кандидатская

Для обсерватории «Москва» критерии оценки К-индекса представлена в

таблице 1.1.

Таблица 1.1. Таблица построения К-индекса

Планетарный Кр-индекс вычисляется как среднее значение К- индексов, определенных на 13-ти геомагнитых обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также лежит в пределах от 0 до 9, но Кр-индекс определяется с точностью до 1/3: 4- означает 3 и 2/3, 4о - 4 ровно, 4+

означает 4 и 1/3.

В последнее время вместо Кр-индекса часто употребляется Ар- индекс.Ар-индекс определяется в единицах магнитного поля (нанотеслах) и представляет среднее значение вариации магнитного поля, соответствующее данному Кр-индексу:

Таблица 1.2. Соответствие Ар индекса Кр индексу

. . i

Таблица 1.2. (продолжение) - Соответствие Ар индекса Кр индексу

21

Ар-индекс является линейным индексом (увеличение возмущения в несколько раз дает такое же увеличение индекса) и во многих случаях использование Ар-индекса имеет больше физического смысла.

Качественная характеристика состояния магнитного поля в зависимости от Кр-индекса приведена в таблице 1.3.

Таблица 1.3.

Качественная характеристика состояния магнитного поля в зависимости от Кр-индекса.

Таким образом, оценивая приращение вектора магнитной индукции, и сопоставляя его значение с данными таблицы 1.1, имеем возможность качественно оценить геомагнитное возмущение естественного характера на основании значений таблицы 1.3.

1.2Влияние вариаций магнитосферы Земли на ее биосферу

Сначального этапа наблюдения учеными, за состоянием параметров магнитосферы Земли, было сформулировано определённое количество теорий, доказывающих непосредственное влияние изменения параметров состояния магнитосферы Земли на её биосферу, и в частности на человека.

В основном эти теории опираются на изменение микротоков протекающих в нервной системе живых организмов, и на изменение дрейфа частиц, предрасположенных к намагничиванию, и входящих в состав биоорганизмов.

Существует ряд фактов, подтверждающих непосредственное влияние магнитного поля, и в частности магнитного поля Земли, на жизнедеятельность биосферы Земли [9]:

22

•Ориентация по магнитному полю Земли мигрирующих птиц;

•Ориентация по магнитному полю Земли микроорганизмов, с целью

поиска оптимальных условий для существования;

(Магнетотоксические бактерии встречающиеся в морской глине, используют магнетосомы внутри своих клеток и выстраиваются в цепочки, чтобы различить «верх» и «низ» в Земном магнитном поле. Это помогает бактериям передвигаться через водную толщу в поисках подходящих условий для развития. Вышеуказанные магнетосомы состоят из нанокристаллов магнитного минерала — магнетита (БезОД и имеют размеры порядка 50 нм.);

•Ориентация некоторых видов млекопитающих по магнитному полю.

•Сильные электромагнитные бури могут спровоцировать в некоторых местностях выход из грунта радиоактивного газа радона, при этом несколько возрастает радиоактивность атмосферы, со всеми вытекающими последствиями;

•Наличие в составе тканей головного мозга человека железа, находящегося в составе ферритинов (белков с железом в виде наночастиц). Еще один компонент, находящейся в тканях головного мозга человекаэто магнетит (оксид железа), либо очень похожий по составу на него маггемит

Как известно [10], в некоторых своих органах человек, генерирует электромагнитные поля, на несколько порядков меньше напряженности постоянного магнитного поля Земли и электромагнитного шума техногенной природы. Наиболее явная реакция организма обнаруживается при воздействии электромагнитных полей, сопоставимых по величине и частоте именно с малыми собственными электромагнитными полями человека.

Поскольку наиболее активно электромагнитное поле человека в области низких и сверхнизких частот (0,01-100 Гц), то и биоэффективное воздействие магнитных бурь, оказывается наиболее заметным именно в этой

23

полосе частот. Исходя из этого, теория о непосредственном воздействии магнитных бурь на человека имеют под собой реальную основу, т.к магнитная буря — сопровождается специфическими нерегулярными вариациями в электромагнитного поля в полосе уязвимости человека.

Так же установлено, что в годы максимума солнечной активности увеличивается количество тромбозов и кровотечений, поскольку геомагнитные показатели влияют на свертываемость крови человека. Число лейкоцитов с повышением солнечной активности снижается, что вызывает иммунодефицит.

Данные полученные из информационных источников сферы здравоохранения показывают, что в период геомагнитных возмущений:

в 3 раза увеличивается число инфарктов, в 2 раза увеличивается

число инсультов и приступов стенокардии;

на 50-55% чаще жалуются на недомогание люди с ишемической

болезнью сердца.

В системе метрополитена электромагнитные изменения техногенного характера в области сверхнизких частот (особенно в моменты разгона и торможения электропоездов) непосредственным образом влияют на процесс жизнедеятельности организма человека.

Ученые - гелиомагнитобиологи делят людей

на магниточувствительных и немагниточувствительных. Причём к последней группе относится 20 % населения планеты. Таким образом, 80 % населения Земли так или иначе реагирует на изменение внешних магнитных полей [25].

Таким образом, задачи связанные со специальным контролем и оценкой локальных геомагнитных возмущений актуальны, и имеют очевидный научно-исследовательский характер.

24

1.3 Актуальность регистрации параметров геомагнитных вариаций.

Актуальность и значимость ведения постоянного мониторинга и оценки параметров геомагнитных возмущений обуславливается в первую очередь предписаниями санитарно-эпидемиологических правил и нормативов - СанПиН 2.2.4.1191-03 "Электромагнитные поля в производственных условиях" (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 30 января 2003 г.), а именно пунктами 3.1 и 4.2 вышеуказанного документа[58]. Часть СанПиН 2.2.4.1191-03 процитирована далее, в текущем разделе данной работы.

Временные допустимые уровни ослабления геомагнитного поля

— Оценка и нормирование ослабления геомагнитного поля на рабочем месте производится на основании определения его интенсивности внутри помещения, объекта, технического средства (далее - помещения) и в открытом пространстве на территории, прилегающей к месту его расположения, с последующим расчетом коэффициента ослабления ГМП.

— Интенсивность ГМП оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в Тл (мкТл, нТл), которые связаны между собой следующим соотношением:

25

|B0 | - модуль вектора магнитной индукции в открытом пространстве;

|ВВ | - модуль вектора магнитной индукции на рабочем месте в помещении;

|Н0 | - модуль вектора напряженности магнитного поля в открытом пространстве;

|НВ | - модуль вектора напряженности магнитного поля на рабочем месте

в помещении.

-Временный допустимый коэффициент ослабления интенсивности ГМП геомагнитного поля (К0) на рабочих местах персонала в помещениях (объектах, технических средствах) в течение смены не должен превышать 2,

ВДУК0 Г М П <2,

где ВДУ - временно допустимый уровень ослабления ГМП.

—ВДУ устанавливаются сроком на 3 года (актуализировано 2008 г.).

Требования к проведению контроля степени ослабления геомагнитного поля

— Контроль за соблюдением требований п.3.1 настоящих СанПиН должен осуществляться на рабочих местах, размещенных:

*в экранированных помещениях (объектах) специального назначения;

*в помещениях (объектах) гражданского и военного назначения, расположенных под землей (в том числе в метро, шахтах и др.);

*в помещениях (объектах), в конструкции которых используется большое количество металлических (железосодержащих) элементов;

*в наземных, водных, подводных и воздушных передвижных технических средствах гражданского и военного назначения.

26

—Гигиеническая оценка изменения интенсивности геомагнитного поля в помещении производится на основании расчета коэффициента ослабления ГМП (К0(ГМП) для каждого рабочего места и его сопоставления с гигиеническим нормативом (ВДУ).

— Расчет К0(ГМП) производится по результатам измерений интенсивности геомагнитного поля внутри помещения и на открытой территории, прилегающей к месту его расположения. Определяющим при расчете коэффициента является минимальное из всех зарегистрированных на рабочем месте значений интенсивности ГМП.

— Измерения интенсивности геомагнитного поля внутри помещения на каждом рабочем месте производятся на 3-х уровнях от поверхности пола с учетом рабочей позы: 0,5 м, 1,0 м и 1,4 м - при рабочей позе сидя; 0,5 м, 1,0 м и 1,7 м - при рабочей позе стоя.

—Измерения интенсивности ГМП в открытом пространстве на территории, где размещается обследуемый объект, выполняются на уровнях 1,5 - 1,7 м от поверхности Земли.

—До начала проведения измерений ГМП в помещениях должны быть отключены технические средства, которые могут создавать постоянные магнитные поля.

—Измерения должны проводиться на расстоянии не ближе 0,5 м от железосодержащих предметов, конструкций, оборудования.

—Для измерений следует использовать приборы ненаправленного и направленного приема, предназначенные для определения величины индукции или напряженности постоянного магнитного поля, с допустимой относительной погрешностью измерения не более ±10%.

—При использовании прибора направленного приема в каждой точке определяются три взаимно перпендикулярные компоненты вектора индукции (Вх, BY , Bz ) или вектора напряженности (Нх , Ну, Hz ) постоянного магнитного

27

поля.

— Измеренные значения используются для расчета значения модуля вектора магнитной индукции |В| или модуля вектора напряженности магнитного поля |Н|.

Расчеты проводят по следующим формулам:

|В| = ((Вх )2 + (BY ? + (Bz f У12 или |Н| = ((Нх f + (HY f + (Hz f )1 /2

Кроме того, всемирная организация здравоохранения рассматривает магнитный фон на рабочих местах и в жилых помещениях как фактор стресса для организма человека, а так же как причина целого ряда серьезных заболеваний, некоторые из которых сопровождаются летальным исходом.

Среди упомянутых заболеваний, особое место занимают такие болезни, как рак мозга, дислексия, лейкоз и болезнь Альцгеймера. Кроме того, в современной медицине существует теория того, что магнитными полями неионизирующего воздействия у ВИЧ-инфицировынных провоцируется синдром приобретенного иммунодефицита (СПИДа) [1].

Кроме того, анализ медицинской статистики указывает на тот факт, что

впериод геомагнитных возмущений в 3 раза увеличивается число инфарктов,

в2 раза увеличивается число инсультов и приступов стенокардии, число пациентов страдающих ишемической болезнью сердца и жалующихся на недомогание увеличивается на 50-55% [25].

Опыты, проводимые в данной области в ряде НИИ РАН, указывают на 80 % вероятность негативного воздействия на организм человека магнитных полей неионизирующего диапазона при соблюдении некоторых условий.

Однако физическая причина биологического действия слабых магнитных полей во многом остается неясной, в связи с чем затруднительным становится и подход к оценке фактора негативного

28

влияния магнитного поля того или иного амплитудно-частотного спектра в исследуемой области.

Таким образом, необходимо отметить, что в постоянном контроле «магнитной загрязненности» и ее объективной оценке особо нуждаются такие учреждения, как:

•медицинские кардиологические и нейрохирургические стационары;

•родильные дома, детские сады и дома престарелых;

•школы начальных классов;

•специализированные санатории, профилактории и пр.

Таким образом, обобщая, можно сказать, что мониторинг и регистрацию внешних магнитных полей необходимо вести как минимум в местах пребывания людей, организм которых находится в процессе формирования, либо ослаблен по старости или болезни. В идеальном же случае полезным будет общий контроль и оценка «магнитной загрязненности» для различных групп людей по месту нахождения (офисы, цеха, квартиры, расположения военных частей, сельские населенные пункты,

ит.д.).

1.4Обзор и критический анализ известных методов и технических средств в области геомагнитных измерений

Внастоящее время учёными и специалистами для регистрации параметров геомагнитных возмущений применяется ряд методов и подходов.

Теоретический метод — метод, основанный на теоретическом расчёте

положения Земли в солнечной системе, по которому вычисляется напряжённость магнитного поля Земли в той или иной точке Земного шара. Так же существует возможность теоретически вычислить значение солнечной активности на основании статистических данных.

29

Основными параметрами магнитосферы являются геоцентрическое расстояние до точки пересечения магнитопаузы линией Земля-Солнце ri и угол наклона геомагнитного диполя к плоскости ортогональной линии Земля — Солнце у.

Геоцентрическое расстояние ri вычисляют по формуле [24]:

П=10000*(пр+4По1)-]/б*Г1/3*г3, км,

где пр- концентрация протонов в солнечном ветре, м~3;

па - концентрация а- частиц в солнечном ветре, м"3;

V— скорость солнечного ветра, м/с;

г3— средний радиус Земли, км.

пр, Па, nm, относятся между собой следующим образом:

пр: па:пт= 1000:60:1,

где nm- концентрация малых ионных компонентов, м"3

Концентрацию частиц солнечного ветра в зависимости от гелиоцентрического расстояния вычисляют по формулам [26]:

•у

пР=про(г(/г) ;

па=0.06пр;

пт=0.001 пр;

пе=пр+2 па

где г — гелиоцентрическое расстояние, а.е.(астрономическая еденица

(расстояние от Земли до Солнца) =149.6 *106 км);

30