ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЗЕМНОГО МАГНЕТИЗМА (стр. 3 )

В 1952 г. в бывшем СССР был спущен на воду новый немагнитный корабль — шхуна «Заря». Корпус её был изготовлен из сосны и дуба, а все крепления — из немагнитных сплавов (латуни и бронзы). Шхуну оснастили научным оборудованием, позволяющим непрерывно и с высокой точностью регистрировать основные элементы земного магнетизма.

По инициативе немецкого естествоиспытателя Александра фон Гумбольдта в XIX в. в разных странах были созданы магнитные обсерватории для постоянной регистрации изменений элементов земного магнетизма.

Постоянные записи любой магнитной обсерватории показывают, что земное магнитное поле изменяется со временем. Отмечаются небольшие ежедневные циклические изменения — суточные вариации. Вариации склонения составляют угол в несколько минут, вариации напряжённости земного магнитного поля — около 10−4 Гс (напряжённость магнитного поля измеряется в гауссах — единицах, которые получили название по имени великого немецкого математика Гаусса и обозначаются Гс). Магнит небольшого размера обычно создаёт магнитное поле напряжённостью в несколько десятков гауссов. Земное поле весьма слабое — около 0,3 Гс вблизи экватора и около 0,7 Гс в полярных районах.

Кроме того, через достаточно большие интервалы времени могут происходить изменения расположения магнитных полюсов на противоположные (инверсии). За последние 30 млн. лет среднее время между инверсиями составляло 150000 лет.

Выводы к главе 2

Магнетизм – всеобъемлющее, глобальное свойство природы, но, к сожалению, мы многого о нем не знаем. Нам неизвестно, например, есть ли монополь – частица с одним магнитным полюсом, наподобие положительных или отрицательных электрических частиц. Законы электродинамики не запрещают существование магнитного монополя, но он пока не обнаружен. До сих пор нет законченной теории земного и солнечного магнетизма, ряда других магнитных явлений в космическом масштабе. Не завершены исследования сверхпроводимости, которую тоже можно отнести к магнетизму. Овладев его тайнами, мы не только решим многие задачи, стоящие перед создателями современной техники, но и поймем, как рождаются и умирают миры в окружающем нас пространстве Вселенной.

ГЛАВА 3

ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

3.1. Влияние магнитного поля Земли на живые организмы

Интерес к воздействию магнитных полей на человека возник сразу же после открытия этого явления. Как уже упоминалось выше, древние приписывали магниту много чудесных свойств. Считалось, что истолченный в порошок «магнитный камень» хорош как слабительное средство, излечивает от водянки и безумия, останавливает любое кровотечение и выделения из носа, ушей и даже рассасывает раковые опухоли, а принимаемый в определенных дозах гарантирует бессмертие. Правда, рекомендации часто бывали противоречивы. Например, одни лекари считали, что магнит – сильный яд, другие же предлагали его использовать как противоядие. Между прочим, некоторые современные японские фирмы, выпускающие магнитные браслеты, рекламируют их по примеру древних, приписывая своим изделиям массу изумительных качеств: от способности сохранять красоту до излечивания гипертонии, бронхиальной астмы и невралгии. Как показала проверка, проведенная различными лечебными учреждениями, при ношении магнитных браслетов субъективно самочувствие больного улучшается (скорее всего, срабатывает психотерапевтический эффект), тогда как объективные показатели практически не меняются, скажем, кровяное давление остается на том же уровне.

Вместе с тем отрицать влияние магнитных полей на живой организм нельзя. Эксперименты на мышах показали, что внешнее магнитное поле задерживает их развитие, замедляет рост клеток, изменяет состав крови. Сильное неоднородное магнитное поле – десять килоэрстед и больше даже способно убить молодые особи. (Аналогичные результаты получены и в опытах с другими животными.)

Так как магнитное поле оказывает воздействие на все живое, разработаны допустимые его уровни. Для человека разные исследователи считают безопасным магнитное поле напряженностью 300...700 эрстед.

Магнитное поле влияет и на растения. Результаты некоторых опытов показали, что всхожесть и рост семян зависят от того, как первоначально они были ориентированы относительно магнитного поля Земли. Изменение внешнего магнитного поля может или ускорять или угнетать развитие растений. (Это, по-видимому, можно использовать в практических целях.)

Почему магнитное поле воздействует на человека? На этот счет есть несколько гипотез. Одна из них считает, что магнитное поле влияет на протекание в организме некоторых тонких биохимических реакций. И хотя влияние магнитного поля на химические процессы в последнее время тщательно исследуется, физика этого процесса пока не совсем ясна.

Предже необходимо разобраться с классификацией магнитных полей.

3.2. Классификация магнитных полей

На рисунке показаны магнитные поля, встречающиеся в природе и технике. Чтобы можно было изобразить все это многообразие на одном рисунке, применена логарифмическая шкала – два соседних деления отличаются друг от друга по величине в 10 раз. Единица измерения шкалы носит имя известного шведского физика X. К. Эрстеда. Напряженность магнитного поля в эрстедах указывается в системе СГС (сантиметр, грамм, секунда), в Международной системе единиц (СИ) она измеряется в амперах на метр (А/м). Эти две единицы связаны между собой соотношением: 1 эрстед = 79,5775 А/м, то есть для того, чтобы получить значение напряженности магнитного ноля в системе СИ, надо величину, указанную на рисунке, разделить примерно на 80. Слабые магнитные поля, например, вариации геомагнитного поля, измеряют в гаммах – одной стотысячной доле эрстеда (1 γ = 10–5 эрстед).

Рассматривая рисунок, вы увидите, что самые сильные поля, зарегистрированные во Вселенной, создаются нейтронными звездами и пульсарами. В лабораториях удается достичь магнитной напряженности в сотни тысяч раз более слабой, да и то на очень короткое время, измеряемое долями секунды. Если можно было бы воспроизвести в лабораторных условиях поля, сравнимые с теми, которые создаются нейтронными звездами, то мы стали бы свидетелями удивительных явлений. Например, железо, имеющее плотность 7,87 г/см3, под действием такого поля превратилось бы в вещество с плотностью 2700 г/см3. Кубик с ребром 10 см из такого вещества, аккуратно положенный на стол, тут же проломил бы его крышку.

На рисунке указаны средние значения магнитных полей. Например, напряженность поля Земли меняется от 0,24 эрстед (в Бразилии) до 0,68 эрстед (в Антарктиде). Поэтому считается, что геомагнитное поле равно 0,5 эрстеда. (Бывают и аномалии, скажем, Курская магнитная, где напряженность равна 2 эрстеда.) Также в определенных пределах лежат магнитные поля практически всех известных нам объектов и явлений.

3.3. Магнитные бури

Еще в средние века мореплаватели обратили внимание, что бывают дни, когда стрелка компаса вдруг начинает беспорядочно колебаться в продолжение нескольких часов или нескольких суток, делая компас совершенно непригодным для навигационных расчетов. Это явление моряки и окрестили магнитной бурей.

Магнитное поле Земли - фактор воздействия среды обитания на человека и живых существ. Действия геомагнетизма на здоровье человека может быть благоприятным и неблагоприятным в зависимости от силы воздействия. У истоков изучения этого явления стоял выдающийся биолог (1897-1964), основоположник науки гелиобиологии.

Учёный утверждал, что происходящие на Земле природные «буйства» (землетрясения, извержение вулканов и др.) и многие социальные события (эпидемии, войны, голодные моры) в значительной степени зависят от 11-летнего цикла солнечной активности и солнечных бурь, вызывающих на Земле бури магнитные. Магнитное поле Земли служит защитой от солнечного ветра, но часть заряженных частиц способна проникать внутрь магнитосферы. Это происходит в основном в высоких широтах, ближе к полюсам.

В беседах с он доказывал, что магнитные бури влияют на состояние нервное системы, которая является их своеобразным «приёмником». И нервы, и головной мозг – очень чувствительные «приёмники» и реагируют с большой быстротой. Нет никого, кто был бы свободен от воздействия геомагнитного поля. Открытия учёного опередили науку почти на столетие. Отмечено, что ухудшение самочувствия больных может происходить сразу после солнечной вспышки и через сутки - с началом магнитной бури на Земле. Это объясняется тем, что спустя примерно 8 минут от начала солнечной вспышки рентгеновское, электромагнитное излучение достигают атмосферы Земли и вызывают процессы, которые влияют на функционирование организма, а примерно через сутки доходят корпускулярные потоки электронов, протонов, ядер гелия - несущие наибольшую энергию и начинается магнитосферная буря.

Теория магнитных бурь была развита С. Чапменом, В. Ферраро, Х. Альфвеном, С. Зингером, А. Десслером, Е. Паркером и другими.

3.4.Солнце и космическая погода

Солнце, как основной источник энергии и возмущений, распространяющихся к Земле сквозь межпланетную среду, гелиосфера, формируемая истекающими из Солнца потоками солнечной плазмы с вмороженным в них межпланетным магнитным полем, и окружающая Землю околоземная космическая оболочка, ограниченная магнитным полем Земли, являются составными частями сложной и чрезвычайно динамичной системы Солнце-Земля. Мы живем внутри этой системы и все многообразие процессов, протекающих внутри этой системы, влияет на нас самым непосредственным образом.

Солнце является источником солнечного ветра, который представляет собой поток очень горячего ионизованного газа, непрерывно истекающего от Солнца в сторону Земли (и далее в межпланетное пространство) со скоростью более чем 500 км в секунду, то есть почти 2 миллиона километров в час. Поток этот мог бы представлять смертельную опасность для жизни на нашей планете, если бы мог достичь поверхности Земли. К счастью, наша планета - одна из немногих, которые обладают собственным сильным магнитным полем (магнитосферой). Поле это является непреодолимым препятствием для быстрых заряженных частиц, составляющих основу солнечного ветра, и останавливает их на большой высоте. В полярных областях, где линии магнитного поля направлены в сторону Земли, ускоренные на Солнце частицы получают возможность проникнуть намного ближе к поверхности. Благодаря этому мы можем наблюдать там одно из красивейших природных явлений - полярные сияния. Тем не менее, хотя солнечный ветер и не может проникнуть непосредственно к Земле, он при взаимодействии с земной магнитосферой возмущает и раскачивает ее. Это явление - возмущение земной магнитосферы при взаимодействии с солнечным ветром - получило название магнитных бурь, которые, как известно, могут оказывать влияние на здоровье и самочувствие людей. Помимо солнечного ветра, существенную опасность представляют вспышки на Солнце, во время которых излучаются значительные потоки ультрафиолетового и рентгеновского излучения, направленного в том числе и в сторону Земли. И хотя это излучение почти полностью поглощается газами земной атмосферы, оно представляет опасность для всего, что находится над поверхностью Земли, то есть может повредить спутники и угрожать здоровью космонавтов. И если мы заглянем в будущее, когда перед человечеством возникнет задача освоения Луны, Марса и возможно других планет Солнечной системы, не защищенных ни атмосферой, ни магнитным полем, то увидим, что реализация этой задачи невозможна без учета всех описанных эффектов космической погоды и без умения их предсказывать и от них защищаться.