Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
В целом можно ожидать существования геомагнитных явлений с периодичностями, соответствующими любому из известных геофизических и солнечных циклов, такому, как средние солнечные (24 часа) и лунные (24 часа 50 мин) сутки, синодический месяц (29,5 сут), период вращения Солнца (~ 27 сут), тропический год (365,24 сут) и цикл солнечной активности (11 лет). Геомагнитные вариации с такими периодами наблюдались довольно часто. Кроме того, интенсивные апериодические возмущения, продолжающиеся от минут до многих часов, возникают при солнечных вспышках (магнитные бури) и других солнечных возмущениях или при внезапном высвобождении магнитной энергии из хвоста магнитосферы (магнитные суббури). Литература по магнитосферным возмущениям весьма обширна, и для рассмотрения этих явлений читатель может обратиться к работам Chapman, Bartels, 1940, Matsushita, Campbell, 1967, Ratcliffe, 1972 и McPherron, 1979. Здесь мы остановимся только на наиболее важных особенностях этих явлений, которые имеют очевидные биомагнитные следствия.
В заключение следует отметить, что геомагнитные вариации ионосферного происхождения, главным образом те, которые имеют временную шкалу порядка часов, индуцируют электрические токи в земной коре и мантии. Эти токи, называемые теллурическими токами, вносят вклад во внутренние источники геомагнитного поля (Price, 1967). В большинстве случаев индуцированные поля могут быть весьма значительными вблизи побережий и аномалий проводимости твердой Земли. Наибольшее влияние испытывают амплитуды временных вариаций вертикальной компоненты Z: в экстремальных случаях они могут увеличиваться или уменьшаться примерно на порядок (см. Rikitake, 1964).
3.2. Спокойные солнечная
и лунная суточные вариации
В каждом месяце имеется несколько случайно распределенных дней, когда магнитные элементы в данном районе обнаруживают особенно
плавные вариации с периодами, соответствующими продолжительности солнечных суток. Такие дни называются геомагнитно-спокойными, а эти вариации в целом называются спокойной солнечно-суточной вариацией Sq. Sq является результатом прохождения токов, создаваемых атмосферным динамо под воздействием Солнца. Эти токи наиболее интенсивны на солнечной стороне ионосферы, что связано с нагревом и ионизацией. Поскольку продолжительность действия и интенсивность солнечного света варьируют в зависимости от широты и времени года, соответственно изменяется амплитуда Sq (рис. 3.32 и 3.33). Вследствие неравномерного распределения континентов и океанов в Sq наблюдаются также долготные вариации и асимметрии по полушариям. Интенсивность Sq в среднем составляет около 50 нТл (сравните с 50000 нТл главного поля),
Горизонтальная Вертикальная
составляющая Снлонение составляющая
Местное время
Рис. 3.32. Спокойные солнеч-но-суточные вариации S4 в месяцы J (см. рис. 3.33) для Н, D и Z на разных магнитных широтах и в трех долготных зонах: Европе и Африке (сплошные кривые), Азии и Тихом океане (пунктирные кривые), Северной и Южной Америке (штрих-пунктирные кривые) (Matsushita, Maeda, 1965).
Месяцы D Месяцы Е МесяцыJ
00 06 12 18 24 00 06 12 18 24 00 06 12 18 24
Местное время
Рис. 3.33. Горизонтальная компонента вариации Sq для месяцев D (январь, февраль, ноябрь, декабрь), Е (март, апрель, сентябрь, октябрь) и J (май, июнь, июль, август) (Matsushita, 1967).
а по наклонению-0,1°. Однако горизонтальная компонента Sq достигает около 200 нТл на магнитном экваторе. Следует отметить, что вариации Sq, показанные на рис. 3.32 и 3.33, обусловлены и ионосферными, и теллурическими токами (Matsushita, 1967).
Ионосферные приливы, вызванные гравитационным притяжением Луны, также воздействуют на геомагнитную суточную вариацию. Но в связи с тем, что амплитуды лунных гравитационных приливов обычно
Рис. 3.34. Рассчитанная лунная модуляция спокойной солнечно-суточной вариации Н в Гуанкайо, Перу (Chapman, Bartels, 1940).
составляют менее 1/10 от амплитуд солнечных тепловых приливов, лунные магнитные эффекты соответственно слабее. Главными лунными эффектами являются полумесячная модуляция величины Sq и лунная суточная вариация L. На рис. 3.34 показан экстремальный случай лунных эффектов, составленный по записям магнитной обсерватории Гуанкайо (Перу), которая расположена на высоте 3 350 м на магнитном экваторе. Вариация L прослеживается в виде небольших горбиков в минимуме вариаций Sq между полнолунием (новолунием) и последней четвертью (первой четвертью). L может превышать 10-20 нТл (на магнитном экваторе), но, как правило, в среднем составляет менее 5 нТл. Подобно океанским приливам, L имеет полусуточный период (Matsushita, 1967). Полумесячная модуляция Sq, показанная на рис. 3.34, составляет около 40 нТл.
Браун (Brown, 1972, 1976) предположил, что тонкие геофизические индикаторы или временные отметки, являясь по своей природе гео-электромагнитными, важны и, возможно, критичны для маркировки биологических часов. Калмийн (Kalmijn, 1974) также предположил, что 24-часовая периодичность микропульсаций и геомагнитные суточные вариации могут служить индикаторами времени при синхронизации циркадианных ритмов, поскольку электрические поля, связанные с этими магнитными явлениями, часто находятся в пределах диапазона обнаружения их электрочувствительными рыбами. Линдауэр и Мартин (Lin-dauer, Martin, 1972) сообщали, что небольшая ошибка в направлении (или Missweisung) в виляющем танце пчел коррелировала с локальной геомагнитной суточной вариацией, и далее (Martin, Lindauer, 1977) они отмечали, что пчелы при отсутствии более важных индикаторов, таких как фотопериод, могли синхронизировать свои циркадианные ритмы с геомагнитной суточной вариацией.
