Вступ

В Україні 18,6 млн людей мають недуги серцево-судинної системи. Смертність цієї категорії людей з 349,6 у 1991-му році зросла до 480,6 тис у 2007-му році. За результатами обстеження останніх 15 років кількість дітей віком до 14 років показали, що кількість захворювань хворобами опорно-рухового з 31,9 до 67,1, і з надмірною масою з 7,0 до 8,9%.

Як відомо, під час сонячної активності ці та інші хвороби (особливо нервової системи) дають значні загострення, що сильно погіршує самопочуття дорослих та дітей. Проте, якщо знати і враховувати ці зміни, які відбуваються на Сонці, то можна значно пом’якшити, або й ліквідувати їхній негативний вплив на людей, що страждають цими та іншими недугами. Особливо це є доцільним для дітей і підлітків, проте учні в ЗНЗ не одержують відповідних знань.

Ціль роботи — дослідження й аналіз літератури про вплив Сонця та космосу на здоров’я дорослих, дітей і підлітків, вироблення заходів і засобів пом’якшення негативного впливу сонячної активності на їхнє самопочуття.

В останні роки всі частіше говориться про сонячну активність, магнітні бури і їхній вплив на людей. Тому що сонячна активність наростає, те питання про вплив цього явища на здоров’ї стає в достатньому ступені актуальним. Усі на Землі залежить від Сонця, що поставляє їй значну частину енергії. Спокійне Сонце (при відсутності на його поверхні плям, протуберанців, спалахів) характеризується сталістю в часі електромагнітного випромінювання у всьому його спектральному діапазоні, що включає рентгенівські промені, ультрафіолетові хвилі, видимий спектр, інфрачервоні промені, промені радіодіапазонів, а також сталістю в часі так називаного сонячного вітру — слабкого потоку електронів, протонів, ядер гелію, що представляє собою радіальне витікання плазми сонячної корони в міжпланетний простір.

1. Вплив та значення сонячного випромінювання

Як відомо, життя на Землі існує завдяки енергії Сонця, рядової зірки у системі Молочного (Чумацького) Шляху. «Звичайний жовтий карлик», — це така наукова класифікаційна назва нашого світила. Його діаметр 1390000 км, що в 109 разів перевищує поперечник Землі. Маса Сонця в 333000 разів більша Земної, а об’єм — в 1300000 разів більший від об’єму нашої планети. Тільки завдяки великій відстані ми бачимо його як невеликий сліпучий диск.

Сонце — це розжарена газова куля, яка в основному складається з двох хімічних елементів: водню (85 %) та гелію (13%). Решту, два відсотки, складають кисень, азот, магній, кремній, натрій, алюміній, вуглець, залізо та інші елементи. Теоретичні розрахунки показали, що температура в середині Сонця становить 20000000 °С, а тиск — десятки мільярдів атмосфер. Основна енергія Сонця поступає на Землю у вигляді видимого і невидимого світла. Світло має хвильову природу. Причому кожна порція (квант) світла має не лише довжину, але й частоту хвилі.

Це хвильове випромінювання, розповсюджуючись прямолінійно, на своєму шляху до Землі не зустрічає перешкод. Першою такою перешкодою стає земна атмосфера, що складається з азоту, кисню та інших газів. Молекули та атоми газів вибірково поглинають і розсіюють хвильове випромінювання Сонця. Тобто кожна молекула чи атом поглинає лише ту порцію (квант) світла, яка має певну частоту. Причому щільність атмосфери неоднакова. Навколоземний простір атмосфери (до 800 км від Землі) значно щільніший, а на відстані близько 1000 км він має меншу щільність. Причому тут також змінюється і співвідношення молекул газів.

В цих шарах короткохвильове випромінювання Сонця і космічне випромінювання (високоенергетичні частинки) взаємодіють з атомами і молекулами атмосфери. Ультрафіолетові та рентгенівські промені, маючи велику енергію, з молекул газів вибивають електрони і перетворюють їх в іони. Оскільки ця частина атмосфери містить вільні іони та електрони, вона названа іоносферою. В інших навколоземних шарах атмосфери переважають молекули.

Отже, сонячне випромінювання, щоб попасти на Землю, повинно пройти ці шари атмосфери. При цьому іоносфера не пропускає космічну радіацію (заряджені частинки, рентгенівське та ультрафіолетове випромінювання), небезпечну для людського життя. На поверхню Землі попадають порції світла з певними частотами, які не поглинаються атомами і молекулами атмосферних газів іоносфери. Саме це видиме світло є умовою життя на Землі.

Енергетичні процеси, що відбуваються на Сонці неоднорідні. Періодично їх активність стрибкоподібно зростає, що значно посилює сонячне випромінювання різних частот.

З точки зору фізики, Сонце — величезний природний ядерний реактор, в якому відбуваються безперервні термоядерні реакції, що супроводжуються виділенням величезної кількості енергії. Вже мільярди років Сонце перетворює свою масу в енергію, і щосекунди в навколишній простір розсіюється 4000000 тонн сонячної речовини. Проте маса Сонця така велика, що зараз воно світить так само яскраво, як і попередні декілька мільярдів років. Сонце викидає в навколишній простір різні випромінювання: теплове (інфрачервоне), світлове, ультрафіолетове, радіохвильове, рентгенівське, гама-промені і потоки електрично заряджених та нейтральних частинок різних енергій.

Видиме та невидиме випромінювання і заряджені частинки, які безперервно випромінюються з атмосфери Сонця, утворюють навколо нього ніби корону, зовнішня частина якої є найбільш розрідженою. Випаровуваний з поверхні Сонця газ і заряджені частинки заповнюють простір Сонячної системи, утворюючи сонячний вітер. На своєму шляху він зустрічає вітер інших планет, що змінює його силу і швидкість. Сонячний вітер та вітер інших планет заповнюють простір, в тому числі, і навколоземний. Проте наша планета має сильне магнітне поле, що служить захистом від сонячного вітру. В результаті їхньої взаємодії утворюється електромагнітне поле Землі.

В залежності від сонячної активності, сонячний вітер періодично змінюється: він то посилюється, то слабшає, тому він по-різному тисне на магнітосферу Землі. У зв’язку з цим змінюється кількість заряджених частинок, що проникають в середину магнітосфери Землі. Змінюється і енергія цих частинок.

Сонячні спалахи викидають із своєї атмосфери в міжпланетний простір потоки заряджених частинок (електронів, нейтронів, протонів і ядер гелію), енергія і швидкість руху яких значно перевищують енергію і швидкість сонячного вітру. Під тиском цих потоків частина магнітосфери Землі з боку Сонця протягом 4-6 годин стискається вдвічі і більше разів, що збільшує напруженість її магнітного поля.

Так починається перша фаза магнітної бурі. І чим вища активність Сонця, тим вища енергія потоку заряджених частинок сонячного спалаху і тим, звичайно, сильніше «стискається» магнітне поле Землі.

Після закінчення цього періоду магнітне поле Землі спочатку повертається до норми, а потім його величина починає падати. Цей період зниження магнітного поля називається головною фазою світової магнітної бурі, яка триває 10-15 годин. І оскільки людський організм є електромагнітною системою, то зміни в електричному полі атмосфери мають на нього значний вплив. Метеолабільні (нестійкі) люди ці зміни відчувають задовго до змін погоди, які наступають після змін в електричному полі атмосфери. Причому ці зміни електричного поля атмосфери залежать не лише від активності Сонця, а й від умов самої атмосфери. Чим більше забруднене повітря аерозолями промислових викидів, тим більша атмосферна електрика, тим у більш важких умовах доводиться функціонувати людському організму. Тому за межами промислових міст людський організм легше переносить вплив магнітних збурень.

Вперше спалахи на Сонці помітив Г. Галілей в 1610-1611 рр. Та незважаючи на важливість цього явища, реєстрація сонячних плям проводилась з перервами. В 1843 році німецький астроном-любитель Генріх Швабе з Десау в результаті багаторічних спостережень за появою плям на Сонці підтвердив давно існуюче передбачення про регулярність флуктації. Причому Г. Швабе довів, що число плям на диску змінюється циклічно, досягаючи максимуму приблизно через 11 років. В середині ХІХ століття співробітник Цюріхської обсерваторії Рудольф Вольф установив, що середній період циклу рівний 11,2 року. Крім того, він запропонував міру кількості плям Сонця, згідно якої кожна пляма приймається за 1, а група — за 10 у день, що пізніше було прийнято за астрономічну міру — число Вольфа  До цього, правда, слід додати, що цикли з часом змінюються. Так за останні 200 років вони були рівними 11,2, а за 50 років — 10,5 років.

З інтервалом приблизно 11,5 років на Сонці кількість темних плям збільшується в 10 і більше разів. Причому ці спалахи поступово набувають свого максимуму. Потім активність іде на спад. І через 7 років набуває свого мінімуму. Після цього знову число плям поступово зростає і через 4 роки набуває 11 — річного максимуму.

При сонячних спалахах різко зростає потужність рентгенівських променів, помітно збільшується потік корпускул — іонів різних елементів: ядр водню, гелію, електрони, які мають швидкість близьку до швидкості світла, і величезну енергію. Все це з величезною силою і швидкістю досягає Землі. Причому потоки сонячного вітру повторюються через 27 днів, що відповідає оберту Сонця навколо своєї осі.

За допомогою супутників визначено, що зміна магнітного поля Землі — це лише одна із сторін процесів, що відбуваються в середині магнітосфери. Тому введено термін «магнітосферні бурі». Проте поняття «магнітні бурі» так міцно увійшло в щоденний ужиток спеціалістів і населення, що майже замінило це наукове поняття. Тому «магнітні бурі» є збірним поняттям.

Магнітні бурі мають великий вплив на Землю та її біосферу. Вони супроводжуються зливами, грозами, повенями, землетрусами, епідеміями. Прояви магнітних збурень можна прослідкувати на «скажених танцях» компасних стрілок, пошкодженні ліній електропередач, вибухах високовольтних трансформаторів. Під час сильних магнітних збурень північне сяйво спостерігають у південному Криму і навіть в Африці. З цією активністю Сонця вчені пов’язують політичну активність людей, виникнення революцій, війн, а лікарі — із підвищенням кількості хворих та смертельних випадків. Це можна прослідкувати на прикладі розгляду даних сонячної активності і паралельних з нею природних катаклізмів і викликаних нею подій в історії Російської імперії, Радянського Союзу і сучасної України з початку минулого століття до нинішнього часу.

Для цього скористуємось даними сонячної активності з 1901 року, приведені Світовим центром даних А з сонячно-земної фізики (див. табл. 1), де у верхньому ряду подаються дати (роки), а в нижньому — сонячна активність у числах Вольфа:

Табл. 1 Дані сонячної активності з 1901 року (Роки / дані сонячної активності)

А як сонячна активність і магнітні бурі, що її супроводжують впливають на здоров’я окремої людини? Магнітні бурі супроводжуються загостренням хронічних захворювань, підвищенням збудливості нервової системи, збільшенням кількості інфарктів міокарда, інсультів. Основоположник геліобіології О. Л. Чижевський ще на початку минулого століття на великому експериментальному матеріалі та на основі даних медичної статистики установив безпосередній зв’язок між зміною умов в космосі та станом здоров’я людей.

При цьому О. Л. Чижевський (1915 р.) помітив, що під час сонячної активності люди, котрі страждали хворобами нервової та серцево-судинної систем, переживали приступи найбільшого болю в один і той самий час незалежно від того, в яких умовах вони жили. Помічена серійність захворювань, загострень і смертності, які досить чітко пов’язувались з максимальною сонячною активністю (1930).

Як установив О. Л. Чижевський (1929), на зміни умов в космосі в першу чергу реагує нервова система людини. Цей висновок був підтверджений на статистичному матеріалі, який охопив більше 200000 випадків смерті від захворювань нервової системи за кілька років у великих містах Західної Європи.

За даними обслідування Ялтинського НДІ ім. Г. М. Сєченова (1970 — 1975), яким було охоплено    1642    людей   хворих    гіпертонічною    хворобою    (445),    церебральним атеросклерозом (815) та ішемічною хворобою серця (382), вік, яких перевищував 41 рік (84,1 %). Причиною погіршення їхнього стану здоров’я були сонячна активність і спричинені нею наступні магнітні бурі.

В інституті клінічної та експериментальної медицини Сибірського відділення АМН СРСР (Новосибірськ, 1980) вивчався вплив сонячної активності і магнітних збурень на спеціалістів розумової праці із захворюваннями серцево-судинної системи (гіпертонічна хвороба І-ІІ-го ступеня). Спостереження показали, що піддослідні в цей період відчували нервово-емоційне напруження, підвищення артеріального тиску, головний біль, в’ялість і роздратованість, поганий сон, біль в ділянці серця. Причому частина з них відчувала погіршення стану здоров’я ще майже за добу до магнітних збурень.

Як показали дослідження В. М. Ягодицького, з 1949 до 1971 року з 44 епідемій грипу 42 відповідали спалахам сонячної активності, що підтверджується рядом історичних фактів. Так, грецький історик Фукідід повідомляв, що епідемія, яка була в Аттиці з 436 до 427 рр. до н. е, супроводжувалась морськими повенями, засухами, неврожаями, посиленням діяльності вулканів. В 1542 році в Константинополі виникла чума, а в наступному році по всій Європі пройшла хвиля землетрусів.

В розпал епідемії холери у 1364 — 1367 рр. китайські літописці, відзначають появу на Сонці таких великих плям, що їх можна було побачити неозброєним оком. 20 серпня 1982 року в Гамбурзі, в період максимуму сонячної активності, був максимальний спалах захворювань на холеру.

Проте магнітні бурі впливають і на здорових людей. У них погіршується настрій, з’являється головний біль, знижується продуктивність праці. Так, у пілотів збільшувалась кількість помилкових рішень, наростала тривога, втома, погіршувався настрій. Відомо, що в дні геомагнітних збурень кількість побутових травм досягала 88 відсотків, зростала кількість аварій на автотранспорті. К. Мак Магон (США) за період з 1972 до 1978 рр. проаналізував 185687 випадків самогубства. Аналіз показав, що існує сезонна, з весняним максимумом, місячна (максимум в березні-травні) і тижнева (пік у понеділок) ритміка суїцидних спроб. Приведені дані свідчать про те, що найбільшою є суіцидність весною, в період найвищої сонячної активності.

Магнітні бурі мають певний вплив на дітей і підлітків. Він пов’язаний з тим, що дитячий організм відзначається недостатнім розвитком і недосконалістю пристосувальних механізмів. Зміни умов зовнішнього середовища на перебудову основних функцій вимагають від дитячого організму великих енергозатрат. Тому періоди екстримальних геофізичних та погодних ситуацій, як і інші навантаження, можуть викликати у дітей велику напруженість психічних, емоційних та фізичних функцій і недостачу енергоресурсів для своєчасної адаптації. Це негативно впливає на серцево-судинну систему, органи дихання, сприяє розвитку функціональних розладів нервової та ендокринної систем. Тому діти можуть відчувати певний дискомфорт, з’являється неспокій, плаксивість, втрата апетиту, порушення сну. Дослідження радянських вчених свідчать про те, що найбільш травмогенними в ці дні є діти до 16 років, число травм у яких збільшується на 30 відсотків.

2. Космічне випромінювання та його вплив на організм людини

Магнітне поле планет (у тому числі Землі) служить захистом від сонячного вітру, але частина заряджених часток здатна проникати усередину магнітосфери Землі. Це відбувається в основному у високих широтах, де маються дві так називані лійки: одна в Північному, інша в Південному півкулях. Взаємодія цих заряджених часток з атомами і молекулами атмосферних газів викликає світіння, що називається північним сяйвом. Енергія, що приходить у виді цих часток, далі розподіляється в різних процесах навколо всієї земної кулі, у результаті чого відбуваються зміни в атмосфері й іоносфері на всіх широтах і довготах. Але ці зміни на середніх і низьких широтах відбуваються через визначений час після подій у високих широтах, і наслідку їхній у різних областях, на різних широтах і в різний час різні. Тому мається значне різноманіття наслідків вторгнення часток сонячного вітру в залежності від регіону.

Хвильове випромінювання Сонця поширюється прямолінійно зі швидкістю 300 тис. км/сек і доходить до Землі за 8 хвилин. Молекули й атоми атмосферних газів поглинають і розсіюють хвильове випромінювання Сонця вибіркове (на визначених частотах). Періодично, з ритмом приблизно 11 років, відбувається посилення сонячної активності (виникають сонячні плями, хромосферні спалахи, протуберанці в короні Сонця). У цей час підсилюється хвильове сонячне випромінювання на різних частотах, із сонячної атмосфери викидаються в міжпланетний простір потоки електронів, протонів, ядер гелію, енергія і швидкість яких багато більше, ніж енергія і швидкість часток сонячного вітру. Цей потік часток поширюється в міжпланетному просторі на зразок поршня. Через визначений час (12-24 години) цей поршень досягає орбіти Землі. Під його тиском магнітосфера Землі на денній стороні стискується в 2 рази і більше (з 10 радіусів Землі в нормі до 3-4х), що веде до збільшення напруженості магнітного полючи Землі. Так починається світова магнітна буря [1, с. 39-40].

Період, коли магнітне поле збільшується, називається початковою фазою магнітної бури і продовжується 4-6 годин. Далі магнітне поле повертається до норми, а потім його величина починає зменшуватися, тому що поршень сонячного корпускулярного потоку вже пройшов за межі Земної магнітосфери, а процеси усередині самої магнітосфери привели до зменшення напруженості магнітного полючи. Цей період зниженого магнітного полючи називається головною фазою світової магнітної бури і триває 10-15 годин. Після головної фази магнітної бури випливає відбудовна (кілька годин), коли магнітне поле Землі відновлює свою величину. У кожнім регіоні збурювання магнітного полючи відбувається по-різному.

За останні роки стало зрозуміло, що на людину діє цілий ряд космічних факторів, що викликають зміни в магнітосфері планети в результаті впливу на неї сонячних корпускулярних потоків. А саме:

1. Інфразвук, що представляє собою акустичні коливання дуже низької частоти. Він виникає в областях полярних сяйв, у високих широтах і поширюється на всі широти і довготи, тобто є глобальним явищем. Через 4-6 годин від початку світової магнітної бури плавно збільшується амплітуда коливань на середніх широтах. Після досягнення максимуму вона поступово зменшується протягом декількох годин. Інфразвук генерується не тільки при полярних сяйвах, але і при ураганах, землетрусах, вулканічних виверженнях так, що в атмосфері існує постійне тло цих коливань, на який накладаються коливання, зв’язані з магнітною бурою.
2. Чи мікропульсації короткоперіодичні коливання магнітного полючи Землі (з частотами від декількох герців до декількох кгц). Мікропульсації з частотою від 0,01 до 10 Гц діють на біологічні системи, зокрема на нервову систему людини (2-3 Гц), збільшуючи час реакції на сигнал, що береться, впливають на психіку (1 Гц), викликаючи тугу без видимих причин, страх, паніку. З ними також зв’язують збільшення частоти захворюваності й ускладнень з боку серцево-судинної системи.
3. Також у цей час міняється інтенсивність ультрафіолетового випромінювання, що приходить до поверхні Землі через зміну озонового шару у високих широтах у результаті дії на нього прискорених часток.

Потоки, що викидаються із сонця, дуже різноманітні. Різні й умови в міжпланетному просторі, що вони переборюють, тому немає строго однакових магнітних бур. Кожна має своє обличчя, відрізняється не тільки силою, інтенсивністю, але й особливостями розвитку окремих процесів. Таким чином, варто мати на увазі, що поняття «магнітна бура» у даній проблемі дії космосу на здоров’ї є свого роду збірним образом [4, c. 5].

Висновки

Щоб пом’якшити вплив геомагнітних збурень, слід виконати ряд запропонованих нижче порад.

1. Напередодні геомагнітних збурень потрібно половину білків та жирів тваринного походження замінити рослинними (квасоля, горох, вівсяна, рисова і гречана крупи;

соняшникова та кукурудзяна олія). А для тих, на кого магнітні бурі мають помітніший вплив, напередодні потрібно повністю відмовитись віл м’ ясних продуктів.

Значне місце в раціоні повинні складати овочі і фрукти (капуста, морква, буряк, помідори, огірки, цибуля) та ягоди. Особливо цінним продуктом в цьому плані є білокачанна капуста. Її цінність полягає в тому, що вона містить незамінні амінокислоти, білки, жири, вітаміни (С, Р, В1, В6, В12, К, Д, каротин), ферменти, мінеральні солі, бактерицидну речовину лізоцин та інші.

2. Потрібно збільшити кількість фізичних навантажень. Це підвищує функціонування серцево-судинної системи і сприяє кращому кровопостачанню органів поживними речовинами, посилює обмінні процеси, виведення з організму токсичних речовин і шлаків, посилює координацію нервової системи.

Тому вранці учням потрібно виконати фізичну зарядку, протягом дня пройти пішки 6-8 км, на перервах і після уроків активно відпочивати (зайнятись фізичною працею на відкритому повітрі, кататись на велосипеді, лижах чи ковзанах, провести похід до лісу, парку, взяти участь у рухливих іграх). Фізичні навантаження на відкритому повітрі потрібні й дорослим, особливо тим, хто має певні недуги.

Список використаної літератури

1. Адаменко О. Кому потрібне «космічне» марево?// Наука і суспільство. — 2006. — № 1-2. —  С. 39-42
2. Базилевич Л. Вплив сонячної активності на здоров’я та працездатність людини // Безпека життєдіяльності. — 2003. — № 10. —  С. 44-45
3. Куриленко В. Луч Солнца золотого: Влияние светила на здоровье, настроение, судьбу // Женский журнал «Здоровье». — 2009. — № 6. — С. 26-32
4. Мосієнко В. Жити в резонансі з силами природи // Дзеркало тижня . — № 34 (409) 7 — 13 вересня 2002.