Возмущенные вариации магнитного поля высоких широт: геоэкологические аспекты

Одним из важнейших объектов геоэкологии, нового фундаментального направления наук о Земле, является геофизическая среда. В данной публикации основное внимание уделено исследованию характера возмущенной составляющей и детальному анализу структуры короткопериодических колебаний вариаций магнитного поля высоких широт на примере Юго-Восточного Беломорья.
В публикациях, посвященных исследованию вариаций магнитного поля, в основном анализируются суточные и полусуточные ритмы колебаний, причем как явления-индикаторы строения земной коры, напряженно-деформированного состояния, землетрясений, а не как класс явлений, влияющих на здоровье человека. Данные авторов свидетельствуют о наличии многочисленных высокочастотных периодов в структуре магнитовариационных спектров, игнорирование которых не только обедняет результаты исследований, но и приводит к недоучету их воздействия на окружающую среду, в том числе и на физиологические процессы, протекающие в организме человека.
Все жизненные процессы в значительной степени определяются солнечной активностью: корпускулярными потоками заряженных частиц, которые, вторгаясь в околоземное пространство, вызывают магнитные бури и вариации магнитного поля различных периодов. Общеизвестно, что материя - это атомы и микрочастицы и это - вечное движение (орбитальное и собственное). Магнитное поле - индикатор движения (или аттрактор?) ведь магнетоном Бора и спин-моментом характеризуются все физические тела. Изучая вариации магнитного поля, мы как бы заполняем “медицинскую карту” экологического состояния материальной среды обитания, в т.ч. и человека.
Возмущенные вариации в силу своего беспорядочного характера с непрерывно изменяющимися периодами, амплитудами и фазами особенно воздействуют на жизненные процессы окружающей среды. Прогнозируемое аномальное повышение уровня солнечной активности в 25-м цикле наступившего столетия (2024 г.) вызывает естественное беспокойство и определяет актуальность данных исследований с целью выделения из ряда наблюденных вариаций магнитного поля всего объективного спектра возмущенных колебаний, характерных наиболее аномальным временным интервалам исследуемого района.
Наибольший интерес у авторов при исследованиях спектра колебаний вызвали короткопериодные, регулярные квазисинусоидальные и нерегулярные пульсации. Они подвергались более детальному анализу, учитывая то, что биоритмы человеческого организма частично лежат в том же частотном диапазоне, а следовательно, можно предполагать резонансную реакцию воздействий, когда слабое изменение внешнего поля может обусловить повышенную реакцию человеческого организма (так называемый сильный отклик на слабое воздействие).
Проведенное изучение индивидуальной магнитной чуствительности у практически здоровых жителей г. Архангельска показало, что наиболее часто (70%) встречается средний уровень магниточувствительности; низкий и высокий значительно реже - 14 и 16% соответственно. Таким образом, даже среди группы практически здорового населения у 16% наблюдается высокая динамика кратковременной перестройки вегетативно-гуморальной и сердечно-сосудистой систем при изменении геомагнитного поля. В связи с вышеизложенным становится очевидным необходимость проведения исследований как структуры короткопериодных колебаний, так и реакции населения на воздействие последних и разработка научных основ климатотерапии и других форм гелиометеотропных реакций.
В процесс исследования возмущенной части вариаций магнитного поля были включены: диаграммный анализ светового интервала суток по дням в пределах месяца с целью качественной оценки всех присутствующих периодов колебаний; амплитудно-частотный анализ исследуемых временных рядов с целью выделения полного спектра колебаний; спектрально-временной (СВАН) анализ высокочастотного интервала с целью выявления короткопериодических колебаний - в диапазоне до 180 с, совпадающих с периодами собственных колебательных движений внутренних органов человека.
Изучение вариаций Юго-Восточного Беломорья базировалось на материалах высокоточных магнитных измерений с использованием приборов ММП-203М-1, точностью 0,1 и 1,0 нТл. Использовались замеры через 15, 20, 30 с. Общее количество календарных лет включенных в анализ - 14 (с 1979 по 1990, 1992, 1995, 1999 гг.); полных месяцев - 65; суммарное время наблюдений - 10740 ч. В результате выявлен максимально полный спектр колебаний, характеризующий возмущенные вариации переменного магнитного поля региона. Составлен обобщенный “магнитный портрет” среднестатистического года с амплитудно-частотными характеристиками каждого месяца (см. таблицу).
Выявленный образ (spectrum) характеризуется устойчивыми низко-, средне- и высокочастотными колебаниями в зависимости от периода и иррегулярными пульсациями - МБ, СВ, ОСВ, и НВ.
МБ - магнитные бури продолжительностью от нескольких часов до 2-3 сут., колебания квазисинусоидальные и неправильной формы с затухающей амплитудой, бухтообразные серии импульсов различных по фазе и амплитуде. Максимальные значения амплитуд в подобные дни приходятся на 15-16 ч, приращения которых достигают 100-200 нТл за 30 мин, в отдельные дни до 300 нТл за 10-15 мин. Выявлен прогнозный признак начала магнитных бурь: за 10-12 ч до начала резких возмущений появляются регулярные четырехминутники с амплитудой до 30 нТл; через 2-3 ч к ним присоединяются колебания до 160-200 нТл за 6 мин; далее частота их увеличивается, характер сигнала усложняется и переходит в так называемую “бурю” - кратковременные, наиболее интесивные изменения магнитного поля беспорядочного характера с непрерывно изменяющимися периодами, амплитудами и фазами.
СВ - средние возмущения, колебания пикообразной формы, одиночные до 200-400 нТл продолжительностью до 60-70 мин и неправильные флуктуации, следующие друг за другом с изменяющими амплитудами до 80 нТл за 20 с.
ОСВ - относительно спокойные возмущения, колебания пилообразной формы, мелкие от 4 до 30 нТл за 30 с до 13 мин и 20-60 нТл за 30 мин.
НВ - ночные возмущения, колебания бухтообразной формы и неправильные флуктуации минимумов и максимумов с амплитудой до первых сотен нТл за 3-4 ч, осложненные одиночными импульсами до 20 нТл за 4-8 до 15 мин.
Колебания с периодом до 10 мин характерны для всего года, исключая самые спокойные месяцы: июль, имеющий стабильно-спокойный характер колебаний ( за шесть лет - ни одного аномального дня) и январь с равномерно-фоновым ритмом флуктуаций, и время белых ночей с характерным понижением регионального уровня на несколько сотен нТл. Относительно спокоен сентябрь (за 6 лет 1-2 аномальных дня); август, как правило, стабильно спокойный. Низкочастотная составляющая вариаций июня имеет наиболее выдержанный ритм, стабильный с 8 до 21 ч с характерным возрастанием уровня на 100 нТл к 15 ч. Аналогичная апрельская гармоника выдерживает спокойный ритм колебаний, как правило, в течение 2/3 мес. В марте характерны резкие возмущения две первые недели и в последние дни месяца; в феврале - волнообразные возмущения через 3,5 сут. Майские дни нестабильны, имеют плавнолинейные формы колебаний, 4-5 дней аномальных, для них характерно ночное резкое повышение общего уровня магнитного поля. В ноябре наблюдается около 10% резковыраженных аномальных дней. Декабрь - слабо аномальный месяц с единичными аномальными днями. Наиболее ярко выраженное аномальное время - октябрь. Ежемесячно наблюдается более 50% ярко выраженные возмущения магнитного поля: низкочастотные составляющие представлены часовыми гармониками с амплитудой до 180 нТл; короткопериодические колебания в основном с периодами до 15-30 мин высокоамплитудные (200-300 нТл) и низкоамплитудные (8-10 нТл); из общей массы октябрьских колебаний выделяется густая сеть высокочастотных пульсаций с периодами до 3 мин и амплитудами до 30 нТл. Именно этот временной интервал (октябрь) в первую очередь стал объектом детального исследования авторов с целью выделения подробного спектра колебаний, в т.ч. и короткопериодных. Анализировался предпоследний год 22-го цикла солнечной активности - октябрь 1995 г. В анализ включены 17 временных рядов, в среднем по 1580 замеров, через 20 с светлого интервала суток - с 8 до 17 ч (период максимальной интенсивности жизненных процессов окружающей среды и человека).
В результате анализа временных рядов с учетом регионального уровня 53200 нТл и снятого квадратичного тренда (рис. 1) получена качественная оценка всех присутствующих периодов по ритмам с пятиминутной кратностью. Выявлено максимальное присутствие ритмов 40, 20, и 5 (>20%) с периодами 39, 42, 18, 21, 6 мин (здесь и ниже по тексту перечислены в порядке убывания амплитуды); среднее - 45, 70, 10 (

Скачали данный реферат: Феликса, Luk'janenko, Krivkov, Ситников, Vseslav, Ярцев.
Последние просмотренные рефераты на тему: доклад, пример реферата, курсовая работа 2011, рефераты на казахском.

1

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки