Інтенсивність і спектральний склад сонячної радіації біля поверхні Землі залежать від висоти стояння Сонця і прозорості атмосфери. Чим вище Сонце, тим більша інтенсивність радіації і тим вона багатша УФ-променями. Коли Сонце в зеніті, його промені проходять найкоротший шлях. Ця товщина шару повітря на рівні моря прийнята за одиницю і називається масою атмосфери. Інтенсивність сонячної радіації зростає по мірі підйому над рівнем моря. Прозорість повітря залежить від наявності у ньому водяної пари і пилових частинок. Водяна пара затримує інфрачервоні промені, а пилові частинки і дим - переважно УФ-випромінювання, втрати якого можуть сягати 20-40%.
Сонячна радіація, яка надходить безпосередньо від Сонця, називається прямою, від небесного схилу - розсіяною, від поверхні різних предметів - відображеною. Сума всіх цих видів радіації, яка падає на горизонтальну поверхню, називається сумарною радіацією. Відносна частка розсіяної радіації в загальному потоці по мірі збільшення висоти стояння Сонця зменшується. В ясний сонячний день, коли Сонце стоїть в зеніті і повітря прозоре, до 50% сумарного потоку УФ-променів припадає на розсіяну радіацію. Хмари, особливо верхнього і середнього ярусу, відбиваючи прямі промені Сонця, звичайно збільшують загальний потік розсіяної радіації.
З інших видів випромінювання найбільшого значення для організму людини набувають космічні промені, які попадають в атмосферу з космічного простору.
Електромагнітні поля, які виникають в космічному просторі, можуть змінювати характер погоди, особливо в тих районах, де нижні шари атмосфери знаходяться в стані нестійкої рівноваги. З цих зон збудження електромагнітні хвилі послідовно поширюються на великі площі земної поверхні, викликаючи на своєму шляху відповідні зміни в біосфері і погоді. Коливання погодно-метеорологічних умов, в свою чергу, супроводжуються змінами електромагнітних параметрів довгохвильового діапазону атмосферного походження.
Таким чином, природна радіація, яка спостерігається в атмосфері (хвильова і корпускулярна), складається ніби з трьох складових, які мають різне походження: одна частина надходить в атмосферу з Космосу, друга утворюється в атмосфері при підсиленні атмосферної циркуляції і третя - випромінюється поверхнею Землі, а саме радіоактивними речовинами, які знаходяться в ґрунті. Крім природної радіації, в приземному шарі атмосфери присутня і штучна радіація, яка створюється діяльністю людини.
З числа багатьох вірогідних чинників космічного походження, що впливають на біосферу Землі, в даний час головним чином вивчена сонячна активність (СА)
По сучасних уявленнях, прояви останньої можуть впливати на біологічні процеси безпосередньо або через магнітосферу Землі.
Основні відомості по фізиці Сонця і геомагнітному полю (ГМП), необхідні для розуміння, вивчення, оцінки і прогнозування можливого впливу їх активності на людину (П. І. Бакулін і співавтори, 1983; Яновський М. Би., 1978; Вітінський Ю. І., 1983; К. П. Бєлов і Н. Т. Бочкарьов, 1983, і ін.):
На середній відстані від Землі видимий радіус Сонця рівний 696 000 км. і, отже, відстань від Сонця до Землі складає приблизно 15 його діаметрів. Сонячна речовина рухається навколо одного з сонячних діаметрів, званого віссю обертання Сонця. Плоскість, що проходить через центр Сонця і перпендикулярна осі обертання, називається сонячним екватором, а кут між плоскістю екватора і радіусом, проведеним з центру Сонця в дану крапку на його поверхню, - геліографічною широтою.
Сонячна атмосфера (самі зовнішні шари Сонця) складається з фотосфери, хромосфери і корони. Температура фотосфери наближається до 6000°К і росте в глибину. З висотою щільність фотосфери зменшується, і температура падає до 4500°К.
З сонячної корони походить постійне закінчення плазми в міжпланетний простір — сонячний вітер, швидкість якого у Землі досягає 300—400 км/с. Сонце генерує також потік радіовипромінювань. У сонячній атмосфері часто виникають і міняються так звані активні утворення, що відображають динаміку процесів, що відбуваються на Сонці, і їх інтенсивність. До таких утворень належать факели, плями, спалахи хромосфер та ін.
Загальне магнітне поле Сонця має напруженість біля 1Е. Величина ця збільшується в активних областях. При посиленні магнітного поля до десятків і сотень ерстед у фотосфері з'являються факели, що існують протягом декількох тижнів, місяців. У зоні факелів, в ділянках найбільш високих параметрів магнітного поля, що досягають тисяч ерстед, виникають сонячні плями, діаметр яких може бути декілька десятків тисяч кілометрів. Декілька плям, сконцентрованих в межах відносної невеликої поверхні, складають групу плям. Площа, займана групою плям, поступово зростає, досягаючи максимуму на 8—10-й день, потім протягом 1,5—2 місяця плями зменшуються, розпадаються і зникають. Над факелами і плямами у фотосфері і в хромосфері з'являються ділянки яскравих плям — флокули.
Наймогутнішим проявом сонячної активності, що швидко розвивається, є спалахи хромосфер, що є раптовим нетривалим збільшенням яскравості в невеликій ділянці в зоні сонячних плям. Враховують загальне число і потужність спалахів за день. Розрізняють потужності в 1, 2, 3 і 4 бали. Основними причинами сонячної активності є кількісні і якісні зміни, що відбуваються в магнітних полях Сонця.
Сонячна активність (СА) зазнає циклічні зміни з періодичністю різної тривалості. Найбільш відомий і вивчений 11 — 12-річний цикл СА, що супроводиться зміною полярності магнітних полів провідних плям в їх групах. Менш виражений 22-річний цикл.
Основні індекси сонячної активності. Найбільш поширеним і вивченим індексом СА є число сонячних плям на видимому диску Сонця. Як такий індекс широко застосовуються так звані числа Вольфа, визначувані по формулі:
W(R)= K(10q+F)
де q — число груп плям на видимому сонячному диску, f — число всіх плям у всіх групах, До — поправочний коефіцієнт, пов'язаний з умовами спостереження (тип телескопа і ін.).
Особливо показове зіставлення динаміки середньомісячних, середньо квартальних, середньорічних значень числа Вольфа, точність яких істотно вище щодобових значень. Добові значення цього індексу, що реєструються з 1749 р., коливаються залежно від фази СА від 0-3 до 150-250.
Другий показник СА — сумарна площа сонячних плям, видимих на диску Сонця (8-індекс), яка виражена в мільйонних долях півсфери. Межі вимірювання — від Об до декількох тисяч м.д.п. Між індексами S і W існує лінійний зв'язок, що виражається співвідношенням 8 = 16,7W.
Важливим показником СА є радіовипромінювання Сонця. Для його характеристики використовують різні діапазони, але найчастіше випромінювання при довжині хвилі 10,7 см (F10,7). Радіовипромінювання сонця виражається в сонячних одиницях потоку (1 с.о.п.= 10-22 Вт/м3/с). Межі зміни — 50—300 с.о.п.
Для характеристики спалахуючої активності застосовується так званий щоденний індекс спалахуючої активності (if) обчислюваний за спеціальною формулою. Межі зміни від 0 до 500. Максимуми спалахуючої активності доводяться на весняно-літні місяці (березень, травень, липень, серпень), а мінімуми — на осінньо-зимових (А. А. Шпітальна, 1979).
2 Геофізичні:
- напруженість планетарного і аномального геомагнітного поля, геомагнітні бурі, імпульси.
Одним з головних провідників впливу Сонця на Землю є геомагнітне поле, яке має вельми складну структуру і властивості. Складні і причини, які лежать в основі його виникнення. Цей зв'язок опосередковується через перерозподіл магнітних силових ліній, сонячного вітру і магнітосфери Землі.
Магнітне поле Землі можна поділити на дві принципово відмінні частини. Основна її частина обумовлена процесами в земному ядрі, де внаслідок безперервних і регулярних переміщень електропровідної речовини створюється система електричних струмів. Друга частина пов'язана з земною корою. Гірські породи земної кори, намагнічуючись головним електричним полем (полем ядра), створюють власне магнітне поле, яке сумується з магнітним полем ядра. Постійне геомагнітне поле, тобто поле, пов'язане з ядром Землі і його корою, змінюється в часі. Ці зміни не дуже відрізняються за величиною і мають цикл з періодом до одного року.
Спостерігаються зміни в магнітному полі Землі і у зв'язку з рухом Землі і Місяця навколо своєї осі. Це так звані місяцедобові і сонцедобов і коливання.
Магнітне поле Землі переходить в міжпланетне в області магнітосфери. Дуже часто наслідком збільшення сонячної активності є магнітосферні бурі, під час яких спостерігаються потужні полярні сяйва, сильні геомагнітні та іоносферні бурі, збільшення густини потоку рентгенівського випромінювання, а також мікропульсація різних наднизькочастотних електромагнітних хвиль та ін.
В магнітному полі Землі магнітосферні бурі звичайно проявляються геомагнітною бурею і це відбувається, як правило, одночасно на всій поверхні Землі і триває кілька діб. За інтенсивністю магнітні бурі поділяють на малі, помірні, великі і дуже великі. Виділяють магнітні бурі з несподіваним і поступовим початком. Однак існують дні, коли збуджена не вся магнітосфера, а окремі її ділянки. В цей час в атмосфері Землі спостерігаються окремі, порівняно невеликі збудження (геомагнітне збудження).
Виникає закономірне запитання, чи можливо, щоб такі незначні коливання геомагнітних полів, які вимірюються одиницями або десятками гам (0,795775 мА/м), мали вплив на живі організми, в той час як біосфера заповнена штучними електромагнітними полями значно більшої напруженості.
В організмі не знайдено спеціальних рецепторних зон, які б сприймали електромагнітні коливання. Однак є достовірні відомості про вплив природних магнітних полів на вищі центри нервової і гуморальної регуляції, на біотоки мозку і серця, на проникність біологічних мембран, на властивості водних і колоїдних систем організму.