Как солнечные циклы влияют на землю. Биосфера и космические циклы Космическая цикличность которая влияет на планету земля

Влияние космической погоды на планету Земля

ВВЕДЕНИЕ

2. ОПАСНО! РАДИАЦИЯ!

ВВЕДЕНИЕ

Солнце является центром нашего мира. Миллиарды лет оно удерживает планеты около себя и обогревает их. Земля остро чувствует изменения солнечной активности, проявляющиеся в настоящее время главным образом в виде 11-летних циклов. Во время всплесков активности, учащающихся в максимумах цикла, в короне Солнца рождаются интенсивные потоки рентгеновского излучения и энергичных заряженных частиц – солнечных космических лучей, а также происходят выбросы огромных масс плазмы и магнитного поля (магнитных облаков) в межпланетное пространство.

В XX веке земная цивилизация незаметно переступила в своём развитии очень важный рубеж. Техносфера – область человеческой активности – расширилась далеко за пределы границ естественной среды обитания – биосферы. Эта экспансия носит как пространственный – за счёт освоения космического пространства, так и качественный характер – за счёт активного использования новых видов энергии и электромагнитных волн. Но всё равно для инопланетян, смотрящих на нас с далёкой звезды, Земля остаётся всего лишь песчинкой в океане плазмы, заполняющем Солнечную систему и всю Вселенную, и нашу стадию развития можно сравнить скорее с первыми шагами ребёнка, чем с достижением зрелости. Новый мир, открывшийся человечеству, не менее сложен и, как, впрочем, и на Земле, далеко не всегда дружественен. При его освоении не обошлось без потерь и ошибок, но мы постепенно учимся распознавать новые опасности и преодолевать их. А опасностей этих немало. Это и радиационный фон в верхних слоях атмосферы, и потеря связи со спутниками, самолётами и наземными станциями, и даже катастрофические аварии на линиях связи и электропередач, происходящие во время мощных магнитных бурь.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СОЛНЕЧНО – ЗЕМНЫХ СВЯЗЯХ

солнечная активность космический ионосфера

Солнечная активность оказывает широкое воздействие на процессы, происходящие на нашей планете. Солнечная активность дает о себе знать на Земле двумя типами излучения: электромагнитным (от гамма – лучей с длиной волны примерно 0,01А до километровых радиоволн) и корпускулярным (потоки заряженных частиц, имеющие плотность от нескольких до десятков частиц в 1 см3 с энергиями от сотен до миллионов эВ). На пути к Земле они встречают многочисленные преграды, главными из которых являются магнитные поля в межпланетном и околоземном пространстве. Это обстоятельство сказывается на них по – разному. Электромагнитное излучение беспрепятственно проникает в верхние слои земной атмосферы, где оно в основном поглощается и преобразуется. Поверхности Земли достигает лишь радиация Солнца в ближнем ультрафиолете и видимой области спектра, интенсивность которой почти не зависит от солнечной активности, и в узком участке радиоспектра (от примерно 1 мм до 30 м), которая очень слаба. Основным объектом приложения воздействия этого типа солнечного излучения являются ионосфера, своеобразное зеркало, отражающее радиоволны к Земле, и нейтральная атмосфера Земли. Что же касается корпускулярного излучения Солнца, то оно испытывает на себе воздействие межпланетного магнитного поля и геомагнитного поля в такой степени, что попадает в земную атмосферу в совершенно неузнаваемом виде. И уже только после этого оно взаимодействует с частицами ионосферы и нейтральной атмосферы Земли. Верхние слои земной атмосферы легко поддаются воздействию солнечной активности, и поэтому иногда характеристики происходящих в них изменений даже используют в качестве косвенных индексов солнечной активности. Совсем иначе обстоит дело с воздействием солнечной активности на тропосферу, нижнюю часть земной атмосферы, которая определяет климат и погоду на Земле. До сравнительно недавнего времени многие очень метеорологи утверждали, что погода на Земле обусловлена чем угодно, только не солнечной активностью.

Это явилось своеобразной реакцией на другую крайнюю точку зрения, заключавшуюся в том, что любое нарушение погодных условий в любом месте на Земле может быть вызвано проходящей в это время по диску Солнца активной областью. В качестве главного аргумента против такого воздействия выдвигалась большая инерция земной атмосферы и ее практически полная изолированность от внешних воздействий, тем более таких слабых в энергетическом отношении, как солнечная активность. Кроме того, отмечалась неустойчивость обнаруженных статистических связей, а иногда даже полное их отсутствие. Тем не менее детальный анализ проблемы Солнце – тропосфера привел к заключению, что солнечная активность определенно воздействует и на нижнюю часть атмосферы нашей планеты. Только оно сказывается лишь в неустойчивых областях. Еще более трудным для решения выглядит вопрос о воздействии солнечной активности на биосферу Земли.

Если в проблеме Солнце – тропосфера ни один из предложенных физических механизмов пока не получил всеобщего признания, то здесь вообще дело к настоящему времени не продвинулось дальше обнаружения статистических связей между характеристиками солнечной активности и деятельностью живых организмов, в том числе человека, и некоторых соображений о возможной физической природе такого воздействия. К тому же и такие исследования сильно затруднены созидательной деятельностью человека, которая нередко приводит к уменьшению или полному исчезновению ранее отмечавшихся нежелательных процессов (например, некоторых видов инфекционных заболеваний). Тем не менее в последние годы все больше исследователей склоняется к мнению, что воздействие солнечной активности на биосферу Земли определенно существует, причем оно бывает как непосредственным, так и связанным с изменениями погоды и климата.

2. ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИИ

Пожалуй, одним из наиболее ярких проявлений враждебности космического пространства к человеку и его творениям, кроме, конечно, почти полного по земным меркам вакуума, является радиация – электроны, протоны и более тяжёлые ядра, разогнанные до огромных скоростей и способные разрушать органические и неорганические молекулы. О вреде, который радиация наносит живым существам, хорошо известно, но достаточно большая доза облучения (то есть количество энергии, поглощённой веществом и пошедшей на его физическое и химическое разрушение) может выводить из строя и радиоэлектронные системы.

Электроника страдает также и от „единичных сбоев“, когда частицы особо высокой энергии, проникая глубоко внутрь электронной микросхемы, изменяют электрическое состояние её элементов, сбивая ячейки памяти и вызывая фальшивые срабатывания. Чем сложнее и современнее микросхема, тем меньше размеры каждого элемента и тем больше вероятность сбоев, которые могут привести к её неправильной работе и даже к остановке процессора. Эта ситуация по своим последствиям схожа с внезапным зависанием компьютера в разгар набора текста, с той лишь разницей, что аппаратура спутников, вообще говоря, предназначена для автоматической работы. Для исправления ошибки приходится ждать следующего сеанса связи с Землёй при условии, что спутник будет способен выйти на связь.

Первые следы радиации космического происхождения на Земле были обнаружены австрийцем Виктором Гессом ещё в 1912 году. Позднее, в 1936 году, за это открытие он получил Нобелевскую премию. Атмосфера эффективно защищает нас от космического излучения: поверхности Земли достигает совсем не много так называемых галактических космических лучей с энергиями выше нескольких гигаэлектронвольт, рождённых за пределами Солнечной системы. Поэтому изучение энергичных частиц за пределами атмосферы Земли сразу стало одной из основных научных задач космической эры. Первый эксперимент по измерению их энергии был поставлен группой советского исследователя Сергея Вернова в 1957 году. Действительность превзошла все ожидания - приборы зашкалило. Спустя год руководитель аналогичного американского эксперимента Джеймс Ван Аллен понял, что это не сбой в работе прибора, а реально существующие мощнейшие потоки заряженных частиц, не относящихся к галактическим лучам. Энергия этих частиц недостаточно велика, чтобы они могли достигать поверхности Земли, но в космосе этот „недостаток“ с лихвой компенсируется их количеством. Основным источником радиации в окрестностях Земли оказались высокоэнергичные заряженные частицы, „живущие“ во внутренней магнитосфере Земли, в так называемых радиационных поясах.

РИС. 1 В геомагнитном поле заряженные частицы с определёнными скоростями могут захватываться в так называемые „магнитные бутылки“: траектории электронов и протонов (1) длительное время „привязаны“ к силовым линиям (2), многократно отражаясь от их околоземных концов (3) и медленно дрейфуя вокруг Земли (4).

Известно, что почти дипольное магнитное поле внутренней магнитосферы Земли создаёт особые зоны „магнитных бутылок“, в которых заряженные частицы могут „захватываться“ на длительное время, вращаясь вокруг силовых линий. При этом частицы периодически отражаются от околоземных концов силовой линии (где магнитное поле увеличивается) и медленно дрейфуют вокруг Земли по окружности. В наиболее мощном внутреннем радиационном поясе хорошо удерживаются протоны с энергиями вплоть до сотен мегаэлектронвольт. Дозы облучения, которые можно получить при его пролёте, настолько велики, что долго в нём рискуют держать только научно – исследовательские спутники. Пилотируемые корабли прячутся на более низких орбитах, а большинство спутников связи и навигационных космических аппаратов находится на орбитах выше этого пояса. Наиболее близко к Земле внутренний пояс подходит в точках отражения. Из – за наличия магнитных аномалий (отклонений геомагнитного поля от идеального диполя) в тех местах, где поле ослаблено (над так называемой бразильской аномалией), частицы достигают высот 200–300 километров, а в тех, где оно усилено (над восточно – сибирской аномалией), - 600 километров. Над экватором пояс отстоит от Земли на 1500 километров. Сам по себе внутренний пояс довольно стабилен, но во время магнитных бурь, когда геомагнитное поле ослабевает, его условная граница спускается ещё ближе к Земле. Поэтому положение пояса и степень солнечной и геомагнитной активности обязательно учитываются при планировании полётов космонавтов и астронавтов, работающих на орбитах высотой 300–400 километров.

Во внешнем радиационном поясе наиболее эффективно удерживаются энергичные электроны. „Население“ этого пояса очень нестабильно и многократно возрастает во время магнитных бурь за счёт вброса плазмы из внешней магнитосферы. К сожалению, именно по внешней периферии этого пояса проходит геостационарная орбита, незаменимая для размещения спутников связи: спутник на ней неподвижно „висит“ над одной точкой земного шара (её высота около 36 тысяч километров). Поскольку радиационная доза, создаваемая электронами, не столь велика, то на первый план выходит проблема электризации спутников. Дело в том, что любой объект, погружённый в плазму, должен находиться с ней в электрическом равновесии. Поэтому он поглощает некоторое количество электронов, приобретая отрицательный заряд и соответствующий „плавающий“ потенциал, примерно равный температуре электронов, выраженной в электронвольтах. Появляющиеся во время магнитных бурь облака горячих (до сотен килоэлектронвольт) электронов придают спутникам дополнительный и неравномерно распределённый, из - за различия электрических характеристик элементов поверхности, отрицательный заряд. Разности потенциалов между соседними деталями спутников могут достигать десятков киловольт, провоцируя спонтанные электрические разряды, выводящие из строя электрооборудование. Наиболее известным следствием такого явления стала поломка во время одной из магнитных бурь 1997 года американского спутника TELSTAR, оставившая значительную часть территории США без пейджерной связи. Поскольку геостационарные спутники обычно рассчитаны на 10–15 лет работы и стоят сотни миллионов долларов, то исследования электризации поверхностей в космическом пространстве и методы борьбы с ней обычно составляют коммерческую тайну.

Ещё один важный и самый нестабильный источник космической радиации - это солнечные космические лучи. Протоны и альфа - частицы, ускоренные до десятков и сотен мегаэлектронвольт, заполняют Солнечную систему только на короткое время после солнечной вспышки, но интенсивность частиц делает их главным источником радиационной опасности во внешней магнитосфере, где геомагнитное поле ещё слишком слабо, чтобы защитить спутники. Солнечные частицы на фоне других, более стабильных источников радиации „отвечают“ и за кратковременные ухудшения радиационной обстановки во внутренней магнитосфере, в том числе и на высотах, используемых для пилотируемых полётов.

Наиболее глубоко в магнитосферу энергичные частицы проникают в приполярных районах, так как частицы здесь могут большую часть пути свободно двигаться вдоль силовых линий, почти перпендикулярных к поверхности Земли. Приэкваториальные районы более защищены: там геомагнитное поле, почти параллельное земной поверхности, изменяет траекторию движения частиц на спиральную и уводит их в сторону. Поэтому трассы полётов, проходящие в высоких широтах, значительно более опасны с точки зрения радиационного поражения, чем низкоширотные. Эта угроза относится не только к космическим аппаратам, но и к авиации. На высотах 9–11 километров, где проходит большинство авиационных маршрутов, общий фон космической радиации уже настолько велик, что годовая доза, получаемая экипажами, оборудованием и часто летающими пассажирами, должна контролироваться по правилам, установленным для радиационно опасных видов деятельности. Сверхзвуковые пассажирские самолеты „Конкорд“, поднимающиеся на ещё большие высоты, имеют на борту счётчики радиации и обязаны лететь, отклоняясь к югу от кратчайшей северной трассы перелёта между Европой и Америкой, если текущий уровень радиации превышает безопасную величину. Однако после наиболее мощных солнечных вспышек доза, полученная даже в течение одного полёта на обычном самолёте может быть больше, чем доза ста флюорографических обследований, что заставляет всерьёз рассматривать вопрос о полном прекращении полётов в такое время. К счастью, всплески солнечной активности подобного уровня регистрируются реже, чем один раз за солнечный цикл - 11 лет.

3. ВЗБУДОРАЖЕННАЯ ИОНОСФЕРА

На нижнем этаже электрической солнечно - земной цепи расположена ионосфера - самая плотная плазменная оболочка Земли, буквально как губка впитывающая в себя и солнечное излучение, и высыпания энергичных частиц из магнитосферы. После солнечных вспышек ионосфера, поглощая солнечное рентгеновское излучение, нагревается и раздувается, так что плотность плазмы и нейтрального газа на высоте нескольких сотен километров увеличивается, создавая значительное дополнительное аэродинамическое сопротивление движению спутников и пилотируемых кораблей. Пренебрежение этим эффектом может привести к „неожиданному“ торможению спутника и потере им высоты полёта. Пожалуй, самым печально известным случаем такой ошибки стало падение американской станции „Скайлэб“, которую „упустили“ после крупнейшей солнечной вспышки, произошедшей в 1972 году. К счастью, во время спуска с орбиты станции „Мир“ Солнце было спокойным, что облегчило работу российским баллистикам.

Однако, возможно, наиболее важным для большинства обитателей Земли эффектом оказывается влияние ионосферы на состояние радиоэфира. Плазма наиболее эффективно поглощает радиоволны только вблизи определённой резонансной частоты, зависящей от плотности заряженных частиц и равной для ионосферы примерно 5–10 мегагерцам. Радиоволны более низкой частоты отражаются от границ ионосферы, а волны более высокой - проходят сквозь неё, причём степень искажения радиосигнала зависит от близости частоты волны к резонансной. Спокойная ионосфера имеет стабильную слоистую структуру, позволяя за счёт многократных отражений принимать радиосигнал диапазона коротких волн (с частотой ниже резонансной) по всему земному шару. Радиоволны с частотами выше 10 мегагерц свободно уходят через ионосферу в открытый космос. Поэтому радиостанции УКВ - и FM - диапазонов можно слышать только в окрестностях передатчика, а на частотах в сотни и тысячи мегагерц связываются с космическими аппаратами.

Во время солнечных вспышек и магнитных бурь количество заряженных частиц в ионосфере увеличивается, причём так неравномерно, что создаются плазменные сгустки и „лишние“ слои. Это приводит к непредсказуемому отражению, поглощению, искажению и преломлению радиоволн. Кроме того, нестабильные магнитосфера и ионосфера и сами генерируют радиоволны, заполняя шумом широкий диапазон частот. Практически величина естественного радиофона становится сравнимой с уровнем искусственного сигнала, создавая значительные затруднения в работе систем наземной и космической связи и навигации. Радиосвязь даже между соседними пунктами может стать невозможной, но взамен можно случайно услышать какую-нибудь африканскую радиостанцию, а на экране локатора увидеть ложные цели (которые нередко принимают за „летающие тарелки“). В приполярных районах и зонах аврорального овала ионосфера связана с наиболее динамичными областями магнитосферы и поэтому наиболее чувствительна к приходящим от Солнца возмущениям. Магнитные бури в высоких широтах могут практически полностью блокировать радиоэфир на несколько суток. При этом, естественно, замирают и многие другие сферы деятельности, например авиасообщение. Именно поэтому все службы, активно использующие радиосвязь, ещё в середине XX века стали одними из первых реальных потребителей информации о космической погоде.

РИС. 2 Число аварий в энергосетях США в районах повышенного риска (близких к авроральной зоне) возрастает вслед за уровнем геомагнитной активности. В годы минимума активности вероятности аварий в опасных и безопасных районах практически уравниваются. 1. Уровень геомагнитной активности 2. Число аварий в геомагитно – опасных 3. Число аварий в безопасных районах

Наименее защищены от подобного влияния воздушные низковольтные линии связи. И действительно, значительные помехи, возникавшие во время магнитных бурь, были отмечены уже на самых первых телеграфных линиях, построенных в Европе в первой половине XIX века. Сообщения об этих помехах можно, вероятно, считать первыми историческими свидетельствами нашей зависимости от космической погоды. Получившие распространение в настоящее время волоконно-оптические линии связи к такому влиянию нечувствительны, но в российской глубинке они появятся ещё нескоро. Значительные неприятности геомагнитная активность должна доставлять и железнодорожной автоматике, особенно в приполярных районах. А в трубах нефтепроводов, зачастую тянущихся на многие тысячи километров, индуцированные токи могут значительно ускорять процесс коррозии металла.

В линиях электропередач, работающих на переменном токе частотой 50–60 Гц, индуцированные токи, меняющиеся с частотой менее 1 Гц, практически вносят только небольшую постоянную добавку к основному сигналу и должны были бы слабо влиять на суммарную мощность. Однако после аварии, произошедшей во время сильнейшей магнитной бури 1989 года в канадской энергетической сети и оставившей на несколько часов половину Канады без электричества, такую точку зрения пришлось пересмотреть. Причиной аварии оказались трансформаторы. Тщательные исследования показали, что даже небольшая добавка постоянного тока может вывести из строя трансформатор, предназначенный для преобразования переменного тока. Дело в том, что постоянная составляющая тока вводит трансформатор в неоптимальный режим работы с избыточным магнитным насыщением сердечника. Это приводит к избыточному поглощению энергии, перегреву обмоток и в конце концов к аварии всей системы. Последовавший анализ работоспособности всех энергетических установок Северной Америки выявил и статистическую зависимость между количеством сбоев в зонах повышенного риска и уровнем геомагнитной активности.

4. КОСМОС И ЧЕЛОВЕК

Все описанные выше проявления космической погоды можно условно характеризовать как технические, а физические основы их влияния в общем известны – это прямое воздействие потоков заряженных частиц и электромагнитных вариаций. Однако невозможно не упомянуть и о других аспектах солнечно - земных связей, физическая сущность которых не вполне ясна, а именно о влиянии солнечной переменности на климат и биосферу.

РИС. 3 Изменение солнечной активности влияет на живую природу. На срезе ствола сосны хорошо видно, что ширина годичных колец и, следовательно, скорость роста дерева меняются с периодом около одиннадцати лет

Перепады полного потока излучения Солнца даже во время сильных вспышек составляют менее одной тысячной солнечной постоянной, то есть, казалось бы, они слишком малы, чтобы непосредственно изменять тепловой баланс атмосферы Земли. Тем не менее существует ряд косвенных доказательств, приведённых в книгах А.Л. Чижевского и других исследователей, свидетельствующих о реальности солнечного влияния на климат и погоду. Отмечалась, например, выраженная цикличность различных погодных вариаций с периодами, близкими к 11 - и 22 - летним периодам солнечной активности. Эта периодичность отражается и на объектах живой природы – она заметна по изменению толщины древесных колец (рис. 3).

В настоящее время широкое распространение получили прогнозы влияния геомагнитной активности на состояние здоровья людей. Мнение о зависимости самочувствия людей от магнитных бурь уже твёрдо устоялось в общественном сознании и даже подтверждается некоторыми статистическими исследованиями: например, количество людей, госпитализированных „скорой помощью“, и число обострений сердечно - сосудистых заболеваний явно возрастает после магнитной бури. Однако с точки зрения академической науки доказательств собрано ещё недостаточно. Кроме того, в человеческом организме отсутствует какой - либо орган или тип клеток, претендующих на роль достаточно чувствительного приёмника геомагнитных вариаций. В качестве альтернативного механизма воздействия магнитных бурь на живой организм часто рассматривают инфразвуковые колебания - звуковые волны с частотами менее одного герца, близкими к собственной частоте многих внутренних органов. Инфразвук, возможно, излучаемый активной ионосферой, может резонансным образом воздействовать на сердечно - сосудистую систему человека. Остаётся только заметить, что вопросы зависимости космической погоды и биосферы ещё ждут своего внимательного исследователя и к настоящему времени остаются, наверное, самой интригующей частью науки о солнечно - земных связях.

В целом же влияние космической погоды на нашу жизнь можно, вероятно, признать существенным, но не катастрофичным. Магнитосфера и ионосфера Земли неплохо защищают нас от космических угроз. В этом смысле интересно было бы проанализировать историю солнечной активности, пытаясь уяснить, что может ждать нас в будущем. Во - первых, в настоящее время отмечается тенденция к увеличению влияния солнечной активности, связанная с ослаблением нашего щита - магнитного поля Земли - более чем на 10 процентов за последние полвека и одновременным удвоением магнитного потока Солнца, служащего основным посредником при передаче солнечной активности.

Во - вторых, анализ солнечной активности за всё время наблюдений солнечных пятен (с начала XVII века) показывает, что солнечный цикл, в среднем равный 11 годам, существовал не всегда. Во второй половине XVII века, во время так называемого минимума Маундера, солнечных пятен практически не наблюдалось в течение нескольких десятилетий, что косвенно свидетельствует и о минимуме геомагнитной активности. Однако идеальным для жизни этот период назвать трудно: он совпал с так называемым малым ледниковым периодом - годами аномально холодной погоды в Европе. Случайно это совпадение или нет, современной науке доподлинно неизвестно.

В более ранней истории отмечались и периоды аномально высокой солнечной активности. Так, в некоторые годы первого тысячелетия нашей эры полярные сияния постоянно наблюдались в Южной Европе, свидетельствуя о частых магнитных бурях, а Солнце выглядело помутневшим, возможно, из - за наличия на его поверхности огромного солнечного пятна или корональной дыры - ещё одного объекта, вызывающего повышенную геомагнитную активность. Начнись такой период непрерывной солнечной активности сегодня, связь и транспорт, а с ними вся мировая экономика оказались бы в тяжелейшем положении.

5. КОСМОС И ЭПИДЕМИИ

Болезни и эпидемии, которые преследовали человечество на протяжении всей его истории, зависят от условий в космосе и, прежде всего на солнце. Они определенным образом зависят от солнечной активности. Связь эпидемий с космосом, а точнее, с солнечной активностью, исследовалась многими учеными. Возникновение эпидемий и пандемий холеры показывает четкую связь с уровнем солнечной активности. Очаги холеры расположены в Юго - Восточной Азии. Для этих мест характерны скученность населения и низкие санитарно - гигиенические условия. Здесь только треть городских жителей пользуется водопроводом. Только 10 % городов здесь имеют удовлетворительное водоснабжение. Качество питьевой воды остается низким. Это поддерживает возможность возникновения эпидемических вспышек кишечных инфекций. Таким образом, сохраняются условия для интенсивной циркуляции возбудителей инфекционных болезней.

Собственно развитие кишечных инфекций зависит от природных факторов не только в тропических широтах. Эта зависимость прослеживается и в умеренных широтах, но она менее выражена. При кишечных инфекциях играет определенную роль перенос возбудителей мухами. Численность мух зависит от температуры и осадков.

Есть и другие причины, по которым кишечные инфекции способны поддерживаться сколь угодно долго. Сточные воды современного города имеют более высокую температуру. Они отличаются иным химическим составом и кислотностью. Кроме того, широко употребляются щелочные моющие средства. В условиях повышенной температуры воды, содержащей множество белковых примесей, успешно развивается щелочеломовый холерный вибрион.

Эпидемии, которые охватывают значительную часть мира, называют пандемиями. Всемирное распространение холера получила неоднократно. Так, в 1816 году она вышла за пределы Азии после эпидемии в Индии. Это была первая пандемия холеры. Она началась в год максимума солнечной активности (1816 год) и окончилась в год минимума солнечной активности (1823 год). В последующем холера еще пять раз распространялась столь же широко, то есть имели место ее пандемии. Холера распространяется человеческими массами. Недаром само слово «эпидемия» означает в переводе с греческого «среди людей».

На многие процессы на Земле одновременно влияют и человек, и космос. Это касается, в частности, озонного слоя. Что же касается эпидемий и пандемий, то их возникновение и распространение зависит, конечно, не только от солнечной активности. Они определяются суммой социальных факторов, которые способствуют развитию инфекции. Но конкретные сроки проявления эпидемий и пандемий связаны с циклической солнечной активностью. Именно в годы максимальной солнечной активности холерные пандемии резко усиливаются и охватывают огромные пространства. При низкой солнечной активности, как правило, холера не наблюдается.

А теперь рассмотрим эпидемии гриппа. А. Л. Чижевский проанализировал данные об эпидемиях гриппа за 500 лет и установил, что период эпидемий гриппа составляет в среднем 11,3 года. Он сопоставил эпидемии гриппа с солнечной активностью. Оказалось, что большинство эпидемических эпох приходится на периоды, когда солнечная активность нарастает или же уменьшается, то есть эпидемии возникают между минимумом - максимумом и максимумом - минимумом солнечной активности. Начало эпидемии гриппа, которая расположена между одним минимумом и другим, либо отстает от ближайшего максимума, либо опережает его. Конечно, влияние активности Солнца на эпидемии гриппа проявляется только в среднем. Эпидемии могут различно располагаться на кривой солнечной активности в зависимости от действия других причин. Но они появляются преимущественно именно за 2 - 3 года до или после максимума солнечной активности.

Период между двумя волнами одной и той же эпидемии гриппа оказался равным в среднем трем годам. Длительность отдельной эпидемии гриппа в одном периоде, рассчитанная как среднее арифметическое, оказалась равной двум годам.

Пределы колебаний максимумов солнечной активности по годам были сопоставлены с пределами колебаний эпидемий гриппа. Было установлено, что эти пределы налагаются один на другой, составляя между собой большие периоды, свободные от эпидемий гриппа. Эти периоды приходятся на годы минимума солнечной активности.

Таким образом, распространение эпидемий гриппа не является произвольным, а находится в прямой связи с изменением солнечной активности.

В годы минимальной солнечной активности встречаются только небольшие пространственно - изолированные эпидемии гриппа, тогда как в периоды максимальной солнечной активности пандемии гриппа стихийно охватывают огромные территории и уносят наибольшее число жертв.

Рассмотрим связь между возникновением и распространением чумы и солнечной активностью. Отсутствие даже в течение длительного времени заболеваний чумой среди людей в каком - либо месте еще не означает, что вирус чумы здесь отсутствует. Чума может возродиться после 10 - летнего ее отсутствия, так как чумой вирус может храниться в организме животного, например, крысы. Какие - то факторы модифицируют патогенную способность чумного вируса и тем самым кладут начало эпидемии чумы или же прекращают ее победоносное шествие.

При максимальной солнечной активности эпидемии чумы имеют больше шансов возникнуть и широко распространиться, чем при низкой солнечной активности.

Эпидемиологи установили, что эпидемии дифтерии происходят приблизительно через 10 лет. Продолжительность каждой эпидемии равна нескольким годам со светлыми промежутками между эпидемиями в 6 – 7 лет. Заболеваемость дифтерией изменяется в фазе или противофазе с солнечной активностью. Часто максимумы заболеваемости отстают или упреждают максимумы солнечной активности. Кривые заболеваемости дифтерией сохраняют то же число подъемов и падений, то есть то же число максимумов и минимумов, что и кривая солнечной активности.

Эпидемическое воспаление оболочек головного и спинного мозга – цереброспинальный менингит – также зависит от солнечной активности. Его возбудителем является менингококк, хорошо изученный в лаборатории. Возникновение и обострение цереброспинального менингита приходится на периоды максимальной солнечной активности. Эпохи минимумов солнечной активности характеризуются ослаблением и сокращением этих эпидемий.

Анализ данных показал, что годы солнечных максимумов сопровождались эпидемиями цереброспинального менингита. На эпохи минимумов солнечной активности приходились только окончания и затухания эпидемий.

Исследовалось также и влияние атмосферного электричества на различные эпидемии. Была установлена связь между изменением атмосферного электричества и рядом физиологических процессов и нервно - психических явлений в организме человека. Максимум физиологического воздействия для всех исследованных явлений наступает спустя один день после максимума величины атмосферного электричества.

Жизнедеятельность всей микрофлоры на Земле зависит от солнечной активности. Степень предрасположенности человека к заболеваниям также находится в зависимости от солнечной активности благодаря колебаниям физико - химических реакций организма. Весь органический мир от микро - до макроорганизмов ощущает изменение в притоке энергии от Солнца.

Семь первых исторических эпидемий бешенства приходятся на эпохи максимумов, а остальные – то на максимумы, то на минимумы. Промежуточные же годы – между максимумами и минимумами – остаются более или менее свободными от заболеваний.

Сопоставление данных о солнечной активности и заболеваемостью ревматизмом, также показало, что скачки заболеваний видны как в максимумы, так и в минимумы солнечной активности. Но в максимумы солнечной активности эти скачки значительно больше, чем в минимумы. Такого же рода двойной период отмечен и в магнитных бурях, когда в минимумы солнечной активности видно усиление магнитной активности.

Говоря о связи эпидемического процесса с солнечной активностью, надо отметить, что эта связь сложная. Процесс распространения инфекционных заболеваний имеет разветвленные связи с другими процессами в биосфере, которые также связаны с солнечной активностью. Надо рассматривать три звена эпидемического процесса. Первое звено – это «семя», то есть резервуар возбудителя. Второе звено – «сеятель». Это передающий фактор. Третье звено – «почва». Это чувствительный организм. Другими словами, надо рассматривать такую последовательность: источник возбудителя инфекции, механизмы его передачи и затем восприимчивый коллектив людей.

Надо отметить, что, как и солнечная активность, инфекционные заболевания характеризуются изменением от сезона к сезону. Сезонные подъемы в каждом году складываются с учетом их высоты и продолжительности – и так образуется многолетняя цикличность.

Как же космические факторы, которые связаны с активностью Солнца, оказывают влияние на эпидемический процесс? Во - первых, из Солнца исходит электромагнитное излучение, которое очень быстро достигает Земли. Часть этого излучения достигает ее поверхности, а остальная часть застревает в атмосфере, поглощаясь ею. То излучение, которое проникает в биосферу Земли, непосредственно влияет не только на организм человека, но и на растительный и животный мир. Естественно, оно оказывает влияние и на микроорганизмы.

Но из Солнца исходит не только электромагнитное излучение с разными длинами волн. Как уже говорилось, от него исходят и заряженные частицы. Это и легкие частицы, и тяжелые частицы – ядра химических элементов или ионизированные атомы, то есть ионы. Если путь электромагнитного излучения от Солнца к Земле распространяется по прямой линии, то есть по лучу со скоростью света, то путь заряженных частиц от Солнца к Земле очень непростой. Как мы видели, преградой их движению служит магнитное поле Земли, которое большую часть этих солнечных заряженных частиц отталкивает, не пропускает в околоземное пространство. Благодаря этой защите от солнечной и вообще космической корпускулярной радиации у Земли есть атмосфера, биосфера и имеются условия, необходимые для жизни человека. Если бы у Земли не было магнитной защиты, то она превратилась бы в большую Луну, без атмосферы и без жизни.

Солнечные заряженные частицы деформируют магнитосферу Земли, вызывая тем самым изменение ее магнитного поля. Эти изменения называют магнитными бурями, магнитными возмущениями, пертурбациями. Колебания магнитного поля Земли, которые вызваны действием солнечных заряженных частиц, действуют на организм человека, на животных, на растения. Заряженные частицы, которые все же попадают в атмосферу Земли, меняют ее циркуляцию, то есть изменяют погоду. При этом меняется атмосферное электричество. Как атмосферное электричество, так и погода оказывают влияние на все живое, в том числе и на человека.

Влияние Солнечной Активности на ребенка. Известно, что любая нагрузка даётся детям большим напряжением психических, эмоциональных и физических функций. Во время экстремальных космических и геофизических ситуаций страдает энергетика ребёнка, развиваются функциональные расстройства со стороны нервной, эндокринной, сердечно–сосудистой, дыхательной и других систем. Ребёнок ощущает дискомфорт, который не может объяснить. Появляются нарушения сна, беспокойство, плаксивость, теряется аппетит. Иногда может подниматься температура. После окончания экстремальной ситуации всё приходит в норму, и в этом случае прибегать к лечению неизвестной болезни не нужно. Лекарственная терапия детей, прореагировавших на изменение геомагнитной обстановки, не оправдана и может иметь неблагоприятные последствия. В это время ребёнку больше необходимо внимание близких людей. У детей в такие моменты может появиться повышенная возбудимость, нарушение внимания, некоторые становятся агрессивными, раздражительными, обидчивыми. Ребёнок может более медленно выполнять школьную работу. Непонимание состояния детей в такие периоды со стороны родителей, воспитателей, учителей усугубляет отрицательный эмоциональный фон ребёнка. Могут возникать конфликтные ситуации. Чуткое отношение к ребёнку, поддержка в преодолении психологического и физического дискомфорта – наиболее реальный путь к достижению гармоничного развития детей. Ещё больше трудностей может быть при совпадении повышенной геомагнитной активности с началом учебного года. В этой ситуации, как показывают наблюдения учёных, помогает творческое начало. Другими словами, учебный материал, методика его преподнесения должны вызывать у ребёнка интерес к познанию нового. А это приведёт к удовлетворению потребности в творческой деятельности и станет источником радости. Освоение школьного материала должно быть направлено больше не на механическое запоминание, а на обучение творческого осмысления и использования знаний.

Имеются индивидуальные различия чувствительности человека к воздействию возмущений геомагнитного поля. Так, люди, рождённые в период активного Солнца, менее чувствительны к магнитным бурям. Всё больше данных свидетельствует о том, что сила фактора внешней среды в период развития беременности, а также изменения в самом организме матери определяет устойчивость будущего человека к тем или иным экстремальным условиям и склонность к определённым заболеваниям. Это позволяет предположить, что сила воздействия космических, геофизических и других факторов, их соотношение и ритм воздействия на организм беременной женщины как бы заводят внутренние биологические часы каждого из нас.

Таким образом, путей действия космических факторов на здоровье человека много. Но они все связаны в один жгут, представляют собой единое целое. Это просто разные каналы, соединяющие море солнечной энергии с биосферой Земли. Одни из этих каналов прямые, удобные, и по ним энергия движется быстро и беспрепятственно. Другие – очень запутанные, замысловатые и окольные. Но по ним энергия от Солнца также поступает к Земле, к ее атмосфере, и оказывает воздействие или на атмосферу, или непосредственно на биосферу. Специалисты широко используют термин «солнечно - земные связи». В результате меняется состояние биосферы, состояние здоровья людей. Такие пути действия на здоровье людей и вообще на живые организмы называют косвенными, опосредствованными. Если мы хотим уберечь свое здоровье от неблагоприятного действия этих факторов, мы должны понять пути этого действия. Только так можно разработать различные эффективные меры защиты здоровья от действия космических факторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Космическая погода постепенно занимает подобающее ей место в нашем сознании. Как и в случае с обыкновенной погодой, мы хотим знать, что нас ждёт и в отдалённом будущем, и в ближайшие дни. Для исследований Солнца, магнитосферы и ионосферы Земли развёрнута сеть солнечных обсерваторий и геофизических станций, а в околоземном космосе парит целая флотилия научно - исследовательских спутников. Основываясь на приводимых ими наблюдениях, учёные предупреждают нас о солнечных вспышках и магнитных бурях

Солнце посылает на Землю электромагнитные волны всех областей спектра – от многокилометровых радиоволн до гамма - лучей. Окрестностей Земли достигают также заряжённые частицы разных энергий – как высоких (солнечные космические лучи), так и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек). Наконец, Солнце испускает мощный поток элементарных частиц – нейтрино. Однако воздействие последних на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и они свободно сквозь него пролетают.

Только очень малая часть заряженных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли (остальные отклоняет или задерживает геомагнитное поле). Но их энергии достаточно для того чтобы вызвать полярные сияния и возмущения магнитного поля нашей планеты, все это неизбежно влияет на все живое и возможно неживое на планете Земля.

ЛИТЕРАТУРА

1. Воронов, Гречнева «Основы современного естествознания»:М., Учебное пособие.

2. Кауров Э. «Человек, Солнце и Магнитные Бури» // "Астрономия" РАН. 19.01.2000г. http://scie ce.ng.ru/astronomy/2000-01-19/4_magnetism.html

3. Мирошниченко Л.И. «Солнечная активность и земля»: М., Наука 1981г.

4. Стоилова И., Димитрова С, Бреус Т. Исследование эффектов солнечно – земных связей на здоровье человека. Солнечно – земная физика Сборник. Выпуск 12. Том 2.

Благодаря взаимосвязи всего существующего космос оказывает активное влияние на самые различные процессы жизни на Земле.

В. И. Вернадский, говоря о факторах, влияющих на развитие биосферы, указывал среди прочих и космическое влияние. Так, он подчеркивал, что без космических светил, в частности, без Солнца, жизнь на Земле не могла бы существовать. Живые организмы трансформируют космическое излучение в земную энергию (тепловую, электрическую, химическую, механическую) в масштабах, определяющих существование биосферы.

На существенную роль космоса в появлении жизни на Земле указывал шведский ученый, Нобелевский лауреат С. Аррениус . По его мнению, занос жизни на Землю из космоса был возможен в виде бактерий благодаря космической пыли и энергии. Не исключал возможности появления жизни на Земле из космоса и В. И. Вернадский.

Влияние космоса на происходящие на Земле процессы (например, Луны на морские приливы и отливы, солнечные затмения) люди подметили еще в древности. Однако многие века связь космоса с Землей осмысливалась чаще на уровне научных гипотез и догадок или вообще вне рамок науки. Во многом это было обусловлено ограниченными возможностями человека, научной базы и имевшегося инструментария. В XXстолетии знания о влиянии космоса на Землю существенно пополнились. В этом есть заслуга и российских ученых, в первую очередь, представителей русского космизма – А. Л. Чижевского, К. Э. Циолковского, Л. Н. Гумилева, В. И. Вернадского и др.

Понять, оценить и выявить масштабы влияний космоса, и прежде всего Солнца, на земную жизнь и ее проявления во многом удалось А. Л. Чижевскому . Об этом красноречиво свидетельствуют названия его работ: «Физические факторы исторического процесса», «Земное эхо солнечных бурь» и т. п.

Ученые давно обратили внимание на проявления активности Солнца (пятна, факелы на его поверхности, протуберанцы). Эта активность в свою очередь оказалась связанной с электромагнитными и другими колебаниями мирового пространства. А. Л. Чижевский, проведя многочисленные научные исследования по астрономии, биологии и истории, пришел к выводу о значительном влиянии Солнца и его активности на биологические и социальные процессы на Земле («Физические факторы исторического процесса»).

В 1915 г. 18-летний А Л. Чижевский, самозабвенно изучавший астрономию, химию и физику, обратил внимание на синхронность образования солнечных пятен и на одновременную активизацию боевых действий на фронтах Первой мировой войны. Накопленный и обобщенный статистический материал позволил ему сделать данное исследование научным и убедительным.

Смысл его концепции, основанной на богатом фактическом материале, состоял в доказательстве существования космических ритмов и зависимости биологической и общественной жизни на Земле от пульса космоса. К. Э. Циолковский так оценил труд своего коллеги: «Молодой ученый пытается обнаружить функциональную зависимость между поведением человечества и колебаниями в деятельности Солнца и путем вычислений определить ритм, циклы и периоды этих изменений и колебаний, создавая, таким образом, новую сферу человеческого знания». Все эти широкие обобщения и смелые мысли высказываются Чижевским впервые, что придает им большую ценность и возбуждает интерес. Этот труд является примером слияния различных наук воедино на монистической почве физико-математического анализа.

Лишь через много лет высказанные А. Л. Чижевским мысли и выводы о влиянии Солнца на земные процессы были подтверждены на практике. Многочисленные наблюдения показали неоспоримую зависимость массовых всплесков нервно-психических и сердечно-сосудистых заболеваний у людей при периодических циклах активности Солнца. Прогнозы так называемых “неблагоприятных дней” для здоровья – обычное дело в наши дни.

Интересна мысль Чижевского о том, что магнитные возмущения на Солнце в силу единства Космоса могут серьезно сказываться на проблеме здоровья руководителей государств. Ведь во главе большинства правительств многих стран стоят немолодые люди. Происходящие на Земле и в космосе ритмы, конечно же, влияют и на их здоровье и самочувствие. Особенно это опасно в условиях тоталитарных, диктаторских режимов. А если во главе государства стоят аморальные или психически ущербные личности, то их патологические реакции на космические возмущения могут привести к непредсказуемым и трагическим последствиям как для народов своих стран, так и всего человечества в условиях, когда многие страны обладают мощным оружием уничтожения.

Особое место занимает утверждение Чижевского о том, что Солнце существенно влияет не только на биологические, но и социальные процессы на Земле. Социальные конфликты (войны, бунты, революции), по убеждению А. Л. Чижевского, во многом предопределяются поведением и активностью нашего светила. По его подсчетам, во время минимальнойсолнечной активности происходит минимум массовых активных социальных проявлений в обществе (примерно 5 %). Во время же пика активности Солнца их число достигает 60 %.

Многие идеи А. Л. Чижевского нашли свое применение в области космических и биологических наук. Они подтверждают неразрывное единство человека и космоса, указывают на их тесное взаимовлияние.

Весьма оригинальными были космические идеи первого представителя русского космизма Н. Ф. Федорова . Он возлагал большие надежды на будущее развитие науки. Именно она, по мнению Н. Ф. Федорова, поможет человеку продлить его жизнь, а в перспективе сделать бессмертным. Расселение людей на другие планеты из-за большого скопления станет необходимой реальностью. Космос для Федорова – активное поприще человеческой деятельности. В серединеXIXв. он предлагал свой вариант перемещения людей в космическом пространстве. По мнению мыслителя, для этого надо будет овладеть электромагнитной энергией земного шара, что позволит регулировать его движение в мировом пространстве и превратит Землю в космический корабль (“земноход”) для полетов в космос. В перспективе, по замыслам Федорова, человек объединит все миры и станет “планетоводом”. В этом особенно тесно проявится единство человека и космоса.

Идеи Н. Ф. Федорова о расселении людей на другие планеты развивал гениальный ученый в области ракетостроения К. Э. Циолковский . Ему принадлежит также ряд оригинальных философских идей. Жизнь, по Циолковскому, вечна: «После каждой смерти получается одно и то же – рассеяние. Мы всегда жили и всегда будем жить, но каждый раз в новой форме и, разумеется, без памяти о прошлом…Кусочек материи подвержен бесчисленному ряду жизней, хотя и разделенных громадными промежутками времени…». В этом мыслитель весьма близок к индусским учениям о переселении душ, а также к Демокриту.

На основании диалектической в своей основе идеи о всеобщей жизни, везде и всегда существующей посредством перемещающихся и вечно живых атомов, Циолковский пытался построить целостный каркас “космической философии”.

Ученый полагал, что жизнь и разум на Земле не являются единственными во Вселенной. Правда, в качестве доказательства он использовал лишь утверждение о том, что Вселенная безгранична, и считал это вполне достаточным, иначе «какой бы смысл имела Вселенная, если бы не была заполнена органическим, разумным, чувствующим миром?». На основании сравнительной молодости Земли им делается вывод о том, что на других «старших планетах жизнь гораздо более совершенна». Более того, она активно влияет на другие уровни жизни, включая земную.

В своей философской этике Циолковский сугубо рационалистичен и последователен. Возводя в абсолют идею постоянного совершенствования материи, Циолковский видит этот процесс следующим образом. Не имеющее границ космическое пространство населено разумными существами различного уровня развития. Есть планеты, которые по развитию разума и могущества достигли высшей степени и опередили другие. Эти “совершенные” планеты, пройдя все муки эволюции и зная свое печальное прошедшее и былое несовершенство, обладают моральным правом регулировать жизнь на других, примитивных пока планетах, избавлять их население от мук развития.

Именно таким образом Циолковский представляет себе технологию “гуманитарной помощи”. “Совершенный мир” берет все заботы на себя. На других, более низких по развитию планетах им поддерживается и поощряется только “хорошее”. «Всякое уклонение ко злу или страданиям тщательно исправляется. Каким путем? Да, путем отбора: плохое, или уклонившееся к дурному, оставляется без потомства…Могущество совершенных проникает на все планеты, на все возможные места жизни и всюду. Эти места заселяются их собственнымзрелым родом. Не подобно ли это тому, как огородник уничтожает на своей земле все негодныерастения и оставляет только самые лучшие овощи! Если и вмешательство не помогает, и ничего, кроме страданий, не предвидится, то и весь живой мир безболезненно уничтожается…».

К. Э. Циолковский наиболее глубоко из современников изучал и освещал философскиепроблемы освоения космоса. Он полагал, что Земле во Вселенной принадлежит особая роль. Земля относится к более поздним планетам, «подающим надежду». Лишь небольшому числу таких планет будет дано право на самостоятельное развитие и мучения, в том числе и Земле.

В ходе эволюции со временем будет образован союз всех разумных высших существ космоса. Сначала в виде союза населяющих ближайшие солнца, затем – союза союзов и так далее, до бесконечности, поскольку бесконечна сама Вселенная.

Нравственная, космическая задача Земли – внести свой вклад в совершенствование космоса. Оправдать свое высокое предназначение в деле совершенствования мира земляне могут, лишь покинув Землю и выйдя в космос. Поэтому Циолковский видит свою личную задачу в помощи землянам по организации переселения на другие планеты и расселения их по всей Вселенной. Он подчеркивал, что суть его космической философии заключается «в переселении с Земли и в заселении Космоса». Именно поэтому изобретение ракеты для Циолковского было отнюдь не самоцелью (как полагают некоторые, видя в нем лишь ученого-ракетостроителя), а методом проникновения в глубины космоса.

Ученый полагал, что многие миллионы лет постепенно совершенствуют природу человека и его общественную организацию. В ходе эволюции человеческий организм претерпит существенные изменения, которые превратят человека, по существу, в разумное “животное-растение”, искусственно перерабатывающее солнечную энергию. Тем самым будет достигнут полный простор для его воли и независимости от среды обитания. В конце концов, человечество сможет эксплуатировать все околосолнечное пространство и солнечную энергию. А со временем земное население расселится по всему околосолнечному пространству.

Идеи К. Э. Циолковского о единстве разнообразных миров космоса, его постоянном совершенствовании, в том числе и самого человека, о выходе человечества в космос заключают в себе важный мировоззренческий и гуманистический смысл.

Сегодня уже возникают и практические проблемы влияния человека на космос. Так, в связи с регулярными космическими полетами есть вероятность непреднамеренного заноса в космос,в частности, на другие планеты, живых организмов. Ряд земных бактерий способен подолгу выдерживать самые экстремальные температурные, радиационные и иные условия существования. Температурная амплитуда существования у некоторых видов одноклеточных достигает 600 градусов. Как они себя поведут в иной неземной среде – предсказать невозможно.

В настоящее время человек начинает активно использовать космос для решения конкретных технологических задач, будь то выращивание редких кристаллов, сварка и другие работы. И уже давно получили признание космические спутники как средство сбора и передачи разнообразной информации.

Один из самых характерных признаков космических явлений - правильная повторяемость, цикличность. Так, Земля периодически, раз за разом, повторяет свое движение вокруг Солнца, Солнце вокруг центра нашего звездного острова Галактики, следуют один за другим циклы солнечной активности, периодические изменения происходят в физическом состоянии многих звезд, перио­дически меняется интенсивность излучения некоторых источников радиоизлучения.С другой стороны, в последние годы было подмечено, что цикличностью отличаются и многие геофизические явления, в том числе сейсмические процессы. Это наво­дит на мысль, что они также могут быть связаны с ка­кой-то «космической» причиной. И естественно поэтому прежде всего искать связь с Солнцем.

Для астрономов уже давно не является секретом, что продолжительность земных суток постепенно увеличи­вается. Подсчитано, что в отдаленные времена сутки были гораздо короче современных и что через несколько десятков миллионов лет они станут заметно длиннее, чем наши привычные сутки. Известна и основная причина этого явления - лунные приливы, которые изо дня в день тормозят вращение Земли.

Однако с появлением точных методов измерения вре­мени - кварцевых и атомных часов - было замечено, что иногда имеют место изменения скорости вращения Земли, примерно в 100-200 раз более значительные, чем те, которые должны происходить вследствие при­ливов.

Что же представляют собой те силы, которые заста­вляют гигантское тело нашей планеты вращаться то бы­стрее, то медленнее?

Попытку ответить на этот вопрос сделал научный сотрудник Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Э. И. Могилевский. Он вы­сказал мысль, что наблюдаемые изменения скорости вра­щения связаны с колебаниями солнечной активности.

Поэтому Могилевский предположил, что потоки за­ряженных частиц, которые выбрасываются Солнцем, влияют на вращение Земли через ее магнитное поле.

Как показывают расчеты, энергия нерегулярных из­менений скорости вращения нашей планеты составляет около 1028 эрг в сутки. С другой стороны, солнечные кор­пускулярные потоки ежесуточно приносят к Земле маг­нитную энергию порядка 1035 эрг.

Весь вопрос в том, каков механизм частичной пере­дачи этой энергии в магнитосферу Земли? Как показали математические выкладки, влияния магнитного поля корпускулярных потоков для полного объяснения нерегулярностей вращения Земли все же недостаточно.

В связи с этим Могилевский высказал интересную ги­потезу. Он предположил, что частицы выбрасываются с поверхности Солнца не только в виде потоков, но и в виде отдельных гигантских облаков плазмы - «плазмоидов».

Подобный плазмоид, перемещающийся в космическом пространстве и во много раз превосходящий по разме­рам нашу планету, обладает собственным мощным маг­нитным полем. При встрече с Землей он оказывает на земное магнитное поле столь сильное воздействие, что в результате возникают магнитные бури и нарушения скорости вращения Земли.

Хотя и эта гипотеза еще нуждается в дальнейших уточнениях и дополнительных математических расчетах, очень возможно, что именно она дает верное объяснение причины если не всех наблюдаемых колебаний скорости суточного вращения нашей планеты, то хотя бы их зна­чительной части.

С другой стороны, не исключена возможность, что определенная доля этих изменений вызывается перемещением воздушных масс в земной атмосфере, так назы­ваемой атмосферной циркуляцией. При движении воз­душных масс между ними и поверхностью планеты воз­никают силы трения. Через посредство этих сил атмо­сферная циркуляция может оказывать тормозящее или, наоборот, ускоряющее воздействие на вращение Земли.

Научный сотрудник Государственного астрономиче­ского института имени Штернберга Н. Сидоренков про­делал интересный подсчет. Он проанализировал карты среднемесячного атмосферного давления для всей Земли за несколько лет подряд и с их помощью вычислил, как должна вращаться Земля в период с 1956 по 1964 гг. под действием сил трения между воздушными массами и земной поверхностью. Полученные результаты ученый сравнил с данными наблюдений и обнаружил хорошее согласие.

Любопытно также, что движение воздушных масс мо­жет оказывать влияние не только на вращение Земли в целом, но и способствовать смещениям отдельных мате­риковых блоков.

Научному сотруднику Главной астрономической об­серватории АН СССР проф. Н. Павлову удалось обна­ружить явную зависимость между изменениями геогра­фических долгот Европы, Азии, Северной и Южной Америки, колебаниями скорости вращения Земли и сол­нечной активностью.

В связи с этим проф. Павлов высказал предположе­ние о том, что отдельные материковые блоки весьма подвижны и способны перемещаться на несколько мет­ров под действием сравнительно малых сил, возникнове­ние которых связано с атмосферной циркуляцией. С дру­гой стороны, смещение материков может вызываться действием сил инерции, возникающих при изменениях скорости вращения Земли.

Колебания скорости вращения должны неизбежно приводить к изменениям фигуры Земли и, следователь­но, к перераспределению масс в ее недрах. А это в свою очередь может вызывать сейсмические явления. Однако известно, что во время землетрясений выделяется огром­ная энергия. Может ли выделяться подобная энергия при изменениях скорости вращения Земли? Прежде всего нужно заметить, что для того, чтобы вызвать земле­трясение, вполне достаточно и сравнительно небольших энергетических затрат. В земной коре вследствие внут­ренних перемещений вещества, которые постоянно происходят в глубинах планеты, всегда имеются более или менее сильные напряжения. И в ряде случаев достаточ­но небольшой «добавки», ничтожного дополнительного толчка, чтобы соседние блоки, из которых состоит кора, пришли в движение. Физики метко называют подобные системы «курковыми». Нужно только «спустить курок» и все само приходит в движение.

Справедливости ради следует отметить, что, с другой стороны, энергия, выделяющаяся при колебаниях скоро­сти суточного вращения Земли, не так уж мала. Измере­ния показали, что в течение года период вращения ме­няется в среднем на 0,0025 секунды. Если принять во внимание массу нашей планеты, то кинетическая энер­гия, соответствующая этой величине, составит 1,5 10 29 эрг. Величина не такая уж малая, если учесть, что она почти в полторы тысячи раз превосходит ежегодное энергопо­требление всего человечества. На землетрясения же каждый год наша планета «затрачивает» около 1027 эрг, т. е. в сто с лишним раз меньше.

Итак, энергия, выделяющаяся в результате измене­ния скорости вращения Земли, вполне достаточна для того чтобы вызывать все землетрясения. Мало того: ее подавляющая часть, видимо, расходуется по другому на­значению. По какому, еще не ясно. Не исключена воз­можность, что она идет на нагревание земных недр.

Таким образом, получается целая цепочка причин и следствий, на одном конце которой находится солнечная активность, а па другом - сейсмические процессы. Но если такая цепочка соответствует реальной действитель­ности, то периоды сейсмической активности должны в ка­кой-то мере совпадать с периодами активности солнеч­ной. Видимо, так оно и есть. Во всяком случае, годы по­следнего большого максимума солнечной активности ознаменовались крупнейшими сейсмическими катастро­фами в Агадире и Чили.

Нельзя также не обратить внимания па то обстоя­тельство, что новое очередное возрастание солнечной активности совпало с явным усилением геофизических процессов. Достаточно вспомнить землетрясения в Перу, в Скопле, в Ташкенте, в Афганистане, извержение Клю­чевской сопки и т. д.

Явная цикличность проявляется не только в сериях землетрясении, но и в геологических явлениях более крупного масштаба - горообразовательных процессах. Несомненная этапность этих процессов, их периодиче­ское нарастание и затухание было давно отмечено гео­логической наукой как неоспоримый факт.

Каледонский, герцинский, кимберийский и, наконец, альпийский этапы следовали один за другим, оставляя на лице Земли неизгладимые следы в виде многочислен­ных горных хребтов и могучих складок. И что самое уди­вительное: эти этапы разделяли одинаковые промежут­ки времени - они повторялись точно через 125 млн. лет. Может быть, именно такова продолжительность еще одного неведомого нам цикла солнечной активности? А может быть, существуют и другие космические факторы, другие процессы, обладающие такой же перио­дичностью?

Действительно, по крайней мере один такой фактор нам известен. Наша Земля участвует одновременно в не­скольких космических движениях. Наряду с собственным вращением и обращением вокруг Солнца она вместе со всей солнечной системой обращается вокруг центра на­шей звездной системы Галактики. Один такой оборот астрономы называют галактическим годом, и «год» этот, по имеющимся в распоряжении ученых данным, продол­жается около 250 млн. лет. А 250 миллионов - не что иное, как удвоенный промежуток времени между двумя соседними горообразовательными этапами.

В связи с этим советский ученый С. С. Николаев вы­двинул интересную гипотезу. Подобно тому как Земля движется вокруг Солнца по «вытянутой окружности» - эллипсу, так и само Солнце обращается вокруг галак­тического центра но эллиптической орбите, то прибли­жаясь к нему, то удаляясь. Согласно подсчетам Нико­лаева именно эти приближения и удаления совпадают по времени с периодами наибольшей активности горооб­разовательных процессов.

Пока это еще гипотеза, но не исключена возможность, что совпадение, о котором идет речь, не является про­стой случайностью. Дело в том, что массы вещества рас­пределены в Галактике неравномерно, звездная плот­ность в различных се районах неодинакова. Поэтому с изменением положения солнечной системы внутри нашего звездного острова меняется и величина галакти­ческих сил тяготения, действующих на Землю. Это может в свою очередь вызывать изменения фигуры Земли и влиять па характер процессов, протекающих в ее недрах.

Конечно, здесь возникает естественный вопрос: по­чему не вызывают геологических катастроф лунные при­ливы? Ведь они происходят не только в водной оболочке, но и в твердом веществе Земли. Например, в Москве дважды в сутки благодаря этим приливам почва подни­мается и опускается на 40 см.

Однако в этом нет никакого противоречия. Дело в том, что в настоящее время периодичность лунных при­ливов совпадает с собственной частотой упругих коле­баний нашей планеты. Возможно, что когда-то подобного «резонанса» и не существовало. Но нельзя забывать, что Земля и Луна формировались в едином процессе и в этом процессе происходили такие преобразования вещества, которые в конечном итоге привели систему Земля - Луна к устойчивому состоянию. Изменения же галактического притяжения, накладываясь на эти ус­тойчивые ритмы, могут вызывать значительные откло­нения от нормы.

50 млн. лет назад солнечная система прошла через апогей своей галактической орбиты, т. е. точку наиболь­шего удаления от центра, и активность горообразова­тельных процессов альпийского этапа заметно ослабе­вает. Но через 75 млн. лет солнечная система достигнет перигея, приблизясь на минимальное расстояние к га­лактическому центру, и вступит в области, отличаю­щиеся повышенной звездной плотностью. Если гипотеза Николаева верна, то это должно привести к очередному усилению глубинных процессов и новому этапу горооб­разования, которое геологи заранее назвали камчатским. Лик Земли может вновь существенным образом изме­ниться.

Однако 75 млн. лет - срок немалый. Можно на­деяться, что за это время человечество настолько хоро­шо изучит свою планету и закономерности космических воздействий на геофизические процессы, будет распола­гать настолько мощными источниками энергии, что оно сумеет управлять и ходом глубинных явлений по своему желанию.

Таким образом, как и в случае с солнечной активно­стью, мы приходим к своеобразной «гео-космической» цепочке, на одном конце которой стоят климатические изменения, а на другой положение солнечной системы среди звезд. И хотя гипотезы, о которых шла речь, нуждаются в тщательной проверке, сама связь между галактическим положением Солнца и Земли и рядом геофизических явлений несомненна. Вопрос лишь в том, каков механизм этой связи и к каким конкретным по­следствиям она приводит.
Приглашаем Вас обсудить данную публикацию на нашем
Приглашаем Вас обсудить данную публикацию на нашем .

Комаров В. Н. «Увлекательная астрономия» 1968 год. «Наука»

Биосфера – живая открытая система. Она обменивается энергией и веществом с внешним миром. В данном случае внешний мир – это безбрежное космическое пространство.

Извне на Землю приходят солнечное и электромагнитное излучение; так называемый солнечный ветер, представляющий собой сгустки плазменных облаков, непрерывно испускаемые Солнцем с переменной интенсивностью; галактические и солнечные космические лучи, а также потоки метеоритов.

От Земли в космос уходит собственное тепловое излучение, часть обратного рассеянного излучения Солнца (альбедо), а также потоки вещества верхней атмосферы Земли.

Таким образом, взаимодействие «биосфера–космос» представлявляет собой сложную динамическую систему, находящуюся в состояню подвижного равновесия.

Пограничная область между системой «Земля–космос» проходит на расстоянии 50–60 тыс. км над поверхностью Земли. Именно на такое расстояние простирается граница геомагнитного поля магнитосферы Земли. Процессы взаимодействия магнитосферы с веществом солнечной плазмы – солнечным ветром и космическими лучами – изучаются, и исследуется в рамках магнитной гидродинамики – современной космической науки, совместно учитывающей сложные явления пограничной среды в соответствии с уравнениями электромагнитного поля Максвелла, с одной стороны, и уравнениями гидродинамики, с другой.

В свое время академик В.В. Вернадский подчеркивал, что существует тесная взаимосвязь между явлениями, происходящими на Земле, и процессами космического порядка. Сейчас уже нет никаких сомнений в том, что среда нашего обитания – не только Земля и даже не только Солнечная система, но и вся окружающая нас Вселенная, неотъемлемой частью которой мы являемся.

В связи с этим при изучении земных явлений необходимо исходить из системного подхода в науках о Земле, что диктуется не только обнаружением тех или иных конкретных связей между земными и космическими явлениями, но и общими принципами современного естествознания. Целостное восприятие мира – необходимая черта современного стиля научного мышления.

Эпоху, в которой мы живем, по праву называют космической эрой, эпохой освоения космоса. И дело не только в осуществлении космических полетов и успешном развитии космической техники. Освоение космоса, все более глубокое познание закономерностей космических явлений, широкое вовлечение космоса в сферу человеческой практики – настоятельная потребность современного этапа в развитии земной цивилизации.

Становится ясно, что само возникновение и существование биосферы и человека тесно связано с физическими условиями во Вселенной, а также с особенностями течения физических процессов на Земле, в непосредственно окружающей нас области космоса и во Вселенной в целом.

Земные явления бесчисленными нитями связаны с физическими процессами, протекающими в космическом пространстве. Во-первых, во многих земных явлениях находят свое отражение общие закономерности космического порядка. Во-вторых, существует целый ряд непосредственных связей и зависимостей, определяющих влияние тех или иных космических факторов на нашу планету, в том числе и на биосферу. Таких факторов очень много.

Например, в результате вращения Земли дважды в сутки наблюдаются морские приливы и отливы под действием гравитационного притяжения Луны. Ясно, что это явление важно для обитателей приморских районов Земли.

Положение Земли в пространстве относительно Солнца приводит к суточной смене дня и ночи и естественной смене времен года в разных районах Земли, что влияет на все стороны жизни биосферы.

Важную роль сыграли факторы космического порядка в процессе становления жизни на Земле. В частности, многие характерные особенности живых организмов, в том числе и организма человека, непосредственно связаны с величиной силы тяжести на Земле, характером солнечного излучения, положением нашей планеты в Солнечной системе, а также положением Солнечной системы в нашей Галактике.

Так, например, строение органов зрения человека и животных обусловлено тем, что Солнце интенсивно излучает в оптическом диапазоне и это излучение проходит сквозь атмосферу Земли. Не случайно и то, что человеческий глаз наиболее чувствителен к желто-зеленым лучам, ибо именно эти лучи в составе солнечного света имеют наибольшую интенсивность.

Есть основания предполагать, что солнечная деятельность оказывает влияние на биосферу нашей планеты и в настоящее время.

Так, подмечен целый ряд статистических зависимостей, которые обнаруживают связь колебаний солнечной активности с эпидемическими, сердечно-сосудистыми и нервно-психическими заболеваниями, обострением хронических болезней, урожайностью и ростом годовых колец у деревьев. В связи с этим возникла новая область науки – гелиобиология, главная задача которой – выяснить физические механизмы воздействия Солнечной системы на процессы, протекающие в биосфере. Это одна из актуальных проблем современного естествознания, имеющая огромное практическое значение для человечества.

Изучение космического пространства с помощью спутников и космических аппаратов в последние десятилетия позволило существенно продвинуться в исследовании механизмов солнечно-земных связей, в первую очередь в выяснении целого ряда циклических процессов на Солнце и их проявлений в земных условиях. Прежде всего, речь идет о 27-дневных (в среднем) ритмах, связанных с вращением Земли относительно своей оси, с 11-летним (в среднем) и 22-летним (в среднем) циклами солнечной активности, проявляющимися более или менее синхронно в длительных временных рядах по большому числу визуальных характеристик Солнца в виде солнечных пятен, факелов, флокулл, хромосферных вспышек и др.

Современная гелиобиология подтверждает факт влияния ритмов Солнца на земные процессы, однако выясняется, что механизмы такого влияния являются гораздо более сложными, чем это представлялось в первой половине XX в. основателям космической биологии В.В. Вернадскому и А.Л. Чижевскому .

В то же время целый ряд конкретных вопросов солнечно-земных связей уже нашел решение как с точки зрения изучения материальных носителей таких связей (главным образом солнечных корпускулярных потоков), так и самих их механизмов. В частности, к ним относятся:

Вопросы изучения причин вариации магнитного поля Земли, в том числе и появления магнитных бурь на Земле;

Резкие изменения состояния ионосферы, нарушающие процесс распространения радиоволн на Земле;

Появление полярных сияний, земных электрических токов, процессов изменения атмосферного электричества и др.

Ясно, что необходимо дальнейшее изучение влияния всех установленных геофизических явлений на биосферу, в том числе и организм человека.

Человеческий организм – сложная и высокосовершенная саморегулирующаяся система, которая стремится к равновесию с окружающей средой, включающей в себе факторы космического порядка. Всякое нарушение данного равновесия, связанное с изменением внешних условий, вызывает соответствующую перестройку в деятельности организма.

Эту закономерность использует, например, современная медицина в лечебных целях. Воздействуя на организм климатическими, бальнеологическими и другими природными факторами, врачи сознательно добиваются таких целенаправленных изменений, которые повлекли бы за собой ликвидацию определенных заболеваний. Возможности подобного метода еще далеко не исчерпаны. Дальнейшее изучение влияния различных природных, в том числе и космических, факторов на живые организмы открывает новые пути избавления человека от различных недугов.

В последние годы идей о наличии многосторонних космо-земных связей подтверждены в работах по влиянию геомагнитного поля и солнечной активности на ритмы артериального давления, частоту сердечно-сосудистых заболеваний, поведение эритроцитов, свертываемость крови, содержание гемоглобина, гомеостаз живых организмов, почвообразование, барическое давление и циркуляцию атмосферы, осадки, генезис рельефа Земли и т.д. Таким образом, периодичность солнечной активности является одним из важнейших факторов, влияющих на жизнь на Земле.

Биосфера и ноосфера

Факторы эволюции и этапы развития биосферы. Эволюция биосферы на протяжении большей части ее истории осуществлялась под влиянием двух главных факторов:

1) естественных геологических и климатических изменений на планете;

2) изменений видового состава и количества живых существ в процессе биологической эволюции.

На современном этапе в третичном периоде основным фактором, определяющим эволюцию биосферы, стало развивающееся человеческое общество.

Эволюция органического мира прошла несколько этапов. Первый этап – возникновение первичной биосферы с присущим ей биотическим круговоротом, второй –усложнение структуры биотического компонента биосферы в результате появления многоклеточных организмов. Эти два этапа эволюции, протекавшие в соответствии с чисто биологическими закономерностями жизнедеятельности и развития, получили название биогенеза.

Третий этап связан с возникновением человеческого общества. Разумеется, по своим намерениям деятельность людей в масштабе биосферы способствует превращению последней в ноосферу. На данном этапе эволюция протекает под определяющим воздействием человеческого сознания и связанной с ним производственной (трудовой) деятельности людей, что соответствует периоду ноогенеза.

Представления о том, что живые существа взаимодействуют с внешней средой, изменяя ее, возникли давно. Этому способствовали наблюдения за природными явлениями. В начале XVII в. зачаточные представления о биосфере имели место в трудах голландских ученых Б. Варениуса и X. Гюйгенса .

Век спустя французский естествоиспытатель Ж. Кювье заметил, что живые организмы могут существовать только путем обмена веществ с внешней средой. Другие исследователи – французский химик Ж.Б. Дюма и немецкий химик Ю. Либих выяснили значение зеленых растений в газовом обмене земного шара и роль почвенных растворов в питании растений. Впоследствии многие ученые изучали взаимоотношения организмов со средой их обитания, что в итоге привело к современному пониманию биосферы.

В частности, Ж.Б. Ламарк в своей книге «Гидрогеология» посвятил целую главу влиянию живых организмов на преобразование земной поверхности. Он писал:

В природе существует особая сила, могущественная и непрерывно действующая, которая обладает способностью образовывать сочетания, умножать их, разнообразить их. Влияние живых организмов на вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его внешнюю кору, весьма значительно, потому что эти существа, бесконечно разнообразные и многочисленные, с непрерывно меняющимися поколениями, покрывают своими постепенно накапливающимися и все время отлагающимися остатками все участки поверхности земного шара.

Из этих высказываний следует правильная оценка огромной геологической роли организмов и продуктов их разложения.

Выдающийся натуралист и географ А. Гумбольдт в своем сочинении «Космос» дал синтез знаний того времени о Земле и космосе и на основании этого развил идею о взаимосвязи всех природных процессов и явлений.

Существование биосферы Земли как целостной природной системы выражается в первую очередь в круговороте энергии и веществ при участии всех живых организмов планеты. Идея биосферного круговорота была обоснована немецким физиологом Я. Молешоттом . А предложенное в 80-е гг. XIX в. подразделение организмов по способам питания на три группы (автотрофные, гетеротрофные и миксотрофные) немецким физиологом В. Пфеффером было крупным научным обобщением, способствующим пониманию основных процессов обмена веществ в биосфере.

Начало учения о биосфере связывают с именем знаменитого французского натуралиста Ж.Б. Ламарка. Определение же биосферы впервые было введено австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 г. Значительно более широкое представление о биосфере мы встречаем у В.И. Вернадского.

Биосфера и человек. На начальных этапах существования человеческого общества интенсивность воздействия на среду обитания не отличалась от воздействия других организмов. Получая от окружающей среды средства к существованию в таком количестве, которое полностью восстанавливалось за счет естественных процессов биотического круговорота, люди возвращали в биосферу то, что использовали другие организмы для своей жизнедеятельности. Универсальная способность микроорганизмов разрушать органическое вещество, а растений – превращать минеральные вещества в органические обеспечивала включение продуктов хозяйственной деятельности людей в биотический круговорот.

Первая созданная человеком культура – палеолит (каменный век) – продолжалась примерно 12–30 тыс. лет. Она совпала с длительным периодом оледенения. Экономической основой жизни человеческого общества в это время была охота на крупных животных: северного оленя, шерстистого носорога, лошадей, мамонта, тура. На стоянках дикого человека находят многочисленные кости диких животных – свидетельство успешной охоты. Интенсивное истребление крупных травоядных животных привело к сравнительно быстрому сокращению их численности и исчезновению многих видов. Если мелкие травоядные могли восполнить потери от преследования охотниками высокой рождаемостью, то крупные животные в силу особенностей их биологии были лишены этой возможности. Дополнительные трудности для них создали изменившиеся в конце палеолита климатические условия. 10–12 тыс. лет назад наступило резкое потепление, отступил ледник, распространились леса в Европе. Это создало новые условия жизни, разрушило сложившуюся экономическую базу человеческого общества. Закончился период его развития, характеризовавшийся чисто потребительским отношением к окружающей среде.

В следующую эпоху – эпоху неолита (новый каменный век) – наряду с охотой, рыбной ловлей и собирательством все большее значение приобретает процесс производства пищи. Делаются первые попытки одомашнивания животных и разведения растений. На местах археологических раскопок поселений, существовавших 9–10 тыс. лет назад, обнаруживают пшеницу, ячмень, чечевицу, кости домашних животных – коз, свиней, овец. Развиваются зачатки земледельческого и скотоводческого хозяйства. Широко используется огонь для уничтожения растительности в условиях подсечного земледелия и как средство охоты. Начинается освоение минеральных ресурсов, зарождается металлургия.

Рост населения, интенсивное развитие науки и техники в последние два столетия, и особенно в наши дни, привели к тому, что деятельность человека стала фактором планетарного масштаба, направляющей силой дальнейшей эволюции биосферы. Возникли антропоценозы (от греч. anthropos – человек, koinos – общий, общность) – сообщества организмов, в которых человек является доминирующим видом, а его деятельность – определяющей состояние всей системы. В настоящее время человек извлекает из биосферы сырье в значительном и все возрастающем количестве, а современные промышленность и сельское хозяйство производят или применяют вещества, не только не используемые другими видами организмов, но нередко ядовитые и чуждые природе. В результате биотический круговорот становится незамкнутым. Вода, атмосфера, почвы загрязняются отходами производства, вырубаются леса, истребляются дикие животные, разрушаются природные биогеоценозы.

Нежелательные последствия неконтролируемой человеческой деятельности осознавали естествоиспытатели уже в конце XVIII – начале XIX в. (Ж.-Л.-Л. Бюффон, Ж.-Б. Ламарк).

По своим последствиям воздействия человеческого общества на среду обитания могут быть положительными и отрицательными. Последние особо привлекают к себе внимание. Основные пути воздействия людей на природу заключаются в расходовании естественных богатств в виде минерального сырья, почв, водных ресурсов; загрязнении среды, истреблении видов, разрушении биогеоценозов.

Положительное влияние человека выражается в выведении новых пород домашних животных и сортов сельскохозяйственных растений, создании культурных биогеоценозов, а также в разработке новых штаммов полезных микроорганизмов как основы микробиологической промышленности, развитии прудового рыбного хозяйства, продукции полезных видов в новых условиях обитания.

Прогнозы будущего человечества с учетом экологических проблем, стоящих перед ним, представляют непосредственный интерес для всего населения планеты. По мнению экспертов, экологическая ситуация, складывающаяся на Земле, таит в себе опасность серьезных и, возможно, необратимых нарушений биосферы в том случае, если деятельность человечества не приобретет планомерный, согласующийся с законами существования и развития биосферы характер. Вместе с тем расчеты показывают, что человеческое общество не использует значительные резервы биосферы.

Одной из наиболее острых проблем современности является проблема быстрого роста населения Земли. Ежегодный прирост населения в абсолютном исчислении достигает 60–70 млн. человек, или примерно 2%. К 2000 г. численность населения достигла 6 млрд. человек. Площадь поверхности суши на планете равна 1,5 10 14 м 2 , что достаточно для размещения 15–20 млрд. человек со средней плотностью 300–400 человек на 1 км 2 , имеющей место в настоящее время в Бельгии, Нидерландах, Японии.

Растущее население Земли должно быть обеспечено пищей. Известно, что производство продовольствия на душу населения растет медленнее, чем производство энергии, одежды, различных материалов. Многие миллионы людей в слаборазвитых странах испытывают; нехватку продуктов. Вместе с тем из всей территории суши, пригодной для земледелия, в среднем по земному шару сельскохозяйственными угодьями занято лишь 41%. При этом на используемой территории, по мнению разных экспертов, получают от 3 – 4 до 30% возможного при современном уровне развития агротехники количества продуктов. Причины этого отчасти заключаются в недостаточной энерговооруженности сельского хозяйства. Так, в Японии при выращивании урожая, в пять раз большего, чем в Индии (с 1 га сельскохозяйственных угодий), затрачивают в 20 раз больше электроэнергии и в 20 – 30 раз – удобрений и пестицидов.

Уже сейчас 30% металлоизделий изготовляют из вторичного сырья. При существующей технологии из месторождений нефти извлекается лишь 30–50% запасов. Выход полезных ископаемых, таким образом, может быть увеличен путем разработки прогрессивных способов добычи. Около 95% энергии в настоящее время получают за счет сжигания ископаемого топлива, 3–4% – за счет энергии речного стока и только 1 – 2% – за счет атомного горючего. Использование атомной энергии в мирных целях решает проблему энергетического кризиса.

Преобразующая деятельность людей неизбежна, так как с ней связано благосостояние населения. Современное человечество располагает исключительно мощными факторами воздействия на природу планеты. Следование принципу научно обоснованного рационального природопользования позволяет получить в целом позитивный итог.

Превращение биосферы в ноосферу. Понятие «ноосфера» было введено и науку французским философом Э. Леруа в 1927 г.

Ноосферой Леруа назвал оболочку Земли, включающую человеческое общество с его языком, индустрией, культурой и прочими атрибутами разумной деятельности.

Ноосфера, по мнению Э. Леруа, представляет собой «мыслящий пласт», который, зародившись в конце третичного периода, разворачивается с тех пор над миром растений и животных, вне биосферы и над ней.

Значительно более широкое представление о биосфере и ноосфере дал один из выдающихся ученых, основатель геохимии, биохимии, радиогеологии В.В. Вернадский. Он исходил из того, что естественно-научные гипотезы должны отражать объективную реальность материального мира – закономерности, связанные с физико-химическими, геологическими, биохимическими и другими процессами в едином комплексе.

В противоположность трактовке ноосферы, выдвинутой Э. Леруа, Вернадский представлял ноосферу не как нечто внешнее по отношению к биосфере, а как новый этап в развитии биосферы, заключающийся в разумном регулировании отношений человека и природы.

В. Вернадский сформулировал ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия и посмотрим, в какой мере эти условия выполнены или выполняются.

1.Заселение человеком всей планеты. Это условие выполнено. На Земле не осталось места, где бы не ступала нога человека. Он обосновался даже в Антарктиде.

2.Резкое преобразование средств связи и обмена между странами . Это условие также можно считать выполненным. С помощью радио и телевизора мы моментально узнаем о событиях в любой точке земного шара.

Средства коммуникации постоянно совершенствуются, ускоряются, появляются такие возможности, о которых недавно трудно было мечтать. И здесь нельзя не вспомнить пророческих слов Вернадского:

Этот процесс - полного заселения биосферы человеком - обусловлен ходом истории научной мысли, неразрывно связан со скоростью сношений, с успехами техники передвижения, с возможностью мгновенной передачи мысли, ее одновременного обсуждения на всей планете.

До недавнего времени средства телекоммуникации ограничивались телеграфом, телефоном, радио и телевидением. Имелась возможность передавать данные от одного компьютера к другому при помощи модема, подключенного к телефонной линии. В последние годы развитие глобальной телекоммуникационной компьютерной сети Интернет дало начало настоящей революции в человеческой цивилизации, которая входит в эру информационных технологий. Рост развитие сети, совершенствование вычислительной и коммуникационной техники идут сейчас в геометрической прогрессии подобно размножению и эволюции живых организмов. На это в свое время обратил внимание Вернадский:

Со скоростью, сравнимой со скоростью размножения, выражаемой геометрической прогрессией в ходе времени, создается этим путем в биосфере все растущее множество новых для нее косных природных тел и новых больших природных явлений, ход научной мысли, например, в создании машин, как давно замечено, совершенно аналогичен ходу размножения организмов.

Если раньше сетью Интернет пользовались только исследователи в области информатики, государственные служащие, то теперь практически любой желающий может получить доступ к ней. И здесь мы видим воплощение мечты Вернадского о благоприятной среде для развития научной работы, популяризации научного знания, об интернациональности науки.

Всякий научный факт, всякое научное наблюдение,– писал Вернадский, –где бы и кем бы они ни были сделаны, поступают в единый научный аппарат, в нем классифицируются и приводятся к единой форме, сразу становятся общим достоянием для критики, размышлений и научной работы.

Если раньше для того, чтобы вышла в свет научная работа, a научная мысль стала известной миру, требовались годы, то сейчас любой ученый, имеющий доступ к сети Интернет, может представить свой труд ученому миру.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли. Это условие можно считать если не выполненным, то выполняющимся. Возникшая после Второй мировой войны Организация Объединенных Наций (ООН) оказалась достаточно устойчивой и действенной.

4. Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере. Это условие также можно считать выполненным, хотя именно преобладание геологической роли человека в ряде случаев привело к тяжелым экологическим последствиям. Объем горных пород, извлекаемых из глубин Земли всеми шахтами и карьерами мира, сейчас почти в два раза превышает средний объем лав и пеплов, выносимых ежегодно всеми вулканами Земли.

5. Расширение границ биосферы и выход в космос. В работах последнего десятилетия жизни Вернадский не считал границы биосферы постоянными. Он подчеркивал расширение их в прошлом как итог выхода живого вещества на сушу, появления высокоствольной растительности, летающих насекомых, а позднее – летающих ящеров и птиц. В процессе перехода к ноосфере границы биосферы, согласно учению Вернадского, должны расширяться, а человек должен выйти в космос. Эти предсказания сбылись.

6.Открытие новых источников энергии. Условие в принципе выполнено, но иногда с трагическими последствиями. Речь идет об атомной энергии, которая давно освоена и в мирных, и, к сожалению, в военных целях. Человечество (а точнее, политики) пока явно не готово ограничиться мирными целями, более того, атомная (ядерная) сила вошла в наш век, прежде всего как военное средство и средство устрашения противостоящих ядерных держав. Вопрос об использовании атомной энергии глубоко волновал Вернадского еще более полувека назад. В предисловии к книге «Очерки и речи» он пророчески писал:

Недалеко время, когда человек получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который даст ему возможность строить свою жизнь, как он захочет. Сумеет ли человек воспользоваться этой силой, направить ее на добро, а не на самоуничтожение?

Для развития международного сотрудничества в области мирного использования атомной энергии в 1957 г. создано Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), объединившее большую часть государств – членов ООН.

7. Равенство людей всех рас и религий. Это условие если не достигнуто, то, во всяком случае, достигается. Решительным шагом для установления равенства людей различных рас и вероисповеданий стало в прошлом веке разрушение колониальных империй.

8.Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики. Это условие соблюдается во многих странах с парламентской формой правления.

9.Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли. Сейчас трудно говорить о выполнении этого условия в разных странах. Для поддержания российской науки созданы международные фонды. В развитых и даже развивающихся странах, например в Индии, государственный и общественный строй создает режим максимального благоприятствования для свободной научной мысли.

10. Продуманная система народного образования, и подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и ослабить болезни. О выполнении этого условия пока судить преждевременно. Однако Вернадский предупреждал, что процесс перехода биосферы в ноосферу не может происходить постепенно и однонаправленно, что на этом пути временные отступления неизбежны.

11.Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения. Это условие пока также не может считаться выполненным, однако первые шаги в направлении разумного преобразования природы во второй половине прошлого века, несомненно, начали осуществляться. Вся система научного знания дает фундамент для решения экологических задач.

12.Исключение войн из жизни общества. Это условие Вернадский считал чрезвычайно важным для создания и существования ноосферы. Но оно пока не выполнено. В целом мировое сообщество стремится не допустить мировой войны, хотя локальные войны непрерывно возникают.

Таким образом, мы видим, что большая часть условий перехода биосферы в ноосферу выполняется , а те, для которых такие условия еще не созрели, в принципе могут быть выполнены объединенными усилиями всего человечества. Однако ясно, что процесс перехода к ноосфере будет постепенным. Это неоднократно подчеркивал и сам Вернадский, утверждая, что человеческая цивилизация лишь вступает в переходный период от биосферы к ноосфере.

На современном этапе говорить о разумной планетарной деятельности человечества еще рано. Ноосфера – это определенный образ или идеал будущего планетарного развития. Идеи Вернадского намного опережали то время, в котором он творил. В полной мере это относится к учению о биосфере и ее переходе в ноосферу. Только сейчас, в условиях необычайного обострения глобальных проблем современности, становятся ясны пророческие слова Вернадского о необходимости мыслить и действовать в планетарном – биосферном – аспекте. Только сейчас рушатся иллюзии технократизма, покорения природы и выясняется сущностное единство биосферы и человечества. Судьба нашей планеты и судьба человечества – это единая судьба.

Устремленность в будущее – характерная черта ноосферного учения, которое в современных условиях необходимо развивать во всех направлениях.

Похожая информация.

Изменение космической погоды: из одной крайности в другую.

Примерно один раз в 11 лет газеты сообщают о том, что активность Солнца достигла своего апогея во время так называемого “солнечного цикла”, т.е. естественного изменения активности нашего светила. В это время ученые обычно фиксируют увеличение числа солнечных пятен и протуберанцев, потенциально несущих опасность для землян, а интенсивность полярных сияний возрастает.

Повышенная солнечная активность называется “солнечным максимумом”. По прогнозам, в нынешнем году следующий максимум придется на август. Но оказывается, по мнению специалистов, занятых изучением Солнца, повышенное внимание следует уделять не только солнечным максимумам, но и более спокойному периоду солнечной активности - солнечному минимуму, во время которого активность нашего светила не столь велика.

“Во время солнечного минимума влияние космической погоды на нас отнюдь не прекращается, а всего лишь видоизменяется. В результате, мы сталкиваемся с другой крайностью,” - заявляет астрофизик Мадхулика Гухатхакурта (Madhulika Guhathakurta). Она возглавляет проект НАСА “Жизнь со звездой” (“Living With a Star”), в номере “Space Weather” за 19 марта ею в соавторстве была опубликована статья, посвященная солнечной активности.

Сторонники Гухатхакурты считают, что периодические изменения активности Солнца, представляющие собой колебания между солнечным максимумом и минимумом, - это не просто чередование фаз. Каждая из них обладает своей спецификой и может быть по-своему вредоносной.

Солнце является постоянным источником радиации, выбрасывающим потоки заряженных частиц в межпланетное пространство солнечной системы. Космическая погода в околоземном пространстве формируется под влиянием потоков плазмы, магнитных полей и элементарных частиц, устремленных в околоземное пространство.

Во время пика солнечной активности от поверхности солнца в результате вспышек отделяются огромные массы солнечного вещества, извергая в космическое пространство потоки заряженных частиц и радиацию.

И когда все эти массы солнечного вещества сталкиваются с Землей, то в результате спутники могут выйти из строя, а радиосвязь может быть нарушена, что представляет несомненную опасность для космонавтов. Во время гигантских солнечных бурь могут быть повреждены линии электропередач и другие объекты инфраструктуры, расположенные на Земле.

Кроме всего прочего, увеличение интенсивности ультрафиолетового излучения во время солнечного максимума разогревает земную атмосферу, в результате чего ее объем увеличивается, а это, в свою очередь, ведет к увеличению силы лобового сопротивления, действующей на спутники и, в частности, на Международную космическую станцию, тем самым все сильнее притягивая эти объекты к земле.

Для специалистов ЦУП данный факт, конечно же, мало приятен, поскольку из-за этого приходится вновь и вновь “поднимать” спутники и МКС на расчетные орбиты.

Положительный эффект солнечных максимумов заключается в том, что весь космический мусор, заполонивший околоземное пространство, тоже притягивается к Земле. А поскольку частицы мусора сравнительно малы, то, двигаясь под действием силы тяготения, они сгорают в плотных слоях атмосферы, а околоземное пространство очищается.

Теперь возьмем противоположную фазу - солнечный минимум. Здесь все происходит по-другому, и возникают свои опасности: как только солнечный ветер утихает, увеличивается интенсивность потока галактических космических лучей, проникающих в солнечную систему.

В этом случае потоки элементарных частиц с высокой энергией летят на огромных скоростях и, попадая в организм человека, разрушают молекулы ДНК, тем самым увеличивая у астронавтов риск заболевания раком. Именно это является одним из основных препятствий, которое сильно мешает осуществлению недавно заявленного проекта - полет человека на Марс, в соответствии с которым в 2018 году во время солнечного минимума планируется отправить на Красную планету двух землян.

Словом, если космонавты и специалисты ЦУПа считают, что солнечный минимум - время спокойное, то, по мнению г-жи Гухатхакурты, они очень сильно в этом заблуждаются.

Во время солнечного минимума происходит снижение интенсивности ультрафиолетового излучения, в результате чего атмосфера Земли охлаждается, а ее объем уменьшается. Правда, это совсем неплохо для спутников, ведь действующие на них силы гравитации слабеют. Однако отрицательное последствие солнечного минимума состоит в том, что возрастают объемы космического мусора в околоземном пространстве.

Словом, влияние минимумов и максимумов имеет сложный, неоднозначный характер. Именно по этой причине Гухатхакурта вместе с соавтором статьи сравнивает солнечную цикличность с такими явлениями, как Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Эти климатические явления также называются “южная осцилляция” в Тихом океане, причем характерное время данной осцилляции - от двух до семи лет.

Подобно солнечным максимуму и минимуму, Эль-Ниньо и Ла-Нинья характеризуются специфическим набором свойств - и положительных, и отрицательных. Так, во время сезона Эль-Ниньо на западное побережье Южной Америки обрушиваются проливные дожди и даже возникают наводнения, в то время как в Новой Англии стоит относительно теплая и сухая погода, а для сельского хозяйства Перу и Эквадора Эль-Ниньо - настоящий подарок. Теперь возьмем другой крайний случай “южной осцилляции” - сезон Ла-Нинья.

В это время в западной части Тихого океана устанавливается очень сухая погода, в Южной Америке возникают наводнения, а в северной части Северной Америки наступает мягкое лето.

Впервые Гухатхакурта решила серьезно заняться исследованием солнечных циклов во время последнего из минимумов солнечной активности, который был зафиксирован в промежутке между 2008 и 2009 годами. В то время количество солнечных пятен было минимальным, однако интенсивность потока космических лучей наоборот достигла самого высокого из уровней, зафиксированных с момента начала космической эры; верхние слои земной атмосферы сильно ослабели, а количество космического мусора увеличилось. “Звучит все это как-то устрашающе, не так ли?” - спрашивает Гухатхакурта.

Как сказал Роберт Ратледж, возглавляющий бюро прогноза погоды Национальной метеорологической службы Космического центра прогнозирования погоды (NOAA), подход к исследованию космической погоды, предложенный Гухатхакуртой, крайне интересен. “Именно так и нужно проводить анализ. И в этом направлении еще многое предстоит сделать”, - продолжает г-н Ратледж.

Большинство людей склонны считать, что на человека влияют лишь солнечные бури, рекордное количество которых наблюдается, как правило, во времена солнечных максимумов. Однако не меньший ущерб может нанести и солнечный минимум, т.е. минимальный уровень солнечной активности, в результате которого может пострадать работа спутников.

Поскольку самый последний солнечный минимум был очень длительным, а солнечная активность в это время была самой низкой, то, по словам Рутледжа, “некоторые модели, описывающие лобовое сопротивление [спутников] в земной атмосфере, начали давать сбой. И этого никто не ожидал”.

ИноСми по материалам