Магнитное поле Земли и безопасность современных строительных сооружений
д.т.н., профессор кафедры ПМКК ИжГТУ Ломаев Г.В.,
почетный профессор ИжГТУ Й. Орбан,
аспирант кафедры ПМКК ИжГТУ Кулешова Д.С.,
к.т.н., с.н.с. Рябов Ю.Г.
Аннотация
Работа посвящена новому направлению в электромагнитной экологии, которой авторы присвоили термин «геомагнитная экология». Рассматриваются вопросы вариации магнитного поля Земли природного и техногенного происхождения. Приводятся биомедицинские данные об их пагубном влиянии на растительный и животный мир, включая человека. Особое внимание уделено проблеме обнаружении и ликвидации геомагнитопатогенных зон в современных строительных конструкциях с железобетонными и металлическими элементами.
Ключевые слова: Электромагнитная экология, вариации магнитного поля Земли, магнитная буря, геомагнитопатогенные зоны, гипогеомагнитное поле, безопасность жизнедеятельности.
Магнитное поле Земли – экологический фактор
Магнитное поле Земли (рис. 1) складывается из трех компонентов: во-первых, главного геомагнитного поля, источники которого находятся в электропроводящем ядре Земли, во-вторых, аномального, создаваемого намагниченными горными породами, и в третьих, внешнего поля, источники которого расположены вне Земли. Вклад главного геомагнитного поля составляет более 95%. В первом приближении геомагнитное поле является полем диполя, наклоненного к оси вращения Земли на угол 10-12 градусов. Магнитные заряды диполя расположены на северном и южном магнитных полюсах. Аномальное поле составляет около 3% геомагнитного поля, а внешнее, связанное с солнечно-земными взаимодействиями, менее 1%.
Рис.1. Распределение полной магнитной напряженности (модуля)
поля Земли в современной магнитной эпохе (значения поля приведены в мкТл)
Силовые линии и напряжённость геомагнитного поля находятся в непрерывном изменении. Динамика геомагнитных полей имеет большое значение для экологии человека и заслуживает пристального изучения. Изменения (вариации) геомагнитного поля происходят с периодами как в сотни и тысячи лет, так и от нескольких месяцев и до долей секунды. Кроме того, имеется тенденция смещения силовых линий геомагнитного поля на запад со скоростью 0.2 градуса в год (так называемый западный дрейф).
Для экологии человека и животных имеет важное значение скорость изменения магнитного поля в месте его проживания (квартира, дом, дача и т.п.) или работы (офис, производство, место учебы и т.п.). Длиннопериодные вариации с периодом от 60 до 1800 и более лет называются «вековыми», короткопериодные (с периодом меньше одного года) очень различны как по своим периодам, так и по своей природе. Источники вековых вариаций, по современным представлениям, находятся в ядре Земли, источники короткопериодных – в верхних слоях атмосферы, в ионосфере и магнитосфере. Интенсивность короткопериодных вариаций зависит от активности солнечно-земных взаимодействий.
Здоровый человек не испытывает дискомфорта, связанного с приведенными колебаниями магнитной обстановки, если он не совершает быстрых перемещений по магнитной карте мира с резко отличными уровнями поля (например, быстрый перелет из Северной Америки в Южную, когда поле изменяется почти в три раза!). Однако, в связи с ухудшением экологической обстановки, с ослаблением иммунной системы большое количество людей имеют повышенную магнитную чувствительность. Подобно тому как люди чувствительные к перепадам атмосферного давления чувствуют обострение болезни в период резкого его изменения, так и магниточувствительные страдают лишь от быстрых изменений магнитного поля, что имеет место во время магнитных бурь. Можно сделать вывод о том, что главным магнитным опасным фактором является быстрые перепады магнитного поля, будь то магнитная буря или быстрое перемещение человека из одной зоны в другую с отличающейся магнитной обстановкой. Если высказанное предположение подтвердится биофизическими опытами или медицинскими наблюдениями, то изменятся подходы к регламентации уровней магнитного поля в урбанизированной среде.
Вредное воздействие ослабленных техническими сооружениями магнитных полей Земли (гипогеомагнитные поля) в настоящее время доказано исследователями космической медицины и биофизическими исследованиями биологов и биофизиков. Последние два десятилетия установлено, что еще более опасными являются комбинированные поля - постоянное плюс переменное. Так при помещении биосистемы в ослабленное геомагнитное поле Земли и слабое низкочастотное магнитное поле в области частот 30-100 Гц вызывает мощные биомагнитные эффекты резонансного типа.
В настоящее время подходы к изучению магнитного поля как экологического фактора еще не сформулированы. На наш взгляд медикам и биофизикам важно ответить на следующие вопросы:
- как влияют изменения уровня, градиента и направления в пространстве постоянного магнитного поля на людей с различной магнитной чувствительностью? - какие параметры магнитной бури (частотный спектр, продолжительность, периодичность, уровень мощности и т.д.) представляют наибольшую опасность для человека?
- каковы адаптационные ресурсы человека к изменению магнитной обстановки (время адаптации, зависимость адаптации от перепадов и изменившихся параметров поля) и их зависимость от состояния здоровья человека, его магнитной чувствительности?
- каковы механизмы магнитной чувствительности и где расположены магниточувствительные органы и клетки?
Это разумеется далеко неполный перечень вопросов. Некоторые из них требуют привлечения инженерной мысли. Они относятся, например, к методике и технике экспериментов, расчету искажений магнитного поля Земли техногенными объектами.