Что такое магнитные бури?

Все мы не раз слышали о таком загадочном явлении как магнитные бури, как и о том, что они возникают в результате влияния нашего светила. В данной статье мы подробнее рассмотрим что такое магнитные бури и выясним, как же они влияют на сферу деятельности человека и самих людей.

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.

Влияние на техносферу

Так как во время магнитной бури магнитный поток, проходящий через замкнутый проводящий контур, может меняться, возникает электромагнитная индукция, то есть в этом контуре рождается электрический ток. Такими рамками на поверхности Земли являются линии электропередач, железнодорожные линии, газо- и нефтепроводы и прочее. Возникновение таких токов может приводить к различного рода поломкам и даже катастрофам. Известным примером последствия магнитной бури есть катастрофа 1989-го года, которая произошла в канадской провинции под названием Квебек. В результате магнитной бури возникшие наведенные электрические токи в энергосистеме Квебека перегорели трансформаторы. Во всей провинции была отключена электроэнергия на 9 часов.

Возникновение индукционных токов в трубопроводах проводит к повреждению антикоррозийной защиты, что заметно сказывается на сроках эксплуатации трубопровода.

Совместное влияние корональных выбросов масс и солнечных вспышек сказывается и на космической технике, вроде электростатических разрядов на спутниках или повреждении солнечных батарей. Также магнитные бури влияют на бортовую аппаратуру самолетов, в том числе пассажирских, несколько тысяч которых летает ежедневно. Кроме того, одним из последствий воздействия геомагнитной бури на атмосферу Земли, является разбухание последней (увеличение плотности атмосферы). По этой причине может нарушаться траектория движения спутников и орбитальных станций. Подобное событие произошло в 1979-м, когда единственная орбитальная станция США – Skylab начала ускоренно снижаться, и не имея возможности подняться на нужную орбиту, была направлена центром управления на затопление.

Влияние на человека

Во время повышенной солнечной активности по причине магнитных бурь может значительно нагреться земная атмосфера, что приводит к изменению ее давления. Подобные изменения могут влиять на людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Согласно статистике, во время магнитных бурь из-за ухудшения самочувствия таких людей частота вызовов скорой помощи повышается на 20%.

Известно, что в организме человека происходят колебания на различных уровнях, и среди них можно выделить несколько резонансов (около 10 Гц), которые совпадают с резонансами верхних слоев атмосферы (ионосферы), облучаемых и ионизируемых в результате солнечной активности. Сегодня проводится ряд исследований взаимосвязи ионосферы и здоровья людей.

О влиянии магнитных бурь доподлинно сказать что-то конкретно сложно, хотя исследования в данной области ведутся активно. Согласно опросам и наблюдениям, а также полученной таким образом статистке можно отметить учащение случаев возникновения у людей мигреней, головных болей и болей в суставах, бессонницы либо сонливости, тахикардии и обострение хронических заболеваний. Существует ряд медикаментозных, и не только, способов смягчить влияние магнитных бурь на человека.

Очевидным является вред повышенной солнечной активности (вспышки на Солнце) для людей, находящихся в космосе или на борту самолетов. Во время солнечных вспышек, как упоминалось ранее, большое количество энергии высвобождается в виде излучения, которое пагубно влияет на организм человека.