РЕФЕРАТ
по физике
на тему:
“Природные магнитные аномалии. Влияние магнитных полей на живые организмы”
ВЫПОЛНИЛ:
ученик 10-Бкласса
ООШ № 8
Кравченко Евгений
Украина, Харьков-2006г.
На земном шаревстречаются местности, в которых магнитные элементы изменяются очень резко иимеют значения, сильно отличающиеся от соответствующих значений в соседнихместностях. Такие области называются областями магнитной аномалии.
Причиной магнитнойаномалии в большинстве случаев является наличие под поверхностью Земли большихмасс магнитной железной руды. Поэтому изучение магнитной аномалии может датьценные указания о наличии и расположении этих залежей. Детальное изучениемагнитного поля Земли представляет собой мощное орудие исследования скрытых внедрах Земли богатств. Магнитная разведка является в настоящее время одним изочень важных и широко применяемых геофизических методов разведки полезныхископаемых.
Одной из самыхбольших и хорошо изученных магнитных аномалий является Курская магнитнаяаномалия, исследованная под руководством академика П.П. Лазарева. Былипроизведены интересные наблюдения в районе Курской магнитной аномалии, где ужедавно обнаружено в недрах железо, резко меняющее магнитное поле Земли наповерхности. Урожайность в сельских хозяйствах, расположенных вблизи зонмагнитной аномалии, по сравнению с урожайностью в сельских хозяйствах, находящихсяв других районах, аналогичных по почвенно-климатическим условиям, но снормальным магнитным полем Земли, оказалась на 10-15% ниже. Сейчас можносчитать доказанным, что рост и развитие семян зависят от ориентации их посадкиотносительно магнитного поля Земли.
Несколько словскажем о магнитном поле окружающей среды. Магнитное поле окружающей человека иживотных среды складывается из двух основных составляющих: 1) магнитных полей,создаваемых электрифицированным транспортом, работающими электродвигателями игенераторами, линиями электропередачи и т.д., и 2) магнитного поля Земли.Магнитное поле характеризуется значением напряженности. Напряженность поля отискусственных источников можно определить только опытным путем для даннойтерритории при данном числе и расположении электротехнических установок.Магнитное поле Земли характеризуется строго определенными составляющими, хотятоже по численным значениям можетменяться. Элементы земного магнетизма в каждой точке земного шара с течениемвремени медленно изменяются. Для некоторых европейских станций уже имеютсянаблюдения за 300-400 лет, и можно довольно ясно представить себе закон, покоторому происходят эти медленные или, как говорят, вековые изменения земного магнитного поля.
Однако, помимоэтого векового изменения земного магнитного поля, элементы земного магнетизмаеще немного меняются периодически в течение суток и в течение года. Этиизменения, носящие название суточного и годового хода земногомагнетизма, невелики.
Все этипериодические изменения магнитного поля происходят довольно плавно. Однаковремя от времени случается, что магнитное поле Земли сразу, в течениенескольких часов, меняется очень сильно. Это явление носит название магнитноговозмущения, или магнитной бури. Магнитная буря продолжается обычно от 6 до 12 часов, а затем элементы земногомагнетизма постепенно возвращаются к своим нормальным значениям. Магнитные буриво время равноденствий случаются чаще, чем в другие времена года.
Число иинтенсивность магнитных бурь в разные годы различны. Периоды максимумамагнитных бурь повторяются с промежутком в 11,5 года. После каждого такогопериода число бурь постепенно уменьшается, достигает минимума и затем начинаетснова повышаться до максимума. Ряд других явлений: число полярных сияний, числосолнечных пятен, некоторые явления, связанные с распространением радиоволн идр., также имеют периодичность в 11,5 года. В настоящее время можно считатьустановленным, что эти совпадения не случайны, а указывают на внутреннюю связьупоминаемых явлений.
Действиеэлектричества на живое известно давно, однако познание природы его, посуществу, только начинается. Влияние магнитных полей на живое обнаруженоотносительно недавно, хотя о том, что эти поля существуют, люди знали уже многовеков тому назад и практическое использование магнитных явлений на благочеловека началось с создания компаса за 2-3 тысячи лет до нашей эры.
Давно обнаруженабиологическая ориентация развития растений, перелета птиц и т.д. Сериейнаблюдений показано, что при отсутствии каких-либо четко выраженныхестественных или искусственных ориентиров животные при свободном перемещенииориентируются по силовым линиям магнитного поля Земли. В 50-х годах эти явленияначали получать научное обоснование. Этому способствовали следующие наблюденияученых: в зависимости от того, как расположены в почве семена кукурузы ипшеницы относительно силовых линий магнитного поля Земли, существенноизменяются процессы их прорастания. А.С.Пресман подтвердил, что семена, высаженные корешком зародыша к южному магнитномуполюсу, прорастают быстрее, чем высаженные корешками к северному. Географическиеполюсы севера и юга не совпадают с магнитными полюсами. Семена, высаженныеперпендикулярно силовым линиям,прорастают хуже, чем при параллельном расположении.
Исследованиями,проведенными в 50-70-х годах, установлено влияние на человека магнитныхполей вообще и магнитных бурь в частности. Об этомдостаточно убедительно и обстоятельно говорится в книгах А.С. Пресмана«Электромагнитные поля в биосфере» и «Электромагнитное поле и природа».Приведем некоторые примеры.
В 1930 году А.Л.Чижевский, а затем и другие исследователи обратили внимание на связь междуразвитием ряда заболеваний и процессами, происходящими на Солнце. На основестатистических данных, полученных за много лет, А.Л. Чижевский показал связьмежду возрастанием солнечной активности и вспышками эпидемии чумы, холеры,дифтерии, гриппа, менингита и даже возвратного тифа. Английскими учеными установленчетко выраженный рост нервно-психических заболеваний при 67 магнитных бурях.Подобные данные получены на 40 тысячах заболеваний. В период 1957-1961 гг. на30 тысячах заболеваний было прослежено влияние 7, 14, 21, 35-дневныхсистематических возрастаний магнитной напряженности на тяжесть протеканиязаболеваний. Обнаружено подобное влияние на развитие нарушениясердечно-сосудистой деятельности. В этом плане представляют интересобстоятельные наблюдения, проведенные В.М. Гнедушевым в Свердловске.
А.С. Пресманобращает внимание на то, что в периоды солнечной активности возрастаютразмножение и токсичность ряда болезнетворных бактерий, повышается скоростьсвертывания крови и число лимфоцитов. В.К. Подшебякин в Киеве на очень большомчисле случаев установил четкие изменения биопотенциалов по амплитуде, частоте иформе кривых, происходящие во время магнитных бурь. На основе своих данных онклассифицирует людей на следующие группы: к первой группе относятся те, которыеизменением значения амплитуды биопотенциала головного мозга реагируют нанаступающую магнитную бурю за 3-4 дня; ко второй — за сутки; к третьей — вмомент самой бури; к четвертой — по прошествии 2-3 дней после бури и,наконец, к последней (10-15% наблюдаемых) — люди, на состоянии биопотенциалакоторых магнитная буря не отразилась. Приведенные факты не являютсяисчерпывающими. Однако полученные в разное время, в разных странах и разныминаблюдателями выводы однозначно доказывают, что факт влияния магнитных полей имагнитных бурь на человека достоверен. Было доказано, что только магнитное поледействует на весь организм сразу в целом: от тела и органа до клетки иотдельных ее молекул и атомов.
Присущи лимагнитные свойства живому? Примеры влияния магнитных бурь на живой организмвызвали необходимость проведения исследований. Сложность этих исследованийсостоит в том, что область магнитных измерений малых величин является одной изсложнейших областей измерительной техники. Только в 60-х годах с появлениемпротонных магнитометров, обладающих достаточной точностью и разрешающейспособностью, и других новых приборов, которые помогли окончательно исследоватьмагнитные свойства живого организма, установлено наличие переменного магнитногополя, возникающего при работе сердечной мышцы, и это сразу нашло практическоеприменение.
У нас и за рубежомсозданы первые образцы магнитокардиографов. Использование их в клиникахпоказало возможность выявления начала сердечных заболеваний значительно раньше,чем это делается с помощью электрокардиографа.
Шагом впередявился прибор для измерения магнитных полей мозга человека, созданные ученымиСССР. Магнитоэнцефалограммы, снимаемые этим прибором, существенно дополняютпривычные электроэнцефалограммы. С его помощью уже получены первыеположительные результаты в диагностике патологической напряженности мышц,аномалий магнитных свойств плазмы крови.
Где источникимагнитных полей живого организма и как они взаимодействуют с магнитными полямиатмосферы?
Сначала оисточниках. Важнейшую роль в процессах жизнедеятельности играют биотоки,создаваемые мигрирующими по молекуле электронами и ионами. В первом приближенииможно считать, что эти токи, переменные по значению, и являются источникоммагнитных полей живого организма. Это показывает, что на биоэлектричествораспространяются общие законы электромагнетизма: возникает и изменяется позначению ток, возникают и изменяются магнитные поля. Магнитные явления, несомненно,отражают очень тонкие и сложные явления, происходящие в живом организме.
Следующий оченьперспективный и весьма сложный этап — изучение взаимодействия магнитных полей внешней среды и человека. Характернойособенностью его будет комплексное рассмотрение всех параметров среды, и впервую очередь биоэлектромагнитных явлений.
Важность такогорассмотрения можно проиллюстрировать примером. Л.К. Сапожков проводил работы поисследованию возможности создания рациобиосферы в замкнутых помещениях, под которойв отличие от известного понятие биосферы понимается искусственно создаваемаяокружающая человека среда, обеспечивающая оптимальные условия его пребывания иработы. В процессе проведения этих исследований был сделан сравнительный анализвлияния всех основных факторов окружающей среды на состояниесердечно-сосудистой системы человека. Материалом исследования было числовызовов в сутки скорой медицинской помощи в Санкт-Петербурге к людям при острыхсердечных приступах. Полученные данные сопоставлялись с метеорологическимифакторами среды. В качестве таких факторов были взяты температура, влажность,атмосферное давление, изменение атмосферного давления, изменение магнитногополя Земли.
Аналитическаяобработка свыше 100000 вызовов показала следующее. Число вызовов по дням к этойкатегории больных непостоянно — иногда день ото дня оно увеличивается болеечем в 2-2,5 раза. Сначала предполагалось, что основным фактором, определяющимувеличение вызовов, были резкие перепады температуры или давления. Дело в том,что суточные колебания магнитного поля Земли невелики. Колебания магнитногополя, образующегося за счет промышленных и транспортных электромеханизмов, вомного раз больше. По существу, измерить колебания магнитного поля в городахневозможно. Пришлось использовать данные измерений магнитного поля, получаемыеиз магнитоионосферной лаборатории. Произведенная по составленному Л.К.Сапожковым алгоритму статистическая обработка методом идентификации процессадала неожиданный результат. Число вызовов зависит от параметров окружающейсреды, и на его увеличении, по-видимому, сказались неблагоприятные измененияэтих параметров. Из них основными оказались изменение магнитного поля и резкиеперепады суточной температуры и атмосферного давления при определенном соотношениивсех других параметров.
Основной выход из этого исследованияследующий. Сердечно-сосудистая система и весь организм обладают удивительно тонковыраженной чувствительностью к изменению магнитного поля Земли и частотныхсоставляющих перепада атмосферного давления. При экспериментах на животных,проводимых в магнитных полях значительно большей напряженности по сравнению смагнитным полем Земли и отличных от него по форме измерения, удалось обнаружитьвлияние полей на животных, но оно оказалось иным, чем на человека. Обследованиелюдей, работающих по условиям профессиональной деятельности вблизи источниковмагнитного поля, показало наличие жалоб на ухудшение состояния здоровья; однакоэто ухудшение е протекает в столь острой форме, с какой приходится сталкиватьсяврачу скорой помощи. Отсюда напрашивается общий вывод.
Биоэлектрические ибиомагнитные явления неразрывно связаны с электричеством и магнетизмомокружающей атмосферы и всеми физическими ее параметрами. Изучение этих связей открываетудивительные перспективы в познании живой материи, а главное, дает возможностьрегулировать и создавать оптимальные условия среды, окружающей человека, иусловия его деятельности.
Использованная литература:
· В.Е. Манойлов, «Электричество и человек», Л., 1983г.
· Г.С. Ландсберг, Элементарный учебник физики, том 2, М., 1973г.
· Г. Липсон, «Великие эксперименты в физике», М., 1972г.
· Большая школьная энциклопедия, том 2, М., 2003г.