Магнитные поля окружают нас повсюду. Они создаются электрическими устройствами, солнечной активностью, а также самой Землей. Влияние магнитных полей на жизнь человека изучается уже много лет, и результаты этих исследований вызывают большой интерес. В данной статье мы рассмотрим основные аспекты влияния магнитных полей на здоровье человека и попытаемся ответить на вопрос, насколько это влияние опасно или полезно.
Магнитное поле и его свойство
Магнитное поле – это особый вид материи, действующей на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. Магнитные поля возникают при прохождении электрического тока через проводник, движении зарядов, в некоторых материалах, а также при изменении электрического поля. Это широко применяется в технологиях и науке для создания различных устройств и систем. Впервые термин «магнитное поле» ввел в 1845 году Майкл Фарадей.
Свойства магнитного поля:
1) Магнитное поле возникает под воздействие движущихся зарядов электрического тока.
2) В любой своей точке магнитное поле характеризуется вектором физической величины под названием магнитная индукция, которая является силовой характеристикой магнитного поля.
3) Магнитное поле может воздействовать только на магниты, на токопроводящие проводники и движущиеся заряды.
4) Магнитное поле измеряется только специальными приборами и не может быть восприняты органами чувств человека
5) Магнитное поля является электродинамическим, так как порождается только при движении заряженных частиц и оказывает влияние только на заряды, которые находятся в движении.
6) Заряженные частицы двигаются по перпендикулярной траектории .Размер магнитного поля зависит от скорости изменения магнитного поля. Соответственно этому признаку существуют два вида магнитного поля: динамичное магнитное поле и гравитационное магнитное поле.
7) Oно материальное, то есть существует в объективной реальности, даже если о нем не знаем.
8) Его порождают лишь движущиеся электрические заряды, то есть любое движущееся заряженное тело окружено таким полем. Магнитные поля создаются и магнитами, но и в этом случае причина появления кроется в движении электронов. Переменные электрические поля также создают их.
Сильное магнитное поле это какое ?
Чтобы примерно понимать что такое 1 Тл, надо сказать что это поле примерно в 20000 раз сильнее магнитного поля земли. Порядок поля, создаваемого постоянными магнитами, это 0.5-1.5 Тл. Традиционный электромагнит с медной обмоткой способен создать поле до 3 Тл и этого вполне хватает для самых разных технических задач. Существует несколько подходов к определению границы между полем "обычной" величины и "сильным". Один из самых простых и распространённых - считать сильным любое поле, которое превышает возможности обычного электромагнита. Разумеется, можно создавать и более мощные электромагниты на основе меди, но это достаточно накладное мероприятие поскольку в этой ситуации вклад в величину магнитного поля от каждого дополнительного атома меди будет уменьшаться обратно пропорционально третьей степени расстояния между атомом и рабочим пространством. Поэтому для создания сильных полей как правило используются сверхпроводящие магниты. Материалы, из которых их делают обладают нулевым сопротивлением, что позволяет пропускать очень сильный ток и создавать сильное поле. Сегодня стандартные сверхпроводящие магниты легко позволяют получить поле 12-15 Тл. Благодаря ним стали доступны такие вещи как качественные МРТ снимки или магнитная левитация.
Влияние магнитного поля на растения
Электромагнитное окружение возникло значительно раньше жизни на Земле, и все живые организмы, включая растения, формировались в этих условиях. В растениях как биологических объектах происходит большое количество биофизических и биохимических процессов. Фотосинтез, один из ключевых биологических процессов, — основной источник энергии и кислорода на планете. В условиях изменяющегося климата и электромагнитного окружения Земли ученым необходимо достоверно понимать, что может произойти с растениями в будущем. Что если ответственные за поддержание биобаланса процессы, например, глобальное потепление, в стрессовых условиях изменятся непредсказуемым образом, а фотосинтез кардинально перестроится или вообще остановится?
В последнее время ученые получили ряд доказательств, что значительное влияние на живые организмы оказывают электромагнитные поля шумановского диапазона длин волн. Такие электромагнитные волны образуются между поверхностью Земли и ионосферой в области низких и сверхнизких частот (7,83 Гц, 14,3 Гц, 20,8 Гц — 1, 2 и 3 резонансные частоты).
Естественные электромагнитные поля характеризуются малой интенсивностью (уровнем воздействия), но при этом сопровождают живые организмы на протяжении всего процесса их роста и развития. Мировые исследования в этой области носят фрагментарный характер и не позволяют оценить влияние полей слабой интенсивности на функционирование живых организмов.
В рамках проекта научные сотрудники ИПФ РАН провели эксперименты по изучению влияния магнитного поля на вызванные светом реакции у растений пшеницы. Оценивались параметры фотосинтетических и регулирующих их электрических реакций. Выяснилось, что магнитные поля не оказывают эффекта на абсолютный уровень фотосинтеза, но при этом значительно влияют на переходные процессы: в ответ на включение света возрастает скорость фотосинтетических, и увеличивается амплитуда электрических реакций.
«В рамках реализации основного этапа проекта было продемонстрировано, что магнитные поля на частотах шумановского резонанса оказывают воздействие на живые организмы. Магнитное поле способствует более эффективной подстройке физиологических процессов растений и их адаптации к изменяющимся условиям, в том числе к стрессовым. В частности, может проявляться «защитный» эффект, то есть повышение выживаемости растений в стрессовых условиях при изменении интенсивности магнитных полей. Подобный эффект «закалки» проростков растений магнитным полем для повышения сопротивляемости неблагоприятным условиям роста представляется весьма перспективным с точки зрения развития сельского хозяйства и смежных областей. Исследования проводились при интенсивностях, превышающих естественный фон. Есть предположение, что магнитные поля Земли в начале формирования биосферы были намного больше из-за повышенной интенсивности молниевой активности», — комментирует заведующий лабораторией электромагнитного окружения Земли ИПФ РАН Николай Ильин.
В конце 2021 года проект был продлен еще на два года. Ученые планируют экспериментально подтвердить наличие «защитного» эффекта, а также определить наиболее чувствительные функциональные элементы растения, за счет которых оно воспринимает магнитные поля.
Научная статья опубликована в журнале Plant Signaling & Behavior.
Влияние магнитного поля на человека
Влияние магнитного поля на человека – это тема, которая привлекает много внимания из-за широкого распространения устройств, генерирующих магнитные поля, таких как мобильные телефоны, медицинские устройства и сети электропередачи. Магнитные поля могут оказывать как отрицательный, так и положительный эффект на психофизическое состояние человека.
Всепроникающее воздействие
Особенности влияния магнитного поля на человека принципиально отличаются от любого другого воздействия – химического, теплового, радиационного, электрического. Например, если мускулатура и система кровообращения могут отчасти шунтировать опасный ток, а радиация частично поглощается поверхностными слоями тела, то магнитное поле воздействует на организм целиком. Сотрудники Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Российской АН предполагают, что магнитные поля действуют в ультра низком диапазоне частот, а поэтому отвечают основным физиологическим ритмам – сердечному, мозговому, ритму дыхания.
В частности, подтверждено, что частоты так называемого «резонанса Шумана» (усиление электромагнитных атмосферных шумов) совпадают с частотами мозга.
По мнению ученых, в отличие от других физиологических воздействий человек может не чувствовать влияние магнитного поля, однако организм все же реагирует на него, в первую очередь, функциональными изменениями нервной, сердечнососудистой систем и мозговой деятельности.
Магнитное поле и психика
Психиатры уже давно прослеживают связь между всплесками интенсивности магнитного поля Земли и обострениями психических заболеваний, которые нередко приводят к суициду. Ведущий психиатр Колумбийского университета США Келли Познер отмечает, что «наиболее вероятное объяснение факта тесной зависимости между психологическими отклонениями у людей и геомагнитными бурями является то, что происходит рассогласование циркадных ритмов организма (циклические колебания интенсивности различных биологических процессов с периодом примерно от 20 до 28 ч.) и сбой в выработке мелатонина – основного гормона эпифиза, отвечающего за регуляцию суточных ритмов.
Геомагнитные бури напрямую влияют на внутренние биологические часы организма в деструктивном режиме, тем самым провоцируя возникновение депрессивных состояний и повышение вероятности самоубийства».
На связь между нервно-психическими нарушениями и процессами магнитного поля Земли обратили внимание и британские ученые. Эту закономерность им удалось выявить исследуя около 40 тысяч больных.
Реакция на магнитные бури
В свое время отечественный биофизик Александр Чижевский на основе многочисленных статистических данных указывал на серьезность воздействия геомагнитных бурь на состояние здоровья человека. Такие бури, по мнению ученого, являются виновниками вспышек эпидемий чумы, холеры, дифтерии, гриппа, менингита и даже возвратного тифа. В Ереванском медицинском институте изучили влияние возмущения магнитного поля Земли на уровень заболеваемости инфарктом миокарда. Это заболевание удобно для исследования тем, что можно четко определить время начала его возникновения, а затем соотнести данные с временем начала магнитных бурь. Исследования показали, что в день прохождения магнитной бури и в течение ближайших двух дней возрастало количество обращений людей с сердечно сосудистыми проблемами, а также число случаев с летальным исходом.
Но врачи утверждают, что чаще всего человеческий организм реагирует на возмущение магнитного поля Земли не сразу, а примерно спустя сутки после начала магнитной бури. Многочисленные исследования показывают, что геомагнитная активность влияет также и на кровеносную систему. Даже при бурях средней интенсивности свертываемость крови увеличивается примерно в 2,5 раз, возрастает и скорость оседания эритроцитов, что приводит к риску тромбообразования.
«Синдром дефицита магнитного поля»
Доктор биологических наук Петр Василик обнаружил, что в периоды усиления магнитного поля Земли рост человека замедлялся, но сейчас человечество переживает период спада активности магнитного поля планеты и, соответственно, этим Василик объясняет наблюдаемую сегодня акселерацию.
А по мнению японского ученого и врача Киочи Накагавы, слабеющая геомагнитная активность является причиной многих расстройств: плохого сна, потери аппетита, снижения иммунитета, склонности к частым заболеваниям, болезням суставов, кожи, мочеполовой системы, нервозности и общей слабости.
Теория Накагавы получила название «Синдром дефицита магнитного поля». Впрочем, дефицит магнитного поля может быть вызван искусственно. Например, в космическом корабле или в подводной лодке создается эффект экранирования магнитного поля. У людей, попавших в такие условия на длительное время обнаруживались значительные нарушения функциональных показателей, наблюдалось снижение обмена веществ и уменьшение общего количества лейкоцитов в крови, а также появились предвестники различных заболеваний.
Магнитотерапия
Понятие магнитотерапии
Магнитотерапия – группа методов альтернативной медицины, подразумевающих применение статического или переменного магнитного поля. В современное время воздействие магнитотерапией на организм человека успешно используется для устранения болей, снятия воспалений и отечности при самых различных недугах. Замечательный лечебный эффект проявляется от воздействия магнитотерапии при лечении остеохондрозов, способствуя при этом регенерации костных и хрящевых тканей. И данный факт в научном сообществе не оспаривается. Современные санитарные нормы считают предельно допустимой для организма человека, при длительном воздействии постоянным магнитным полем, магнитную индукцию не более 0,05 Тл. Но, так как шарлатанами в различных «псевдо лечебных средствах» зачастую используются неодимовые магниты с индукцией более даже чем 0,1 Тл, которые при особо длительном воздействии могут вызвать симптомы, как ожоге поверхности кожи, не говоря уже об усилении недомогания больного, то становиться вполне понятным скептицизм относительно магнитотерапии у людей, столкнувшимися с таким как бы «народным лечением». Следует также заметить, что, согласно действующим санитарным нормам, безвредная величина магнитной индукции на тело человека может быть и больше, но при определённых условиях… Так при кратковременном воздействии постоянным магнитным полем индукция должна быть не более 0,07 Тл, при переменном поле – не более 0,05 Тл, а при воздействии импульсный магнитным полем – не превышать 3 Тл. Кроме того, для переменного магнитного поля имеется ещё одна важная характеристика - это частота индукции электромагнитного поля. В современной лечебной практике, в отличии от псевдо «народной медицины», используются магнитные поля с принципиально разными переменными составляющими: индуктотермия - высокочастотное магнитное поле. магнитотерапия - низкочастотное магнитное поле.
Первое – используется в основном при стационарном лечении в виду сложности применяемых при этом лечебных приборов. Такое лечение осуществляется только лишь короткими курсами, имея при этом обширный ряд противопоказаний, ввиду того, что электромагнитные поля высокой частоты существенно поглощаются организмом больного, что приводит к заметному повышению температуры тела пациента, что не всегда желательно и безопасно. Второе, то есть как таковая магнитотерапия, сама по себе более физиологична, так как используются переменные магнитные поля с частотой, близкой к естественному биологическому ритму человека, лежащих в пределах 0,1…100 Гц. Именно лечебные приборы для магнитотерапии применяются не только для лечения заболеваний, но и для их профилактики! Кроме того, такую магнитотерапию в домашних условиях применять также можно успешно, как и в лечебных учреждениях. Лечебные приборы для домашнего применения являются хорошей альтернативой в очень многих случаях, когда применение иных физиотерапевтических методов лечения, по каким-либо противопоказаниям, не допустимо, например, терапия посредством УВЧ, СВЧ или ультразвука.
1.4.2 Целительный эффект
Важнейшей целью использования лечения магнитотерапией в медицине является борьба с болью. Основным результатом воздействия магнитного поля на человеческий организм является влияние на гормонопродуцирующие органы, сосуды и ферменты. При этом происходит расслабление мышц, приводящее к качественному улучшению циркуляции в микрососудах крови и лимфы, в ходе чего выведение токсинов и молочной кислоты значительно ускоряется. Одновременно с этим, к поврежденным клеткам тканей человека начинает поступать еще больше питательных веществ и кислорода, то есть улучшается обменный процесс в организме, что в свою очередь ведет к снижению болевого синдрома, делая процесс выздоровления более интенсивным. Зачастую, именно магнитотерапия, в случае иррационального питания, сочетающегося с продолжительным приемом лекарственных препаратов, по сути является дезинтоксикационной терапией. Кроме того, благодаря благотворному воздействию низкочастотной магнитотерапии у пациентов в значительной степени повышается иммунитет, а кровь насыщается иммуноглобулинами и лимфоцитами.
В ходе многочисленных клинических исследований установлено, что самое выраженное целительное биологическое воздействие на человека оказывают, в первую очередь, именно импульсные магнитные поля, во вторую очередь – магнитотерапия переменным полем, и только лишь затем - посредством постоянных магнитов. Следует помнить, что магнитотерапию, проводимую посредством специализированных лечебных приборов, называют также ещё также «электронной гомеопатией», но это только лишь при обязательном соблюдении разработанных научной медициной методик лечения. Поэтому, консультация у врача-специалиста, перед применением таких лечебных приборов – обязательна! Отступление от его рекомендаций и разработанных методик лечения магнитотерапией может дать негативный эффект. Лечебные приборы для магнитотерапии в домашних условиях вполне доступны каждому и год от года становятся всё более востребованными, и не только в России, но и за рубежом, помогая облегчить боли, ускорить заживление переломов, улучшить обмен веществ в организме, способствуя капиллярному кровообращению, снимая отеки и устраняя воспалительные процессы.
Наиболее успешно магнитотерапия используется при лечении переломов, артритов и артрозов. Научными исследованиями установлено, что импульсное электромагнитное поле приводит к стимуляции процессы в организме человека, свойственные остеогенезу, способствуя тем самым наиболее быстрому срастанию тканей костей. Также в результате проводимых клинических исследований был достоверно подтвержден эффект обезболивания при лечении магнитотерапией коленных суставов.
Конечно же, лечение магнитотерапией – это лишь один из множества методов физиотерапии. Его, после обязательной консультации с лечащим врачом, можно применять, как самостоятельный метод, так и в сочетании с иными методами, как-то, например, комплексно с медикаментозным лечением. При таком комплексном подходе будет снижен побочный эффект от приёма лекарственных препаратов и усиленно их целительное действие за счёт улучшения обменных процессов в организме. Следует учитывать, что для использования лечебных приборов для магнитотерапии обязательно постановка точного диагноза и причины недуга, которые может провести только квалифицированный специалист!
Геомагнитные бури
Геомагнитная буря — возмущение геомагнитного поля длительностью от нескольких часов до нескольких суток, являются одним из видов геомагнитной активности. Геомагнитные бури являются проявлением усиления кольцевого тока Земли, постоянно существующего в области радиационных поясов Земли. Это явление является одним из важнейших элементов солнечно-земной физики и ее практической части, обычно обозначаемой термином «космическая погода». Они вызывают полярные сияния, могут негативно влиять на орбитальную и земную технику, а также на состояние некоторых людей.
Возникновение
Солнечный ветер — поток заряженных частиц, исходящий от Солнца, — постоянно воздействует на внешнюю, самую высокую часть магнитного поля Земли (магнитосферу). Из-за этого она всё время находится в искривленном состоянии. Однако поток солнечного ветра далеко не всегда стабилен и может колебаться. Его возмущения вызывают корональные дыры и выбросы массы.
Спровоцированные выбросами бури наиболее сильны. Во время этих явлений ближайшая к нам звезда выпускает миллиарды тонн плазмы. Это похоже на одновременный взрыв тысячи ядерных бомб. Если поток был направлен в сторону Земли, частицы могут достигать её. Обычно на это уходит два-три дня, но при мощных выбросах плазма способна преодолеть расстояние в 150 миллионов километров за 18 часов. Когда поток достигает нашей планеты, он вызывает ударную волну, которая сжимает магнитосферу Земли. Столкновение протонов солнечного ветра с атомами водорода нашей атмосферы образует электрический ток. Постепенно с затуханием бури магнитосфера возвращается к нормальному состоянию, а ток распадается.
У корональных дыр несколько иной принцип воздействия. В этих областях солнечной поверхности магнитное поле слабее, чем в остальной части звезды. Поэтому из них выходит поток солнечного ветра, который движется быстрее обычного: 500–800 километров в секунду вместо 300–500. Такой поток может вызывать не сильные магнитные бури. Однако они иногда длятся гораздо дольше и образовывают больше энергии. Поэтому частота магнитных бурь напрямую связана с солнечной активностью. Та, в свою очередь, повышается и затухает, образуя циклы, длящиеся в среднем 11 лет. Поэтому за месяц может случиться до восьми магнитных бурь в период максимальной интенсивности или не возникнуть ни одной при минимальной. При этом высокая солнечная активность далеко не всегда приводит к сильным геомагнитным возмущениям.
Измерение магнитных бурь
Интенсивность магнитных бурь измеряется с помощью специальных индексов. Учёные пользуются в основном Dst: он рассчитывается на основе показателей магнитометров с нескольких станций, расположенных на магнитном экваторе Земли. Данные обновляются каждый час. В спокойной обстановке Dst колеблется от −20 до 20 нанотесла. Бурей считается ситуация, когда он опускается ниже −50 нанотесла.
Самая мощная зафиксированная магнитная буря оценивается в −1 760 нТл по Dst. Это относительно немного. Для обычных людей более понятен индекс G, который оценивает магнитные бури с точки зрения их опасности. Выделяется пять уровней.
G1 — незначительные магнитные бури. Происходят около 1 700 раз за солнечный цикл. Могут провоцировать слабые колебания электросети, немного влиять на работу спутников, вызывают полярные сияния.
G2 — умеренные. Примерно 660 раз за цикл. Иногда приводят к перепадам напряжения и повреждению трансформаторов в северных широтах, вносят коррективы в движение космических аппаратов. Из-за таких бурь полярные сияния возникают дальше от полюсов.
G3 — сильные. Около 200 за цикл. Из-за таких возмущений может потребоваться корректировка напряжения в энергосистемах. Также иногда происходят ложные срабатывания предохранителей, возникают перебои в спутниковой навигации и радиосвязи. Полярные сияния видны ещё ближе к экватору.
G4 — тяжёлые. Порядка 100 за цикл. Распространены проблемы с контролем напряжения и ошибочные срабатывания защитных устройств. Такие бури могут создавать электрические токи в трубопроводах, ухудшать радиосвязь и спутниковую навигацию. Иногда наблюдаются полярные сияния на уровне Краснодарского края.
G5 — экстремально сильные. Около 4 за цикл. Способны привести к масштабным проблемам с энергосетью (некоторые системы полностью отказывают или отключаются), серьезным неполадкам в работе спутников. Могут образовать сильные токи в трубопроводах, на несколько дней лишить радиосвязи. Полярные сияния возможны в субтропических областях, например в Каире.
Влияние на технику
Мощные магнитные бури мешают распространению сигналов в ионосфере. Именно поэтому происходят упомянутые выше ошибки и остановки в работе GPS, высокочастотной радиосвязи и некоторых военных системах раннего обнаружения.
Кроме того, магнитные бури на короткое время как бы расширяют атмосферу. Это тормозит околоземные спутники, и они могут начать терять высоту. По этой причине, к примеру, раньше намеченного срока на Землю упала советская космическая станция «Салют-7».
Но к самым ощутимым проблемам приводит способность магнитных бурь образовывать электрические токи во всех металлических предметах. И чем последние больше, например линия электропередач или трубопровод, тем токи существеннее. Проходя через устройства, они могут разрушать их: техника сгорает от чрезмерного напряжения. Больше всего от этого страдают трансформаторы.
Заключение
Магнитные поля широко используются в различных областях человеческой деятельности, включая медицину, промышленность и бытовую технику. Однако, несмотря на их полезные свойства, длительное воздействие магнитных полей может оказывать негативное влияние на здоровье человека. В ходе исследования было установлено, что магнитные поля могут вызывать различные нарушения в работе организма, включая изменения в сердечном ритме, повышение артериального давления, нарушения сна и даже развитие онкологических заболеваний. Однако, необходимо отметить, что большинство исследований в этой области являются предварительными и требуют дальнейшей проверки. Кроме того, многие из них были проведены на животных или в лабораторных условиях, что не всегда позволяет сделать однозначные выводы о воздействии магнитных полей на человека. В целом, можно сказать, что воздействие магнитных полей на человека требует дальнейшего изучения. Необходимо проводить больше исследований для определения оптимальных доз и продолжительности воздействия магнитных полей на организм человека.