Солнечная активность и биосфера

Сейчас ни для кого не секрет, каким образом изменения активности Солнца вызывают возмущения магнитного поля Земли: в этом повинны порывы солнечного ветра (плазмы, состоящей из протонов и электронов), вторгающегося в магнитосферу со средней скоростью 400 км/с. Сложнее обстоит дело с механизмом воздействия солнечного ветра на погоду и климат, но и этому явлению удается дать разумное объяснение. А вот почему солнечный ветер влияет на жизнедеятельность земных организмов, до сих пор остается загадкой.

А.Л. Чижевский, еще не знавший о существовании солнечного ветра, предположил, что Солнце служит источником какого-то особого Z-излучения, обладающего специфической биологической активностью, какого-то солнечного «биополя». В настоящее время принято считать, что непосредственное воздействие на биосферу оказывают слабые низкочастотные электромагнитные поля, генерируемые в магнитосфере потоками солнечной плазмы, поскольку никакого особого Z-излучения физикой еще не обнаружено.

Но вот незадача: если эксперименты по воздействию слабых низкочастотных электромагнитных полей на биологические объекты более или менее воспроизводимы (хотя механизм этого явления не очень понятен), то между геомагнитными возмущениями и процессами в биосфере связь фактически отсутствует. А именно, если честно сравнивать между собой результаты одного и того же биологического или медицинского теста с текущим состоянием магнитосферы в разные моменты времени, то связь между ними в разных сериях экспериментов может быть либо положительной, либо отрицательной, либо вообще равной нулю. А коль скоро явление невоспроизводимо, то это вовсе и не явление, а заблуждение…

На первый взгляд кажется, что связь между геомагнитными явлениями и различными биологическими и медицинскими тестами носит чисто случайный характер, и поэтому критически настроенные умы утверждают, что феномена связи Солнце—биосфера вовсе не существует. Но если сравнивать между собой не случайные серии экспериментов, а проследить непрерывное изменение коэффициента корреляции между процессами в магнитосфере и биосфере на протяжении достаточно длительного промежутка времени (скажем, результатов измерений, выполняемых каждые сутки на протяжении не менее трех месяцев), то обнаружится, что его величина изменяется циклически, то есть не случайно, а вполне закономерно. Причем средняя продолжительность каждого цикла оказывается почти в точности равной периоду обращения Солнца вокруг своей оси, а путем несложной дополнительной математической обработки можно вполне строго доказать связь изменений r с вариациями солнечной активности.

Иначе говоря, ритм солнечной активности задает не только ритм возмущений в магнитосфере и биосфере Земли, но и определяет ритм изменений взаимосвязи между этими явлениями. Скорее всего, что явления, наблюдаемые в магнитосфере и биосфере Земли, независимы друг от друга, но почему-то по-разному зависят от активности Солнца. Вернее, зависят от того, какую именно информацию переносит с собой солнечный ветер в разные фазы циклов солнечной активности — либо чисто геофизическую, либо геофизическую и в дополнение к ней какую-то особую, биофизическую.

В связи с этим обращает на себя внимание, что солнечный ветер представляет собой не бесформенный поток солнечной плазмы, а имеет определенную периодически изменяющуюся структуру. А именно: электрически заряженные частицы (протоны и электроны), исторгаясь из Солнца, как бы вытягивают за собой магнитные силовые линии, в результате чего в межпланетной среде образуются, как правило, четыре сектора с чередующейся полярностью магнитного поля. В одном секторе, обозначаемом знаком минус, силовые линии межпланетного магнитного поля направлены к Солнцу, а в соседнем секторе, обозначаемом знаком плюс, они направлены от Солнца.

Напряженность межпланетного магнитного поля чрезвычайно мала, примерно в миллион раз меньше напряженности магнитного поля Земли. И если трудно понять, как слабое геомагнитное поле способно влиять на процессы в биосфере, то вовсе невероятной кажется возможность того, чтобы на них воздействовало сверхслабое межпланетное магнитное поле.

Тем не менее, в момент, когда Земля пересекает границы между соседними секторами межпланетного магнитного поля (это происходит в среднем примерно каждые семь суток), изменяется не только состояние земной магнитосферы, но и состояние ее биосферы. Беда только в том, что характер этой зависимости тоже не остается постоянным, а изменяется от одной серии экспериментов к другой. Значит, и тут возникает зловредная невоспроизводимость?

Если сгруппировать между собой отрезки траекторий представляющей точки, относящиеся к секторам межпланетного магнитного поля со знаками плюс и минус, то возникнет интересная картина: эти траектории приобретут вид фигур Лиссажу, которые из года в год, с изменением общего уровня солнечной активности, перемещаются в фазовом пространстве почти по прямой, но при этом сохраняют свою своеобразную форму (что означает существование нелинейных, как бы побочных связей магнитосфера-биосфера).

Иначе говоря, солнечно-земные связи действительно реально существуют, но они определяются двумя самостоятельными, хотя и взаимно зависимыми физическими факторами, один из которых воздействует на магнитосферу, а другой на биосферу. Поэтому наступление магнитной бури вовсе не обязательно должно сопровождаться ухудшением здоровья больных (как о том нас предупреждают в газетах и по радио): с тем же успехом во время магнитной бури может наступить и улучшение здоровья…

Солнечный ветер в разные фазы цикла солнечной активности выступает в различных ипостасях. В годы минимума из Солнца истекают спокойные бесструктурные потоки плазмы, способные вызывать возмущения в магнитосфере Земли, а также влиять на погоду и климат. Но в годы повышенной активности Солнце начинает, как бы натужно пыхтеть, испуская, подобно усердному курильщику, плазменные кольца, создающие вокруг себя электромагнитное поле с, возможно, повышенной биологической активностью.

Поэтому в годы максимумов солнечной активности связи Солнцебиосфера более заметны, чем в годы минимумов.