В різних країнах надзвичайно інтенсивно досліджується вплив космічних факторів на біосферу Землі та здоров’я людей. Вдалося не тільки довести, що такий вплив існує, але й  зрозуміти, якими шляхами він здійснюється. Ці фактори носять як позитивний, так і негативний характер. Останній підсилюється антропогенним забрудненням біосфери.

.Усі геофізичні та біологічні процеси, що відбуваються на Землі, тісно пов’язані з діяльністю Сонця.  Сонячно-земні зв’язки – це складна і багатоаспектна проблема, яка з давніх часів привертала увагу людей.

Сонячна радіація у оптимальних дозах досить корисна для організму людини. Вона справляє пігменто-і  вітаміноутворюючу (викликає засмаглість, відбувається синтез вітаміну D, бактерицидну (знищуються патогенні мікроорганізми) і загальностимулюючу (посилюється стійкість до хімічних канцерогенів, ризик виникнення пухлин зменшується у 3 рази) дію.

Нам, землянам, пощастило жити біля відносно старої і спокійної  (тобто стаціонарної) зірки, тоді як більшість зірок тієї чи іншою мірою змінні, деякі спалахуючі, а деякі навіть вибухаючі. Наше Сонце світить на диво стабільно протягом принаймні сотні мільйонів років. Навіть незначні зміни в енерговиділенні Сонця були б катастрофічними для земної цивілізації. Фізична  стабільність (з точністю до 0,01 %) сонячного енерговиділення підтверджена спеціальними вимірюваннями за допомогою штучних супутників Землі. Незначні зміни  енерговиділення обумовлені періодичною зміною сонячної активності.

Нестабільність Сонця – причина нестабільності геофізичних та біологічних процесів на Землі (Курочка, Крячко, 1999).

Р.Вольф з Цюріхської обсерваторії понад 300 років тому помітив, що на Сонці відбуваються певні зміни. При цьому мається на увазі не зміни у енерговиділенні, а зміни сонячної активності. Вона визначається кількістю плям на Сонці та кількістю окремих груп плям.

Вольф увів поняття “відносного числа сонячних плям”, як міри сонячної активності. Цією характеристикою користуються і тепер.

Плями – це холодні утворення на сонячній поверхні. Вони існують завдяки потужному магнітному полю, котре обмежує доступ гарячої плазми до цієї області сонячної поверхні.

Незважаючи на квазібаланс енерговиділення, у активних областях відбуваються складні магнітогідродинамічні процеси, що призводять до появи таких нестаціонарних явищ, як сонячні спалахи. Спалахи на Сонці – це свого роду вибухи в сонячній атмосфері, які можуть тривати від 5 хв. до 1-2 годин. Охоплюють вони величезні ділянки сонячної поверхні, іноді в сотні разів більші за площу земної кулі. За час навіть невеликого спалаху, а такі спалахи з’являються досить часто, інколи за 5-10 хвилин виділяється стільки ж енергії, як при вибухів сотні 100-мегатонних водневих бомб. Під час потужних спалахів енерговиділення у мільйони разів більше (близько 1032 ерг). Вся ця енергія у вигляді випромінювання і у вигляді частинок з високими швидкостями (від 500 км/с до 100 тис. км/с) летить від Сонця. Як наслідок, у земній атмосфері виникають магнітні бурі, полярні сяйва, припинення радіозв’язку на коротких хвилях та інші геофізичні ефекти. Потоки високоенергетичних часток за межами земної атмосфери (атмосфера захищає все живе від цих часток та від ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання) можуть бути згубними для космонавта у відкритому космосі. Такі високоенергетичні частки (це протони, електрони, атоми водню тощо) з’являються після яскравих сонячних спалахів. Після час високої сонячної активності такі спалахи можуть виникати якщо не щодня, то щомісяця.

Числа Вольфа достатньо добре відображають зміни сонячної активності протягом сонячного циклу. Цикли сонячної активності пов’язані з обертанням його навколо своєї осі і з періодами збільшення кількості сонячних плям. Середній період обертання Сонця складає 26, 9 дня. Це приводить до такої ж періодичності  появи плям. Дослідження показали, що багато явищ на Землі мають тенденцію повторюватись приблизно через 27 днів.

У мінімумі активності досить потужні спалахи виникають один раз на рік або на декілька років. Добре відомо, що над активними областями часто з’являються так звані протуберанці. Вони схожі на хмарки в земній атмосфері, бо висять у верхніх шарах сонячної атмосфери.

Активність плямоутворення на Сонці змінюється майже періодично (квазіперіодично). Період цей близький до 11 років, тобто максимуми (і мінімуми) сонячної активності повторюються приблизно через 11 років (цей період, як правило, міститься в межах від 9 до 13 років). Зміна сонячної активності в першому наближенні має синусоїдальний вигляд, але якщо мінімум активності Сонця майже однакові – повна відсутність плям, то у максимумах сонячна активність може істотно різнитися.

Вивчення сонячної активності має велике наукове і практичне значення. Це пов’язано з тим, що Сонце є не тільки джерелом життя, а може породжувати і негативні для цього життя ефекти.

Дослідження показали, що в різних регіонах Землі сонячна активність проявляється по-різному. Це складні закономірності. Як правило, в максимумі активності (коли спостерігається багато плям спалахів та інших виявів сонячної  активності) часто породжуються корпускулярні потоки, які, взаємодіючи із земною атмосферою, створюють на Землі меридіальну циркуляцію у атмосфері. Як наслідок, розподіл опадів на земній кулі стає більш-менш рівномірний, а ймовірність посух – малою. У мінімумі активності, коли в земній атмосфері немає такого інтенсивного перемішування, проявляються локальні особливості. Наприклад, у тих регіонах, де значне випаровування, чи там, де затримуються хмари, кількість опадів буде дуже великою, а тим часом інші регіони будуть вражені посухами. І те й інше негативно впливає на врожайність. Загалом такі неврожайні роки будуть частіше у мінімумі сонячної активності. Сприятливі для врожаїв роки, як правило, пов’язані з підвищеною сонячною активністю. Це все інформація глобального характеру. Як уже було сказано, в Україні і в Америці сонячна активність може  проявлятися по різному. Понад те, її вплив може трохи різнитися навіть у невеликих межах.

Було встановлено, що відомий “мінімум  Маундера”, тобто 7—річний період (1645-1715), протягом якого активність Сонця була дуже низькою, співпав з так званим “малим льодовиковим періодом”. Була також виявлена залежність між засушливими періодами в Великобританії і магнітними сонячними циклами. Ці цикли продовжуються 22 роки, тобто дорівнюють двом звичайним циклам сонячної активності. Цей висновок був підтверджений стосовно території Північної Америки за період в 400 років.

Була встановлена також глобальна   синфазність протікання таких явищ, як народжуваність людей в різних країнах або динаміка виникнення деяких хвороб, наприклад кіру в дітей.

Сонячна активність також тісним чином корелює з різними епідеміями та пандеміями. Було встановлено, що холерні пандемії минулого століття були тісно пов’язані із зміною сонячної активності за цей період. Саме в роки максимальної сонячної активності холерні пандемії різко підвищуються і охоплюють величезні простори. При низькій сонячній активності, як правило, холера не спостерігалася. Якщо розглядати хід холерних пандемій за більш короткі періоди, то вони показують таку ж залежність. При співставленні даних про  смертність від холери в Індії за період 1902-1924 рр і показників сонячної активності з’ясувалося, що не тільки середні криві інтенсивності холери і сонячної активності ідуть паралельно, але і різкі епізодичні підвищення чи зниження співпадають за часом з таким же підвищенням чи зниженням смертності від холери. Так були встановлені періоди пандемій тривалістю в 2,65 і 5,5 роки. Ці періоди складають чверть і половину тривалості сонячного циклу. Дуже сильний спалах епідемії холери у 1892 році в Гамбурзі співпав з великою точністю з різким підвищенням сонячної  активності у серпні цього ж року . 20 серпня 1892 року відбувся вибух епідемії, і захворюваність досягла 1000 чоловік в день. Всього в Гамбурзі було зареєстровано  17 тис. випадків холери зі смертними  випадками – 8605. Були проаналізовані також дані про захворюваність холерою в Росії за 100 років, починаючи з першої холерної епідемії у 1823 році. Виявилося, що найбільша кількість захворювань холерою припадає на роки максимальної сонячної активності (роки: 1831, 1848, 1871,1892 і 1915); періоди з мінімальною кількістю захворювань холерою припадають на роки мінімальної сонячної активності (це роки 1823, 1833, 1857,1912).

Епідемії грипу, розмноження гризунів, заготівлі шкірок хутрових звірів, відлов лососевих сортів риби і  багато інших подій залежать від одинадцятирічної або 22-річної циклічності, що свідчить про їх прямий або побічний зв’язок з сонячною активністю. Спалахи грипу виникають в роки максимумів сонячної активності, дифтерії і ящура,- навпаки, в роки мінімальної сонячної\ активності.  Зазначимо, що на Сонці із періодом у 22 роки відбувається зміна спрямованості магнітного поля на протилежну.

Існують цікаві дослідження безпосередньої реакції людей на зміну сонячної активності. Виявляється, що геофізичні ефекти після потужних сонячних спалахів призводять до того, що через 1-2 доби різко зростає кількість викликів інфарктних та інсультних бригад швидкої медичної допомоги. Такий негативний вплив підвищеної сонячної активності на цілком здорових людей не позначається. Існує і інша кореляція між змінами сонячної активності та життям людей. Встановлено, наприклад, зв’язок між рівнем сонячної активності і часом реакції людини на сигнал. Це може бути поясненням того, що існує зв’язок між автротранспортними аваріями та рівнем сонячної активності. Така залежність підтверджується статистичними даними. Як правило, зростання дорожньо-транспортних пригод у різних містах відбувається в одні і ті самі дні. Корелює із сонячною активністю також і кількість самогубств.

Відомий радянський гематолог М.О.Шульц встановив, що в роки максимуму і мінімуму сонячної активності середній рівень лейкоцитів в крові людини неоднаковий. Причому найбільші перепади відмічаються в північних широтах, де зміни сонячної активності виявляються найсильніше.

М.О.Шульц показав, що зростання сонячної активності приводить до зменшення в крові лейкоцитів і зростання числа лімфоцитів. Аналогічні зміни в складі крові спостерігаються після радіоактивного опромінення.

Негативний вплив сонячного випромінювання виявляється і при переопроміненні. Як саме – залежить від дози опромінення та спектрального складу променів. Ці показники у даній місцевості залежать від часу світлового дня, пори року, географічної широти, висоти над рівнем моря, погодних умов, міри забрудненості атмосфери та ін. При переопроміненні сонячне випромінювання викликає канцеро – і мутагенну дію; різко знижує в організмі вміст вітамінів В_2, РР,і С: вміст вітаміну С у плазмі крові людей знижується у 2 рази, вітаміну В₂ – у 3 рази і вітаміну РР – у 2,5 рази; знижує загальний та протипухлинний ефект.

Доведено, що сонячне випромінювання підвищує ризик виникнення немеланомних раків шкіри і меланоми. Ці пухлини найчастіше виникають в області шиї та голови. Окремо виділяєтьсмя рак губів (додатковими факторами ризику тут ще є вживання алкоголою і тютюну).

Ультрафіолетове опромінення є причиною 50% злоякісних меланом шкіри. Вони виникають переважно на грунті різних невусів (пігментних плям). У осіб із світлою шкірою відносний ризик розвитку меланобластоми збільшується в 2 рази; у людей із рудим кольором волосся – в 3 рази. Доведено, що комбінація слабо вираженої пігментації шкіри з блакитним чи іншим світлим кольором райдужки ока і з світлим кольором волосся є найвірогіднішими “супутниками” високого ризику захворюваності на рак шкіри, спричиненого сонячним випромінюванням. Факторами ризику є високі сумарні дози ультрафіолетового опромінення протягом життя, систематичне отримання інтенсивної засмаги та робота на відкритому повітрі.

Захворюваність на рак шкіри в Україні підвищується у напрямку з Півночі на Південь. Найменша – на Поліссі та в Західних областях, найвища – на Півдні. Рівень захворюваності на рак шкіри підвищується в регіонах з підвищеним впливом промислових канцерогенних викидів.

Зменшення озонового шару стратосфери Землі приводить до збільшення потоку до її поверхні біологічно активної жорсткої УФ-радіації і підвищує виникнення перелічених вище негативних для здоров’я людини ефектів.

Для профілактики раку шкіри треба захищати її від надмірної та тривалої сонячної радіації; систематично спостерігати за можливими змінами невусів: слід звертати увагу на зміну розмірів, зміну пігментації, появу мокріння, виразок та ін.; меланомо-небезпечні невуси, які розміщені у місцях, де зазнають частого механічного травмування або інтенсивного і постійного сонячного опромінення, повинні оперативно видалятися.

Вплив сонячної активності може бути як прямим, так і, через  збурення магнітного поля Землі.

Магнітна буря – наслідок сонячної діяльності. Крім фотонів, як відомо, Сонце випромінює безліч заряджених часток – протонів, ядер гелію, електронів. Вони утворюють так званий “сонячний вітер”. Заряджені частки, які долітають до Землі, взаємодіють з її магнітним полем. Наша планета  - магніт, південний полюс якого знаходиться недалеко від географічного північного. Чим ближче до магнітного полюсу, тим більша напруженість геомагнітного полюсу – біля полярного кола він в півтори рази більший, наприклад, ніж в Москві.

Заряджені частки, що летять від Сонця, під впливом геомагнітного поля Землі закручуються навколо магнітних силових ліній і рухаються вздовж них по спіралі, утворюючи радіаційні пояси, які лежать вище атмосфери. Ближче до магнітного полюсу, де силові лінії “входять” в Землю, частки наближаються до її поверхні, іонізують верхні шари атмосфери, і ми бачимо спалахи північного сяяння. Коли у Сонця підвищується активність,, то часток, що взаємодіють з магнітним полем, летить більше звичайного, рівновага в геомагнітній обстановці порушується і вона стає неспокійною, тобто величина напруженості магнітного поля збільшується. Найбільш сильні і тривалі збурення геомагнітної обстановки і називають магнітними бурями.

Геомагнітні бурі несприятливо впливають на радіозв’язок, можуть ускладнити забезпечення  безпеки авіатранспорту, порушувати роботу ліній електропередач та електропідстанцій, паралізувати роботу електронних приладів космічних апаратів та ін.

Вплив магнітних бур на людину встановлено в результаті багаторічних досліджень: виявлені чіткі  кореляції між геомагнітними збуреннями і збільшенням числа нападів і смертей у серцево-судинних хворих.

Встановлено, що в день зростання сонячної активності збільшується число випадків інфаркту міокарда. Це збільшення спостерігається і в послідуючі дні. В той день, коли на Сонці відбувається хромосферний спалах, число захворювань зростає і стає максимальним на слідуючий день після спалаху. Число захворювань збільшується не тільки під час геомагнітної бурі, але і за добу до неї, а також після її закінчення.

Було встановлено, що ті інфаркти міокарда, які наступають в періоди сонячних і геомагнітних бур протікають більш важко, часто супроводжуються ускладненням і закінчуються  смертю.

Згубний вплив геомагнітні бури спричинять на протікання гіпертонічної хвороби.

Магнітні бурі викликають загострення стану здоров’я у психічних хворих людей.

Були також виявлені метеореакції і у здорових людей. Ці реакції виявляються в зміні настрою і появі головних болей. Кількість помилкових рішень, що приймаються пілотами, в період геомагнітних змін, зростає. При цьому відмічається наростання рівня тривоги і втоми. В дні магнітних бур зростає число авто- і авіакатостроф, аварій, побутових травм.

Встановлено зв’язок між патологічним перебігом вагітності і сонячною активністю. Існують вказівки на те, що ймовірність шизофренічного захворювання дитини зростає, якщо в період вагітності був високий рівень сонячної активності. Вплив сонячної активності має ймовірно, інтегральний характер, починаючи з молекулярного рівня. Так, доведено, що від рівня сонячної активності залежить і кількість лейкоцитів у крові, і швидкість її зсідання.

У всіх космонавтів, що літали під час геомагнітних бур, змінювався судинний тонус і активізувалися центри  симпатичного ланцюга вегетативної регуляції, що викликало зростання серцевих скорочень і порушення серцевого ритму. Також відмічено, що під час магнітних бур через функціональні розлади частота серцевих скорочень змінювалася в тому ж або навіть в більшому ступені (на 30 %), ніж у хворих ішемічною хворобою серця. Встановлено, що коли повернення космонавтів на Землю відбувалося під час бурі, то процес адаптації до земних умов збільшується майже вдвічі (Бреус, 1998).

Механізми зв’язку сонячної активності з біологічними процесами ще до кінця не з”ясовані, але рекомендації загального характеру можна сформулювати. Люди, у яких серцево-судинна система ослаблена, мають бути обачнішими в дні сонячних спалахів, і насамперед у дні геофізичних збурень. З огляду на це, можна зробити висновок, що впродовж часу з високою сонячною активністю (тобто близько  мінімуму  активності Сонця) люди почувають себе краще, ніж у роки з високою сонячною активністю.

Отже, як ми бачимо вплив Космосу, а зокрема Сонця, на Землю надзвичайно великий. Все на Землі живе у ритмі Сонця.  Самопочуття багатьох людей залежить від рівня сонячної активності, а тому варто розглядати на державному рівні питання створення своєрідного прогностичного центру, який би збирав, опрацьовував різноманітні дані та видавав прогнози щодо можливих наслідків впливу космічних факторів на біосферу, магнітосферу, іоносферу, а також на діяльність людини. Оскільки зміну рівня сонячної активності можна передбачити, цілком реально розробити методи для прогнозування і попередження різного роду негативних ефектів.

Людство усвідомило, що космічна погода здійснює помітний вплив на наше життя і незабаром її прогноз стане таким же необхідним і звичним як прогнозування дощу чи сонячного дня в вечірньому випуску новин.

Встановлено, що коли на Сонці збільшується кількість сонячних плям, на Землі підсилюється тектонічна діяльність.

Американський геофізик Д.Сімпсон, який вивчав це питання, пише, що “якщо число сонячних плям досягає 250, то ймовірність виникнення землетрусів приблизно на 31 % вище, ніж тоді , коли число плям складає 50. А якщо різниця в числі сонячних плям в порівнянні з попереднім днем дорівнює +20, то ймовірність виникнення землетрусів приблизно на 26 % вище, ніж тоді, коли такого різкого перепаду немає. До такого висновку вчений прийшов, проаналізувавши 2200 землетрусів, що відбулися між 1963 і 1980 роками. Землетруси найчастіше відбуваються тоді, коли рівень сонячної активності швидко і різко змінюється. Більше всього сильних спалахів на Сонці відбувається, як відомо, в період коли сонячна активність (в період 11-річного циклу) йде на спадання. В цей час підвищується тектонічна активність Землі.

Як же передбачають та реєструють магнітні бурі? Магнітні бурі передбачають на основі спостережень за плямами на Сонці – винуватцями бур. Пляма – це величезний кратер, через який вилітають частинки плазми Сонця. Як тільки спостерігачі помічають пляму на сонячній поверхні, то розраховують час, коли ці частинки будуть направлені на Землю. Важкі частинки, що вносять головну силу в збурення геомагнітного поля, летять до Землі приблизно добу чи дві. Тому короткочасний прогноз є достатньо точним.

Плями з’являються та зникають. Особливо великі живуть кілька місяців, проте джерелами заряджених частинок можуть бути і групи невеликих плям, життя яких значно коротше, спалахи та протуберанці. Тому довготривалі прогнози бувають неточні – пляма, яку спостерігали 27 днів тому, може просто не дожити до того моменту, коли вона знову буде спроектована на Землю.

За Сонцем спостерігає велика кількість великих дослідних організацій в світі: НАСА – в США, Інститут сонця, Інститут земного магнетизму і розповсюдження радіохвиль РАН (ІЗМІРАЛ) в Росії. Знімки сонячних плям, які нам постійно показують по телебаченню, робить НАСА. В ІЗМІРАЛі безперервно  записують так звані магнітограми, які показують в динаміці напруженість магнітного поля Землі. На них спеціалісти досить легко відокремлюють фонові значення від збурень, пов’язаних з бурями , і за їх інтенсивністю та довготривалістю оцінюють бурі за десятибальною шкалою.

Було встановлено, що люди можуть піддаватися жорсткому  космічному опроміненню, яке випромінюється деякими і іншими небесними тілами. Це може мати серйозні біологічні наслідки, перш за все генетичні. За час існування на Землі біосфери такі явища неодноразово мали місце. Деякі вчені вважають, що підвищення радіаційного фону внаслідок спалаху  наднової  зірки викликало загибель динозаврів наприкінці крейдяного періоду (Красовський, Шкловський, 1957).

Такі космічні явища відбуваються і зараз, але, нащастя, їх вплив не носить  катастрофічного характеру для земного життя.

Так, виявляється, що деякі комети здатні ставати джерелами жорстокого ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання. Цей феномен, вперше відмічений при спостереженнях комети Бредфілда в 1979 році, був повторно виявлений при дослідженні довгоперіодичної комети Хійакутаке, проведеному під час її найбільшого зближення з Землею в березні 1996 року. Тепер вдалося також з’ясувати механізм цього випромінювання. Ймовірно, рентгенівські і ультрафіолетові промені породжуються в процесі взаємодії заряджених часток, що оточують ядро комети, з магнітним полем Сонця, а також з частками “сонячного вітру”. Інше явище відбулося 27 серпня 1998 року. На Землю та її жителів обрушився потужний шквал рентгенівських променів. Незвичайною була і сила цієї бурі, і її джерело – не Сонце, а зірка SYR 1900+14  з сузір’я Орла. Це не просто зірка, а магнетер – надщільне небесне тіло з таким інтенсивним магнітним полем, що гамма – і рентгенівські промені від нього розлітаються на гігантські відстані.Випромінювання, що долетіло до Землі з-за меж Сонячної системи, з відстані в 15 тисяч світлових років, було виявлено вперше (“New Scientist”, 1999, № 2159).

Дослідження впливу космічних факторів на живі організми і земні події займаються в Інституті ядерної фізики ім. Скобельцина при МДУ ім. М.В.Ломоносова в Росії. З цією метою запущені супутники серій  “Глонасс”, “Горизонт”, “Експрес” і “Галс”. На них встановлені прилади для спостереження за основними видами випромінювань в магнітосфері Землі: гарячою плазмою, електронами і протонами з метою передбачення їх спалахів(Космические исследования, 1999, Т. 37., № 3).