Введение
1. Сущность гелиобиологии
1.1 А.Л. Чижевский – основатель гелиобиологии
1.2 Создание высокоточного математического метода для выявления скрытых ритмов из зашумленных массивов биологических и гелиогеофизических данных
1.3 Выявление параметров и уточнение классификации солнечных и биологических ритмов разной размерности
1.4 Создание методологии долгосрочного прогнозирования колебаний показателей жизнедеятельности по сумме текущих фаз резонансных ритмов солнечной активности
1.5 Создание теоретической платформы под гелиобиологические явления, открытые А.Л. Чижевским. Современная гелиобиология – основа единой теории биологии
2. Солнце и ионосфера
3. Структура ионосферных областей
Заключение
Список литературы
Гелиобиология (от гелио и биология), раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца на земные организмы. Основоположник гелиобиологии - советский физик А. Л. Чижевский (его первая работа в этой области вышла в 1915), однако на связь между колебаниями активности Солнца и многими проявлениями жизнедеятельности у обитателей Земли указывали до него шведский учёный С. Аррениус и др. Колебания солнечной активности, сопровождающиеся периодическим увеличением количества пятен и хромосферными вспышками (цикл в среднем 11 лет), ведут к изменению интенсивности рентгеновского, ультрафиолетового и радиоизлучения Солнца, а также испускаемых им потоков корпускулярных частиц. Циклические колебания солнечного излучения отражаются на жизнедеятельности земных организмов. Так, установлено влияние изменений солнечной активности на рост годичных слоев деревьев и урожайность зерновых, размножение и миграцию насекомых, рыб и др. животных, на возникновение и обострение ряда заболеваний у человека и животных. Крупные исследования по гелиобиологии выполнены советскими учёными. А. Л. Чижевский установил связь возникновения эпидемий и эпизоотий, обострений нервных и психических заболеваний и ряда др. биологических явлений с изменениями солнечной активности[1].
Цель работы – изучить понятие и сущность гелиобиологии.
Задачи работы – рассмотреть деятельность основателя гелиобиологии – А.Л. Чижевского; изучить взаимосвязь солнца и ноосферы; определить структуру ионных областей.
Основатель гелиобиологии А.Л. Чижевский доказал зависимость всех биологических процессов на Земле от цикла колебаний солнечной активности (СА), составляющего около 11 лет. Начатые им исследования мы продолжили с использованием современных возможностей кибернетики, вычислительной техники, квантовой физики, радиотехники и молекулярной биологии.
Чижевский использовал математический прием – «метод наложения эпох», в то время самый передовой для выделения высокоамплитудных ритмов среди «случайных» колебаний показателей. Уровень развития вычислительной техники 20-40-х гг. прошлого века не позволил ученому произвести достоверное выявление биологических и солнечных ритмов с периодами больше и меньше 11 лет, а также составить их классификацию.
Кроме развития практической гелиобиологии Чижевский, по-видимому, постоянно искал ответы и на жгучие теоретически вопросы этой науки: 1) где находятся биологические часы живого организма и как они работают; 2) с помощью какого механизма солнечные излучения регулируют обмен веществ в сложном организме и в изолированной живой клетке. Доказательством служат эксперименты и глубокие теоретические изыскания по проблеме электрических свойств крови. Обозначив этими исследованиями стратегическое направление поисков в теоретической гелиобиологии, Чижевский конкретно ответить на поставленные вопросы не смог, так как не имел для этого необходимого фундамента: в годы активной работы ученого молекулярная биология еще не сформировалась, не была известна роль нуклеиновых кислот в составе генов и не существовало таких наук, как теория автоматического регулирования самонастраивающихся систем, кибернетика, фитобиология и современная иммунология, которые, в совокупности, позволили бы ученому создать представления теоретической гелиобиологии.
Гелиобиологические исследования с использованием арсенала современного знания велись по четырем направлениям[2].
Кризис современной гелиобиологии (как в России, так и за рубежом) может быть преодолен благодаря эффективному математическому методу выявления полного набора ритмов и их параметров (особенно фаз) в практике биоритмологии. Такой метод разрабатывался в СССР, а затем и в России параллельно с развитием вычислительной техники начиная с 1976 года. Совершенствовались алгоритм и программа расчетов, позволяющих в единой процедуре выявлять некратные друг другу ритмы, характеризующиеся такими параметрами, как длина периода, фаза и амплитуда. За 20 лет работы было выявлено множество разночастотных биоритмов крови людей и животных, а также солнечных, лунных, геофизических и метеорологических ритмов. Метод обсуждался на специальных семинарах в Институте прикладной математики им. Келдыша РАН, в Институте кибернетики им. Глушкова УАН, на математическом факультете МГУ им. Ломоносова и был единодушно одобрен и рекомендован к публикации в центральных научных журналах.
Однако проблемные и экспертные советы по хронобиологии игнорировали эти рекомендации, метод до сих пор не изучается. Им эффективно воспользовался лишь Институт химической физики РАН в Черноголовке, где много лет исследуются ритмы ферментов лимфоцитов в норме и при концерогенезе.
Разработанный нами метод позволил выявить многочисленные ритмы крови людей и животных, показатели солнечной и геомагнитной активности, а также метеофакторы. Например, в исходном массиве чисел Вольфа, состоящей из 244 членов (среднегодовых значений СА с 1749 по 1992 годы), определены 87 составляющих скрытых ритмов, причем установлен весь набор в единой процедуре со всеми параметрами ритмов. Благодаря этому впервые показано, что «околоодиннадцатилетний» цикл солнечной активности складывается из фазово-амплитудного взаимодействия не менее, чем 35 ритмов. Наиболее значимыми в этом «семействе» гелиоритмов являются высокоамплитудные гелиоритмы продолжительностью: 11,00; 10,04; 10,52; 11,95; 8,38; 10,64 и 8,10 лет.
По условиям гелиобиологических экспериментов, постулированных А.Л. Чижевским, необходимо сравнивать параллельные динамики солнечных и биологических данных. Исследования велись со строго соблюдаемым интервалом забора биологических проб: 1) в течение 2,5 лет с интервалом в неделю; 2) 380 суток с интервалом в неделю; 3) 128 суток с интервалом в трое суток; 4) 32 суток ежедневно; 5) 27 часов с интервалом в три часа при повторении исследований в середине каждого сезона года.
В результате составлена единая классификация биологических и солнечных ритмов в интервале от 6 часов до 2,5 лет. Обнаружено, что большинство выявленных солнечных и биологических ритмов по длине периода копируют длину волновых периодов планет солнечной системы, вычисленных астрофизиком из Дубны А.М. Чечельницким.
«Околоодиннадцатилетние» ритмы солнечной активности важны для прогнозирования, например, эпидемий и социальных катаклизмов. Такой прогноз (времени и частоты колебаний циклов СА) выполнен на период до 2100 года ХХI век, по нашим данным, будет более «спокойным» (по высоте максимумов СА), чем ХХ век
Анализ индивидуальных и групповых ритмограмм позволил отметить следующие закономерности, помогающие более осмысленно ориентироваться в многообразии биологических и гелиофизических ритмов, а также в значении каждого из них:
1. Длины периодов одночастотных биоритмов крови людей и животных, а также гелиоритмов с учетом их «дрейфа» не отличаются достоверно друг от друга и согласуются с волновыми периодами планет солнечной системы.
Иными словами, длительности периодов биологических и солнечных ритмов совпадают, что позволяет говорить о связанности всех природных ритмов. Ведущими в этом ансамбле являются космические ритмы. От них зависят все остальные природные, в том числе, биологические, ритмы организма. Можно сказать и так: биологические ритмы организма определяются космическими. В строгой научной формулировке этот вывод звучит следующим образом:
2. Идентичность длин периодов биологических ритмов с ритмами изменения солнечной активности и волновыми периодами планет солнечной системы доказывает объективность существования поличастотной резонансной связи между волновыми процессами в Космосе и биологическими процессами на Земле. Вселенная представляет собой систему взаимосвязанных, взаимосогласованных и взаимообусловленных ритмов.
3. К индивидуальным характеристикам биоритмов каждого человека или животного относится набор выявленных частот биоритмов, а также средний уровень и амплитуда колебаний исследуемого показателя. Длина периода и фаза колебаний в классах низкочастотных биоритмов не отличаются с достоверностью у разных индивидов и могут быть отнесены к общевидовым характеристикам биоритмов.
В переводе на более простой язык это означает, что наборы биоритмов индивидуальны: они различаются частотой, средним уровнем и амплитудой. Например, цикл изменения артериального давления может составлять 3 недели, характеризоваться средним показателем 120/80 при максимуме/минимуме 135/65 у одного человека и две недели, 115/70, 125/60, соответственно, у другого. Индивидуальные показатели зависят от индивидуальных особенностей организма. Они изображаются разными кривыми, а в целом индивиду свойственна своя неповторимая результирующая кривая. А вот длительность периода колебаний и их фаза едины для всей популяции. Поэтому, если, скажем, с 5 марта начинается фаза подъема кривой артериального давления, то она наступает во всех индивидуальных биоритмах давления – идет общевидовой процесс.