А.А. Артамонов – Ph.D. в области космической физики и космической медицины, вед. инженер,  Научно-исследовательский центр космической медицины ФГБУ ГНЦ ФМБЦ  им. А.И. Бурназяна ФМБА России (Москва)

E-mail: anton.art.an.gmail.com

Постановка проблемы. Проблема действия геомагнитных возмущений на здоровье человека до сих пор не имеет общепризнанного механизма прямого действия. По этой причине, в данной статье предложен для обсуждения механизм непрямого действия геомагнитных возмущений.

Цель работы – изучение действия геомагнитных возмущений как фактор непрямого действия на человека.

Результаты. На основе анализа опубликованных экспериментальных и теоретических работ, рассматриваются непосредственное действие магнитных бурь, возможные механизмы непрямого биологического действия геомагнитных флуктуаций на биосферу в целом и, в частности, на организм космонавтов. Сопоставляются характеристики магнитных бурь с характеристиками техногенного магнитного фона. Рассматривается возможный вклад в радиационное воздействие на экипажи орбитальных космических станций грозовой активности в верхних слоях атмосферы, индуцируемой высыпающимися электронами. Обсуждается механизм, при котором высыпающиеся электроны сильно ионизируют верхнюю атмосферу Земли, создавая благоприятные условия для таких атмосферных явлений, как эльфы и спрайты, которые актуальны только в разрезе радиационной безопасности космических полетов и не представляют радиационной опасности для биосферы Земли.

Полученные во многих экспериментальных и аналитических работах значимые корреляции вариаций магнитного поля и состояния здоровья населения не доказывают прямого воздействия, а лишь указывают на связь между этими факторами. По этой причине рассматривается механизм действия на биосферу Земли, связанный с модуляцией потока космических лучей. Магнитные бури ассоциированы с сильным изменением потока космических лучей, за счет этого запускаются каскады различных физико-химических процессов в атмосфере Земли, что находит свое отражение в метеоусловиях, как в короткий период времени, так и в длительной перспективе. Эти климатические изменения способны влиять на метеочувствительных людей.

Обсуждаются индексы геомагнитной активности и солнечной активности и предлагаются наиболее оптимальные из них для решения задач гелиобиологии и магнитобиологии.

Практическая значимость. Данное исследование значимо для области медицины, связанной с профилактикой негативного действия геокосмофизических факторов на здоровье человека.

1. Куликов В.Ю., Утюпина К.Ю., Краснер Я.А. Влияние магнитных бурь на особенности психофизиологического статуса у студентов // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения РАН. 2011. Т. 3. № 1. С. 10–15. 
2. Хабарова О.В. Реакция организма человека на факторы, связанные с вариациями солнечной активности // Биофизика. 2001. Т. 46. № 5. С. 940–945.
3. Рагульская М.В., Любимов В.В. Приборное изучение воздействий естественных магнитных полей на БАТ человека: методы, средства, результаты // Биомедицинская радиоэлектроника. 2000. № 11. С. 43–49. 
4. Волчек Ю.А. Медицинские аспекты действия геомагнитных бурь на организм человека // Биофизика. 2001. Т. 46. № 6. С. 127–129. 
5. Мизун Ю.Г., Хаснулин В.И. Наше здоровье и магнитные бури. М.: Знание. 1991. С. 120. 
6. Баженов А.А. Влияние гелиогеофизических факторов на здоровье человека // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения РАН. 2014. № 6. С. 100–110.
7. Выхованец Ю.Г., Тетюра С.М., Андреев Р.Н., Черняк А.Н., Выхованец Т.А., Лахно О.В. Изучение влияния гелиогеофизических факторов на состояние здоровья человека // Вестник гигиены и эпидемиологии. 2019. Т. 23. № 4. С. 323–325. 
8. Бреус Т.К., Бинги В.Н., Петрукович А.А. Магнитный фактор солнечно-земных связей и его влияние на человека: физические проблемы и перспективы // Успехи физических наук. 2016. Т. 186. № 5. С. 568–576. 
9. Черешнев В.А., Гамбурцев А.Г., Бреус Т.К. Человек и три окружающие его среды // Вестник Российской академии наук. 2007. Т. 77. № 7. С. 618–627. 
10. Агаджанян Н.А., Макарова И.И. Магнитное поле Земли и организм человека // Экология человека. 2005. Т. 7. № 9.  С. 18–32. 
11. Чибисов С.М., Рагульская М.В. Влияние магнитных бурь на здоровье человека и социум: мифы и реальность // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2009. № 5. С. 134–134.
12. Хаснулин В.И. Здоровье человека и космогеофизические факторы Севера // Экология человека. 2013. № 12. С. 22–35. 
13. Чибисов С.М. Влияние гелиогеофизических факторов на биоритмы человека // Успехи современного естествознания. 2006. № 9. С. 21–29.
14. Птицына Н.Г., Виллорези Д., Дорман Л.И., Юччи Н., Тясто М.И. Естественные и техногенные низкочастотные магнитные поля как факторы, потенциально опасные для здоровья // Успехи физических наук. 1998. Т. 168. № 7. С. 767–791.
15. Семёнов А.В. Обоснование предельно допустимых норм на индукцию магнитных полей промышленной частоты для человека // Изв. Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2012. Т. 321. № 1. С. 77–93.
16. Elsasser W., Ney E.P., Winckler J.R. Cosmic-ray intensity and geomagnetism. Nature. 1956. V. 178. № 4544. P. 1226–1227. 
17. Kovaltsov G., Usoskin I.G. Regional cosmic ray induced ionization and geomagnetic field changes. Advances in Geosciences. 2007. V. 13. P. 31–35. 
18. Nevalainen J., Usoskin I., Mishev A. Eccentric dipole approximation of the geomagnetic field: application to cosmic ray computations. Advances in Space Research. 2013. V. 52. № 1. P. 22–29.
19. Fraser-Smith A.C. Centered and eccentric geomagnetic dipoles and their poles, 1600–1985. Reviews of Geophysics. 1987.  V. 25. № 1. P. 1–16. 
20. Smart D., Shea M. A review of geomagnetic cutoff rigidities for earth-orbiting spacecraft. Advances in Space Research. 2005. V. 36. № 10. P. 2012–2020.
21. Bartels J., Heck N.H., Johnston H.F., Bartels J., Heck N.H., Johnston H.F. The three-hour-range index measuring geomagnetic activity. Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1939. V. 44. № 4. P. 411–454. 
22. Menvielle M., Berthelier A. The K-derived planetary indices: Description and availability. Reviews of Geophysics. 1991. V. 29. № 3. P. 415–432.
23. Rostoker G. Geomagnetic indices. Reviews of Geophysics. 1972. V. 10. № 4. P. 935–950. 
24. Davis T.N., Sugiura M. Auroral electrojet activity index AE and its universal time variations. Journal of Geophysical Research. 1966. V. 71. № 3. P. 785–801.
25. Sugiura M. Geomagnetic storms. Natural Electromagnetic Phenomena below 30 kc/s. Springer, Boston. MA. 1964. P. 49–75.
26. Ivanov A., Knurenko S., Sleptsov I. Determining the primary cosmic ray energy from the total flux of Cherenkov light measured at the Yakutsk EAS array. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2007. V. 104. № 6. P. 872–886.
27. Potgieter M.S. Cosmic rays in the inner heliosphere: Insights from observations, theory and models. Space Science Reviews. 2013. V. 176. № 1–4. P. 165–176.
28. Caballero-Lopez, R., Moraal H., Caballero-Lopez R.A., Moraal H. Limitations of the force field equation to describe cosmic ray modulation. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2004. V. 109. № A1. P. 317–380.
29. Usoskin I.G., Alanko-Huotari K., Kovaltsov G.A., Mursula K. Heliospheric modulation of cosmic rays: Monthly reconstruction for 1951–2004. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2005. V. 110. № A12. P. 117–140.
30. Meurant M., G’erard J.-C., Hubert B., Coumans V., Blockx C., Ostgaard N., Mende S. Dynamics of global scale electron and proton precipitation induced by a solar wind pressure pulse. Geophysical research letters. 2003. V. 30. № 20. P. 88–117.
31. Usanova M.E., Mann I.R., Kale Z.C., Rae I.J., Sydora R.D., Sandanger M., Puhl-Quinn. Conjugate ground and multisatellite observations of compression-related EMIC Pc1 waves and associated proton precipitation. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2010. V. 115. № A7. P. 440–484. 
32. Horne R.B., Lam M.M., Green J.C. Energetic electron precipitation from the outer radiation belt during geomagnetic storms. Geophysical Research Letters. 2009. V. 36. № 19. P. 72–82. 
33. Iijima T., Potemra T.A. Field-aligned currents in the dayside cusp observed by Triad. Journal of Geophysical Research. 1976.  V. 81. № 34. P. 5971–5979. 
34. Mironova I.A., Aplin, K.L., Arnold F., Bazilevskaya G.A., Harrison R.G., Krivolutsky A.A., Usoskin I.G. Energetic particle influence on the Earth’s atmosphere. Space Science Reviews. 2015. V. 194. № 1–4. P. 1–96. 
35. Hardy D.A., Gussenhoven M., Holeman E. A statistical model of auroral electron precipitation. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 1985. V. 90. № A5. P. 4229–4248.