Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Однако при отсутствии более убедительных доказательств вывод о том, что естественные геомагнитные вариации могут действовать как надежные датчики времени для биологических часов, должен рассматриваться скептически. Поля Sq, показанные на рис. 3.32 и 3.33, были получены в результате численной обработки большого количества мировых данных по магнитно-спокойным дням. Чепмен и Бартелс (Chapman, Bartels, 1940) отмечают, что рис. 3.34 не является реальной записью, а «очищен от нециклических и случайных изменений, которые присутствуют на реальных записях». В самом деле, в большинстве случаев чистые
Полночь 11!111111|1|4|!1|||1!1|111Н 8 I! Полдень
{iiiliiiiiniilillili Гринвичское время меридиана 75“з.д.
Уотеру
iiiiiSHlliiiiiniliiiiiiiinSiiniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiSiiiiSSISHiiiiiiiiiiSiSiiiiiniiiiiaijiMSSiiS |||и!нппмп;пмпнм|инн;
Рис. 3.35. Сравнение магнитограмм Гуанкайо (Перу) и Уотеру (Австралия) для магнитно-спокойных дней (верхние графики) и магнитно-возмущенных дней (нижние графики) (Chapman, Bartels, 1940).
Рис. 3.36. Сильная магнитная буря, зарегистрированная в Потсдаме, Германия, в мае 1921 г. (Chapman, Bartels, 1940).
солнечные и лунные вариации либо сдвинуты по фазе, либо существенно искажены часто возникающими разнообразными магнитными возмущениями (рис. 3.35 и 3.36). Учитывая объем вычислений, который необходим для выделения лунной и Sq-вариаций из магнитных записей, полученных в обсерваториях, а также сообщения о том, что птицы (Keeton et al., 1974; Moore, 1977) и пчелы (Lindauer, Martin, 1972), по-видимому, не способны компенсировать небольшие магнитные возмущения, кажется сомнительным, чтобы организм мог использовать сигналы с таким большим шумом для поддержки своих биологических ритмов. Поскольку сигналы и шум, как правило, сравнимы между собой по амплитудам и временным шкалам, попытки привлечь к объяснению удивительную способность различных организмов выделять полезный сигнал не могут устранить указанное выше сомнение. Изменчивость день ото дня времени наступления максимума и минимума геомагнитных вариаций едва ли сравнима с точностью времени восхода и захода солнца, морских приливов или даже более изменчивых вариаций термопериода и ат-
мосферного давления. Однако еще совсем недавно существовал сходный скептицизм в отношении мапшторецепции организмов вообще (например, Davis, 1948; Varian, 1948; Griffin, 1952).
3.3. Магнитные бури
Из различных возмущений магнитосферы наиболее сильными в смысле влияния на магнитное поле на земной поверхности являются магнитные бури. Как правило, наиболее интенсивная часть бури длится от 2 до 12 ч, в течение которых напряженность магнитного поля на земной поверхности меняется в пределах нескольких сотен наногесл, а магнитное склонение - приблизительно в пределах градуса. Возмущения напряженности в десятки нанотесл могут существовать в течение суток. Магнитная буря - глобальное явление, но ее интенсивность изменяется в зависимости от района, возрастая в высоких широтах. На рис. 3.36 приведена полученная в Потсдаме (Германия) запись интенсивной магнитной бури, происшедшей 13-16 мая 1921 г. Наблюдались следующие изменения магнитных элементов: AD = 3°19', АН = 1060 нТл, AZ = 1100 нТл. Для еще более сильной бури 16 апреля 1938 г. в Потсдаме было записано: AD = 5°28', АН = 1900 нТл, AZ = 600 нТл (Chapman, Bartels, 1940). Однако такие сильные бури редки и случаются лишь раз в 10-20 лет. Что касается общей частоты возникновения магнитных бурь, то Чепмен и Бартелс (Chapman, Bartels, 1940) сообщали, что в течение 53 лет (с 1875 по 1927 г.) были зарегистрированы 343 магнитные бури, когда D менялось от 30' до 60', а Н или Z- от 150 до 300 нТл, и еще 60 магнитных бурь, при которых D изменялось более чем на 60', а Н или Z-на 300 нТл. Таким образом, в среднем наблюдалось 7-8 бурь в год. Однако возникновение магнитных бурь коррелирует с 11 -летним циклом солнечной активности и во время минимума активности падает. (У геомагнитных бурь часто обнаруживается 27-суточная повторяемость, по-видимому, обусловленная 27-суточным периодом вращения Солнца.)
Магнитная буря является прямым результатом солнечной вспышки. Последние возникают случайно, но их частота коррелирует с циклом солнечной активности. Во время максимума солнечной активности небольшие вспышки могут происходить ежечасно, а очень большие-ежемесячно. Из приведенных выше чисел очевидно, что не все солнечные вспышки вызывают заметные магнитные бури. Однако нижний предел 150 нТл, использованный при сравнении бурь, был произвольным; поэтому читатель не должен считать, что магнитные возмущения, напоминающие бури, с интенсивностью менее 150 нТл не могут иметь места. Случайно возникающие солнечные вспышки произвольной интенсивности соответственно возмущают магнитосферу в случайном режиме.
Общая феноменология магнитной бури хорошо иллюстрируется записью северной магнитной компоненты X на рис. 3.36. Когда происхо-
дит вспышка, облако протонов и электронов высокой энергии выбрасывается Солнцем и обычно достигает Земли через 30-50 ч. Когда облако сталкивается с магнитопаузой, магнитосфера внезапно сжимается и напряженность геомагнитного поля возрастает, извещая о начале магнитной бури. Резкое возрастание, называемое внезапным началом (SC), происходит в данном районе в течение нескольких минут и может достигать 100 нТл или более на поверхности Земли. SC распространяется через магнитосферу как магнитогидродинамическая волна, и, следовательно, время регистрации ее в различных районах может различаться. На рис. 3.36 SC возникло 14 мая вскоре после 22 ч 00 мин.
