Файл: Дубров, А. П. Геомагнитное поле и жизнь (краткий очерк по геомагнитобиологии).pdf

ГЕОМАГНИТНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ

Особым видом изменения геомагнитного ПОЛЯ являются так называемые геомагнитные пульсации — электромаг­ нитные волны очень низкой частоты, наблюдающиеся на поверхности Земли. Геомагнитные пульсации (сокращенно их обозначают КПК — короткопериодные колебания) по­

рождаются за счет взаимодействия плазмы гидромагнитных волн, идущих от Солнца, с магнитосферой Земли.

Геомагнитные пульсации разделяются на два класса — ре­ гулярные Pc и нерегулярные Pi. Регулярные колебания в свою очередь подразделяются на 5 подклассов, к кото­ рым относятся устойчивые колебания с периодом от 0,2 до 600 секунд. В соответствии с периодом и особенностями

физической природы колебания подразделяются на типы

Pel, Рс2, РсЗ, Рс4, Рс5 [68]. Неправильные колебания делятся на две группы с периодами 1—40 и 40—150 се­ кунд и обозначаются соответственно Pil и Рі2.

Продолжительность КПК на протяжении суток меня­ ется от нескольких минут до нескольких часов, а их ам­ плитуда в зависимости от класса изменяется от десятых долей гаммы до десятков гамм (Pi2, Pc5). О биологической активности геомагнитного поля этого диапазона частот будет рассказано дальше, но здесь хотелось бы отметить: недавно обнаружено, что вертикальная составляющая электрического поля КПК достигает величин порядка долей и даже десятков вольт на метр [329]. Этот факт

поможет объяснить многие эффекты, отмеченные биолога­ ми, изучающими влияние естественного переменного электромагнитного поля и атмосферного электричества на живые организмы.

МАГНИТНАЯ АКТИВНОСТЬ

Следовательно, магнитное поле Земли находится в не­

престанном изменении, сложность которого отражают

изменения различных параметров ГМП.

Изменения в геомагнитном поле связаны в основном с солнечной активностью. Однако эта связь не представ­ ляет собой строгой функциональной зависимости, ибо яв­ ляется следствием наложения друг на друга процессов разного масштаба и разной физической природы, т. е. про­

цессов, протекающих на Солнце, в межпланетном про-

18

странстве и атмосфере Земли [42, 43]. Для того чтобы характеризовать степень магнитной активности, исполь­ зуют различные индексы.

Индексы магнитной возмущенности разделяются на два класса: локальные (С, К, i⅛ и др.), характеризующие возмущенность магнитного поля в основном вблизи данной

в следующем: дни со спокойными магнитными условиями

(изменения элементов H, Z, D, I плавные и регулярные)

обозначают нулем, дни, когда эти элементы возмущены,— ■единицей, дни, когда элементы сильно возмущены,— циф­ рой «два». В международном центре, получив сведения из всех обсерваторий, вычисляют среднюю магнитную активность для каждого дня, называемую международной геомагнитной характеристикой C¿. Мы останавливаемся на этом индексе потому, что на основании его междуна­ родный центр выбирает 5 спокойных и 5 возмущенных дней, служащих для анализа, стандартизации расчета и сопоставления геофизических данных (см. приложение). Другой показатель (мера магнитной активности и — изме­ нение среднего значения H от данного дня к следующе­

му дню) основан на оценке степени изменения горизон­ тальной составляющей геомагнитного поля, которая при;Z возникновении магнитного возмущения всегда уменьшает­ ся по абсолютной величине. Этот показатель имеет тесную связь с пятнообразовательной деятельностью Солнца

иприменяется для характеристики возмущенности за

более длительные периоды. ■

Однако магнитные индексы Спи дают лишь суммар­ ную оценку магнитной активности за день. Чтобы тоньше

иточнее оценить магнитную обстановку, складывающуюся в течение дня, используют индекс К, рассчитываемый за трехчасовые интервалы времени. C помощью индекса К оценивают амплитуду наиболее возмущенного элемента гмп за каждый трехчасовой интервал времени начиная

с 0 часов. Этот индекс отражает геомагнитные изменения,

вызванные хромосферными вспышками.

Виндексе К учитываются регулярные изменения эле­

ментов магнитного поля в период возмущения D, средней величины возмущенного поля Du, суточные возмущенные

19

вариации Sd. Индекс К имеет градации от 0 до 9. Его выбирают в соответствии с определенной шкалой, соответ­ ствующей каждой обсерватории, так как степень возмущенностп на разных широтах различна при одинаковой

активности Солнца. Для примера приводим шкалу индек­

эквивалентная амплитуда шкалы индекса

К, выраженная в гаммах.

В международном центре на основе сведений, получен­

ных из 11 крупнейших обсерваторий мира, выводится «стандартизованный» индекс Ks и публикуются данные, оценивающие меру магнитной возмущенности для всей планеты в целом, в виде индекса Kv. Следует отметить, что для более точной и всесторонней оценки магнитного по­ ля Земли используются и другие индексы —A, Q, 7? ит. д.

МАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ

Возмущения ГМП могут иметь периодический и спо­ радический характер, что также связано с солнечной активностью.

Особенность циклических изменений магнитной возму­ щенности состоит в том, что она достигает минимума одно­ временно с минимумом солнечной деятельности (измеряе­ мой числом Вольфа) или на год позже. Вблизи же эпохи

максимума 11-летнего цикла, когда главную роль играют

корпускулярные потоки, выбрасываемые Солнцем во вре­ мя мощных хромосферных вспышек, как правило, возни­ кают сильные магнитные бури с внезапным началом и хорошо выраженной главной фазой.

Незадолго до минимума солнечной активности усили­

вается другой вид корпускулярного излучения Солнца,

поступающего из так называемых 717-областей, ^/-области не связаны с какими-либо видимыми солнечными образо­ ваниями, но существуют иногда в течение многих оборо­ тов Солнца. Бури, вызванные ТИ-областями, характери­ зуются большей частью умеренной интенсивностью и по­

20

степенным началом, слабо выраженной главной фазой

[203]. Периодические возмущения ГМП (Sd) возникают в соответствии с местным временем, а спорадические воз­

бури делят на очень большие (более 200 гамм), большие

(100—200 гамм) и малые (50 гамм). По характеру рас­ пространения на планете различают синфазные возмуще­ ния, возникающие в одно время на всей поверхности Земли и протекающие поэ­ тому в одной фазе,

локальные — на оп­

ределенном ограни­ ченном пространстве,

перманентные, т. е.

иезком изменении

всех элементов магнитного поля на всей планете. Отмечают, что появление магнитных бурь коррелирует

с солнечной активностью. Наблюдается также 27-дневная

повторяемость магнитных бурь, связанная с сохранением активных областей на Солнце в течение 27-дневного пе­ риода его вращения. И в течение года число магнитных бурь меняется весьма определенно: их значительно боль­

ше во время равноденствия и меньше во время солнце­ стояния, что зависит от положения Земли в плоскости эклиптики по отношению к Солнцу (рис. 3). Интересно,

что 27-дневиая, а также характерная годовая повторяе­ мость отмечается и в биологических процессах, что

21

II.РОЛЬ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

ВЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМОВ НА ЗЕМЛЕ

Прежде чем рассматривать вопрос о биологической значимости ГМП, укажем, что он является дискуссион­

ным. И несмотря на то что он имеет давнюю историю, все

еше нет оснований полностью признать геомагнитную

теорию развития биосферы Земли. Однако за последние десятилетия научно-технический прогресс неизмеримо

Развитие геофизики и астрофизики (в том числе физи­ ки Солнца) привело к пониманию того значения, которое

имеет солнечная активность для различных процессов,

происходящих на Земле, в частности для биосферы [85, 348, 350J.

Под солнечной активностью понимают обычно и внут­ ренние процессы, происходящие на Солнце, и внешние формы их проявления (пятна, факелы, протуберанцы,

хромосферные вспышки и т. д.), сопровождающиеся излу­

показали, что одним из основных проводников солнечного влияния на Землю является геомагнитное поле1. При этом было обнаружено существование тесной связи между маг­ нитным полем Солнца, его окружения и магнитным полем Земли. Эта связь опосредуется через перераспределение магнитных силовых линий солнечного ветра и магнито­ сферы Земли [72, 210].

Влияние солнечной активности на геофизические про­ цессы на Земле нашло свое отражение в тесной зависимо­ сти между магнитной активностью и природными процес­ сами. На эту связь указывают исследования, выполненные

в различных областях физики атмосферы и Земли. Напри­ мер, было обнаружено, что изменения наземного атмосфер­

ного давления [185, 186], появление засух [226, 227], бари-

ко-циркуляционный режим [258], скорость дрейфов в слое

‘ Нельзя исключать опосредованное влияние солнечной актив­ ности через атмосферную циркуляцию, а также и прямое влияние процессов на Солнце.— Б. Р.

23