Магнитные бури

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

Магнитосфера Земли

Одной из отличительных черт Земли является ее магнитосфера – постоянное магнитное поле, обволакивающее планету и предотвращающее пагубное воздействие космической радиации на живые организмы, обитающие на поверхности Земли. В сторону Солнца земная магнитосфера простирается примерно на 10 земных радиусов, а в обратную сторону – примерно на 100 земных радиусов. К слову, происхождение и удержание магнитного поля Земля доподлинно не выяснено и по сей день. Из существующих теорий главенствует предположение о том, что постоянное поле генерируется внутренними электрическими токами, возникающими на поверхности жидкого металлического земного ядра из-за разности температур в различных его слоях.

Помимо постоянного магнитного поля Земли выделяют также переменное магнитное поле, вызванное разными внешними источниками, в основном Солнцем.

Солнечная активность

Как известно, солнечная активность имеет свои максимумы и минимумы, которые определяются солнечными циклами. Изменения магнитного поля Солнца, напрямую связанное с 11-летним солнечным циклом периодически вызывает выбросы солнечного вещества в межпланетную среду. Само солнечное вещество представляется плазмой, по большей части гелиево-водородной, — набором сильно ионизированных (заряженных) частиц. Поток таких частиц, выбрасываемый Солнцем, и называется солнечным ветром.

В зависимости от фазы 11-летнего цикла Солнца существует вероятность возникновения вспышки на Солнце, которой часто приписывают влияние на магнитосферу Земли. В результате взаимодействия отдельных частей солнечного магнитного поля с разной полярностью (например, столкновение солнечных пятен, возникающих как следствие выхода на поверхность Солнца силовых линий электрического поля) происходит взрывное выделение энергии Солнца, по большей части в виде электромагнитного излучение, откуда и название – «вспышка». Данное явление наблюдается непосредственно на солнечном диске и иногда ошибочно принимается за корональный выброс массы, который оказывает иное влияние на магнитное поле Земли.

В отличие от солнечной вспышки, которая выделяет энергию в виде электромагнитного излучения и охватывает почти все слои Солнца, корональный выброс массы протекает лишь в пределах солнечной короны, и большая часть его энергии идет не на электромагнитное излучение, а на ускорение огромных масс солнечного вещества. Это вещество, состоящее из заряженных частиц, при попадании в магнитосферу Земли вызывает такие явления как магнитные бури. Корональный выброс масс во много раз более энергетическое явление, нежели солнечные вспышки.

Что такое магнитная буря?

Явление магнитной бури берет свое начало с взаимодействия ионизированных, заряженных, частиц, прилетающих из межпланетного пространства, с магнитным полем Земли. В результате этого последнее начинает возмущаться, колебаться, дрожать.

Рассмотрим подробнее магнитосферу Земли, которой присущ так называемый радиационный пояс – область геомагнитного поля, в которой задерживаются и накапливаются заряженные частицы, вроде электронов и протонов. Условно радиационный пояс можно разделить на внутренний, расположенный под наиболее мощной частью магнитного поля Земли, и внешний – расположенный на внешней стороне магнитосферы.

Заряженные частицы, накопленные в радиационном поясе Земли, на расстоянии 10 000 – 60 000 км образуют электрические токи в виде тора, лежащего в плоскости земного экватора. Это явление называется кольцевым током. Колебания магнитного поля Земли, называемые магнитными бурями, в основном проявляются в виде изменений кольцевого тока.

Причины воздействия магнитных бурь на человека

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

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

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

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

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

Как уберечь свое здоровье от влияния магнитной бури?

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

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

Можно ли измерить силу магнитной бури

Интенсивность магнитных бурь измеряетсяGeomagnetic Storms / NOAA Space Weather Prediction Center с помощью специальных индексов. Учёные пользуются в основном Dst: он рассчитывается на основе показателей магнитометров с нескольких станций, расположенных на магнитном экваторе Земли. Данные обновляются каждый час. В спокойной обстановке Dst колеблется от −20 до 20 нанотесла. Бурей считается ситуация, когда он опускается ниже −50 нанотесла.

Самая мощная зафиксированная магнитная буря оцениваетсяY. I. Yermolaev, I. G. Lodkina, N. S. Nikolaeva et al. Occurrence rate of extreme magnetic storms / Journal of Geophysical Research: Space Physics в −1 760 нТл по Dst. Это относительно немного. Например, чтобы заставить лягушку левитировать, нужноM. V. Berry, A. K. Geim. Of flying frogs and levitrons / European Journal of Physics около 16 тесла, то есть 16*10⁹, или 16 000 000 000 нанотесла.

Для обычных людей более понятен индекс G, который оцениваетNOAA Space Weather Scales / NOAA Space Weather Prediction Center магнитные бури с точки зрения их опасности. Выделяется пять уровней.

  • G1 — незначительные магнитные бури. Происходят около 1 700 раз за солнечный цикл. Могут провоцировать слабые колебания электросети, немного влиять на работу спутников, вызывают полярные сияния.
  • G2 — умеренные. Примерно 660 раз за цикл. Иногда приводят к перепадам напряжения и повреждению трансформаторов в северных широтах, вносят коррективы в движение космических аппаратов. Из‑за таких бурь полярные сияния возникают дальше от полюсов.
  • G3 — сильные. Около 200 за цикл. Из‑за таких возмущений может потребоваться корректировка напряжения в энергосистемах. Также иногда происходят ложные срабатывания предохранителей, возникают перебои в спутниковой навигации и радиосвязи. Полярные сияния видны ещё ближе к экватору.
  • G4 — тяжёлые. Порядка 100 за цикл. Распространены проблемы с контролем напряжения и ошибочные срабатывания защитных устройств. Такие бури могут создавать электрические токи в трубопроводах, ухудшать радиосвязь и спутниковую навигацию. Иногда наблюдаются полярные сияния на уровне Краснодарского края.
  • G5 — экстремально сильные. Около 4 за цикл. Способны привести к масштабным проблемам с энергосетью (некоторые системы полностью отказывают или отключаются), серьёзным неполадкам в работе спутников. Могут образовать сильные токи в трубопроводах, на несколько дней лишить радиосвязи. Полярные сияния возможны в субтропических областях, например в Каире.

Как магнитные бури влияют на технику

Мощные магнитные бури мешают распространению сигналов в ионосфере. Именно поэтому происходят упомянутые выше ошибки и остановки в работе GPS, высокочастотной радиосвязи и некоторых военных системах раннего обнаружения.

Кроме того, магнитные бури на короткое время как бы расширяют атмосферу. Это тормозит околоземные спутники, и они могут начать терять высоту. По этой причине, к примеру, раньше намеченного срока на Землю упала советская космическая станция «Салют‑7».

Но к самым ощутимым проблемам приводит способность магнитных бурь образовывать электрические токи во всех металлических предметах. И чем последние больше, например линия электропередач или трубопровод, тем токи существеннее. Проходя через устройства, они могут разрушать их: техника сгорает от чрезмерного напряжения. Больше всего от этого страдают трансформаторы.

К чему уже приводили сильные бури

Самая масштабная по своим последствиям буря современности (−589 нанотесла) произошла 13 марта 1989 года. Тогда вся канадская провинция Квебек осталась без электричества на 12 часов. При этом инфраструктура вышла из строя менее чем за 2 минуты.

Магнитное возмущение было настолько сильным, что северное сияние можно было увидеть даже на Кубе и во Флориде. По всей территории США и Канады наблюдались сбои и потери мощности в энергосети, хотя кроме Квебека никто больше не пострадал.

Часть спутников на несколько часов потеряла связь с Землёй. Проблемы с оборудованием возникли и на американском космическом корабле Discovery. Кроме того, на некоторое время прервалось подпольное вещание радиостанции «Свободная Европа» на территории СССР.

А в 1972 году мощная магнитная буря спровоцировала массовые отключения электричества и связи в США. Во Вьетнаме из‑за неё же сработало несколько десятков морских мин с магнитными взрывателями, расставленных американскими военными.

Другая сильная буря случилась в ноябре 2003‑го. Тогда американская система поправок к данным GPS (WAAS) отключилась на 30 часов, работа многих спутников была прервана, а японский ADEOS‑2 и вовсе получил серьёзные повреждения.

Уже упомянутая самая мощная буря за всю историю наблюдений (–1 760 нанотесла) произошла же в 1859 году. Она сожгла несколько телеграфных линий в США, полярные сияния наблюдались в тропических широтах, а из‑за яркого неба ночью было светло как днём. Это событие назвали Кэррингтонским в честь астронома Ричарда‑Кристофера Кэррингтона, который всё зафиксировал.

К чему мощная магнитная буря может привести сегодня

Вероятность, что мы попадём под выброс, похожий по мощи на событие Кэррингтона, в ближайшее время довольно низка. Тем не менее, учёные не исключают такой возможности. И у них нет единого мнения о том, насколько серьёзными будут последствия.

Есть, например, подсчёты, согласно которым в одних только США буря, подобная Кэррингтонской, способна привести к ущербу в один‑два триллиона долларов. И это только в первый год. А ремонт повреждённых систем может занять несколько лет. Отсутствие электроэнергии же поставит под угрозу продовольственную систему.

Успокаивает лишь то, что такие события, по мнению физиков РАН, происходят не чаще, чем примерно раз в 500 лет. Ведь далеко не всегда Солнце выстреливает потоки плазмы в направлении Земли. Так, мощный выброс в июле 2012 года просто запустил частицы в космос и не вызвал значительных магнитных бурь на Земле.

К тому же не все сильные возмущения приводят к катастрофическим последствиям. Например, в июле 2000‑го произошёл шторм мощностью –300 нанотесла, но он никак не повлиял на энергосистему.

Правда, новая буря может быть даже сильнее Кэррингтонской. Так, данные радиоуглеродного анализа древних японских кедров показали, что в 774 году возмущение магнитного поля было Ю. Н. Ефремов. Угрозы из космоса / В защиту науки № 12 в 20 раз мощнее, чем в 1859‑м.

Источники