XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние космической погоды на здоровье населения - магнитобиологические эффекты
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Цель работы: исследование влияния космической погоды на здоровья населения
Задачи исследования:
1.Выявить особенности возмущений магнитного поля в зоне полярных сияний в реальном времени с. Сеяха, ЯНАО;
2.Описать ситуации, формирующие космическую погоду на территории с. Сеяха.
3.Выявить основные факторы влияние космической погоды на магнитобиологические эффекты.
4.Провести анкетирование населения с. Сеяха на изменение самочувствия во время магнитных возмущений.
5. Работа с психологом школы.
Основной агент – магнитные возмущения (в том числе определяемые по индексам магнитной активности) в качестве исходной характеристики космической погоды.
Основной фактор – электромагнитная восприимчивость человека на частотные свойства магнитного поля.
Основной объект – сердечная система, нервная система, сбой в биоритмах.
Практика – профилактика и текущий контроль состояния окружающей среды, контроль состояния организма человека, метеозависимость и т.п.
В условиях крайнего Севера, где эффекты космической погоды наиболее сильны, происходит дестабилизация состояния организма. Проявляющиеся в отклонении от норм в показателях сердечно-сосудистой системы, в проявление психопарадоксальных реакций, (психические расстройства и расстройства поведения, в том числе депрессии), снижение иммунной системы и т.д. Данные, которыми мы располагаем, свидетельствуют о существенных изменениях в функциональной активности мозга.
Снижение уровня здоровья населения, проживающего в условиях крайнего Севера, связано с влиянием космической погоды. Мы уверены, что уровень здоровья людей формируется в результате взаимодействия природных, социальных и эндогенных (пол, возраст, наследственность, тип нервной системы и др.) факторов. Существенную роль в этом играет так называемый синдром "заполярного напряжения". А также мы хотим отметить, что в период магнитных бурь, или до или после возмущений, (в течение 2-3 дней), увеличивается число правонарушений. С чем это связано? Мы, полагаем, что влияние космической погоды связано с функциональной активностью мозга. Такие люди более восприимчивы, более чувствительны к изменениям геомагнитного поля. Мы исследовали заболевания, которые, можем наблюдать и фиксировать - это психические расстройства, расстройства поведения, сердечно-сосудистые заболевания (по данным учреждения МУЗ Ярсалинской ЦРБ, с. Сеяха).
Нарушение сна и работоспособности, а также раздражительность и нервозность могут почувствовать даже совершенно здоровые люди. В такие дни, особенно метеочувствительным гражданам, необходимо четко соблюдать режим дня, не перенапрягаться и выделять больше времени на отдых.
2.Эффекты космической погоды в зоне полярных сияний
Эффекты космической погоды наиболее сильны в зоне полярных сияний, которые в случае Ямала располагается в поясе широт Мыс Каменный – Сеяха – Тамбей. В этих пунктах зимой полярной ночью хорошо видны сияния, которые подтверждают наличия магнитных возмущений, наблюдаемые довольно часто.
В нашей школе установлен магнитометр для непосредственной регистрации магнитных возмущений.
Цифровая магнитно - вариационная станция «Кварц-4» с. Сеяха
Ц ифровая магнитовариационная станция регистрирует вариации магнитного поля земли, магнитные бури в реальном времени, высчитывает трехчасовой К-индекс. К-индекс представляет собой условную меру амплитуды вариаций в баллах от 0 до 9 за 3-х часовой интервал. http://geodata.izmiran.ru/
К -индекс от «3» до «5». Сильная магнитная буря: – с. Сеяха. Величина восточной электроструи составила 1500 нТл, что соответствует силе тока 3 млн. А.
Для вычисления К-индекса, исходными данными являются магнитограммы. Возмущенность магнитного поля сильно меняется с широтой - ее максимум приходится на зону полярных сияний. Для наших широт значение амплитуды К-индекса «9» равно 1500 нТл. Из магнитограммы видно, что К-индекс равен от 3 до 5 , это значит, что состояние магнитного поля от слабовозмущенного «3» до «7» - магнитная буря (суббуря).Чувствительностьмагнитного поля дана слева магнитограмм, выраженная в нТл.
Для региона Ямала, где возмущения магнитного поля наблюдаются достаточно часто, и их сила достигает значительных величин необходимо иметь оперативную информацию в реальном времени. В качестве основного информационного ресурса используется справочно-информационная система «Полярная геофизика Ямала», http://ямалгео.рф/geomagneticdata/ доступная по сети Интернет. http://polar2014.yanao.ru/
Ямал характеризуется наличием сильных струйных токов на высотах слоя Е ионосферы (100-120км). Такие токи называются “электроструи” и онипредставляют наиболее важную часть магнитных возмущений.Основной показатель магнитных возмущений – Dst- вариация (индекс Dst характеризует развитие поля возмущений в период магнитных бурь).
http://geodata.izmiran.ru/
Идет продолжительный период активности, полярное сияние занимало все небо над Сеяхой.
В работе по исследованию магнитного поля, мы используем вариометр - детектор возмущений магнитного поля. Прибор - детектор возмущений, участники клуба «Гелиос» собрали сами. Для отсчета показаний возмущений магнитного поля используется зеркало и осветитель, так что отраженный зайчик фиксируют на листе бумаги на некотором удалении от детектора возмущения магнитного поля. Регулярно отмечая движения зайчика, можно заметить возмущения магнитного поля. Возьмем, к примеру, возмущение магнитного поля за ноябрь месяц2017г.
Анализ магнитограмм.
Профессиональные магнитные данные (ЦМВС КВАРЦ – 4) Запись вариаций магнитного поля обсерватории с. Сеяха для периода магнитной бури. Розовый цвет – магнитная буря (К > 5). Уровень, с которого вероятны заметные влияния на здоровье метеочувствительных людей (К > 5) отмечен линией розового цвета.
Магнитное поле Земли менялось от слабовозмущенного до возмущенного. Ожидается повышенная геомагнитная активность. Вероятны периоды магнитных бурь.http://geodata.izmiran.ru/
Данные вариометра.
Работа с фото ловушками.
В этом году мы решили расширить свои исследования в области магнитобиологических эффектов, почему, спросите вы, дело в том, что наблюдая и исследуя поведение и состояние поселкового и тундрового населения, а мы выезжаем в тундру для наблюдения и опроса тундрового населения, в данном направлении, нас заинтересовало поведение животных. Мы решили поставить фотоловушки и выяснить причину неестественного поведения животных.
Песцы, росомахи, зайцы, птицы, и другие животные попали в объектив камеры. И что нас поразила, конечно, поведение животных, иногда животные спокойны, ведут привычный образ жизни, а иногда поведение непредсказуемо. Н/р песцы,(т.к. они часто попадали на камеру), то проявляют агрессию, то мечутся, то ложатся на Землю, причем очень странным образом, как-будто скользят по Земле, и лежат на протяжении нескольких минут неподвижно, мы задались вопросом, почему?
Выдвинули ряд гипотез, а главное сравнили неестественное поведение животных с магнитонеблагоприятными днями. (В эти периоды зафиксированы сбои в работе связи).
Цифровая магнитовариационная станция регистрирует вариации магнитного поля земли, магнитные бури в реальном времени.
Анализируя магнитограммы, мы видим, что К-индекс равен от 3 до 5 , это значит состояние магнитного поля от слабовозмущенного «3» до возмущенного «4», и «5» - магнитная буря, т.е. на территории Ямальского района магнитное поле Земли менялось от спокойного до возмущенного.
На магнитограмме (рис.1) это с 12.00 до 16.00, в период с 16.00 до 19.00 – слабые пульсации, а с 19.00 до 22.00, опять пошли выбросы в вариациях магнитного поля.
С 2014 года участники клуба «Гелиос» сконструировали самодельный магнитометр – вариометр, который позволяет нам наблюдать вариации магнитного поля Земли. На самодельном магнитометре – вариометре эти вариации выглядят не так четко, но проследить изменение в вариациях магнитного поля можно легко. Хотим отметить, что вариометр в основном фиксирует магнитные бури К индекс которых больше 4.
Используя данные магнитометра ЦМВС в минутном цифровом формате, сравнивая с данными вариометра, данные, обработали на персональном компьютере, получили ожидаемые результаты, по которым судили о вариациях в магнитном поле.
3. Влияние космической погоды на здоровье населения - магнитобиологические эффекты
Основной агент – магнитные возмущения (в том числе определяемые по индексам магнитной активности) в качестве исходной характеристики космической погоды.
Основной фактор – электромагнитная восприимчивость человека на частотные свойства магнитного поля;
Основной объект – сердечная систем, нервная система, сбой в биоритмах, биохимические реакции крови, и т.п.
Практика – профилактика и текущий контроль состояния окружающей среды, контроль состояния организма человека, метеозависимость и т.п. В рамках разработки и создания системы медико-экологического мониторинга влияние космической погоды может быть оценено по геомагнитным данным в реальном времени по территории Ямала.
Вывод: самочувствие у наблюдаемых, в зависимости от типа бури, может ухудшаться до, во время и после магнитной активности.
Таким образом, исследования позволили выявить, что в период магнитных бурь в большинстве случаев наблюдается неустойчивая депрессия.
Полученные результаты подтверждают представление о том, что биологические реакции на изменение геомагнитной составляющей происходят по типу адаптационной стресс-реакции.
В течение нескольких лет, мы ведем работу по сбору и обработки данных заболеваний зарегистрированных у больных в с. Сеяха. Нами были составлены диаграммы заболеваемости населения, проживающего в районе обслуживания лечебного учреждения.
Данные за период 2009-2019г.г. зарегистрированных у больных, проживающих в районе обслуживания лечебного учреждения МУЗ Ярсалинской ЦРБ, с. Сеяха.
Психические расстройства и расстройства поведения
2 009 – 2012 года
Сердечно-сосудистые заболевания
Психические расстройства и расстройства поведения
2013 – 2019 года
Сердечно-сосудистые заболевания
2013 – 2020 года
2016-2020
Исследуя информацию, предоставленную ЦРБ с. Сеяха (все данные анонимны) мы сделали вывод, что самочувствия людей, проживающих в нашем поселке, связано с эффектами воздействия Солнца на Землю. Увеличивается число людей нуждающихся в медицинской помощи. (В основном сердечно-сосудистые заболевания, скачки арт. давления, общее недомогание, паническое состояния, депрессионное состояние, а причину назвать не могут).
Если в 2009 -2012 зарегистрировано 36 случаев сердечно-сосудистых заболеваний, к 2019 году число больных увеличилось до 42.
Людей с нарушением общего состояния (психического расстройства, расстройства поведения), увеличилось примерно на 12 – 14%.
Исследование чувствительности населения с. Сеяха
на магнитные бури.
Опрос состояния жителей поселка в период магнитных бурь.
Опрошено более 100 человек. Среди опрошенных сеяхинцев были взрослые и дети, коренное и пришлое население.
Выявлено:
Результаты опроса учащихся иработников СШИ на предмет общего самочувствия до, во время и после магнитных возмущений. Мы проконсультировались с работниками ЦРБ, нам предоставили результаты анализов крови больных (анонимно). Во время магнитной бури у больных образуются сгустки эритроцитов, то есть кровь густеет. Из-за сгущения крови ухудшается кислородный обмен, и первые, кто реагирует на нехватку кислорода — это мозг и нервные окончания.
Выводы: в условиях крайнего Севера, где эффекты космической погоды наиболее сильны, происходит дестабилизация состояния организма. Проявляющиеся в отклонении от норм в показателях сердечно-сосудистой системы, в проявление психопарадоксальных реакций, (психические расстройства и расстройства поведения, в том числе депрессии), снижение иммунной системы и т.д. Существенную роль в этом играет так называемый синдром "заполярного напряжения". А также мы хотим отметить, что в период магнитных бурь, или до или после возмущений, увеличивается число правонарушений.
Накануне магнитной бури, было проведено анкетирование на предмет общего состояния учащихся и работников школы - интерната. Из 80 опрошенных (взрослых и детей), 13 человека имели жалобы на головную боль, испытывали тяжесть и боль в области грудной клетки, ломоту в суставах, 19 анкетируемых испытывали угнетенное состояние, тревогу, но причину не могли объяснить. 22 человека страдали бессонницей и находились в депрессионном состоянии.
Таким образом, исследования позволили выявить, что в период магнитных бурь в большинстве случаев наблюдается неустойчивая депрессия.
Полученные результаты подтверждают представление о том, что биологические реакции на изменение геомагнитной составляющей происходят по типу адаптационной стресс-реакции. Мы считаем, что в данной ситуации срабатывает синдром "заполярного напряжения".
И еще нами был сделан вывод, что не только человек страдает от магнитных бурь, но животные так же подвержены этим изменениям.
4.Заключение
Общий вывод:
Почему мы выбрали эту тему? Потому, что проблема здоровья населения всегда актуальна. Хотим особо отметить, в условиях Крайнего Севера, где полярные сияния наблюдаются довольно часто, всем известно, что полярные сияние сопровождают магнитные бури, которые служат эффективным индикатором космической погоды и отражением процесса влияния солнечного ветра на магнитосферу Земли, вследствие чего происходит дестабилизация состояния организма.
Наша помощь населению, пока, заключается в том, что мы предупреждаем о наличии возмущений, по местному радио, бегущей строке школьного телевидения. Следовательно, сеяхинцы смогут позаботиться о своем здоровье.
Солнечно-земная физика: космическая погода, возмущения магнитного поля Земли, состояние космической среды (ионосфера, магнитосфера, солнечный ветер и т.д.), описание ситуаций формирующих космическую погоду особенно в зоне полярных сияний (в реальном времени), на территории Ямала имеет важное значение.
Полярные сияния сопровождают магнитные бури, которые служат эффективным индикатором космической погоды и отражением процесса влияния солнечного ветра на магнитосферу Земли.
Данные эффекты оказывают сильное негативное воздействие на здоровье человека и его самочувствие, а так же на современные технологические системы. Одна из причин, по которой мы вели наблюдения вариаций магнитного поля Земли, связана с тем, что самочувствие людей, проживающих в нашем поселке, связано с эффектами воздействия Солнца на Землю, т.е. с магнитными возмущениями.
Для описания вариаций магнитного поля Земли, нами были использованы индексы геомагнитной активности. http://www.izmiran.ru/pub/izmiran/.Для того чтобы научиться прогнозировать изменение здоровья, вследствие магнитных бурь, у жителей нашего региона, а также разработать методы, направленные на предотвращение и предупреждение ухудшения самочувствия, необходимо изучить типы магнитных бурь.
Помимо влияния космической погоды на биосферу, в условиях Крайнего Севера, воздействие космической погоды проявляются в виде индукционных эффектов во всех технологических системах. От линий электропередач до точных измерительных установок – повреждение нефте- и трубопроводов, нарушаться работа железнодорожной системы, выходит из строя работа спутников, от которых на Земле зависят многие коммуникации, теле- и радиовещание, навигация.
Подводя итог нашему выступлению, мы хотим сказать,что мы, простые школьники самой Северной школы Ямала, имеем возможность вести наблюдения и исследования вариаций магнитного поля Земли, используя данные магнитометра в минутном цифровом формате в реальном времени.
5. Литература
Амиантов А.С., Зайцев А.Н., Одинцов В. И., Петров В.Г. Вариации магнитного поля Земли. Москва 2001.
Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клешсин С.З. «Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе» Л.: Наука, 1984. 240 с.
Воронцов-Вельяминов Б.А. «Очерки о Вселенной». Москва 1990.
Зайцев А.Н., Фельдштейн Я.И. Sd –вариация магнитного поля в высоких широтах при различной интенсивности магнитных возмущений. – В кн.: Полярные сияния. М.: Наука, № 19, с.51-60, 1970.
Зайцев А. Н.. Космическая среда вокруг нас. Троицк. Издательство «Тровант», 2006.
Исаев С.И., Пушков Н.В. Полярные сияния. Москва 1958.
Пушкарь М.Т., Елизарова Н.А. и др. «Кардиология» 197, Т. 17. №2.
Холодов Ю.А. «Реакции нервной системы на электромагнитные воздействия». М.: Наука, 1957. 207 с.
Чижевский А. Л. «Земное эхо солнечных бурь» М.: Мысль, 1976, 367 с.
Шишло М.А., Холодов Ю.А0. «Электромагнитное поле в нейрофизиологии. М.: Наука, 1979, 190.
H. H. Jasper // EEG and Clin Neurophysiol.1958. V. 10. № 2 Р. 370-374.
Ссылки:
1. Полярная геофизика Ямала - ПОЛАР-2014 http://polar2014.yanao.ru/
2. ИЗМИРАН: http://geodata.izmiran.ru/
3. Текущее состояние космической погоды, прогноз на сутки и недельный прогноз. http://spaceweather.izmiran.ru/
4. http://www.spaceweather.com/ - публичный сайт НАСА.
Наиболее часто используемые сайты:
http://www.cosmos.ru – сайт Института космических исследований РАН.
http://www.izmiran.ru – сайт Института земного магнетизма им. Н.В.Пушкова.
www.kosmofizika.ru - научно-образовательный сайт проф. Л.Лазутина.
http://www.astronet.ru – сайт любителей астрономии в России.
http://gsfc.nasa.gov – заглавный сайт НАСА.
http://www.spaceweather.com – оперативный открытый ресурс по космической погоде,
http://www.astronomy.ru/ - сайт любителей астрономии в России.
http://astro.mgdtd.ru – сайт отдела астрономии и космонавтики МГДД(Ю)Т
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru – жунрал «Новости космонавтики».
http://cosmos.msu.ru/, - образовательный ресурс НИИЯФ МГУ.
http://microsat.sm.bmstu.ru/. - образовательный ресурс МВТУ им. Баумана
http://rk3dxb.narod.ru. – Троицкий цент творчества молодежи.
http://edu.fo.ru/vdmcako, - Детский центр при музее космонавтики в Москве.
http://infra.sai.msu.ru/vega/.- Центр «ВЕГА» в г. Железнодорожный.