HELIOBIOLÓGIA
A heliobiológia egy új tudományág, amely a naptevékenység emberi egészségre gyakorolt hatásaival foglalkozik, és a jelentett összefüggések magyarázatának lehetséges mechanizmusait vizsgálja. Az elmúlt évtizedekben sok kutató úgy vélte, hogy a geomágneses viharok, kozmikus sugarak és napkitörések veszélyesek az emberi egészségre. Megállapították, hogy ezek az űridőjárási mutatók szerepet játszhatnak az emberi egészség külső tényezőinek szabályozásában. A heliobiológiai eredmények különböző ágak tudósait vonzotta, hogy több munkát végezzenek ezen a területen. Ebben a rövid írásban röviden bemutatjuk és megvitatjuk a naptevékenység, az űridőjárás és a heliobiológia fogalmait. Összefoglalva a naptevékenység hatásainak főbb megállapításait.
A Nap a földi élet fő energiaforrása. Hő és fénye nélkül az élet nem létezne. A Nap belsejében a magfúzió során keletkező energia elektromágneses sugárzásként jut el hozzánk, amely a gammasugárzástól a rádióhullámokig minden hullámhosszt lefed. A Föld légköre elnyeli szinte az összes gamma- és röntgensugárzást, valamint egy részét. Bizonyos földrajzi helyeken a napsugárzást csillagászati tényezők befolyásolják, mint például az évszak, az év napja és a meteorológiai viszonyok (például hőmérséklet, páratartalom, felhőzet és aeroszolok).
Az elektromágneses sugárzás mellett csendes körülmények között a nap állandó mennyiségű napplazmát és mágneses tereket bocsát ki, amelyeket napszeleknek nevezünk. A Föld pályáján a napszél sűrűsége körülbelül 3 cm-3, átlagos sebessége körülbelül 400 km/s, átlagos mágneses tere körülbelül 5 nT.
A Nap egy aktív csillag, amelynek 11 éves időszakos változása naptevékenységi ciklusként ismert. Ez alatt az időszak alatt az elektromágneses sugárzás és a töltött részecskék kibocsátásának változásaival jellemezhető változásokon megy keresztül a különböző aktivitási fokok miatt.
Minden ciklus három fázisra oszlik: az emelkedési fázis, az aktív jelenségek növekvő tartományával; a maximális fázis, mint a jelenségcsúcs; és a hanyatlás fázisa, ahogy fokozatosan lecsökkennek a csendes napszintre. Bár a naptevékenység a Nap által termelt energiának csak 1%-át teszi ki, jelentős hatást gyakorol a Földre és a környező környezetre. A naptevékenység időszakában megnő a napfoltok száma és csökken a galaktikus kozmikus sugarak száma. Emellett gyakran megfigyelhetők a napsugárzás zavarai, nagy mennyiségű röntgensugárzás és energetikai események (például napkitörések, koronatömeg kilökődés, napenergetikai részecskék és nagy sebességű napszéláramok). Ezek az események jelentős mennyiségű sugárzást eredményeznek; nagy energiájú részecskefluxusok és mágneses fluxusok szabadulnak fel a síkközi közegbe.
A Föld légkörét, amely megvédi a veszélyes elektromágneses sugárzástól, mágneses tér veszi körül, az úgynevezett magnetoszféra, amely megvédi a feltöltött részecskéktől. A Föld és környezete nagyon érzékeny a naptevékenység változásaira. Napi események bekövetkezésekor jelentős zavarok hatnak a Föld magnetoszférájára, geomágneses viharokat és perturbációkat okozva a felső légkörben (főleg az ionoszférában), amelyek potenciális veszélyforrásnak tekinthetők a földi folyamatok számára. A Nap a Föld-közeli űr állapotának fő mozgatórugója minden térbeli és időbeli léptékben.
Magnetoszféra, és az időskálák 1 és 5 nap között mozognak a napszélnel – folyótól a földig terjedéséhez, attól függően, hogy a bolygóközi szerkezet milyen sebességű.
HELIOFIZIKA
Az űridőjárás (vagy heliofizika) az űrfizika egyik ága, amely leírja a bolygóközi Nap, napszél, mágneses mezők, a magnetoszféra és az ionoszféra körülményeit.
A technológiai fejlődéssel, valamint a naptevékenység okozta zavarok miatt, amelyek befolyásolják az űrben született és a földi technológiai rendszerek teljesítményét és megbízhatóságát, az űridőjárás iránti érdeklődés megnőtt, és a világűr fontos ágává vált. Az űr időjárási jelenségeinek hatásai sokrétűek és változatosak. Ide tartoznak az elektronikus és átviteli hibák, a telekommunikáció megszakítása és a navigáció.
Telekommunikációs és navigációs rendszerek, veszélyek az űrhajósokra, a repülőgép-személyzetre és az utasokra, valamint az olaj- és gázvezetékek, a vasúti forgalom és az emberi egészség zavaraira.
Az űr időjárási adatait földi detektoroktól és működő műholdaktól gyűjtik. A földszinti állomásokról származó adatok közé tartoznak a neutronok kozmikus sugárzási adatai, amelyek a napfoltok számát, az összes elektrontartalmat és a 10,7 cm-es rádiófrekvenciás napsugárzást figyelik. Ezenkívül a mágneses viharokat és a geomágneses aktivitás szintjét magnetométerek rögzítik a mágneses tér megfigyelőközpontjainak globális hálózatán keresztül. Különféle mutatókat vezettek be, mint például a Kp, Ap és Dst a geomágneses aktivitás reprezentálására .
Másrészt számos orbitális és geostacionárius műhold végez űridőjárási megfigyeléseket az űrből. Ezek közé tartozik a NASA Advanced Composition Explorer műholdja, amely 1997 óta figyeli a napszél paramétereit (sebessége, sűrűsége és hőmérséklete). Ezenkívül a Geostacionárius Működési Környezeti Műhold két frekvenciasávban méri a napkitörésekből származó nap röntgenáramát, és rögzíti a töltöttséget. A Deep Space Climate Observatory műhold egy űridőjárási műhold, amelyet 2015 februárjában indítottak fel, hogy előzetes figyelmeztetést adjon a korona tömegének kilökődéséről.
HELIOBIOLÓGIA
A heliobiológia (a szakirodalomban néha kozmobiológiának, heliomedicinának vagy klinikai kozmobiológiának nevezik) egy új tudományág, amely a naptevékenység emberi egészségre gyakorolt hatásaival foglalkozik, és a repo-asszociációk magyarázatának lehetséges mechanizmusait kutatja.
Az elmúlt 20 évben a heliobiológia olyan érdeklődési területté vált, amely különböző tudományágak tudósait vonzotta. Számos tanulmányt végeztek, és a bizonyítékok arra utalnak, hogy az űr időjárási tevékenységének számos káros hatása van az emberi egészségre, mint például a mentális betegségek, a szív- és érrendszeri mortalitás és a neurológiai rendszer betegségei. Másrészt más tanulmányok arról számoltak be, hogy nem létezik ilyen kapcsolat. Bár e tanulmányok között ellentmondásokat találtak, ez a kutatási terület egyre fontosabbá vált a mágneses tér következetes gyengülésének jelenlegi kontextusában.
Az egyik kihívást jelentő probléma (inkább vitatott kérdés) a heliobiológiában az olyan mechanizmusok keresése, amelyek révén a különböző események és folyamatok a napon akár közvetlen, akár közvetett hatással lehetnek az emberre.
Bár számos lehetséges mechanizmust javasoltak ennek az összefüggésnek a magyarázatára, széles körben elterjedt a szkepticizmus az ilyen kapcsolatok valóságával kapcsolatban.
Az egyik javasolt mechanizmus a geomágneses viharok hatása a Föld elektromos és mágneses mezőire. Jól bebizonyosodott, hogy a Földön minden biológiai rendszer ki van téve széles frekvenciatartományú (0,1-10 Hz) külső és belső ingadozó mágneses és elektromos mezőknek. Az e frekvenciák feletti rezgések közel állnak sok belső szerv frekvenciájához. Ezek az oszcillációk, amelyek a magnetoszféra és az ionoszféra által a naptevékenységből eredő geomágneses viharok hatására aktívak, rezonáns módon hatnak az élő szervezetek sejtszintű működésére kisebb-nagyobb mértékben.
A természetes elektromos és mágneses térváltozások emberi egészségre gyakorolt hatásának tanulmányozása során az alapvető nehézséget az jelenti, hogy az érintett térerősségek nagyon kicsik. Ha a geomágneses környezetet megzavarják, valószínűnek tűnik, hogy ez akár közvetlen, akár közvetett hatással lehet az emberi fiziológiára.
Egy másik lehetséges mechanizmus a geomágneses zavarok és az emberi viselkedés (depresszió) összefüggésének magyarázatára a szervezet melatoninszintjének megváltozása a zavarok következtében.
Az űridőjárási tevékenységek emberi egészségre gyakorolt hatásait minőségileg és mennyiségileg két számszerűsíthető mérőszámmal, a direkt és a közvetett mutatókkal vizsgálták. A közvetett indikátorok hosszú távú egészségügyi adatok, például a segélyhívások időbeli megoszlása
és a kórházi felvételek időbeli megoszlása között.
A közvetett mutatók és az űridőjárási mutatók kapcsolatát általában két statisztikai megközelítéssel vizsgálják:
a) Az űridőjárási változók idősorai és az orvosi adatok közötti összefüggés és a hozzájuk kapcsolódó statisztikai vizsgálatok.
b) Ciklikus variációk az orvosi adatok és az űridőjárási adatok közötti közös periodicitások vizsgálatára széles frekvenciatartományban, megfelelő analitikai módszerekkel (pl. Fourier-transzformáció).
c) A direkt indikátorok viszont magukban foglalják az összes ellenőrizhető és akár in vivo, közvetlenül az alanytól szerzett fiziológiai paramétert (pl. frekvenciavariabilitás, pres mikrokeringés) laboratóriumi vizsgálatokkal.
Az elmúlt 20 év során több kutatási cikk mutatta be az űridőjárási paraméterek és az emberi egészség közötti összefüggések vizsgálatának eredményeit. Ezek közül néhányat az alábbiakban foglalunk össze eredmények:
a) A geomágneses aktivitás magas értékei negatív hatással vannak az emberi szív- és érrendszeri egészségre, beleértve a szívfrekvencia variabilitásának jelentős eltéréseit.
b) A szoláris aktivitási időszakokban megnövekszik a véráramlás megváltozásának (megnövekedett sys és diasztolés vérnyomás és epidog rohamok) száma.
c) A koszorúér-betegségek és a szívinfarktusok megnövekednek a magas naptevékenység időszakában, az alacsony napaktivitású évekhez képest.
d) A geomágneses és naptevékenység éles vagy hirtelen változásai stresszorként működhetnek, amelyek megváltoztatják a szabályozó folyamatokat, például a légzést, a szaporodást, és növelik az összes halálozást az összes halálozást. Számos tanulmány támasztja alá azt az elképzelést, hogy a geomágneses zavarok csökkentik a melatoninszintet az emberi szervezetben.
f) Pozitív összefüggések állnak fenn a neurológiai rendszer depressziója és a betegségek (pl. mentális betegség) és a geomágneses aktivitás között.
g) Az emberek és más fajok standard anyagcseréjét és viselkedési mintáit befolyásolja a naptevékenység.
h) A napsugárzás zavarai az öngyilkossági kísérletek, gyilkosságok és közlekedési balesetek miatti kórházi felvételek számának jelentős növekedésével járnak.
i) A vizsgált betegek vérének vizsgálata azt mutatta, hogy a vér viszkozitása a szoláris aktivitási periódusokban meredeken növekszik, így megnő a szív- és érrendszeri betegségek kialakulásának kockázata.
j) Összefüggést állapítottak meg a naptevékenység és néhány veleszületett rendellenesség, például a Down-szindróma között.
k) A naptevékenység ingadozása a D-vitamin oszcillációs koncentrációihoz kapcsolódik.
l)A naptevékenység az újszülöttek fejlődésének és homeosztázisának számos paraméterével függ össze, például a születések számával, a koraszülések számával, az újszülött súlyával és hosszával, valamint a kromoszóma aberrával és a hormontermeléssel kapcsolatos szindrómával.
m) A naptevékenység hozzájárulhat idegi és mentális zavarok, például skizofrénia, Alzheimer-kór és sclerosis multiplex kialakulásához, és kiváltója lehet.
KÖVETKEZTETÉS
Az elmúlt 20 évben végzett heliobiológiai vizsgálatok bizonyítékokról számoltak be, amelyek arra utalnak, hogy a naptevékenység közvetlen vagy közvetett hatással van az emberi egészségre. Bár vannak találgatások az ilyen kapcsolatok valóságáról, az eredmények vonzották a tudományos közösséget a heliobiológiához, és arra ösztönözték őket, hogy folytassanak további kutatásokat ezen a területen, és keressenek olyan mechanizmusokat, amelyek megmagyarázhatják az ilyen kapcsolatokat. További következtetések levonása a heliobiológia területén, további vizsgálatok és orvosi adatok.
