Биосфера – живая открытая система. Она обменивается энергией и веществом с внешним миром. В данном случае внешний мир – это безбрежное космическое пространство.
Извне на Землю приходят солнечное и электромагнитное излучение; так называемый солнечный ветер, представляющий собой сгустки плазменных облаков, непрерывно испускаемые Солнцем с переменной интенсивностью; галактические и солнечные космические лучи, а также потоки метеоритов.
От Земли в космос уходит собственное тепловое излучение, часть обратного рассеянного излучения Солнца (альбедо), а также потоки вещества верхней атмосферы Земли.
Таким образом, взаимодействие «биосфера–космос» представлявляет собой сложную динамическую систему, находящуюся в состояню подвижного равновесия.
Пограничная область между системой «Земля–космос» проходит на расстоянии 50–60 тыс. км над поверхностью Земли. Именно на такое расстояние простирается граница геомагнитного поля магнитосферы Земли. Процессы взаимодействия магнитосферы с веществом солнечной плазмы – солнечным ветром и космическими лучами – изучаются, и исследуется в рамках магнитной гидродинамики – современной космической науки, совместно учитывающей сложные явления пограничной среды в соответствии с уравнениями электромагнитного поля Максвелла, с одной стороны, и уравнениями гидродинамики, с другой.
В свое время академик В.В. Вернадский подчеркивал, что существует тесная взаимосвязь между явлениями, происходящими на Земле, и процессами космического порядка. Сейчас уже нет никаких сомнений в том, что среда нашего обитания – не только Земля и даже не только Солнечная система, но и вся окружающая нас Вселенная, неотъемлемой частью которой мы являемся.
В связи с этим при изучении земных явлений необходимо исходить из системного подхода в науках о Земле, что диктуется не только обнаружением тех или иных конкретных связей между земными и космическими явлениями, но и общими принципами современного естествознания. Целостное восприятие мира – необходимая черта современного стиля научного мышления.
Эпоху, в которой мы живем, по праву называют космической эрой, эпохой освоения космоса. И дело не только в осуществлении космических полетов и успешном развитии космической техники. Освоение космоса, все более глубокое познание закономерностей космических явлений, широкое вовлечение космоса в сферу человеческой практики – настоятельная потребность современного этапа в развитии земной цивилизации.
Становится ясно, что само возникновение и существование биосферы и человека тесно связано с физическими условиями во Вселенной, а также с особенностями течения физических процессов на Земле, в непосредственно окружающей нас области космоса и во Вселенной в целом.
Земные явления бесчисленными нитями связаны с физическими процессами, протекающими в космическом пространстве. Во-первых, во многих земных явлениях находят свое отражение общие закономерности космического порядка. Во-вторых, существует целый ряд непосредственных связей и зависимостей, определяющих влияние тех или иных космических факторов на нашу планету, в том числе и на биосферу. Таких факторов очень много.
Например, в результате вращения Земли дважды в сутки наблюдаются морские приливы и отливы под действием гравитационного притяжения Луны. Ясно, что это явление важно для обитателей приморских районов Земли.
Положение Земли в пространстве относительно Солнца приводит к суточной смене дня и ночи и естественной смене времен года в разных районах Земли, что влияет на все стороны жизни биосферы.
Важную роль сыграли факторы космического порядка в процессе становления жизни на Земле. В частности, многие характерные особенности живых организмов, в том числе и организма человека, непосредственно связаны с величиной силы тяжести на Земле, характером солнечного излучения, положением нашей планеты в Солнечной системе, а также положением Солнечной системы в нашей Галактике.
Так, например, строение органов зрения человека и животных обусловлено тем, что Солнце интенсивно излучает в оптическом диапазоне и это излучение проходит сквозь атмосферу Земли. Не случайно и то, что человеческий глаз наиболее чувствителен к желто-зеленым лучам, ибо именно эти лучи в составе солнечного света имеют наибольшую интенсивность.
Есть основания предполагать, что солнечная деятельность оказывает влияние на биосферу нашей планеты и в настоящее время.
Так, подмечен целый ряд статистических зависимостей, которые обнаруживают связь колебаний солнечной активности с эпидемическими, сердечно-сосудистыми и нервно-психическими заболеваниями, обострением хронических болезней, урожайностью и ростом годовых колец у деревьев. В связи с этим возникла новая область науки – гелиобиология, главная задача которой – выяснить физические механизмы воздействия Солнечной системы на процессы, протекающие в биосфере. Это одна из актуальных проблем современного естествознания, имеющая огромное практическое значение для человечества.
Изучение космического пространства с помощью спутников и космических аппаратов в последние десятилетия позволило существенно продвинуться в исследовании механизмов солнечно-земных связей, в первую очередь в выяснении целого ряда циклических процессов на Солнце и их проявлений в земных условиях. Прежде всего, речь идет о 27-дневных (в среднем) ритмах, связанных с вращением Земли относительно своей оси, с 11-летним (в среднем) и 22-летним (в среднем) циклами солнечной активности, проявляющимися более или менее синхронно в длительных временных рядах по большому числу визуальных характеристик Солнца в виде солнечных пятен, факелов, флокулл, хромосферных вспышек и др.
Современная гелиобиология подтверждает факт влияния ритмов Солнца на земные процессы, однако выясняется, что механизмы такого влияния являются гораздо более сложными, чем это представлялось в первой половине XX в. основателям космической биологии В.В. Вернадскому и А.Л. Чижевскому.
В то же время целый ряд конкретных вопросов солнечно-земных связей уже нашел решение как с точки зрения изучения материальных носителей таких связей (главным образом солнечных корпускулярных потоков), так и самих их механизмов. В частности, к ним относятся:
• вопросы изучения причин вариации магнитного поля Земли, в том числе и появления магнитных бурь на Земле;
• резкие изменения состояния ионосферы, нарушающие процесс распространения радиоволн на Земле;
• появление полярных сияний, земных электрических токов, процессов изменения атмосферного электричества и др.
Ясно, что необходимо дальнейшее изучение влияния всех установленных геофизических явлений на биосферу, в том числе и организм человека.
Человеческий организм – сложная и высокосовершенная саморегулирующаяся система, которая стремится к равновесию с окружающей средой, включающей в себе факторы космического порядка. Всякое нарушение данного равновесия, связанное с изменением внешних условий, вызывает соответствующую перестройку в деятельности организма.
Эту закономерность использует, например, современная медицина в лечебных целях. Воздействуя на организм климатическими, бальнеологическими и другими природными факторами, врачи сознательно добиваются таких целенаправленных изменений, которые повлекли бы за собой ликвидацию определенных заболеваний. Возможности подобного метода еще далеко не исчерпаны. Дальнейшее изучение влияния различных природных, в том числе и космических, факторов на живые организмы открывает новые пути избавления человека от различных недугов.
В последние годы идей о наличии многосторонних космо-земных связей подтверждены в работах по влиянию геомагнитного поля и солнечной активности на ритмы артериального давления, частоту сердечно-сосудистых заболеваний, поведение эритроцитов, свертываемость крови, содержание гемоглобина, гомеостаз живых организмов, почвообразование, барическое давление и циркуляцию атмосферы, осадки, генезис рельефа Земли и т.д. Таким образом, периодичность солнечной активности является одним из важнейших факторов, влияющих на жизнь на Земле.