Урок - семинар «Экологический аспект земного магнетизма и электромагнитных явлений на Земле»

Щербакова В.Б.

Почѐтный работник общего образования РФ,

Победитель конкурса лучших учителей РФ,

Лауреат премии им. С.Т. Шацкого, 

МБОУ «Средняя общеобразовательная  школа № 3 им. Г.В. Зимина» г. Калуги

Семинарские занятия в старших классах общеобразовательной школы являются одной из наиболее полных форм обобщающего характера, в особенности в классах с углублѐнным изучением естественно-научных дисциплин. Опустив некоторые тонкости и сложности рассматриваемой темы, можно проводить аналогичные семинарские занятия в классах гуманитарного профиля, т.к.  в них достаточно чѐтко выдерживается основная идея гуманизации современного образования.   Экологический аспект земного магнетизма и электромагнитных явлений на планете.

(урок - семинар)

 «…Бывают дни, когда для больного человека Солнце является источником смерти. В такие дни из жизнеподателя оно обращается в заклятого врага, от которого человеку некуда ни скрыться, ни убежать. Смертоносное влияние Солнца настигает человека повсюду, где бы он ни находился. Лишь наука, которой дано предвидеть заранее явления, может указать на грозящую опасность, и дело врача – мобилизовать орудия медицины…» А. Л. Чижевский

Цель семинара^[1]: 

-         повторить и обобщить темы «Магнитное поле», «Электромагнитная индукция»;

-         установить причинно-следственные связи геомагнитных возмущений с солнечной активностью и их влияние на атмосферные процессы и жизнедеятельность человека;

-         расширить знания учащихся о нашей планете, о взаимосвзязи явлений, происходящих в живой и неживой природе, с космическими процессами;

-         показать взаимосвязь физических изменений материи с биологическими. историческими и другими явлениями, межпредметные связи изучаемой темы.  

Подготовка к семинару. За две-три недели до проведения семинара учащиеся получают перечень вопросов и необходимую литературу.

 Предварительно по уровню подготовленности или склонности они делятся на 6 групп:  «Физики» (вопросы № 1, 3, 4), «Географы и историки» (вопросы № 6, 7), «Биологи и медики» (вопросы № 9, 10), «Техники» (вопросы № 2, 5), «Журналисты». В каждой из групп выбирается

(назначается) ответственный. Каждой группе необходимо подготовить по 2-3 вопроса. За 3-4 дня до урока учитель проверяет отобранный материал, корректирует его и даѐт соответствующие рекомендации. Вместе с учащимися составляется примерный план семинара. Группе «Журналистов» отводится задание оформить работу семинара различными плакатами и иллюстрациями, выпустить «Экологический вестник». Во время семинара демонстрируются фрагменты учебного видеофильма, снятого космонавтом Серебровым в период его космической экспедиции и учебного диафильма «Магнитное поле». 

Вопросы семинара:

1.     Связь геомагнитных возмущений с солнечной активностью.

2.     Что собой представляют магнитные бури?

3.     Магнитосфера Земли и еѐ влияние на процессы в атмосфере и живых организмах.

4.     Физические факторы, связанные с процессами в магнитосфере Земли.  

5.     Земное эхо солнечных бурь.

6.     Революцию, оказывается, Солнцем напекло.

7.     Магнитные полюса кочуют.

8.     Влияние магнитного поля на организм человека.

9.     Что происходит в сердечнососудистой системе в «неблагоприятные» дни?

10. Как реагирует нервная и другие системы человека на геомагнитные возмущения?

1. СВЯЗЬ ГЕОМАГНИТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ  С СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТЬЮ.

 Наша планета  имеет собственное магнитное поле. Форма его такая же, как и у магнитного поля намагниченного бруска с двумя магнитными полюсами (постоянного магнита). Магнитное поле такого вида называют полем  диполя. Южный магнитный полюс земного диполя находится в Северном полушарии (в Арктике на некотором расстоянии от  северного географического полюса), а северный магнитный полюс – в Южном полушарии (в Антарктике недалеко от южного географического полюса). Сейчас угол «погрешности» при ориентации на географический север составляет 10 градусов (а это немало по географическим меркам), приходится делать поправку на «магнитную вариацию». Магнитный центр Земли смещѐн на 430 км от центра в  Восточное полушарие. Магнитное поле нужно всему живому. Американские учѐные провели эксперимент: пометили мышей в две камеры, одна из которых была окружена мощным металлическим экраном, снижающим напряжѐнность магнитного поля Земли в сотни раз. В другой камере сохранялись обычные условия. Спустя несколько месяцев оказалось, что мыши в экранированной камере становились бесплодными, лысели и умирали раньше, чем контрольные. Таким образом, магнитное поле – основа биологической жизни на планете.

Время от времени магнитное поле Земли меняется, возмущается. Приборы в это время регистрируют геомагнитные возмущения или магнитные бури. Причиной подобных явлений служит Солнце. А.Л. Чижевский писал: «Девять раз в столетие в течение двух-трѐх лет каждый раз все без исключения на Земле – синхронно, в мѐртвом и живом царстве, приступами – приходят в конвульсионное содрогание: страшные ливни, наводнения, смерчи, ураганы, бури, землетрясения, оползни, вулканическая деятельность, полярные сияния, магнитные и электрические силы…». Всему виной периодическая солнечная активность с циклом 11 лет.

Всѐ на Земле, в еѐ биосфере, атмосфере, гидросфере зависит от Солнца. Видимый диск Солнца определяет состоящая из плотной плазмы фотосфера, температура которой 6000 К. Именно здесь генерируется подавляющая часть видимого, ближнего ультрафиолетового и инфракрасного излучения, наблюдаемого с поверхности Земли.

 Солнечные пятна представляют собой области сильных магнитных полей, превышающих в десятки тысяч раз фоновые образования вне пятен. Их количество и размеры характеризуют динамику цикла солнечной активности, который составляет 11 лет. 

 На удалении от фотосферы на расстояние 2000 км располагается хромосфера Солнца – основной источник излучения в ультрафиолетовой части спектра.

 Солнечная корона, которая так фотогенична на снимках солнечных затмений, поднимается выше хромосферы. Оттуда постоянно выделяется солнечная плазма, образующая в межпланетном пространстве поток вещества, называемый солнечным ветром. Его средняя скорость на орбите Земли составляет 400 км/с. Области в короне – более тѐмные на снимках в рентгеновском диапазоне – это коронарные дыры. Структура магнитного поля в них имеет свои особенности. Его силовые линии открыты во внешнее пространство, поэтому вещество из коронарных дыр, ускоряемое магнитным полем, истекает свободнее, чем везде. Коронарные дыры служат источником высокоскоростных потоков солнечного ветра – скорость в них в 1,5-2 раза превышает среднюю скорость вещества плазмы.

 Мощным проявлением солнечной активности являются вспышки – гигантские взрывоподобные явления в хромосфере светила. Во время вспышек резко возрастают потоки высокоэнергетических заряженных частиц (солнечных космических лучей), генерируются высокоскоростные потоки солнечного ветра, где скорость плазмы на уровне орбиты Земли выше 1000 км/с, повышается интенсивность рентгеновского излучения. Солнечные вспышки влияют практически на все характеристики околоземной орбиты.  Для того чтобы предсказать наступление магнитной бури, надо уметь предсказывать их первопричину – солнечные взрывы (солнечные бури). В настоящее время составляются прогнозы  как солнечных бурь, так и магнитных. Их используют специалисты различных профилей, в частности те, кто занимается проблемой распространения радиоволн. Но указанные прогнозы не могут использоваться в медицинских целях, поскольку их оправдываемость не является стопроцентной. Прогноз рассчитывается по взаимному расположению Солнца, планет и Луны, т.к. велико их гравитационное действие, которое проявляется в виде приливов. Неблагоприятные дни, о которых часто говорят, характеризуются гравитационными аномалиями, в результате которых меняются условия в атмосфере. Эти аномалии и действуют в основном на процессы в живом организме. Но магнитная и гравитационная аномалии взаимосвязаны между собой, поскольку вызываются одной и той же причиной – процессами не Солнце.

2. ЧТО СОБОЙ ПРЕДСТАВЛЯЮТ МАГНИТНЫЕ БУРИ? Солнечный ветер существует всегда, это своего рода испарение высокотемпературной плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. Но время от времени на Солнце происходят взрывные процессы (солнечные вспышки), во время которых  в межпланетное пространство выбрасываются потоки заряженных частиц (электронов, протонов, ядер гелия). Эти частицы быстро движутся к Земле, их скорость намного больше скорости солнечного ветра. Ещѐ в восемнадцатом веке шотландский физик и астроном Иоганн Ламонт заметил, что частота т интенсивность магнитных бурь тем выше, чем больше на Солнце пятен. Так была открыта связь земных явлений с солнечной активностью.

Поток выброшенных Солнцем частиц распространяется наподобие поршня. Через определѐнное время (12-24 ч) этот поршень достигает орбиты Земли. Под его давлением магнитосфера Земли на дневной стороне сжимается вдвое и даже больше. Дневная граница магнитосферы (магнитопауза) под давлением потока частиц может приблизиться к Земле от удаления примерно 10 радиусов Земли до 3-4 земных радиусов. Происходит сильное сжатие магнитосферы, что означает увеличение напряжѐнности магнитного поля.  Так начинается мировая магнитная буря, которую регистрируют магнитометры всех обсерваторий мира, т.к. они охватывают весь земной шар. Период, когда магнитное поле на всей Земле увеличивается, называется начальной фазой магнитной бури, и он продолжается  4-6 ч.  Затем магнитное поле возвращается к норме на некоторое время, но потом снова уменьшается. Период пониженного магнитного поля  длится 10-15 ч и является главной фазой мировой магнитной бури. Поршень в этот период как бы прошѐл пределы земной магнитосферы. После главной фазы идѐт восстановительная. 

 Можно сколько угодно спорить, действуют ли магнитные бури и метеовозмущения на здоровье человека, но против научных фактов не пойдѐшь. В сущности, магнитная буря – это несовпадение колебаний солнечного излучения с колебаниями Земли. А ведь мы – дети Земли, поэтому и колеблемся вместе с ней. Врач – кардиолог Юрий Гурфинкель на основании результатов клинических исследований за последние 8 лет читает, что магнитные возмущения (бури) влияют на самочувствие людей гораздо сильнее погодных перепадов. 

          Учѐные – физики, инженеры и медики совместно разработали прибор для определения параметров магнитного поля Земли – магнитометр. Магнитометры фиксируют колебания   магнитного          поля в        виде магнитограммы,    в которых      каждый       временной интервал     в        3        ч характеризуется баллом (чем больше отклонение магнитного поля от нормы, тем больше балл). Индекс в баллах назвали К-индексом. Медики и биологи для характеристики магнитного поля при изучении зависимости поведения и формирования экосистем от магнитной активности используют именно Киндекс.  Но в последние годы установили, что на человека действует не Киндекс, а целый ряд физических факторов, которые связаны с процессами в магнитосфере Земли.

Магнитометр может за 2-3 ч предсказывать начало магнитной бури. Современный прибор снабжѐн цветовой и звуковой шкалами, по которым в зависимости от цвета и интенсивности звука можно узнать о том, насколько сильной будет буря. С его помощью в течение длительного времени изучалось влияние магнитной бури на здоровье человека, в частности, на микроциркуляцию крови (кровоток).  Правда для широкого потребителя магнитометры вряд ли подойдут: во-первых, стоит один прибор 150-200$, а во-вторых. Пока, к сожалению, у нас принято не предотвращать проблему, а бороться с еѐ следствиями.  

3. МАГНИТОСФЕРА ЗЕМЛИ И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕССЫ  В АТМОСФЕРЕ И В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ.

 Магнитное поле  планет служит защитой от солнечного ветра.  Это происходит потому, что солнечный ветер состоит из электрически заряженных частиц. На них в магнитном поле действует сила Лоренца. Магнитное поле способно оказать влияние на движение заряженных частиц. Оно может полностью перекрывать пути заряженным частицам, может, несмотря на своѐ присутствие, сохранять это движение таким же, как и в отсутствии поля, может направлять движение заряженных частиц. Более того, магнитное поле при определѐнных характеристиках может добавлять энергию заряженным частицам, т.е. увеличивать их скорость движения, ускорять их. На этом основано действие ускорителей заряженных частиц.  Скорость солнечного ветра, а также плотность частиц в нѐм не остаются постоянными во времени. Процессы на Солнце, в его атмосфере, неоднородны в пространстве и времени. Поэтому солнечный ветер то усиливается, то ослабевает. Значит, он то сильнее, то слабее сжимает магнитосферу Земли. Меняется и количество заряженных частиц, которые проникают внутрь магнитосферы, а затем и в атмосферу высоких широт. Меняется во времени и энергия этих частиц. Как следствие, меняется    интенсивность и форма полярных сияний.  Они лучше всего видны между 10⁰ и 20⁰ широты от магнитных полюсов. В период максимумов солнечной активности редкий день обходится без полярных сияний, а в минимуме они могут отсутствовать месяцами. Наличие или отсутствие полярных сияний, таким образом, служит неплохим показателем активности Солнца. 

 Основное окно в космос – это овалы полярных сияний. Сюда вносится большая часть энергии солнечных заряженных частиц. Здесь генерируются микропульсации различных частот, которые влияют на функционирование человеческого организма, на его центральную нервную систему и другие системы и органы. Здесь же возбуждаются инфразвуковые колебания. Под действием вторгающихся протонов (после солнечной вспышки) количество стратосферного озона  здесь уменьшается примерно на 40 %. Это тоже косвенно оказывает влияние на биосферу  и человека.  Поэтому овалы полярных сияний характерны не только тем, что здесь действие космических факторов наиболее сильное и поэтому создаются экстремальные условия для людей, для их здоровья, но и тем. Что именно отсюда распространяются в средние и низкие широты процессы, которые окажут влияние на здоровье там. В этом плане регион овала полярных сияний является ключевым. 

При взаимодействии заряженных частиц  с атмосферным газом температура газа очень сильно увеличивается. В результате возбуждаются разные движения атмосферного газа, в частности волновые движения. Образованные гравитационные волны распространяются от места их возбуждения. В областях полярных сияний возбуждаются инфразвуковые волны, которые распространяются вниз с поверхности Земли.

 Вторгающиеся в атмосферу заряженные частицы меняют химический состав атмосферы.  Под их влиянием существенно меняют химический состав атмосферы (в некоторых случаях примерно на 40% ) концентрация стратосферного озона. Важно ещѐ раз подчеркнуть, что все эти процессы развиваются в овалах полярных сияний, в тех местах околоземного пространства, где они больше открыты действию солнечного ветра, космических факторов. Положение этих областей определяется, с одной стороны конфигурацией дипольного магнитного поля Земли и, с другой стороны, характеристиками самого солнечного ветра, поскольку под его действием конфигурация магнитосферы меняется. 

 Электричество и магнетизм взаимосвязаны. Нервная система человека представляет собой единую, очень сложную электрическую цепь. Нервные импульсы являются импульсами электрического тока. Эти токи порождают электромагнитные колебания, которые регистрируются на разных  удалениях от человека и определяются параметрами породившего их тока. Этот ток в разных органах различен. Поэтому сердце имеет своѐ электромагнитное излучение, печень – своѐ, мозг – своѐ и т.д. Естественно при выполнении различных функций данным органом, а также в связи с заболеванием меняются характеристики излучаемых  органом электромагнитных волн. 

Главная цель экологических мероприятий состоит в том, чтобы принять все меры по защите населения от магнитных  бурь, организовать режим работы, профилактические мероприятия, режим питания, отдыха таким образом, чтобы свести к минимуму отрицательное воздействие космических факторов к минимуму.

4. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, СВЯЗАННЫЕ С ПРОЦЕССАМИ  В МАГНИТОСФЕРЕ ЗЕМЛИ.

С воздействием солнечных корпускулярных потоков связан ряд факторов, оказывающих воздействие на экологию человека. Одним из них является инфразвук, возникающий в областях полярных сияний в высоких широтах. Это акустические колебания очень низкой частоты, которые распространяются по всем широтами долготе, т.е. является глобальным процессом. Через 4-6 ч после начала мировой магнитной бури  на средних широтах плавно увеличивается амплитуда колебаний. Достигнув максимума, она начинает уменьшаться в течение нескольких часов.  Инфразвук распространяется в атмосфере на огромные расстояния, практически не затухая. Инфразвук генерируется также во время развития ураганов, сильных молниевых разрядов, землетрясений, вулканических извержений. Значит, в атмосфере существует постоянный фон этих колебаний. На этот фон накладываются всплески этих колебаний, связанные с магнитными бурями, что приводит к их искажению.    

Короткопериодические колебания магнитного поля Земли (микропульсации) – это колебания магнитного поля с частотами от нескольких герц до нескольких килогерц. Часть микропульсаций усиливается во время магнитных бурь, другие характерны для спокойных периодов; одни характерны для высоких широт, другие – для средних.  Было доказано, что микропульсации с частотой 0,1Гц оказывают влияние на биологические системы. Микропульсации с частотой 0,01-10Гц влияют на живые организмы, в частности на нервную систему человека. Он изменяют реакции человека на возмущающий сигнал. Время реакции при воздействии на человека увеличивается на 10%. Но когда частота колебаний увеличивалась до 10-12 Гц, время реакции уменьшалось. Во время магнитных бурь и солнечных вспышек возбуждаются микропульсации с частотами меньше

0,1Гц.

Следующий фактор – изменение интенсивности ультрафиолетового излучения. Оно меняется в высоких широтах под действием вторгающихся заряженных частиц в озоновый слой.

Таким образом, процессы, связанные с магнитными бурями, по существу являются магнитосферными. Введѐн термин «магнитосферные бури», но по-прежнему широко используется термин «магнитные бури».   

5. ЗЕМНОЕ ЭХО КОСМИЧЕСКИХ БУРЬ.

          Космическая погода (солнечные вспышки, магнитные бури) влияют не только на людей – «страдают», и очень тяжело, многие технические системы.

Жертвами так называемых геомагнитно-индуцированных токов становятся в первую очередь линии электропередач, телеграфные провода и трубопроводы, расположенные ближе к северу, в высоких широтах. 

Так, 13 марта 1989 г. на высоковольтных линиях передач, ведущих из Джеймс Бей (север провинции Квебек, Канада) в южные районы провинции, а также в северные области США, эти токи создали дополнительную нагрузку на систему порядка 940 МВт.  Слишком большая добавка к полезной нагрузке в 21,35 МВт выбила систему из строя, на 9 часов оставив без электроэнергии 6 млн. жителей. В тот же день в Северной Европе также наблюдались аналогичные явления. В южной Швеции, например, на шести 130-вольтных линиях одновременно был зарегистрирован скачок напряжения, но перебоев не произошло. Ущерб в таких случаях составляет десятки миллионов долларов.

Космическая погода по-своему влияет и на многочисленные трубопроводы в северных районах. Здесь речь идѐт об электролитической коррозии. Для защиты от коррозии в трубопроводах поддерживается и контролируется отрицательный потенциал относительно Земли, равный примерно 850 мВ. Скачки потенциала, вызванные магнитной бурей, повышают износ труб, а значит, могут быть аварии и многочисленные жертвы.

В дни «ненастной» космической погоды происходят неприятности и на космических орбитах. Потоки энергетических частиц, приходящие в такие дни от Солнца, разрушают хрупкие ячейки солнечных батарей и, проникают внутрь космических аппаратов, выводят из строя приборы, создают опасность лучевой болезни у космонавтов.

Дело в том, что плотность атмосферного газа на тех высотах, где летают искусственные спутники Земли, во время магнитных бурь сильно (в 10 и более раз) возрастает, и потому изменяются орбиты спутников. Так, во время бури 13-14 марта 1989 г. четыре навигационных спутника США серии «Транзит» были выключены на срок от 2-3 дней до недели.

Одно из последних известных событий такого рода произошло 11 января 1997 г. Был потерян спутник «Телестар» ценой в 132 млн. долларов. Это был год начала нового одиннадцатилетнего цикла солнечной активности.

Под влиянием магнитных бурь могут наступить сбои спутниковой связи в аэропортах, в трансляции спутникового телевидения. Так же может наступить непроизвольное отключение любимого сотового «телефона». Трагедии при сбое таких систем, возможно, и не случится, но убытки последуют колоссальные.

6. РЕВОЛЮЦИЮ, ОКАЗЫВАЕТСЯ, СОЛНЦЕМ НАПЕКЛО.

(о теории знаменитого калужанина А. Л. Чижевского)

Каким образом Солнце влияет на судьбы человечества? На этот счѐт существует любопытная теория нашего земляка А. Л. Чижевского. Русский учѐный – энциклопедист Александр Леонидович Чижевский (1897-1964), исследуя связь исторических событий с солнечной активностью в интервале от пятого века до нашей эры до 1917 года, заметил, что на годы максимальной солнечной активности приходились самые кровавые мятежи и революции, войны и крестовые походы, массовая резня, избиения иноверцев и великие переселения народов. Закономерность, как доказывает профессор в своих теоретических и практических разработках, почти стопроцентная. 

18-летний Чижевский обнаружил следующий факт: некоторые периоды усиления пятнообразования на Солнце совпадали с развѐртыванием и обострением военных действий на фронтах. Так были заложены основы новой науки – гелиобиологии. Он заметил, что с ростом числа пятен повышалась нервная возбудимость. Он написал работу «О соотношении между периодической деятельностью Солнца и преступностью». В своѐм докладе в этом же году он высказал смелое предположение о влиянии солнечной активности на заболеваемость и смертность. В мае 1917 г. Чижевский защитил диссертацию на тему «Физические факторы исторического процесса».

Например, во время первой мировой войны Чижевский заметил: в дни, когда на Солнце наблюдалось много пятен, начались подвижки на фронтах. Чижевский построил график, из которого чѐтко видна связь социальнополитической активности с солнечной.

В 1924 г. при помощи К. Э. Циолковкого вышла брошюра А. Л. Чижевского о физических факторах исторического процесса. В результате автор получил от большевиков, как утверждают от самого Сталина, ярлык мракобеса. Его идеи противоречили материалистической советской науке. Чижевского на всякий случай арестовали и бросили в лагерь. Реабилитировали только в 1958 г. незадолго до смерти, причѐм самого учѐного, отнюдь не его идеи. Ученики Чижевского продолжили его работу и, по  их данным, связи между земной и солнечной активностью действительно прослеживаются.  

Чижевский показал так же, что значительные исторические события имеют хорошо выраженную тенденцию повторяться примерно через 100 лет, а внутри каждого столетия отчѐтливо вырисовываются ровно 9 периодов максимальных напряжений человеческой деятельности. В годы максимумов на историческую арену выступали народные и духовные вожди, реформаторы, полководцы и государственные деятели, такие как Ганнибал, Спартак, Юлий Цезарь. Аттила, Мухаммед, Тимур, Жанна д¹Арк, Лютер, Минин и Пожарский, Ришелье, Вашингтон, Суворов, Гаррибальди, Ленин и другие. В периоды спокойного Солнца гораздо чаще отмечалась склонность людей к миролюбию, а их интересы и энергия направлялись в область духовной сферы. 

Пики солнечной активности двадцатого века приходились на 19051907, 1916-1920, 1928-1930, 1937-1939, 1948-1950 годы и совпали с революциями в России. Европе, Мексике. «Великим переломом», массовыми репрессиями, первыми послевоенными кризисами – в Берлине и Израиле, в

Югославии и Корее.

 Солнечная активность в 1956-1958, 1967-1969, 1979-1981, 1989-1991 годы повлекла за собой события в Венгрии, англо-франко-израильскую агрессию в Суэце, «пятидневную войну» и «пражскую весну», студенческие бунты в Европе и США, Никарагуа, Ираке, наше вмешательство в Афганистан, развал СССР, конфликт в Югославии и т.д.

Бурные годы на Солнце повторяются с периодичностью в среднем около 11 лет. События августа 1991 г. точно легли на дни, когда учѐные наблюдали несколько пятен на Солнце. Пик солнечной активности в 19992002 г. произошли террористические акты в США, вторжение войск НАТО в Афганистан и ряд других событий.   

7. МАГНИТНЫЕ ПОЛЮСА КОЧУЮТ.

В январе 2003 г. зарубежные СМИ выступили с сенсационным заявлением: в результате заметно ускорившегося движения магнитных полюсов на Земле всѐ может встать с ног на голову: компасы сойдут с ума, самолѐты и суда в море потеряют ориентацию, Земля вообще может лишиться своего магнитного поля. По крайней мере к такому выводу после обработки спутниковых данных по перемещению магнитных полей за 20 лет (с 1982 по 2002 год) пришли сотрудники парижского института Земли и копенгагенского НИИ пространства. Чего же нам ждать от этих планетарных катаклизмов?

Южный магнитный полюс триста лет назад покинул с»воѐ насиженное» место в Антарктиде и вышел на просторы Индийского океана. А Северный, описав за 4 столетия дугу длиной в 1100 км по арктическим канадским островам, теперь со всѐ возрастающей скоростью (с 10 км/год в 70–х годах до 40 км/год в 2002-м) движется в нашу Сибирь. На северные российские просторы он прибудет лет через сорок. Это уже не катастрофа. Угол «магнитной вариации» - расстояние между магнитным и географическим полюсами планеты – станет чуть больше: не 10⁰ , как сейчас, а 13⁰ или 15⁰ . Штурманам, капитанам судов просто придѐтся делать более существенные поправки  на навигационных картах.

Однако некоторые учѐные считают, что на этом полюсы не остановятся. Они могут разбежаться так, что произойдѐт переполюсация нашей планеты. Датские и французские учѐные утверждают: это произойдѐт уже через несколько лет. Оптимисты считают, что этот процесс продлиться несколько тысяч лет.

По словам Алексея Диденко, замдиректора Института физики Земли им. Шмидта, движение магнитных полюсов ускорилось из-за того, что меняются режим работы «внутреннего двигателя» Земли.  Магнитное поле в жидком ядре планеты генерирует электрический ток в нескольких своих ячейках – «моторчиках», которые смещаются вследствие вращения планеты и передвигают магнитные полюса. Эти «моторчики» раз в четверть миллиона лет начинают работать более активно. Движение полюсов всегда сопровождалось природными катаклизмами из-за перебоев в геомагнитной защите от солнечной радиации и космических излучений. Истощается озоновый слой, и климат становится более влажным и тѐплым. А когда полюсы стоят на месте, то климат держится сухой и суровый. Сегодня первый «звоночек» движения полюсов – непредсказуемые капризы погоды во всѐм мире (наводнения в Европе, снег в Африке и т. д.). 

Магнитное поле Земли, защищающее обитателей планеты от губительного воздействия радиации, постепенно теряет силу. Но никакой катастрофы в этом нет. В истории человечества такое уже случалось. Например, за несколько сотен лет до нашей эры его сила уменьшилась вдвое. И ничего с первобытными людьми не приключилось. Самый худший вариант развития событий, если магнитное поле… вообще исчезнет! С планетами солнечной системы это уже происходило. Датчане – авторы сенсации – для пущей острастки напоминают, что именно исчезновение магнитного поля привело к улетучиванию атмосферы на Марсе.  

Судя по ископаемым останкам животных и растений за последние 540 миллионов лет, во время периодических переполюсовок происходят резкие скачки в эволюции биосферы, и погибает большинство живых организмов. Мощные потоки солнечной радиации нагреют верхние слои атмосферы и вызовут глобальные изменения климата. Из строя выйдут все навигационные приборы и коммуникационные спутники, находящиеся на земной орбите. Потеряют способность к ориентации мигрирующие животные. Кстати, со смещением полюсов в прошлом связывают Всемирный потоп, исчезновение Атлантиды и гибель мамонтов… 

8. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА.

Многие до сих пор скептически относятся к проблеме неблагоприятного воздействия магнитных бурь на здоровье человека, считая еѐ вовсе не проблемой, а фантазией мнительных людей. Между тем, учѐные давно доказали это. Сведения о влиянии магнитного поля на человека имелись уже в глубокой древности. Лечебные свойства магнита описывали Аристотель в четвѐртом веке до н.э. и Плиний Старший в первом веке н.э., немецкий врач Парацельс и английский естествоиспытатель Уильям Гильберт в шестнадцатом веке. А.Л. Чижевский внѐс большой вклад в изучение влияния Солнца на возникновение эпидемических заболеваний.  Он показал, что самые сильные и смертоносные эпидемии всегда совпадали с максимумами солнечной активности. Это эпидемии чумы, холеры, дифтерии, менингита, полиомиелита, дизентерии и скарлатины. В 30-х годах прошлого столетия в г. Ницце (Франция) случайно было замечено, что число инфарктов и инсультов  у пожилых людей резко возрастало в те самые дни, когда наблюдались сильные нарушения связи, что, как выяснили позднее, вызвано магнитными бурями. В 50-х годах проанализировав результаты около 100 тыс. автокатастроф, немецкие учѐные Р. Рейтер и К. Вернер установили их резкое увеличение после солнечной вспышки. Позднее судебный медик из Томска В.П. Десятов обнаружил возрастание числа самоубийств (в 4-5 раз по сравнению с днями спокойного Солнца) также на вторые сутки после вспышки. Врач – кардиолог Ю. Гурфинкель изучал их влияние на самочувствие людей. Медицинская статистика 1994-1997 гг. именно в магнитные дни среди инфарктников и инсультников было наибольшее число летальных исходов.

Люди по-разному реагируют на вспышки. К первой группе относятся те, кто «чувствует» еѐ почти сразу, реагируя на усиленную радиацию во время вспышки. Другая группа людей «запаздывает» на 1-2 дня, что как раз соответствует времени движения плазмы от Солнца. Реакция обеих групп в общем схожая – головные боли, головокружения, боли в области сердца, раздражительность. Для первой группы ещѐ характерно подавленное настроение.

По наблюдениям врачей – клиницистов, если возмущения «действуют сообща» с высоким атмосферным давлением, то чаще всего нарушается мозговое кровообращение (инсульт), а с низким – чаще развивается инфаркт. У гипертоников (у каждого пятого) давление может возрасти со 150 на 90 в дни спокойного Солнца до 170 на 120 во время бурь. Видно. Что больше растѐт диастолическое давление (его в обиходе называют сердечным).

В неблагоприятные дни госпитализация больных с сердечнососудистыми заболеваниями увеличивается  с 30 до 65 %. Происходит это потому, что под влиянием магнитных бурь кровь по капиллярам начинает двигаться не непрерывным потоком, а сгустками, что приводит в том числе и к увеличению давления. 

Кроме того, надпочечники, которые, оказываются, являются мощным магнитным рецептором, выделяют в организм дополнительный адреналин. Физиологи обнаружили в надпочечниках человека магнетит - магнитный минерал, который «подпитывается» земным магнетизмом. У человека изменяется гормональный состав крови. Как следствие, меняется звуко- и цветовосприятие. А это уже грозит, например, резким увеличением числа дорожно-транспортных происшествий.

Медики советуют: 

-         не смотрите слишком волнующие вас передачи;

-         отслеживайте информацию о предстоящей магнитной буре и накануне принимайте лекарства, рекомендованные врачом на периоды обострения ваших болезней;

-         снизьте физическую и психическую нагрузку на ваш организм.

9. ЧТО ПРОИСХОДИТ В СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ И КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМАХ В «НЕБЛАГОПРИЯТНЫЕ» ДНИ?

Сейчас установлено, что магнитное поле влияет прежде всего на регуляторные системы: нервную, эндокринную и кровеносную. Его воздействие затормаживает условные и безусловные рефлексы, меняет состав крови. Такая реакция на магнитное поле объясняется в первую очередь изменением свойств водных растворов в организме человека. 

В 1934 г. английские учѐные Джон Бернал и Ральф Фаулер высказали гипотезу, что вода иногда может проявлять свойства, присущие твѐрдым кристаллам. Впослествии эта гипотеза была экспериментально подтверждена, а наше время жидкие кристаллы широко распространены в быту: они применяются в электронных часах, в калькуляторах, пейджерах, компьютерных мониторах. 

В обычных условиях кристаллическая структура воды крайне неустойчива и слабо себя проявляет. Но если воду пропустить через постоянное магнитное поле, эта структура становится заметней, и вода, тем самым, приобретает необычные свойства. «Намагниченная» вода даѐт гораздо меньше накипи, изменяется еѐ диэлектрическая проницаемость, она иначе поглощает свет, прорастание семян и рост растений, обработанных такой водой, происходит гораздо быстрее.

В любом живом организме более 70 % воды, которая составляет неотъемлимую часть клеток и тканей. Намагниченная вода может вызывать изменения в поведении всего живого, т.к. эти процессы идут на клеточном уровне как у человека, так и микробов. Вот почему столь несхожие события, как набеги саранчи, Варфоломеевская ночь и эпидемия холеры происходят в дни максимума магнитных возмущений.

Кроме того, кровь состоит из электрически заряженных частиц. Основной электрохимический параметр крови (pH) определяется тем, сколько положительных зарядов (они  переносятся положительными ионами водорода) приходится на отрицательные заряды. Они переносятся отрицательными ионами гидроксида ОН^-. Если кровь в целом является электронейтральной, это оптимальные условия для нормальной работы организма.

Во время магнитных бурь активизируется образование тромбоцитов, увеличивается свѐртываемость крови, еѐ вязкость. Еѐ ток из непрерывного становится похожим на движение сгустков. В дни сильных магнитных возмущений нарушается сердечный ритм. Наиболее пагубно влияет буря в начальный еѐ период. В результате чего и возникают сердечно-сосудистые катастрофы (инфаркты и инсульты). Результаты исследований показали, что наибольшее число вызовов «Скорой помощи» к больным происходит в дни солнечных и магнитных бурь. Число летальных исходов удваивается.

Здоровый организм в состоянии включить свои компенсаторные механизмы и нейтрализовать неблагоприятные факторы.

10. КАК РЕАГИРУЕТ НЕРВНАЯ И ДРУГИЕ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА НА ГЕОМАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ?

В научных исследовательском институте физических методов лечения и медицинской климатологии им. И.М. Сеченова (г. Ялта) в течение более 10 лет исследовалось влияние солнечных и магнитных бурь на состояние больных, страдающих заболеваниями органов дыхания (хроническими неспецифическими заболеваниями лѐгких, туберкулѐзом лѐгких). У больных ежедневно измерялось артериальное давление и частота пульса, комплексное сопротивление кожи (электродермометрия), жизненная емкость лѐгких. Оказалось, что у больных во время бурь снижаются показатели жизненной ѐмкости лѐгких и пневмотахометрии, в крови повышается содержание гепарина, а фибринолитическая активность (рассасывание кровяных сгустков) увеличивается. Тяжѐлые больные реагируют на магнитную бурю раньше. Под действием магнитных бурь изменяются биоритмы. 

Причина повышенного количества автокатастроф состоит в том, что во время солнечных и магнитных бурь появляется своего рода заторможенность, медлительность, ухудшается сообразительность, увеличивается время реакции на световой и звуковой сигналы. В это время вероятность принятия неверных решений увеличивается. 

Исследования показали так же зависимость характера протекания психических заболеваний от возмущений магнитосферы Земли. У психически больных людей в период бурь преобладали маниакальные фазы, а в период  спада – депрессивные фазы болезни. Возрастает число обращений в психбольницы в период магнитных бурь. Замечено, что происходят однотипные изменения в состоянии пациентов в самых разных регионах земного шара.

В период  высокой солнечной и магнитной активности в 1,5 раза возрастает количество преждевременных родов и поздних токсикозов у беременных.

Обострение глазных болезней так же тесно связано с магнитными бурями. Увеличивается число приступов глаукомы, т. к. глаукома является сосудистым заболеванием всего организма, на которое оказывают воздействие нейрососудистые, эндокринные и обменные нарушения. Они же, в свою очередь, зависят от магнитных бурь. 

В Туркмении изучалась заболеваемость злокачественными новообразованиями. Оказалось, что в годы повышенной солнечной активности  она была выше по лейкоцетарному показателю. При высокой солнечной активности космические факторы задерживают рост раковых опухолей, но не оказывают влияния на доброкачественные процессы и предраковые образования. Подведение итогов семинара.  

Учитель с помощью учащихся выделяет главные аспекты рассмотренной проблемы, обозначает еѐ роль в контексте понятия «Экология человека» и обобщает сказанное, подводя итоги и оценивая выступления учащихся. 

Все изменения в окружающем пространстве (в том числе и погодные) связаны с Солнцем, с той энергией, которую переносят заряженные частицы от Солнца к Земле: это и перепады атмосферного давления, и гравитационные факторы, геомагнитные возмущения и магнитные бури, смена температуры окружающего воздуха и другие.

О Солнце, центр солнечной системы!

Земля твоей энергией согрета.

И без тебя погибнуть можем все мы!

Несѐшь ты жизнь нам и потоки света, 

          Несѐшь поток частиц и излучений,  Что ветром солнечным все ласково зовут.          Из-за магнитосферных возмущений          Лавина бурь магнитных там и тут.

Тогда, о Солнце, ты предвестник смерти.

Страдают от тебя и гибнут люди. Кто пыл твой покорит и нас рассудит,   Что б воцарило счастье на планете?!

Щербакова В.

Урок-семинар «Экологический аспект связи солнечной активности с  геомагнитными явлениями на Земле» // Калужской области – 60 лет: Методические рекомендации. В 2-х книгах. Книга 1. – Калуга: Калужский областной институт повышения квалификации работников образования. – 2004.