Магнитные бури: влияют ли они на людей и как можно от них защититься

Еще недавно наш интерес на метео-порталах и сервисах ограничивался температурой, силой ветра и осадками, но в последние годы все больше людей следят и за атмосферным давлением, и за геомагнитной активностью. Есть данные, что оба этих показателя оказывают воздействие на самочувствие людей, а сильные магнитные бури влияют еще и на работу оборудования, что критически важно в условиях современной высокотехнологичной цивилизации. Чем же грозят нам магнитные бури, стоит ли их опасаться и почему процессы в солнечной атмосфере оказывают на землян столь большое влияние?

Что такое магнитные бури

Все мы знаем, что у нашей планеты Земля есть магнитное поле. И существует оно за счет расплавленного ядра — электропроводящей жидкости, и наличия в этой жидкости конвективных потоков: то есть внутри земного ядра постоянно идет движение вещества — и это необходимое условие для возникновения магнитного поля. Кстати, не всем планетам Солнечной системы так повезло: например, у нашего соседа Марса очень слабое магнитное поле, можно сказать, что его почти нет, потому что его ядро остыло и затвердело, конвекции там нет. А вот у газового гиганта Юпитера имеется очень мощное магнитное поле, которое формируется за счет циркуляции жидкого водорода в ядре планеты. 

Наличие магнитного поля у Земли имеет множество важных последствий. Красивые полярные сияния, которые возникают в северных широтах, — одно из них. Благодаря магнитному полю, например, птицы не сбиваются с пути во время миграций, да и люди используют его для ориентации в пространстве при помощи компаса. Но, пожалуй, самая полезная для жителей Земли функция магнитного поля — это защита от постоянных потоков заряженных частиц из космоса.

Магнитное поле Земли формирует магнитосферу — область околоземного пространства, которая защищает нас с вами и нашу земную атмосферу от потоков солнечного ветра, которые постоянно испускает Солнце. Если бы магнитосферы не существовало, то атмосферные газы, в том числе и необходимый для существования жизни кислород, потихоньку бы утекали в космическое пространство.

Когда потоки солнечного ветра особенно интенсивны, магнитное поле реагирует на них сильными возмущениями, которые ученые и называют магнитными бурями. Иными словами, магнитная буря — это глобальное возмущение магнитного поля Земли, которое происходит по причине мощных потоков плазмы, исходящих в периоды повышенной активности от Солнца.

Почему возникают магнитные бури

Как мы только что определили, магнитная буря — это масштабное возмущение магнитного поля. Но ее источник — не само поле. Магнитосфера нашей планеты лишь реагирует на внешние факторы, и этот фактор — Солнце и те процессы, которые с ним происходят.

Солнечная корона — внешний слой атмосферы Солнца — непрерывно испускает поток ионизированных частиц: протонов, электронов и альфа-частиц. Это и есть солнечный ветер. Когда он достигает Земли, то встречается с магнитным полем нашей планеты.

Магнитосфера служит преградой для ионизированных частиц, которые после встречи с ней отклоняются в сторону и не проникают к поверхности Земли. Такая картина наблюдается во время фонового солнечного ветра при средней скорости потока ионизированных частиц около 300-400 км/с. Но солнечная активность не стабильна. Иногда на Солнце случаются пики выбросов ионизирующих частиц, которые связаны с двумя разными явлениями.

1.  Мощные потоки солнечного ветра из корональных дыр. Корональные дыры — это области в солнечной короне с пониженной температурой и плотностью плазмы, откуда исходят потоки солнечного ветра высокой скорости: около 500-800 км/с. Этот мощный поток догоняет по пути к Земле фоновый поток, и они накладываются друг на друга, формируя область сжатия. Эта область достигает магнитосферы Земли и вызывает ее сжатие и возмущение в магнитном поле. Такие магнитные бури могут длиться несколько дней, но они слабее, чем бури второго типа, происходящие по причине коронального выброса массы.

2.  Корональные выбросы массы — это огромные облака плазмы, которые Солнце выбрасывает из короны со скоростью 500-3000 км/с. Этот поток имеет свое мощное магнитное поле. И при приближении к магнитосфере Земли в случае, если вектор этого межпланетного магнитного поля направлен на юг, запускается процесс магнитного пересоединения (прим. ред.: магнитное пересоединение, или перезамыкание магнитных линий, — это процесс, при котором линии магнитных полей, имеющие разные направления, сходятся, разрываются и заново замыкаются: см. рисунок ниже). Этот процесс и вызывает очень сильные магнитные возмущения. 

Максимальная интенсивность магнитных бурь проявляется в высоких широтах земного шара. А полярное сияние, которое обычно бывает в высоких широтах ближе к полюсам Земли, — пример взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем нашей планеты. Чем мощнее поток солнечного ветра, направленный в сторону Земли, тем южнее можно наблюдать северные сияния: во время мощнейших магнитных бурь «полярные сияния» случаются даже в тропиках.

Как солнечная активность влияет на Землю

Активность Солнца и мощные выбросы плазмы — процессы нерегулярные, но они укладываются в несколько циклов. Например, есть цикл Бартельса, который длится 27 дней: это среднее время, за которое Солнце совершает один оборот вокруг своей оси. Стабильно существующие корональные дыры при вращении Солнца постепенно смещаются, поэтому выбросы плазмы, направленные в сторону Земли, имеют явную периодичность, которую можно предсказать.

Известен также цикл Швабе продолжительностью 11 лет, на протяжении которых повторяются максимумы и минимумы солнечной активности. 

Помимо зрелищных полярных сияний на Земле наблюдаются и другие проявления солнечной активности.

• Из-за изменений в магнитосфере и атмосфере происходят сбои в работе искусственных спутников Земли, из-за чего могут возникать проблемы со связью и навигацией.
• В работе различного оборудования на Земле тоже происходят нарушения: перепады напряжения в энергосистемах, сбой в работе трансформаторов и другие.
• Во время магнитных бурь происходят изменения в ионосфере Земли, которые сказываются на грозовой активности в тропосфере и, по некоторым данным, могут влиять на атмосферную циркуляцию в целом.
• Есть данные о влиянии магнитных бурь и на здоровье: во время мощных магнитных бурь люди с хроническими заболеваниями испытывают дискомфорт.

Уровни и сила магнитных бурь

Ученые-геофизики при описании мощности магнитной бури используют Dst-индекс, который показывает изменения магнитного поля планеты в низких широтах и вычисляется на основании показателей специальных приборов на магнитных станциях. 

На практике же чаще применяют шкалу G от NOAA — Национального управления океанических и атмосферных исследований в США. Эта шкала содержит пять уровней геомагнитной активности.

• G1: слабая магнитная буря. Случаются достаточно часто, каждые два-три дня, но не влияют на работу приборов и оборудования. 
• G2: средняя магнитная буря. Изредка могут приводить к повреждениям трансформаторов и перепадам напряжения в высоких широтах. Если такая буря продолжительна по времени, то она может нарушить ориентацию искусственных спутников на орбите. Кроме этого, средние магнитные бури приводят к появлению полярных сияний на широте от 50 градусов и выше.
• G3: сильная магнитная буря. Такие бури провоцируют сбои в работе спутников навигации и связи, влияют на энергосистемы.
• G4: очень сильная магнитная буря. Магнитные бури такого уровня на несколько часов ухудшают спутниковую связь. Часто возникают перебои в работе систем энергоснабжения: проблемы с контролем напряжения и срабатывание защитных систем, отключения электроэнергии.
• G5: экстремальная магнитная буря. Достаточно редкое явление: за одиннадцатилетний цикл солнечной активности происходит в среднем от 4 до 6 подобных магнитных бурь. Во время экстремально сильной магнитной бури северное сияние можно увидеть даже в тропических широтах. Трансформаторы выходят из строя и наблюдаются масштабные перебои в работе электросетей. А также случаются повреждения спутникового оборудования: космические аппараты теряют связь с Землей и перестают ориентироваться в пространстве. 

На сайтах погоды часто используют Kp-индекс, который отображает геомагнитную активность в баллах от 0 до 9. При этом 0-4 балла соответствуют спокойной геомагнитной обстановке, а 5 баллов и выше — это уже магнитные бури разных степеней.

Самые сильные магнитные бури за всю историю наблюдений были зафиксированы трижды: в 1859 г., в 1921 г. и в 1989 г. Магнитная буря 1859 года вошла в историю как «событие Кэррингтона» и является самой сильной магнитной бурей уровня G5 за всю историю наблюдений. Правда, тогда наша цивилизация только-только приобщалась к электричеству, поэтому последствия для техносферы были минимальны: произошел отказ телеграфных систем.

Последствия близкой по силе магнитной бури 1989 года, которая имела индекс G4-G5 и получила имя «Квебекский блэкаут», были куда масштабнее: в Канаде без электричества остались около 6 миллионов человек.

Влияние магнитных бурь на приборы и оборудование

• Во время магнитных бурь термосфера нагревается и расширяется. Из-за этого увеличивается аэродинамическое сопротивление, и спутники на орбите Земли теряют высоту. Международная космическая станция, которая по своей сути тоже является искусственным спутником Земли, после таких магнитных бурь также нуждается в коррекции высоты орбиты.
• Во время магнитной бури ионосфера становится неоднородной, и возникают перебои с передачей сигналов от спутников, а также нарушается точность позиционирования систем навигации. Из-за этого возникают проблемы в авиации и на других видах транспорта, зависящих от спутников позиционирования.
• Выход трансформаторов из строя. Это, пожалуй, самые масштабные экономические последствия. Если повторится магнитная буря уровня «события Кэррингтона», каскадные аварии в энергосистемах из-за выхода из строя трансформаторов неизбежны. Электричество для современной цивилизации — это не только работа бытовых электроприборов, но и водоснабжение, систем водоотведения, работа теплостанций, промышленных предприятий, электротранспорта и многое другое. Поэтому подобная магнитная буря способна привести к колоссальным материальным убыткам, а на восстановление работы трансформаторов могут уйти месяцы.

Влияние магнитных бурь на организм человека

Больше остальных землян влиянию магнитных бурь подвержены космонавты, находящиеся на орбите, потому что в этот период возрастает радиационная нагрузка. Поэтому в такие периоды не проводятся выходы в открытый космос.

Что касается влияния магнитных бурь на здоровье всех остальных людей, то медики пока не пришли к однозначным выводам, хотя этим вопросом занимаются уже давно. Российский ученый Александр Леонидович Чижевский (1897-1964) был одним из первых, кто исследовал связь между магнитными бурями и состоянием живых организмов, в том числе человека. Чижевского считают основоположником гелиобиологии — научного направления, которое исследует активность Солнца и его влияние на биосферу. Хотя его работы в свое время не нашли поддержки в научном сообществе, собранные им данные послужили основой для дальнейших исследований.

Специалисты отмечают возможную связь между сильными магнитными бурями и ухудшением самочувствия людей с хроническими заболеваниями, хотя эти вопросы до сих пор остаются дискуссионными. Например, реакция со стороны сердечно-сосудистой системы может быть вызвана тем, что возмущения магнитного поля могут влиять на клетки человеческого организма, у которых есть свой электрический заряд. 

Симптомы при магнитных бурях

При магнитных бурях могут наблюдаться усталость, головные боли, слабость, повышенная сонливость, которые связаны с нарушением работы сердечно-сосудистой системы. Есть сведения, что во время сильных магнитных бурь увеличивается число гипертонических кризов и инсультов. По некоторым данным, магнитные бури могут замедлить капиллярный кровоток и спровоцировать кислородное голодание тканей, что приведет к нарушению артериального давления и может вызвать тахикардию. Кроме этого, эксперты отмечают, что во время магнитных бурь возможно обострение болей в суставах.

Кто сильнее всего чувствителен к магнитным бурям

Медики полагают, что сильнее всего от магнитных бурь страдают люди с хроническими заболеваниями: астматики и пациенты, имеющие заболевания сердечно-сосудистой системы. Также в зоне риска люди с ослабленным иммунитетом и страдающие психическими расстройствами.

Магнитные бури и давление

Специалисты отмечают, что сильная магнитная буря способна негативно повлиять на людей, имеющих хронические проблемы с артериальным давлением. Это касается как гипотоников, так и гипертоников, а также пациентов с ишемической болезнью сердца. У гипертоников может наблюдаться повышение давления, а у гипотоников, наоборот, оно еще больше снизится, что вызовет общую слабость. Магнитные бури могут спровоцировать бессонницу, инсульты и вызвать носовые кровотечения.

Мифы о магнитных бурях

В преддверии каждой сильной магнитной бури в прессе можно увидеть предупреждения о надвигающейся техногенной катастрофе: Земле предрекают мрак и крах современной цивилизации без интернета и электричества. Такой сценарий действительно возможен, но в случае экстремально сильной магнитной бури уровня G5, которая, как известно, наблюдалась всего 1 раз за последние 160 лет. Поэтому паниковать перед каждой рядовой магнитной бурей уровня G2-G3 нет никакого смысла.

Магнитные бури в вопросах и ответах

1. Что такое магнитные бури простыми словами?

Это глобальное возмущение магнитного поля Земли, которое происходит по причине мощных потоков солнечного ветра.

2. Почему происходят магнитные бури?

Магнитные бури происходят из-за выброса мощных потоков ионизировнных частиц в периоды активного Солнца.

3. Как магнитные бури влияют на человека?

Возможно, магнитные бури оказывают влияние на людей с хроническими заболеваниями, в первую очередь  с патологиями сердечно-сосудистой системы. Но достоверных связей между нарушениями здоровья и магнитными бурями пока не выявлено.

4. Какие симптомы возникают при магнитных бурях?

Чаще всего при магнитных бурях люди с хроническими заболеваниями ощущают усталость, сонливость, раздражительность, могут быть проблемы со сном. Пациенты с гипотонией и гипертонией отмечают осложнения с артериальным давлением и ухудшения со стороны сердечно-сосудистой системы.

5. Кто больше всего страдает от магнитных бурь?

От магнитных бурь больше всего страдают люди с хроническими патологиями, особенно пациенты с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

6. Влияют ли магнитные бури на артериальное давление?

Есть данные, что магнитные бури оказывают влияние на людей с повышенным артериальным давлением — гипертоников, а также на пациентов с пониженным артериальным давлением — гипотоников.

8. Можно ли заранее узнать о магнитных бурях?

Да, о магнитных бурях можно узнать заранее, с наибольшей точностью за один месяц. Например, прогноз о предстоящих магнитных бурях составляют сотрудники Лаборатории солнечной астрономии Института космических исследований РАН, и можно следить за геомагнитной обстановкой на сайте.

9. Как защититься от влияния магнитных бурь?

Людям с хроническими заболеваниями следует избегать физических нагрузок и стресса, а также внимательно соблюдать режим приема лекарственных препаратов. На здоровых людей магнитные бури не оказывают существенного влияния, поэтому никаких мер принимать не стоит.

10. Как облегчить состояние при магнитных бурях?

Специалисты советуют соблюдать осторожность людям с хроническими заболеваниями накануне и во время магнитных бурь. Следует сократить общую нагрузку на организм: избегать чрезмерных физических активностей, полноценно высыпаться и питаться.

***

Современная человеческая цивилизация не может существовать без электрооборудования, стабильного интернета, наземного и воздушного транспорта и всех прочих благ, которые, так или иначе, зависят от наличия электричества. Но работа всего этого оборудования тесным образом связана с магнитным полем нашей планеты, стабильность которого легко нарушается во время мощных магнитных бурь. Источник этих неприятностей — Солнце. Поэтому так важно следить за его активностью, фиксировать выбросы ионизированного вещества, находить новые циклы и вместе с тем работать над защитой искусственных спутников и всего наземного оборудования.

Автор текста Ольга Фролова

Изображение: Magnific