Введение к примечаниям

Данная книга выходит вторым изданием. Содержание ее оставлено без изменений Описанные факты, идеи, авторские соображения по поводу многих вопросов солнечно-земных связей не только не утратили актуальности, но и обрели еще большую остроту в свете новейших научно-технических достижений. Последние, однако, заставили в новом издании несколько расширить примечания, дополнив их библиографией, позволяющей читателю-неспециалисту познакомиться более подробно с тем или иным аспектом проблематики книги.

Сведения по космической физике, приведенные А. Л. Чижевским, свидетельствуют о широкой эрудиции автора, но они отражают знания о Солнце и межпланетной среде, соответствующие уровню середины 30-х годов. С той поры научные представления в этой области, естественно, усовершенствовались. Существенное значение имело при этом быстрое развитие физики плазмы. Перечислим факты, имеющие с точки зрения влияния солнечной активности на Землю наибольшую значимость.

Электромагнитное (волновое) излучение Солнца изучено в настоящее время довольно обстоятельно по всему диапазону длин волн — от низкочастотных радиоволн до гамма-излучения (см., например, 1, 2). Коротковолновое (ультрафиолетовое и рентгеновское) излучение, с длинами волн от нескольких ангстрем (Å) до 1000 Å, почти полностью поглощается в верхних слоях земной атмосферы, приводя к их ионизации, т. е. к появлению ионосферы. Основные параметры ионосферы — концентрация электронов, распределение концентрации с высотой — существенно зависят от солнечной активности Ионосфера является естественным экраном, препятствующим проникновению к Земле радиоволн космического происхождения на частотах от нескольких герц до нескольких мегагерц (подробнее см. [4, 5]). На больших частотах на поверхности Земли возможны радиоастрономические наблюдения, в том числе и радионаблюдения Солнца [6, 29]. При изменении уровня солнечной активности интенсивность излучения в вышеназванном диапазоне сильно меняется (близ 10 Å — в 1000 раз, см. [3]). Текущие в ионосфере электрические токи, изменяющиеся, конечно, при вариациях коротковолнового излучения Солнца, вносят вклад в фоновые электромагнитные поля на поверхности Земли в области сверхнизких частот

Корпускулярное излучение Солнца не является определяющим фактором в его энергетическом балансе (только миллионная доля энергии уносится с поверхности Солнца в виде частиц), но играет важную роль в процессах, связанных с влиянием солнечной активности на Землю. По современным представлениям, все околосолнечное пространство заполнено водородной плазмой, непрерывно истекающей из верхнего слоя солнечной атмосферы — короны. Течение с точностью до нескольких градусов происходит радиально. По современной терминологии, название этого грандиозного явления — солнечный ветер Практически любое проявление солнечной активности сказывается на тех или иных характеристиках солнечного ветра. Если средняя скорость ветра около 400 км/сек, то эти возмущения могут быть зарегистрированы на орбите Земли спустя четыре с половиной дня после того, как они произошли на Солнце. Соответственно при больших скоростях — через 2—3 суток, а то и раньше. Хотя плазма солнечного ветра имеет очень малую плотность (обычно около пяти ионов водорода в 1 см³), обтекание ею крупных тел происходит так, как если бы ее можно было рассматривать как непрерывную среду. В частности, обтекание солнечным ветром Земли очень похоже на движение сверхзвукового самолета в атмосфере, с полуденной стороны «поджатое» магнитное поле Земли останавливает солнечный ветер; образуется стоячая ударная волна. Это происходит на расстоянии 7+10 земных радиусов. С ночной стороны «сдуваемые» ветром силовые линии геомагнитного поля образуют длинный шлейф, простирающийся далеко за орбиту Луны. Таким образом, частицы солнечного ветра не попадают на поверхность Земли — сама Земля с ее ионосферой и поясами радиации оказывается внутри полости, получившей название магнитосферы (см. [7]). Комплекс сложных, еще не вполне изученных процессов, протекающих на границе магнитосферы, — это по сути дела «переработка» явлений солнечной активности в их земные следствия. Даже слабые «порывы» солнечного ветра (а возмущения в ветре, напомним, обусловлены разного рода эффектами солнечной активности¹) приводят к возмущениям целого ряда факторов внешней среды на поверхности Земли. Важную роль играет при этом межпланетное магнитное поле. Установлено, что это поле солнечного происхождения. Солнечный ветер вытягивает силовые линии магнитного поля Солнца. Если смотреть со стороны полюса Солнца, то в проекции на плоскость гелиоэкватора силовые линии межпланетного магнитного поля имеют вид раскручивающихся спиралей. Как оказалось, имеет место следующая закономерность- направление силовых линий (например, от Солнца северная полярность) сохраняется в течение некоторого времени, затем скачкообразно меняется на противоположное, чтобы спустя несколько дней — вновь скачком принять прежнее направление. Обычно в условиях умеренной солнечной активности за один солнечный оборот (27 дней) наблюдается два или четыре таких перехода. Соответственно говорят о секторах межпланетного магнитного поля. Протяженность сектора обычно составляет 6 7 дней (четыре сектора) или 12—14 дней (двухсекторная структура). В последние годы установлено, что прохождение секторной границы близ Земли хорошо заметно по изменениям всех индексов геомагнитной возмущенности и приводит даже к таким эффектам, как изменения в типе циркуляции, земной атмосферы [8, 9] и мощности грозовой активности [10]. Дополнительную информацию о солнечном ветре читатель может найти в [11 13]

Солнечные космические лучи — это разогнанные до скоростей, близких скорости света, ядра атомов водорода, гелия и более тяжелых элементов. Они могут регистрироваться близ Земли после мощных хромосферных вспышек Это единственный вид корпускулярного излучения Солнца, который иногда может наблюдаться на поверхности Земли в виде неожиданных возрастаний потока вторичных космических лучей. В отличие от галактических космических лучей солнечные космические лучи сильно поглощаются атмосферой. Подробнее о них см. [14].

Наиболее грозное проявление солнечной активности, мощная хромосферная вспышка. Это взрывоподобное явление наблюдается в оптическом диапазоне как усиление яркости в некоторых спектральных линиях. Места повышенной светимости располагаются в активной области вблизи солнечных пятен. Одновременно регистрируются всплески рентгеновского излучения и радиоизлучения. Ударная волна от такого взрыва и облако выброшенной плазмы «докатываются» до Земли спустя 1,5—2 суток, вызывая магнитную бурю с внезапным началом. Магнитная буря, как правило, сопровождается ионосферным возмущением и полярным сиянием Число регистрируемых вспышек возрастает с увеличением уровня солнечной активности. Близ минимума активности наблюдаются отдельные вспышки. Подробные сведения о вспышках можно найти в [15].

В настоящее время накопилось много данных, свидетельствующих о справедливости предположения А Л. Чижевского об электромагнитной природе фактора, ответственного за гелиобиологические связи. Причинно-следственная цепочка, раскрывающая механизм этих связей, выглядит на сегодняшний день следующим образом (подробнее см. [16, 17])-

Солнечная активность (например, хромосферная вспышка)

возмущение магнитосферы и ионосферы (например, магнитная буря с внезапным началом)

возрастание напряженности естественного электромагнитного поля Земли

реакция организма

Естественное электромагнитное поле Земли — это существующий всегда, в любой точке земной поверхности фон радиоволн. В разных частотных диапазонах его происхождение вызвано различными причинами. В последние годы стало ясным, что наиболее важными для обсуждаемой проблемы являются электромагнитные колебания сверхнизких частот. Это уже не обычные радиоволны, а колебания (пульсации) магнитного поля Земли. Недавно было обнаружено, что геомагнитные микропульсации (о них можно узнать подробно в [18]) имеют электрическую составляющую большой амплитуды (до сотен вольт на метр) [19, 20] Интенсивность этих колебаний очень сильно зависит от вариаций параметров солнечного ветра

С другой стороны, многие исследователи пришли к выводу о высокой чувствительности организмов к низкочастотным электромагнитным полям (см., например. [21, 22]) Специально поставленные модельные эксперименты [23] приводят к подобному же заключению (Обзор зарубежных работ по этому вопросу см. в [24])

Таким образом, точка зрения, сформулированная А Л Чижевским почти полвека тому назад (см стр.56 текста книги), в наши дни получила серьезное обоснование Конечно, проблема гелиобиологических связей тем самым отнюдь не исчерпана Остается открытым и вопрос о Z-излучении По мнению В. М. Владимирского, это излучение может быть отождествлено со сверхдлинными радиоволнами, наблюдаемыми как микропульсации магнитного поля В ряду известных факторов могут оказаться и новые, природу которых еще предстоит исследовать (не исключено, например, что некоторое значение могут иметь инфразвуковые шумы атмосферы)

Относительно медико-биологического аспекта механизма солнечно-земных связей в последние годы появляется все больше и больше научных разработок в плане всестороннего познания его (см, например, [16, 25, 28, 30 и др.]) Можно ожидать, что в недалеком будущем сформируется целостное представление о природе явления В связи с этим большое значение имеют результаты А Л Чижевского, полученные им при исследовании электродинамических свойств крови в живом организме [26, 27]

Литература к введению

1. Брандт Дж, Ходж П Астрофизика солнечной системы М, 1967.

2. Никольский Г.М. Солнечная корона и межпланетное пространство М, 1975

3. Smith Е. U., Gotlib D. М., Space Sсience Reviews, 16, 771 (1974)

4 Жданов Г. Б. Новые данные о космических лучах. М., 1974.

5 «Физика верхней атмосферы Земли» Сб. Л, 1971.

6. Kundu М. В. «Solar Radio Astronomy» Sohn Wily and Sons N.-Y., 1965

7. Хесс В. Радиационный пояс и магнитосфера М, 1972 8 Скарнов Р В Докл АН СССР, 187, 1278 (1969)

9. Wilcox S. М., Scherer Р. И.. Svalgard L., Roberts W О.. О1юп В Н. SUIPR Report N 501, 1973

10. Mareson R. Pure and appe Geophysics 84, 161, (1971). 11 Брандь Дж. Солнечный ветер. М, 1967.

12. Веселовский И. С. Солнечный ветер. — В сб.. ВИНИТИ «Исследования космического пространства», т 4 М, 1974

13. Hundhausen A. S. Coronal Expansion and Solar wind, Springer Verjag, 1972

14. Дорман Л И. Мирошниченко Л. И. Солнечные космические лучи М., 1968.

15. Смит Г., Смит Э Солнечные вспышки М., 1966.

16. «Влияние солнечной активности на атмосферу и биосферу Земли». Сб. М, 1971.

17. Владимирский Б М. Земля и Вселенная, № 4. 1974, стр 38.

18. Гульельми А. В. Троицкая В А. Геомагнитные пульсации и диагностика магнитосферы М, 1973

19. Красногорская Н. В. Ремизов В. П. Докл АН СССР, 212, 345 (1973).

20. Зыкин А Ю. Крылов С М. Лексидин В П., Моргунов В А, Троицкая В. А., Четаев Д. Я.— Докл АН СССР, 218, 828 (1974)

21. Пресман А. С Электромагнитные поля и живая природа М, 1968.

22. Протасов В. Р. Биоэлектрические поля в жизни рыб М, 1972

23. Влияние электромагнитных полей на биологические объекты — «Труды Крымского мед ин-та» Харьков. 1973

24 Perringer М. A., Ludvig Н. W., Ossenkopp К P., Perceptual and Motor Seills, Monograph Suppe, 3-Y36, 1973

25.«Солнце, электричество, жизнь» (Материалы чтений Московского общества испытателей природы памяти А Л Чижевского) М, 1969; М, 1972

26 Чижевский А. Л. Электрические и магнитные свойства эритроцитов. Киев, 1973

27. Чижевский А. Л. Структурный анализ движущейся крови М, 1959.

28. Голованов Л.В., Ильченко А.И.,Вуль Ю.И. Медико-биологические аспекты проблемы «Солнце—биосфера» Обзор ВНИИМИ Экспресс-информация. — «Новости медицины и медицинской техники», № 10 11. М, 1974

29. Цимахович Н П. Большие радиовсплески Солнца. Рига, 1968.

30. «Исследования по геомагнетизму, азрономии и физике Солнца» Вып XV11 Под ред А Т Платоновой М., 1971.

31. Труды Симпозиума по солнечно-корпускулярным эффектам в тропосфере и стратосфере. Л., 1973

32. Ягодинский В Н. Цикличность эпидемиологического процесса Автореф. докт дисс Одесса, 1971

43 Дружинин И П., Сазонов Б. И, Ягодинский В Н Космос — Земля Прогнозы М, 1974

34. Дубров А. П Геомагнитное поле и жизнь. Л., 1974.

35. «Бюллетень Радиоастрофизической обсерватории АН Латвийской ССР». Рига, 1973

36. Исследование Солнца и красных звезд Рига. 1974

37. «Методологические аспекты исследования биосферы» М., 1975

38. Краткий справочник по космической биологии и медицине М, 1967. стр. 296

Дата добавления: 2015-08-27