Страну в ближайшие дни накроет магнитная буря. А откуда они берутся и как влияют на людей? Отвечают пермские ученые

Метеорологи обещают, что завтра, 13 сентября, начнется сильная магнитная буря, которая затронет жителей всех регионов России и продлится три дня. Почему вообще появляются магнитные бури и как они влияют на человеческий организм и на технические приборы? Об этом рассказали физики пермского политеха.

Магнитные бури — это особый тип изменений магнитного поля Земли, рассказывает кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей физики вуза Вячеслав Кирчанов. Электрические токи, протекающие в жидком электропроводящем слое внешнего ядра Земли, являются источником геомагнитного поля планеты.

Солнце — это раскаленный газовый шар, где в процессе горения водорода образуется гелий и выделяется большое количество тепла. В сторону Земли от Солнца непрерывно излучается свет и направляется солнечный ветер (поток заряженных частиц, которые представлены ядрами атомов гелия и водорода). Частицы со скоростью 300 километров в секунду и выше налетают на магнитное поле Земли.

Магнитосферу (то есть то, что находится внутри магнитного поля) обдувает потоком солнечного ветра, и из-за этого на ее границе появляются электрические токи восточного направления. Они увеличивают магнитное поле Земли на экваторе. Также появляются изменения, колебания магнитного поля Земли на полюсах, их называют спокойными изменениями магнитного поля Земли.

— Но при вспышках на Солнце происходит выделение огромного количества энергии, — рассказывает специалист. — Это приводит к увеличению рентгеновского и ультрафиолетового излучения, возникновению ударных волн и выбросу гелиево-водородной плазмы солнечного ветра даже за орбиту Земли. Удар по магнитному полю Земли сжимает его и усиливает электрические токи на поверхности магнитосферы.

У магнитных бурь выделяют три фазы. Начальная длится от 10 до 60 минут, затем начинается главная, которая продолжается от 3 до 20 часов. После этого идет фаза восстановления, которая занимает от одного дня до пяти суток. Во время главной фазы из всего падающего на магнитосферу потока энергии внутрь магнитосферы передается 1–5%.

Чем сильнее магнитная буря, тем в более низких широтах ее можно наблюдать. Также может появиться северное сияние. Оно возникает, когда радиационные частицы во время вспышек на Солнце направляются к Земле и начинают ионизировать с атмосферой. Обычно северное сияние видно в широтах от 80 градусов и выше. Магнитное поле может изменяться и локально, например у месторождений железа или ферритов (оксид железа с оксидами других металлов). Ферромагнитные частицы намагничиваются лучше других и участками усиливают магнитное поле планеты, рассказывает кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной физики политеха Эргаш Нуруллаев.

— Человек так же, как и любая материя, состоит из атомов. При атомах появляются свободные электроны, которые во время магнитных бурь начинают двигаться в сторону усиленного магнитного поля Земли, — рассказывает Эргаш Нуруллаев. — Из-за этого метеозависимые люди начинают чувствовать слабость, снижение тонуса организма, скачки артериального давления и головную боль.

Магнитное поле в организме человека существует благодаря наличию в нем ферромагнитных частиц, которые сильнее других намагничиваются. К ним относят, например, железо. Самое сильное магнитное поле у здорового сердца человека (10⁻¹⁰ Тл). Обычный геомагнитный шум составляет примерно 10⁻⁸–10⁻¹⁰ Тл, городской магнитный шум —10⁻⁷–10⁻¹¹Тл. В максимуме они могут превышать собственное магнитное поле сердца в 100 раз, что оказывает вредное воздействие на организм человека, говорит специалист.

При этом на космонавтах изменения магнитного поля Земли сказываются меньше, чем на людях с поверхности. Для строительства орбитальных станций используют материалы, из-за которых магнитное поле самой станции очень мало. Космонавты на круговых орбитах находятся примерно в 400 километрах над уровнем моря, а ближний радиационный пояс Земли начинается с 500–600 километров. Он содержит заряженные частицы — протоны солнечного ветра большой концентрации. Если магнитная буря очень сильная, то доза радиации для космонавтов может быть значительной. Вячеслав Кирчанов отмечает, что профессия космонавта очень вредна и год полета равен примерно 10 годам жизни на Земле.

Больше, чем на людях, магнитные бури сказываются на устройствах и приборах. Бури могут вывести из строя системы радиолокации, заблокировать работу спутников и свести их с орбиты. Для защиты устройств от внешнего магнитного поля можно создать вокруг них электрическое поле — «шар», по поверхности которого пущен ток. Внутри него магнитное поле не будет формироваться, но создать такие условия дома очень сложно. И Эргаш Нуруллаев советует на время магнитных бурь отключать электроприборы от источников питания.

— Почему во время грозы нам рекомендуют отключать устройства от розетки? Гроза, как и магнитная буря, — явление магнетизма: электрический разряд формирует молнию, которая представляет собой плазму — поток ионизированных частиц, к которым устремляются свободные электроны, — объясняет ученый.

Отключить приборы могут только сильные магнитные бури, которые бывают крайне редко. Чаще устройства нужно защищать от магнитных полей других электроприборов. Вячеслав Кирчанов рассказывает, что есть ферромагнитные экраны, которые представляют собой листы и цилиндры с высокой магнитной проницаемостью и низкой остаточной индукцией для защиты устройств от внешних магнитных полей. Эти экраны используют, например, чтобы локализовать магнитное поле трансформаторов, постоянных магнитов, которые могут оказать негативное воздействие на окружающую среду или нарушить работу устройств поблизости.

— Человечество не может контролировать магнитные бури, Солнце и ядро Земли. Жизнь на планете миллиард лет существует в условиях периодических магнитных бурь и, более того, в условиях неоднократного отсутствия магнитного поля Земли. Как возмущение магнитные бури оказывают глобальное действие на все уровни биомассы планеты, начиная от вирусов и микробов и заканчивая человеческим обществом, — говорит Вячеслав Кирчанов.

Магнитные бури также влияют на атмосферу и ее состав, и эти изменения могут способствовать росту некоторой формы вируса или, наоборот, уничтожить ее, отмечает Эргаш Нуруллаев.

Ранее мы публиковали мифы о здоровье, в которые люди продолжают верить.