Wpływ pola magnetycznego na organizmy żywe.

Magnetyzm ziemski, jedna z fizycznych właściwości Ziemi jako planety. W efekcie działania złożonego zespołu zjawisk fizycznych, wiążących się z ruchem obrotowym, Ziemia tworzy olbrzymi magnes z ośrodkiem w swoim jądrze biegunami magnetycznymi, znajdującymi się w obszarach polarnych.
Pole magnetyczne Ziemi można traktować w pierwszym przybliżeniu jako pole jednorodnie naładowanej kuli, oś magnetyczna nachylona jest do osi obrotu Ziemi pod kątem 11,5° (bieguny magnetyczne). Składowa pozioma pola jest największa na, biegunach magnetycznych. Regularny kształt stałego pola magnetycznego Ziemi zaburzany jest przez istnienie anomalii magnetycznych, oraz zmiennej składowej pola. Zmiany pola, zawierające składowe o różnych czasach charakterystycznych są jednak małe, chwilowe zmiany nie przekraczają 5% wartości natężenia pola stałego. W przeszłości geologicznej następowały wielokrotnie nagłe, skokowe zmiany znaku pola - biegun północny stawał się południowym, a południowy - północnym. Badanie sposobu namagnesowania skał jest jedną z metod określania czasu ich powstania.

Jednak tak podana „sucha definicja” – nie jest z pewnością tym co chciałabym zawrzeć w pracy. Może być jedynie wstępem od niej.
Pole magnetyczne Ziemi zostało prawdopodobnie zainicjowane przez pole magnetyczne Słońca miliardy lat temu; w czasie, gdy Ziemia była jeszcze ciągle wirującym obłokiem pyłu i gazu. Gdy przewodzący prąd elektryczny materiał chmury pyłowej poruszał się w polu słonecznym, siła pola magnetycznego Słońca oddziaływała na elektrony znajdujące się w tej chmurze. Elektrony zaczęły się poruszać tworząc prąd elektryczny, a ten z kolei utworzył pole magnetyczne będące źródłem dzisiejszego pola.
Wnętrze naszej planety skrywa niezwykłą maszynę. Napędzana ciekłym żelazem wytwarza od milionów lat ziemskie pole magnetyczne. Dynamo pracuje zwykle spokojnie, jednak co kilkaset tysięcy lat jakby słabnie, zatrzymuje się, lecz wywróciwszy do góry nogami magnetyczne bieguny Ziemi znów odzyskuje siły. Geofizykom udało się w końcu zrozumieć działanie tej maszyny.
Od wieków znano zalety kompasu, jednak przyczyna, która każe namagnesowanej igle kierować się ku północy, pozostawała nieodgadniona. Dopiero William Gilbert – nadworny lekarz Elżbiety I, królowej Anglii – pojął, że Ziemia jest jakby wielkim magnesem. Eksperymentując z modelem naszego globu – żelazną namagnesowaną kulą, zauważył, że igła magnetyczna w jej pobliżu zachowuje się właśnie jak kompas przy powierzchni Ziemi.
Przyjął on, że wyznaczony przez oś obrotu biegun geograficzny naszej planety pokrywa się z magnetycznym. Nie wiedział o odkrytej sto lat wcześniej deklinacji magnetycznej, będącej wynikiem nieco różnej w rzeczywistości pozycji owych biegunów. Odkrycia dokonał Kolumb w trakcie pierwszej wyprawy do Nowego Świata. W tydzień od wyruszenia z Wysp Kanaryjskich ”Wielki Żeglarz” zauważył, że igła magnetyczna odchyliła się od kierunku wyznaczonego przez Gwiazdę Polarną (leżącą właśnie na przedłużeniu osi obrotu Ziemi), a odchylenie wzrastało w miarę posuwania się na zachód. W drodze powrotnej potwierdził obserwacje i powtarzał je podczas następnych wypraw. Teraz wiemy, że bieguny geograficzne nie pokrywają się z magnetycznymi, lecz również że te drugie powoli wędrują, przesuwając się o 10–15 km rocznie. Dla celów nawigacyjnych wskazania kompasów trzeba więc korygować wedle wciąż zmieniających się map magnetycznych.
Magnesy z upływem czasu ulegają rozmagnetyzowaniu, szczególnie szybkiemu pod wpływem gorąca. Ponieważ we wnętrzu Ziemi panuje wysoka temperatura, hipoteza Gilberta o wielkim magnesie nie wytrzymała próby czasu. Okazuje się, że nasza planeta nie jest zwykłym magnesem, lecz raczej elektromagnesem – prąd elektryczny bezustannie płynie w jej metalicznym jądrze. Kształtowało się ono od samych narodzin Ziemi. Gdy siły grawitacji formowały rozrzuconą w przestrzeni materię w coraz mniejszy i gęstszy obłok, cięższe pierwiastki zbierały się w jego centrum niby herbaciane fusy opadające na dno szklanki. Tak powstał zewnętrzny płaszcz, w którym dominują związki krzemu, i metaliczne jądro o średnicy 7 tys. km, zbudowane głównie z żelaza i niklu. Wewnętrzna część jądra jest ciałem stałym, zewnętrzna zaś cieczą. Ponieważ temperatura wzrasta przy zbliżaniu się do środka Ziemi, bardziej rozgrzany płynny metal unosi się w górę, tak jak gorąca woda podczas gotowania. Gdy do tego ruchu, odbywającego się z prędkością 10 km na rok, dołożyć wirowanie naszego globu, mamy dynamomaszynę. Do pewnego stopnia sama się ona napędza, gdyż prąd wytwarzający pole magnetyczne jest jednocześnie przez to pole generowany. W czerwcu tego roku doniesiono, że fizykom łotewskim i niemieckim udało się niemal jednocześnie zbudować po wielu latach nieudanych prób niewielki model „samowzbudzającego” się dynama. Jakkolwiek laboratoryjne dynamo mocno się różni od ziemskiego, użyto w nim np. ciekłego sodu zamiast żelaza, nasze wyobrażenia o maszynerii skrytej we wnętrzu Ziemi zostały potwierdzone.
Nie można dokładnie określić położenia "magnetycznej północy", ponieważ zbyt szybko się ona przesuwa. Każdego dnia krąży w pokrytych lodem okolicach z prędkością 5 m/s. Podobnie trudno jest znaleźć "magnetyczne południe". "Północ magnetyczna" znajduje się w odległości około 1200 km od bieguna północnego. Dzieje się tak dlatego, że oś magnesu ziemskiego nie pokrywa się z osią obrotu Ziemi, wyznaczającą geograficzny kierunek północ-południe. Dawni żeglarze myśleli, że gdzieś na północnych morzach istnieje wielka magnetyczna góra. To ona miała przyciągać igłę kompasu i prowadzić statki ku zagładzie.

Po dokonaniu charakterystyki pola magnetycznego i wyjaśnieniu głównych pojęć z nim związanych nadszedł czas na pokazanie przykładów wpływu owego pola na organizmy żywe.

Oddziaływania elektromagnetyczne są jednym z fundamentalnych oddziaływań występujących w przyrodzie. Do najbliższych człowiekowi naturalnych źródeł pól elektromagnetycznych, w szczególności pól stałych, należy Ziemia. Maksymalna indukcja stałego pola magnetycznego Ziemi dochodzi do 0,07 mT. Wielkość stałego pola elektrycznego wynosi około 100 do 130 V/m na wysokości 1m nad powierzchnią Ziemi. Rozkład pola elektromagnetycznego Ziemi ulega przejściowym, ale znaczącym zaburzeniom w czasie wzmożonej aktywności Słońca, podczas której do powierzchni naszej planety dociera promieniowanie o częstotliwościach 80÷200 MHz.

Gdyby nie pole magnetyczne, życie na Ziemi nie było by możliwe. Tylko w regionach polarnych niektóre cząstki z wiatru słonecznego docierają do atmosfery ziemskiej powodując zjawisko zorzy polarnej – zjawisko „kurtyn świetlnych” o jasnych i neonowych kolorach występujące na niebie w Arktyce i Antarktydzie. Zorza polarna jest wywołana skupiającymi się liniami pola magnetycznego oddziaływującego na obdarzone dużą energią cząstki wiatru słonecznego.

Kolejna „zasługa pola magnetycznego” to zapisane dzieje Ziemi w skałach. Zmiany w obrębie skał występujących blisko powierzchni wywołują na skalę lokalną odchylenia zwane anomaliami magnetycznymi, o których już wyżej wspominałam. Mierzyć je można za pomocą czułych przyrządów elektronicznych.

Wyróżnia się trzy główne typy materiałów magnetycznych. Substancje ferromagnetyczne – nikiel lub żelazo – ulegają one namagnesowaniu w polu magnetycznym i zachowują tę właściwość nawet po usunięciu z tego pola. Ciała paramagnetyczne – miedź, a nawet tlen – ulegają namagnesowaniu w polu magnetycznym, ale tracą te właściwość zaraz po usunięciu ich z tego pola i ciała diamagnetyczne – zostają namagnesowane w kierunku odwrotnym do tego, które charakteryzuje pole.

Geolodzy mogą kartować magnetyzm skalny, co umożliwia znajdowanie bazaltów i skał im pokrewnych występujących pod powierzchnią Ziemi. W ten sposób można znaleźć złoża żelaza, dlatego też we wczesnych stadiach poszukiwań złóż często stosuje się metody aeromagnetyczne, polegające na mierzeniu pola magnetycznego z samolotu. Metoda ta jest szybka i niedroga; może być stosowana zarówno nad lądem, jak i na morzu. Była ona szeroko stosowana we wstępnych poszukiwaniach pól naftowych na Morzu Północnym.

Pole magnetyczne Ziemi można wykorzystać np. do określania kierunku za pomocą igły magnetycznej w kompasie - przyrządzie służący do określania kierunku względem stron świata. Typowy kompas zawiera igłę magnetyczną zawieszoną w sposób umożliwiający swobodny obrót oraz podziałkę kątową. Istnieją ponadto kompasy żyroskopowe, w których odpowiednio tłumiona oś obrotu rotora ustawia się równolegle do południka. Podobnie rzecz ma się z busolą. Działa jak magnetyczny kompas różniąc się od niego rozmiarami i szczegółami konstrukcji, dodatkowo zaopatrzony jest np. w przyrządy celownicze i skalę kierunków. Busola magnetyczna używana jest w nawigacji lotniczej (zwłaszcza w lotnictwie lekkim i szybownictwie) i morskiej. Obecnie głównie jako przyrząd rezerwowy. Bywa używana także w geodezji oraz w sytuacjach wymagających orientowania się w terenie.

Obecność pola magnetycznego wykorzystały również zwierzęta takie jak gołębie, pszczoły czy łososie. Zawierają one w swych ciałach małe ziarna magnetyczne, wykorzystują pole magnetyczne w celu orientacji w przestrzeni od zamierzchłych czasów.

Niewątpliwie magnetyczne pole Ziemi ma też wpływ na klimat. Rytm życia – zmieniające się pory roku, zmiany globalne – np., pływy,, prądy morskie, - wszystko to jest „małym efektem aktywności naszej dużej planety”.

Odpowiada ono także za nasz stan zdrowia – choć w niewielkim stopniu. O sile biologicznego oddziaływania pola elektromagnetycznego decyduje głównie natężenie i odległość dzieląca człowieka od jego źródła. Na co dzień najczęściej stykamy się z polem elektromagnetycznym o niskiej częstotliwości. Wytwarzają je urządzenia przemysłowe, energetyczne stacje rozdzielcze, transformatory, energetyczne linie
przesyłowe, domowe urządzenia elektryczne, wreszcie okablowanie domów, w którym płynie przecież prąd o częstotliwości 50 Hz. Właśnie te pola podejrzewa się o działania sprzyjające powstawaniu nowotworów. Obecnie przyjmuje się, iż długotrwałe przebywanie w polu magnetycznym o natężeniu przekraczającym 310 mG, a więc znacznie niższym niż występujące w okolicach energetycznych linii przesyłowych i w pobliżu niektórych
domowych urządzeń, może być czynnikiem zwiększającym prawdopodobieństwo zachorowania na niektóre typy nowotworów. Równie często w codziennym życiu stykamy się z różnego rodzaju polami radio- i mikrofalowymi, ale ich natężenia są z reguły niewielkie. Według aktualnych badań amerykańskich, ponad 90% ludności mieszka w rejonach, gdzie strumień energii nie przekracza 0.01 W/m2, a tylko niecały 1% tam, gdzie pola są silniejsze niż 0.1 W/m2.
Zebrany dotąd materiał doświadczalny i epidemiologiczny pozwala stwierdzić, że u osób szczególnie narażonych na działanie pól radio-i mikrofalowych mogą wystąpić pewne zmiany czynnościowe, które jednak trudno byłoby powiązać z konkretnymi kłopotami zdrowotnymi. W badaniach na zwierzętach wykazano, że długotrwałe przebywanie w takich polach wyzwala przewlekłą reakcję stresową z osłabieniem układu odpornościowego, obniżeniem płodności, a także upośledzeniem ogólnej sprawności psychofizycznej. O bezpośrednim zagrożeniu polami elektromagnetycznymi mówi się ostatnio dużo, natomiast zupełnie pomija się ich pośrednie oddziaływania, a mogą być one o wiele groźniejsze na przykład wyładowania elektryczne pomiędzy przewodnikiem a ciałem, obserwowane na budowach czy w stoczniach, gdzie wykorzystuje się wysokie konstrukcje, takie jak żurawie. Można zaliczyć do nich też uszkodzenia rozruszników serca czy aparatów słuchowych czy wreszcie inicjację zapłonu mieszanek łatwo palnych i wybuchowych przez iskrę elektryczną powstającą na styku elementów konstrukcji, będących w polu elektrostatycznym, na przykład na stacji paliw.

Promieniowaniem szkodliwym dla zdrowia, ale „niezwykle przydatnym” są promienie rentgenowskie (X). Najistotniejszą rolę w narażeniu populacji odgrywają sztuczne źródła stosowane w medycynie i związane z energetyką jądrową. Dzieli się je ogólnie na dwa rodzaje:
 aparatura rentgenowska - diagnostyczna i terapeutyczna oraz przemysłowa, a także kineskopy telewizyjne, prostowniki próżniowe średnich i wielkich mocy, akceleratory,
izotopy promieniotwórcze - "bomby" kobaltowe lub cezowe, igły radowe, mierniki lub czujniki stosowane w przemyśle (gęstościomierze, pojemnościomierze, wagi izotopowe, czujniki dymu itp.),
Przykład działania promieni rentgenowskich : stosuje je się w aparatach rentgenowskich do prześwietlania np. złamanych kończyn. Prześwietlaną część umieszcza się na kliszy, w miejscu gdzie promienie przechodzą przez kliszę – obiekt zostaje zaczerniony, a tam, gdzie promieniowanie zostało pochłonięte – klisza zostaje przezroczysta

Postęp cywilizacyjny XX wieku i lawinowy przyrost źródeł pól elektromagnetycznych spowodowały, że mechanizmy dostosowawcze ukształtowane przez lata ewolucji przestały być skuteczne i coraz częściej zaczęto obserwować negatywny wpływ wytwarzanych pól przez człowieka na organizmy żywe.
 Stałe pole elektryczne - może oddziaływać na człowieka poprzez wstrząsy elektryczne o różnej sile wynikłe z rozładowania nagromadzonego ładunku lub przez wyładowania zapłonowe w obecności substancji łatwopalnych oraz wywierać działania ogólnoustrojowe tzn. zaburzenia rytmów biologicznych, zakłócenia czynności bioelektrycznej mózgu i serca, odczuwanie "mrowienia" w różnych okolicach skóry, bóle głowy, drażliwość oraz zwiększona zachorowalność na choroby układu nerwowego.
 Stałe pole magnetyczne - słabe pola o indukcji rzędu 0,5 mT stwarzają niebezpieczeństwo generacji w implantach znacznych sił translacyjnych i skręcających. Pola silniejsze mogą zaburzać pracę rozruszników serca.
 Wolnozmienne pola elektromagnetyczne (do 300Hz) - prawdopodobnie zwiększają ryzyko występowania chorób nowotworowych krwi u dzieci zamieszkałych w pobliżu linii energetycznych o złożonej konfiguracji. Pola o częstotliwości 50/60Hz i natężeniu większym od 10kV/m wywołują odczucie ciepła, drżenia skóry, mogą być przyczyną bólów głowy i uczucia zmęczenia. W bardzo silnych polach powyżej 20kV/m w otoczeniu ciała człowieka pojawia się poświata zwana "aurą". Pola modulowane częstotliwościowo lub impulsowo mogą powodować zakłócenia czynności bioelektrycznych mózgowia i serca przejawiające się jako osłabienie pamięci, zwłaszcza świeżej, trudności myślenia, trudności przy podejmowaniu decyzji, zaburzenia rytmu serca.
Pola elektromagnetyczne o częstotliwości 300Hz do 100kHz - prądy wynikłe z przedostawania się ładunku powierzchniowego w głąb ciała mogą pobudzać receptory czuciowe, prowadzą do wrażeń dotykowych. Podobny mechanizm prowadzi do wywoływania pod wpływem tych pól efektów słuchowych i wzrokowych.

Jak widać pole magnetyczne masz duży wpływ na nasze życie i funkcjonowanie organizmów żywych. Ma zarówno te negatywne jak i pozytywne strony.