Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
К последней группе факторов следует отнести солнечную активность (пятна, вспышки, выбросы вещества, солнечный ветер, СКЛ, электромагнитное излучение Солнца и т.д.) и ее земные проявления (геомагнитные и ионосферные возмущения, вариации космических лучей, нарушения атмосферной циркуляции и др.). Уже из этого перечня видно, насколько сложной, "многоэтажной" может быть иерархия космичеоких воздействий на биосферу. Эффект воздействия будет зависеть от того, какой из факторов вносит наибольший вклад в космобиологическую ситуацию в данный момент времени в определенной точке пространства.
Это видно, в частности, на примере космических лучей. У поверхности Земли они практически не опасны для человека, тогда как в открытом космосе существует реальная опасность облучения, оообенно во время солнечных вспышек. Относительный вклад космических лучей в космобиологическую ситуацию зависит от амплитуды вариаций их потока при изменениях солнечной активности и состояния магнитооферы и атмосферы Земли.
При усилении солнечной активности поток ГКЛ" у Земли ослабевает, а при ослаблении, наоборот, - растет. Это хорошо видно на примере 11-летней вариации потока ГКЛ (рис.9), которая находится в противо-фазе с 11-летним циклом числа солнечных пятен.' Амплитуда этой вариации у поверхности Земли может достигать 20% для мюонов и ~3($ для нейтронов. Другие вариации ГКЛ межпланетного, происхождения, как правило, значительно меньше.
В геомагнитном поле происходит сепарация ГКЛ по зарядам и энергиям, начиная с энергии 20 ГэВ и меньше. Сильнее всего отклоняющее действие Геомагнитного поля проявляется вблизи экватора. Поэтому вклад ГКЛ в радиационный фон у поверхности Земли минимален на экваторе и достигает максимума на геомагнитных широтах выше 60°. Вариации ГКЛ, связанные с возмущениями геомагнитного поля, невелики -не более десяти процентов.
Изменения температуры и давления атмосферы вызывают вариации потока вторичных частиц на величины порядка - (0,1 - 0,2)%/°С (для мюонов) и -0,7%/мбар (для нейтронов) соответственно(минус означает, что поток частиц падает (растет) при повышении (понижении) температуры, или давления воздуха). Таким образом, относительный вклад вариаций ГКЛ в космобиологическую ситуацию на поверхности Земли, по-
Рис. 10. Процентное уменьшение парциального давления озона по отношению к усредненному уровню за 7 дней, предшествовавших вспышке 4.У111 1972 г., как функция давления воздуха рв [д>] 1,2 - через 8 и 19 дней после протонного события, 3 - расчетное уменьшение содержания озона спустя 28 дней после вспышки
Аь. "Ц
видимому, мал. Вместе с тем нельзя пренебрегать косвенным вкладом космических лучей (особенно СКЛ) в некоторые геофизические процессы, важные-для существования биосферы.
3. В работе [6 ] был предложен механизм косвенного воздейотвия СКЛ на биосферу, ионизация, производимая в стратосфере чаотицами СКЛ, приводит к образованию окиси азота. Несколько мощных вспышек СКЛ в течение года могут произвести такое же количество окиси азота, какое дает главный ее источник (окисление двуокиси азота), и значительнобольше того, что дают ГКЛ. При этом окись азота эффективно разрушает атмосферный озон, тем самым уменьшая надежность озонной защиты биосферы Земли от ультрафиолетового излучения Солнца. Хотя самое мощное возрастание потока СКЛ длится не болзе суток, время существования окиси азота в стратосфере велико, а ее воздействие на озонный слой продолжается, вероятно, несколько лет.
Эффект воздействия СКЛ на озонный слой получил первое экспериментальное подтверждение в работе [в]: во время вспышки 4.УШ 1972 г. Оыло зарегистрировано значительное (до 25$) понижение содержания озона в полярной стратосфере в интервале широт 75-80°.
На рис.10 хорошо видна временная динамика этого эффекта: опустошение озонного слоя, как и следовало ожидать, происходило с некоторой задержкой относительно вспышки СКЛ, а восстановление до невозмущенного состояния требовало заведомо больше месяца. В этой связи уместно заметить, что хотя наблюдаемая частота наиоолее мощных вспышек не превышает 1-2 случаев в год, современные гелиофизические данные не исключают возможности появления сверхмощных вспышек при экстремально высокой солнечной активности [ 9 ] .
Непосредственное отношение к обсуждаемому вопросу имеют, на наш взгляд, результаты измерений [ю] прямой солнечной радиации в 1966-1970 гг. В указанный период солнечная активности повышалась
от минимума 1965 г. до максимума 1969-1970 гг., что нашло отражение, в частности, в повышении частоты вторжений СКЛ в стратосферу. Авторы [ю] обнаружили плавную зависимость солнечной постоянной от солнечной активности, причем амплитуда вариации не превышала 1,2$, а маноимум ее достигался при среднем уровне активности (при этом были исключены антропогенные воздейотвия на солнечную постоянную в период I96I-I96? гг.).
Наличие зависимости оолнечной постоянной от чисел Вольфа можно объяснить совыеотньш действием СКЛ и ГКЛ. Дело в том, что воздействия СКЛ и ГКЛ разделяются как по времени (различные периоды солнечной активности), так и по высотам. Основное поглощение ГКЛ происходит на высотах 9-16 км, где находятся локальный минимум концентрации водяного пара и локальный максимум концентрации двуокиси азота.
