Е=377*Н (2)
где 377 - константа, волновое сопротивление вакуума, Ом. Поэтому измеряется, как правило, только напряженность электрического поля Е.
В российской практике санитарно-гигиенического надзора на частотах выше 300 МГц в «дальней» зоне излучения обычно измеряется плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ), или вектор Пойнтинга. За рубежом ППЭ обычно измеряется для частот выше 1 ГГц [22]. ППЭ определяется из формулы:
σ = Wпогл/Sэф (3)
где σ -плотность потока мощности излучения электромагнитной энергии, Вт/м2;
Wпогл - количеством электромагнитной энергии, поглощаемой объектом (человеком) при нахождении его в поле, Вт;
Бэф - эффективная поглощающая поверхность (тела человека), м2.
ППЭ характеризует количество энергии, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны.
Интенсивность электромагнитного поля в какой-либо точке пространства зависит от мощности генератора и расстояния от него. На характер распределения поля в помещении влияет наличие металлических предметов и конструкций, которые являются проводниками, а также диэлектриков, находящихся в ЭМП [24].
2. Источники магнитного поля
2.1 Естественные источники МП
О существовании магнитных полей люди знали уже много веков тому назад, а практическое использование магнитных явлений на благо человека началось с создания компаса за 2-3 тысячи лет до н.э. Давно обнаружена биологическая ориентация развития растений, перелета птиц и т.д. Серией наблюдений показано, что при отсутствии каких-либо четко выраженных естественных или искусственных ориентиров животные при свободном перемещении ориентируются по силовым линиям магнитного поля Земли. Рост и развитие семян зависят от ориентации их посадки относительно магнитного поля Земли. Магнитное поле окружающей человека и животных среды складывается из двух основных составляющих:
магнитных полей, создаваемых электрифицированным транспортом, работающими электродвигателями и генераторами, линиями электропередачи (ЛЭП) и т.д.
магнитного поля Земли [1].
Наличие естественных ЭМП в окружающей среде является совершенно необходимым для существования нормальной жизнедеятельности, а их отсутствие или дефицит – приводит к серьезным негативным, порой даже необратимым последствиям для живого организма. Информационное значение данного фактора трудно переоценить. Это самый надежный переносчик информации среди других геофизических факторов. При помощи ЭМП информация может передаваться в любые среды обитания живых организмов и при любых метеорологических условиях – в течение полярного дня, ночи, в речной и морской воде, в толще земной коры и, наконец, в тканях живых организмов [8].
1.1 Магнитное поле Земли.
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. 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 [1].
Магнитное поле Земли имеет две пространственные составляющих: горизонтальная максимальна у экватора (20-30 А/м) и убывает к полюсам (2-10 А/м), а вертикальная составляющая у полюсов составляет 50-60 А/м, уменьшаясь к экватору до пренебрежимо малого значения [2].
Наши суточные и месячные биоритмы, благоприятные и неблагоприятные дни тесно связаны с периодическими изменениями (вариациями) векторов напряженности этих полей по величине и направлению в пределах до 80% от средних значений. Выделяются солнечно-суточные вариации, вызванные суточным движением Земли вокруг Солнца, лунно-суточные, годовые, циклические с периодом 11 лет, связанные с изменением солнечной активности [3].
Строгой теории происхождения магнитного поля Земли пока нет. По одной из самых распространенных гипотез в толще Земли, в ее расплавленной части (ядре), происходит движение зарядоносителей, создающее вихревые токи. Магнитное поле этих токов и образует наблюдаемое земное магнитное поле. Перемещение отдельных замкнутых систем токов в ядре или изменение их интенсивности приводят к изменению МП во времени, наблюдаемому на поверхности Земли в виде векового хода. Следует принять во внимание то, что существует движение зарядоносителей и в атмосфере. Особенно сильно оно в верхних слоях атмосферы, в частности в ее ионизационных слоях. МП, созданные этими токами, накладываются на магнитные поля вихревых токов массы Земли, в результате чего в атмосфере, во всех ее слоях, существует суммарное единое МП, в котором возникла жизнь, а затем и человек [1].
Воздействие корпускулярного излучения Солнца на постоянное магнитное поле Земли вызывает магнитные бури (МБ), которые начинаются одновременно на всем Земном шаре и имеют цикличность 27 суток, связанную с цикличностью оборотов Солнца и появления в его атмосфере коронарных дыр [3].
Магнитная буря – это состояние атмосферы при измененной конфигурации магнитного поля Земли в результате резких выбросов солнечной энергии. Происходят эти выбросы двумя способами: либо энергия выделяется из дыр в солнечной короне (областей очень горячей, кипящей плазмы), либо на солнце случается взрыв.
Энергия, исходящая их коронарных дыр, не очень активна, и бури, вызванные ею, соответственно, не так сильны. А вот «взрывные» выбросы порой в тысячу раз больше того количества энергии, которое могло бы выделиться при детонации всех существующих на планете водородных бомб. Поэтому такие вспышки серьезно сказываются на здоровье метеочувствительных людей [4].
Аномалии в МП Земли (месторождения свинца, меди, ртути, никеля, молибдена, асбест, динамически напряженные породы, трещины земной коры, карстовые пустоты, грунтовые воды [5, 6]) приводят к возникновению так называемых геопатогенных зон (ГПЗ). Они представляют собой локальные геофизические аномалии. При длительном нахождении в зоне их действия отмечена повышенная заболеваемость раком, рассеянным склерозом и другими тяжелыми недугами. Земное излучение характеризуется рядом физических особенностей – подобно лазерному лучу, он распространяется вертикально верх, без рассеивания, не экранируется обычными средствами радиационной защиты (свинец, бетон). Это позволяет ему проникать без ослабления через многоэтажные перекрытия до верхних этажей здания. Изучая проблему земного излучения, физики установили еще одну особенность ГПЗ: в местах их расположения изменяются параметры геофизических полей - увеличивается потенциал атмосферного электричества, повышается уровень естественного радиационного фона, возрастает электросопротивление почвы и одновременно с этим уменьшается напряженность вертикальной составляющей геомагнитного поля, замедляя прохождение радиоволн в определенном диапазоне частоты. Прослежена связь между изменением геофизических параметров этих зон с климатопогодными факторами - появлением теплых и холодных фронтов воздушных масс, изменением атмосферного давления, солнечной активностью.
Один из ведущих специалистов по проблеме ГПЗ физик П. Швейцер с помощью разработанной им биолокационной рамки исследовал волновую структуру земного излучения [36]. Он пришел к выводу, что характер излучения в ГПЗ зависит от многих факторов – ширины геологического разлома, пород и минералов, слагающих разлом, химического состава воды в подземных потоках и др [7].
1.2 Излучения живых организмов.
Биотоки, создаваемые мигрирующими по молекуле электронами и ионами переменны по значению и являются источником МП живого организма.
Получение железа, обладающего большой магнитной проницаемостью, использование новых физических явлений позволили провести первые исследования магнитных свойств живого организма. Установлено наличие переменного МП (ПеМП), возникающего при работе сердечной мышцы, и это сразу нашло практическое применение. Использование в клиниках магнитокардиографов показало возможность выявления начала серьезных сердечных заболеваний значительно раньше, чем это делается с помощью электрокардиографа [1].
2.2 Основные источники электромагнитных полей
Среди основных источников ЭМИ можно перечислить:
Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда и тд.)
Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные и тд.)
Электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации и тд.)
Бытовые электроприборы
Теле- и радиостанции (транслирующие антенны)
Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны)
Радары
Персональные компьютеры
1. Электротранспорт
Транспорт на электрической тяге – электропоезда (в том числе поезда метрополитена), троллейбусы, трамваи и т. п. – является относительно мощным источником магнитного поля в диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. По данным (Stenzel et al.,1996), максимальные значения плотности потока магнитной индукции в пригородных "электричках" достигают 75 мкТл при среднем значении 20 мкТл. Среднее значение на транспорте с электроприводом постоянного тока зафиксировано на уровне 29 мкТл.
2. Линии электропередач
Провода работающей линии электропередачи создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии достигает десятков метров.
Дальность распространение электрического поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии ЛЭП - например ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение – тем больше зона повышенного уровня электрического поля, при этом размеры зоны не изменяются в течении времени работы ЛЭП.