Тема 2. Природні геофізичні поля

2.1. Коротка характеристика геофізичних полів Землі і Космосу

Геофізичні поля являють собою особливу форму матерії, що забезпечує зв'язок у Землі макрооб’ємів масивів гірських порід у єдині системи геологічних тіл, що здійснює передачу дії одних геологічних тіл на інші, що утримує гідросферу й атмосферу, що підтримує процеси енергопереносу, необхідний для існування життя на Землі. Відповідно до визначення, що міститься в "Геологічному словнику", геофізичним полем чи фізичним полем Землі називається безліч значень фізичних величин (параметрів), що кількісно характеризують природне чи створене в Землі штучне фізичне поле (чи окремі його елементи) у межах визначеної області чи території Землі.

Зручний поділ фізичних полів Землі на два класи — природного і штучного походження.

До природних фізичних полів Землі відносяться: гравітаційне (поле сили тяжіння), геомагнітне, температурне, електромагнітне, сейсмічне (поле пружних механічних коливань) і радіаційне (поле іонізуючих випромінювань). Через фізичні поля здійснюється взаємодія Землі як планети із Сонцем та з всіма іншим макрокосмічним простором. У межах Землі і її найближчих околиць природні фізичні поля прийнято називати геофізичними, що підкреслює їхній безпосередній зв'язок, генетичну і структурну, з нашою планетою. Особливо варто підкреслити прямий зв'язок полів, що ми називаємо геофізичними, саме з літосферою, з іншими глибинними "сферами" земної кулі і лише опосередкований зв'язок із процесами, що відбуваються в ближньому і далекому космосі. Це значить, що всі розглянуті геофізичні поля зумовлені особливостями будови літосфери і Землі в цілому (наприклад, гравітаційне і геомагнітне поля) або характером геодинамічних, фізичних і хімічних процесів (наприклад, сейсмічне, радіоактивне, температурне, електромагнітне поля).

Штучні поля (техногенні фізичні поля) зумовлені роботою механізмів і машин, енергетичних установок, транспортних засобів, засобів зв'язку й інших джерел антропогенної діяльності.

Усі названі природні і штучні (техногенні) геофізичні поля є некерованими, тобто вони існують мимо волі дослідників, що використовують їх для рішення тих чи інших задач вивчення оболонок Землі, у тому числі і з екологічними цілями. Спеціально ж для геофізичних досліджень Землі, пошуків і розвідки корисних копалин, рішення інженерних, технічних і екологічних задач широко використовуються керовані поля, що створюються штучно за допомогою різних джерел: збудників пружних хвиль (вибухових чи невибухових), батарей і генераторів постійних чи змінних струмів, джерел гамма-випромінювання і нейтронів і ін.

Як відзначалися вище, екологічно аномальні прояви природних фізичних полів можуть бути названі екогеофізичними, а техногенних — екофізичними. Необхідність більш твердого, чим у класичному визначенні геофізичного поля, поділу геофізичних і фізичних полів диктується всією історією формування біосфери.

Життя на Землі з'явилася і розвивалася в умовах переважного впливу гравітаційного, геомагнітного, радіаційного і температурного полів. Гравітаційне поле, якщо і мінялося протягом історії існування біосфери, то, напевно, плавно, еволюційно. Це дозволяє припускати, що в кожен досить великий геологічний відрізок часу біосфера існувала при відносно стабільному гравітаційному полі.

Геомагнітне поле піддавалося більш радикальним стрибкоподібним змінам. Про це свідчить дрейф геомагнітних полюсів і зміна магнітної полярності (інверсії геомагнітного поля) з часовим інтервалом від 0,5 до 10 млн. років, що підтверджують дані палеомагнітних досліджень.

Загальна гравітаційна, магнітна і температурна обстановка на Землі в процесі еволюції біосфери забезпечила можливість стійкого існування, точніше, пристосування живих організмів аж до пережитих нами історичного і геологічного відрізків часу. У той же час неухильно зростаючий техногенний енергетичний вплив на всі живі організми на Землі, обумовлений рівнем електромагнітного забруднення, що збільшується, середовища в дуже широкому частотному діапазоні, і особливо в області радіо- і більш високих частот, може вплинути на біосферу. Роль техногенного електромагнітного впливу виявляється дуже істотний і заслуговує на особливу увагу ще і тому, що більшість процесів, що відбуваються в живих організмах і регулюють їхню діяльність, відноситься до класу електрохімічних і електрофізичних. Тому при оцінці екологічної ролі фізичних полів варто враховувати вплив електромагнітних полів, і в першу чергу техногенних, як більш "молодих" і незвичних для біоти. Фізичні поля усіх видів, що діють у межах літосфери чи на її границі з іншими "сферами", перетворені, акумульовані і розподілені під впливом її просторово-часової структури і властивостей, можуть бути віднесені до геофізичного не залежно від їхньої природи. Варто також мати на увазі, що природні геофізичні і техногенні фізичні поля не існують роздільно, а накладаються одне на одне відповідно до принципу суперпозиції. Відповідно до цього принципу поля, що сумуються і створені окремими джерелами, у нашому випадку природними і техногенними, взаємно незалежні, тобто кожне з цих полів у присутності інших є такими самими, як і при їхній відсутності. Іншими словами, мова йде про додавання полів, при якому відсутній вплив полів один на одного (лінійні ефекти). Однак у фізичних полях Землі спостерігаються і нелінійні ефекти, коли зміна інтенсивності одного поля приводить до змін тих чи інших параметрів як цього, так і інших фізичних полів (наприклад, сейсмоелектричний, п'єзоелектричні ефекти й ін.).

Що ж стосується екогеофізичних і екофізичних аномалій, то приставка "еко" зумовлена необхідністю підкреслити ту обставину, що вони можуть впливати на природні і природно-технічні екосистеми.