Действие электричества на живое известно давно, однако познание природы его, по существу, только начинается. Влияние магнитных полей на живое обнаружено относительно не­давно, точнее, в послевоенные годы, хотя о том, что эти поля существуют, люди знали уже много веков тому назад, и практическое использование магнитных явлений на благо человека началось с создания компаса за 2-3 тысячи лет до нашей эры.

Электромагнитные поля окружают нас буквально всюду: дома, на работе, в поезде метро, в салоне троллейбуса или трамвая. Тронулся за стеной лифт, загудел компрессор холодильника, щелкнуло реле обогревателя - все это означает, что по проводам побежал ток и вокруг него, следовательно, возникло электромагнитное поле. А его магнитная составляющая, как стало известно, хорошо проникает через любые преграды, в том числе и внутрь нашего тела.

С конца 70-х годов в десятках стран мира велись исследования: ученые выявляли связь разных видов болезней с влиянием на организм электромагнитных полей. В Швеции, например, к 2000 году были закончены наблюдения за здоровьем 500 000 человек, проживавших в условиях повышенных значений магнитного поля промышленной частоты. Результаты оказались неутешительными.

Таким образом, целью данной работы является рассмотрение влияния магнитного поля на человека.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

-       Раскрыть понятие и сущность магнитного поля;

-       Рассмотреть некоторые аспекты влияния магнитных полей на человека.

1. Электричество и магнетизм

Магнитное поле окружающей человека и животных среды складывается из двух основных составляющих:

1 - маг­нитных полей, создаваемых электрифицированным транспор­том, работающими электродвигателями и генераторами, линиями электропередачи и т.д.;

2 - магнитного поля Земли.[1]

Магнитное поле характеризуется значением напряженности. Напряженность, поля от искусственных источников можно определить только опытным путем для данной территории при данном числе и расположении электротехнических уста­новок. Магнитное поле Земли характеризуется строго опре­деленными составляющими, хотя тоже по численным значе­ниям может меняться.

Магнитное поле Земли характеризуется следующими основными параметрами: величинами магнитного склонения и магнитного наклонения и численными значениями напря­женности магнитного поля. Магнитное склонение представ­ляет собой угол между астрономическим (географическим) меридианом и магнитным меридианом. Астрономический меридиан - направление, определяющее истинное положение север - юг в данном месте. Магнитный меридиан - вообра­жаемая линия на земной поверхности, совпадающая с направ­лением земного магнитного поля. Магнитное наклонение ­- угол между горизонтальной плоскостью и направлением вектора напряженности магнитного поля. За единицу напря­женности магнитного поля принимают ампер на метр (А/м).

Различают вертикальную и горизонтальную составляющие вектора напряженности магнитного поля. На магнитных полюсах вертикальная составляющая и вектор полной напря­женности поля равны друг другу. Горизонтальная составля­ющая равна нулю. У магнитных полюсов свободно подвешен­ная магнитная стрелка принимает вертикальное положение. На магнитном экваторе вектор напряженности магнитного поля направлен горизонтально, т. е. совпадает с горизонталь­ной составляющей по значению и направлению. Аналитический расчет напряженности магнитного поля Земли, за исключением, территории полюсов, дает приближенное значение из-за неучета ряда магнитных аномалий, и особенно, из-за сложности учета влияния магнитного поля верхних слоев атмосферы.

Строгой теории происхождения магнитного поля Земли пока нет. В разное время выдвигались различные гипотезы, которые впоследствии опровергались. Поэтому очень кратко расскажем об одной лишь гипотезе, которая в настоящее время популярна среди метеорологов.

В толще Земли, в её расплавленной части (ядре), происходит движение зарядоносителей, создающее вихревые токи.[2] Магнитное поле этих токов и образует наблюдаемое земное магнитное поле. Перемещение отдельных замкнутых систем токов в ядре или изменение их интенсивности приводят к изменению магнитного поля во времени, наблюдаемому на поверхности Земли в виде векового хода.

Существует движение зарядоносителей и в атмосфере. Особенно сильно оно в верхних слоях атмосферы, в частности в ее иониза­ционных слоях. Магнитные поля, созданные этими токами, накладываются на магнитные поля вихревых токов массы Земли, в результате чего в атмосфере, во всех ее слоях, существует суммарное единое магнитное поле, в котором возникла жизнь, а затем и человек. Напряженность магнит­ного поля на поверхности Земли в целом невелика. на полю­сах она равна 24-40 А/м. Но напряженность непостоянна: она колеблется по суткам, месяцам, годам. Происходят резкие увеличения напряженности. Причина их - спорадические явле­ния, возникающие на Солнце и сопровождающиеся измене­нием солнечной активности. При этих явлениях от Солнца к Земле устремляются потоки ультрафиолетовой рентгеновской радиации, радиации более жесткого излучения и потоки корпускулярного излучения. Взаимодействие их с элементар­ными частицами в верхних слоях атмосферы приводит к рез­кому увеличению потоков зарядоносителей, магнитные поля которых вызывают увеличение магнитного поля Земли, называемое магнитной бурей. Во время магнитных бурь, продолжающихся от минут до суток, напряженность магнитного поля Земли возрастает в тысячи, а иногда и в десятки тысяч раз.

2. Влияние магнитных полей на человека

Человеческое тело с магнитной точки зрения представляет собой инертный материал, каковым является его основное содержание – вода.[3] Под воздействием магнитного поля химическая структура воды не меняется, но изменяется морфология и сила сцепления ряда примесей. Как известно, при магнитной обработке воды кальциевые примеси (CaCO3) теряют способность выпадать в осадок в виде плотного камня и кристаллизуются в виде мелкодисперсной взвеси. При контакте воды, подвергшейся магнитной обработке, с уже выделившимися солями происходит их частичное растворение, а также разрушение до состояния мелкого легкоудаляемого шлама, который улавливается стандартными фильтрами очистки от механических примесей.

Магнитная обработка воды, таким образом, имеет безусловно техническое (защита котлов, трубопроводов, бойлеров и т.п.) значение, а не лечебное.

Это лишь подтверждает, что магнитное поле может влиять на процессы нуклиации в организме человека. В целом вода диамагнитна, т.е. слабо отталкивается магнитными полями. Под действием магнитного поля электроны молекул воды могут слегка корректировать свое движение, создавая при этом магнитное поле противоположного направления, примерно в 100,000 раз меньше приложенного. При удалении магнитного поля электроны возвращаются на свои первоначальные орбиты, и молекулы воды снова становятся немагнитными.

Диамагнетизм воды и большинства физиологических жидкостей очень слаб. Тем не менее, недавно была продемонстрирована магнитная левитация (парение) не только капель воды, но также цветков, кузнечиков и маленьких лягушек в очень сильном поле, производимом электромагнитом в 160,000 Гаусс (16 Тесла). Эти "летающие лягушки" были показаны в средствах массовой информации по всему миру, но они лишь подтверждают правило: большинство слабых магнитных полей, которые используются в устройствах магнитной терапии, могут вызывать лишь диамагнитные силы в тысячи раз слабее гравитационных.

Некоторые авторы утверждают также, что магнитные поля притягивают кровь, ссылаясь на железо, которое она содержит. Однако, железо крови очень сильно отличается от металлического железа, которое является сильным магнетиком благодаря кооперативным эффектам, объединяющим индивидуальные атомные магнитные моменты – явлению ферромагнетизма.[4] Свойства ферромагнитного материала являются результатом совместного поведения многих магнитных атомов, действующих в унисон. Атомы железа в крови содержатся не изолированно, а входят в состав больших молекул гемоглобина, расположенных внутри красных кровяных телец. Хотя каждый из атомов железа магнитный, он находится на значительном удалении от остальных атомов, остается слабообменно связанным с другими атомами Fe, и, следовательно, в значительной мере магнитно-независимым.

Исследования влияния сильного статического магнитного поля на кровь человека проводились многократно с помощью таких методов, как ядерный магнитный резонанс (NMR), магнитная томография (MRI). В ходе исследований удалось оценить, в частности, величину эффективных магнитных моментов комплекса Fe+2, который входит в состав гемоглобина крови человека. 10 лет назад американские ученые исследовали ориентацию нормальных эритроцитов крови в сильном постоянном магнитном поле с максимальной величиной до 8 Тесла. Было обнаружено, что эритроциты ориентируются таким образом, чтобы плоскость их диска была параллельна направлению приложенного поля. Наконец, в 1997 году американские исследователи из Университета Флориды изучили различные аспекты воздействия сильных постоянных магнитных полей на кровь человека, а именно: на магнитную восприимчивость, магнитодвижущую силу и вязкость.

Магнитная восприимчивость крови измерялась с использованием СКВИД-магнетометра. Было обнаружено, что кровь ведет себя как диамагнитная жидкость, когда она обогащена кислородом (в артериях) и как парамагнитный материал, когда она обескислорожена (в венах).

В ходе экспериментов величина прилагаемого магнитного поля варьировалась от +5 Тесла до -5 Тесла, с шагом 0.5 Тесла. Исследуемые зависимости, как следует из рисунков, имеют линейный характер. Для крови бедной кислородом (венозной) восприимчивость представляет собой прямую с положительным наклоном (3.5)*10-6 , для крови, богатой кислородом (артериальной) – восприимчивость имеет отрицательный наклон, равный (-6.6)*10-7.[5] Следует отметить, что при слабых магнитных полях, обычно применяемых в целях магнитной терапии, намагниченность крови ничтожно мала. Кровь, как и вода, слабо отталкивается магнитными полями, а не притягивается.

Исследованиями, проведенными в 50-70-х годах, установлено влияние на человека магнитных полей вообще и магнитных бурь в частности. В 1930 г. А. Л. Чижевский, а затем и другие исследователи обратили внимание на связь между развитием ряда заболеваний и процессами, происходящими на Солнце. На основе статистических данных, полученных за много лет, А. Л. Чижевский показал связь между возрастанием солнечной активности и вспышками эпидемии чумы, холеры, дифтерии, гриппа, менингита и даже возвратного тифа. Английскими учеными установлен четко выраженный рост нервно-психических заболеваний при 67 магнитных бурях. Подобные данные получены на 40 тысячах заболеваний. В период 1957­-1961 гг. на 30 тысячах заболеваний было прослежено влияние 7, 14, 21, 35-дневных систематических возрастаний магнитной напряженности на тяжесть протекания заболеваний. Обнаружено подобное влияние на развитие нарушения сердечно-сосудистой деятельности.

В периоды солнечной активности возрастают размножение и токсичность ряда болезнетворных бактерий, повышается скорость свертывания крови и число лимфоцитов. В Киеве на очень большом числе случаев ученые установили четкие изменение биопотенциалов по амплитуде, частоте и форме кривых, происходящие во время магнитных бурь. На основе своих данных он классифицирует людей на следующие группы: к первой группе относятся те, которые изменением значения амплитуды биопотенциала головного мозга реагируют на наступающую магнитную бурю за 3-4 дня; ко второй - реагирующие за сутки; к третьей - в момент самой бури; к четвертой - по прошествии 2-3 дней после бури и, наконец, к последней (10-15% наблюдаемых) - люди, на состоянии биопотенциала которых магнитная буря не отразилась. Приведенные факты не являются исчерпывающими. Однако полу­ченные в разное время, в разных странах и разными наблюдателями выводы однозначно доказывают, что факт влияния магнитных полей и магнитных бурь на человека достоверен. Но через какие механизмы осуществляется это влияние? Электрические поля, электрические токи так или иначе проявляют свое влияние через взаимодействие с электрическими параметрами живого организма. Если влияние магнитного поля обнаружено, то можно предположить, что поле взаимодействует с магнитными свойствами живого организма. Характерная особенность действия магнитного поля на живой организм заключается в том, что он "прозрачен" для поля. От удара палкой жизненно важные органы тела в той или иной степени защищены мускулатурой. Даже сильный огонь не сразу приводит к тяжелому исходу. Система кровообращения, мускулатура, обладающие электропроводностью, в известной степени могут шунтировать опасный ток. Проникающая радиация частично или полностью поглощается в поверхностных областях тела. И только магнитное поле действует на весь организм сразу в целом: от тела и органа до клетки и отдельных ее молекул и атомов.

Присущи ли магнитные свойства живому? Примеры влияния магнитных бурь на живой организм вызвали необходимость проведения исследований. Сложность этих исследований состоит в том, что область магнитных измерений малых величин является одной из сложнейших областей измерительной техники. Только в 60-х годах появились протонные магнитометры, обладающие достаточной разрешающей спо­собностью и точностью, а до их появления основным прибором, измеряющим магнитные поля, по существу, являлась подвешенная на нитке магнитная стрелка, поворачивающаяся по направлению силовых линий магнитного поля. Получение железа, обладающего большой магнитной проницаемостью, использование новых физических явлений позволили провести первые исследования магнитных свойств живого орга­низма. Установлено наличие переменного магнитного поля возникающего при работе сердечной мышцы, и это сразу нашло практическое применение.