Разнообразие ритмических явлений в географической оболочке

Внутри мегацикла в 176 млн. лет выделяют макроциклы 80-90 млн. лет. Начало их соответствует активизации горообразования и совпадает с началом мегацикла; макроциклы заканчиваются формированием поверхности выравнивания. Макроцикл 80-90 млн. лет соответствует галактическому полугодию.

Галактический сезон (мезоцикл) имеет длительность 40-45 млн. лет. Его связывают с колебательным движением Солнечной системы относительно плоскости Галактики во время обращения её по галактической орбите. Как считают, деформации орбиты вызываются изменениями фигуры равновесия Земли при пересечении ею плоскости Галактики. Отрезок времени в 35-45 млн. лет близок по геохронологической шкале к геологическим периодам. Как полагают, этому времени соответствуют крупные волны морских трансгрессий и регрессий (крупнейшие изменения береговой линии материков).

Ну, а далее, по разным признакам осадконакопления, выделяют циклы нисходящих порядков: 20-23 млн. лет; 6-7 млн. лет; 1,5-2 млн. лет; 400-500 тыс. лет; 90-150 тыс. лет; 40-41 тыс. лет; 20-23 тыс. лет; 5-10 тыс. лет, 1000-3000 лет. Последний цикл уже 13 порядка, как полагают, связан с дрейфом ядра Земли, а, следовательно, с изменением её магнитного поля. 1000-3000 лет - циклы колебания климата, вулканических извержений.

Закон целостности географической оболочки полностью исключает возможность существования изолированной ритмики отдельных компонентов, не затрагивающей другие компоненты. Ритмичность явлений - это форма своеобразного "дыхания" географической оболочки как целостной системы. Вследствие пространственной изменчивости своей структуры географическая оболочка реагирует неодинаково даже на синхронные и периодические внешние воздействия. Поэтому фактически наблюдается сдвиг фаз ритмов во времени и пространстве, то есть гетерохронность (неравномерное развитие во времени) и метахронность (неравномерное развитие от места к месту) их проявления.

Изучение природных  ритмов и их причин позволяет прогнозировать течение природных процессов. Особое значение имеют прогнозы явлений, вызывающих природные катастрофы (засухи, наводнения, землетрясения, лавины, обвалы). В общем случае знание функционирования географической оболочки дает возможность выявлять тенденции, существующие в природе, учитывать их при вмешательстве в ход природных процессов, предвидеть последствия различных преобразований природы. [8]

ГЛАВА 2. СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА РИТМИЧНОСТЬ ПРОЦЕССОВ В ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКЕ

2.1 Понятие солнечной активности

Солнечная активность - это  совокупность многочисленных и разнообразных  процессов, охватывающих всю солнечную атмосферу и значительную часть недоступных прямому наблюдению подфотосферных слоев до глубины 1/10 или даже 1/5 радиуса Солнца. Эти процессы проявляются в таких нестационарных локальных явлениях, как темные солнечные пятна и скоротечные вспышки, активные области и протяженные фоновые магнитные поля, короткоживущие структуры хромосферы и короны и потоки частиц в межпланетном пространстве. Влияние Солнца на Землю не исчерпывается только орбитальным движением Земли и ее вращением вокруг своей оси. На эту солнечную жизнь сразу реагирует магнитное поле Земли и ее атмосфера, порождая различные явления, воздействуя на животный и растительный мир, провоцируя вспышки рождаемости разных видов животных и насекомых, а также заболевания людей.

Такое определение «перечислением» типично для начального этапа развития научной мысли. Здесь уместно сравнение с погодой на Земле. Если воспользоваться определением указанного типа, то погода - это совокупность ураганов и штилей, жары и холода, дождя и ветра, суховеев, муссонов, пассатов и метелей, которые одновременно происходят в различных точках нашей планеты. Но в терминах науки погода - это физическое состояние воздушной оболочки Земли в некоторый момент времени.

В конечном счете, это  состояние определяется излучением Солнца, приходящим на Землю, и все разнообразие погоды обусловлено различиями в освещенности и в коэффициентах поглощения и отражения различных участков земной поверхности, т.е. разными углами падения солнечных лучей на Землю и разнообразием физических свойств элементов земной поверхности - океанов и морей, гор, пустынь, степей, лесов, ледников. Непосредственно же состояние воздушной оболочки Земли определяется существующими в ней градиентами температуры и давления, и оно уже неплохо предсказуемо, особенно, когда начальные условия задаются мозаикой широкоугольных снимков Земли из космоса, а использование мощных ЭВМ позволяет учитывать многочисленные структуры и термодинамические свойства атмосферы. К сожалению, исследования солнечной активности - погоды на Солнце - не привели еще к столь же цельной концепции этого сложного явления, здесь нет пока таких общих исходных физических принципов, как в современной метеорологии, а преобладает накопление экспериментальных данных и построение частных моделей отдельных процессов и структур. [5]

2.2 Необходимость изучения солнечной активности для регулирования земных процессов

В 1610-1611 гг. несколько  ученых независимо друг от друга обнаружили на поверхности нашего Светила темные пятна. Это были Г.Галиллей, И.Фабрициус, Х.Шейнер и Т.Гариот. Эти пятна наблюдали и ранее, но из-за такого человеческого свойства, как консерватизм ума, ученые не хотели признавать их и считали ошибками наблюдений. Нередко встречались упоминания о пятнах на Солнце и в древних летописях. В Древней Руси сквозь дым лесных пожаров люди видели на Солнце "темные пятна, аки гвозди".

Галилео Галилей твердо установил появление и исчезновение пятен, изменение их величины и вычислил по ним период обращения Солнца вокруг своей оси. Так было положено начало изучению физики Солнца.

В связи с вращением  Солнца вокруг оси теперь выделяют 27-дневный короткопериодический цикл Солнца. В течение этого времени солнечные пятна медленно движутся по обращенной к Земле стороне Солнца, задавая динамику магнитных бурь на планете. Изучение спектра деталей солнечных пятен позволило определять скорости и направления движения вещества в них, и тогда оказалось, что солнечное пятно представляет собой вихревую трубку. Образовавшись из еле заметной точки, пятно живет от одного дня до нескольких месяцев, постепенно исчезая. Появление больших пятен и групп пятен обычно сопровождается магнитными бурями на Земле, что проявляется в колебаниях магнитных стрелок компасов, нарушениях радиосвязи и т.п. Откликается полярными сияниями и грозами.

В 1844 г. любитель астрономии аптекарь Г.Швабе обнаружил периодичность в пятнообразовательной деятельности Солнца. В среднем каждые 11,13 лет наступает максимум числа солнечных пятен. Однако изменения внутри этого цикла не являются строго периодическими, а сама длина цикла меняется от 7 до 17 лет. Обнаружили также вековой цикл – 80-90 лет – с которым меняется максимальная высота максимума, цикл изменения магнитной полярности – около 22 лет и др.

Причины циклической  деятельности Солнца остаются пока неведомыми. Одни ученые склоняются к мнению, что ее основой являются внутренние механизмы, другие утверждают, что это гравитационные влияния обращающихся вокруг Солнца планет. Вторая точка зрения выглядит логичнее. Нужно учитывать и тот факт, что обращение планет происходит не столько вокруг Солнца, сколько вокруг общего центра тяжести всей Солнечной системы, по отношению к которому само Солнце описывает сложную кривую. Если учесть к тому же, что Солнце – не твердое тело, то такая динамика вращения непременно воздействует и на динамику движения всей солнечной плазмы, задавая ритмы солнечной активности.

Один из основоположников космического естествознания А.Л.Чижевский в 1930 году занялся изучением связи жизненных ритмов с циклами внешней среды, обработал большое количество исторических данных и провел собственные исследования. Прежде всего, его интересовали циклы активности Солнца. Его книга «Эпидемические катастрофы и периодическая деятельность Солнца» была переиздана в 1938 году французским издательством «Гиппократ», а в 70е годы выдержала у нас два массовых издания под названием «Земное эхо солнечных бурь» (М.Мысль, 1973, 1976). Теперь изучением ритмов, и не только солнечных, а любых космических ритмов, занимаются специалисты самого разного профиля – геологи, физиологи, врачи, биологи, гистологи, метеорологи, астрономы.

Например, установлено, что  исходя из солнечной активности, можно  прогнозировать погоду, в частности, засухи в тех или иных участках Земли, а также размножение вредителей: грызунов и саранчи. Такие прогнозы позволяли предпринимать определенные меры, например, в 1958 году Н.С.Щербаков предсказал размножение саранчи и ее залет на территорию Туркмении, и ее быстро ликвидировали благодаря его прогнозу. В основе такого массового размножения вредителей лежат изменения климатических факторов, связанных с солнечной активностью.

Изучение влияния Солнца на рыб может помогать и рыбодобывающей отрасли. Камчатский ихтиолог И.Б.Бирман в 1976г. в своей докторской диссертации показал, что одной из внешних причин колебаний численности рыб кроме Луны может быть и солнечная активность. В эпохи максимума солнечной активности наблюдались наиболее мощные подходы амурской горбуши для нереста. В это время на Амуре наблюдались повышенные летние и часто очень низкие зимние температуры. Такие условия вызывают у рыбы ускоренное созревание гонад и сжигание энергетического запаса. Преждевременно созревшие рыбы устремляются в нетрадиционные для них низовые притоки Амура. Их истощение приводит к массовой гибели, и течение рек несет тысячи неотметавших икры рыб. А икра, отложенная в неблагоприятной среде, в большой своей массе погибает. Все это ведет к снижению численности рыб в следующие года. Также замечено, что на Амуре и других дальневосточных реках наиболее высокие паводки обычно совпадали с периодами максимумов солнечных пятен.

На основании своих  исследований динамики природных процессов  в зависимости от солнечной активности, Бирман еще в 1957 г. предсказывал, что  в ближайшие 10 лет запасы кеты без  применения энергичных мер резко уменьшатся. Действительно, после максимума 1957 г. это произошло.

Ученые не обошли вниманием  и животноводство. Кроме динамики засух, которая обуславливает корм для животных, Д.И.Маликов на основании многочисленных экспериментов пришел к выводу, что от солнечной активности и погоды зависит также и состояние половой функции производителей, и изменчивость живого веса потомства. [7]

Иногда ученые, которые  посвящают себя изучению астрологии, дабы доказать ее несостоятельность, находят  в ней весьма ценные зерна.

Мнение о зависимости  самочувствия людей от магнитных  бурь подтверждается статистическими  данными: например, количество людей, госпитализированных "скорой помощью", и число обострений сердечно-сосудистых заболеваний явно возрастает после магнитной бури. Однако ученые считают, что доказательств собрано еще недостаточно, поскольку не обнаружен сам механизм реагирования организмом на солнечную активность.

Рассматривается, в частности, такая точка зрения, что организм улавливает инфразвуковые колебания  – звуковые волны с частотами менее одного герца, близкими к собственной частоте многих внутренних органов. Инфразвук, который, возможно, излучается активной ионосферой, может резонансным образом воздействовать на сердечно-сосудистую систему человека.

В целом магнитосфера и ионосфера Земли неплохо защищают нас от космических угроз, но в настоящее время отмечается тенденция к увеличению влияния солнечной активности, поскольку магнитное поле Земли ослабляется – более чем на 10% за последние полвека, и одновременно усиливается магнитный поток Солнца.

А вот во второй половине XVII века, во время так называемого минимума Маундера, солнечных пятен практически не наблюдалось в течение нескольких десятилетий. Однако идеальным для жизни этот период назвать трудно: в те времена в Европе установилась аномально холодная погода. Случайно это совпадение или нет – непонятно. В более ранней истории отмечались и периоды аномально высокой солнечной активности. Так, в некоторые годы первого тысячелетия нашей эры полярные сияния постоянно наблюдались в Южной Европе, свидетельствуя о частых магнитных бурях, а Солнце выглядело помутневшим, возможно, из-за наличия на его поверхности огромного солнечного пятна или корональной дыры – еще одного объекта, вызывающего повышенную геомагнитную активность. Начнись такой период непрерывной солнечной активности сегодня, связь и транспорт, а с ними вся мировая экономика оказались бы в тяжелейшем положении.

ГЛАВА 3. БИОРИТМЫ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

3.1.Биоритмы микромира

Ритмы присущи также  всем объектам микромира. Они пронизывают  и все живое на Земле: на клеточном, тканевом, органном, функциональном уровнях.

Известный хронобиолог  Ф. Хальберг разделил все биологические  ритмы на три группы.

1. Ритмы высокой частоты  с периодом, не превышающим получасового интервала. Это ритмы сокращения сердечной мышцы, дыхания, биотоков мозга, биохимических реакций, перистальтики кишечника.

2. Ритмы средней частоты  с периодом от получаса до  семи суток. Сюда входят смена  сна и бодрствования, активности и покоя, суточные изменения в обмене веществ, колебания температуры, артериального давления, частоты клеточных делений, колебаний состава крови.

3. Низкочастотные ритмы  с периодом от четверти месяца  до одного года: недельные, лунные  и сезонные ритмы. К биологическим процессам этой периодичности, относятся эндокринные изменения, зимняя спячка, половые циклы.

Наряду с ритмами  обменных процессов, размножения и  поведения живых организмов существуют годовые и многолетние вариации численности популяций, урожайности и другие проявления "волн жизни". [2]

3.2. Биоритмы человека

Вызванные 11-летними периодами солнечной активности электрические и магнитные явления в атмосфере оказывают огромное влияние на человеческий организм, медики связывают с ними эпидемии гриппа, рост сердечно-сосудистых заболеваний. В настоящее время известно множество ритмов в человеческом организме, например работа сердца, дыхание, биоэлектрическая активность мозга. В теории так называемых биологических хронометров особое значение придается ритмам и периодам в 23 дня (физический ритм), 28 дней (эмоциональный ритм) и 33 дня (интеллектуальный ритм), которые отсчитываются со дня рождения. Вполне возможно, что эти периоды обусловлены космическими причинами.

Сообразуясь с природой, человек и сам обрел внутреннюю, биологическую, ритмичность: с определенным периодом у него сокращается сердце, осуществляются вдохи и выдохи, распространяются импульсы по нервам и центрам мозга.

Наименьший отрезок  времени, на который может реагировать  мозг человека и его нервная система, составляет от 0,5 до 0,8 секунды. Поэтому сокращения нашего сердца в среднем составляют 0,8 секунды. Приблизительно таков же темп движения наших ног и рук при ходьбе. Интервал времени в 0,5-0,7 секунды соответствует скорости наших слуховых и зрительных рецепторов. Суточные биоритмы человека интересны прежде всего тем, что максимумы и минимумы активности различных биологических процессов не совпадают по времени. Так, максимальные показания температуры тела и давления крови наблюдаются в 18 часов, веса тела — в 20, минутного объема дыхания — в 13, лейкоците крови — в 23 часа. [3]