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
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
Титовская Алла, Костюкова Настя, Черепова Наталья.
Исследовательская работа по физике.
Скачать:
Предварительный просмотр:
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №9
Тема: «Влияние магнитных бурь на здоровье человека»
Научно – исследовательская работа по физике
Костюкова Анастасия Александровна.10 кл.
Титовская Алла Викторовна.10 кл.
Черепова Наталья Сергеевна.10 кл.
Научный руководитель: Кудашева Галина Алексеевна
Учитель физики
2011 г.
Введение ………………………………………………………………..3
Глава 1………………………………………………………………..4
1.1 Магнитное поле………………………………………………….4-6 1.2 Магнитное поле Земли…………………………………………7-8 1.3 Магнитная буря………………………………………………….9-12 Глава 2………………………………………………………………..13
2.1 Влияние магнитных бурь на здоровье человека……………....13-14
2.2 Результаты произведённых исследований…………………….15-18
Заключение…………………………………………………………………19 Список литературы……………………………………………………...…20
Введение.
Мы часто удивляемся - как дельфины находят путь в океане, а птицы в небе? Они ориентируются по магнитному полю. В нервные окончания пчел, птиц, дельфинов, саламандр и других животных «вмонтированы» естественные магниты - зерна магнетита Fe 3 O 4 . Во время бурь стрелку «компаса» начинает лихорадить. Для животных это огромный риск - не найти дорогу домой. Есть версия, что «магнитик» остался и у людей, мы просто разучились им пользоваться. Но, когда магнитное поле неспокойно, «компас» по старой памяти сигналит: SOS! Существует гипотеза: мы реагируем не на саму бурю, а на этот сигнал - предупреждение о возможной опасности. Организм впадает в стресс, мобилизует все силы для борьбы. Так что метеозависимость - один из способов борьбы за выживание!
Нам проблема показалось интересной, и мы решили исследовать магнитные бури.
Тема проекта: «Влияние магнитных бурь на здоровье человека»
Цель работы: изучить магнитное поле Земли, выяснить, как Солнце влияет на здоровье человека. Объяснить причины возникновения магнитных бурь и влияния их на здоровье человека.
Методы исследования: аналитический, практические, экспериментальный, метод сравнения.
При выполнении работы мы поставили следующие задачи:
- Сбор материала по выбранной теме.
- Провести анализ научной и научно – популярной литературы по теме исследования.
- Выявить, как влияет магнитная буря на здоровье человека.
Актуальность и практическая значимость темы:
- В настоящее время в этой области физической науки проводится много практических исследований.
- Данная тема имеет большое практическое значение, ее изучение расширяет кругозор.
Объект исследования магнитное поле, солнечный ветер.
Магнитное поле.
В 1600 г. Уильям Гильберт, врач английский королевы Елизаветы 1, предположил, что Земля является большим естественным магнитом, а стрелки компаса (подобно иголкам в опыте Перегрина) указывают направление к его полюсам. Почти через 50 лет Рене Декарт обнаружил, что постоянный магнит действует на мельчайшие железные опилки, насыпанные вокруг него, подобно Земле, ориентирующей магнитную стрелку компаса. Тем самым он показал, что в пространстве существует магнитное взаимодействие (поле).
Линии, образуемые магнитными стрелками или железными опилками в магнитном поле, стали называть силовыми линиями магнитного поля. На протяжении более четырех тысячелетий единственным практически используемым источником магнетизма был магнитный железняк. Вплоть до начала 19 в. электричество и магнетизм считались физическими взаимодействиями, не связанными друг с другом.
Электрическое и магнитное поля тесно связаны между собой. В природе существует единое электромагнитное поле, а чисто электрическое и чисто магнитное поля являются лишь его частными случаями. Простейший опыт, обнаруживающий эту связь, таков. Возьмем два постоянных магнита и будем сближать или удалять их полюсы. При этом в пространстве между полюсами магнитное поле, разумеется, будет меняться. Оказывается, это переменное магнитное поле обладает свойством создавать (индуктировать) электрическое поле. Существование последнего можно обнаружить с помощью чувствительного прибора. Линии напряженности этого электрического поля коренным образом отличаются от линий поля, создаваемого электрическими зарядами. Эти линии нигде не начинаются и нигде не кончаются ─ они замкнуты. Итак, переменное магнитное поле создает электрическое. Но электрическое поле оказывает магнитному такую же услугу. Переменное электрическое поле двух сближаемых или удаляемых электрических зарядов создает магнитное поле. Пока оба поля постоянны, они не имеют между собой ничего общего. Однако переменные электрическое и магнитное поля индуктируют друг друга и тем самым выдают свое родство.
История вопроса.
Взаимное индуктирование электрического и магнитного полей было открыто двумя великими учеными 19 века Фарадеем и Максвеллом.
В 1831 г. Фарадей сделал крупнейшее открытие, заключающееся в том, что электрическое поле может быть создано не только электрическими зарядами, а и переменным магнитным полем (явление электромагнитной индукции Фарадея). Вдвигая магнит в кольцевой проводник (еще лучше─ в катушку), присоединенный к достаточно чувствительному гальванометру, мы обнаружим появление электрического тока. Ток в цепи идет оттого, что в проводнике появилась сила, действующая на заряды, заставляющая их перемещаться по проводнику. Такой силой является возникшее вихревое электрическое поле. Силовые линии этого поля замкнуты, часть их расположена вне проводника, часть─ внутри.
Одновременно с Фарадеем связь между электрическим и магнитным полями исследовали и другие ученые. Один из них, по-видимому, для того, чтобы гальванометр не подвергался тряске, вынес его в другую комнату. Вдвигая магнит в катушку, он затем шел в соседнюю комнату смотреть, отклонилась ли стрелка гальванометра.
Опыт Эрстеда.
Впервые взаимосвязь электричества и магнетизма зафиксирована в 1735 г. в одном из научных лондонских журналов. В статье отмечалось, что в результате удара молнии в комнате были разбросаны в разные стороны и сильно намагничены ножи и вилки. Это сообщение свидетельствовало о магнитном взаимодействии электрического разряда или тока на металлические предметы.
Однако разгадка взаимосвязи электричества и магнетизма пришла лишь после того, как исследователи научились получать электрический ток.
В 1820 г. было сделано одно из важнейших открытий в истории физики, когда Ханс Эрстед, профессор Копенгагенского университета, демонстрировал на лекции студентам нагревание проводника электрическим током. Эрстед обратил внимание на то, что стрелка компаса, случайно оказавшегося на столе под проводником, располагается в отсутствие тока параллельно проводнику, а при включении тока отклоняется почти перпендикулярно проводнику. Изменение направления тока сопровождалось аналогичным отклонением, но только в противоположную сторону. Таким образом, было показано, что электрический ток воздействует на магнитную стрелку.
Опыт Эрстеда явился прямым доказательством взаимосвязи электричества и магнетизма: электрический ток оказывает магнитное действие. Покоящиеся заряды на магнитную стрелку не действуют. Следовательно, магнитное поле порождается движущимися зарядами.
В плоскости, перпендикулярной проводнику с током, железные опилки и магнитные стрелки располагаются по касательным к концентрическим окружностям. Пространственная ориентация опилок и стрелок изменяется на противоположную при изменении направления тока в проводнике.
Следовательно, в пространстве, окружающем электрический ток, возникает поле, называемое магнитным.
Линии магнитной индукции. Подобно линиям напряженности электрического поля, вводятся линии магнитной индукции, дающие наглядную картину магнитного поля.
Линии магнитной индукции ─ линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции в этой точке.
Линии магнитной индукции всегда замкнуты: они не имеют начала и конца. Это означает, что магнитное поле не имеет источников: магнитных зарядов не существует.
Магнитное поле ─ вихревое поле, т.е. поле с замкнутыми линиями магнитной индукции.
Северный полюс магнита ─ полюс, из которого выходят линии магнитной индукции.
Южный полюс магнита─ полюс, в который входят линии магнитной индукции.
Магнитное поле Земли.
Со времен глубокой древности известно, что магнитная стрелка, свободно вращающаяся вокруг вертикальной оси (в отсутствие вблизи нее магнитов и электрических токов), всегда устанавливается в данном месте земли в определенном направлении. Этот факт объясняется тем, что вокруг земли существует магнитное поле.
Магнитная стрелка устанавливается вдоль линий магнитного поля Земли.
Известно, что при приближении к северному географическому полюсу Земли линии магнитного поля Земли все больше и больше наклоняются к горизонту и около 75 0 северной широты и 99 0 западной долготы становятся вертикальными, входя в Землю. Здесь в настоящее время находится южный магнитный полюс Земли. Он удален от северного географического полюса приблизительно на 2100км.
Северный магнитный полюс Земли находится вблизи южного географического полюса, а именно на 66,5 0 южной широты и 140 0 восточной долготы. Здесь линии магнитного поля Земли выходят из земли. Таким образом, магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами.
Есть достаточно убедительные аргументы в пользу того, что за последние 170млн лет 300 раз происходил обмен местами полюсов Земли. Последний раз такой обмен произошел около 30000 лет назад.
Магнитное поле Земли достаточно велико (около 5·10 -5 Тл). С удалением от Земли индукция магнитного поля ослабевает.
Исследование околоземного пространства космическими аппаратами показало, что наша планета окружена мощным радиационным поясом, состоящим из быстро движущихся заряженных элементарных частиц- протонов и электронов. Его называют также поясом частиц высоких энергий.
Внутренняя часть пояса простирается примерно на 500-5000 км от поверхности Земли. Внешняя часть радиационного пояса находится на высоте от 1 до 5 радиусов Земли и состоит в основном из электронов с энергией в десятки тысяч электрон-вольт – в 10 раз меньшей, чем энергия частиц внутреннего пояса.
Частицы, образующие радиационный пояс, вероятно, захватываются земным магнитным полем из числа частиц, непрерывно выбрасываемых Солнцем. Особенно мощные потоки частиц рождаются при взрывных явлениях на Солнце - так называемых вспышках. Поток солнечных частиц движется со скоростью 400-1000 км/с и достигает Земли примерно через 1-2 дня после того, как на солнце произошла породившая его вспышка горячих газов. Такой усиленный корпускулярный поток возмущает магнитное поле Земли. Быстро и сильно меняются характеристики магнитного поля, что называется магнитной бурей. Стрелка компаса колеблется. Возникает возмущение ионосферы, нарушающее радиосвязь, происходят полярные сияния.
Полярные сияния разной формы и окраски возникают на высотах от 80 до 1000 км. Их образование связано с тем, что в полярных областях частицы, двигаясь вдоль линий индукции магнитного поля, которые там почти перпендикулярны поверхности, проникают в атмосферу. Частицы бомбардируют молекулы воздуха, ионизуют их и возбуждают свечение, как поток электронов в вакуумной трубке М.В. Ломоносов первым высказал догадку о том, что полярные сияния имеют электрическую природу. Цветовые оттенки полярного сияния обусловлены свечением различных газов атмосферы.
Мы выяснили, что на Земле и в ее атмосфере происходят разнообразные процессы,
многие, из которых связаны с Солнцем, отстоящим от нас на 150 млн. км, т.е. Земля не изолирована от космоса.
Магнитная буря.
Магнитная буря - возмущение геомагнитного поля длительностью от нескольких часов до нескольких суток, вызванное поступлением в окрестности Земли возмущённых высокоскоростных потоков солнечного ветра и связанной с ними ударной волны.
Солнечный газ, обволакивая Землю, сжимает ее магнитное поле и, следовательно, увеличивает его интенсивность. Рост магнитного поля в начальной фазе магнитной бури происходит как следствие этого эффекта. Некоторые из солнечных частиц захватываются земным магнитным полем на расстоянии более 40 000 км от Земли. Когда движение заряженной частицы в магнитном поле ориентировано косо по отношению к магнитной силовой линии, она перемещается по спирали вокруг этой линии. По мере того, как она вторгается в область с интенсивным магнитным полем, составляющая ее скорости, параллельная вектору напряженности поля, постепенно уменьшается, а скорость вращения возрастает, при этом общая скорость остается постоянной. Когда параллельная полю составляющая скорости становится нулевой, частица как бы отражается и начинает двигаться назад вдоль силовой линии, продолжая спиралевидное вращение вокруг нее (точка, где происходит отражение, называется «точкой магнитного зеркала», по аналогии с обычным оптическим зеркалом, отражающим свет). Таким образом, захваченные магнитным полем заряженные частицы, вращаясь по спирали вокруг силовых линий, колеблются между двумя зеркальными точками, одна из которых расположена в северном, а другая – в южном полушарии.
Магнитное поле ослабевает с увеличением расстояния от Земли, из-за чего увеличивается радиус кривизны спирального движения частиц вокруг силовых линий на внешней части траектории. К тому же магнитные силовые линии выгнуты наружу, поэтому колеблющиеся вдоль них частицы испытывают центробежное ускорение, направленное от Земли, что способствует увеличению радиуса кривизны траектории частицы в ее части, более удаленной от Земли по сравнению с более близкой к Земле. А поскольку протоны и электроны вращаются вокруг магнитных силовых линий в противоположных направлениях, эти эффекты вызывают дрейф протонов в западном направлении, а электронов – в восточном.
Суммарная скорость дрейфа зависит от энергии частицы и угла, образованного вектором ее скорости с силовой линией, когда частица пересекает экватор. Эти два фактора лежат в некотором диапазоне, поэтому частицы имеют различные скорости дрейфа и, захваченные земным магнитным полем, быстро распределяются, формируя оболочку вокруг Земли. Западный дрейф протонов и восточный дрейф электронов есть не что иное, как электрический ток, «размазанный» по оболочке. Этот ток, имеющий повсюду западное направление, генерирует магнитное поле, направленное так, что оно ослабляет магнитное поле Земли. Этим можно объяснить особенности главной фазы магнитной бури.
Геомагнитные бури имеют несимметричный по времени характер развития: в среднем фаза нарастания возмущения (главная фаза бури) составляет около 7 часов, а фаза возвращения к исходному состоянию (фаза восстановления) – около 3 суток.
Интенсивность геомагнитной бури обычно описывается индексами Dst и Kp. С ростом интенсивности бури индекс Dst уменьшается. Так, умеренные бури характеризуются Dst от −50 до −100 н Тл , сильные - от −100 до −200 нТл и экстремальные - ниже −200 нТл.
Следует отметить, что во время магнитной бури возмущения магнитного поля на поверхности Земли имеют величину менее или порядка 1 % от величины стационарного геомагнитного поля , так как последнее варьируется от 0,34 у экватора до 0,66 э у полюсов Земли, то есть приблизительно равно (30-70)×10 3 нТл.
Частота появления умеренных и сильных бурь на Земле имеет четкую корреляцию с 11-летним циклом солнечной активности: при средней частоте около 30 бурь в год их число может составлять 1-2 бури в год вблизи солнечного минимума и достигать 50 бурь в год вблизи солнечного максимума. Это означает, что в годы солнечного максимума человечество до 50% времени года живет в условиях умеренных и сильных бурь, а за свою 75-летнюю жизнь среднестатистический человек проживает в условиях умеренных и сильных бурь в общей сложности 2250 бурь или около 15 лет. Распределение геомагнитных бурь по их интенсивности имеет в области высоких интенсивностей быстро спадающий характер, и поэтому экстремально сильных магнитных бурь за историю их измерения было сравнительно мало.
Мощнейшей геомагнитной бурей за всю историю наблюдений была геомагнитная буря 1859 года («событие Кэррингтона»).
За последние 25 лет XX столетия (1976-2000 годы) было зарегистрировано 798 магнитных бурь с Dst ниже −50 нТл, а за последние 55 лет (с 1 января 1957 года по 25 сентября 2011 года) наиболее сильными бурями с Dst ниже −400 нТл были события 13 сентября 1957 года (Dst = −427 нТл), 11 февраля 1958 (Dst = −426 нТл), 15 июля 1959 (-429 нТл), 13 марта 1989 (-589 нТл) и 20 ноября 2003 (-472 нТл).
K-индекс - 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.
Kp-индекс - это планетарный индекс. Kp вычисляется как среднее значение К-индексов, определенных на 13 геомагнитных обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также от 0 до 9.
G-индекс - пятибалльная шкала силы магнитных бурь, которая была введена Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США (NOAA) в ноябре 1999 года. G-индекс характеризует интенсивность геомагнитного шторма по воздействию вариаций магнитного поля Земли на людей, животных, электротехнику, связь, навигацию и т.д. По этой шкале магнитные бури подразделяются на уровни от G1 (слабые бури) до G5 (экстремально сильные бури). G-индекс соответствует Kp минус 4; то есть G1 соответствует Kp=5, G2 - Kp=6, G5 - Kp=9.
Геомагнитные вариации.
Изменение магнитного поля Земли во времени под действием различных факторов называются геомагнитными вариациями. Разность между наблюдаемой величиной напряженности магнитного поля и средним ее значением за какой-либо длительный промежуток времени, например, месяц или год, называется геомагнитной вариацией. Согласно наблюдениям, геомагнитные вариации непрерывно изменяются во времени, причем такие изменения часто носят периодический характер.
Суточные вариации.
Суточные вариации геомагнитного поля возникают регулярно в основном за счет токов в ионосфере Земли, вызванных изменениями освещенности земной ионосферы Солнцем в течение суток.
Нерегулярные вариации.
Нерегулярные вариации магнитного поля возникают вследствие воздействия потока солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли, а так же изменений внутри магнитосферы и взаимодействия магнитосферы с ионосферой.
27-дневные вариации.
27-дневные вариации существуют как тенденция к повторению увеличения геомагнитной активности через каждые 27 дней, соответствующих периоду вращения Солнца относительно земного наблюдателя. Эта закономерность связана с существованием долгоживущих активных областей на Солнце, наблюдаемых в течении нескольких оборотов Солнца. Эта закономерность проявляется в виде 27-дневной повторяемости магнитной активности и магнитных бурь.
Сезонные вариации.
Сезонные вариации магнитной активности уверенно выявляются на основании среднемесячных данных о магнитной активности, полученных путем обработки наблюдений за несколько лет. Их амплитуда увеличивается с ростом общей магнитной активности. Найдено, что сезонные вариации магнитной активности имеют два максимума, соответствующие периодам равноденствий, и два минимума, соответствующие периодам солнцестояний. Причиной этих вариаций является образование активных областей на Солнце, которые группируются в зонах от 10 до 30° северной и южной гелиографических широт. Поэтому в периоды равноденствий, когда плоскости земного и солнечного экваторов совпадают, Земля наиболее подвержена действию активных областей на Солнце.
11-летние вариации.
Наиболее ярко связь между солнечной активностью и магнитной активностью проявляется при сопоставлении длинных рядов наблюдений, кратных 11 летним периодам солнечной активности. Наиболее известной мерой солнечной активности является число солнечных пятен. Найдено, что в годы максимального количества солнечных пятен магнитная активность также достигает наибольшей величины, однако возрастание магнитной активности несколько запаздывает по отношению к росту солнечной, так что в среднем это запаздывание составляет один год.
Предварительный просмотр:
Влияние магнитных бурь на здоровье человека.
Мы задумались, какое же воздействие оказывают магнитные бури на человека? Оказывается еще в 30-х гг. двадцатого столетия в Ницце (Франция) случайно было замечено, что частота инфарктов миокарда и инсультов у пожилых людей резко возрастала в дни, когда в работе местной телефонной станции наблюдались сильные нарушения вплоть до полного прекращения связи. Впоследствии было установлено, что нарушения телефонной связи происходят во время магнитных бурь. На этом основании и был сделан вывод, что инфаркты и инсульты, как и сами срывы телефонной сети, связаны с магнитными бурями.
Острые споры вызывал в свое время вопрос о влиянии солнечной активности на возникновение несчастных случаев и травматизма на транспорте и в производстве. На это впервые указал еще в 1928 г. А.Л. Чижевский, а в 50-х гг. XX в. немецкие ученые Р. Рейтер и К. Вернер, из анализа около 100 тыс. автокатастроф, установили их резкое увеличение на второй день после солнечной вспышки. Позже российский судебный медик из Томска В.П. Десятое обнаружил резкое возрастание числа самоубийств (в 4 - 5 раз по сравнению с днями спокойного Солнца) также на вторые сутки после вспышки на Солнце. А это как раз соответствует началу магнитных бурь.
Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащенным сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, пониженным жизненным тонусом, перепадами давления. Почему появляются головные боли, головокружения и боли в суставах? Мы узнали (из курса биологии), что во время магнитной бури образуются агрегаты кровеносных телец (у здоровых людей в меньшей степени), то есть кровь густеет. Из-за такого сгущения крови ухудшается кислородный обмен, и первые, кто реагирует на нехватку кислорода - это мозг и нервные окончания.
Большинство людей никак не связаны со спокойной геомагнитной обстановкой, но на магнитные бури реагируют сходно и массово от 50 до 75% населения земного шара. Момент начала стрессовой реакции может сдвигаться относительно начала бури на разные сроки для различных бурь для конкретного человека. Обращает на себя внимание, что многие люди начинают реагировать не на сами магнитные бури, а за 1-2 дня до них, тое есть в момент вспышек на самом Солнце.
Создается впечатление, что существует некий информационный сигнал оповещения о предстоящей магнитной буре, связанный с какими-то характеристиками возмущающего солнечного излучения. Еще одна особенность - 50% населения способна к адаптации, то есть к уменьшению до нуля реакции на подряд идущие друг за другом несколько магнитных бурь с интервалом 6-7 дней.
Магнитные бури, перепады атмосферного давления, смена температур оказывают неблагоприятное действие на здоровье людей. Большое число людей чувствует предстоящее изменение погоды. Накануне люди с ослабленным здоровьем испытывают боли в суставах, сердце, головную боль, плохо спят и т.д.
Сергей Черноус, ученый из Полярного геофизического института Кольского научного центра РАН, выяснил, что так или иначе на магнитные бури реагируют 60 процентов людей! И ведь его «подопытными» были закаленные полярники, авиаторы Северного флота! Чаще всего у них «хандрили» сердечный ритм и вегетативная нервная система.
В Московской медицинской академии им. Сеченова обнаружили, что магнитные бури у кардиологических больных подавляют выработку меланина - гормона, который «работает» антиоксидантом, укрепляет иммунитет и отвечает за суточные биоритмы. Недостаток меланина может привести к серьезным поломкам в организме.
Специалисты Объединенного института физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН предположили, что магнитные бури также обладают достаточной силой, чтобы встряхнуть земную кору. Чтобы проверить гипотезу, они сопоставили более 14 тыс. колебаний земной коры ощутимой силы, которые были зарегистрированы с 1975 года в Казахстане и Киргизии, и примерно 350 внезапных магнитных бурь, отмеченных за тот же срок мировой сетью геомагнитных наблюдений. Расчеты показали, что наибольшее число землетрясений в Казахстане и Киргизии происходило спустя несколько суток после начала магнитной бури. Как правило, число землетрясений после магнитных бурь заметно возрастало. Но были и районы, где наблюдалась противоположная закономерность. Поэтому ученые склоняются к мнению, что магнитная буря выполняет для землетрясения роль спускового крючка, или триггера. В будущих полевых и лабораторных работах геофизики надеются прояснить физическую природу этого эффекта.
Выполненное российскими учеными исследование подтвердило отрицательное влияние магнитных бурь на состояние здоровья пациентов, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Они ухудшают состояние людей с патологией сердечно-сосудистой системы. Исследование, о котором идет речь, было выполнено специалистами Российского Университета дружбы народов и Института космических исследований при поддержке американского агентства NASA. С помощью электронной микроскопии оценивалась зависимость состояния кардиомиоцитов кроликов от нестабильности магнитного поля Земли. Оказалось, что во время магнитных бурь увеличивается вязкость крови, развивается состояние гиперкоагуляции, повышаются местная концентрация адреналина и выраженность тканевого отека. Кроме того, было установлено, что из 89 тысяч случаев инфаркта миокарда, зарегистрированных в московских больницах за трехлетний период, 13% были связаны с магнитными бурями. Ученые даже предложили оборудовать машины скорой помощи специальными приборами, реагирующими на возмущение магнитного поля Земли. Как правило, магнитные бури отмечаются 2-3 раза в месяц, несколько чаще - в странах, удаленных от экватора.
Результаты произведённых исследований в школе.
Серия мощных вспышек, произошедших на Солнце 22-24 сентября, спровоцировали на Земле мощную магнитную бурю.
В течение 4 дней с 25 сентября по 28 сентября в 11 ч, мы проводили опрос учащихся и учителей нашей школы о самочувствии их в эти дни. А именно, как спали, болит ли голова, испытываете ли вы боль в суставах, мерили давление учителям.
В школе обучается 144 человека, работает 17 учителей.
сентября | сентября | сентября | сентября |
|
Головная боль | 1,4% | 2,1% | 10,4% | 3,4% |
Бессонница | 2,8% | 3,4% | 15,3% | 5,5% |
Боли в суставах | 0,7% | 4,9% | 8,3% | 2,8% |
Согласно нашим данным в день магнитной бури возросло количество учащихся жалующихся на плохое самочувствие. Число учащихся у которых болела голова вечером 26 сентября и утром 27 увеличилось на 9 %, бессонницей-на 12,5%,болями в суставах –на 7,6%.
сентября | сентября | сентября | сентября |
|
Головная боль | 5,9% | 5,9% | 11,8% |
|
Бессонница | 11,8% | 5,9% | 17,6% |
|
Боли в суставах | 5,9% | 23,5% | 11,8% |
|
Повышенное давление | 5,9% | 11,8% | 17,6% |
Влияние магнитной бури на учителей оказалось более заметным. Мы думаем это связано с возрастом, чем он старше тем он более метеозависим. В среднем магнитная буря повлияла на 24% учителей.
При проведении исследований в школе мы заметили, что у сторонников теории влияния магнитных бурь на человека есть и противники, которые придерживаются идеи, что гравитационные возмущения, связанные с изменением взаимного расположения Земли, Луны и планет солнечной системы, не идут ни в какое сравнение с теми возмущениями, которым люди подвергаются в обычной жизни.
Мы сделали вывод, учащиеся и учителя, не страдающие заболеваниями, не заметили происходящее. А вот те, кто получил травму ранее, имеет хронические заболевания, инвалидность, а так же преклонный возраст чувствовали себя плохо.
Магнитная буря способна ударить по самым слабым местам. Хронические заболевания способны обостриться, сердце сбивается с ритма, плохое настроение сменяется затяжной депрессией. Реакция каждого человека индивидуальна. У одного возникает слабость, другой страдает от головной боли, снижения физической активности. Человек может стать раздражительным и тревожным без видимой на то причины.
В группу риска попадают кардиобольные. Во время геомагнитных ситуаций, увеличивается количество инсультов, инфарктов, приступов стенокардии. Также в такие дни подвержены недугам люди, страдающие от избыточного веса, расстройств вегетососудистой системы. Эхо магнитных бурь может настигнуть человека не в день бури, а накануне, либо после неё.
Необходимо избегать как физических, так и эмоциональных нагрузок. Но это не значит, что всё время человек должен проводить в постели.
Нужно помнить, что весной и осенью магнитные бури случаются намного чаще, чем в другое время года.
Сейчас, когда мы заранее узнаем время наступления магнитных бурь, то можем заранее предупредить эти обострения. Чтобы уберечь организм человека от ухудшения здоровья, нужно еще до наступления неблагоприятной погоды любыми способами укреплять здоровье. Это достигается не только медикаментозными средствами.
Заключение.
Закончив проект, мы можем сказать, что не все из того что было задумано, получилось, например мы исследовали только одну магнитную бурю, а планировали 2-3.
В следующем году мы продолжим эту работу, так как 2012 год ожидается серия мощных магнитных бурей.
Проводя данную исследовательскую работу, мы узнали много нового о магнитном поле и магнитных бурях. Прочитав много теоретического материала, узнали, как магнитная буря влияет на здоровье человека. Проведя статистическую обработку результатов наших исследований, мы пришли к выводу, что магнитная буря влияет на здоровье человека, в большей степени на людей, которые имеют хронические заболевания, травмы, инвалидность, а также чем старше, тем более метеозависим. Правда, какой – либо пропорциональной зависимости мы не выявили.
Главное правило, которое мы вывели для себя и рекомендуем всем для того, чтобы не реагировать на метеоусловия, необходимо постоянно укреплять здоровье, заниматься физкультурой, правильно организовать режим работы и отдыха, питание.
Еще несколько веков назад вспышки на Солнце связывали с «исчадием ада, дьявольским предзнаменованием», но историю изучения магнитных бурь надо начать с истории самого магнита.
Магнит
Скорее всего, использование магнита в качестве главного составляющего компаса было известно уже 1100 году в Китае: если магнит свободно подвесить на нить, ось магнита в первом приближении сориентируется в направлении север – юг. В 1260 году Магнит из Китая в Европу привез Марко Поло, а Иоанн Жира построил в 1300 году первый магнитный компас, и тем самым облегчил работу мореплавателям.
История геомагнетизма
Основы науки о геомагнетизме были заложены в период между 13 и 16 веками. К середине 15 в. В 1600 У.Гильберт , придворный врач Елизаветы I, опубликовал знаменитый трактат «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов.», в котором описал свойства магнита и земного магнетизма. Он отметил, что Земля является огромным магнитом.
В 1701 астроном Э.Галлей
опубликовал первую карту геомагнитного поля. В середине 18 в. была установлена связь между полярным сиянием и магнитными бурями.
Еще в средние века мореплаватели обратили внимание, что бывают дни, когда стрелка компаса вдруг начинает беспорядочно колебаться в продолжение нескольких часов или нескольких суток, делая компас совершенно непригодным для навигационных расчетов. Это явление моряки и окрестили магнитной бурей.
Но только в XVIII в. французский астроном Лемонт заметил, что интенсивность и частота магнитных бурь тем больше, чем больше на Солнце пятен. Это стало первым открытием связи земных явлений с солнечной активностью.
В начале XX века российский ученый Александр Чижевский (1897 — 1964) впервые высказал идею о влиянии солнечной активности на живых существ и социальные процессы. Тогда взгляды Чижевского многие сочли мистикой.
Впервые понятие «погоды в космосе» ввел замечательный советский ученый, Герой Советского Союза, академик Евгений Константинович Федоров (1910–1981).
Теория магнитных бурь была развита С.Чапменом, В.Ферраро, Х.Альфвеном, С.Зингером, А.Десслером, Е.Паркером и другими.
Регулярные наблюдения на ионосферных станциях начались с 1932 года в Англии, с 40-х годов — в США и России.
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.
Длительностью от нескольких часов до нескольких суток, вызванное поступлением в окрестности Земли возмущенных высокоскоростных потоков солнечного ветра и связанной с ними ударной волны. Геомагнитные бури происходят в основном в средних и низких широтах Земли.
В результате вспышек на Солнце в космическое пространство выбрасывается огромное количество вещества (в основном протонов и электронов), часть которого, двигаясь со скоростью 400-1000 км/с, за один - два дня достигает земной атмосферы. Магнитное поле Земли захватывает из космического пространства заряженные частицы. Слишком сильный поток частиц возмущает магнитное поле планеты, из-за чего быстро и сильно изменяются характеристики магнитного поля.
Таким образом, геомагнитная буря - это быстрые и сильные изменения в магнитном поле Земли, возникающие в периоды повышенной солнечной активности.
Пик активности Солнца во время предыдущего солнечного цикла пришелся на 2001-2002 годы , когда солнечные ветры исходили с поверхности нашего светила почти постоянно, а солнечные пятна достигли своего максимума. Тогда же специалисты отмечали и крайне неблагоприятные последствия активности и для нашей планеты - электронное оборудование давало сбои, спутники на орбите работали с ошибками.
Самая мощная за всю историю наблюдательной астрономии вспышка произошла 4 ноября 2003 года . Ее энергии, как показали расчеты, могло бы хватить для снабжения электричеством такого города, как Москва, в течение 200 млн. лет.
Влияние магнитных бурь на жизнь и здоровье людей
Геомагнитные бури оказывают влияние на многие области деятельности человека, из которых можно выделить нарушения связи, систем навигации космических кораблей, возникновение поверхностных зарядов на трансформаторах и трубопроводах и даже разрушение энергетических систем.
Магнитные бури также оказывают влияние на здоровье и самочувствие людей. Они опасны в первую очередь для тех, кто страдает артериальной гипертонией и гипотонией, болезнями сердца. Примерно 70% инфарктов, гипертонических кризов и инсультов происходит именно во время солнечных бурь.
Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащенным сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, пониженным жизненным тонусом, перепадами давления. Ученые связывают это с тем, что при колебаниях магнитного поля замедляется капиллярный кровоток и наступает кислородное голодание тканей.
В 1930-х годах в Ницце (Франция) случайно было замечено, что частота инфарктов миокарда и инсультов у пожилых людей резко возрастала в дни, когда в работе местной телефонной станции наблюдались сильные нарушения вплоть до полного прекращения связи. Впоследствии было установлено, что нарушения телефонной связи происходят во время магнитных бурь. На этом основании и был сделан вывод, что инфаркты и инсульты, как и сами срывы телефонной сети, связаны с магнитными бурями.
Острые споры вызывал в свое время вопрос о влиянии солнечной активности на возникновение несчастных случаев и травматизма на транспорте и в производстве. На это впервые указал еще в 1928 году Александр Чижевский, а в 1950-х годах немецкие ученые Рейнхольд Рейтер и Карл Вернер из анализа около 100 тысяч автокатастроф установили их резкое увеличение на второй день после солнечной вспышки. Позже российский судебный медик из Томска Владимир Десятое обнаружил резкое возрастание числа самоубийств (в 4 ‑ 5 раз по сравнению с днями спокойного Солнца) также на вторые сутки после вспышки на Солнце. А это как раз соответствует началу магнитных бурь.
Негативному воздействию магнитных бурь подвержены по разным данным от 50 до 75% населения Земли. При этом момент начала стрессовой реакции может сдвигаться относительно начала бури на разные сроки для различных бурь и для конкретного человека. Многие люди начинают реагировать не на сами магнитные бури, а за 1-2 дня до них, т.е. в момент вспышек на самом Солнце.
Также замечено, что до 50% населения планеты способны к адаптации, т.е. к уменьшению до нуля реакции на подряд идущие друг за другом несколько магнитных бурь с интервалом 6‑7 дней, и что молодые люди практически не ощущают воздействия магнитных бурь.
У теории влияния магнитных бурь на человека есть противники , которые придерживаются того мнения, что гравитационные возмущения, связанные с изменением взаимного расположения Земли, Луны и планет солнечной системы, неизмеримо малы в сравнении с теми, которым люди подвергаются в обычной жизни (тряска, ускорения и торможения в общественном транспорте, резкий спуск и подъем и т.д.).
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
