Вспышки на Солнце и вызванные ими магнитные бури могут выводить из строя спутники и провоцировать энергетические аварии на Земле.
Но правы ли те, кто списывает на геомагнитные возмущения приступы головной боли или повышение артериального давления?
«Уровень угрозы растет»
В СМИ, в том числе вполне серьезных и даже прибегающих к помощи экспертов с научными званиями, часто можно встретить рекомендации на тему о том, как себя вести, если синоптики предупреждают о предстоящей геомагнитной буре.
Что стоит за этими серьезными предупреждениями и рекомендациями? Для того чтобы это понять, необходимо разобраться, что такое геомагнитная буря, каков ее механизм и каким может быть ее воздействие на здоровье человека.
Бури на Солнце
Первый признак непостоянства Солнца — солнечные пятна — люди обнаружили достаточно давно. Существуют данные, что их наблюдали еще в первом тысячелетии до нашей эры. Однако то, что их появление и исчезновение подчиняется 11-летнему циклу, стало понятно только в середине XVIII века. Циклы отсчитываются с 1749 года, и сейчас Солнце находится на пороге нового, 25-го цикла.
Пятна — это лишь одно из проявлений солнечной активности. В зоне солнечных пятен (специалисты называют их активными областями) могут происходить рентгеновские вспышки, возникающие в активных областях в результате «коротких замыканий» в замагниченной солнечной плазме.
Часто такие вспышки сопровождаются корональными выбросами массы, при которых миллиарды тонн плазмы покидают Солнце и улетают в космос со скоростью около 1 тысячи километров в секунду. Если выброс попадет в Землю, от удара облака заряженных частиц верхние слои атмосферы начинают светиться (мы называем это полярным сиянием), а земное магнитное поле начинает колебаться — это и есть геомагнитные возмущения, или магнитные бури.
Корональному выбросу нужно примерно два-три дня, чтобы добраться до Земли, поэтому магнитную бурю можно прогнозировать через три дня после вспышки. Однако расписание магнитных бурь на месяц вперед, которые иногда публикуют в прессе, как правило, — чистое шарлатанство. (Лучше следить за космической погодой у нас на сайте.)
Магнитные бури могут быть вызваны воздействием корональных дыр— так называют зоны с «разомкнутым» магнитным полем, где плазме легче покинуть пределы звезды. Поэтому из этих «дыр» исходит поток высокоскоростного солнечного ветра — со скоростью примерно 600 километров в секунду, примерно вдвое больше, чем у обычного солнечного ветра. Если Земля попадает в эту струю, она может привести к геомагнитным возмущениям, правда не слишком сильным.
Наиболее серьезную угрозу вспышки на Солнце несут космическим аппаратам — их электронику могут вывести из строя протоны и электроны высоких энергий, оказавшиеся в окрестностях Земли в результате корональных выбросов. Кроме того, в периоды высокой солнечной активности земная атмосфера «вспухает», космические аппараты быстрее теряют высоту и могут сойти с орбиты раньше запланированного — именно это случилось с советской орбитальной станцией «Салют-7».
Во времена, когда люди активно пользовались коротковолновым радиодиапазоном, от солнечной активности в большой степени зависела радиосвязь. Во время магнитных бурь менялось состояние ионосферы — огромного «зеркала», которым коротковолновики пользовались для связи с радиостанциями на других континентах, — и связь иногда становилась невозможной. Сейчас, когда связь «ушла» в кабели, эта проблема менее актуальна.
Однако колебания магнитного поля могут влиять на электрическую инфраструктуру. Магнитное поле Земли измеряется в миллиардных долях теслы (магниты медицинских томографов, например, «выдают» 1,5-3 теслы). Геомагнитные возмущения выражаются в том, что земное поле меняется с амплитудой в десятки нанотесл в минуту. Переменное магнитное поле наводит электрические токи во всех металлических предметах, и здесь все сильно зависит от свойств этих предметов. Если он достаточно длинный — будь то мост, трубопровод, линия электропередач, — то наведенные токи могут быть весьма существенными.
Впервые с такой ситуацией человечество столкнулось в конце августа — начале сентября 1859 года, то есть ровно 160 лет назад, когда произошла самая сильная геомагнитная буря, которую регистрировали приборы. Тогда британские астрономы-любители Ричард Кэррингтон и Ричард Ходжсон зафиксировали на Солнце крупную вспышку. На Земле из-за этой вспышки временно стало гораздо светлее, а северное сияние можно было увидеть даже на широте Кубы.
Тогда это событие не принесло существенных потерь, если не считать того, что на несколько дней перестал работать телеграф. Сейчас «событие Кэррингтона» (так именуют эту бурю) имело бы колоссальные последствия — ведь сегодня наш мир гораздо сильнее зависит от электричества, чем в середине позапрошлого века. По расчетам
Национальной академии наук США, аналогичная геомагнитная буря в одних только Штатах нанесла бы ущерб высокотехнологичной инфраструктуре на три триллиона долларов.
К счастью, пока нам везет: 23 июля 2012 года на Солнце произошла вспышка, аналогичная по мощности кэррингтоновской, но она была направлена в сторону от нас.
Тем не менее, в марте 1989 года вспышка на Солнце, сопоставимая по мощности с одновременным взрывом тысяч нейтронных бомб и сопровождавшаяся выбросом солнечной плазмы, не только нарушила вещание радиостанции «Свободная Европа» на СССР (люди, несведущие в астрономии, увидели в этом руку Кремля), но и спровоцировала блэкаут в масштабе целой канадской провинции Квебек.
Политическая гелиобиология
А что же состояние здоровья людей? Как на нем сказываются возмущения геомагнитного поля (если сказываются)? Может, они влияют на какие-то процессы в организме, которые, как и телеграф, связаны с электричеством — то есть на мышечные сокращения и нервные импульсы? Способны ли они влиять на ход «неэлектрических» событий в живом? Ответы на эти вопросы пытается получить гелиобиология.
Чувствительность к геомагнитным бурям — во многом отечественный «бренд». Практически все, кто изучает влияние солнечной активности на живые организмы, упоминают заслуги Александра Чижевского (работал в первой половине XX века) и говорят, что он был основоположником гелиобиологии.
Подавляющее большинство статей, которые удается найти с помощью Pubmed и Google Scholar, написаны российскими учеными, а иностранцы в целом довольно редко поднимают тему «магниточувствительности» (здесь имеется в виду именно зависимость от геомагнитной обстановки) и порой рассматривают ее в негативном ключе.
Такой скептицизм вполне обоснован, ведь ученые — современники Чижевского сомневались в научности и достоверности полученных им выводов. Среди тех, кто отрицал его заслуги, были такие видные фигуры, как физик Абрам Иоффе и биолог Борис Завадовский. Их заявления о деятельности Чижевского послужили одной из причин, почему того сняли с должности директора центральной лаборатории по ионификации, а позднее и репрессировали.
Учитывая, что дело происходило в конце 1930-х годов, можно предположить, что критика в адрес Чижевского имела и политическую составляющую. Тем не менее, два независимых в научном плане академика назвали безграмотным человека, который обосновывалналичие связи между солнечной активностью, с одной стороны, и жизнедеятельностью бактерий, растений и животных и даже социально-политическими событиями, с другой.
Закономерности Чижевский выводил на основе внешнего сходства показателей солнечной активности и биологических либо социальных событий в заданное время, без должной статистической обработки. А «М-лучи», которые якобы открыл Александр Чижевский (по его описанию, они исходят от Солнца и заметно повышают человеческую смертность), сейчас не упоминаются ни в одном приличном источнике, и совершенно непонятно, что это такое.
Поиск корреляций
Но и в наше время гелиобиологические исследования продолжаются. Статьи о них выходят в рецензируемых журналах (пускай зачастую и не самых престижных), так что просто отмахнуться от этой науки не получится.
Чаще всего в работах о влиянии геомагнитных бурь на здоровье человека рассматривают корреляции возмущений магнитного поля Земли с физиологическими параметрами, которые сравнительно удобно измерять длительное время: состоянием капилляров в пальцах рук, вариабельностью сердечного ритма, показателями электроэнцефалограммы в определенных отведениях.
Где-то испытуемые — это здоровые люди среднего возраста, где-то к этой группе добавляют пожилых с инфарктом или инсультом и детей. На них надевают соответствующие датчики, а потом показатели этих датчиков сравнивают с геомагнитной обстановкой в то время и в том месте, где находились испытуемые.
В этой связи интересно было бы посмотреть, как чувствовали себя этим летом люди, зависимые, по их собственному мнению, от геомагнитной обстановки. Ведь с середины мая по август включительно на Солнце не наблюдалось ни одной вспышки такой силы, чтобы она могла воздействовать на Землю.
Что же показали эти исследования? К сожалению, сведения о них встречаются редко, к тому же к их результатам следует относиться с осторожностью. И совершенно понятно почему.
Отрицательные результаты (когда связи между какими-то явлениями или механизм, обеспечивающий эти связи, не найдены, а задача заключалась именно в этом) не так охотно публикуются в научных журналах, как положительные: они мало что добавляют к уже имеющейся картине мира. К тому же, если связи не обнаруживаются, — и эта «неудача» повторяется у независимых исследовательских коллективов, — логично прекратить поиски в этом направлении, а силы и прочие ресурсы перебросить на более плодотворные проекты.
Поэтому если в специальной литературе геомагнитные бури и упоминают, то обычно в «позитивном» (как симптомы шизофрении) ключе: пишут о том, что они оказывают эффект на какой-то из аспектов здоровья.
Но и кое-какие работы, показывающие отсутствие связи между солнечной активностью и здоровьем человека, в свое время тоже публиковались. Одна из них, по-видимому, и стала причиной непопулярности гелиобиологии на Западе.
Магнитное чувство у человека
На живой организм чаще всего могут воздействовать те факторы, которые он способен ощутить органами чувств — либо те, что имеют запредельное значение (скажем, гамма-излучение человек не ощущает, но может умереть от него, если интенсивность излучения превысит определенный порог).
Магнитное поле Земли не угрожает жизни: его интенсивность измеряется десятками микротесла, ее колебания — десятками, максимум сотнями нанотесла. Остается один вариант, при котором они могут заметно влиять на человека: он воспринимает их органами чувств.
Есть организмы, которые действительно это умеют. Некоторые бактерии располагаются вдоль силовых линий магнитного поля — правда, не по собственному желанию, а пассивно. Магнетотаксис (так называется это явление) им обеспечивают скопления магнетита Fe3O4 в структурах — магнетосомах.
По-видимому, нечто подобное умеют и круглые черви, и птицы. Кто-то связывает их способность ориентироваться по индукции магнитного поля с магнетитом, кто-то — с криптохромовым компасоми мелатонином. Однако в организмах упомянутых беспозвоночныхи позвоночных машинерию для магниточувствительности пока достоверно не нашли.
Не обнаружили ее и у человека. У него, честно говоря, и саму способность к магниторецепции еще только ищут. Занимается этим Джозеф Киршвинк из Калифорнийского технологического института (Калтеха). Он впервые обнаружил ископаемые остатки магниточувствительных бактерий (у самых древних из них весьма солидный возраст — почти 2 миллиарда лет) и вообще начинал карьеру с исследования прошлого Земли (ему принадлежит авторство гипотезы «Земли-снежка»).
В 21 веке Киршвинк плотно занялся магниторецепцией у человека. В марте 2019 года его группа опубликовала работу, в которой показано: при изменении ориентации магнитного поля, имитирующего поле Земли (от которого испытуемые на деле были изолированы), у человека меняется электрическая активность мозга в альфа-диапазоне. Вывод: Homo sapiens обладают магниточувствительностью, однако в сознание данные о параметрах магнитных полей не попадают.
Тут есть много «но». Магнитное чувство у человека искали и раньше, но не находили. Вероятно, виной тому огрехи обработки электроэнцефалограмм, которые Киршвинк исправил. Однако механизм магниторецепции, которому отводят роль главного кандидата, — криптохромовый — не подходит для восприятия тех изменений, из-за которых колебалась активность мозга испытуемых в альфа-диапазоне (тут нужен магнетит).
Ну и наконец: в экспериментах Киршвинка индукция магнитного поля не менялась и постоянно была равна таковой для широты Пасадины, места расположения Калтеха: 35 микротесла. Между тем при геомагнитных бурях меняется именно она. Таким образом, даже если люди магниточувствительны, это может не иметь никакой связи с геомагнитными бурями.
