Термин «космическая погода» получил широкое распространение в последнем десятилетии XX века. Космическая погода – это состояние околоземного космического пространства.  Основную роль в изменении космической погоды играет Солнце.  Солнечная активность вызывает возмущения в системе Солнце–Земля, в результате чего околоземное космическое пространство и среда обитания человека непрерывно изменяются относительно некоторого равновесного состояния [1].

В настоящее время известно, что изменения космической погоды оказывают непосредственное влияние на состояние здоровья человека [2, 3, 4, 5].  Воздействующими агентами солнечной активности, и, соответственно, источниками космической погоды являются электромагнитное излучение Солнца, энергичные частицы и потоки солнечной плазмы, влияние которых может достигать магнитного поля Земли и деформировать его, также оказывая влияние на атмосферу, ионосферу и биосферу Земли [1].

Основоположником исследований влияния космической погоды на биологические объекты и человеческую популяцию гелиобиологии был А.Л. Чижевский (он впервые и ввёл термины «космическая погода» и «гелиобиология»). Им был собран, обработан и интерпретирован богатейший экспериментальный материал, позволивший сделать вывод о существовании внешних факторов воздействия на Землю, связанных со свойствами околоземного пространства в целом и процессами на Солнце, вызывающими глобальные изменения в биосфере [6, 7].

За время своей эволюции организм человека в некоторой мере адаптировался к этим ритмам и интегрировал их периоды во временную структуру своих клеток, органов и организмов в целом, преобразовав в собственные ритмы, в принципе синхронизированные с внешними ритмами среды обитания. Возмущения, генерированные солнечной активностью, нарушают обычное течение этих собственных ритмов и создают десинхронизацию с внешними условиями или адаптивную стресс-реакцию. Реакция человеческого организма, возникающая в ответ на возмущения в среде обитания, представляет собой нарушения в механизмах регуляции внутренней структуры согласования ритмов всех уровней организма. Основной мишенью воздействия геомагнитных возмущений оказываются сердце, сердечно-сосудистая и нервная системы, система крови. В данных системах наблюдается изменение частоты сердечных сокращений, скачки артериального давления, возникновение аритмии, агрегация эритроцитов, увеличение вязкости крови, замедление кровотока в капиллярах [8, 9, 10]. Фактически наблюдаются реакции по типу адаптационного стресса и изменения сосудистого тонуса [11]. В результате многолетних исследований накоплен большой объем научной информации по данному вопросу. Отмечена четкая связь между уровнем геомагнитной активности и частотой, а также исходами сердечно-сосудистых катастроф при различных сердечно-сосудистых заболеваниях [12, 13, 14, 15].

В последние десятилетия отечественной и зарубежной наукой уделяется все больше внимания механизмам влияния геомагнитного поля на биологические системы. Существует множество гипотез касательно конкретной физической, физико-химической и биологической интерпретации взаимодействия электромагнитного поля с человеческим организмом. Однако многие ученые сходятся во мнении, что электромагнитные возмущения оказывают воздействие на физико-химические процессы, а уже через них – непосредственно на скорость и направленность биохимических реакций организма [16, 17].

В.А. Ямшановым было высказано предположение, что высокий уровень геофизической активности сопровождается снижением скорости распада нейтрофилов в крови с образованием на конечном этапе окиси азота (NO), который играет важную роль в регуляции сосудистого тонуса [17, 18, 19].

На сегодняшний день существует ряд исследований, доказывающих участие NO в механизмах влияния космической погоды на организм человека. В исследовании В. Ямшанова, посвященном определению содержания NO в выдыхаемом воздухе, в зависимости от состояния геомагнитной возмущенности, было обнаружено, что содержание NO в выдыхаемом воздухе зависело от состояния геомагнитного поля в день измерения или за день до него. Установлено, что человек при дыхании активно производит NO за счет микрофлоры полости рта или носа, поскольку нитриты, образующиеся в крови, попадают в слюнные железы, где в полости рта за счет нитрит-редуктазной активности микрофлоры образуется NО. В зависимости от типа дыхания NO либо выделяется из организма, либо поступает в него снова, где за счет окисления снова превращается в нитрит [18].

Молекула NO является регулятором физиологических и метаболических процессов, протекающих как в клетке, так и в организме в целом, а также функционирует как сигнальная молекула, осуществляя межклеточные взаимодействия. Являясь сигнальной молекулой в том числе и для сердечно-сосудистой системы, NO участвует в обеспечении контроля тонуса сосудистой стенки и артериального давления, функциональных свойств тромбоцитов и эритроцитов, состояния гемостаза. Известно, что NO оказывает влияние на артериальное давление через ряд механизмов. Основной механизм связан с функционированием растворимой формы гуанилатциклазы [20], и опосредуется через активацию растворимой гуанилатциклазы с накоплением циклического 3’,5’-гуанозинмоно-фосфата (сGMP), что в дальнейшем приводит к выходу Ca2+ из мышечных клеток и в итоге – к вазодилатации [21].

Также NO, продуцируемый в мозге, осуществляет регуляцию артериального давления через другие механизмы: как через прямую стимуляцию высвобождения вазопрессина, так и за счет модуляции взаимоотношения в системе «гипоталамус-эпифиз-надпочечники» [22]. Конститутивная NOS в регуляции артериального давления выступает как антагонист адренэргической нервной системы, ее врожденная или приобретенная недостаточность (врожденная или приобретенная) приводит к артериальной гипертонии [23].

В настоящее время существует различные подходы для изучения влияния космической погоды на деятельность человека. Так, в 2019 году для анализа динамики ухудшения самочувствия людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, было обработано около 145 тысяч медицинских карт скорой медицинской помощи за 1992 и 1998 г.г. Из г. Якутска проводился сбор информации по материалам скорой помощи. Именно 1992 и 1998 года приходятся на фазы вблизи максимума и минимума 11-летнего цикла геофизической активности [24].

Для выявления возможности использования акупунктурной диагностики, в целях изучения связи параметров космической погоды с состоянием сердечно-сосудистой системы человека, был проведен полугодовой мониторинг группы добровольцев по методу Фолля. Установлено, что медленные изменения проводимости по методу Фолля, характеризующие состояние сердечно-сосудистой системы, половины добровольцев, практически полностью повторяют изменения количества обращений за неотложной медицинской помощью для пациентов, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями и изменения уровня геомагнитных нарушений [25].

Проводились подобные работы и в Первом Московском государственном медицинском университете им. И.М. Сеченова. В программе 21 РАН, возглавляемой академиком А.И. Григорьевым «Фундаментальные науки – медицине», один из разделов посвящен космической и земной погоде и их влиянию на здоровье людей. За рубежом вопросами реакции человека на возмущения на Солнце и в гелиосфере занимаются ученые Украины, Японии, США, Китая, Израиля, Италии, Германии, Словакии, Чехии, Болгарии и др. Международная ассоциация БИОКОС (Биология и Космос) объединяет более 150 членов из различных стран, в том числе, и России [26].

Одним из важнейших методологических принципов изучения влияния параметров космической погоды на сердечно-сосудистую систему человека является принцип многоширотного мониторинга состояния здоровья добровольцев, который был реализован в уникальном международном телекоммуникационном проекте «Гелиомед», осуществленном междисциплинарным коллективом физиков, биологов, специалистов по информационным технологиям и медиков. Первый этап мониторинга «Гелиомед» проводился с 2006 по 2010 гг. одновременно в городах Москва (Россия), Якутск (Россия), Киев (Украина) и Симферополь (Украина), которые удалены друг от друга на более чем 6000 км и находтся в различных часовых поясах [27]. Многоширотный мониторинг стал охватывать и авроральные широты (пос. Тикси), также мониторинг проводился в авроральном и субавроральном (Якутск) регионах. Результатом проведения первого этапа мониторинга «Гелиомед» были собранные данные, включающие более 50000 измерений. Сравнение прямых измерений состояния сердечно-сосудистой системы добровольцев на широко разнесенных пунктах наблюдения в России и на Украине показало их совпадение; было установлено, что именно космофизические факторы являются синхронизатором общих ритмов популяции [28].

С 2014 г. проводится второй этап многоширотного синхронного биофизического эксперимента – «Гелиомед-2», особенностями которого стала изменившаяся география проекта: за счет добавления средних широт (Саратов) к арктическому (пос. Тикси) и субарктическому (Якутск) регионам. Также мониторинг отличался комплексным подходом к одновременному синхронному мониторинговому изучению состояния сердечно-сосудистой системы и психоэмоционального состояния добровольцев по разработанным научной группой принципам, исследованием генетических особенностей участников мониторинга [29].

С 2014 г. накоплено более 30000 комплексных измерений, каждое из которых включает характеристику состояния сердечно-сосудистой системы и психоэмоционального состояния. Это впервые позволяет проводить корректную статистическую обработку при оценке влияния факторов космической погоды не на какую-либо одну систему организма, а одновременно на две основные жизнеопределяющие системы функционирования – сердечно-сосудистую и нервную [28].

В средних широтах (Саратов) в течение последних восьми лет на базе Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского обследуется группа здоровых добровольцев. Мониторинг состояния сердечно-сосудистой системы осуществлялся путем ежедневного контроля состояния процессов реполяризации миокарда желудочков. Исследования проводятся в осенний и весенний сезоны, поскольку они являются переходными, именно в это время происходят наиболее выраженные по количеству и амплитуде изменения геомагнитного поля Земли, что позволяет проследить ответные реакции показателей сердечно-сосудистой системы.

Процессы реполяризации миокарда желудочков оценивались в динамике по данным ЭКГ при измерении коэффициента симметрии зубца Т (КСТ) в фазовом портрете электрокардиограммы с помощью аппарата «Фазаграф» (Украина). В качестве датчика физиологического состояния был выбран комплекс регистрации 1-го отведения ЭКГ в фазовом пространстве «Фазаграф», разработанный в Киеве Л.С. Файнзильбергом. Комплекс «Фазаграф» позволял расширить исследования в области изучения адаптационных особенностей реакции сердечно-сосудистой системы, а также, на первых этапах деятельности, осуществлять присоединение к сети Интернет. Таким образом, создавалась возможность реализации онлайн регистрации физиологических параметров. Цифровой образ кардиограммы попадают в центр обработки данных. Для транспорта использовались телекоммуникационные технологии и телемедицинские стандарты. В центре обработки данных, полученные результаты подвергались первичной обработке и систематизации. Всем участникам эксперимента данные были доступны через WEB-интерфейс [30].

Данный метод исследования состояния миокарда хорошо зарекомендовал себя в оценке влияния параметров космической погоды на морфологические параметры сердечной мышцы. В норме значение КСТ составляет 0,45–0,70; при увеличении КСТ возрастают нарушения процессов реполяризации миокарда и возникает риск развития ишемических изменений [31].

Протокол ежедневного исследования включал 4 измерения КСТ: КСТ покоя (исходное, в покое), КСТ после физической нагрузки, КСТ после эмоциональной нагрузки, КСТ восстановления (при восстановлении после 10 минутного отдыха). Полученные данные либо сразу сопоставлялись с динамикой космогеофизических и погодных факторов, либо использовались для автоматического расчета групповых биотропных эффектов как в пределах одной мониторинговой группы, так и для всех групп одновременно [29].

Так же с помощью «Фазаграфа» оценивалось психоэмоциональное состояние добровольцев в соответствии с разработанными методологическими подходами. Использовались тесты двух видов: опросники и проективная методика. Для определения личностной и реактивной тревожности применялся опросник Ч. Спилбергера в модификации Ю. Ханина. Шкала самооценки тревоги предназначена для тревоги как диспозиции (или – личностной тревожности) в качестве устойчивой характеристики личности и тревоги как состояния (или – реактивной тревожности), меняющейся ситуативно. Тест состоит из 40 вопросов, уровни тревожности определяются в баллах [32].

Для оценки построения стресс-преодолевающего поведения — опросник Э. Хайма. В качестве проективной методики выбран психогеометрический тест С. Делингер, адаптированный А. Алексеевым и Л. Громовой, разрешающий быстро определить типологию личности человека. Подобная комбинация опросников и проективного теста (позволяющая дифференцировать реактивную и личностную тревожность, адаптивные и неадаптивные формы стресс-преодолевающего поведения) была использована авторами впервые для оценки влияния космической погоды на психологические параметры личности [29].

Половая дифференциация адаптационных реакций на действие окружающей среды рассмотрена в исследованиях М.В. Рагульской с соавторами [33]. Изучено проявление степени хаотичности электрических сигналов с использованием аппарата электрокардиографии (ЭКГ) с учетом половых особенностей в коллективных и индивидуальных эффектах группы практически здоровых женщин 50–60 лет в геомагнитно спокойные и возмущенные дни.  Результаты ЭКГ показали разнонаправленный характер на космогеофизические факторы и физическую нагрузку: прослеживались упорядочение при физнагрузке и хаотизация – при магнитной буре. Базовый уровень хаотизации ЭКГ в магнито-спокойные дни выше у женщин, чем у мужчин. Адаптивная реакция сердечно-сосудистой системы на космогеофизические факторы, проявляющаяся в виде изменения длины ST- сегмента и возникновения экстрасистол наблюдалась у 80% мужчин и 20% женщин непосредственно в день магнитной бури во всех городах-участниках. Выявленные различия, по мнению авторов, носят эволюционный характер и связаны с сохранением фертильных функций женского организма.

Исследования некоторых показателей ЭКГ в связи с космической погодой было проведено командой С.Н. Самсонова с соавторами [27]. Эксперимент проводился синхронно в 3 пунктах наблюдения: Якутск (Россия), Киев (Украина) и Симферополь (Украина) с соблюдением идентичных методов измерения. Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы оценивалось коэффициентом симметрии Т-зубца (КСТ) у лиц с нормальным вариантом адаптации. Наблюдалось временное совпадение максимумов и минимумов в изменениях околоземной погоды с изменениями КСТ во всех пунктах наблюдения. Это может свидетельствовать о том, что параметры космической погоды оказывают влияние на сердечно-сосудистую систему здоровых лиц. При этом у здоровых людей не проявлялись изменения субъективного состояния, что вероятнее всего связано с появлениями компенсационных механизмов в процессе долгой эволюции.

Изучение связи сосудистого тонуса, величины артериального давления, а также частоты сердечных сокращений с погодными условиями в группе здоровых добровольцев представлены в работе Ю.И. Гурфинкеля с соавторами [34]. В работе были задействованы 10 добровольцев, у которых проводили исследования физиологических параметров сердечно-сосудистой системы. Собственно исследование сосудистого тонуса проводилось с помощью аппарата «Тонокард» (АМДТ, Россия). В ходе исследования выявлено, что в большинстве из пяти исследованных зависимостей наблюдается отрицательная линейная взаимосвязь между модулем корреляции и числом прецедентов, по которым эта корреляция была найдена. Однако два случая выделяются из общей закономерности – они относятся к зависимостям систолического артериального давления (САД) и диастолического артериального давления (ДАД). Вероятно, зависимости CАД и ДАД от индекса геомагнитной активности наиболее устойчивы во времени. Результаты исследований показали, что такие показатели, как жесткость артерий, функции эндотелия, артериальное давление и частота пульса, зависят от геомагнитной обстановки при определенном диапазоне изменений земной погоды. Анализ нарушений функций эндотелия и реакции частоты сердечных сокращений на изменения геомагнитной активности свидетельствует, что оксид азота (II) и его метаболиты могут быть биохимическим фактором, участвующим в развитии приспособления организма к вариациям геомагнитной обстановки. Гипотеза авторов имеет право на существование, однако для получения полной картины связи сердечно-сосудистых показателей с погодными условиями, необходимо провести исследования с использованием большего числа добровольцев.

В рамках проведения биофизического проекта «Гелиомед» методами статистического, корреляционного и спектрального анализа [14], была исследована связь динамики заболеваний сердечно-сосудистой системы с состоянием околоземного космического пространства. Анализ показал, что вблизи максимума солнечной активности (1992 г.) число вызовов скорой помощи по поводу сердечно-сосудистых заболеваний в 1,5–1,8 раза превышает число вызовов в год минимума солнечной активности (1998 г.). Большинство вызовов происходило в весенний и осенний сезоны (периоды с наибольшей геофизической возмущенностью), что также свидетельствует о связи космической погоды с данной группой заболеваний. Отчетливую реакцию больных на геомагнитную обстановку показывают результаты статистического анализа обращений пациентов за медицинской помощью по поводу гипертонической болезни, гипертонического криза и диспансерного учета с сердечно-сосудистой патологией. Обнаружено, что в распределении больных присутствуют два максимума, один из которых опережает геомагнитные аномалии на 2-4 суток, а второй отстает на 2-4 суток. Появление двойной обратной связи позволяет объяснить низкие значения коэффициента корреляции, получаемые при проведении прямой корреляции между обострениями сердечно-сосудистой системы и состоянием околоземного пространства. Выявлена связь ишемической болезни сердца (ИБС) с определенными возрастно-половыми группами. Так, риск развития инфаркта миокарда (ИМ) у женщин в несколько раз выше по сравнению с мужчинами, в возрасте 50 и выше лет. Однако мужчины более подвержены риску ИБС в возрасте до 50 лет. После 50 лет у мужчин, как пишет автор, наблюдается стабилизация адаптивных процессов на действия космической погоды. В то время как у женщин соответствующего возраста повышается чувствительность к факторам геомагнитной возмущенности, что вероятнее всего, связано с факторами менопаузы.

Проблема влияния космической погоды на здоровье человека неоднократно поднималась рядом научных деятелей в многочисленных обзорах [35, 36, 37, 38]. Однако результаты исследований отдельных авторов о реакции организма на геомагнитные факторы не всегда согласуются между собой. Именно это служит основным стимулом для проведения новых исследований по данной теме.

Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.