Потік променевої енергії або потужність променевої енергії в метеорології вимірюється у ватах (Вт), ерг/с, інтенсивність (густина) сонячного випромінювання - в кал/см2 за 1 хв.

Інтенсивність і спектральний склад сонячної радіації біля поверхні Землі залежать від висоти стояння Сонця і прозорості атмосфери. Чим вище Сонце, тим більша інтенсивність радіації і тим вона багатша УФ-променями. Коли Сонце в зеніті, його промені проходять найкоротший шлях. Ця товщина шару повітря на рівні моря прийнята за одиницю і називається масою атмосфери. Інтенсивність сонячної радіації зростає по мірі підйому над рівнем моря. Прозорість повітря залежить від наявності у ньому водяної пари і пилових частинок. Водяна пара затримує інфрачервоні промені, а пилові частинки і дим - переважно УФ-випромінювання, втрати якого можуть сягати 20-40%.

Сонячна радіація, яка надходить безпосередньо від Сонця, називається прямою, від небесного схилу - розсіяною, від поверхні різних предметів - відображеною. Сума всіх цих видів радіації, яка падає на горизонтальну поверхню, називається сумарною радіацією. Відносна частка розсіяної радіації в загальному потоці по мірі збільшення висоти стояння Сонця зменшується. В ясний сонячний день, коли Сонце стоїть в зеніті і повітря прозоре, до 50% сумарного потоку УФ-променів припадає на розсіяну радіацію. Хмари, особливо верхнього і середнього ярусу, відбиваючи прямі промені Сонця, звичайно збільшують загальний потік розсіяної радіації.

З інших видів випромінювання найбільшого значення для організму людини набувають космічні промені, які попадають в атмосферу з космічного простору.

Електромагнітні поля, які виникають в космічному просторі, можуть змінювати характер погоди, особливо в тих районах, де нижні шари атмосфери знаходяться в стані нестійкої рівноваги. З цих зон збудження електромагнітні хвилі послідовно поширюються на великі площі земної поверхні, викликаючи на своєму шляху відповідні зміни в біосфері і погоді. Коливання погодно-метеорологічних умов, в свою чергу, супроводжуються змінами електромагнітних параметрів довгохвильового діапазону атмосферного походження.

Таким чином, природна радіація, яка спостерігається в атмосфері (хвильова і корпускулярна), складається ніби з трьох складових, які мають різне походження: одна частина надходить в атмосферу з Космосу, друга утворюється в атмосфері при підсиленні атмосферної циркуляції і третя - випромінюється поверхнею Землі, а саме радіоактивними речовинами, які знаходяться в ґрунті. Крім природної радіації, в приземному шарі атмосфери присутня і штучна радіація, яка створюється діяльністю людини.

З числа багатьох вірогідних чинників космічного походження, що впливають на біосферу Землі, в даний час головним чином вивчена сонячна активність (СА)

По сучасних уявленнях, прояви останньої можуть впливати на біологічні процеси безпосередньо або через магнітосферу Землі.

Основні відомості по фізиці Сонця і геомагнітному полю (ГМП), необхідні для розуміння, вивчення, оцінки і прогнозування можливого впливу їх активності на людину (П. І. Бакулін і співавтори, 1983; Яновський М. Би., 1978; Вітінський Ю. І., 1983; К. П. Бєлов і Н. Т. Бочкарьов, 1983, і ін.):

На середній відстані від Землі видимий радіус Сонця рівний 696 000 км. і, отже, відстань від Сонця до Землі складає приблизно 15 його діаметрів. Сонячна речовина рухається навколо одного з сонячних діаметрів, званого віссю обертання Сонця. Плоскість, що проходить через центр Сонця і перпендикулярна осі обертання, називається сонячним екватором, а кут між плоскістю екватора і радіусом, проведеним з центру Сонця в дану крапку на його поверхню, - геліографічною широтою.

Сонячна атмосфера (самі зовнішні шари Сонця) складається з фотосфери, хромосфери і корони. Температура фотосфери наближається до 6000°К і росте в глибину. З висотою щільність фотосфери зменшується, і температура падає до 4500°К.

З сонячної корони походить постійне закінчення плазми в міжпланетний простір — сонячний вітер, швидкість якого у Землі досягає 300—400 км/с. Сонце генерує також потік радіовипромінювань. У сонячній атмосфері часто виникають і міняються так звані активні утворення, що відображають динаміку процесів, що відбуваються на Сонці, і їх інтенсивність. До таких утворень належать факели, плями, спалахи хромосфер та ін.

Загальне магнітне поле Сонця має напруженість біля 1Е. Величина ця збільшується в активних областях. При посиленні магнітного поля до десятків і сотень ерстед у фотосфері з'являються факели, що існують протягом декількох тижнів, місяців. У зоні факелів, в ділянках найбільш високих параметрів магнітного поля, що досягають тисяч ерстед, виникають сонячні плями, діаметр яких може бути декілька десятків тисяч кілометрів. Декілька плям, сконцентрованих в межах відносної невеликої поверхні, складають групу плям. Площа, займана групою плям, поступово зростає, досягаючи максимуму на 8—10-й день, потім протягом 1,5—2 місяця плями зменшуються, розпадаються і зникають. Над факелами і плямами у фотосфері і в хромосфері з'являються ділянки яскравих плям — флокули.

Наймогутнішим проявом сонячної активності, що швидко розвивається, є спалахи хромосфер, що є раптовим нетривалим збільшенням яскравості в невеликій ділянці в зоні сонячних плям. Враховують загальне число і потужність спалахів за день. Розрізняють потужності в 1, 2, 3 і 4 бали. Основними причинами сонячної активності є кількісні і якісні зміни, що відбуваються в магнітних полях Сонця.

Сонячна активність (СА) зазнає циклічні зміни з періодичністю різної тривалості. Найбільш відомий і вивчений 11 — 12-річний цикл СА, що супроводиться зміною полярності магнітних полів провідних плям в їх групах. Менш виражений 22-річний цикл.

Основні індекси сонячної активності. Найбільш поширеним і вивченим індексом СА є число сонячних плям на видимому диску Сонця. Як такий індекс широко застосовуються так звані числа Вольфа, визначувані по формулі:

W(R)= K(10q+F)

де q — число груп плям на видимому сонячному диску, f — число всіх плям у всіх групах, До — поправочний коефіцієнт, пов'язаний з умовами спостереження (тип телескопа і ін.).

Особливо показове зіставлення динаміки середньомісячних, середньо квартальних, середньорічних значень числа Вольфа, точність яких істотно вище щодобових значень. Добові значення цього індексу, що реєструються з 1749 р., коливаються залежно від фази СА від 0-3 до 150-250.

Другий показник СА — сумарна площа сонячних плям, видимих на диску Сонця (8-індекс), яка виражена в мільйонних долях півсфери. Межі вимірювання — від Об до декількох тисяч м.д.п. Між індексами S і W існує лінійний зв'язок, що виражається співвідношенням 8 = 16,7W.

Важливим показником СА є радіовипромінювання Сонця. Для його характеристики використовують різні діапазони, але найчастіше випромінювання при довжині хвилі 10,7 см (F10,7). Радіовипромінювання сонця виражається в сонячних одиницях потоку (1 с.о.п.= 10-22 Вт/м3/с). Межі зміни — 50—300 с.о.п.

Для характеристики спалахуючої активності застосовується так званий щоденний індекс спалахуючої активності (if) обчислюваний за спеціальною формулою. Межі зміни від 0 до 500. Максимуми спалахуючої активності доводяться на весняно-літні місяці (березень, травень, липень, серпень), а мінімуми — на осінньо-зимових (А. А. Шпітальна, 1979).

2     Геофізичні:

- напруженість планетарного і аномального геомагнітного поля, геомагнітні бурі, імпульси.

Одним з головних провідників впливу Сонця на Землю є геомагнітне поле, яке має вельми складну структуру і властивості. Складні і причини, які лежать в основі його виникнення. Цей зв'язок опосередковується через перерозподіл магнітних силових ліній, сонячного вітру і магнітосфери Землі.

Магнітне поле Землі можна поділити на дві принципово відмінні частини. Основна її частина обумовлена процесами в земному ядрі, де внаслідок безперервних і регулярних переміщень електропровідної речовини створюється система електричних струмів. Друга частина пов'язана з земною корою. Гірські породи земної кори, намагнічуючись головним електричним полем (полем ядра), створюють власне магнітне поле, яке сумується з магнітним полем ядра. Постійне геомагнітне поле, тобто поле, пов'язане з ядром Землі і його корою, змінюється в часі. Ці зміни не дуже відрізняються за величиною і мають цикл з періодом до одного року.

Спостерігаються зміни в магнітному полі Землі і у зв'язку з рухом Землі і Місяця навколо своєї осі. Це так звані місяцедобові і сонцедобов і коливання.

Магнітне поле Землі переходить в міжпланетне в області магнітосфери. Дуже часто наслідком збільшення сонячної активності є магнітосферні бурі, під час яких спостерігаються потужні полярні сяйва, сильні геомагнітні та іоносферні бурі, збільшення густини потоку рентгенівського випромінювання, а також мікропульсація різних наднизькочастотних електромагнітних хвиль та ін.

В магнітному полі Землі магнітосферні бурі звичайно проявляються геомагнітною бурею і це відбувається, як правило, одночасно на всій поверхні Землі і триває кілька діб. За інтенсивністю магнітні бурі поділяють на малі, помірні, великі і дуже великі. Виділяють магнітні бурі з несподіваним і поступовим початком. Однак існують дні, коли збуджена не вся магнітосфера, а окремі її ділянки. В цей час в атмосфері Землі спостерігаються окремі, порівняно невеликі збудження (геомагнітне збудження).

Виникає закономірне запитання, чи можливо, щоб такі незначні коливання геомагнітних полів, які вимірюються одиницями або десятками гам (0,795775 мА/м), мали вплив на живі організми, в той час як біосфера заповнена штучними електромагнітними полями значно більшої напруженості.

В організмі не знайдено спеціальних рецепторних зон, які б сприймали електромагнітні коливання. Однак є достовірні відомості про вплив природних магнітних полів на вищі центри нервової і гуморальної регуляції, на біотоки мозку і серця, на проникність біологічних мембран, на властивості водних і колоїдних систем організму.

Встановлено, що всі чотири класи магнітних хвиль (малі, помірні, великі і дуже великі) в значній мірі (на 2-5 порядків) перевищують порогові значення енергії рецепторних зон.

Під час серцевої діяльності створюється магнітне поле порядку 10-7-10-8 Ге з частотою коливань 1 Гц, під час мозкової діяльності - 10"9 Ге з частотою коливань 10 Гц.

Біологічна дія хвиль низької частоти, інтенсивність яких значно зростає через кілька годин після хромосферного спалаху на Сонці, доведена рядом досліджень. Встановлено, що мозок людини випромінює хвилі тих самих характеристик, що і хвилі атмосфери. Психофізіологічні реакції більшості людей змінюються в значній мірі в ті дні і години, коли спостерігаються спалахи випромінювань низької частоти.

Встановлена дуже важлива роль атмосферної електрики в життєдіяльності живих організмів. Багато фізіологічних і патологічних процесів, викликаних погодними умовами, пов'язують з цим явищем. Атмосферна електрика -сукупність електричних явищ, які відбуваються в атмосфері і характеризуються наступними параметрами:

а) градієнтом потенціалу;

б) позитивною, негативною, сумарною провідністю повітря;

в) коефіцієнтом уніполярності;

г) вертикальним струмом провиності.

3. Електричний стан атмосфери

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8