книги / Опасные природные процессы. Вводный курс

Гшва 6. Космаченные опасные процессы

урожайности в зависимости от технического оснащения страны. При этом в северном полушарии наибольшая урожайность коррелирует с максимума­ ми солнечной активности, а в южном — наоборот, с минимумами (рис. 6.5).

ц/га

Рис. 6.5. Изменения прироста урожайности многолетних трав (1), зерновых кмьтур (2), валового производства молока (3) и годового удоя молока на фураж­ ную корову (4) в сопоставлении с солнечной активностью (5) [по Д.И. Маликову!

Колебания численности экосистем тоже синхронизированы с солнеч­ ной активностью. Так, объем заготовок пушного зверя в Канаде коррели­ рован с определенными фазами солнечной активности (рис. 6.6, 6.7).

Рис. 6.6. Ход изменения магнитной возмущенности (1), урожайности хвойных де­ ревьев (2) и численности белки на северо-западе СССР (3) [Мизун Ю.В., Мизун Ю.Г.,

20001

191

Pa tde i //. Опасные природные процессы

Рис. 6.7. Заготовки зайца-беляка в Якутии (нижняя кривая) и солнечная ак­ тивность (верхняя кривая). Кривые сдвинуты по фазе на 5 лет [Мизун Ю.В., Мизун Ю.Г., 2000|

То же самое относится и к человеческому обществу. Сейчас известны статистические данные, указывающие на увеличение числа случаев ослож­ нений при родах при возрастании уровня геомагнитной возмущенности. Причем в высоких широтах эта зависимость выше. Здесь мы сталкиваемся не с ритмом, а с прямым модифицирующим и повреждающим воздействи­ ем электромагнитных возмущений на раннем этапе развития организма. Так, риск заболевания шизофренией статистически значимо коррелирует с уровнем солнечной активности в период внутриутробного развития.

Этим же фактором принято объяснять массовые миграции живых орга­ низмов к «месту своей гибели». Стрессовое состояние и изменение функ­ ционирования организма, индуцированные солнечной активностью, толка­ ют животных на этот шаг (миграции леммингов, саранчи, массовая гибель оленей, зайцев и др.). Вот несколько примеров.

На севере Скандинавии в угрожающих масштабах увеличивается число мышей-пеструшек (леммингов), наводняющих все вокруг в своем безоста­ новочном марше смерти. Сотни тысяч этих черно-рыжеватых арктических животных нескончаемым потоком передвигаются к югу. По дороге они ты­ сячами гибнут в озерах, реках и, наконец, в море...

Такие похожие на самоубийство походы пеструшки совершают почти регулярно раз в несколько лет. Обычно робкие, незаметные создания ста­ новятся чрезвычайно агрессивными хищниками, уничтожающими на сво­ ем пути все и вся. И это их смертоносное шествие не имеет себе равных в животном мире.

Самые крупные походы пеструшек наблюдались в 1918 и 1938 гг. Недав­ нее переселение привлекло внимание встревоженных скандинавских вла­ стей. Дело в том. что в ноябре 1999 г. во время такого похода пеструшек их

192

Глава 6. Космогенные опасные процессы

насмерть давили машины на дорогах, загрызали собаки. Повсюду появились груды разлагающихся трупов животных, и возникла угроза эпидемий.

Ученые так объясняют периодические «великие походы» пеструшек. Через определенные периоды численность животных увеличивается настолько, что горная растительность, служащая им пищей, уже не в состо­ янии прокормить их всех. И тогда с приходом лета начинается стихийное паническое бегство, которое невозможно остановить. Орды пеструшек уст­ ремляются по маршрутам, ведущим к морю. Они заполняют города и се­ ления, уничтожая посевы, загрязняя местность и отравляя реки и озера.

В1956 г. (при очень высокой солнечной активности) неисчислимые полчища обезумевших белок двинулись на север, где их ждали холод, голод

исмерть. Они переплыли разлившийся Амур, преодолели высокие горы и даже пытались пересечь вплавь Татарский пролив! Лапки у белок кровото­ чили, шерсть была стерта, но они шли и шли в одном направлении, не об­ ращая никакого внимания на людей и препятствия. Через некоторые селе­ ния проходило до 300 белок в час, а двигались они примерно со скоростью 30 км в сутки. И каждая белка несла на себе сотни клещей, зараженных ви­ русом энцефалита.

В1957 г. в Приморье вспыхнула эпидемия энцефалита — клещи с бе­ лок перебросились на людей.

В1929 г. случилось очередное нашествие саранчи из Афганистана в Ферганской долине. Саранча образовала многокилометровые живые тучи. Насекомые падали на землю в несметных количествах. Ими покрылось все: поля, дороги, мосты, деревья и крыши домов. Огромные площади оказались

зараженными яйцами саранчи. Ею была уничтожена растительность на пло­ щади в миллионы гектаров.

Саранча повторяла нашествие на юг Туркмении еще несколько раз. В прошлом веке саранча совершила 9 нашествий с периодом, равным 11 го­ дам. За 60 лет XX в. она 6 раз достигала южных границ Туркмении.

Все эти ситуации были вызваны стрессом, когда на организм дейст­ вуют чрезвычайно сильные раздражители внешней среды. Эти выводы базируются на исследованиях, выполненных на животных. Один из опы­ тов состоял в следующем. Животных поместили в комфортные условия: полный достаток в качественных кормах, немногочисленные стада (опыты делали с оленями). Их содержали на острове, чтобы исключить влияние других внешних факторов (эпизоотии). Известно, что многие обменные процессы в организме контролируют надпочечники. При наступлении очень высокой солнечной активности (в 1957 г.) у молодых оленей было установлено перерождение надпочечников и их увеличение. Этот дефект охватил примерно 80% всех наблюдаемых животных. Результат этого опы­ та не замедлил сказаться: за 3 месяца следующего года примерно 30% оленей погибли.

193

Раздел //. Опасные природные процессы

Наблюдения за зайцем-беляком показали, что смертность этих жи­ вотных обусловлена «шоковой болезнью». При этом в крови снижается содержание гликогена и сахара. В состоянии стресса происходят измене­ ния в надпочечниках, зобной железе, селезенке. В результате плодовитость самок резко уменьшается, а также увеличивается смертность в молодом возрасте.

Роль стрессовых состояний в регулировании численности животных, по-видимому, очень велика. Но раньше специалисты считали, что посредст­ вом стрессов регулируется численность животных данного вида независимо от действия внешних факторов. Другими словами, считалось, что стрессы являются внутренним регулятором. Однако исследования, подобные тем, о которых сказано выше, доказали, что состояние стресса у животных насту­ пает и при благополучном положении внутри популяции.

Адаптация

Адаптация организма к влияниям окружающей сре­ ды обеспечивается прежде всего путем соответствующих колебаний функци­ ональной активности органов и тканей. Степень временной адекватности между моментом действия раздражителя и началом развертывания нейтра­ лизующей его приспособительной реакции определяется уровнем адаптаци­ онных возможностей организма в каждом конкретном случае. Материаль­ ные ресурсы органа, вполне достаточные, но не реализованные вовремя, т.е. синхронно с действием патогенного фактора, не могут предотвратить раз­ рушительного влияния последнего.

В ответ на действие патогенного фактора организм вырабатывает ритм регенераторной реакции. Он адекватен частоте действия повреждающего areHta. Можно говорить не только об адекватности ритма физиологической регенерации различных структур, но и о способности организма менять их интенсивность и тем самым выравнивать соотношения между скоростями этих двух противоположных процессов.

В этой подвижности регенераторных процессов заложен один из важ­ нейших механизмов быстрого адекватного приспособления организма к меняющимся условиям работы как в норме, так и при различных патоло­ гических состояниях. Однако как бы совершенна ни была адаптация орга­ низма к действию того или иного раздражителя, она является состоянием не стабильным, а колеблющимся, т.е. таким, которое периодически осла­ бевает, а затем вновь устанавливается на высоком уровне. Особенно четко это проявляется при хронических болезнях человека, течение которых, как известно, характеризуется периодическим чередованием обострений и ре­ миссий.

194

Гшва 6. Космогенные опасные процессы

В высоких широтах при значительных и частых возмущениях ГМП сбои в ритмике восстановительных процессов могут привести к плачевным результатам.

Процесс адаптации предполагает, что частота воздействия, а также его сила должны быть таковыми, чтобы между каждыми очередными воздейст­ виями в соответствующем органе завершался регенераторный процесс и восстанавливалась исходная структура клеток. Если частота воздействия су­ щественно превышает скорость внутриклеточных сепаративных процессов, то от воздействия к воздействию восстановительный процесс не заверша­ ется, непрерывно нарастает дефицит ультраструктур, и клетка, в конце конпов, погибает. Нехватка времени для полного структурного восстановления между очередными воздействиями физиологического или патогенного раз­ дражителя — одна из важнейших причин постепенно нарастающего «утом­ ления», а затем и срыва функционирования клеток различных органов и систем (в частности, нервной). Правда, при увеличении частоты действия

.дражителя соответственно возрастает и интенсивность восстановитель­ ного процесса, но это продолжается не безгранично, и на каком-то этапе ♦«.-ступает структурно-функциональное истощение органа.

Особого внимания в этом отношении заслуживает нервная система как высший координирующий аппарат организма. И.М. Сеченов в 1952 г. вы­ сказал мысль: «Источник ощущения усталости помещают обыкновенно в ? ю^плющие мышцы; я же помещаю его исключительно в центральную нервную систему». Действительно, не только в работающем органе, но и * клетках нервных центров происходят циклические изменения ультрасгрхктур, характером и темпом которых в значительной мере определяют­ ся интенсивность и объем деятельности на периферии. В связи с этим при контроле за ходом адаптации организма к тому или иному воздействию необходимо иметь в виду реакцию не только органа-мишени, но и нерв­ ной системы.

Исследования графика солнечной активности позволили выявить бо-

.чД пинные климатические ритмы. Так, Эдди и другие ученые показали, чо существуют периоды 400. 660 и 1200 лет. Они попытались связать их с климатическими изменениями и соответственно с периодами расцвета и

.поели цивилизаций на Земле. Цивилизация, развивавшаяся в благоприят­ ных условиях в течение длительного времени (около 400 лет) за счет нарабо- ;знной прогрессивной технологии земледелия, процветала. Но с наступлени­ ем хзительного периода неблагоприятного климата (около 800 лет) возникал синологический и культурный кризис, который в конечном счете приводил * се гибели и смене местоположения нового очага цивилизации. Эти же сиоенности хорошо коррелируют с индексом почвообразования.

Таким образом, намечается следующая схема влияния солнечной актив­ на сги на биосферу: возмущения на Солнце приводят к возмущению межмнетной среды, которая передает возмущение магнитосфере и ионосфере

195

Глава 6. Космогенные опасные процессы

холодной полярной «юбки». Эти волны тем интенсивнее, чем больше сила, которая их гонит, т.е. чем больше перепад температуры между экватором и полюсами.

Приполюсные вихри холодного воздуха оказывают большое влияние на атмосферную циркуляцию, т.е. на формирование погоды в разных мес­ тах. Формирование погоды в конкретном месте связано с прохождением там областей повышенного или пониженного давления.

Процессы в гидросфере непосредственно связаны с атмосферными про­ цессами (количеством осадков и т.д.). Циклические изменения в атмосфере и гидросфере зависят от изменения солнечной активности, изменения при­ змвообразующих сил с периодом 17—19 лет и циклических изменений ра­ диуса перемещения оси вращения Земли с периодом 6—7 лет.

Было проведено исследование годового стока рек в Средней Азии и Сибири в зависимости от солнечной активности. Даже простое сопостав­ ление тех и других данных показало, что между ними имеется хорошая со­ гласованность.

Была сопоставлена интенсивность меридиональной и зональной цирку­ ляций атмосферы с солнечной активностью за продолжительный период времени. Оказалось, что колебания зональной составляющей атмосферной циркуляции, т.е. колебания ветров в направлении запад — восток увеличи­ вается каждый раз (без исключения) при усилении солнечной активности. Для доказательства этого были использованы данные по различным долгот­ ным секторам (Сибирский, Тихоокеанский, Американский, Атлантический секторы), а суммарные показатели взяты по всему Северному полушарию. Оказалось, что практически во всех долготных секторах происходят однотип­ ные (однофазные) изменения атмосферной циркуляции, т.е. они носят гло­ бальный характер.

Колебания меридиональной циркуляции связаны с солнечной актив­ ностью менее четко, чем с зональной. В одних случаях во время высокой солнечной активности наблюдаются и наибольшие колебания меридио­ нальной атмосферной циркуляции. В других случаях они приходятся на вре­ мя минимальной солнечной активности. Но это не говорит о каком-либо произволе. Такие переходы от одной зависимости к другой (фазовые пере­ ходы) происходят тогда, когда наблюдается изменение тенденции затухания показателей атмосферной циркуляции на тенденцию их роста и наоборот. Мы встречаемся с переломами хода земных процессов. Они происходят ча­ ще всего при неожиданных, неплановых, отличных от нормы изменениях солнечной активности.

Воздушные массы, приходящие с запада (с Северной Атлантики и Сре­ диземного моря через Европу), приносят в район Сибири осадки, в резуль­ тате которых водоносность рек увеличивается. Если приток этих воздушных масс по каким-то причинам уменьшится, то понизится и водоносность рек этого региона. Помешать этому притоку западных воздушных масс могут

197

Разде i II. Опасные природные процессы

движения холодного арктического воздуха, т.е. усиление меридиональной циркуляции (по направлению от полюса к средним широтам). В определенные эпохи зональная циркуляция (западные ветры) очень хорошо развита, а в другие — она подавлена. Так, до 1928 г. зональная западная циркуляция Сибирского сектора была подавлена. После же 1928 г. она развивалась очень выражение. Поэтому в этот период прослеживается очень четкая связь ме­ жду зональной циркуляцией и стоком рек этого региона. До 1928 г. такой четкой связи не наблюдалось. Поскольку холодные воздушные массы из Арк­ тики блокируют западную циркуляцию, тем самым они приводят к уменьше­ нию водоносности рек этого региона. До 1933 г. повторяемость меридиональ­ ной циркуляции была в пределах нормы. За этот период и прослеживается четкая связь между ее усилением и уменьшением водоносности рек Сиби­ ри. После того как меридиональная циркуляция ослабла (начиная с 1934 г.), она больше не смогла препятствовать поступлению в регион влажного те­ плого воздуха с запада. Поэтому она перестала оказывать влияние на во­ доносность рек Сибири.

Следует иметь в виду, что не всегда холодный арктический воздух пе­ рекрывает путь влажному теплому западному ветру, который несет осадки. При их соприкосновении возможна и такая ситуация, когда от воздейст­ вия холодных масс арктического воздуха быстрее и интенсивнее выпадают осадки из теплого западного воздуха. О таком исходе свидетельствуют дан­ ные о водоносности рек в Восточной Сибири. Такая ситуация может реа­ лизоваться в теплый сезон года, но не зимой.

Эти факты говорят о том, что нельзя искать только непременно пря мые связи между солнечной активностью и земными процессами, в част­ ности, водоносностью рек. Если такой прямой связи нет, это не значит, что солнечная активность не влияет на сток рек. Поскольку водоносность рек зависит от солнечной активности посредством атмосферной циркуляции, возможны различные варианты этой связи в зависимости от того, какая со­ ставляющая атмосферной циркуляции преобладает: зональная или мериди­ ональная. Когда преобладает зональная составляющая атмосферной цирю ляции, именно она определяет водоносность рек Сибири. В эпохи, когда они подавлена, преобладает меридиональная циркуляция атмосферы, водонос­ ность рек зависит от нее: в одних случаях ее усиление понижает водонос ность, перекрывая полностью дорогу теплому влажному западному ветру, J в другом случае (летом) — способствует образованию осадков из западных воздушных масс.

В разных регионах Земли зависимость хода природных процессов о солнечной активности различная.

Солнечная активность оказывает влияние на водоносность рек путех» изменения количества осадков, которое, в свою очередь, определяется \.t- рактером атмосферной циркуляции. Для разных регионов эта зависимое rt будет различной. В одних увеличение солнечной активности приведет к

198

хменьшению водостока рек. Это справедливо для Средней Азин. В этом сзхчае говорят, что эти величины изменяются в противофазе (сдвиг фаз н« 180 ). т.е. максимум солнечной активности совпадает с минимумом водоносности рек. Такая же зависимость (в противофазе) между солнечной активностью и водостоком рек имеет место и для Зауралья, и для Восточной Сибири (река Лена). Более сложная зависимость — на юге Восточной Сибири (река Анга­ ра, верхний Енисей, озеро Байкал), а также в Западной Сибири. Здесь в разные эпохи развития атмосферной циркуляции зависимость была разная. Так, в те эпохи, когда преобладает движение теплых воздушных масс с за­ пада (т.е. 1928 г.), водоносность рек в Западной Сибири и на Дальнем Вос­ токе изменялась синфазно с изменением солнечной активности, т.е. макси­ муму одной величины соответствовал максимум другой, а в бассейнах озера Байкал и реки Енисей сдвиг по фазе составил 90"

Прогноз неблагоприятных геофизических обстановок на Земле

ипревентивные мероприятия

Всвязи с магнитными и ионосферными бурями

остро встает проблема их прогноза. Для ионосферных прогнозов в мире работает сеть (больше 100) станций, зондирующих ионосферу. Несколько центров обрабатывают эту информацию. Это прежде всего прогноз содер­ жания свободных электронов, концентрация которых связана с частотами отражения радиоволн. Для этого изучают критические частоты слоев F1, F2, Е. Для составления ионосферных прогнозов используется гелиофизическая карта, на которой нанесена ситуация на Солнце в течение одного обо­ рота (флоккулы, хромосферные вспышки, солнечные пятна, волокна, фа­ келы). Хромосферные вспышки указываются в координатах, во времени и по интенсивности.

Краткосрочные (на несколько дней вперед), долгосрочные (на месяц, квартал и год) и сверхдолгосрочные (многолетние) прогнозы солнечной и магнитной активности составляются в специальных прогностических цен­ трах и используются затем при составлении уже собственно медицинского прогноза геомагнитной обстановки, или, говоря высоким стилем, «косми­ ческой погоды» на Земле.

Прогнозы сообщаются по средствам теле- и радиовещания и публику­ ются в газетах. Людям, чувствительным к гелиофизическим воздействиям, рекомендуется перейти на спокойные режимы работы. В Японии в целях снижения риска ДТП некоторые таксисты не выпускаются на трассы в та­ кие периоды. В случае недомогания необходимо осуществить медикамен­ тозную коррекцию состояния здоровья или обратиться к врачам.

199

Раздел //. Опасные природные процессы

6.2

Воздействие космического вещества. Кометы, астероиды, метеориты, метеорная пыль. Поражающие факторы. Стратегия снижения риска

Метеорные потоки, хорошо видимые ночью при чистом небе, не только представляют собой красивое зрелище, но и прив­ носят с собой значительное количество метеорной пыли, так как являются продуктом постепенного распада комет. Метеорная пыль снижает прозрач­ ность атмосферы. В истории Земли возникали ситуации, когда случались кометные потоки, сопровождаемые метеорными потоками, существенным образом влияющие не только на погодные, но и на климатические особен­ ности планеты.

Падение более крупных вещественных образований (метеороидов, об­ ломков комет, астероидов) сопровождается ударно-взрывными процессами и образованием кратеров. На поверхности Земли уже установлено около 156 кратеров импактного (ударно-взрывного) происхождения. Космосним­ ки поверхностей Меркурия, Луны и ряда крупных спутников свидетельст­ вуют о том, что данный процесс и на Земле имел гораздо более широкое распространение, но его следы скрыты интенсивными эрозионными процес­ сами. Наличие на Земле кратеров размером более 50 км в поперечнике гово­ рит о сильном воздействии таких процессов на атмосферу, погодные и кли­ матические условия на Земле. Именно поэтому существует гипотеза о связи массовых вымираний биоты в истории Земли с импактными процессами.

Метеоры (от греч. meteora — атмосферные явления) — вспышки и дру­ гие явления в верхней атмосфере Земли, вызванные вторжением в нее с космической скоростью (12 км/с и выше) твердых частиц или тел из кос­ моса (рис. 6.9).

Они бегут в своих кругах астральных,

Пока неведомых и недоступных нам...

Порой одни из них в бессменности движенья Скрестят свои пути с орбитою земной И, слепо верные закону притяженья,

Свергаются в наш мир для участи иной

П.Л. Драверт