Тема КОСМИЧЕСКАЯ ПОГОДА. Исследования воздействия солнечной активности на магнитосферу, ионосферу, биосферу и техносферу Земли.

Гос. регистрация № 0120.0403350

Научный руководитель д.ф.-м.н. А.А. Петрукович.

1. Общий анализ сезонного хода геомагнитной активности магнитосферы (индекса ар) в зависимости от параметров межпланетной среды.

В данном исследовании получены новые результаты о роли сезонных вариаций в динамике магнитосферы. Если вклад солнечного ветра может быть вычислен напрямую по измерениям его параметров, то вклад магнитосферы (фактически коэффициент преобразования энергии солнечного ветра в геомагнитную активность) является эмпирической величиной. В частности, показано, что вариация вклада магнитосферы составляет более 40-60% сезонной вариации геомагнитной активности, при этом весенние и осенние уровни равны и соответствуют максимуму эффективности магнитосферы как приемника энергии солнечного ветра, а зимние и летние различаются между собой и соответствуют минимуму эффективности. Разность уровней зима - лето по-видимому связана с глобальной асимметрией ионосферы. Впервые алгоритмически разделены вклады сезонных вариаций солнечного ветра и отклика магнитосферы. Функция связи, оптимизированная для описания общей геомагнитной активности магнитосферы (геомагнитного индекса ар), выражена как полином от величины, имеющей размерность электрического поля, и управляемой направлением и величиной ММП (By, Bz) и плотностью и скоростью солнечного ветра V:

E=0.001*(N/7.18)^0.2sqrt(Bz^2+By^2/2)*sin(0.5*atan(By/Bz)^2+0.007*V^2

Petrukovich A.A., M.Y. Zakharov, ap-index solar wind driving function and its semiannual variations, Ann. Geophys., 25, 1465–1469, 2007.

Петрукович Анатолий Алексеевич, зав.лаб., д.ф.-м.н., т. 333-32-67, apetruko@iki.rssi.ru

2. Исследование межпланетных факторов космической погоды.

Продолжены исследования факторов, которые могут быть использованы для улучшения качества прогнозов магнитных бурь. На данный момент удовлетворительным можно назвать лишь среднесрочный прогноз самых сильных магнитных бурь, природа же возникновения слабых остаётся малоизученной.

Показано, что резкие увеличения плотности солнечного ветра в сочетании с последующей отрицательной Bz-компонентой межпланетного магнитного поля оказываются существенно геоэффективными. Причем, интенсивность магнитной бури minDst, вызванной ими, зависит от максимума плотности N перед бурей, величины минимума Bz_min и времени задержки между этими двумя событиями dT. Выявлен подгоночный параметр P, отражающий данную зависимость (см. Рисунок).

На базе двух списков начал магнитных бурь (с внезапным началом за 40 лет и бурь всех типов за 15 лет ) обнаружено, что альфвеновское число Маха и бета солнечного ветра статистически выше в окрестности начал магнитных бурь, а широтный угол скорости тета-V имеет тенденцию к отрицательным значениям во временной окрестности +/- 2 дня от начал магнитных бурь (т.е. наиболее геоэффективными оказываются потоки, пришедшие от областей Солнца, расположенных выше плоскости эклиптики).

Работа поддержана грантом РФФИ 07-02-00042-а

Khabarova O.V., Current Problems of Magnetic Storm Prediction and Possible Ways of Their Solving. Sun and Geosphere, http://www.shao.az/SG/v2n1/SG_v2_No1_2007-pp-33-38.pdf , 2(1), pp. 32-37, 2007

Khabarova O.V., and Yu.I.Yermolaev Solar wind parameters' behavior before and after magnetic storms. J.Atm.Terr.Phys, DOI 10.1016/j.jastp.2007.08.024 http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2007.08.024, 2007

Хабарова Ольга Валерьевна, к.ф.-м.н, т. 333-13-88, olik3110@list .ru

3. Статистическое исследование гелиосферных условий, приводящих к магнитным бурям.

Авторы: Ю.И. Ермолаев, М.Ю. Ермолаев, И.Г. Лодкина, Н.С. Николаева

Как уже давно известно из прямых космических измерений, основными межпланетными источниками геомагнитных бурь являются магнитные облака (МС), которые включают само облако и область сжатия перед ним (Sheath), и области сжатия на границе быстрого и медленного потоков (CIR), содержащие южную компоненту межпланетного магнитного поля (ММП). Однако лишь в последние годы были получены результаты, показывающие, что магнитные бури, генерированные Sheath, МС и CIR имеют определенные различия.

Поэтому в данной серии работ изучаются условия в солнечном ветре раздельно для Sheath, МС и CIR, приводящие к бурям. С этой целью на основании базы данных OMNI проводится исследование временного хода параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля для 623 магнитных бурь в период 1976-2000гг. Анализ проводится методом наложения эпох (за начало эпохи взято время начала магнитной бури) для 5 различных категорий бурь, возбужденных различными типами солнечного ветра: CIR (область сжатия в интерфейсе быстрого и медленного потоков – Corotating Interaction Region) – 121 буря, Sheath (область сжатия между невозмущенным солнечным ветром и телом магнитного облака) – 22, MC (магнитное облако) – 113 и “неопределенный тип” – 367, а так же для «всех бурь» - 623 бури. Полученные данные (см. рисунок), с одной стороны, подтверждают полученные ранее результаты без селекции интервалов по типам солнечного ветра, а с другой стороны, указывают на имеющиеся различия в ходе параметров для различных типов солнечного ветра. Хотя наименьшие значения Bz компоненты ММП наблюдаются в МС, наименьшие значения Dst индекса достигаются в Sheath. Таким образом, наибольшие магнитные бури в среднем возбуждаются во время Sheath, а не во время тела МС, возможно, за счет более высокого давления и его вариаций в Sheath. Более высокие значения параметров Pdyn (nkT), T/Texp и b наблюдаются в CIR и Sheath и более низкие в МС, что соответствует физической сущности этих типов солнечного ветра. Возрастание вариаций (часовых дисперсий) концентрации и модуля ММП наблюдается за 5-10 часов до онсета только в течениях Sheath. Для бурь, связанных с CIR, Sheath и MC , зависимость между минимумом Bz компоненты ММП и минимумом Dst индекса и зависимость между электрическим полем Ey солнечного ветра и минимумом Dst индекса более крутые, чем для “неопределенного” типа солнечного ветра. Наиболее крутая зависимость Dst от Bz наблюдается в течениях типа Sheath, а наиболее крутая зависимость Dst от Ey наблюдается в течениях типа MC. Таким образом, статистический анализ показывает, что, несмотря на наличие южной компоненты ММП во всех случаях, для различных типов магнитных бурь имеются существенные различия в остальных параметрах солнечного ветра.

Работа поддержана грантом РФФИ 07-02-00042-а

Рис.1. Временной ход параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля для 623 магнитных бурь в период 1976-2000гг., полученный методом наложенных эпох на основании данных базы OMNI для различных типов солнечного ветра: CIR, Sheath and MC.

Ермолаев Ю.И., М.Ю. Ермолаев, И.Г. Лодкина, Н.С. Николаева, Статистическое исследование гелиосферных условий, приводящих к магнитным бурям. Космич.Исслед. 45, №1, с.3-11, 2007

Ермолаев Ю.И., М.Ю. Ермолаев, И.Г. Лодкина, Н.С. Николаева, Статистическое исследование гелиосферных условий, приводящих к магнитным бурям. 2. Космич. Исслед. 45, №6, с.489, 2007

Ермолаев Юрий Иванович, зав.лаб., д.ф.-м.н., т.333-13-88, yermol@iki.rssi.ru

4. Распространение космических лучей в 3-х мерной гелиосфере.

Анализ возрастаний интенсивностей солнечных протонов в различных точках трехмерной гелиосферы по данным КА ULYSSES показал, что наибольшие потоки протонов должны были быть инжектированы в гелиосферу в событии 7 сентября 2005 года, а не 28 октября 2003 года (~10 МэВ) и 20 января 2005 года (>100 МэВ), как это следует из наблюдений вблизи Земли (Струминский, 2007; Struminsky et al, 2007). Если это так, и мы считаем, что протоны ускорены в солнечных вспышках, то и солнечное событие 7 сентября 2005 года должно быть выделенным из этого ряда.

Предварительные результаты наблюдений солнечных протонных событий декабря 2006 года на высоких широтах в гелиосфере представлены в работе (Heber, Struminsky, Zimovets et al., 2007).

Струминский А.Б., Возрастания интенсивности протонов 200-2000 МэВ в 1997-2005 годах по данным KET/Ulysses, Космич. Исслед., 2007, том 45, № 4, с 1-6.

Struminsky A., B. Heber, R. Gomez-Herrero, A. Klassen, Modulation of Proton Fluxes at ~5AU during the Largest SEP Events of 2005, Proc. 30^th ICRC, Merida, Mexico, 2007, in press.

Heber B., A. Struminsky, I. Zimovets, and et al., Observations of the December 2006 Particle Events at High Latitudes with the KET aboard ULYSSES, Proc. 30^th ICRC, Merida, Mexico, 2007, in press.

Струминский Алексей Борисович, к.ф.-м.н., т. 333-14-67, astrum@iki.rssi.ru

5. Ускорение СКЛ и нетепловое излучение Солнца.

В работе (Струминский и Зимовец, 2007) были рассмотрены импульсные фазы трех мощнейших вспышек 23 цикла (28 октября 2003 г., 20 января и 7 сентября 2005 г.), которые длились ~20 минут и состояли, по крайней мере, из трех актов энерговыделения, различавшихся своим проявлением в мягком (1-8 Å, GOES) и жестком (>150 кэВ, ИНТЕГРАЛ) рентгеновских диапазонах, а также на радиочастотах 245 МГц и 8.8 ГГц.

Сделан вывод, что протоны и электроны ускорялись в каждом акте, но с различной эффективностью, причем релятивистские протоны были ускорены только после 5-6 минут развития импульсной фазы. Рекордные потоки протонов, наблюдавшиеся в гелиосфере в событии 7 сентября 2005 года, были связаны эффективным ускорением в конце импульсной фазы, которое сопровождалось потоком жесткого рентгеновского излучения, превосходившим в несколько раз аналогичные величины для двух других вспышек.

Серия четырех мощных протонных вспышек в декабре 2006 года была последним всплеском солнечной активности в 23 цикле. По данным КА ULYSSES в этой серии событий наибольшее количество протонов было инжектировано в гелиосферу 6 декабря 2006 года (Heber, Struminsky, Zimovets et al., 2007). При этом, именно в этом событии наблюдалось интенсивное задержанное жесткое рентгеновское излучение (Struminsky&Zimovets, 2007), что подтвердило наши выводы об особенностях ускорения в конце импульсной фазы в нижней короне.

Струминский А.Б. и И.В. Зимовец, Динамика развития мощных протонных вспышек на Солнце, Письма в АЖ, 2007, т. 33, № 9, с. 690-697.

Struminsky A. and I. Zimovets, Time Scales of Hard X-ray and Radio Emissions of Large Proton Flares, Proc. 30^th ICRC, Merida, Mexico, 2007, in press.

Струминский А.Б., Электромагнитная диагностика солнечных вспышек, Труды БМШЭТФ 2007, МИФИ, 2007, в печати.

Struminsky A., B. Heber, R. Gomez-Herrero, A. Klassen, Modulation of Proton Fluxes at ~5AU during the Largest SEP Events of 2005, Proc. 30^th ICRC, Merida, Mexico, 2007, in press.

Heber B., A. Struminsky, I. Zimovets, and et al., Observations of the December 2006 Particle Events at High Latitudes with the KET aboard ULYSSES, Proc. 30^th ICRC, Merida, Mexico, 2007, in press.

Струминский Алексей Борисович, к.ф.-м.н., т. 333-14-67, astrum@iki.rssi.ru

Зимовец

6. Исследование связи солнечных и гелиосферных явлений с геомагнитной активностью.

Установлены новые количественные закономерности, связывающие между собой параметры возмущений на Солнце, в солнечно ветре и в межпланетном магнитном поле с амплитудой геомагнитных бурь. Эти эмпирические закономерности получены на более обширном современном статистическом материале и уточняют известные связи, найденные впервые в работах С. Акасофу с сотрудниками и служащие в настоящее время для продолжения исследований и попыток прогнозирования геомагнитных бурь по имеющимся данным о процессах на Солнце и в гелиосфере. Методы нейросетевого анализа и прогноза позволили более четко выявить нелокальные связи между активными областями и корональными дырами на Солнце и нестационарными процессами в широком диапазоне масштабов длительности по времени от многих месяцев и лет до индивидуальных вспышек и корональных выбросов массы, длящихся минуты или часы. Продолжена работа над созданием пополняемой базы данных относительно экстремальных событий на Солнце, в гелиосфере и магнитосфере. Проведен статистический анализ этих событий, позволивший количественно подтвердить «синдром больших вспышек», согласно которому наиболее сильные корональные выбросы массы, рентгеновские и протонные вспышки, как правило, сопутствуют друг другу, а при благоприятном геометрическом расположении – также и наиболее мощным геомагнитным бурям

.

Veselovsky I.S., Shugai Yu.S., Yakovchouk O.S. The relation between Dst and Bz for the geomagnetic storms in the 23 rd solar cycle. International Heliophysical Year 2007; New Insights into Solar-Terrestrial Physics (IHY 2007- NISTP), November 5-11, 2007, Zvenigorod, Moscow Region, Russia, Abstracts, pp.131-132. (http:// helios.izmiran.rssi.ru/Solter/ihy2007/index.html)

Shugai Yu.S., Veselovsky I.S., Dolenko S.A., Persiantsev I.G. Investigation of the relation between large-scale and global processes in the Sun and the dynamics of coronal mass ejections and solar flares. International Heliophysical Year 2007; New Insights into Solar-Terrestrial Physics (IHY 2007- NISTP), November 5-11, 2007, Zvenigorod, Moscow Region, Russia, Abstracts, pp.111-112. (http:// helios.izmiran.rssi.ru/Solter/ihy2007/index.html)

Шугай Ю.С., Веселовский И.С., Доленко С.А., Персианцев И.Г. Исследование связи между корональными дырами на Солнце, коротирующими потоками высокоскоростного солнечного ветра и рекуррентными геомагнитными возмущениями в 2003 году. Труды XI Пулковской международной конференции по физике Солнца, 2-7 июня 2007 г., Пулково, с.375-376.

Shugai Julia S., Sergey A. Dolenko, Igor G. Persiantsev1, Igor S. Veselovsky, Neural network prediction of solar wind velocity by objects on the Sun images, International CAWSES Symposium, Kyoto, Japan, 23-27 October, 2007, Program, Paper P3-002. http://www.stelab.nagoya-u.ac.jp/cawses/abstract_1003.pdf

В обзорных статьях и докладах суммированы новые результаты и актуальные направления в физике Солнца и гелиосферы. Спутниковые данные позволили лучше понять возможные причины экстремально сильных возмущений на Солнце и в гелиосфере, связав их происхождение с процессами в недрах Солнца. Явления переноса энергии, импульса и массы в различных пространственно-временных масштабах на Солнце организованы в иерархию взаимосвязанных нелинейных процессов. Подтверждается вывод о том, что корональные выбросы массы и солнечные вспышки не связаны между собой причинно-следственными отношениями, а представляют лишь проявления двух каналов диссипации свободной энергии в атмосфере Солнца в виде движений плазмы и ее излучения, относительную роль которых можно охарактеризовать соответствующим безразмерным параметром. Получены сведения о глобальной асимметрии излучения Солнца и процессов солнечной активности. Установлено, что геометрия эруптивных событий отличается большим разнообразием, которое не всегда связано с топологической перестройкой его крупномасштабной связности. Основные нерешенные проблемы в исследовании солнечной активности тесно связаны с необходимостью проведения более точных абсолютно калиброванных измерений излучения Солнца в белом свете с достаточно высоким пространственно-временным разрешением. Важной задачей остается разработка методов прямых и косвенных измерений электрических полей и токов для реконструкции токовой системы на Солнце и в гелиосфере.

Veselovsky I. Strong perturbations on the Sun and in the heliosphere: scaling of similar and individual characteristics, International Symposium “Solar Extreme Events 2007: Fundamental Science and Applied Aspects”, Athens, Greece, 24-27 September, 2007, Program and Abstracts, p. 35, University of Athens, 2007. http://cosray.phys.uoa.gr/SEE2007/ScientificProgram_files/Solar%20Extreme%20Events%202007.pdf (Invited talk).

Veselovsky I .S. Non-linear and non-local couplings between different space-time scales in dynamics and diagnostics of solar and heliospheric processes, Session ASIV031 “From micro- to macro-scales in the heliosphere and magnetospheres” (Divisions IV, II, and III), IUGG 24, Perugia, Italy, 4 July, 2007, Abstract, solicited oral presentation, http://www.iugg2007perugia.it/abstracttype.asp?inAct=V&inBack=1&inObj=123

Veselovsky I .S. Dimensionless scaling approaches to strongest perturbations on the Sun and in the heliosphere. 4th Canadian Solar Workshop, Ottawa, Canada, 21-24 October 2007, Program and Abstracts, p. 3. (Invited talk).

Veselovsky I.S., Solar wind origins: modern status of the problem. International Heliophysical Year 2007; New Insights into Solar-Terrestrial Physics (IHY 2007- NISTP), November 5-11, 2007, Zvenigorod, Moscow Region, Russia, Abstracts, p.131. (http:// helios.izmiran.rssi.ru/Solter/ihy2007/index.html). (Invited talk).

Веселовский Игорь Станиславович, д.ф.-м.н., т.939-12-98, veselov@dec1.sinp.msu.ru

7. Выявление магниточувствительности у здоровых людей.

Ранее было показано , что у 85% больных, перенесших инфаркт миокарда и страдающих стенокардией, во время геомагнитных возмущений выявлялись различные функциональные расстройства (Бреус, Халберг, Корнеллисен, 1995; Гурфинкель и др., 1995). Вопрос о том, влияет ли уровень ГМА на самочувствие практически здоровых людей также важен особенно в случаях выполнения ими обязанностей, связанных с непрерывной концентрацией внимания, например, машинистов электропоездов, экипажей самолетов, операторов атомных станций, и т.д. Нами проведен сравнительный анализ динамики геомагнитной активности и результатов мониторинга артериального кровяного давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) у 77 практически здоровых волонтеров (2001 г. и весна 2002 г.). Результаты проверялись методами регрессионного и дисперсионного анализа, а также методом наложения эпох.

Получено, что количество достоверных положительных значений коэффициентов корреляции систолического артериального давления (САД) и диастолического артериального давления (ДАД) у здоровых людей с уровнем геомагнитной активности составляет 30% от выборки.

Процент магниточувствительных людей достоверно возрастает с уровнем их среднего артериального давления: 50% людей со средним уровнем АД> 120 оказалось магнитозависимыми. Среди тех, у кого значения САД ниже 120, магнитозависимые составляют только 18%.

Всех волонтеров, чувствительных к ГМА, можно разделить на группы по степени сдвига максимальной физиологической реакции относительно дня ГМВ:«досрочная» реакция, «синхронная» и «запаздывающая».

Динамика реакции у людей с «синхронной» и «запаздывающей» реакцией различна (быстрая и медленная, долгосрочная), что говорит в пользу «физиологического» механизма отсроченной реакции.

Зенченко Т.А., Цагареишвили Е.В., Ощепкова Е.В., Рогоза А.Н., Бреус Т.К. К вопросам влияния геомагнитной и метеорологической активности на больных артериальной гипертонией, Клиническая медицина N1, 2007

Зенченко Т.А., Цагареишвили Е.В., Стоилова И., Зенченко К.И., Бреус Т.К. Встречаемость магнитной и метеочувствительности у больных с сердечно-сосудистой патологией и здоровых людей. Тезисы VII Международной конференции «Космос и биосфера», г. Судак, Украина, 1-6 октября 2007 г., стр 80.

Zenchenko T.A., T.K. Breus, I. Stoilova, S. Dimitrova, T. Yanev. Analysis of meteo- and magneto- sensitivity of healthy people based on Bulgarian data base. Abstracts of International IHY Symposium “International Heliophysical Year 2007: New insights into solar-terrestrial physics”, Zvenigorod, November 5-11, 2007, P 136

Stoilova I.M., S. Dimitrova, T. Breus, T. Zenchenko, Human Health and Solar-Terrestrial Interactions. Abstracts of International IHY Symposium “International Heliophysical Year 2007: New insights into solar-terrestrial physics”, Zvenigorod, November 5-11, 2007, P 121

Зенченко Татьяна Александровна, к.ф.-м.н., т. 333-3-12, zench@mail.ru

Бреус Тамара Константиновна, д.ф.-м.н., т. 333-3-12, breus36@mail.ru

8. Связь параметров микроциркуляции кровотока с особенностями геомагнитной обстановки.

Разработан новый метод оценки индивидуальной чувствительности организма человека к уровню геомагнитной активности, основанный на сопоставлении динамики параметров микроциркуляторного кровотока, измеренных методом лазерной доплеровской флоуметрии, с показателями геомагнитной активности.

Тестируемая область – ладонная поверхность III пальца левой кисти. Особенность кожного кровотока заключается в том, что петли капилляров ориентированы к поверхности дермы преимущественно перпендикулярно, поэтому ЛДФ-сигнал в основном определяется более крупными сосудами – артериолами и венулами, а вклад капиллярного кровотока в ЛДФ-сигнал составляет только 10%. Таким образом, данный метод наиболее чувствителен к динамике перфузии тканей кровью.

Было обнаружено, что ежедневная динамика двух из шести проанализированных параметров микроциркуляторного кровотока – среднеквадратичного отклонения (сигма) и амплитуды миогенных колебаний Ам – коррелирует как между испытуемыми, так и с уровнем ГМА. .Оказалось, что корреляция наблюдается не только в моменты повышенной ГМА (бури и возмущения), но, в том числе, и для спокойных периодов. Таким образом, необходимо говорить о возможной чувствительности организма к уровню ГМА, регистрируемой по показателям кровотока, и что в магниточувствительности участвуют симпато-адреналовая система и сосудистый тонус, поскольку и в данном случае наиболее чувствительной к ГМА оказывается амплитуда миогенного тонуса сосудов, реагирующего на уровень адреналина в крови.

Зенченко Т.А., Рехтина А.Г., Заславская Р.М., Фирсова Е.В. Метод исследования возможной связи параметров микроциркуляторного кровотока с особенностями геомагнитной обстановки. Сборник статей "Космогеофизические факторы экологии биосистем", Санкт-Петербург, 2007,стр.32-42.

Рехтина А.Г., Зенченко Т.А., Заславская Р.М., Кондуков Д.Ю. «Предварительные результаты анализа связи динамики параметров микроциркуляторного кровотока с особенностями геомагнитной обстановки». Тезисы II Международной конференции «Человек и электромагнитные поля», г. Саров, 28 мая- 02 июня 2007 г., стр 56-57.

Зенченко Т.А., Зенченко К.И., Рехтина А.Г., Бреус Т.К. Метод оценки уровня индивидуальной чувствительности периферического кровотока человека к факторам обычной и космической погоды. Тезисы VII Международной конференции «Космос и биосфера», г. Судак, Украина, 1-6 октября 2007 г., стр 79

Рехтина А.Г., Городская клиническая больница N60, г. Москва

Зенченко Татьяна Александровна, к.ф.-м.н., т. 333-3-12, zench@mail.ru

Бреус Тамара Константиновна, д.ф.-м.н., т. 333-3-12, breus36@mail.ru

9. Статистическая связь психофизиологических показателей человека с геомагнитной активностью.

Мониторирование психофизиологических показателей позволяет проводить диагностику соответствия психофизиологических показателей требованиям выбранной профессии. Не исключено, что особенно актуальны эти данные будут в областях деятельности человека в экстремальных условиях: водители, диспетчеры различных служб – контроля дорожного движения, тепловых и электрических сетей, авиадиспетчеры; летный состав, работники МЧС и пр.

Для выявления статистической связи психофизиологических показателей человека с геомагнитной активностью была проанализирована динамика результатов ежедневного мониторирования простой и сложной зрительно-моторной реакции (ПЗМР и СЗМР), реакции выбора и переработки световых сигналов, простой слухо-моторной реакции, работоспособности, параметров когнитивных процессов и латеральных предпочтений. В качестве волонтеров выступали двое взрослых испытуемых и 10 детей старшего школьного возраста.

Результаты: было обнаружено, что из перечисленных показателей только скорость простой слухо-моторной реакции у различных испытуемых достоверно и устойчиво коррелирует с уровнем геомагнитной активности (отрицательная корреляция, (p<0.05).

Хорсева Н.И., Конрадов А.А.Индивидуально-ретроспективный анализ гелиогеофизической обстановки в период внутриутробного развития человека. Тез. II Международной конференции «Человек и электромагнитные поля» 28мая – 01 июня 2007 года, г. Саров.

Григал П.П., Хорсева Н.И. Генерация ритмов при хаотичном десятипальцевом тэппинге. Нейронаука для медицины и психологии: 3-й международный междисциплинарный конгресс. Судак, Крым, Украина, 12-20 июня 2007 г.: Труды. М.: МАКС Пресс, 2007. Стр. 86-87.

Хорсева Н.И., Зенченко Т.А., Григал П.П. Предварительные результаты оценки чувствительности психофизиологических показателей к геомагнитной активности. Судак, Крым, Украина, 1-6 октября 2007 г. Тезисы докладов VII Международной крымской конференции «Космос и биосфера». Киев, Mavis. 2007 год с. 80.

Григал, Хорсева Н.И. Возможное наследование психомоторных паттернов. VII Международная Молодёжная конференция «Биохимическая физика», ИБХФ РАН – ВУЗы. 12-14 ноября 2007 года принято в печать.

Ozheredov V.A.,.Khorseva N.I. Analysis of the critical moments of the evolution of biosphere macroparameters for revealing catastrophes. 7th European Workshop on Astrobiology October 22-24th, 2007, University of Turku, Turku, Finland.

Получено положительное решение на выдачу патента Григал П.П., Хорсева Н.И. «Способ диагностики мелкой моторики руки» (приоритетная справка от 11 апреля 2006 года).

Хорсева Наталия Игоревна, к.б.н., т. 333 30 12, Sheridan@himki.net

10. Восстановление рельефа зависимости между медико-биологическими и геофизическими данными.

В каждой точке методом наименьшей дисперсии ищется направление нормали к поверхности. Затем положения нормалей сопрягается друг с другом медианным и джамп-факторным сглаживанием. При помощи этого метода были определены зависимости между смертностью от инфаркта в Миннесоте и продолжительностью магнитной бури, а также зависимость смертности от инфаркта миокарда от разницы значений Кр – индекса в предыдущий и последующий день. Очевиден пороговый характер возрастания смертности с возрастанием Кр – порог имеет логарифмический вид:

. Зависимость смертности от ИМ в Миннесоте и величины Кр-индеса.

Слева: где отложены Кр за текущий день (по оси ординат) и Кр- за предыдущий день (по оси абсцис), видна пороговая полоса в интервале трехчасовых значений Кр-индекса от 4 до 8, выше которой резко возрастает число смертей. Справа показана зависимость смертности от ИМ от продолжительности бури.

Ozheredov V.A.,T.K. Breus Some methodical aspects of searching a correlation between rhythms of weak and ultra weak electromagnetic fields and responses of biological objects to their actions, International Heliospheric year 2007, Zvenogorod, Moscow, November 5-11, 2007 Abstracts, p. 89

Ozheredov V.A., N. Khorseva, Analysis of the critical moments of the evolution of biosphere macroparameters for revealing catastrophes, EANA 7, October 22-24th, 2007, University of Turku, Turku, Finland.

Ожередов В.А., т. 333 30-12, ojymail@mail.ru

Хорсева Наталия Игоревна, к.б.н., т. 333 30 12, Sheridan@himki.net

11. Анализ характерных ритмов гелиогеомагнитной активности и их роли в синхронизации ритмов биологических объектов.

Показано, что:

- Ритмы инфарктов миокарда ИМ с периодами в диапазоне 27-29 дней находятся в фазе с ритмами СА. Ритмы смертности от ИМ в околонедельной области, скорее всего, также как и Кр имеют максимальные амплитуды на нисходящих ветвях циклов СА.

- До недавнего времени отсутствие достоверно значимых прямых корреляций между наблюдаемыми временными геофизическими и биологическими рядами (коэффициент корреляции, вычисленный напрямую между Кр и ИМ, и W и ИМ оказывались недостоверными и малыми), происходило вследствие того, что исследовались сами реализации процессов, а не параметры последних, которые, как было показано в данной работе, обнаружили достоверную и значимую корреляцию между этими явлениями (коэффициенты корреляции равны 0.43 и 0.25 соответственно).

- Как известно, ряды медико-биологических показателей, и, в особенности неподтвержденные данные скорой помощи, имеют высокий уровень шумов и спектральный анализ этих рядов сопряжен обычно с затрудненным выделением компонент (см. например Halberg et al. 1991, 2003). На рис.6 вверху показан спектр внезапной смерти от инфаркта миокарда в Миннесоте МИ (1968-1995г – ежесуточные данные), полученный предложенным новым методом, и найденные спектральные компоненты сопоставлены с индексами геомагнитной (Кр) и солнечной (числа Вольфа W) активностью. Очевидно, что трудно провести сопоставление ИМ (зеленые пики - FFT спектр), в то время как спектр, полученный новым методом, выделяет тонкие пики, соответствующие гелио-геомагнитным характеристикам.

Зеленый спектр на верхнем графике смертности от инфарктов миокарда – получен FFT – методом. Черная линия с обозначенными периодами – спектр, полученный описанным выше методом конечно-полосной оптимизации. Внизу два спектра гелио-геомагнитной активности, полученные сглаживанием. Сходство спектров гелио-геомагнитных и медико-биологических показателей является важной составляющей гипотезы о том, что ритмы гелио-геомагнитной активности эволюционно заложили «биологические часы», также как и циркадианный ритм во временную структуру биологических объектов.

ожередов в.а. Некоторые методические аспекты поиска корреляции между воздействием малых доз излучений и полей и откликом биологических объектов на всех уровнях от отдельного организма до популяции. ГУ медицинский радиологический научный центр РАМНЭ (249036, Россия, г. Обнинск, ул. Королева, д. 4), VII школа радиобиологов, 21 - 25 мая 2007 г.

Ozheredov V.A. and T.K. Breus, Analysis of synchronism in the rhythms of heliogeomagnetic indices and macro characteristics of the human population, Труды семинара "Физика авроральных явлений" (Апатиты, 27 февраля-3 марта 2007 г.

Breus T.K., V.A. Ozheredov, E.V.Syutkina, A.N.Rogoza “Some aspects of biological effects of Space Weather J. of Solar Atmosph and Terr Phys, 2007, doi,1016,j.jastp.2007,08025.

Ожередов В.А., Бреус Т.К., Анализ характерных ритмов гелиогеомагнитной активности и их роли в синхронизации ритмов биологических объектов, Геомагнетизм и аэрономия, 2007, в печати.

Ожередов В.А., т. 333 30-12, ojymail@mail.ru

Бреус Тамара Константиновна, д.ф.-м.н., т. 333-3-12, breus36@mail.ru

12. Влияние солнечной активности на острый инфаркт миокарда и острое нарущение мозгового кровообращения по точным клиническим данным отделений реанимации больниц в различных городах России, Грузии и Китая.

- Рассмотрены разные аспекты влияния солнечной активности на пациентов страдающих ишемической болезнью сердца (ИБС). Статистический анализ данных, предоставленных крупными больницами Москвы, С Петербурга, Калининграда, Батуми, госпиталя в Китае, располагающими современными средствами точной диагностики острого инфаркта миокарда и острого нарушения мозгового кровообращения (всего 20093 случая), показал, что в период геомагнитных возмущений количество случаев указанной патологии в среднем возрастает в два раза по сравнению со спокойной обстановкой.

- Роль дисфункции эндотелия в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний при геомагнитной активности.

В 1998 г., после получения Нобелевской премии в области медицины Феридом Мурадом, Робертом Фуршготом и Луисом Игнарро, была создана теоретическая основа для изучения роли дисфункции эндотелия в патогенезе сердечно сосудистых заболеваний. Проведенные нами в 2007 году пилотные исследования на небольшой группе здоровых добровольцев и группе больных, страдающих артериальной гипертонией, используя специально сконструированный прибор (АМДТ, Россия) для неинвазивного определения скорости распространения пульсовой волны и эндотелиальной дисфункции, выявили статистически значимое увеличение скорости распространения пульсовой волны (СРПВ) и одновременно снижение эндотелиальной функции в период геомагнитных возмущений. При этом статистически значимых повышений артериального давления в период геомагнитных возмущений мы отмечали достаточно редко.

Gurfinkel Yu.I. , Kukuy L.M., Mitrofanova T.A., Kanonidi Kh.D., Perov A.Yu., Tedoradze R.V. Trubina M.A., Zhou Yuequn. Space Weather Effects on Patients with Cardiovascular Pathology. 4-th European Space Weather Week, 3-9 Nov., 2007, Belgium, Brussels. Abstract book, p. 39-40

Гурфинкель Юрий Ильич, д.м.н., т. 333 30 12, yugurf@aha.ru,

Бреус Тамара Константиновна, д.ф.-м.н., т. 333-3-12, breus36@mail.ru

Ведущиеся неопубликованные работы и экспериментальные разработки

13. Возможная связь геомагнитных микропульсаций Рс1 и Рс5 во время магнитных бурь с обострениями инфаркта миокарда ИМ (Москва, Миннесота)

На верхней панели рисунка показан временной ряд зарегистрированных случаев смерти (синяя линия) и отвечающая ему информативная компонента (красная). Коэффициент детерминации составляет 37 %, что при n = 365 и наличии ненулевых перекрестных коэффициентов рекурсии (нижняя диаграмма) подтверждает гипотезу о наличии некоторой взаимосвязи процессов.

Нижние два графика представляют собой матрицу коэффициентов рекурсии (сигнала, у которого каждые последующие отсчеты детерминировано зависят от предыдущих отсчетов, причем используются отсчеты обоих анализируемых рядов), на которые умножаются предыдущие отсчеты каждого ряда при поисках из зависимости.

Из матрицы видно (красные полоски на нижнем графике), что воздействие ULF проявляется с запаздыванием от 2 до 11 дней. Работа продолжается.

Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Бреус Т.К., Раппопорт С.И. Сезонные вариации инфарктов миокарда и возможное биотропное влияние коротопериодных пульсаций геомагнитного поля на сердечно-сосудистую систему // Биофизика. № 6. 2007.

Kleimenova N.G., Kozyreva O.V., Breus T.K., Rapoport S.I. Pc1 geomagnetic pulsations as a potential hazard of the myocardial infarction// J. Atmos. Space. Terr. V.69 (14). p. 1759-1764. 2007.

Клейменова Наталия Георгиевна, д.ф.-м.н.

Козырева Ольга Васильевна, к.ф.-м.н.

Ожередов В.А., т. 333 30-12, ojymail@mail.ru

14. Цикл работ, посвященный анализу связи медико-биолоических и гелиогеофизических параметров с помощью новых методических подходов, разрабатываемых для повышения достоверности и надежности рузультатов позволил получить следующие результаты:

- Прогнозирование вариаций рядов медико-биологических и гелиогеофизических данных при помощи проекционной компоненты, которая использовалась, поскольку существующие методы прогнозирования - ARIMA (для стационарных рядов и прогнозирования случайных отклонений) и нейронные сети (обнаруживающие минимумы функционала ошибки без гарантии его глобальности) не вполне удовлетворяют постановке нашей задачи, т.к. наши ряды существенно нестационарные.

На Рис.1, 2, 3 и 4 показаны примеры прогноза вариаций солнечного ветра, продолжительности Рс1 микропульсаций геомагнитного поля и смертности в Болгарии и Миннесоте, полученные предложенным методом.

Рис.1.Предсказание (красная линия )вариаций солнечного ветра на 16 дней вперед (черная линия). Коэффициент корреляции КК= 0.86	Рис.2. Предсказание суточной продолжительности Рс1 (красная линия )магнитных микропульсаций на 160 дней вперед (черная линия)

Рис.3. Прогноз внезапной смерти от инфаркта миокарда (красная кривая) в Болгарии за 25 лет (ежемесячные данные- черная кривая).	Рис.4. Прогоз внезапной смерти в Мннесоте (1968-1995г) (зеленая кривая) данные (черная кривая)

Очевидно, что линейные детерминационные свойства недостаточно хорошо отражают характер зависимости между данными. В дальнейшем предполагается обратиться к структурам, которые отражают нелинейные связи рядов на более мелком масштабе и подробном уровне. Для этого возможно воспользоваться нейронной сетью, но не очевидно, даст ли она лучший результат.

Ожередов В.А., т. 333 30-12, ojymail@mail.ru

Бреус Тамара Константиновна, д.ф.-м.н., т. 333-3-12, breus36@mail.ru