Краткий обзор некоторых видов излучений в системе Солнце-Земля

Человек - детектор излучений природного происхождения

Е.С.Виноградова

Краткий обзор некоторых видов излучений в системе Солнце-Земля

Абсолютная взаимосвязь с окружающей средой известна с древнейших времен. В науке поиск механизмов взаимодействия различных параметров окружающей среды с системой "человек" ведут с 19 века. Человек является элементом энергетической системы "Земля-Космос", слагаемым биосферы. Биосфера непрерывно обменивается веществом, энергией, информацией с верхними слоями атмосферы, межпланетным пространством, галактикой, а также с землей.

Предполагают, что связи человека с окружающей средой осуществляются в основном посредством полей. Современные представления относят к группе близкодействующих полей слабое и ядерное взаимодействия (масштабы 10^-16см. и 10^-13см.). В группу дальнодействующих полей входят гравитационное, электромагнитное и поле пятого взаимодействия. Пятое, сверхслабое, взаимодействие следует из суперсимметричных теорий в физике [1], радиус действия его поля порядка 10-1000м. Существует и поле шестого взаимодействия, определяемое третьим членом в уравнении гравитационного поля [2]. Переносчиками поля шестого взаимодействия предполагают некие корпускулы, в сочетании с гравифотонами создающие "ореолы" вокруг тел, несущие информацию. Предполагают, что вокруг каждого ядра помимо электронного облака существует гравифотонный "туман", простирающийся примерно на 150м. Такой большой радиус действия приводит к перекрытию полей отдельных ядер и проявлению коллективных эффектов - как волновых процессов, так и разного масштаба структурных образований.

На биологический объект в месте его нахождения (на поверхности земли, в атмосфере, в космосе и т.д.) одновременно воздействует динамическая совокупность многих космофизических факторов. Это солнечные и галактические космические лучи, электромагнитные поля внеземного происхождения и др. Солнце излучает огромную энергию, распределяемую между электромагнитными волнами, ускоренными частицами, газодинамическими выбросами над хромосферой и межпланетными ударными волнами. Шкала электромагнитных волн приведена на рис.1.

Рис.1.
До поверхности Земли доходит узкая полоса солнечного спектра в области ближнего ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучений, а также небольшой участок радиоспектра, зависящего от солнечной активности. Оптическое излучение (L=2900-7000Å) практически не меняется при переходе от максимума к минимуму активности. В области мягкого рентгеновского излучения (L<100 Å) поток меняется в несколько раз. Максимальные потоки коротковолнового излучения зафиксированы во время гигантских солнечных вспышек, сопровождаемых также гамма-излучением с энергией несколько МэВ. Излучение с L<2900 Å , обладающее высокой биологической эффективностью, полностью поглощается атмосферой. Оптическое "окно прозрачности" расположено в диапазоне 310³-510⁴ Å; "окно" в области инфракрасных волн - в диапазонах (810⁴-1,410⁵) и (1,7-33) 10⁵ Å .

Космическое радиоизлучение поглощается в ионосфере, начиная с L=30м. (частота f порядка 10МГц.) и до L=610⁴ км. (f=5Гц).

Излучение с L от 30м. до 1,00мм. свободно проникает до поверхности земли (радиоастрономическое "окно прозрачности"), оно максимально варьирует во время солнечных вспышек. При ускорении вспышечных заряженных частиц генерируются микроволновые всплески радиоизлучения, с которыми коррелируют всплески жесткого рентгеновского излучения.

Существует пять типов всплесков радиоизлучения вспышечного происхождения:

- всплески радиоизлучения I типа связаны с хромосферными вспышками, наблюдаются как отдельные импульсы длительностью до нескольких секунд на метровых волнах в узкой полосе частот (2-4МГц);

- всплески II типа возникают в ударной волне, распространяющейся от вспышки в корону со скоростью около 1000км/с. Они имеют характер узкополосных импульсов, средняя частота которых смещается со временем в длинноволновую часть спектра, и в основном наблюдаются на метровых волнах;

- всплески III типа созданы потоком быстрых электронов, выброшенных вспышкой, наблюдаются на метровых и декаметровых длинах волн. Всплески характеризуются высокими мощностью и скоростью дрейфа, начинаются на частоте около 600МГц. и смещаются в течение около 10с. в сторону более низких частот со скоростью около 20МГц/с. Ширина интервала частот 10-50МГц. Кратковременные всплески происходят также в сантиметровом и миллиметровом диапазонах;

- всплеск IV типа генерируют релятивистские электроны в области газа с усиленным магнитным полем, которое выносится ударной волной в верхние слои короны. Процесс развития занимает десятки минут и даже часов. Радиоизлучение наблюдается, в основном, в сантиметровом диапазоне. Такие всплески часто сопровождаются геофизическими эффектами-полярными сияниями и прекращением радиосвязи на коротких волнах;

- всплески V типа связаны с образованием магнитных ловушек над группами пятен, появляются только на метровых волнах в широком диапазоне частот вслед за всплесками III типа и длятся несколько минут.

Падающие на поверхность Земли из космического пространства электромагнитные волны очень низкой частоты в диапазоне 10^-3-10Гц называют пульсациями геомагнитного поля [4]. Но магнитосфера и сама по себе является мощным источником короткопериодных колебаний. И если колебания типа Рс3 (период 10-45 с.) формируются под действием внешней силы на линейный осциллятор, то типа Рс4 (45-150 с.) - возникают в результате действия автономного генератора. Много необычных видов геомагнитных пульсаций в диапазоне 0,1-1Гц обнаружено на южном геомагнитном полюсе.

После мощной солнечной вспышки, в самом начале, когда за счет ультрафиолетового и рентгеновского излучения нарушаются ионосферные токовые системы, в спектре колебаний появляются частоты около 0,04Гц. Спустя примерно 40 часов после вспышки, когда к Земле приходят ударная волна и корпускулярный поток, начинается магнитная буря. Амплитуда колебаний возрастает сразу в нескольких частотных полосах от 5Гц до нескольких тысячных долей герца. Во время главной фазы бури увеличивается напряженность поля во всем сверхнизкочастотном диапазоне, появляются шумы на звуковых частотах. В конце магнитной бури возникают колебания на частоте 5-0,3Гц. Напряженность вертикальной составляющей электрического поля пульсаций Ez в диапазоне частот менее 1Гц достигает величин до десятков вольт на метр, а перепад по напряженности составляет три порядка.

В нижней атмосфере Земли существуют собственные глобальные электромагнитные резонансы [5], называемые шумановскими. Это низкочастотная серия собственных частот земного резонатора, связанная с такими длинами волн, которые укладываются целое число раз вдоль экватора: fn=cn/2=7,5n Гц, где n - целое число. Резонатор может быть возбужден грозовыми источниками, а также космическим радиоизлучением. Изменение частоты основной гармоники резонансных спектров СНЧ-шумов за длительные периоды, в частности, хорошо согласуется с вариациями интенсивности рентгеновского излучения Солнца.

В солнечно-земных связях велика роль корпускулярного излучения (солнечные космические лучи - 10²¹Вт, солнечный ветер - 10²⁰-10²²Вт). Протоны и электроны СКЛ, межпланетная плазма активно влияют на геофизические процессы.

Вышеупомянутый перечень излучений является лишь частью обширного класса космических влияний на Землю. По-видимому, максимальный обмен между взаимодействующими объектами происходит на резонансных частотах. Земля как колебательный контур, настраиваясь на резонансные процессы внутри Солнечной системы, усиливает резонансные частоты, совпадающие с ее собственными колебаниями. Замечено, что биологически активные гелио- и гео-агенты различно воздействуют в разных регионах земного шара, в разные фазы солнечной активности, для разных типов геомагнитных бурь. Так, при буре с внезапным началом (SC) происходит увеличение экскреции адреналина в кровь с последующим постепенным снижением, а при буре с постепенным началом - количество адреналина противофазно [6]. В [7] отмечено, что из всех радиоволн наиболее биоактивны волны от миллиметрового до метрового диапазонов, сильнее всего воздействуют радиоволны дециметрового диапазона.

Солнечное электромагнитное излучение может непосредственно действовать на биосистемы через "окна прозрачности" в ионосфере и атмосфере. Это, прежде всего, ультрафиолетовое излучение, попадающее в полосу поглощения ДНК и белков. Предполагают, что на биосистему влияет и излучение Солнца в радиодиапазоне (200МГц).

Представляет интерес совпадение диапазона первых щумановских резонансов (8-30Гц) с полосой частот - и -ритмов человеческого мозга. На биосистемы влияют короткопериодные колебания геомагнитного поля с частотами от 5 до 0,007 Гц. Неблагоприятно воздействуют на центральную нервную систему акустические ОНЧ-колебания в диапазоне 0,01-10Гц. В [6] в качестве причины воздействия предположены резонансные явления и совпадение частот инфразвука с собственными частотами организма человека.

Поиск связей между состоянием межпланетного магнитного поля (ММП) и состоянием здоровья людей показал, в частности, что более благоприятны условия для функционирования организма при выходе Земли из положительного сектора ММП и входе в отрицательный, при этом Земля выходит из сектора, в котором условия способствуют усилению воздействия СКЛ на магнитосферу, что определяет комплекс электромагнитных процессов. Для многих людей смена знака ММП является патогенным фактором.

Внешние электромагнитные и постоянные магнитные поля в интервалах "частотных и энергетических окон" влияют на все системы человека, включая иммунную [8]. Для конкретизации медико-биологического действия солнечной активности и геомагнитных возмущений проведены широкие исследования по комплексной программе "Глобэкс". Влияние на организм происходит на разных уровнях: молекулярном, надмолекулярном, клеточном, органном и системном.

Однако процессы переноса и переработки информации в биосистемах в большинстве случаев не удается свести к последовательности физических или химических явлений. Поэтому актуальным является исследование энергетического поля человека и закономерностей его функционирования, поиск корреляционных связей между состоянием структур этого поля и передающейся внутрь организма информацией с анализом сопутствующих условий. Состояние структур поля и сопутствующие условия могут как содействовать, так и препятствовать приему информации, менять скорость и характер передачи ее внутрь организма.