Просторово-часові зміни геомагнітного поля: екологічний аспект

Автор(и)

  • M.I. Orlyuk Інститут геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України, Україна
  • A.A. Romenets Інститут геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України, Україна

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v42i4.2020.210670

Ключові слова:

геомагнітне поле, магнітосфера, просторово-часова збуреність, IGRF, екологічна норма, планета, Україна, Ямал, «Академік Вернадський»

Анотація

Геомагнітне поле нарівні з іншими факторами зовнішнього середовища є необхідною компонентою існування життя на Землі. В даний час існують відповідні екологічні норми величин постійних і змінних полів, з огляду на які визначають умови, необхідні для нормального функціонування біологічних об’єктів у цілому і людини зокрема. У ряді нормативних документів для постійного магнітного поля введені граничні величини, а також максимальний час можливого перебування людини в таких полях. У зв’язку з цим, у статті розглянуто просторово-часові зміни індукції В на поверхні Землі для часового інтервалу 1950—2020 рр. на прикладі її головного магнітного поля за міжнародною моделлю IGRF-13. Більш детально для цього часового інтервалу проаналізовано модуль індукції В і його збуреність для різних у геомагнітному відношенні регіонів, а саме території України, Ямалу (Росія) і довкола української антарктичної станції «Академік Вернадський». Для планети в цілому показано істотне зменшення геомагнітного поля , з різкими скачками в 1960—1965 рр., 1980—1985 рр. та в 2000—2005 рр., але після 2005 р. по теперішній час спостерігається уповільнення швидкості його зменшення. На тлі зменшення геомагнітного поля планети виділяються зони з екстремальними його змінами як в сторону збільшення (Україна, Ямал), так і зменшення (станція «АВ»). Виявлені на поверхні Землі просторово-часові зміни геомагнітного поля визначають структуру та динаміку її магнітосфери, яка у свою чергу впливає на характер взаємодії з нею речовини сонячного вітру та космічного випромінювання, а також на висоти протікання низки процесів в іоносфері та атмосфері. Відповідно до розподілу аномалій геомагнітного поля на поверхні планети, а також їх змін за досліджений часовий інтервал виділено регіони з відмінними від запропонованих екологічних норм величинами постійного магнітного поля і його збуреності. Зокрема на епоху 2020 р. для території в околі станції «АВ» модуль вектору індукції В«АВ» у середньому на 15 000 нТл меньше його величин для території України і на 25 000 нТл — Ямалу. Визначено також суттєві зміни геомагнітного поля — збільшення на 1765 нТл для України, 1418 нТл — для Ямалу і зменшення на — 7081 нТл в районі станції «АВ». За цього збуреність геомагнітного поля території України знаходиться в межах його «екологічної норми», на Ямалі відхиляється від неї в сторону збільшення, а поблизу станції «АВ» — скоро вийде за її межі в сторону зменшення за збереження сучасних змін поля.

Посилання

Belokrinitskiy, V.S. (2009). What users of mobile phones and computers need to know? Kiev: Ed. of «Ukraine» University, 112 p. (in Russian).

Cnossen, I. (2014). The importance of geomagnetic field changes versus rising CO2 levels for long-term change in the upper atmosphere. Journal of Space Weather and Space Climate, 4, A18.

Cnossen, I., Richmond, A.D., & Wiltberger, M. (2012). The dependence of the coupled magnetosphere-ionosphere-thermosphere system on the Earth’s magnetic dipole moment. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 117, A05302. https://doi.org/10.1029/2012JA017555.

Dyment, J., Lesur, V., Hamoudi, M., Choi, Y., Thebault, E., & Catalan, M. (2016). World Digital Magnetic Anomaly Map version 2.0. Abstract GP13B-1310 presented at the 2015 AGU Fall Meeting, San Francisco, Calif. Retrieved from http://www.wdmam.org.

Duma G., Leichter B., the MagNetE Group. (2013). Magnetic Declination Chart 2006 of Europe  produced by the MagNetE Group. Annals of Geophysics, 55(6), 10531059. doi: 10.4401/ag-5575.

Finlay, C.C., Olsen, N., Kotsiaros, S, Gillet, N., & Toffner-Clausen, L. (2016). Recent geomagnetic secular variation from Swarm and ground observatories as estimated in the CHAOS‑6 geomagnetic field model. Earth, Planets and Space, 68(112). https://doi.org/10.1186/s40623-015-0232-0.

Frolov, A.F., Orlyuk, M.I., Zadorozhnaya, V.I., & Romenets, A.A. (2009). Epidemic process of influenza and some factors of the biosphere of physical nature. Dopovidi NAN Ukrayiny, (1), 172—176 (in Russian).

Gorbunova, E.L. (2015). The influence of the intensity of the Earth’s magnetic field on the reproductive function of sows. In Role of innovation in the transformation of modern science: collected articles of the International scientific and practical conference (pp. 2527). Ufa: AETERNA (in Russian).

Havas, M., Shum, S. & Dhalla, R. (2004). Passenger exposure to magnetic field on go trains and on buses, streetcars, and subways run by the Toronto transit commission, Toronto, Canada. Biological Effects of EMFs, 3rd International Workshop, Kos, Greece 48 October, 2004 (pp. 1065—1071).

Henzl, C., Kacor, J., & Palectr, J. (2006). Investigation of magnetic field in the subway station. Advances in Electrical and Electronic Engineering, 5(1-2), 254257. https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/HadCRUT4-gl.dat

Index of /auto/Stations/TAVG/Text. (2020). Retrieved from http://berkeleyearth.lbl.gov/auto/ Stations/ TAVG/Text/.

KNMI Climate Explorer. (2020). Retrieved from http://climexp.knmi.nl/allstations.cgi?id= someone@ somewhere& climate=temperature&n=12.

Kulikov, V.Yu. & Timofeeva, E.S. (2011). Evaluation of the combined effect of different variations of the geomagnetic and radiation fields on the osmotic resistance of human red blood cells in VITRO. Meditsina i obrazovaniye v Sibiri, (4), 12—20 (in Russian).

Kurnikov, Yu.A., & Orlyuk, M.I. (2011). Magneto-mineralogical characteristics, classification and use of natural magnetic sands. Geofizicheskiy zhurnal, 33(1), 39—53. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v33i1.2011.117323 (in Russian).

Kurnikov, Yu.A., & Orlyuk, M.I. (2012). Fields of natural magnetic sands in systems for water treatment. Azov-Black Sea training ground for the study of geodynamics and fluid dynamics of the formation of oil and gas fields: Tenth international conference «Crimea-2012» (pp. 42—43). Simferopol: Association of Geologists (in Russian).

Lowes, F.J. (2009). DC railways and the magnetic fields they produce  the geomagnetic context. Earth, Planets and Space, 61, IXV. https://doi.org/10.1186/BF03352944.

Makarova, Z.A. (1977). Map of the anomalous magnetic field (ΔТ)a and the USSR (continental part and some adjacent water areas). 1 : 2 500 000. Moscow: Ed. of the Main Directorate of Geodesy and Cartography, 16 p. (in Russian).

Maksymchuk, V., & Orlyuk, M. (2018). Magnetic field secular variations in Ukraine on the base of RS network observations. COBS Journal (Special Issue 5).

Maksymchuk, V.Yu., Orlyuk, M.I., & Tregubenko, V.I. (2015). The basic geomagnetic network of Ukraine: state and development prospects. Actual problems and prospects of the development of geology: science and production. Materials of the International Geological Forum (September 7—12, 2015, Odessa, Ukraine) (Vol. 1, pp. 169175). Kyiv: Publ. of the Ukrainian State Geological Exploration Institute (in Ukrainian).

Maksymchuk, V., Orlyuk, M., Tregybenko, V., Horodyskyy, Yu., & Marchenko, D. (2012). Ukrainian geomagnetic repeat station on work and results of the field work reduced to the epoch 2005.5. Annals of Geophysics, 55(6), 11611165. doi: 10.4401/ag-5406.

Maksymchuk, V.Yu., Orlyuk, M.I., Tregubenko, V.I., Horodysky, Yu.M., Myasoedov, V.P., & Nakalov, Ye.F. (2010). Terrestrial absolute magnetic field on the reference network of secular variation points in Ukraine for the epoch of 2005. Geofizicheskiy zhurnal, 32(6), 102—116 (in Ukrainian).

Maksymchuk, V.Yu., Orlyuk, M.I., Tregubenko, V.I., Marchenko, D.O., Nakalov, E.F., & Chobotok, I.O. (2013). The results of component measurements of the magnetic field on a network of secular variation points 2005—2010. Geodynamika, (2), 219—222 (in Ukrainian).

Mandea, M., Korte, M. (Eds.). (2011). Geomagnetic Observations and Models. IAGA Special Sopron Book Series. Vol. 5. 343 p. doi: http://doi.org/10.1007/978-90-481-9858-0.

Melnyk, P.P., Orlyuk, M.I., & Romenets, A.A. (2014). Effect of magnetic field of Earth on the yield of winter wheat in the space-time dimension. Balanced Nature Using, 8(1), 85—93.

Melnyk, P.P., Orlyuk, M.I., & Romenets, A.O. (2012). The influence of the Earth’s magnetic field on winter wheat productivity in Ukraine. Naukovo-praktychnyy zhurnal zbalansovanoho pryrodokorystuvannya, (1), 53—60 (in Ukrainian).

Medvedeva, O.A., Kalutskiy, P.V., Besedin, A.V., Medvedeva, S.K., & Kalutskiy, A.P. (2011). Ecological and epidemiological analysis of the incidence of intestinal infections in children in the areas of Kursk region with different levels of the geomagnetic field. Nauchnyye vedomosti. Ser. Meditsina. Farmatsiya, (10), 5—11 (in Russian).

Olsen, O., Ravat, D., Finlay, Ch.C., & Kother, L.K. (2017). LCS-1: a high-resolution global model of the lithospheric magnetic field derived from CHAMP and Swarm satellite observations. Geophysical Journal International, 211(3), 14611477. https://doi.org/10.1093/gji/ggx381.

Olsen, N., & Stolle, C. (2016). Magnetic Signatures of Ionospheric and Magnetospheric Current Systems During Geomagnetic Quiet Conditions—An Overview. Space Science Reviews, 206, 525. https://doi.org/10.1007/s11214-016-0279-7.

Orlyuk, M.I. (2007). Analysis of a geomagnetic field in Ecology. Retrieved from www.cosis.net/06649/EGS02-A-06649.pdf.

Orlyuk, M.I. (2001). Geophysical ecology: the main tasks and ways to solve them. Geofizicheskiy zhurnal, 23(1), 49—59 (in Ukrainian).

Orlyuk, M. (2013). Magnetic field of Ukraine: environmental (ecological) aspect. Proc. of the First Kyiv International Scientific Conference «Scientific and Methodological Foundations of Medical Geology» April 17, 2013. Kyiv, P. 18.

Orlyuk, M.I., Bakarjieva, M.I., Bakhmutov, V.G., Romenets, A.A., & Tarasov, V.N. (2008). S4.4/P13 Digital geomagnetic maps of Antarctic Peninsula. Polar Reserch-Arctic and Antarctic Perspective in the International Polar Year. Abstract Volume. Scientific Committee on antarctic Research (SCAR) and International Arctic Science Committee (IASC). Open science conference. St.Peterburrg, Russia, July 8th11th (P. 423). St. Petersburg: Publ. of the State Research Center of the Russian Federation, the Arctic and Antarctic Research Institute.

Orlyuk, M.I., Frolov, A.F., Zadorozhnaya, V.I., & Romenets, A.A. (2007). Perturbation of the Earth’s magnetic field and some aspects of infectious diseases. Geofizicheskiy zhurnal, 29(6), 148—156 (in Russian).

Orlyuk, M.I., Marchenko, A.V., & Bakarjieva, M.I. (2013a). Kursk Magnetic Anomaly: analysis of anomalous magnetic field data based on ground, stratospheric and satellite surveys. Teoretychni ta prykladni aspekty heoinformatyky, (10), 107—116 (in Ukrainian).

Orlyuk, M.I., Marchenko, A.V., & Ivashchenko, I.N. (2013b). Calculation of the full values of the components of the induction vector of the geomagnetic field B on the Earth’s surface and satellite heights (by example of EEP). Problems of theory and practice of the geological interpretation of gravitational, magnetic and electric fields: Materials of the 40th session of the seminar named after D.G. Uspensky, Moscow, January 28—February 1, 2013) (pp. 251—254). Moscow: Ed. of the Institute of Earth Physics RAS (in Russian).

Orlyuk, M.I., Marchenko, A.V., & Romenets, A.A. (2017). Spatio-temporal changes in the geomagnetic field and seismicity. Geofizicheskiy zhurnal, 39(6), 84—105. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v39i6.2017.116371 (in Russian).

Orlyuk, M., Marchenko, A., Romenets A., & Bakarjieva M. (2018). Ukrainian Regional Magnetic Map: the results of calculations of the geomagnetic field components for the Epoch 2015. COBS Journal, (Special Issue 5), 40.

Orlyuk, M.I. Melnyk, P.P., Romenets, A.A., & Lischetovich, L.I. (2012). On the effect of the Earth’s magnetic field on the crop-producing power of winter wheat in the territory of Ukraine. Geofizicheskiy zhurnal, 34(2), 72—82. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v34i2.2012.116612 (in Russian).

Orlyuk, T.M., & Orlyuk, M.I. (2012). About a possible connection between leukemia diseases of cattle and the Earth’s natural magnetic field. Naukovyy visnyk Lʹvivsʹkoho natsionalʹnoho universytetu im. S.Z. Hzhytsʹkoho, 14(2), 128—132 (in Ukrainian).

Orlyuk, M.I., & Romenets, A.A. (2008). Geomagnetic maps of the region of the station «Academic Vernadsky»: geological and ecological aspects. Ukraine in Antarctica — National Priorities and Global Integration/International Antarctic Conference IAC2008. May 2325, 2008, Kyiv, Ukraine, International Polar Year 2007/8. Abstracts (P. 89).

Orlyuk, M.I., & Romenets, A.A. (2003) Geomagnetic field of Ukraine: environmental aspect. Geolog Ukrainy, (1), 64—70 (in Russian).

Orlyuk, M.I., & Romenets, A.O. (2017). Induction Module of the Earth’s Magnetic Field and its spatiotemporal disturbance estimation for a number of territories of the northern and southern hemispheres. XIth International Scientific Conference «Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment», 11—14 October 2017, Kyiv, Ukraine. Conference CD-ROM Proceedings. 5 p. (in Ukrainian).

Orlyuk, M.I., & Romenets, A.O. (2004). Magnetic environmental field of a megalopolis (on the example of Kyiv). Ekolohiya i pryrodokorystuvannya, (7), 142—147 (in Ukrainian).

Orlyuk, M.I., & Romenets, A.A. (2005). A new criterion for assessing the spatio-temporal disturbance of the Earth’s magnetic field and some aspects of its use. Geofizicheskiy zhurnal, 27(6), 10121023 (in Russian).

Orlyuk, M.I., & Romenets, A.A. (2009). Spatiotemporal structure of the geomagnetic field in the area of the Argentine Islands archipelago (AV station). Materials of the IX International Science Conference «Monitoring of geological processes» (Kiev, October 14—17, 2009) (pp. 92—94). HCV «Kiev University» (in Russian).

Orlyuk, M., & Romenets, A. (2018a). Spatial-time disturbance of geomagnetic field for some territories of the north and southern hemispheres: ecological aspect. XVIIth International Conference on Geoinformatics  Theoretical and Applied Aspects. 1416 May 2018, Kiev, Ukraine. Paper 13472_ENG. Conference CD-ROM Proceedings. 5 p.

Orlyuk, M.I., & Romenets, A.O. (2018b). Spatiotemporal disturbance of the geomagnetic field of a number of territories of the northern and southern hemispheres of the Earth. Dopovidi NAN Ukrayiny, (10), 64—71. doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2018.10.064 (in Ukrainian).

Orlyuk, M.I., & Romenets, A.A. (2011). The structure and dynamics of the Earth’s main magnetic field on its surface and in near space. Odessa astronomical publications, 24, 124—129 (in Russian).

Orlyuk, M., Romenets, A., & Orliuk, I. (2016). Natural and technogenic components of megalopolis magnetic field. Geofizicheskiy zhurnal, 38(1), 78—86. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v38i1.2016.107727.

Orlyuk, M.I., Romenets, A.A., Sumaruk, P.V., Sumaruk, Yu.P., & Sumaruk, T.P. (2012). The spatio-temporal structure of the magnetic field of Ukraine’s territory: assessment of the contribution of internal and external sources. Geofizicheskiy zhurnal, 34(3), 137—145. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v34i3.2012.116651 (in Russian).

Orlyuk, M.I., Romenets, A.O., & Sumaruk, T.P. (2005). Estimation and forecast of disturbances of the Earth’s magnetic field. Teoretychni ta prykladni aspekty heoinformatyky, 246—260 (in Ukrainian).

Pavlovich, N.V., Pavlovich, S.A., & Galliulin, Yu.I. (1991). Biomagnetic rhythms. Minsk: Universitetskoye, 136 p. (in Russian).

Purucker, M.E. (2007). Magnetic Anomaly Map of the World. Eos, Transactions American Geophysical Union, 88(25), 263. https://doi.org/10.1029/2007EO250003.

Purucker, M.E., & Clark, D.A. (2011). Mapping and interpretation of the Lithospheric Magnetic Field. In: M. Mandea, M. Korte (Eds.), Geomagnetic Observations and Models (Vol. 5, pp. 311—337). IAGA Special Sopron Book Series. doi: 10.1007/978-90-481-9858-0.

Rezinkina, M.M., Pelevin, D.E., Dumanskiy, Yu.D., & Bitkin, S.V. (2009). Weakening of the geomagnetic field in apartment buildings of various projects. Hihiyena naselenykh mistsʹ, (54), 209—216 (in Russian).

Rozov, V., Pelevin, D., & Levina, S. (2013). An experimental study of the phenomenon of a static geomagnetic field reduction inside. Elektrotekhnika i elektromekhanika, (6), 72—76 (in Russian).

Romenets, A.A., & Orlyuk, I.M. (2013). Monitoring and analysis of low-frequency anthropogenic magnetic noise in the city of Kiev. Geodynamika, (2), 314—317 (in Russian).

Ryabov, M., Sukharev, A., Orlyuk, M., Sobitnyak, L., & Romenets, A. (2019). Comparative analysis of geomagnetic disturbance in the zone of Odessa magnetic anomaly at different states of solar activity in the 24th cycle. Radiofizyka i radioastronomiya, 24(1), 68—79. https://doi.org/10.15407/rpra24.01.068 (in Russian)

Serdyuk, A.M., Grigoriev, P.Є(?)., Akimenko, V.Ya., & Protas, S.V. (2010). Ecological significance of the geomagnetic field and biomedical prerequisites for hygienic regulation of its weakening in Ukraine. Dovkillya i zdorov'ya, (3), 8—11 (in Ukrainian).

Serpov, V. (2007). The influence of natural magnetic fields on human safety in the areas of geophysical anomalies in the European part of Russia: Extended abstract of Doctors thesis. St. Petersburg (in Russian).

Standard-2015 Randbedingungen: SBM-2015. (2015). Institut fur Baubiologie + Nachhaltinkeit. 18 p. Retrieved from www.baubiologie.de.

Standart of Building Biology Testing methods: SBM-2008. (2008). Germany: Institut fur Baubiologie + Okologie. IBM. 12 p. Retrieved from https://buildingbiologyinstitute.org/wp-content/uploads/2019/03/SBM-2008C-v3.6.pdf.

Starostenko, V.I., Shuman, V.N., Pashkevich, I.K., Legostaeva, O.V., & Savchenko, A.S. (2013). Methods for reconstructing harmonic functions from the magnetic field ΔТ and V.N. Strakhov's function ΔS: review. Fizika Zemli, (1), 151—160. doi: 10.7868/S0002333713010158 (in Russian).

Thébault, E., Finlay, C. & Toh, H. (2015). Special issue «International Geomagnetic Reference Field—the twelfth generation». Earth, Planets and Space, (67), 158. https://doi.org/10.1186/s40623-015-0313-0.

Thébault, E., Purucker, M., Whaler, K.A., Langlais, B., & Sabaka, T.J. (2010). The Magnetic Field of the Earth’s Lithosphere. Space Science Reviews, 155(1-4), 95—127. https://doi.org/10.1007/s11214-010-9667-6.

Travkin, M.P. (1971). Life in a magnetic field. Belgorod: Belgorod: Publ. of the Belgorod Pedagogical Institute, 192 p. (in Russian).

Tregubenko, V.I., Maksymchuk, V.Yu., Orlyuk, M.I., Myasoedov, V.P., Marchenko, D.O., & Romenets, A.O. (2013). The components of the Earth’s magnetic field in the territory of Ukraine for the epoch of 2010 according to the results of measurements in points of secular variations. Mineralʹni resursy Ukrayiny, (3), 37—40 (in Ukrainian).

Tyagunov, D.S. (2011). Anthropogenic electromagnetic field as an environmental factor. Ekologiya urbanizirovannykh territoriy, (2), 45—50 (in Russian).

Physical factors of the work environment. Sanitary and epidemiological rules and regulations SanRuR 2.2.4.1191-03 «Electromagnetic fields and human health». (2003). Moscow, 19 p. (in Russian).

Prabhakaran Rannayar, S.R., Alexander, L.T., Radnick, V.N., John, T., Subrahmanyam, P., Chopra, P., Bahl, M., Maini, H.K., Singh, V., Singh, D., & Garg, S.C. (2004). Observation of periodic fluctuations in electron and ion temperatures at the low-latitude upper ionosphere by SROSS-C2 satellite. Annales Geophysicae, 22(5), 16651674. doi: 10.5194/ angeo-22-1665-200.

Witze, A. (2019). Earth’s magnetic field is acting up and geologists don’t know why. Nature, 565, 143-144.

Zasekin, D.A., Orlyuk, T.M., & Orlyuk, M.I. (2013). The study of the influence of geomagnetic field and magnetized water on technological indicators of chicken broilers. Veterynarna biotekhnolohiya, (22), 170175 (in Ukrainian).

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-09-18

Як цитувати

Orlyuk, M., & Romenets, A. (2020). Просторово-часові зміни геомагнітного поля: екологічний аспект. Геофізичний журнал, 42(4), 18–38. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v42i4.2020.210670

Номер

Том 42 № 4 (2020)

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Геофізичний журнал

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .

 2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.

 3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).