Модуль 2: Естественный и искусственный электромагнитный фон

Под электромагнитным фоном понимаются постоянные и переменные электрические и магнитные поля в околоземном пространстве. Последнее время в средствах массовой информации часто можно встретить сообщения о негативном влиянии на здоровье человека:

• магнитных бурь,

• микроволнового излучения домашних печей и мобильных телефонов,

• излучений от мощных линий электропередач,

• мощных радиоволн и т.д.

Понимание электромагнитных факторов воздействия на окружающую среду может помочь в оценке объективности подобного рода сообщений и предупредить возможные риски для здоровья человека. Некоторые составляющие электромагнитного фона и результаты их воздействий вам уже известны. Прежде всего, – это электромагнитное излучение, попадающее на Землю от Солнца.

Вспомните отличительные особенности частиц солнечного электромагнитного излучения.

Кроме электромагнитного излучения Солнца, вклад в электромагнитный фон вносят следующие факторы:

1. Солнечный ветер. Наиболее известными проявлениями воздействия солнечного ветра на околоземное пространство являются магнитные бури и полярные сияния. Наиболее интенсивное воздействия солнечного ветра имеют место во время солнечных вспышек. При сильных солнечных вспышках происходит наиболее интенсивный выброс частиц из Солнца в межпланетную среду.

2. Источники электромагнитного излучения, находящиеся в околоземном пространстве:

• Молнии

• Устройства, излучающие электромагнитные волны, созданные человеком.

Вспомните отличительные особенности частиц солнечного ветра.

Электромагнитный фон Земли, вызванный солнечным ветром

Ниже приведен фрагмент одной из статей, размещенной на страницах российского астрономического сайта www.astronet.ru. Некоторые астрофизические термины и интерпретации приводятся в упрощенном виде.

«Землю можно рассматривать как большой магнит, южный полюс которого располагается вблизи северного географического полюса, а северный - вблизи южного (такая путаница сложилась исторически). Линии, отражающие направление магнитного поля Земли (на рисунке 1 – это черные линии со стрелками) охватывают всю нашу планету. На рисунке 1 красные стрелки указывают направление движения частиц солнечного ветра на больших расстояниях от поверхности Земли (несколько радиусов Земли).

Рис. 12 Магнитное поле Земли и солнечный ветер

Частицы солнечного ветра, попадая в магнитное поле Земли, меняют направление своего движения, – они начинают двигаться вдоль магнитного поля. Исключение из этого правила составляют частицы высоких энергий, в основном излучаемые Солнцем во время солнечных вспышек – эти частицы слабо отклоняются магнитным полем Земли и проникают в атмосферу вплоть до экваториальных широт. Похожая картина возникает в электронно – лучевых мониторах компьютеров и телевизоров при отклонении электронного луча управляющими магнитными полями. Таким образом (см. рис.1), частица солнечного ветра может достигнуть атмосферы только в полярных областях независимо от того, где она оказалась вначале (за исключением ситуации сильных солнечных вспышек).

Электроны и протоны, попавшие из солнечного ветра в магнитное поле Земли, стекают в область полюсов, где достигают плотных слоев атмосферы и производят ионизацию и возбуждение атомов и молекул газов – свечение, называемое полярным сиянием. Для этого они имеют достаточно энергии. Действительно, в солнечном ветре протоны обладают энергией 100-200 ЭВ, а электроны - энергией 10-20 тысяч ЭВ. Пороги ионизации составляют 13,6 ЭВ для атомов водорода и кислорода и 14,5 ЭВ для атома азота. Пороги возбуждения этих частиц еще меньше. Возбужденные атомы испускают энергию в виде света. Нечто подобное наблюдается в газовом разряде при пропускании через газ электрического тока.