Jak magnetické bouře ovlivňují lidské zdraví. Co jsou geomagnetické indexy A, K a Kp? Měření geomagnetické aktivity

informátor magnetické bouře ukazuje průměrné předpokládané hodnoty globálního geomagnetického indexu ( cr-index) Země na základě geofyzikálních dat z dvanácti observatoří z celého světa.
Cr-index - charakterizuje geomagnetické pole v měřítku celé Země.
V různých částech zemského povrchu se Cr-index liší v rozmezí 1-2 jednotek. Celý rozsah Cr-indexu je od 1 do 9 jednotek. Na různých kontinentech se index může lišit o jednu nebo dvě jednotky (+/-), v celém rozsahu od nuly do devíti.
Informátor předpovídá magnetické bouře na 3 dny, osm hodnot za den, na každé 3 hodiny dne.

Zelená je bezpečná úroveň geomagnetické aktivity.
Červená barva - magnetická bouře (Cr-index > 5).
Čím vyšší je červená svislá čára, tím silnější je magnetická bouře.

Červenou vodorovnou čarou je vyznačena úroveň, od níž jsou pravděpodobné významné dopady na zdraví osob citlivých na počasí (Cr-index > 6).

Přijímají se následující koeficienty indexu Cr:
Následující indexy magnetického pole jsou relativně zdravé: Cr \u003d 0-1 - geomagnetická situace je klidná; Cr = 1-2 - geomagnetické prostředí od klidného po mírně narušené; Cr = 3-4 - od mírně narušeného po rozrušený. Následující indexy magnetického pole jsou pro zdraví nepříznivé: Cr = 5-6 – magnetická bouře; Cr = 7-8 - velká magnetická bouře; Cr = 9 - maximální možná hodnota
Podle www.meteofox.ru

VLIV KOSMO-FYZIKÁLNÍCH FAKTORŮ NA BIOSFÉRU.

Byla provedena analýza skutečností potvrzujících vliv Slunce, ale i elektromagnetických polí přírodního a umělého původu na živé organismy. Byly předloženy předpoklady o zdrojích a mechanismu lidské reakce na magnetické bouře, povaze „bioefektivních frekvenčních oken“ a citlivosti na elektromagnetická pole různého původu. Diskutuje se sociálně-historický aspekt vlivu vesmírné počasí na lidech.

Celé znění článku naleznete zde

PŘÍRODA MÁ VESMÍRNÉ POČASÍ

Kandidát fyzikálních a matematických věd A. PETRUKOVYCH, doktor fyzikálních a matematických věd L. ZELENÝ
Ústav pro výzkum vesmíru.

Pozemská civilizace ve 20. století neznatelně překročila velmi důležitý milník ve svém vývoji. Technosféra - oblast lidské činnosti - se rozšířila daleko za hranice přirozeného prostředí - biosféry. Tato expanze je jak prostorová – díky průzkumu vesmíru, tak kvalitativní povahy – díky aktivnímu využívání nových typů energie a elektromagnetických vln. Ale přesto pro mimozemšťany, kteří se na nás dívají ze vzdálené hvězdy, zůstává Země jen zrnkem písku v oceánu plazmy, který vyplňuje Sluneční Soustava a celý vesmír a náš stupeň vývoje lze srovnat spíše s prvními krůčky dítěte než s dosažením dospělosti. Nový svět, který se otevřel lidstvu, není o nic méně složitý a stejně jako na Zemi není zdaleka vždy přátelský. Při jeho zvládnutí se to neobešlo bez ztrát a chyb, ale postupně se učíme poznávat nová nebezpečí a překonávat je. A těchto nebezpečí je mnoho. Jedná se o radiační pozadí v horních vrstvách atmosféry a ztrátu komunikace se satelity, letadly a pozemními stanicemi a dokonce i katastrofické poruchy na komunikačních linkách a elektrických vedeních, ke kterým dochází během silných magnetických bouří.

Slunce je naše všechno
Slunce je skutečně středem našeho světa. Po miliardy let udržuje planety kolem sebe a zahřívá je. Země si změny velmi dobře uvědomuje sluneční aktivita, v současnosti se projevuje především v podobě 11letých cyklů. Během výbuchů aktivity, které se v maximech cyklu stávají častějšími, se v koróně Slunce rodí intenzivní toky rentgenového záření a energetických nabitých částic – sluneční kosmické záření – a obrovské masy plazmatu a magnetického pole (magnetické mraky) jsou vyvrženy do meziplanetárního prostoru. Přestože magnetosféra a atmosféra Země celkem spolehlivě chrání vše živé před přímým vystavením slunečním částicím a záření, mnohé výtvory lidských rukou, například radioelektronika, letecká a kosmická technika, komunikační a elektrická vedení, potrubí, jsou velmi citlivé na elektromagnetické a korpuskulární efekty přicházející z blízkozemského prostoru.
Pojďme se nyní seznámit s prakticky nejdůležitějšími projevy sluneční a geomagnetické aktivity, často nazývané „vesmírné počasí“.

Nebezpečný! Záření!
Snad jedním z nejvýraznějších projevů nepřátelství kosmického prostoru vůči člověku a jeho výtvorům, samozřejmě s výjimkou téměř úplného vakua podle pozemských měřítek, je záření – elektrony, protony a těžší jádra urychlená na obrovské rychlosti a schopná ničit organické a anorganické molekuly. Škody, které záření způsobuje živým bytostem, je dobře známo, ale dostatečně velká dávka záření (tedy množství energie pohlcené látkou a vynaložené na její fyzikální a chemické zničení) může vyřadit i elektronické systémy. Elektronika také trpí „jedinými poruchami“, kdy částice obzvláště vysoké energie, pronikající hluboko do elektronického mikroobvodu, mění elektrický stav jeho prvků, srážejí paměťové buňky a způsobují falešné poplachy. Čím složitější a modernější čip, tím menší je velikost každého prvku a tím větší je pravděpodobnost poruch, které mohou vést k jeho nesprávné činnosti a dokonce až k zastavení procesoru. Tato situace je ve svých důsledcích podobná náhlému zamrznutí počítače uprostřed psaní, jen s tím rozdílem, že zařízení satelitů je obecně konstruováno pro automatický provoz. Chcete-li chybu opravit, musíte počkat na další komunikační relaci se Zemí za předpokladu, že satelit je schopen komunikovat.

První stopy záření kosmického původu na Zemi objevil Rakušan Victor Hess již v roce 1912. Později, v roce 1936, za tento objev obdržel Nobelova cena. Atmosféra nás účinně chrání před kosmickým zářením: na zemský povrch dopadá jen velmi málo takzvaných galaktických kosmických paprsků s energiemi nad několik gigaelektronvoltů, které se rodí mimo sluneční soustavu. Studium energetických částic mimo zemskou atmosféru se proto okamžitě stalo jedním z hlavních vědeckých úkolů vesmírného věku. První experiment k měření jejich energie provedla skupina sovětského výzkumníka Sergeje Vernova v roce 1957. Skutečnost předčila veškerá očekávání - přístroje se ztratily z rozsahu. O rok později si vedoucí podobného amerického experimentu James Van Allen uvědomil, že se nejedná o poruchu zařízení, ale o opravdu silné proudy nabitých částic, které nesouvisejí s galaktickými paprsky. Energie těchto částic není dostatečně velká na to, aby dosáhly povrchu Země, ale ve vesmíru je tento „nedostatek“ více než kompenzován jejich počtem. Hlavním zdrojem záření v okolí Země se ukázaly být vysokoenergetické nabité částice „žijící“ ve vnitřní magnetosféře Země, v tzv. radiačních pásech.

Je známo, že téměř dipólové magnetické pole vnitřní magnetosféry Země vytváří zvláštní zóny „magnetických lahví“, ve kterých lze na dlouhou dobu „zachycovat“ nabité částice rotující kolem siločar. V tomto případě se částice periodicky odrážejí od blízkozemních konců siločáry (kde se magnetické pole zvyšuje) a pomalu se pohybují kolem Země v kruhu. V nejsilnějším vnitřním radiačním pásu jsou dobře zadrženy protony s energiemi až stovek megaelektronvoltů. Dávky záření, které lze získat při jeho průchodu, jsou tak vysoké, že pouze výzkumným satelitům hrozí jeho dlouhodobé udržení. Lodě s lidskou posádkou se skrývají na nižších drahách a většina komunikačních a navigačních satelitů je na oběžné dráze nad tímto pásem. Vnitřní pás se přibližuje k Zemi nejblíže bodům odrazu. Vlivem přítomnosti magnetických anomálií (odchylky geomagnetického pole od ideálního dipólu) v těch místech, kde je pole oslabeno (nad tzv. brazilskou anomálií), dosahují částice výšek 200-300 kilometrů a v těch, kde je je rozšířena (nad východosibiřskou anomálií), - 600 kilometrů. Nad rovníkem je pás 1500 kilometrů od Země. Sám o sobě je vnitřní pás celkem stabilní, ale při magnetických bouřích, kdy geomagnetické pole slábne, jeho podmíněná hranice klesá ještě blíže k Zemi. Při plánování letů kosmonautů a astronautů pracujících na drahách s výškou 300-400 kilometrů je proto třeba brát v úvahu polohu pásu a míru sluneční a geomagnetické aktivity.

Energetické elektrony jsou nejúčinněji zadržovány ve vnějším radiačním pásu. "Populace" tohoto pásu je velmi nestabilní a mnohonásobně se zvyšuje během magnetických bouří v důsledku vstřikování plazmatu z vnější magnetosféry. Bohužel právě po vnějším okraji tohoto pásu prochází geostacionární dráha, která je pro umístění komunikačních satelitů nepostradatelná: satelit na ní „visí“ nehybně nad jedním bodem zeměkoule (jeho výška je asi 42 tisíc kilometrů). Vzhledem k tomu, že dávka záření vytvářená elektrony není tak vysoká, vystupuje do popředí problém elektrifikace satelitů. Faktem je, že jakýkoli předmět ponořený do plazmatu s ní musí být v elektrické rovnováze. Proto absorbuje určité množství elektronů, získává záporný náboj a odpovídající „plovoucí“ potenciál, přibližně rovný teplotě elektronů, vyjádřené v elektronvoltech. Oblaka horkých (až stovky kiloelektronvoltů) elektronů, které se objevují během magnetických bouří, dávají satelitům dodatečný a nerovnoměrně rozložený negativní náboj v důsledku rozdílu v elektrických charakteristikách povrchových prvků. Potenciální rozdíly mezi sousedními částmi satelitů mohou dosahovat desítek kilovoltů, což může vyvolat spontánní elektrické výboje, které vyřadí elektrické zařízení. Nejznámějším důsledkem tohoto jevu byla porucha během jedné z magnetických bouří v roce 1997 na americké družici TELSTAR, která zanechala významnou část Spojených států bez komunikace s pagerem. Vzhledem k tomu, že geostacionární družice jsou obvykle navrženy na 10-15 let provozu a stojí stovky milionů dolarů, výzkum povrchové elektrifikace ve vesmíru a metody boje s ní jsou obvykle obchodním tajemstvím.

Dalším důležitým a nejnestabilnějším zdrojem kosmického záření je sluneční kosmické záření. Protony a částice alfa, urychlené na desítky a stovky megaelektronvoltů, vyplňují sluneční soustavu jen na krátkou dobu po sluneční erupci, ale intenzita částic z nich činí hlavní zdroj radiačního nebezpečí ve vnější magnetosféře, kde geomagnetické pole je stále příliš slabý na ochranu satelitů. Sluneční částice na pozadí jiných, stabilnějších zdrojů záření jsou také „odpovědné“ za krátkodobé zhoršení radiační situace ve vnitřní magnetosféře, a to i ve výškách používaných pro pilotované lety.

Energetické částice pronikají nejhlouběji do magnetosféry v polárních oblastech, protože částice se zde mohou volně pohybovat po siločarách, které jsou po většinu cesty téměř kolmé k zemskému povrchu. Rovníkové oblasti jsou více chráněny: tam geomagnetické pole, téměř rovnoběžné se zemským povrchem, změní trajektorii částic na spirálu a odnese je pryč. Dráhy letu ve vysokých zeměpisných šířkách jsou proto z hlediska radiačního poškození mnohem nebezpečnější než ty nízké. Tato hrozba se týká nejen kosmických lodí, ale i letectví. Ve výškách 9-11 kilometrů, kudy prochází většina leteckých tras, je obecné pozadí kosmického záření již tak vysoké, že roční dávka, kterou obdrží posádky, zařízení a věrní cestující, musí být řízena podle pravidel stanovených pro radiaci nebezpečné činnosti. Nadzvuková osobní letadla „Concord“, stoupající do ještě větších výšek, mají na palubě počítadla radiace a pokud aktuální úroveň radiace překročí bezpečnou hodnotu, musí letět jižně od nejkratší severní letové trasy mezi Evropou a Amerikou. Po nejsilnějších slunečních erupcích však může být dávka přijatá i během jednoho letu klasickým letadlem vyšší než dávka stovky fluorografických vyšetření, což nutí v takové chvíli vážně uvažovat o úplném zastavení letů. Naštěstí jsou výbuchy sluneční aktivity této úrovně zaznamenány méně často než jednou za sluneční cyklus - 11 let.

Vzrušená ionosféra
Na nižší úrovni elektrického solárně-pozemského okruhu je ionosféra - nejhustší plazmový obal Země, doslova jako houba pohlcující jak sluneční záření, tak srážení energetických částic z magnetosféry. Po slunečních erupcích se ionosféra, pohlcující sluneční rentgenové záření, zahřívá a bobtná, takže hustota plazmy a neutrálního plynu ve výšce několika set kilometrů vzrůstá, což vytváří významný dodatečný aerodynamický odpor vůči pohybu satelitů a pilotovaných kosmických lodí. Zanedbání tohoto efektu může vést k „neočekávanému“ zpomalení družice a ztrátě výšky letu. Snad nejneslavnějším případem takového omylu byl pád americké stanice Skylab, která se po největší sluneční erupci, ke které došlo v roce 1972, „nestihla“. Naštěstí při sestupu z oběžné dráhy stanice Mir byl na Slunci klid, což usnadnilo práci ruské balistiky.

Snad nejdůležitějším efektem pro většinu obyvatel Země je však vliv ionosféry na stav rádiového éteru. Plazma nejefektivněji pohlcuje rádiové vlny pouze v blízkosti určité rezonanční frekvence, která závisí na hustotě nabitých částic a rovná se asi 5-10 megahertzům pro ionosféru. Rádiové vlny nižší frekvence se odrážejí od hranic ionosféry a procházejí jí vlny vyšší frekvence a míra zkreslení rádiového signálu závisí na blízkosti vlnové frekvence k rezonančnímu. Tichá ionosféra má stabilní vrstvenou strukturu, která díky vícenásobným odrazům umožňuje přijímat krátkovlnný rádiový signál (s frekvencí nižší než rezonanční) po celé zeměkouli. Rádiové vlny s frekvencemi nad 10 megahertzů volně cestují ionosférou do vesmíru. Rozhlasové stanice VHF a FM jsou proto slyšet pouze v okolí vysílače a na frekvencích stovek a tisíců megahertzů komunikují s kosmickými loděmi.

Během slunečních erupcí a magnetických bouří se počet nabitých částic v ionosféře zvyšuje, a to tak nerovnoměrně, že se vytvářejí shluky plazmatu a "nadbytečné" vrstvy. To má za následek nepředvídatelný odraz, absorpci, zkreslení a lom rádiových vln. Nestabilní magnetosféra a ionosféra navíc samy generují rádiové vlny a zaplňují tak široký frekvenční rozsah šumem. V praxi se velikost přirozeného rádiového pozadí stává srovnatelnou s úrovní umělého signálu, což vytváří značné potíže při provozu pozemních a kosmických komunikačních a navigačních systémů. Rádiová komunikace i mezi sousedními body může být nemožná, ale místo toho můžete náhodně slyšet nějakou africkou rozhlasovou stanici a na obrazovce lokátoru můžete vidět falešné cíle (které jsou často mylně považovány za "létající talíře"). V subpolárních oblastech a zónách polárního oválu je ionosféra spojena s nejdynamičtějšími oblastmi magnetosféry, a proto je nejcitlivější na poruchy přicházející ze Slunce. Magnetické bouře ve vysokých zeměpisných šířkách mohou rádio téměř úplně zablokovat na několik dní. Zároveň samozřejmě zamrzá i mnoho dalších oblastí činnosti, jako je letecký provoz. Proto se všechny služby, které aktivně využívají radiokomunikaci, staly již v polovině 20. století jedním z prvních skutečných konzumentů informací o kosmickém počasí.

Současné výtrysky ve vesmíru a na Zemi
Fanoušci knih o polárních cestovatelích slyšeli nejen o přerušeních v rádiové komunikaci, ale také o efektu „bláznivého šípu“: během magnetických bouří se citlivá střelka kompasu začne bláznivě otáčet a neúspěšně se snaží sledovat všechny změny v směr geomagnetického pole. Variace pole jsou vytvářeny výtrysky ionosférických proudů o síle milionů ampér - elektrovýtrysky, které vznikají v polárních a polárních šířkách se změnami obvodu magnetosférického proudu. Magnetické variace zase podle známého zákona elektromagnetické indukce generují sekundární elektrické proudy ve vodivých vrstvách zemské litosféry, ve slané vodě a v umělých vodičích, které jsou poblíž. Indukovaný potenciálový rozdíl je malý a činí asi několik voltů na kilometr (maximální hodnota byla zaznamenána v roce 1940 v Norsku a byla asi 50 V / km), ale v dlouhých vodičích s nízkým odporem - komunikační a elektrické vedení, potrubí, koleje železnice- celková síla indukovaných proudů může dosahovat desítek a stovek ampér.

Nejméně chráněné před takovým vlivem jsou nadzemní nízkonapěťová komunikační vedení. Významné rušení, ke kterému došlo během magnetických bouří, bylo skutečně zaznamenáno již na prvních telegrafních linkách postavených v Evropě v první polovině 19. století. Zprávy o těchto interferencích lze pravděpodobně považovat za první historický důkaz naší závislosti na kosmickém počasí. Komunikační linky z optických vláken, které se v současné době rozšířily, jsou vůči takovému vlivu necitlivé, ale v ruském vnitrozemí se ještě dlouho neobjeví. Geomagnetická aktivita by také měla způsobit značné potíže pro automatizaci železnic, zejména v subpolárních oblastech. A v trubkách ropovodů, často táhnoucích se na mnoho tisíc kilometrů, mohou indukované proudy výrazně urychlit proces koroze kovu.

V elektrických vedeních pracujících na střídavý proud s frekvencí 50-60 Hz tvoří indukované proudy, které se mění při frekvenci nižší než 1 Hz, prakticky jen malý konstantní přídavek k hlavnímu signálu a měly by mít malý vliv na celkový výkon. Po havárii, ke které došlo během nejsilnější magnetické bouře v roce 1989 v kanadské rozvodné síti a která ponechala polovinu Kanady bez elektřiny na několik hodin, však musel být tento názor přehodnocen. Příčinou neštěstí byly transformátory. Pečlivý výzkum ukázal, že i malé přidání stejnosměrného proudu může zničit transformátor určený k přeměně střídavého proudu. Faktem je, že stejnosměrná složka uvádí transformátor do neoptimálního režimu provozu s nadměrnou magnetickou saturací jádra. To vede k nadměrné absorpci energie, přehřívání vinutí a nakonec k selhání celého systému. Následná analýza výkonu všech elektráren v Severní Americe také odhalila statistický vztah mezi počtem poruch ve vysoce rizikových oblastech a úrovní geomagnetické aktivity.

Vesmír a člověk
Všechny výše popsané projevy vesmírného počasí lze podmíněně charakterizovat jako technické a fyzikální podstata jejich vlivu je obecně známá – jde o přímý vliv toků nabitých částic a elektromagnetických variací. Nelze však nezmínit další aspekty slunečních a pozemských vztahů, jejichž fyzikální podstata není zcela jasná, totiž vliv sluneční proměnlivosti na klima a biosféru.

Kolísání celkového toku slunečního záření je i při silných erupcích menší než jedna tisícina sluneční konstanty, to znamená, že by se zdálo, že jsou příliš malé na to, aby přímo změnily tepelnou bilanci zemské atmosféry. Přesto existuje řada nepřímých důkazů uvedených v knihách A. L. Čiževského a dalších badatelů, svědčících o realitě slunečního vlivu na klima a počasí. Například byla zaznamenána výrazná cykličnost různých změn počasí s periodami blízkými 11- a 22letým obdobím sluneční aktivity. Tato periodicita se projevuje i u volně žijících objektů – je patrná změnou tloušťky letokruhů.

V současné době se rozšířily (možná až příliš rozšířily) prognózy vlivu geomagnetické aktivity na stav lidského zdraví. Názor, že blahobyt lidí závisí na magnetických bouřích, je již pevně zakořeněn v povědomí veřejnosti a je dokonce potvrzen některými statistickými studiemi: například počet lidí hospitalizovaných sanitkou a počet exacerbací kardiovaskulárních onemocnění se zřetelně zvyšuje po magnetická bouře. Z hlediska akademické vědy však dosud nebyly shromážděny důkazy. Navíc v lidském těle neexistuje žádný orgán nebo typ buňky, který by se prohlašoval za dostatečně citlivý přijímač geomagnetických variací. Jako alternativní mechanismus dopadu magnetických bouří na živý organismus jsou často považovány infrazvukové oscilace - zvukové vlny s frekvencemi menšími než jeden hertz, blízkými přirozené frekvenci mnoha vnitřních orgánů. Infrazvuk, případně vyzařovaný aktivní ionosférou, může rezonančně ovlivnit kardiovaskulární systém člověka. Zbývá jen poznamenat, že otázky závislosti vesmírného počasí a biosféry stále čekají na svého pozorného badatele a v současnosti zůstávají pravděpodobně nejzajímavější částí vědy o vztazích mezi Sluncem a Zemí.

Obecně lze vliv vesmírného počasí na naše životy pravděpodobně uznat jako významný, nikoli však katastrofický. Zemská magnetosféra a ionosféra nás dobře chrání před kosmickými hrozbami. V tomto smyslu by bylo zajímavé analyzovat historii sluneční aktivity a snažit se pochopit, co nás může v budoucnu čekat. Za prvé, v současnosti existuje trend k nárůstu vlivu sluneční aktivity, spojený s oslabením našeho štítu – magnetického pole Země – o více než 10 procent za poslední půlstoletí a současným zdvojnásobením magnetického toku Slunce, které slouží jako hlavní zprostředkovatel při přenosu sluneční aktivity.

Za druhé, analýza sluneční aktivity za celou dobu pozorování slunečních skvrn (od počátku 17. století) ukazuje, že sluneční cyklus, v průměru rovný 11 let, neexistoval vždy. Ve druhé polovině 17. století, v období tzv. Maunderova minima, nebyly sluneční skvrny několik desetiletí prakticky pozorovány, což nepřímo ukazuje na minimum geomagnetické aktivity. Těžko však nazvat toto období ideálním pro život: shodovalo se s tzv. malou dobou ledovou – roky abnormálně chladného počasí v Evropě. Zda je to náhoda nebo ne, to moderní věda s jistotou neví.

V dřívější historii byla také zaznamenána období anomálně vysoké sluneční aktivity. Takže v některých letech prvního tisíciletí naší éry byla polární světla neustále pozorována Jižní Evropa, což naznačuje časté magnetické bouře, a Slunce vypadalo zataženo, možná kvůli přítomnosti obrovské sluneční skvrny nebo koronální díry na jeho povrchu - dalšího objektu, který způsobuje zvýšenou geomagnetickou aktivitu. Pokud by takové období nepřetržité sluneční aktivity začalo dnes, komunikace a doprava a s nimi i celá světová ekonomika by byly ve složité situaci.

* * *
Vesmírné počasí postupně zaujímá své právoplatné místo v našem povědomí. Stejně jako v případě běžného počasí chceme vědět, co nás čeká jak v daleké budoucnosti, tak v nejbližších dnech. Síť slunečních observatoří a geofyzikálních stanic byla rozmístěna ke studiu Slunce, zemské magnetosféry a ionosféry a celá flotila výzkumných satelitů se vznáší v blízkém prostoru Země. Na základě svých pozorování nás vědci varují před slunečními erupcemi a magnetickými bouřemi.

Literatura Kippenhahn R. 100 miliard sluncí: Zrození, život a smrt hvězd. - M., 1990. Kulikov K. A., Sidorenko N. S. Planeta Země. - M., 1972. Miroshnichenko LI Slunce a kosmické záření. - M., 1970. Parker E. N. Sluneční vítr // Astronomie neviditelného. - M., 1967.
Podle materiálů časopisu "Science and Life"

V odborném slangu se jedné z variet geomagnetických projevů říká magnetické bouře. Povaha tohoto jevu úzce souvisí s aktivní interakcí magnetické sféry Země s prouděním solární bouře. Podle statistik asi 68 % obyvatel naší planety pociťuje vliv těchto toků, které čas od času přicházejí na Zemi. Proto odborníci doporučují, aby si lidé zvláště citliví na změny atmosféry předem zjistili, kdy se očekávají magnetické bouře, předpověď na měsíc je vždy k vidění na našem webu.

Magnetické bouře: co to je?

Pokud mluvit prostý jazyk, je reakce zeměkoule na erupce, ke kterým dochází na povrchu Slunce. V důsledku toho dochází k oscilacím, po kterých Slunce emituje do atmosféry miliardy nabitých částic. Jsou zachyceny slunečním větrem a velkou rychlostí je unáší pryč. Tyto částice mohou dosáhnout zemského povrchu během několika dní. Naše planeta má jedinečné elektromagnetické pole, které plní ochrannou funkci. Mikročástice, které se v okamžiku přiblížení k Zemi nacházejí kolmo k jejímu povrchu, jsou však schopny proniknout i do hlubokých vrstev zeměkoule. V důsledku tohoto procesu reaguje magnetické pole země, které během krátké doby mnohonásobně změní své vlastnosti. Tento jev se nazývá magnetická bouře.

Co je to závislost na počasí? Pokud se bez zjevné příčiny necítíte dobře, nespěchejte k lékařům, počkejte hodinu až dvě. Možná jste se stali rukojmími magnetické bouře způsobené náhlou změnou počasí. Abyste se o tom ujistili, prostudujte si předpověď magnetických bouří na 3 dny. Změny počasí zahrnují rozdíl atmosférického tlaku, teploty a stupně vlhkosti vzduchu a také pozadí geomagnetického záření. Pokud jde o atmosférický tlak, je hlavním faktorem rozvoje meteorologické závislosti. Ti, kteří nijak zvlášť nereagují na změny počasí, se nazývají meteostabilní. To znamená, že u těchto "šťastných" nejsou žádné vážné poruchy v práci vnitřních orgánů a systémů. Jejich tělo je ve výborné kondici, snadno se přizpůsobuje náhlým atmosférickým změnám. Určité bolestivé reakce těla jsou tedy závislé na meteorologických ukazatelích.

Pozornost! Zda se dnes očekávají magnetické bouře, máte možnost zjistit online. K tomu použijte graf, který vám umožní sledovat online indikátory počasí indikující blížící se nástup geomagnetické bouře.

Předpověď magnetických bouří na dnešek a zítra: online sledování

• 0 - 1 bod- není žádná magnetická bouře.
• 2-3 body- slabá magnetická bouře, neovlivňuje pohodu.
• 4-5 bodů- střední magnetická bouře, možná mírná nevolnost.
• 6-7 bodů- silná magnetická bouře, lidé závislí na počasí by se měli starat o své zdraví.
• 8 - 9 bodů - velmi silná magnetická bouře: pravděpodobné jsou bolesti hlavy, nevolnost, zvýšený krevní tlak.
• 10 bodů - extrémní magnetická bouře: nejlepší je strávit den doma, řídit je nebezpečné.

Vliv magnetických bouří na pohodu

Nejtypičtější reakcí na změny počasí jsou bolesti hlavy a zrychlený tep. Tyto projevy mohou být doprovázeny příznaky, jako jsou:

• zvýšení krevního tlaku;
• závrať;
• slabost v celém těle;
• třes končetin;
• nespavost;
• snížení aktivity;
• zvýšená únava.

Lidé mohou pocítit příchod geomagnetické bouře za pár dní. Vzniklá malátnost se kromě vyjmenovaných příznaků vysvětluje i tím, že při bouřce dochází k houstnutí krve. To narušuje normální výměnu kyslíku v těle. Proto ta porucha, zvonění v uších a závratě.

Proč je důležité, aby lidé závislí na počasí sledovali předpověď magnetických bouří? Lidé, kteří jsou citliví na počasí, lékaři důrazně doporučují, aby si prostudovali harmonogram magnetických bouří na zítra. Ideální variantou by samozřejmě bylo sledování předpovědi na několik týdnů dopředu, protože náhlé změny meteorologických parametrů mají přímý dopad na funkčnost těla. Skoky krevního tlaku nahoru jsou považovány za nejnebezpečnější reakci na magnetické bouře. Koneckonců, tento stav může způsobit krvácení do mozku. Kdo netrpí vážnými nemocemi, neměl by se bát. Riziková skupina zahrnuje osoby s patologií srdce, krevních cév a orgánů dýchacího systému.

Jak zabránit vzniku „počasí“ malátnosti? Velmi důležitá je prevence vzniku malátnosti v důsledku působení magnetických bouří. V předvečer meteorologických „překvapení“, abyste se vyhnuli projevům meteosenzitivity nebo je alespoň oslabili, musíte užívat vhodné léky.

Co oslabuje účinek magnetických bouří na tělo? Na tyto otázky by měl odpovědět váš lékař, který je obeznámen s vlastnostmi vašeho těla. Důležité! Při předepisování léku musí odborník vzít v úvahu klinický obraz a také dynamiku vašich chronických onemocnění. Neužívejte žádné léky, které mohou vést k významným změnám ve fungování těla, pokud nejsou předepsány specializovaným lékařem.

• Sluneční kosmické záření (SCR) - protony, elektrony, jádra vzniklá ve vzplanutích na Slunci a po interakci s meziplanetárním prostředím se dostala na oběžnou dráhu Země.
• Magnetosférické bouře a subbouře způsobené příchodem meziplanetární rázové vlny na Zemi spojené s CME i CME a také s vysokorychlostními proudy slunečního větru;
• Ionizující elektromagnetické záření (IEI) slunečních erupcí, které způsobuje zahřívání a dodatečnou ionizaci horních vrstev atmosféry;
• Zvýšení toků relativistických elektronů ve vnějším radiačním pásu Země, spojené s příchodem vysokorychlostních proudů slunečního větru na Zemi.

Sluneční kosmické záření (SCR)

Energetické částice vzniklé ve erupcích - protony, elektrony, jádra - po interakci s meziplanetárním prostředím mohou dosáhnout na oběžnou dráhu Země. Obecně se uznává, že největší příspěvek k celkové dávce mají solární protony s energií 20-500 MeV. Maximální tok protonů s energiemi nad 100 MeV ze silné erupce 23. února 1956 činil 5000 částic na cm -2 s -1 .
(viz více podrobností k tématu "Solární kosmické záření").
Hlavní zdroj SKL- sluneční erupce, ve vzácných případech - rozpad protuberance (vlákna).

SCR jako hlavní zdroj radiačního nebezpečí v OKP

Proudy slunečního kosmického záření výrazně zvyšují úroveň radiačního nebezpečí pro astronauty, ale i posádky a cestující vysokohorských letadel na polárních trasách; vést ke ztrátě satelitů a selhání zařízení používaného na vesmírných objektech. Škody, které záření způsobuje živým bytostem, jsou poměrně dobře známé (podrobněji viz materiály k tématu „Jak vesmírné počasí ovlivňuje naše životy?“), ale kromě toho může velká dávka radiace vyřadit i instalovaná elektronická zařízení o kosmických lodích (viz (více o přednášce 4 a materiály k tématům o vlivu vnějšího prostředí na kosmické lodě, jejich prvky a materiály).
Čím složitější a modernější je mikroobvod, tím menší je velikost každého prvku a tím větší je pravděpodobnost poruch, které mohou vést k jeho nesprávné činnosti a dokonce k zastavení procesoru.
Uveďme jasný příklad toho, jak vysokoenergetické toky SCR ovlivňují stav vědeckého vybavení instalovaného na kosmické lodi.

Pro srovnání, obrázek ukazuje fotografie Slunce pořízené přístrojem EIT (SOHO), pořízené před (28. října 2003 07:06 UT) a po silné erupci na Slunci, ke které došlo přibližně v 11:00 UT října. 28, 2003, po kterém se toky NES protonů o energiích 40-80 MeV zvýšily téměř o 4 řády. Množství "sněhu" na pravém obrázku ukazuje, jak moc je záznamová matrice zařízení poškozena toky částic vzplanutí.

Vliv zvýšení toků SCR na ozonovou vrstvu Země

Vzhledem k tomu, že vysokoenergetické částice SCR (protony a elektrony) mohou být také zdrojem oxidů dusíku a vodíku, jejichž obsah ve střední atmosféře určuje množství ozonu, je třeba jejich vliv zohlednit při fotochemickém modelování a interpretaci pozorovacích dat na okamžiky slunečních protonů nebo silné geomagnetické poruchy.

Sluneční protonové události

Role 11letých variací GCR při hodnocení radiační bezpečnosti dlouhodobých vesmírných letů

Při hodnocení radiační bezpečnosti dlouhodobých vesmírných letů (jako je například plánovaná expedice na Mars) je nutné vzít v úvahu příspěvek galaktického kosmického záření (GCR) k dávce záření (viz přednáška 4). více informací). Navíc pro protony s energiemi nad 1000 MeV se toky GCR a SCR stávají srovnatelnými. Při uvažování různých jevů na Slunci a v heliosféře v časových intervalech několika desítek i více let je určující 11letá a 22letá cykličnost slunečního procesu. Jak je vidět z obrázku, intenzita GCR se mění v protifázi s Wolfovým číslem. To je velmi důležité, protože meziplanetární prostředí je při minimu SA slabě narušeno a toky GCR jsou maximální. Mají vysoký stupeň ionizace a jsou všepronikající, během období minimálního SA GCR určují dávkové zatížení na člověka v kosmických a leteckých letech. Procesy solární modulace se však ukazují jako poměrně složité a nelze je redukovat pouze na antikorelaci s Wolfovým číslem. .

Obrázek ukazuje modulaci intenzity ČR v 11letém slunečním cyklu.

sluneční elektrony

Sluneční elektrony s vysokou energií mohou způsobit volumetrickou ionizaci kosmických lodí a také působit jako „zabijácké elektrony“ pro mikročipy instalované na kosmických lodích. Kvůli tokům SCR dochází k narušení krátkovlnné komunikace v polárních oblastech a k poruchám v navigačních systémech.

Magnetosférické bouře a subbouře

Dalšími důležitými důsledky projevu sluneční aktivity, které ovlivňují stav blízkozemského prostoru, jsou magnetické bouře jsou silné (desítky a stovky nT) změny horizontální složky geomagnetického pole měřené na povrchu Země v nízkých zeměpisných šířkách. magnetosférická bouře- jedná se o soubor procesů probíhajících v magnetosféře Země při magnetické bouři, kdy dochází k silnému stlačení hranice magnetosféry z denní strany, dalším výrazným deformacím struktury magnetosféry a vzniká prstencový proud energetických částic v vnitřní magnetosféra.
Termín „substorm“ byl zaveden v roce 1961. S-I. Akasof k označení polárních poruch v polární zóně s trváním asi hodiny. Ještě dříve byly v magnetických datech identifikovány poruchy podobné zálivu, které se časově shodovaly se subbouří v polárních zářích. magnetosférická subbouře je soubor procesů v magnetosféře a ionosféře, které lze v nejobecnějším případě charakterizovat jako sled procesů akumulace energie v magnetosféře a jejího explozivního uvolňování. Zdroj magnetických bouří− příchod vysokorychlostního slunečního plazmatu (sluneční vítr) na Zemi, stejně jako CW a s nimi spojená rázová vlna. Vysokorychlostní toky sluneční plazmy se zase dělí na sporadické, spojené se slunečními erupcemi a CME, a kvazistacionární, vznikající nad koronálními dírami.Podle zdroje se magnetické bouře dělí na sporadické a rekurentní. (Další podrobnosti viz přednáška 2).

Geomagnetické indexy - Dst, AL, AU, AE

Numerickými charakteristikami odrážejícími geomagnetické poruchy jsou různé geomagnetické indexy - Dst, Kp, Ap, AA a další.
Amplituda změn magnetického pole Země se často používá jako nejobecnější charakteristika síly magnetických bouří. Geomagnetický index Dst obsahuje informace o planetárních poruchách během geomagnetických bouří.
Tříhodinový index není vhodný pro studium procesů subbouře, během této doby může subbouře začít a skončit. Podrobná struktura kolísání magnetického pole v důsledku proudů v polární zóně ( polární elektrotryska) charakterizuje polární elektrojet index AE. Pro výpočet AE indexu používáme magnetogramy H-složek observatoře umístěné v polárních nebo subaurálních zeměpisných šířkách a rovnoměrně rozmístěné podél zeměpisné délky. V současnosti jsou AE indexy vypočítávány z dat 12 observatoří umístěných na severní polokouli v různých zeměpisných délkách mezi 60° a 70° geomagnetické šířky. Pro numerický popis aktivity subbouří se také používají geomagnetické indexy AL (největší záporná změna magnetického pole), AU (největší kladná změna magnetického pole) a AE (rozdíl mezi AL a AU).

Dst-index za květen 2005

Kr, Ar, AA indexy

Index geomagnetické aktivity Kp se vypočítává každé tři hodiny měřením magnetického pole na několika stanicích umístěných v různých částech Země. Má úrovně od 0 do 9, každá další úroveň stupnice odpovídá variacím 1,6-2krát větším než předchozí. Silné magnetické bouře odpovídají hladinám Kp větším než 4. Takzvané superbouře s Kp = 9 se vyskytují poměrně zřídka. Spolu s Kp se používá také index Ap, který se rovná průměrné amplitudě změn geomagnetického pole na zeměkouli za den. Měří se v nanoteslech (zemské pole je přibližně
50 000 nT). Hladina Kp = 4 přibližně odpovídá Ap rovné 30 a hladina Kp = 9 odpovídá Ap většímu než 400. Očekávané hodnoty těchto indexů tvoří hlavní obsah geomagnetické předpovědi. Ap-index se počítá od roku 1932, proto se pro dřívější období používá AA-index - průměrná denní amplituda variací počítaná ze dvou antipodálních observatoří (Greenwich a Melbourne) od roku 1867.

Komplexní vliv SCR a bouří na vesmírné počasí v důsledku pronikání SCR do magnetosféry Země během magnetických bouří

Z hlediska radiačního nebezpečí, které toky SCR představují pro části drah typu ISS ve velké šířce, je nutné brát v úvahu nejen intenzitu událostí SCR, ale i hranice jejich pronikání do zemské magnetosféry(více viz přednáška 4.). Navíc, jak je vidět z obrázku, SCR proniká dostatečně hluboko i pro magnetické bouře s malou amplitudou (-100 nT a méně).

Odhad radiačního nebezpečí v oblastech s vysokou zeměpisnou šířkou trajektorie ISS na základě dat z polárních satelitů na nízké oběžné dráze

Odhady dávek záření ve vysokých zeměpisných šířkách na trajektorii ISS, získané na základě údajů o spektrech a hranicích průniku SCR do zemské magnetosféry podle dat družice Universitetsky-Tatiana během slunečních erupcí a magnetických bouří v září 2005, byly porovnány s dávkami experimentálně naměřenými na ISS v oblastech vysokých zeměpisných šířek. Z obrázků je jasně vidět, že vypočtené a experimentální hodnoty souhlasí, což ukazuje na možnost odhadu dávek záření na různých drahách z dat polárních satelitů v malých nadmořských výškách.

Dávková mapa na ISS (SRK) a porovnání vypočtených a experimentálních dávek.

Magnetické bouře jako příčina narušení rádiové komunikace

Magnetické bouře vedou k silným poruchám v ionosféře, které naopak nepříznivě ovlivňují státy rozhlasové vysílání. V subpolárních oblastech a zónách polárního oválu je ionosféra spojena s nejdynamičtějšími oblastmi magnetosféry, a proto je na takové vlivy nejcitlivější. Magnetické bouře ve vysokých zeměpisných šířkách mohou rádio téměř úplně zablokovat na několik dní. Zároveň trpí i další oblasti činnosti, například letecký provoz. Dalším negativním efektem spojeným s geomagnetickými bouřemi je ztráta orientace satelitů, jejichž navigace se uskutečňuje v geomagnetickém poli, které během bouře zažívá silné poruchy. Při geomagnetických poruchách přirozeně vznikají problémy i s radarem.

Vliv magnetických bouří na fungování telegrafního vedení a elektrického vedení, potrubí, železnic

Změny geomagnetického pole, ke kterým dochází při magnetických bouřích v polárních a polárních šířkách (podle známého zákona elektromagnetické indukce), generují sekundární elektrické proudy ve vodivých vrstvách zemské litosféry, ve slané vodě a v umělých vodičích. Indukovaný potenciálový rozdíl je malý a činí asi několik voltů na kilometr, ale v prodloužených vodičích s nízkým odporem − komunikační a elektrická vedení (elektrická vedení), potrubí, železniční koleje- celková síla indukovaných proudů může dosahovat desítek a stovek ampér.
Nejméně chráněné před takovým vlivem jsou nadzemní nízkonapěťová komunikační vedení. Významné rušení, ke kterému docházelo během magnetických bouří, bylo tedy zaznamenáno již na vůbec prvních telegrafních linkách vybudovaných v Evropě v první polovině 19. století. Geomagnetická aktivita může také způsobit značné potíže železniční automatizaci, zejména v subpolárních oblastech. A v potrubích ropovodů a plynovodů táhnoucích se na mnoho tisíc kilometrů mohou indukované proudy výrazně urychlit proces koroze kovu, což je třeba vzít v úvahu při navrhování a provozu potrubí.

Příklady vlivu magnetických bouří na provoz elektrického vedení

Velká nehoda, ke které došlo během nejsilnější magnetické bouře v roce 1989 v kanadské energetické síti, jasně prokázala nebezpečí magnetických bouří pro elektrické vedení. Vyšetřování ukázalo, že příčinou nehody byly transformátory. Faktem je, že stejnosměrná složka uvádí transformátor do neoptimálního režimu provozu s nadměrnou magnetickou saturací jádra. To vede k nadměrné absorpci energie, přehřívání vinutí a v konečném důsledku k poruše celého systému. Následná analýza výkonnosti všech elektráren v Severní Americe odhalila statistický vztah mezi počtem poruch ve vysoce rizikových oblastech a úrovní geomagnetické aktivity.

Vliv magnetických bouří na lidské zdraví

V současné době existují výsledky lékařských studií prokazujících přítomnost lidské reakce na geomagnetické poruchy. Tyto studie ukazují, že existuje poměrně velká kategorie lidí, na které mají magnetické bouře negativní vliv: lidská činnost je potlačena, pozornost je otupělá a chronické nemoci se zhoršují. Nutno podotknout, že studie vlivu geomagnetických poruch na lidské zdraví jsou teprve na začátku a jejich výsledky jsou značně kontroverzní a rozporuplné (podrobněji viz materiály k tématu „Jak vesmírné počasí ovlivňuje naše životy?“).
Většina badatelů se však shoduje na tom, že v tomto případě existují tři kategorie lidí: geomagnetické poruchy na některé působí depresivně, naopak vzrušují, jiné nemají žádnou reakci.

Ionosférické subbouře jako faktor kosmického počasí

Silným zdrojem jsou subbouře elektrony ve vnější magnetosféře. Toky nízkoenergetických elektronů se silně zvyšují, což vede k výraznému zvýšení v elektrizace kosmických lodí(podrobnosti viz materiály k tématu "Elektrifikace kosmických lodí"). Během silné subbouřkové aktivity se toky elektronů ve vnějším radiačním pásu Země (ERB) zvyšují o několik řádů, což představuje vážné nebezpečí pro satelity, jejichž oběžné dráhy protínají tuto oblast, protože dostatečně velká vesmírný náboj vedoucí k selhání palubní elektroniky. Jako příklad můžeme uvést problémy s provozem elektronických přístrojů na palubě družic Equator-S, Polag a Calaxy-4, které vznikly na pozadí déletrvající subbouřkové aktivity a v důsledku toho velmi vysokých toků relativistických elektronů v vnější magnetosféry v květnu 1998.
Podbouře jsou nedílným společníkem geomagnetických bouří, nicméně intenzita a trvání podbouřkové aktivity má nejednoznačný vztah k síle magnetické bouře. Důležitým projevem vztahu „bouře-subbouře“ je přímý vliv síly geomagnetické bouře na minimální geomagnetickou šířku, ve které se subbouře vyvíjejí. Během silných geomagnetických bouří může aktivita subbouří sestoupit z vysokých geomagnetických šířek a dosáhnout středních zeměpisných šířek. V tomto případě ve středních zeměpisných šířkách dojde k narušení rádiové komunikace způsobenému rušivým účinkem energeticky nabitých částic generovaných během aktivity subbouře na ionosféru.

Vztah sluneční a geomagnetické aktivity - současné trendy

V některých moderních pracích věnovaných problému vesmírného počasí a vesmírného klimatu je vyjádřena myšlenka potřeby oddělit sluneční a geomagnetickou aktivitu. Obrázek ukazuje rozdíl mezi průměrnými měsíčními hodnotami slunečních skvrn, tradičně považovaných za indikátor SA (červená), a indexem AA (modrá), ukazujícím úroveň geomagnetické aktivity. Z obrázku je vidět, že koincidence není pozorována pro všechny SA cykly.
Jde o to, že sporadické bouře, které jsou zodpovědné za erupce a CME, tedy jevy vyskytující se v oblastech Slunce s uzavřenými siločárami, mají velký podíl na SA maximech. Ale v SA minimech se většina bouří opakuje, což je způsobeno příchodem vysokorychlostních proudů slunečního větru na Zemi, proudících z koronálních děr - oblastí s otevřenými siločárami. Zdroje geomagnetické aktivity tedy alespoň pro SA minima mají výrazně odlišný charakter.

Ionizující elektromagnetické záření ze slunečních erupcí

Ionizující elektromagnetické záření (ERR) ze slunečních erupcí by mělo být zvlášť poznamenáno jako další důležitý faktor kosmického počasí. V klidných dobách je IEI téměř úplně absorbován ve vysokých nadmořských výškách, což způsobuje ionizaci atomů vzduchu. Během slunečních erupcí se EPI toky ze Slunce zvyšují o několik řádů, což vede k zahřát se a dodatečná ionizace horní atmosféry.
Jako výsledek vytápění pod vlivem IEI, atmosféra „nabobtná“, tzn. jeho hustota v pevné výšce velmi roste. To představuje vážné nebezpečí pro satelity v malých nadmořských výškách a OS s posádkou, protože kosmická loď může rychle ztratit výšku, když se dostane do hustých vrstev atmosféry. Takový osud potkal americkou vesmírnou stanici Skylab v roce 1972 během silné sluneční erupce – stanice neměla dostatek paliva k návratu na předchozí oběžnou dráhu.

Absorpce krátkovlnného rádiového záření

Absorpce krátkovlnného rádiového záření je důsledkem toho, že příchod ionizujícího elektromagnetického záření - UV a RTG záření slunečních erupcí způsobí dodatečnou ionizaci horních vrstev atmosféry (podrobněji viz materiály na téma "Přechodné světelné jevy v horních vrstvách atmosféry Země" "). To vede ke zhoršení nebo dokonce úplnému zastavení rádiové komunikace na osvětlené straně Země na několik hodin)