Влияние космического излучения и солнечной энергии на живые тела и общественные процессы доклад

Обновлено: 11.05.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

Государственный Педагогический Университет

ВЛИЯНИЕ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ НА ЧЕЛОВЕКА

Выполнил студент группы

Педагогическое образование (с двумя профильными подготовками)

Глава I. ПОНЯТИЕ РАДИАЦИИ И ЕЕ ПОРАЖАЮЩИЕ ФАКТОРЫ 3

Глава II. СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ

НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА 4

Глава III. ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ЧЕЛОВЕКА 5

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 12

Сегодня основная масса ученых едина во мнении, что человек и человечество составляют часть живого вещества нашей планеты. Это означает, что люди также подвержены действию космических энергий и солнечной радиации. Так, человеческий организм, так же как организмы других животных, подстраивается под ритмы биогеосферы, прежде всего суточные (циркадные) и сезонные, связанные со сменой времен года.

Вся живая природа чутко реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, на интенсивность солнечного излучения, весной покрываются листвой деревья, осенью листва опадает, затухают обменные процессы, многие животные впадают в спячку.

Человек не является исключением. На протяжении года у него меняется интенсивность обмена, состав клеток тканей, причем эти колебания различны в разных климатических поясах. Так, в южных районах (Сочи) содержание гемоглобина и количество эритроцитов, а также максимальное и минимальное давление крови в холодный период возрастают на 20 процентов по сравнению с теплым временем. В условиях Севера наибольший процент гемоглобина найден у большинства обследованных жителей в летние месяцы, а наименьший - зимой и в начале весны.

В последнее время в связи с резким возрастанием загрязнения окружающей природной среды, усиления содержания в атмосфере углекислого газа, повышения радиационного фона значительно возросло число спонтанных, стихийных, вредных мутаций как у животных, так и у человека.

Слово радиация образовалось от латинского слова radiatio – лучеиспускание. Говоря современном языком естественных наук, радиация это излучение (ионизирующее, радиоактивное) и распространение в виде потока элементарных частиц и квантов электромагнитного излучения.

В зависимости от вида излучения, различают и основные изменения, которые способны проходить в организме человека. Например, могут происходить разрывы ДНК и РНК в живой клетке, смещение в биологической структуре атомов таким образом вызывая мутацию организма и возможность распространение последствий на будущие поколения. Предсказать каким именно образом радиация будет воздействовать на конкретного человека достаточно сложно, однако известно, что у всех органов человека различная восприимчивость к ионизирующему излучению.

Циклы солнечной активности оказывают огромное влияние на жизнедеятельность человека. Так, обработав материал по вспышкам возвратного тифа в Европейской России с 1883 по 1917 год, а также данные по холере в России с 1823 по 1923 год и данные по активности Солнца, Чижевский пришел к выводу, что эти земные явления наступают синхронно с изменениями, происходящими в разных солнечных сферах. На основании построенных им графиков он еще в 1930-х годах предсказал, что в 1960 - 1962 годах произойдет эпидемическая вспышка холеры, что действительно произошло в странах Юго-Восточной Азии.

То, что состояние солнечной активности небезразлично для жизни на Земле, показывает и увеличение числа случаев заражения чесоткой в 1968 году и неожиданно подскочившее число заболеваний клещевым энцефалитом и туляремией на вершине максимума векового цикла солнечной активности в 1957 году. Здесь мы обнаруживаем явную взаимосвязь, человека с растительными и животным миром. Человека с растительным и животным миром, в котором все жизненные циклы: заболевания, массовые перекочевки, периоды бурного размножения млекопитающих, насекомых, вирусов - протекают синхронно с одиннадцатилетними циклами солнечной активности, как и чередование грозовой и спокойной летней погоды, большего и меньшего производства растительной массы и т.д.

Гематологи пришли к выводу, что в годы максимума солнечной активности

норма свертывания крови у здоровых людей увеличивается вдвое, а так как компенсаторная деятельность, в частности способность крови не свертываться, у сердечно - сосудистых больных угнетена, то при увеличении солнечных пятен учащаются инфаркты, инсульты.

Приведенные факты позволяют нам говорить о влиянии космоса на физиологические процессы в отдельном человеческом организме.

Источником радиации могут также являться и различные природные ресурсы, идущих на производство строительных материалов. В строительных материалах, из которых возведены как старые, так и современные дома (бетон, арматура, красный кирпич и т.д.), могут находиться активные ионы, испускающие радиацию. Не менее опасным для здоровья человека является также радиоактивный газ – радон, концентрация которого высока в подвалах зданий. И обыкновенный радиационный контроль, осуществляемый простыми дозиметрами, может порой не выявить или точно не определить всю степень радиационного заражения. Ионизирующее излучение, или радиация, способна изменять основу всех клеток в организме человека – ДНК.

В итоге происходит нарушение роста и деления клеток и смерть, или же, наоборот – неконтролируемое деление – то есть рак. Таким образом, радиология на основании тысяч исследований, пришла к выводу об абсолютной опасности повышенных доз радиации на человека, то есть превышающих фоновый уровень радиации.

Многолетний опыт, накопленный радиобиологией и, в частности, радиационной медициной, позволил получить обширную информацию о реакции тканей организма на воздействие радиации.

При больших дозах радиация может разрушать клетки, повреждать ткани и явиться причиной гибели организма. При малых дозах возможны еще не полностью установленные механизмы, приводящие к онкологическим или генетическим последствиям.

Взаимодействие излучения с тканями организма инициирует целый ряд физических, химических и биологических процессов. Время протекания этих процессов варьируется в очень широком диапазоне значений – от триллионных долей секунды (процессы ионизации атомов) до десятков лет (различные патологические изменения в клетках организма, например, онкологического характера).

К настоящему времени получены фундаментальные данные о влиянии радиации на разных уровнях биологической организации, от молекулярного до организма в целом. Вместе с тем, решение некоторых вопросов как теоретического, так и практического характера до сих пор затруднено неполнотой сведений о конкретных закономерностях формирования радиационных эффектов.

В радиационной медицине все эффекты, обусловленные излучением, обычно подразделяют на два принципиально различных класса:

- детерминированные эффекты характеризуются пороговым значением радиационного воздействия, ниже которого они не наблюдаются;

- стохастические (или вероятностные) эффекты, которые имеют длительный латентный период и проявляются спустя годы после облучения или в последующих поколениях.

Существенно, что стохастические эффекты носят неспецифический характер, то есть они практически неотличимы от аналогичных эффектов, инициированных факторами нетрадиционной природы.

В отношении последствий облучения в малых дозах все еще существуют значительные неопределенности, связанные с тем, что последствия, если таковые имеются вообще, необходимо выделить на преобладающем фоне естественных нарушений. Возможным последствием облучения большого числа людей малыми дозами может быть индицирование нескольких онкологических заболеваний спустя годы и даже десятки лет после облучения помимо тысяч аналогичных заболеваний, которые возникают естественным путем. Часто забывают, что онкологические заболевания главным образом являются характерными для людей преклонного возраста. Кроме этого, мы постоянно подвергаемся воздействию огромного количества нерадиационных факторов повседневной жизни, часть из которых может вызвать рак.

Воздействие радиации происходит на многих уровнях биологической организации от молекул и клеток до сложной системы органов и тканей и организма, в целом. Анализ большого числа радиобиологических данных позволяет обнаружить некоторые изменения структуры клеточных ядер при дозах 2-5 сГр. Частота этих изменений нарастает с увеличением дозы от 10 до 50 сГр и, по наиболее принятой консервативной гипотезе, линейно зависит от дозы. При величине дозы 10-200 сГр на молекулярном и клеточном уровне могут быть выявлены отклонения от нормального строения (аберрации) хромосом, часть которых может наследоваться и передаваться следующим поколением.

Имея в виду такую зависимость можно ориентировочно оценить значение дозы (в данном случае 1 Гр), при которой происходит удвоение естественной частоты таких изменений и частоту самих событий (мутации, аберрации, наследственной болезни).

Следует иметь в виду, что обнаружить эти эффекты в виде повышенной частоты или необычного характера наследственных заболеваний у потомков большой группы лиц, пострадавших при атомной бомбардировке Японии, не удалось. Аналогичное отсутствие наследственных дефектов характерно и для персонала предприятий атомной промышленности, а также проживающего вблизи населения.

Радиация способна ионизировать атомы, из которых состоят биологические ткани.

т.д. В среднем ЭЭД, при которой у большинства облученных возникает лучевая болезнь - 1 Зв (100 бэр). Особо следует отметить, что острая лучевая болезнь возникает тогда, когда человек получает эту дозу в течение короткого времени - не более четырех суток подряд.

Лучевая болезнь может развиваться как при внешнем, так и при внутреннем облучении. Особенность многих радионуклидов в том, что они способны длительное время удерживаться в различных органах человека, непрерывно облучая их. Для каждого из этих радионуклидов существует свой, так называемый критический орган: например, йод-131 накапливается в щитовидной железе, цезий-137 - в мышцах, стронпий-90 - в костях. У пострадавшего человека может и не развиться лучевая болезнь, но вполне вероятно разрушение или перерождение тканей того органа, в котором сконцентрировались радионуклиды.

В настоящее время тысячи людей живут в районах, загрязненных радионуклидами - таких территорий много на просторах бывшего Советского Союза. Эти люди потребляют продукты питания, в которых содержание радионуклидов часто превышает предельно допустимые уровни.

Поскольку иммунные силы организма уже ослаблены повышенным внешним облучением, они не могут как следует противостоять процессу накопления радионуклидов в различных органах. Особую опасность это представляет для растущего детского организма.

Конечный эффект облучения является результатом не только первичного повреждения клеток, но и последующих процессов восстановления. Предполагается, что значительная часть первичных повреждений в клетке возникает в виде так называемых потенциальных повреждений, которые могут реализовываться в случае отсутствия восстановительных процессов. Реализация этих процессов способствуют процессы биосинтеза белков и нуклеиновых кислот. Пока реализация потенциальных повреждений не произошла, клетка может в них "восстановиться". Это, как

предполагается, связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. Считается, что в основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют интенсивность естественного мутационного процесса.

Общие нарушения в организме под действием радиации приводит к изменению обмена веществ, которые влекут за собой патологические изменения головного мозга. Знания конкретной реакции организма на те или иные дозы необходимы для оценки последствий действия больших доз облучения при авариях ядерных установок и устройств или опасности облучения при длительном нахождении в районах повышенного радиационного излучения, как от естественных источников, так и в случае радиоактивного загрязнения.

Однако даже малые дозы радиации не безвредны и их влияние на организм и здоровье будущих поколений до конца не изучено. Однако можно предположить, что радиация может вызвать, прежде всего, генные и хромосомные мутации, что в последствии может привести к проявлению рецессивных мутаций.

Следует более подробно рассмотреть наиболее распространенные и серьезные повреждения, вызванные облучением, а именно рак и генетические нарушения.

В случае рака трудно оценить вероятность заболевания как следствия облучения. Любая, даже самая малая доза, может привести к необратимым последствиям, но это не предопределено. Тем не менее, установлено, что вероятность заболевания возрастает прямо пропорционально дозе облучения.

Воздействие радиологического излучения резко усиливается другими неблагоприятными экологическими факторами (явление синергизма). Так, смертность от радиации у курильщиков заметно выше.

Что касается генетических последствий радиации, то они проявляются в виде хромосомных аберраций (в том числе изменения числа или структуры хромосом) и генных мутаций. Генные мутации проявляются сразу в первом поколении (доминантные мутации) или только при условии, если у обоих родителей мутантным является один и тот же ген (рецессивные мутации), что является маловероятным.

Изучение генетических последствий облучения еще более затруднено, чем в случае рака. Неизвестно, каковы генетические повреждения при облучении, проявляться они могут на протяжении многих поколений, невозможно отличить их от тех, что вызваны другими причинами.

Приходится оценивать появление наследственных дефектов у человека по результатам экспериментов на животных.

При оценке риска НКДАР использует два подхода: при одном определяют непосредственный эффект данной дозы, при другом – дозу, при которой удваивается частота появления потомков с той или иной аномалией по сравнению с нормальными радиационными условиями.

Так, при первом подходе установлено, что доза в 1 г, полученная при низком радиационном фоне особями мужского пола (для женщин оценки менее определенны), вызывает появление от 1000 до 2000 мутаций, приводящих к серьезным последствиям, и от 30 до 1000 хромосомных аберраций на каждый миллион живых новорожденных.

При втором подходе получены следующие результаты: хроническое облучение при мощности дозы в 1 г на одно поколение приведет к появлению около 2000 серьезных генетических заболеваний на каждый миллион живых новорожденных среди детей тех, кто подвергся такому облучению.

Оценки эти ненадежны, но необходимы. Генетические последствия облучения выражаются такими количественными параметрами, как сокращение продолжительности жизни и периода нетрудоспособности, хотя при этом признается, что эти оценки не более чем первая грубая прикидка. Так, хроническое облучение населения с мощностью дозы в 1 г на поколение сокращает период трудоспособности на 50000 лет, а продолжительность жизни – также на 50000 лет на каждый миллион живых новорожденных среди детей первого облученного поколения; при постоянном облучении многих поколений выходят на следующие оценки: соответственно 340000 лет и 286000 лет.

Существует три пути поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхание воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку:

· объем легочной вентиляции очень большой;

· значения коэффициента усвоения в легких более высоки.

Пылевые частицы, на которых сорбированы радиоактивные изотопы, при вдыхании воздуха через верхние дыхательные пути частично оседают в полости рта и носоглотке. Отсюда пыль поступает в пищеварительный тракт. Остальные частицы поступают в легкие. Степень задержки аэрозолей в легких зависит от дисперсионности. В легких задерживается около 20% всех частиц; при уменьшении размеров аэрозолей величина задержки увеличивается до 70%.

При всасывании радиоактивных веществ из желудочно-кишечного тракта имеет значение коэффициент резорбции, характеризующий долю вещества, попадающего из желудочно-кишечного тракта в кровь. В зависимости от природы изотопа коэффициент изменяется в широких пределах: от сотых долей процента (для циркония, ниобия), до несколь-ких десятков процентов (водород, щелочноземельные элементы). Резорбция через неповрежденную кожу в 200-300 раз меньше, чем через желудочно-кишечный тракт, и, как правило, не играет существенной роли.

При попадании радиоактивных веществ в организм любым путем они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимума, а затем в течение 15-20 суток снижается.

Концентрации в крови долгоживущих изотопов в дальнейшем могут удерживаться практически на одном уровне в течение длительного времени вследствие обратного вымывания отложившихся веществ.

В заключение хотелось бы отметить, что, несмотря на то, что проникающая радиация в больших количествах приводит к необратимым последствиям, сегодня ученые говорят, что малые ее дозы полезны для здоровья и их следует рекомендовать для применения в медицине.

В течение многих десятилетий было известно, что длительное облучение радиацией приводит к развитию раковых опухолей, однако многие ученые утверждают, что ионизирующее излучение в определенных дозах может быть полезно для здоровья. Согласно данным, низкие дозы радиации снижают частоту инфекционных заболеваний, уменьшают число случаев рака у молодых людей и существенно увеличивают среднюю продолжительность жизни. Радиация также увеличивает активность иммунной системы, что снижает количество инфекционных заболеваний и способствует заживлению ран.

Ученые отмечают, что человек в процессе эволюции приспособился к определенному уровню радиации, как и к другим особенностям окружающей среды, и ее нехватка может негативно влиять на здоровье, так же, как дефицит некоторых веществ, например, витаминов и микроэлементов.

Сегодня ионизирующее облучение используется для лечения определенных форм рака, однако использование источников радиации для лечения других заболеваний не признается официальной медициной.

Влияние Космоса на происходящие на Земле процессы люди подметили еще в древности. Однако многие века связь Космоса с Землей осмысливалась чаще на уровне научных гипотез и догадок или вообще вне рамок науки. Во многом это было обусловлено ограниченными возможностями человека, научной базы и имеющегося инструментария. В XX столетии знания о влиянии Космоса на Землю существенно пополнились.

Введение 3
1 Влияние космического излучения и солнечной энергии на живые
организмы и общественные процессы 5
1.1 Природа космическо-земных связей 5
1.2 Взгляд Чижевского на связь Земли с Космосом 6
1.3 Влияние солнечной энергии на живые организмы и 10
общественные процессы 10
Заключение 16
Список литературы 19

Файлы: 1 файл

Влияние космического излучения на землю.doc

Благодаря взаимосвязи всего существующего Космос оказывает активное влияние на самые различные процессы жизни на Земле.

В.И. Вернадский, говоря о факторах, влияющих на развитие биосферы, указывал среди прочих и космическое влияние. Так, он подчеркивал, что без космических светил, в частности без Солнца, жизнь на Земле не могла бы существовать. Живые организмы трансформируют космическое излучение в земную энергию (тепловую, электрическую, химическую, механическую) в масштабах, определяющих существование биосферы.

На существенную роль Космоса в появлении жизни на Земле указывал шведский ученый, Нобелевский лауреат С. Аррениус. По его мнению, занос жизни из Космоса на Землю был возможен в виде бактерий благодаря космической пыли и энергии. Не исключал возможности появления жизни на Земле из Космоса и В.И.Вернадский.

Каждому наверняка известно, что на Солнце нельзя смотреть невооруженным глазом, а тем более в телескоп без специальных, очень темных светофильтров или других устройств, ослабляющих свет. Пренебрегая этим советом, наблюдатель рискует получить сильнейший ожог глаза. Самый простой способ рассматривать Солнце – спроецировать его изображение на белый экран. При помощи даже маленького любительского телескопа можно получить увеличенное изображение солнечного диска. Что же мы можем увидеть на этом изображении?

Прежде всего обращает на себя внимание резкость солнечного края. Солнце – газовый шар, не имеющий четкой границы, а плотность его убывает постепенно. Почему же в таком случае мы видим его резко очерченным? Дело все в том, что практически все видимое излучение Солнца исходит из очень тонкого слоя, который имеет специальное название – фотосфера (от греческого – "сфера света"). Его толщина не превышает 300 километров. Именно этот тонкий слой и создает у наблюдателя иллюзию того, что Солнце имеет "поверхность"

Космические факторы, влияющие на биогеохимические процессы и на климат Земли, определяются ее пространственным расположением относительно Солнца (наклон земной оси к плоскости орбиты Земли), расстоянием Земли от Солнца, условиями прохождения солнечных лучей и главным образом процессами, происходящими на Солнце, которые называют в целом Солнечная активность солнечной активностью. Поэтому изучение ее и установление природы солнечно-земных связей имеет огромное значение буквально для всех процессов, протекающих на Земле. Основой солнечно-земных связей является влияние солнечной активности на неустойчивость тех процессов, которые проходят на Земле, в ее атмосфере и околоземном космическом пространстве. В работах Шелепина рассмотрены механизмы воздействия излучения Солнца на магнитосферу, тропосферу, гидросферу, литосферу и биосферу Земли и дана общая схема солнечно-земных связей.

Поскольку было установлено, что эти процессы происходят циклически, то естественно было бы ожидать их проявления в цикличности процессов на Земле. Такие связи были отмечены различными учеными в областях их профессиональной деятельности - в изменении климата, оледенениях, сезонных изменениях растительности, вспышках болезней и т.д. Однако только с работ нашего великого естествоиспытателя А.Л. Чижевского, впервые систематически изучавшего влияние космических факторов на земные процессы в широком диапазоне явлений, можно говорить о новом глобальном подходе к изучению глобальной эволюции Земли как в естественно-природном, так в социально-культурном развитии.

Установление А.Л. Чижевским влияния космических факторов на земные процессы поставило его в один ряд как с пионерами космического естествознания К.Э. Циолковским и В.И. Вернадским, так с другими выдающимися русскими космистами, в работах которых отражены взаимосвязи Космоса, биосферы и человека. Следует отметить и непосредственный интерес А.Л. Чижевского к освоению космического пространства, многолетнюю его дружбу с К.Э. Циолковским и посильную поддержку, которую А.Л. Чижевский ему оказывал.

Многие разработки и идеи Чижевского находят свое применение и в практической космонавтике, например явление метахромазии бактерий, позволяющее прогнозировать солнечные эмиссии, опасные для человека как на Земле, так и в Космосе. Позднее С.Э. Шнолем с сотрудниками были обнаружены космофизические корреляции процессов не только в биологических объектах, но и химических, физико-химических и чисто физических явлениях (радиоактивный распад) с изменениями слабых электромагнитных полей в околосолнечном пространстве - магнитными бурями, изменениями знака межпланетного поля и состоянием ноосферы.

Интересна мысль Чижевского о том, что магнитные возмущения на Солнце в силу единства Космоса могут серьезно сказываться на проблеме здоровья руководителей государств. Ведь во главе большинства правительств многих стран стоят немолодые люди. Происходящие на Земле и в Космосе ритмы, конечно же, влияют и на их здоровье и самочувствие. Особенно это опасно в условиях тоталитарных, диктаторских режимов. А если во главе государства стоят аморальные или психически ущербные личности, то их патологические реакции на космические возмущения могут привести к непредсказуемым и трагическим последствиям как для народов свих стран, так и всего человечества в условиях, когда многие страны обладают мощным оружием массового уничтожение.

Особое место занимает утверждение Чижевского о том, что Солнце существенно влияет не только на биологические, но и социальные процессы на Земле. Социальные конфликты (войны, бунты, революции), по убеждению А.Л. Чижевского, во многом предопределяются поведением и активностью нашего светила. По его подсчетам, во время минимальной солнечной активности происходит минимум массовых активных социальных проявлений в обществе (примерно 5%). Во время же пика активности Солнца их число достигает 60%.

Еще можно отметить, что при циклическом характере физиологических процессов в организме человека существенную роль в его жизнедеятельности может играть резонанс внешнего малого возмущения и когерентного характера внутренних процессов в живой системе. Общая картина взаимосвязей внутри Солнечной системы настолько разнообразна, что все ее составные элементы - само Солнце, планеты, в том числе Землю, околосолнечное и межпланетное пространство - необходимо рассматривать как целостную, но существенно неравновесную систему, в которой роль неустойчивостей и слабых воздействий как управляющих параметров сильно возрастает и они могут приводить к значительным и непредсказуемым последствиям.

В последние годы идеи Чижевского о наличии многосторонних космоземных связей получили широкое подтверждение в работах по влиянию геомагнитного поля и солнечной активности на биоритмы артериального давления, частоту сердечно-сосудистых заболеваний, поведение эритроцитов, свертывание крови, содержание гемоглобина, гомеостаз живых организмов, почвообразование, барическое давление и циркуляцию атмосферы, осадки, генезис рельефа Земли, по прогнозу неблагоприятных периодов в гео- и биосфере, погоды, эпидемий и т.д.

Солнце освещает и согревает нашу планету, без этого была бы возможна жизнь на ней не только человека, но даже микроорганизмов. Солнце – главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов. Но не только тепло и свет получает Земля от Солнца. Различный виды солнечного излучения и потоки частиц постоянно оказывают влияние на жизнь нашей планеты.

Солнце посылает на Землю электромагнитные волны всех областей спектра – от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей. Окрестностей Земли достигают также заряженные частицы разных энергий – как высоких (солнечные космические лучи), так и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек). Наконец, Солнце испускает мощный поток элементарных частиц – нейтрино. Однако воздействие последних на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и они свободно пролетают сквозь него.

Живые организмы не только улавливают свет и тепло солнца и луны, но и обладают различными механизмами, точно определяющими положение Солнца, реагирующими на ритм приливов, фазы луны и движение нашей планеты. Они растут и размножаются в ритме, который приурочен к продолжительности дня, смене времени года, продолжительности лунного месяца, солнечным суткам и т.п. В процессе исторического развития циклические явления, происходящие в природе, были восприняты и усвоены живой материей, и у организмов выработалось свойство периодически изменять свое физиологическое состояние. Можно сказать, что всякий уровень организации живой материи живет со своими ритмами, различного периода, различной продолжительности, но обязательно циклично.

Равномерное чередование во времени каких-либо состояний организма называется биологическим ритмом. Различают внешние (экзогенные), имеющие географическую природу и следующие за циклическими изменениями во внешней среде, и внутренние (эндогенные), или физиологические, ритмы организма.

Существует ряд биосферных ритмов от нескольких месяцев, обусловленных сезонным изменением освещенности, до десятков миллионов лет, связанных с реакцией биосферы на циклические тектонические воздействия с периодом около 180 млн. лет. Можно утверждать, что эти ритмы - те флуктуации, благодаря которым достигается порядок - гомеостаз биосферы. Это способ ее саморегуляции. Их механизм обеспечивается солнечной энергией и круговоротом вещества между подсистемами биосферы, литосферой и их элементами

Часть космической (солнечной) энергии аккумулируется биосферой и с продуктами ее деятельности - осадочными отложениями - поступает в литосферу, где она преобразуется в тепло и с тепловым потоком из недр возвращается в биосферу и космическое пространство. Однако некоторая доля энергии накапливается в литосфере и затем реализуется за счет тектонических движений - горообразования, магматизма и вулканизма.

Биосфера и тектоносфера служат элементами системы Земля, а она в свою очередь - Солнечной системы, которая входит в состав еще более крупной системы - Галактики. Поэтому несомненно, что Солнечная система вместе с Землей подчиняются галактическим законам - законам включающей их системы более высокого порядка. Весь вопрос в том, что мы пока мало знаем о поведении Солнечной системы и нашей планеты на пути вокруг центральных масс Галактики, в результате чего можем только предполагать, что главным механизмом передачи галактического ритма (176; 88 и 22 млн. лет) Земле служат возмущающие движения Солнечной системы (ускорения и замедления движения по орбите, отклонения от плоскости Галактики и т.д.), приводящие к периодическим изменениям угловой скорости вращения планет.

На циклические колебания климата, поступления питательных веществ, размеров площадей акваторий, обусловленных тектоническими движениями, биосфера, нарушая их циклический (галактический) рисунок, отвечает как самоорганизующаяся система закономерно повторяющимися колебаниями своих свойств - биосферными ритмами. Последние значительно отличаются друг от друга. Поэтому, несмотря на то, что биосферные ритмы имеют более короткие периоды, чем возбуждающие их тектонические процессы, в их поведении обнаруживается периодичность, близкая к галактической.

Влияние космоса на происходящие на Земле процессы (например, Луны на морские приливы и отливы, солнечные затмения) люди подметили еще в древности. Однако многие века связь космоса с Землей осмысливалась чаще на уровне научных гипотез и догадок или вообще вне рамок науки. Во многом это было обусловлено ограниченными возможностями человека, научной базы и имевшегося инструментария. В XX столетии знания о влиянии космоса на Землю существенно пополнились. И в этом есть заслуга и российских ученых, в первую очередь представителей русского космизма -- А.Л. Чижевского, К.Э. Циолковскoro, Л.Н. Гумилева, В.И. Вернадского и др.

Смысл его концепции, основанной на богатом фактическом материале, состоял в доказательстве существования космических ритмов и зависимости биологической и общественной жизни на Земле от пульса космоса.

Интересна мысль Чижевского о том, что магнитные возмущения на Солнце в силу единства Космоса могут серьезно сказываться на проблеме здоровья руководителей государств. Ведь во главе большинства правительств многих стран стоят немолодые люди. Происходящие на Земле и в космосе ритмы, конечно же, влияют и на их здоровье и самочувствие. Особенно это опасно в условиях тоталитарных, диктаторских режимов. А если во главе государства стоят аморальные или психически ущербные личности, то их патологические реакции на космические возмущения могут привести к непредсказуемым и трагическим последствиям как для народов своих стран, так и всего человечества в условиях, когда многие страны обладают мощным оружием уничтожения.

Многие идеи А.Л. Чижевского нашли свое применение в области космических и биологических наук. Они подтверждают неразрывное единство человека и космоса, указывают на их тесное взаимовлияние.

4. Воздействие космического излучения на человека и окружающую среду.

5. Средства защиты от космического излучения.

6. Образование Вселенной.

1. ВСТУПЛЕНИЕ

Человек не останется вечно на земле,

но в погоне за светом и пространством,

сначала робко проникнет за пределы

атмосферы, а затем завоюет себе всё

Попробуем остановиться и задуматься…

Психологи утверждают, что человек может бесконечно долго смотреть на три вещи: огонь, воду и звездное небо. Действительно, небо всегда привлекало человека. Оно удивительно красиво на восходе и закате солнца, оно кажется безгранично голубым и глубоким днем. И, глядя на пролетающие невесомые облака, наблюдая за полетами птиц, хочется оторваться от повседневной суеты, подняться в небо и почувствовать свободу полета. А звездное небо темной ночью… как оно загадочно и необъяснимо прекрасно! И как хочется приоткрыть завесу таинственности. В такие минуты ты ощущаешь себя маленькой частицей огромного, пугающего и все же непреодолимо манящего тебя пространства, которое носит название Вселенной.

Вопросы возникают нескончаемым потоком.

Меня заинтересовал такой вопрос: что такое космическое излучение и каково его влияние на человека?

Я учусь в школе-интернате с первоначальной летной подготовкой. К нам приходят мальчишки, которые мечтают покорить небо. И первый шаг к осуществлению своей мечты они уже сделали, оставив стены родного дома и решившись прийти в эту школу, где изучаются основы полетов, конструкции летательных аппаратов, где у них есть возможность каждый день общаться с людьми, неоднократно поднимавшимися в небо. И пусть это пока только самолеты, которые не могут в полной мере преодолеть земное притяжение. Но ведь это только первый шаг. Судьба и жизненный путь любого человека начинается с маленького, робкого, неуверенного шажка ребенка. Кто знает, может быть, кто-то из них сделает второй шаг, третий… и будет осваивать космические летательные аппараты и поднимется к звездам в безграничные просторы Вселенной.

Поэтому для нас этот вопрос достаточно актуален и интересен.

2. ЧТО ТАКОЕ КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ?

Существование космических лучей было обнаружено в начале ХХ века. В 1912 г. австралийский физик В. Гесс, поднимаясь на воздушном шаре, заметил, что разрядка электроскопа на больших высотах происходит значительно быстрее, чем на уровне моря. Стало ясным, что ионизация воздуха, которая снимала разряд с электроскопа, имеет внеземное происхождение. Первым высказал это предположение Милликен, и именно он дал этому явлению современное название – космическое излучение.

В настоящее время установлено, что первичное космическое излучение состоит из стабильных частиц высоких энергий, летящих в самых различных направлениях. Интенсивность космического излучения в районе Солнечной системы составляет в среднем 2-4 частицы на 1см 2 за 1с. Оно состоит из:

протонов – 91%
α-частиц – 6,6%
ядер других более тяжелых элементов – менее 1%
электронов – 1,5%
рентгеновских и гамма–лучей космического происхождения
солнечного излучения.

Первичные комические частицы, летящие из мирового пространства, взаимодействуют с ядрами атомов верхних слоев атмосферы и образуют так называемые вторичные космические лучи. Интенсивность космических лучей вблизи магнитных полюсов Земли приблизительно в 1,5 раза больше, чем на экваторе.

Среднее значение энергии космических частиц около 10 4 МэВ, а энергия отдельных частиц – 10 12 МэВ и более.

3. КАК ВОЗНИКАЕТ КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ?

движется наружу, в межзвездный газ, а вторая –

внутрь, к центру бывшей звезды. Можно также

утверждать, что значительная доля энергии

Частицы высоких энергий приходят к нам из других Галактик. Таких энергий они могут достигнуть, ускоряясь в неоднородных магнитных полях Вселенной.

Естественно, что источником космического излучения является и ближайшая к нам звезда – Солнце. Солнце периодически (во время вспышек) испускает солнечные космические лучи, которые состоят в основном из протонов и α-частиц, имеющих небольшую энергию.

4. ВОЗДЕЙСТВИЕ КОСМИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЧЕЛОВЕКА

И ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Результаты исследования, проведенного сотрудниками университета Софии Антиполис в Ницце, показывают, что космическое излучение сыграло важнейшую роль в зарождении биологической жизни на Земле. Давно известно, что аминокислоты способны существовать в двух формах – левосторонней и правосторонней. Однако на Земле в основе всех биологических организмов, развившихся естественным образом, находятся только левосторонние аминокислоты. По мнению сотрудников университета, причину следует искать в космосе. Так называемое циркулярно-поляризованное космическое излучение разрушило правосторонние аминокислоты. Циркулярно-поляризованный свет – это форма излучения, поляризуемая космическими электромагнитными полями. Такое излучение образуется, когда частицы межзвездной пыли выстраиваются вдоль линий магнитных полей, пронизывающих всё окружающее пространство. На циркулярно-поляризованный свет приходится 17% всего космического излучения в любой точке космоса. В зависимости от стороны поляризации такой свет избирательно расщепляет один из типов аминокислот, что подтверждается экспериментом и результатами исследования двух метеоритов.

Космическое излучение является одним из источников ионизирующего излучения на Земле.

Природный радиационный фон за счет космического излучения на уровне моря составляет 0,32 мЗв в год (3,4 мкР в час). Космическое излучение составляет лишь 1/6 часть годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением. Уровни радиационного излучения неодинаковы для различных областей. Так Северный и Южный полюсы более, чем экваториальная зона, подвержены воздействию космических лучей, из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы. Кроме того, чем выше от поверхности земли, тем интенсивнее космическое излучение. Так, проживая в горных районах и постоянно пользуясь воздушным транспортом, мы подвергаемся дополнительному риску облучения. Люди, живущие выше 2000 м над уровнем моря, получают из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу в несколько раз больше, чем те, кто живет на уровне моря. При подъеме с высоты 4000 м (максимальная высота проживания людей) до 12000 м (максимальная высота полета пассажирского транспорта) уровень облучения возрастает в 25 раз. А за 7,5 часа полета на обычном турбовинтовом самолете полученная доза облучения составляет примерно 50 мкЗв. Всего за счет использования воздушного транспорта население Земли получает в год дозу облучения около 10000 чел-Зв, что составляет на душу населения в мире в среднем около 1 мкЗв в год, а в Северной Америке примерно 10 мкЗв.

Ионизирующее излучение отрицательно воздействует на здоровье человека, оно нарушает жизнедеятельность живых организмов:

· обладая большой проникающей способностью, разрушает наиболее интенсивно делящиеся клетки организма: костного мозга, пищеварительного тракта и т. д.

· вызывает изменения на генном уровне, что приводит в последствии к мутациям и возникновению наследственных заболеваний.

· вызывает интенсивное деление клеток злокачественных новообразований, что приводит к возникновению раковых заболеваний.

· приводит к изменениям в нервной системе и работе сердца.

· угнетается половая функция.

· вызывает нарушение зрения.

Радиация из космоса влияет даже на зрение авиапилотов. Были изучены состояния зрения 445 мужчин в возрасте около 50 лет, из которых 79 были пилотами авиалайнеров. Статистика показала, что для профессиональных пилотов риск развития катаракты ядра хрусталика втрое выше, чем для представителей иных профессий, а тем более для космонавтов.

Космическое излучение является одним из неблагоприятных факторов для организма космонавтов, значимость которого постоянно возрастает по мере увеличения дальности и продолжительности полетов. Когда человек оказывается за пределами атмосферы Земли, где бомбардировка галактическими лучами, а также солнечными космическими лучами намного сильнее: сквозь его тело за секунду может пронестись около 5 тысяч ионов, способных разрушить химические связи в организме и вызвать каскад вторичных частиц. Опасность радиационного воздействия ионизирующего излучения в низких дозах обусловлена увеличением рисков возникновения онкологических и наследственных заболеваний. Наибольшую опасность межгалактических лучей представляют тяжелые заряженные частицы.

На основании медико-биологических исследований и предполагаемых уровней радиации, существующих в космосе, были определены предельно допустимые дозы радиации для космонавтов. Они составляют 980 бэр для ступней ног, голеностопных суставов и кистей рук, 700 бэр для кожного покрова, 200 бэр для кроветворных органов и 200 бэр для глаз. Результаты экспериментов показали, что в условиях невесомости влияние радиации усиливается. Если эти данные подтвердятся, то опасность космической радиации для человека, вероятно, окажется большей, чем предполагалось первоначально.

По исследованиям Института солнечно-земной физики в настоящее время наблюдается аномальный всплеск солнечной активности, причины которого неизвестны. Солнечная вспышка – это выброс энергии, сравнимый с взрывом нескольких тысяч водородных бомб. При особо сильных вспышках электромагнитное излучение, достигая Земли, изменяет магнитное поле планеты – словно встряхивает его, что сказывается на самочувствии метеочувствительных людей. Таких, по данным Всемирной организации здравоохранения, 15% населения планеты. Также при высокой солнечной активности интенсивнее начинает размножаться микрофлора и увеличивается предрасположенность человека ко многим инфекционным заболеваниям. Так, эпидемии гриппа начинаются за 2,3 года до максимума солнечной активности или спустя 2,3 года – после.

Таким образом, мы видим, что даже небольшая часть космического излучения, которая доходит до нас сквозь атмосферу, может оказать заметное влияние на организм и здоровье человека, на процессы, протекающие в атмосфере. Одна из гипотез зарождения жизни на Земле, говорит о том, что космические частицы играют значительную роль в биологических и химических процессах на нашей планете.

5. СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ КОСМИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Проблемы, связанные с проникновением

человека в космос, - своего рода пробный

камень зрелости нашей науки.

Академик Н. Сисакян.

Несмотря на то, что излучение Вселенной, возможно, и привело к зарождению жизни и появлению человека, для самого человека в чистом виде оно губительно.

Жизненное пространство человека ограничено совсем незначительными

Но, поскольку человек не оставляет попыток проникнуть в просторы Вселенной, а все более интенсивно их осваивает, то возникла необходимость создания определенных средств защиты от негативного влияния космоса. Особое значение это имеет для космонавтов.

Вопреки распространенному мнению, от атаки космических лучей нас защищает не магнитное поле Земли, а толстый слой атмосферы, где на каждый см 2 поверхности приходится килограмм воздуха. Поэтому, влетев в атмосферу, космический протон в среднем преодолевает лишь 1/14 ее высоты. Космонавты же лишены такой защитной оболочки.

Как показывают расчеты, свести риск радиационного поражения к нулю во время космического полета нельзя . Но можно его минимизировать. И здесь самое главное – пассивная защита космического корабля, т. е. его стенки.

С защитой от галактических космических лучей , обладающих гигантскими энергиями, все гораздо сложнее. Предлагается несколько способов защиты от них космонавтов. Можно создать вокруг корабля слой защитного вещества подобного земной атмосфере. Например, если использовать воду, которая в любом случае необходима, то потребуется слой толщиной 5 м. При этом масса водного резервуара приблизится к 500 т, что очень много. Можно также использовать этилен – твердое вещество, для которого не нужны резервуары. Но даже тогда необходимая масса составила бы не менее 400 т. Можно использовать жидкий водород. Он блокирует космические лучи в 2,5 раза лучше, чем алюминий. Правда, ёмкости для топлива оказались бы громоздкими и тяжелыми.

Была предложена другая схема защиты человека на орбите , которую можно назвать магнитной схемой . На заряженную частицу, движущуюся поперек магнитного поля, действует сила, направленная перпендикулярно направлению движения (сила Лоренца). В зависимости от конфигурации линий поля частица может отклониться почти в любую сторону или выйти на круговую орбиту, где она будет вращаться бесконечно. Для создания такого поля потребуются магниты на основе сверхпроводимости. Такая система будет иметь массу 9 т, она гораздо более легкая, чем защита веществом, но всё равно тяжела.

Приверженцы еще одной идеи предлагают зарядить космический корабль электричеством , если напряжение внешней обшивки составит 2•10 9 В, то корабль сможет отразить все протоны космических лучей с энергиями до 2 ГэВ. Но электрическое поле при этом будет простираться до расстояния в десятки тысяч километров, и космический корабль будет стягивать к себе электроны из этого огромного объема. Они станут врезаться в обшивку с энергией 2 ГэВ и вести себя так же, как космические лучи.

· должна создавать необходимую атмосферу для дыхания и поддержания давления;

· должна обеспечивать отвод тепла, выделяемого телом человека;

· она должна защищать от перегрева, если человек находится на солнечной стороне, и от охлаждения – если в тени; разница между ними составляет более 100 0 С;

· защищать от ослепления солнечной радиацией;

· защищать от метеорного вещества;

· должна позволять свободно перемещаться.

Разработка космического скафандра началась в 1959 году. Существует несколько модификаций скафандров, они постоянно изменяются и усовершенствуются, в основном за счет использования новых, более совершенных материалов.

Читайте также:

Влияние космического излучения и солнечной энергии на живые тела и общественные процессы доклад

Оглавление

Файлы: 1 файл

Влияние космического излучения на землю.doc