинаковыми, выбросы массы из Солнца происходят случайно, у них разная амплитуда и скорость. Поэтому явления космической погоды редко совпадают, их трудно предсказать с большой вероятностью. Тем не менее некоторые прогнозы вполне осуществимы. Ими сейчас активно пользуются при запусках космических аппаратов и управлении космическими полетами.

Как магнитные бури влияют на здоровье человека.

Учёные занимаются магнитными бурями уже достаточно долго. В частности, влияние магнитных бурь на организм человека, и особенно на больных сердечно-сосудистыми заболеваниями, было выявлено французскими медиками в 1915-1919 гг. Они установили, что во время таких бурь больных охватывают продолжительные приступы болей, длящиеся 2-3 дня.

Почти полжизни посвятил изучению этого явления великий русский учёный А.Л. Чижевский. В 1931 году он написал книгу «Земля в объятьях солнца». В ней впервые было прослежено влияние солнечной активности — «космической погоды» — на биологические и социальные явления: изменение численность животных, возникновение эпидемий и даже начало войн и революций.

В течение жизни человек испытывает на себе влияние 2000-2500 магнитных бурь – каждая со своей продолжительностью (1-4 дня) и интенсивностью. Четкого графика у магнитных бурь нет – они могут «накрыть» днем или ночью, в летнюю жару и зимой, а их влияние сказывается абсолютно на всех и всем. Более 50 процентов жителей планеты ощущают на себе последствия магнитных бурь.

Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащённым сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, снижением жизненного тонуса, резким изменением давления. Что же происходит? Во время магнитных бурь у человека густеет кровь (у здорового человека это меньше проявляется). Из-за такого сгущения крови ухудшается кислородный обмен, и первыми реагируют на нехватку кислорода мозг и нервные окончания. Нет никого, кто был бы свободен от воздействия геомагнитного поля. Мужчины более подвержены воздействию магнитных бурь, чем женщины. В магнитоактивные дни число инфарктов увеличивается более чем в три, инсультов – в два, приступов стенокардии – в полтора раза. Из всех заболеваний, которые подвержены воздействию магнитосферных бурь, сердечно-сосудистые были выделены, прежде всего, поскольку их связь с солнечной и магнитной активностью была наиболее очевидной. Исследования сердечного ритма показали, что слабые возмущения магнитного поля Земли не вызывали увеличения числа нарушений сердечного ритма. Но в дни с умеренными и сильными геомагнитными бурями нарушения ритма сердца происходят чаще, чем при отсутствии магнитных бурь. Это относится как к наблюдениям в состоянии покоя, так и при физических нагрузках.

Наблюдения за больными гипертонической болезнью показали, что часть больных реагировала за сутки до наступления магнитной бури. Другие чувствовали ухудшение самочувствия в начале, середине или по окончании геомагнитной бури. Только на вторые сутки после бури артериальное давление у больных стабилизировалось. Проведённые исследования показали, что наиболее пагубно на больных действует буря в её начальный период. Анализ многочисленных медицинских данных вывел также сезонный ход ухудшения здоровья во время магнитных бурь; он характеризуется наибольшим ухудшением в весеннее равноденствие (23 марта), когда увеличивается число и тяжесть сосудистых катастроф (в частности, инфарктов миокарда).

Проводя мониторинг вызовов скорой помощи, был сделан вывод, что в магнитоактивные дни вызовов скорой помощи больше (намного), чем в магнитоспокойные дни.

Как именно магнитные бури влияют на человеческий организм?

• В соответствии с солнечной активностью происходят изменения в количестве лейкоцитов: их концентрация снижается при высокой активности солнца и повышается при низкой.
• Высокая магнитная активность «удлиняет» менструальный цикл, а интенсивность изменений возмущенности геомагнитного поля непосредственно влияет на начало и окончание родов. Установленный факт – преждевременные роды нередко провоцируются магнитными бурями.
• Воздействию магнитных бурь подвергается весь организм. И чем больше хронических заболеваний – тем сильнее действие бурь.
• Повышается риск образования тромбов.
• Изменяется скорость оседания в крови эритроцитов, замедляется свертываемость крови.
• Нарушается «доставка» кислорода к тканям и органам, густеет кровь.
• Появляются мигрени, головные боли, боли в суставах, головокружение.
• Учащается сердцебиение и снижается общий жизненный тонус.
• Отмечается бессонница, скачки давления.
• Происходит прогрессирование хронических болезней, особенно касающихся нервной системы.
• Возрастает число инфарктов миокарда и инсультов.
• Повышается концентрация фибриногена и выделение гормонов стресса.

Исследованиями в разных странах на большом фактическом материале было показано, что число несчастных случаев и травматизма на транспорте увеличивается во время солнечных и магнитных бурь, что объясняется изменениями деятельности центральной нервной системы. При этом появляется заторможенность, медлительность, ухудшается сообразительность, увеличивается вероятность принятия неверных решений.

Проводились наблюдения влияния магнитных бурь на больных, страдающих психическими заболеваниями, в частности, маниакально–депрессивным синдромом. Было установлено, что у них при высокой магнитной бури преобладали маниакальные фазы, а при низкой – депрессивные.

Чаще других от магнитных «беспорядков» страдают те жители планеты, которые обитают ближе к полюсам. То есть, чем ближе к экватору – тем ниже влияние магнитных бурь. Например, если в Санкт-Петербурге от последствий магнитных бурь страдает 90 процентов населения, то у Черного моря – не более 50 процентов.

Бьет магнитная буря всегда по самым уязвимым точкам организма, отражаясь депрессией на одном, обострением хронических недугов – на другом, мигренью – на третьем, и пр. Тяжелее всех приходится сердечникам и людям, страдающим от ВСД и избыточного веса.

Причины воздействия магнитных бурь на человека

Мы реагируем на бурю как на сигнал предупреждения о возможной опасности. Организм впадает в стресс, мобилизует все силы для борьбы. Так что метеозависимость – один из способов борьбы за выживание. Вы довольно легко можете определить насколько вы зависимы от погоды, то есть метеочувствительны. Если ваше самочувствие при перемене климата ухудшается, снижается работоспособность, появляется депрессия и повторяются одни и те же признаки ухудшения самочувствия, то вы метеочувствительны.

Известно, что магнитное поле действует на движущиеся электрические заряды, электрические токи, постоянные магниты. В биологических системах, в том числе в организме человека, существуют упорядоченные движения электрических зарядов (электронов и ионов). Кроме токов и зарядов в живом организме имеются маленькие магнитики – молекулы различных веществ, прежде всего воды. Известно, что магниты взаимодействуют. Именно поэтому меняющееся магнитное поле вызывает переориентацию этих маленьких магнитиков в организме. Отклоняясь от обычного направления, они перестают нормально выполнять свои функции, от чего начинает страдать весь организм. В организме человека возникают дополнительные биотоки, что ещё больше нарушает нормальную жизнедеятельность. Тело человека – это электромагнитные биотоки.

Как защититься от магнитной бури – меры профилактики вредного влияния магнитных бурь на человека

Спрятаться от магнитной бури, конечно, некуда. Но будет не лишним узнать, что наиболее сильным воздействие бури станет:

• На высоте – в самолете (воздушное одеяло – Земля – на высоте не защищает).
• В северных районах нашей страны и в северных странах (Финляндия, Швеция и пр.).
• В метро. Низкочастотные магнитные поля, образующиеся в подземке, в сочетании с возмущением электромагнитного поля нашей планеты, образуют источник мощного негативного влияния на организм человека.

Как уберечь свое здоровье от влияния магнитной бури?

Перед бурей (в этот период организм испытывает наиболее серьезную «перегрузку») и во время бури следуйте рекомендациям специалистов:

• Исключить алкоголь, никотин и высокую физическую активность.
• Иметь под рукой лекарственные средства «экстренного реагирования» на случай обострения хронических заболеваний (особенно сердечникам).
• Не подниматься резко с кровати поутру (особенно это касается гипотоников).
• Принимать аспирин во избежание образования тромбов (не забывайте консультироваться у врача – например, при язвенной болезни и гастрите аспирин противопоказан).
• При бессоннице, нервозности, повышенном чувстве тревоги – настой эвкалипта, валериана, мелисса, пустырник и сок алоэ (данное растение не помешает всем метеозависимым).
• Рацион на период бури – рыба, овощи и каши. Пищевая нагрузка умеренная.
• Обеспечить полноценный, крепкий сон.
• Усилить прием природных антиоксидантов (замените кофе зеленым чаем).
• Пить больше жидкости для снижения вязкости крови.
• Принимать ванны с травами/маслами и контрастный душ.

P.S. Специалисты, представляющие лабораторию рентгеновской астрономии Солнца Физического института имени Лебедева РАН, заявили, что сегодня, 24 октября , нашу планету ожидают значительные геомагнитные волнения. С вероятностью около 65 процентов возмущение будет столь сильным, что его можно будет квалифицировать как магнитную бурю. Предполагается, что она продлится до 27 октября .

По словам учёных, в настоящее время на противоположных сторонах нашего светила наблюдаются источники двух плотных потоков солнечного ветра. Полный оборот вокруг своей оси относительно Земли Солнце делает за 27 дней, если учитывать как вращение звезды вокруг своей оси, так и движение планеты по её орбите. Таким образом, Земля оказывается в одном из двух потоков энергии дважды на протяжении данного периода, то есть каждые две недели. В прошлом это уже стало причиной почти пятидневных магнитных возмущений, продлившихся с 11 по 15 октября. Аналогичное событие произойдёт в ближайшие дни, а затем 6-7 ноября и так далее. Специалисты считают, что при текущей конфигурации солнечного ветра Земле придется жить «в ритме магнитных бурь». Пока учёные не могут с уверенностью сказать, когда именно ситуация может измениться. Согласно одному из предположений, это может произойти лишь через несколько месяцев.

Пусть подобное на первый взгляд может показаться парадоксальным, столь «регулярные» магнитные бури характерны для периода, когда солнечная активность близка к минимуму (сейчас на нашем светиле наблюдается именно в этот этап 11-летнего цикла изменений активности). По словам специалистов, дело в том, что новые магнитные области и пятна на звезде почти не появляются, и, как следствие конфигурация потоков солнечного ветра становится очень стабильной.

Так или иначе, учёные призывают не слишком опасаться ближайшей магнитной бури - по всей вероятности, её мощность не превысит 2 по пятибальной шкале, что позволяет отнести её к умеренным, или средним. Как правило, для жителей Земли магнитные бури такой силы протекают почти незаметно. При этом 6-7 ноября геомагнитные возмущения могут оказаться более значительными, отмечают исследователи. (по информации МК)

Магнитосфера обволакивает любое тело с магнитным полем. Она появляется по причине того, что частицы с зарядами уклоняются от исходной линии движения под влиянием внутреннего магнетизма. Место встречи солнечной энергии и магнитного поля формирует плазму, покрывающую магнитосферную оболочку.

Влияние Солнца на Землю

Солнце выделяет большое количество энергии, которая постоянно расширяется, «испаряется» вовне. Это расширение называют солнечным ветром.

Солнечный ветер распространяется по любым направлениям, наполняя все межпланетное пространство. По этой причине в межзвездной области образуется плазменное формирование, называемое плазмой солнечного ветра.

Солнечная плазма движется спирально, в среднем за 4 суток преодолевает интервал между Солнцем и Землей.

Солнце выделяет энергию, благодаря которой продолжается жизнь на Земле. Однако от Солнца исходит и опасная радиация, разрушительная для всех живых существ на нашей планете. При движении Земли вокруг Солнца излучение распределяется неравномерно на протяжении года. По этой причине меняются времена года.

Что защищает Землю?

Естественное строение планеты Земля защищает ее от вредного солнечного излучения. Земля окружена несколькими оболочками:

• магнитосферой, которая защищает от радиационного солнечного потока;
• ионосферой, впитывающей рентгеновское и ультрафиолетовое излучение;
• озоновым слоем, сдерживающим остаточные количества ультрафиолета.

В результате биосфера Земли (среда обитания живых организмов) оказывается полностью защищенной.

Магнитосфера Земли - защитный слой, самый удаленный от центра планеты. Она является барьером для плазмы солнечного ветра. По этой причине плазма Солнца течет вокруг Земли, формируя полостное образование, в котором скрыто

Почему существует магнитное поле?

Причины земного магнетизма скрыты внутри планеты. Как известно о строении планеты Земля, она состоит из:

Вокруг планеты существуют различные поля, в том числе гравитационное и магнитное. Гравитация в простейшем смысле является притяжением земли для всех материальных частиц.

Земной магнетизм заключается в явлениях, происходящих на рубежах ядра и мантии. Сама планета - это огромный магнит, равномерно намагниченный шар.

Причиной всякого магнитного поля являются электроток или непрекращающаяся намагниченность. Ученые, занимающиеся проблемой магнетизма Земли, выясняют:

• причины магнитного притяжения Земли;
• устанавливают связи между земным магнетизмом и его источниками;
• определяют распределение и направленность магнитного поля на планете.

Эти исследования проводятся посредством магнитных съемок, а также через наблюдения в обсерваториях - специальных пунктах в разных областях земного шара.

Как устроена магнитосфера?

Вид и устройство магнитосферы вырабатываются:

• солнечным ветром;
• земным магнетизмом.

Солнечный ветер - это выход плазмы, распределяющийся от Солнца в любые стороны. Скорость ветра у земной поверхности 300-800 км/с. Солнечный ветер наполнен протонами, электронами, альфа-частицами и характеризуется квазинейтральностью. Солнечный ветер наделен солнечным магнетизмом, перемещаемым плазмой очень далеко.

Магнитосфера Земли является довольно непростой полостью. Все ее участки наполнены плазменными процессами, в которых большое значение имеют механизмы ускорения частиц. С солнечной стороны промежуток от центра до границ Земли определяется силой солнечного ветра и может достигать от 60 до 70 тысяч километров, что равно 10-12 радиусам Земли Re. Re равняется 6371 км.

Границы магнитосферы различны в зависимости от расположения по отношению к Солнцу. Подобная граница с солнечной стороны по форме похожа на снаряд. Ее примерное расстояние 15 Re. С темной стороны магнитосфера принимает форму цилиндрического хвоста, его радиус 20-25 Re, длина более 200 Re, окончание неизвестно.

В магнитосфере есть области с частицами высокой энергии, они называются «пояса радиации». Магнитосфера способна инициировать разные колебания и сама является источником радиационного излучения, часть которого может проникать на Землю.

Плазма просачивается в магнитосферу Земли через интервалы между чертами магнитопаузы - полярными каспами, а также по причине гидромагнитных явлений и нестабильностей.

Деятельность магнитного поля

Магнитосфера Земли влияет на геомагнитную активность, геомагнитные бури и суббури.

Она защищает жизнь на Земле. Без нее жизнь бы прекратилась. По мнению ученых, океаны Марса и его атмосфера ушли в космос из-за нескрытого влияния солнечного ветра. Так же и воды Венеры были унесены в космическое пространство солнечным потоком.

Магнитосфера есть также у Юпитера, Урана, Сатурна и Нептуна. У Марса и Меркурия магнитные оболочки незначительны. У Венеры ее вообще нет, с солнечным ветром удается справляться благодаря ионосфере.

Особенности поля

Главное поля - это напряженность. Магнитная напряженность - это Магнитное поле планеты изображают с помощью силовых линий, касательные к ним показывают направление вектора напряженности.

Напряженность магнитного поля в наши дни составляет 0,5 эрстед или 0,1 а/м. Ученые допускают колебания величины в прошлом. Но последние 2-3,5 млрд лет геомагнитное поле не менялось.

Точки на Земле, где напряженность вертикально направлена, называются магнитными полюсами. На Земле их два:

• Северный;
• Южный.

Через оба полюса проходит прямая - магнитная ось. Окружность, расположенная перпендикулярно оси, - это магнитный экватор. Напряженность поля в экваторе расположена горизонтально.

Магнитные полюса

Магнитные полюса не соответствуют обычным географическим. Географические полюса размещаются по географической оси, вдоль которой вращается планета. При движении Земли вокруг Солнца направление земной оси сохраняется.

Стрелка компаса показывает именно на магнитный северный полюс. Магнитные обсерватории измеряют колебания магнитного поля в течение суток, некоторые из них занимаются ежесекундным измерением.

От Северного полюса к Южному проходят магнитные меридианы. Угол между магнитным и географическим меридианом называют магнитным склонением. Любая точка на земле имеет собственный угол склонения.

На экваторе стрелка магнита размещается горизонтально. При движении на север верхний конец стрелки устремляется вниз. Угол между стрелкой и горизонтальной поверхностью - это В области полюсов наклонение самое большое и составляет 90 градусов.

Передвижение магнитного поля

С течением времени расположение магнитных полюсов изменяется.

Изначально магнитный полюс был открыт в 1831 году, и тогда он располагался за сотни километров от текущего местоположения. Приблизительное расстояние передвижения за год - 15 км.

В последние годы темп передвижения магнитных полюсов возрастает. Северный полюс двигается со скоростью 40 км в год.

Перестановка магнитных полей

Процесс смены полярностей на Земле называется инверсией. Ученым известно, по крайней мере, о 100 случаях, когда геомагнитное поле меняло свою полярность.

Считается, что инверсия происходит раз в 11-12 тысяч лет. Другие версии называют 13, 500 и даже 780 тысяч лет. Возможно, инверсия не имеет четкой периодичности. Ученые считают, что при предыдущих инверсиях жизнь на Земле сохранялась.

Люди задаются вопросом: «Когда же ждать следующую переполюсовку?»

Этап смещения полюсов происходит на протяжении последнего столетия. Южный полюс сейчас расположен в Индийском океане, а северный смещается через Северный Ледовитый океан в сторону Сибири. Магнитное поле около полюсов при этом слабеет. Снижается напряжённость.

Скорее всего, при следующей инверсии жизнь на Земле продолжится. Вопрос только в том, какой ценой. Если инверсия происходит с угасанием магнитосферы на Земле на небольшое время, это может быть очень опасно для человечества. Незащищенная планета подвергается неблагоприятному воздействию Кроме того, уменьшение озонового слоя также может представлять серьезную опасность.

Смена полюсов на Солнце, произошедшая в 2001 году, не привела к отключению его магнитного слоя. Будет ли подобный сценарий на Земле, ученым неизвестно.

Возмущение магнитосферы земли: влияние на человека

При первоначальном приближении солнечная плазма не достигает магнитосферы. Но при определенных условиях нарушается проницаемость плазмы, возникает повреждение магнитной оболочки. Солнечная плазма и ее энергия проникают в магнитосферу. Относительно к темпу поступления существуют три варианта ответа магнитосферы:

1. Спокойное состояние магнитосферы - оболочка не изменяет своего состояния, поскольку скорость перемещения энергии слишком мала или равняется величине рассеянной энергии внутри магнитной сферы.
2. Магнитная суббуря. Состояние, возникающее в том случае, когда скорость приходящей энергии выше скорости стационарной диссипации, а часть энергии улетучивается из магнитосферы по каналу, называемому суббурей. Процесс заключается в высвобождении части магнитосферной энергии. Самое яркое его олицетворение - полярное сияние. Выбросы лишней энергии могут происходить с периодичностью в 3 часа в полярных областях обоих полушарий.
3. Магнитная буря - это процесс сильнейшего волнения поля по причине высокой скорости поступающей извне энергии. Магнитное поле претерпевает изменения и внизу, в области экватора.

Магнитное поле Земли во время суббурь меняется локально, а во время бурь изменения являются глобальными. В любом случае эти изменения не бывают выше нескольких процентов, что гораздо меньше техногенных полей.

Медицина считает, что магнитные бури неблагоприятно влияют на здоровье человека. В этот период увеличивается число пациентов, страдающих сердечно-сосудистыми патологиями, депрессиями и другими нервно-психическими расстройствами.

Велика роль магнитосферы Земли во всех географических процессах на планете. Эта защитная оболочка предохраняет нашу планету от многих неблагоприятных процессов и оказывает влияние на погодные условия. Под влиянием изменений в магнитосфере на Земле меняются климатические особенности, формы жизнедеятельности животных и растений и многое другое.

МКОУ «Лобановская основная общеобразовательная школа»

Магнитное поле Земли и

его влияние на живые организмы

Выполнила ученица 9 класса

МКОУ «Лобановская ООШ»

Катайского района

Бокова Наталья

Руководитель: Боровинских И.А.

учитель физики

Введение………………………………………………………………….3

I. Магнитное поле Земли

1. Особенности магнитного поля Земли……………………………..4

2.Изменение магнитного поля Земли………………………………...6

1. Влияние магнитного поля на растения и животных…………………………………………………………………7

2. Магнетизм и человек…………………………………………………9

3. Исследование зависимости людей разных возрастных групп от влияния магнитных бурь……………………………………………....11

Заключение……………………………………………………………….13

Литература………………………………………………………………..14

Введение

На протяжении миллиардов лет естественное магнитное поле земли, являясь первичным периодическим экологическим фактором, постоянно воздействовало на состояние экосистем. В ходе эволюционного развития структурно-функциональная организация экосистем адаптировалась к естественному фону. Некоторые отклонения наблюдаются лишь в периоды солнечной активности, когда под влиянием мощного корпускулярного потока магнитное поле земли испытывает кратковременные резкие изменения своих основных характеристик. Этот явление, получившее название магнитных бурь, неблагоприятно отражается на состоянии всех экосистем, включая и организм человека.

Таким образом, цель данного проекта познакомить с магнитным полем Земли и его влиянием на живые организмы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить литературу по данной теме;

2. Познакомить с особенностями магнитного поля Земли;

3. Изучить влияние магнитного поля на организм;

5. Протестировать учащихся;

6. Создать диаграммы;

7. Приготовить презентацию, тезисы и сделать вывод.

Для реализации данных задач, использую следующие методы:

• 
  изучение литературы;
• 
  анализ;
• 
  сравнение;
• 
  обобщение;
• 
  тестирование учащихся;
• 
  создание диаграмм

I. Магнитное поле Земли
1. Особенности магнитного поля Земли
Удивительная способность магнита притягивать железо была известна еще в глубокой древности. Свойство магнита указывать юг и север было открыто позже. О способности намагниченных предметов располагаться в определённом направлении было известно ещё китайцам несколько тысячелетий назад. Впервые предположение о наличии магнитного поля Земли, которое и вызывает такое поведение намагниченных предметов, высказал английский врач и натурфилософ Уильям Гильберт (англ. William Gilbert) в 1600 году в своей книге «De Magnete». Наблюдения английского астронома Генри Геллибранда (англ. Henry Gellibrand) показали, что геомагнитное поле не постоянно, а медленно изменяется. У Хосе де Акосты (одного из Основателей Геофизики, по словам Гумбольта) в Истории (1590) впервые появилась теория о четырёх линиях без магнитного склонения (он описал использование компаса, угол отклонения, различия между Магнитным и Северным полюсом; хотя отклонения были известны еще в XV веке, он описал колебание отклонений от одной точки до другой; он идентифицировал места с нулевым отклонением: например, на Азорских островах). Карл Гаусс (нем. Carl Friedrich Gauß) выдвинул теорию о происхождении магнитного поля Земли и в 1839 году доказал, что основная его часть выходит из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде.

В 1600 году английский ученый Уильям Гильберт в своей книге «О магните, магнитных телах и большом магните - Земле». Представил Землю, как гигантский постоянный магнит, ось которого не совпадает с осью вращения Земли (угол между этими осями называют магнитным склонением).

Гильберт подтвердил свое предположение на опыте: он выточил из естественного магнита большой шар и, приближая к поверхности шара магнитную стрелку, показал, что она всегда устанавливается так же, как стрелка компаса на 3емле. Графически магнитное поле Земли похоже на магнитное поле постоянного магнита.

В 1702 году Э. Галлей создает первые магнитные карты Земли.

Магнитное поле - вид материи, которая существует вокруг движущихся электрически -заряженных частиц вещества и осуществляет их взаимодейст-вие. Оно создается движущимися электрическими зарядами или пере-менным электрическим полем.

Постоянное МП создается постоянным электрическим током или веществами, которые обладают свойствами постоянных магнитов.

Магнитные свойства проявляются во всем, что окружает человека, однако в большинстве тел - очень незначительно. Сильные магнитные свойства имеют минералы, принадлежащих к окислов железа и титана (магнетит, гематит, титаномагнетита, титаногематит) и имеют особую атомно-кристаллическую структуру. Химические элементы с выраженными магнитными свойствами называются ферромагнетик. К ним относятся железо, никель, кобальт и их сплавы, используемые для изготовления постоянных магнитов.

Основная причина наличия магнитного поля Земли в том, что ядро Земли состоит из раскаленного железа (хорошего проводника электрических токов, возникающих внутри Земли). Магнитное поле Земли образует магнитосферу, простирающуюся на 70-80 тыс. км в направление Солнца. Она экранирует поверхность Земли, защищает от вредного влияния заряженных частиц, высоких энергий и космических лучей, определяет характер погоды. Магнитное поле Солнца в 100 больше, чем земное.

Еще в 1635 году Геллибранд устанавливает, что магнитное поле Земли меняется. Позднее было установлено, что существуют постоян-ные и кратковременные изменения магнитного поля Земли.
Изменение магнитного поля Земли
Причиной постоянных изменений является наличие залежей полезных ископаемых.
На Земле имеются такие территории, где ее собственное магнитное поле сильно искажается залеганием железных руд. Например, Курская магнитная аномалия, расположенная в Курской области .

Причина кратковременных изменений магнитного поля Земли - действие "солнечного ветра", т.е. действие потока заряженных частиц, выбрасываемых Солнцем. Магнитное поле этого потока взаимодействует с магнитным полем Земли, возникают "магнитные бури".

На частоту и силу магнитных бурь влияет солнечная активность.
В годы максимума солнечной активности (один раз в каждые 11,5 лет) возникают такие магнитные бури, что нарушается радиосвязь, а стрелки компасов начинают непредсказуемо "плясать".

Результатом взаимодействия заряженных частиц "солнечного ветра" с атмосферой Земли в северных широтах является такое явление, как "полярное сияние".

II. Влияние магнитного поля на живые организмы

1. Влияние магнитного поля на растения и животных

Как магнитное поле действует на живые организмы? Очевидно, восприимчивость к полю Земли продемонстрировали, например, термиты. Исследователи отмечают, что термитнике насекомые располагаются поперек магнитных силовых линий. Попробовали экранизировать термитник от магнитного поля, насекомые тут же потеряли свою способность ориентироваться в пространстве, «расселились» как попало. Мощный магнит снова наводит «порядок». Американский биолог Браун показал, что в земном поле ориентируются моллюски, черви и даже водоросли. Немецкий энтомолог Беккер наблюдал, что жуки, пчелы, и другие насекомые предпочитают при полете направление север – юг или запад – восток. Магниточувствительными оказались и птицы и животные. Замечено, что магнитные силы затормаживают условные и безусловные рефлексы. Каким образом живые существа воспринимают невидимое напряжение? Экспериментируя с разными животными, ученые выяснили: магнитные силы воспринимаются непосредственно мозгом. Лишь после повреждения гипоталамуса условный рефлекс на поле резко нарушается. Итак, в первые моменты магнитного поля влияет, прежде всего, на функции центральной нервной системы, но позже его действие сказывается и на работе других органов, клетки которых также отличаются высоким уровнем обмена веществ. На голову ящерицы действовали постоянным магнитом, и она приходила в состояние, подобное тому, что возникает при общем наркозе. В «Вестнике сельскохозяйственной науки» (1974год) авторы статьи сообщают, что под действием магнитного поля низкой частоты у коров заметно улучшается жировой состав молока. Постоянное поле магнита лечит и предупреждает маститы. Поле улучшает также картину крови. Даже соотношение полов в приплоде возможно связано с ориентацией животных в магнитном поле Земли . Не остаются «безучастными» к магнитным влияниям растения. Исследователи А. Крылов и Г. Тараканова проводили эксперименты с семенами кукурузы и пшеницы. Они их смачивали и укладывали проростками вдоль линий геомагнитного поля. Семена, ориентированные к югу, взошли раньше, корни и стебли росли быстрее. Пшеница, посеянная рядками на запад-восток, дает лучший урожай, чем тот же сорт на той же земле, посажанный по меридиану. Словом, и растительный и животный мир не безразличен к воздействию магнитных сил. Мыши при длительном пребывании в «немагнитной среде» быстрее умирают, не дают потомства. Магнитное поле Земли служит многим живым организмам для ориентации в пространстве. Некоторые морские бактерии располагаются в придонном иле под определенным углом к силовым линиям магнитного поля Земли, что объясняется наличием в них маленьких ферромагнитных частиц.

Мухи и другие насекомые "садятся" предпочтительно в направлении поперек или вдоль магнитных линий магнитного поля Земли. Например, термиты располагаются на отдых так, что оказываются головами в одном направлении: в одних группах - параллельно, в других - перпендикулярно
линиям магнитного поля.

Ориентиром для перелетных птиц также служит магнитное поле Земли. Недавно ученые узнали, что у птиц в области глаз располагается маленький магнитный "компас" - крохотное тканевое поле, в котором расположены кристаллы магнетита, обладающие способностью намагничиваться в магнитном поле. Словом, и растительный и животный мир не безразличен к воздействию магнитных сил. Интересно отметить, что не только человек использует силу земного магнетизма (например, для навигации). Есть некоторые основания считать, что птицы, удивляющие нас способностью при своих перелетах находить места, в которых они когда-то родились и жили, также используют эти силы. Не так давно были проведены интересные опыты с почтовыми голубями, которые, как известно, отличаются способностью определять свое постоянное местонахождение. Пять голубей были увезены далеко от города, в котором они находились . Выпущенные на волю, птицы безошибочно возвратились обратно. Затем каждому голубю под крылья привязались вый маленький магнит и повторили опыт. Оказалось, что только один голубь из пяти возвратился домой, и то после долгого блуждания в пути. Итак, на нашей планете под действием магнитных сил Земли стрелка компаса устанавливается в определенном направлении. Но случается, что стрелка компаса вдруг начинает волноваться, резко и внезапно вздрагивать, метаться из стороны в сторону. Такие явления ученые называют магнитными бурями. Магнитное поле Земли предстоит еще хорошо изучить, что бы до конца выяснить его влияние на природу.

2. Магнетизм и человек
Время от времени на Солнце происходят мощные взрывы, вследствие которых в межпланетное про­странство выбрасывается поток заряженных частиц. Когда он через один - два дня достигает магнитной оболочки нашей планеты, то, взаимодействуя с ней, вызывает ее возмущение. Магнитное поле Земли начинает сжиматься, колебаться – так происходит явление, получившее название «магнитная буря».

Молодой и здоровый человек любую бурю переживет спокойно и даже не заметит ее, а пожилой и больной – не всегда. По статистике МОЗ, в дни, когда случается магнитная буря, количество инфарктов увеличивается в три с половиной раза , инсультов – в два раза, приступов стенокардии – в полтора.

Магнитная буря бьет по самым уязвимым местам. У одних обостряются хронические заболевания, у других болит сердце, у третьих начинается мигрень, четвертые впадают в депрессию . Особенно плохо переносят магнитную бурю сердечники, люди с избыточным весом и расстройствами вегето-сосудистой системы.

В настоящее время достоверно установлено, что во время магнитных бурь высока степень риска для лиц, подверженных сердечно-сосудистым заболеваниям. В период магнитных бурь у людей, страдающих гипертонией, высока вероятность развития криза. В отношении больных гипертонической болезнью отмечен неблагоприятный биотропный эффект окончания бури. Имеется точка зрения (Агулова Л.П., 1996), согласно которой гипертонический криз – это резонанс . Он возникает при сочетании высокой межфункциональной синхронизации и низкого адаптационного резерва. Гипертонические кризы возникают в экстремальных точках высокосинхронизированных биологических ритмов, чаще – в максимуме. В этих точках организм обладает наименьшей устойчивостью. Возникновение гипертонических кризов (резонанс) может быть спровоцировано как внутренними, так и внешними причинами. Среди внешних причин значимое место принадлежит геофизическим и космическим факторам. Гипертонические кризы возникают преимущественно у пациентов с правополушарным профилем асимметрии головного мозга. Активность правого полушарий тесно связана с состоянием диэнцефальных структур , которым отводится ведущая роль в механизме компенсаторно-приспособительных реакций.

Отмечено, что у больных ишемической болезнью сердца стенокардические приступы наблюдаются в 2 раза чаще в магнитовозмущенные дни, чем в дни с малой магнитной активностью.

Кроме того, в эти же периоды возрастает риск развития инфарктов миокарда, а течение болезни происходит гораздо тяжелее, чем у пациентов, у которых инфаркт миокарда развился в относительно спокойной геофизической обстановке. Возрастание количества инфаркта миокарда во время магнитных бурь по мнению Бреус Т.К. (1992) является следствием нарушения биологических ритмов. Известно также, что при неблагоприятных гелиогеофизических условиях летальность от инфаркта миокарда в 2 раза выше, чем в спокойные дни. Обнаружено также, что максимальное количество скоропостижных смертей от инфаркта миокарда приходится на вторые сутки после геомагнитных возмущений.

3. Исследование зависимости людей разных возрастных групп от влияния магнитных бурь.

После изучения этого материала у меня появилось желание самой пронаблюдать, как влияют магнитные явления на самочувствие людей. Я проследила эту закономерность на примере разновозрастных групп людей. 1 группа: 10-20 лет, 2 группа: 20-40 лет, 3 групп: 40-65 лет. Перед собой поставила цель: установить степень воздействия магнитных бурь на нашу работоспособность и самочувствие и рассчитать процент зависимых от числа опрошенных. Отслеживание мы проводили в течение 2 месяцев.

Всего было опрошено 18 человек. Из первой группы-10 человек. Из второй группы 3 человека, из третьей группы-4 человека. На вопрос: Влияет ли на ваше самочувствие магнитные бури, были получены следующие ответы:

Результаты вывела в виде диаграммы.

Самочувствие иногда ухудшалось в день предшествующий сложному или в последующий. Основные жалобы, которые высказывали на здоровье, были: головная боль, слабость, перепады артериального давления. Большая зависимость людей 2 и 3 группы объясняется возрастными изменениями, ослаблением защитной функции организма. Кроме того, были выявлены люди, обладающие магнитной защитой.

Таким образом, я проверила, что влияние геомагнитных возмущений на организм человека существует, но оно сугубо индивидуально. У одних магнитные бури вызывают заметную ответную реакцию, у других же есть от природы хорошая защита от магнитных атак. В результате эксперимента все участники узнали о своей зависимости или не зависимости от влияния магнитных бурь. Для зависимых мы, провели консультацию о том, как помочь себе в сложные геомагнитные дни. Порекомендовали не подвергаться большим физическим нагрузкам, принимать заранее соответствующие медикаменты.

Заключение
По окончании работы я с уверенностью могу сказать, что справилась с поставленной целью . Довольно подробно рассмотрела, как магнитные силы влияют на живые организмы, человека. В результате ее завершения я поняла, что магнетизм – это наука будущего, многочисленные тайны хранит она в себе. Решить их – значит научиться жить в гармонии с природой, с Землей, с Вселенной. Я надеюсь, что приобретенные знания пригодятся мне в дальнейшей жизни . В любом случае работа над этим проектом была увлекательной и познавательной. Ведь, по словам Альберта Эйнштейна: «Радость видеть и понимать – есть самый прекрасный дар природы!»

Литература
1.Большая советская энциклопедия.

2. Короновский Н. В. Магнитное поле геологического прошлого Земли. Соросовский образовательный журнал, N5, 1996, стр.56-63

3. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. - М.: Наука, 1976.

4. Сивухин Д. В. Общий курс физики. - Изд. 4-е, стереотипное. - М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2004. - Т. III. Электричество. - 656 с. - ISBN 5-9221-0227-3 ; ISBN 5-89155-086-5 .

5.Физика. Перевод с английского под редакцией профессора Китайгородского. Москва. Наука 1975 г.

6. «Физический фейерверк» Дж. Уокера. Перевод с английского под редакцией кандидата физико-математических наук И. Ш. Слободецкого.

7. http://www.ionization.ru/issue/iss77.htm

8. http://sgpi.ru/wiki/index.php

Согласно современным представлениям, образовалась примерно 4,5 млрд лет назад, и с этого момента нашу планету окружает магнитное поле. Все, что находится на Земле, в том числе люди, животные и растения, подвергаются его воздействию.

Магнитное поле простирается до высоты около 100 000 км (рис. 1). Оно отклоняет или захватывает частицы солнечного ветра, губительные для всех живых организмов. Эти заряженные частицы образуют радиационный пояс Земли, а вся область околоземного пространства, в которой они находятся, называют магнитосферой (рис. 2). С освещенной Солнцем стороны Земли магнитосфера ограничена сферической поверхностью с радиусом примерно 10-15 радиусов Земли, а с противоположной стороны она вытянута подобно кометному хвосту на расстояние вплоть до нескольких тысяч радиусов Земли, образуя геомагнитный хвост. Магнитосфера отделена от межпланетного поля переходной областью.

Магнитные полюса Земли

Ось земного магнита наклонена по отношению к оси вращения Земли на 12°. Она располагается примерно на 400 км в стороне от центра Земли. Точки, в которых эта ось пересекает поверхность планеты, - магнитные полюса. Магнитные полюсаЗемли не совпадают с истинными географическими полюсами. В настоящее время координаты магнитных полюсов следующие: северный — 77° с.ш. и 102° з.д.; южный — (65° ю.ш. и 139° в.д.).

Рис. 1. Строение магнитного поля Земли

Рис. 2. Строение магнитосферы

Силовые линии, идущие от одного магнитного полюса к другому, называются магнитными меридианами . Между магнитным и географическим меридианом образуется угол, называемый магнитным склонением . Каждое место на Земле имеет свой угол склонения. В районе Москвы угол склонения равен 7° к востоку, а в Якутске — около 17° к западу. Это значит, что северный конец стрелки компаса в Москве отклоняется на Т вправо от географического меридиана, проходящего через Москву, а в Якутске — на 17° влево от соответствующего меридиана.

Свободно подвешенная магнитная стрелка располагается горизонтально только на линии магнитного экватора, который не совпадает с географическим. Если двигаться к северу от магнитного экватора, то северный конец стрелки будет постепенно опускаться. Угол, образованный магнитной стрелкой и горизонтальной плоскостью, называют магнитным наклонением . На Северном и Южном магнитных полюсах магнитное наклонение наибольшее. Оно равно 90°. На Северном магнитном полюсе свободно подвешенная магнитная стрелка установится вертикально северным концом вниз, а на Южном магнитном полюсе ее южный конец опустится вниз. Таким образом, магнитная стрелка показывает направление силовых линий магнитного ноля над земной поверхностью.

С течением времени положение магнитных полюсов относительно по земной поверхности меняется.

Магнитный полюс был открыт исследователем Джеймсом К. Россом в 1831 г. в сотнях километров от его нынешнего местонахождения. В среднем за один год он перемещается на 15 км. В последние годы скорость перемещения магнитных полюсов резко возросла. Например, Северный магнитный полюс сейчас перемещается со скоростью около 40 км в год.

Смена магнитных полюсов Земли называется инверсией магнитного поля .

На протяжении геологической истории нашей планеты земное магнитное поле изменяло свою полярность более 100 раз.

Магнитное поле характеризуется напряженностью. В некоторых местах Земли магнитные силовые линии отклоняются от нормального поля, образуя аномалии. Например, в районе Курской магнитной аномалии (КМА) напряженность поля в четыре раза выше нормы.

Существуют суточные изменения магнитного поля Земли. Причина этих изменений магнитного поля Земли — электриче- с кие токи, текущие в атмосфере на большой высоте. Вызваны они солнечным излучением. Пол действием солнечного ветра магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров. Основной же причиной возникновения солнечного ветра, как мы уже знаем, являются грандиозные выбросы вещества из короны Солнца. При движении к Земле они превращаются в магнитные облака и приводят к сильным, иногда экстремальным возмущениям на Земле. Особенно сильные возмущения магнитного поля Земли - магнитные бури. Некоторые магнитные бури начинаются неожиданно и почти одновременно по всей Земле, а другие развиваются постепенно. Они могут продолжаться несколько часов и даже суток. Часто магнитные бури происходят через 1-2 дня после солнечной вспышки из-за прохождения Земли через поток частиц, выброшенных Солнцем. Исходя из времени запаздывания скорость такого корпускулярного потока оценивают в несколько миллионов км/ч.

Во время сильных магнитных бурь нарушается нормальная работа телеграфа, телефона и радио.

Магнитные бури часто наблюдаются на широте 66-67° (в зоне полярных сияний) и возникают одновременно с полярными сияниями.

Строение магнитного поля Земли меняется в зависимости от широты местности. Проницаемость магнитного поля увеличивается в сторону полюсов. Над полярными областями силовые линии магнитного поля более или менее перпендикулярны земной поверхности и имеют воронкообразную конфигурацию. Через них часть солнечного ветра с дневной стороны проникает в магнитосферу, а затем и в верхнюю атмосферу. Сюда же в период магнитных бурь устремляются частицы из хвостовой части магнитосферы, достигая границ верхней атмосферы в высоких широтах Северного и Южного полушарий. Именно эти заряженные частицы вызывают здесь полярные сияния.

Итак, магнитные бури и суточные изменения магнитного ноля объясняются, как мы уже выяснили, солнечным излучением. Но какова основная причина, создающая постоянный магнетизм Земли? Теоретически удалось доказать, что на 99 % магнитное поле Земли вызывают источники, скрытые внутри планеты. Главное магнитное поле обусловлено источниками, расположенными в глубинах Земли. Их можно условно разделить на две группы. Основная их часть связана с процессами в земном ядре, где вследствие непрерывных и регулярных перемещений электропроводящего вещества создается система электрических токов. Другая — связана с тем, что горные породы земной коры, намагничиваясь главным электрическим полем (полем ядра), создают собственное магнитное поле, которое суммируется с магнитным полем ядра.

Кроме магнитного поля вокруг Земли существуют и другие поля: а) гравитационное; б) электрическое; в) тепловое.

Гравитационным полем Земли называют поле силы тяжести. Она направлена по отвесу перпендикулярно к поверхности геоида. Если бы у Земли была фигура эллипсоида вращения и в нем равномерно распределялись бы массы, то у нее было нормальное гравитационное поле. Разница между напряженностью реального гравитационного поля и теоретического — аномалия тяжести. Различный вещественный состав, плотность горных пород вызывают эти аномалии. Но возможны и другие причины. Их можно объяснить следующим процессом — уравновешение твердой и относительно легкой земной коры на более тяжелой верхней мантии, где и происходит выравнивание давления вышележащих слоев. Эти течения вызывают тектонические деформации, движение литосферных плит и тем самым создают макрорельеф Земли. Сила тяжести удерживает атмосферу, гидросферу, людей, животных на Земле. Силу тяжести нужно обязательно учитывать при изучении процессов в географической оболочке. Термином «геотропизм » называют ростовые движения органов растений, которые под влиянием силы земного тяготения всегда обеспечивают вертикальное направление роста первичного корня перпендикулярно поверхности Земли. Гравитационная биология использует растения в качестве экспериментальных объектов.

Если не учитывать силу тяжести, невозможно рассчитать исходные данные для запуска ракет и космических кораблей, сделать гравиметрическую разведку рудных ископаемых и, наконец, невозможно дальнейшее развитие астрономии, физики и других наук.