Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Опасные природные процессы

ОПАСНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Гелиомагнитное воздействие космоса на геосферы Земли

Солнце оказывает значительное влияние на Землю: тепловое излучение согревает, световое — освещает. Из-за солнечного ветра — потоков протонов, электронов и т.д. — на Земле возникают магнитные бури, и когда этот поток достигает магнитосферы, он может ее «взломать», что приводит к магнитным бурям, влияющим на самочувствие людей. Это фактически возмущение защитных сфер Земли.

Электромагнитное излучение подвергается строгому отбору в земной атмосфере. Она прозрачна только для видимого света, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, от сантиметровых до метровых радиоволн. Все остальное излучение либо отражается, либо поглощается атмосферой.

Выделяют три защитные сферы Земли.

Магнитосфера первая защитная сфера, внешнее магнитное поле Земли — надежно ограждает нашу планету от потока космических частиц и распространяется в космическом пространстве более чем на 20 земных диаметров. Магнитное поле современной Земли лучше всего описывается полем геоцентрического диполя с наклоном оси по отношению к оси вращения Земли в 11,5°. Центр диполя — элементарного бесконечно малого магнита — смещен в Восточное полушарие от центра Земли на 430 км. Силовые линии магнитного поля «входят» в планету вблизи Северного географического полюса и «выходят» вблизи Южного. Там, где силовые линии «входят» в земной шар, располагается Южный магнитный полюс. Следовательно, истинный Южный магнитный полюс находится вблизи Северного географического полюса, но так уж исторически сложилось, что Южный магнитный полюс для удобства договорились считать Северным (рис. 2.6).

Магнитное поле Земли является векторным и характеризуется положением вектора в пространстве и его напряженностью. Геомагнитное поле Земли последние 2,0—2,5 млрд лет и даже до 3,5 млрд лет, что больше половины ее геологической истории, принципиально не изменялось.

Существование и строение магнитосферы обусловлены взаимодействием солнечного ветра с магнитным полем Земли. Если бы Земля была одинока в космическом пространстве, силовые линии магнитного поля планеты располагались бы таким же образом, как и силовые линии обычного магнита, т.е. в виде симметричных линий, протянувшихся от Южного магнитного полюса к Северному.

Магнитное поле от воздействия солнечного ветра сжимается и приобретает форму вытянутой полости — магнитосферы. Расстояние до лобовой точки магнитопаузы при скорости солнечного ветра 500 км/с оценивается примерно в 10 земных радиусов. На «подветренной» стороне возникает «хвост» магнитосферы диа-

Магнитное поле Земли [11, с. 63]

Рис. 2.6. Магнитное поле Земли [11, с. 63]

метром до 40 радиусов Земли и длиной несколько сотен радиусов. При вспышках на Солнце скорость солнечного ветра возрастает до 1 тыс. км/с и более, и деформация усиливается, длина «хвоста» увеличивается до 100 земных радиусов (рис. 2.7).

Магнитосфера защищает Землю от корпускулярной радиации, не давая ей уничтожить атмосферу, но полной изоляции нет, и солнечный ветер, проникая в магнитосферу, образует радиационные пояса вокруг Земли — зоны, состоящие из заряженных частиц разных энергий: внешний — на высоте 15—20 тыс. км и внутренний — на высоте 7—12 тыс. км. Во внешнем радиационном поясе наиболее эффективно удерживаются энергичные электроны, количество которых резко возрастает во время магнитных бурь за счет выброса плазмы из внешней магнитосферы. Во внутреннем радиационном поясе хорошо удерживаются протоны с энергиями вплоть до сотен мегаэлектронвольт (рис. 2.8). При попадании в этот пояс можно получить значительные дозы облучения, что особенно

Магнитное поле Земли, трансформированное потоком солнечного ветра [11, с. 23]

Рис. 2.7. Магнитное поле Земли, трансформированное потоком солнечного ветра [11, с. 23]

важно знать для космонавтов, так как во время геомагнитных бурь, когда магнитное поле ослабевает, его условная граница спускается ближе к Земле.

Отдельные струи солнечного ветра наиболее глубоко проникают в магнитосферу в приполярных районах, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Наиболее ярким проявлением бомбардировки атмосферы солнечными частицами являются полярные сияния.

Ионосфера Земли — вторая защитная сфера. Это самая плотная плазменная оболочка Земли, располагающаяся на высотах от 80 до 350 км. Здесь наблюдается повышенное содержание «+» и «—» ионов и свободных электронов (рис. 2.9).

В результате солнечных вспышек ионосфера, поглощая солнечное рентгеновское излучение, нагревается и раздувается, увеличивая при этом плотность плазмы, вследствие этого повышается аэродинамическое сопротивление движению спутников и пилотируемых кораблей.

Атмосфера третья защитная сфера. Это нижняя часть атмосферы. Она экранирует Землю от волновой радиации. В интервале высот 20—60 км находится максимальная концентрация озона,

Внешний и внутренний радиационные пояса в магнитосфере Земли [9, с. 17]

Рис. 2.8. Внешний и внутренний радиационные пояса в магнитосфере Земли [9, с. 17]

Строение атмосферы который поглощает значительную часть ультрафиолетового излучения

Рис. 2.9. Строение атмосферы который поглощает значительную часть ультрафиолетового излучения.

Проблемы, связанные с космическим излучением. Потоки жесткого рентгеновского излучения и солнечных космических лучей, рождающихся при вспышках, оказывают сильное влияние на физические процессы в верхней атмосфере Земли и околоземном пространстве. Усиление потока солнечного ветра вызывает вариации геомагнитного поля — магнитные бури, значение которых можно определить по глобальному геомагнитному индексу (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Классификация магнитных бурь

Глобальный

геомагнитный индекс (Кр)

Тип геомагнитной бури

0-1

Геомагнитная обстановка спокойная

1-2

От спокойной до возмущенной

3-4

От слабо возмущенной до возмущенной

5

Слабая (минимальная) магнитная буря

6

Средняя магнитная буря

7

Сильная магнитная буря

8

Очень сильная магнитная буря

9

Экстремально сильная магнитная буря

Уровень возмущенности геомагнитного поля в настоящее время фиксируется с помощью космических аппаратов серии GOES и предоставляется в графическом виде (рис. 2.10).

На графике видно, что 15 и 16 марта 2015 г. на Земле была средняя магнитная буря (Кр = 6), а 17 марта — сильная (Кр = 7).

Магнитная буря на Земле происходит через 24—36 ч после вспышки на Солнце, а ее продолжительность бывает от нескольких часов до нескольких суток. В среднем за год происходит до 30 умеренных и сильных геомагнитных бурь. В 1859 г. на Солнце произошла самая мощная зафиксированная вспышка. Ее назвали «солнечный супершторм», или вспышка Кэррингтона, по имени Ричарда Кэррингтона (1826—1875), английского астронома, который наблюдал на Солнце в течение 5 мин сильное белое свечение в области огромных солнечных пятен, а через 17 ч это излучение от вспышки достигло Земли. Последствия этой вспышки несколько дней наблюдались на Земле. В Западном полушарии ночью было светло, как днем, а полярные сияния, которые обычно встречаются только в северных районах, были видны даже в тропиках и субтропиках.

Индекс геомагнитной возмущенности на Земле 15,16 и 17 марта 2015 г. и магнитные бури [65]

Рис. 2.10. Индекс геомагнитной возмущенности на Земле 15,16 и 17 марта 2015 г. и магнитные бури [65]

Во время магнитной бури могут выйти из строя сложные космические приборы и солнечные батареи, появляется опасность облучения космонавтов, находящихся на орбите. Космические лучи не доходят до поверхности Земли, но могут ионизировать верхние слои атмосферы, что сказывается на устойчивости радиосвязи между отдаленными пунктами. Быстрые частицы вызывают сильные токи в земной атмосфере, приводят к возмущению магнитного поля нашей планеты. Еще в 1930-е гг. Александр Леонидович Чижевский (1897—1964) в книге «Земное эхо солнечных бурь», опубликованной в 1976 г. — уже после смерти ученого, рассмотрел связь активности Солнца и различных процессов, происходящих на Земле.

Влияние магнитных бурь на организм человека до сих пор до конца не изучено. Считается, что они возникают внезапно, а сила воздействия зависит от состояния организма человека, и поэтому наиболее сильное влияние эти бури оказывают на тех людей, организм которых не успевает к ним адаптироваться. Исследователи обнаружили, что некоторые люди во время магнитной бури или при ее приближении впадают в стресс, мобилизуя все силы для борьбы, у других, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, уменьшается выработка гормонов, отвечающих за иммунитет, у третьих изменяется состав крови — она сгущается, а это ухудшает кислородный обмен, от чего страдает мозг и возникает риск развития атеросклероза, появляются боли в суставах. Поэтому магнитные бури почти у половины населения планеты вызывают внезапные головные боли, что связано с перепадами давления, или головокружение, плохое самочувствие, пониженную трудоспособность, бессонницу, плохое настроение, нарушение сердечного ритма. В дни геомагнитных бурь, по статистике, примерно на 13% увеличивается число инфарктов миокарда и на 7,5% — инсультов головного мозга. Полностью оградить человека от геомагнитного воздействия, к сожалению, невозможно. Существует так называемая группа риска — люди, у которых адаптационная система перегружена внешними стрессами или имеются такие болезни, как гипертония, ишемическая болезнь сердца и т.д., для них необходимы различные ограничения и меры профилактики.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы