Колебания приповерхностного атмосферного давления и артериального давления человека как следствие флуктуаций солнечного излучения UVB-UVA в диапазоне частотного спектра солнечных осцилляций (Арктика-Антарктида)
Колебания приповерхностного атмосферного давления и артериального давления человека как следствие флуктуаций солнечного излучения UVB-UVA в диапазоне частотного спектра солнечных осцилляций (Арктика-Антарктида)
Аннотация
Рассматривается связь колебаний приземного атмосферного давления (hPa) на ст.Новолазаревская (Антарктида) с флуктуациями солнечного излучения на участке 297–330 nm (UVB-UVA). В анализе использовались данные наблюдений на спектрометре AvaSpec-2048 и метеостанции «Новолазаревская» в дни солнцестояний 21.12.2008 г. и 21.12.2018 г. Корреляции частотного диапазона между временными рядами hPa и int.297–330 nm показали максимальные значения квадрата спектра когерентности относительно колебаний 3–10 мин. Подобные колебания наблюдались в измерениях артериального давления человека, проводившихся на арх.Северная Земля с 20.01.2017 г. по 18.04.2017 г. в интервале кульминации Солнца. Отмечалось сопряжение максимальной амплитуды акрофазы hPa и некоторого снижения амплитуды «пятиминутных колебаний» систолического давления (BPs), которую следует связать с локальным ростом сосудорасширяющих эффектов активных кислородных метаболитов, синтез которых в стенках сосудов обусловлен интенсивностью UVB(280-315 nm)–UVA (315–400 nm). Выявлен эффект максимума BPs в момент прохождения Солнца через меридиан (истинная кульминация). Эффект BPs может вызываться солнечным термическим приливом, сопровождаемый нагревом озона и парами воды в стратосфере и, соответственно, в тропосфере через поглощение фотонов UVB. Сделаны выводы, что группа «пятиминутных колебаний» во временных рядах hPa и BPs является следствием влияния механизма солнечных осцилляций на мощность излучения UVB-UVA, воздействующее на приземное температурное поле и формирующее, в свою очередь, приповерхностное барическое поле. С последним связано состояние артериального давления человека.
1. Введение
Рисунок 1 - Амплитудный спектр колебаний Солнца на участке SSI 350 nm-1500 nm
Рисунок 2 - Периодограммы интенсивности λ304 nm в дни солнцестояния 20.12.2009 г. и 20.12.2011 г. на ст. Новолазаревская
Примечание: AvaSpec-2048
2. Основные результаты
2.1. Временная характеристика NUV297-330 nm и приповерхностного атмосферного давления на ст.Новолазаревская (Антарктида) в дни солнцестояний с 2008 г. по 2018 г
Анализ спектров квадрата когерентности NUV297-330nm и приповерхностного атмосферного давления (hPa) на ст.Новолазаревская (Антарктида) проводился по данным наблюдений на спектрометре AvaSpec-2048 в дни солнцестояний 21.12. , . Формат обработки данных:
- преобразование данных в среднеминутные значения стандартных отклонений (SD);
- спектральный и гармонический анализ;
- кросс-преобразование Фурье-методом квадрата когерентности;
- кросс-спектр, включающий кросс-периодограмму, кросс-амплитуду, фазу и квадрат когерентности (Cxy):
где Axy — кросс-амплитуда, GxиGy — уравнения гармоник.
Рисунок 3 - Спектры квадрата когерентности int297-330nm (спектрометр AvaSpec-2048) и приповерхностного атмосферного давления (hPa) на метеостанции «Новолазаревская» за 21.12.2008 (минимум СА), 21.12.2014 (максимум СА) и 21.12.2018 (минимум СА)
Рисунок 4 - Квадрат когерентности интенсивности UVB (a) и UVA (b) с приповерхностным атмосферным давлением на НИС «Ледовая база Мыс Баранова» за 21.06.2025 г
Рисунок 5 - Сравнение временных распределений интенсивности UVB и UVA с приповерхностным атмосферным давлением в летнее солнцестояние 21.06.2025 г
Примечание: НИС «Ледовая база Мыс Баранова»
Учитывая роль силы тяжести в кровяном давлении и движении крови по сосудам, в качестве биомаркеров процессов, обусловленных колебаниями hPa, были выбраны параметры активности сердечно-сосудистой системы. Среди них систолическое (BPs) и диастолическое (BPd) артериальное давление, артериальный пульс (PS), а также зависящее от BРs внутриглазное давление (офтальмотонус, IOP). В измерениях принимал участие мужчина 35 лет без хронических заболеваний и вредных привычек. Измерения выполнялись с помощью тонометра A&D Medical UA и индикатора внутриглазного давления ИГД-02 ПРА diathera, позволяющего проводить неинвазивное измерение без контакта с роговицей. Измерения проводились с 20.01. по 18.04. 2017 г. в полуденном секторе с 13ч 00мин по 13ч 50мин с дискретностью 3-5 мин. Следовательно, ежедневно каждый параметр измерялся не менее 10 раз, что в итоге составило не менее 880 измерений. Для анализа облака данных применялась фильтрация методом T4253H (Statistica 6.0). В результате анализа средние значения биомаркеров составили: BPs~125мм.рт.ст.,BPd~78мм.рт.ст., PS~75уд./мин, IOP~14 мм.рт.ст. Для определения чувствительности биомаркеров к интервалу кульминации данные измерений преобразовывались в стандартные отклонения (SD). На рис.6 показаны распределения SDс применением фильтра T4253H.
Рисунок 6 - Колебания параметровIOP, BPs, BPd, и Pulseу мужчины 35 лет в интервале кульминации Солнца за период с 20.01.2017 г. по 18.04.2017 г
Примечание: НИС «Ледовая база Мыс Баранова»
Рисунок 7 - Колебания офтальмотонуса (IOP) и систолического артериального давления (BPs) у мужчины 35 лет в интервале кульминации Солнца за период с 20.01.2017 г. по 18.04.2017 г
Примечание: НИС «Ледовая база Мыс Баранова»
Рисунок 8 - Сравнение хода SD систолического артериального давления (BPs) у мужчины 35 лет и приповерхностного атмосферного давления (hPa) в интервале кульминации Солнца за период с 20.01.2017 г. по 18.04.2017 г
Примечание: НИС «Ледовая база Мыс Баранова»
3. Заключение
Максимальная амплитуда систолического артериального давления на рис.6-8 соответствует моменту кульминации Солнца, что может быть обусловлено солнечным термическим приливом в атмосфере, который сопровождается нагревом озона (О3) в стратосфере и парами воды в тропосфере через поглощение фотонов UVB. Солнечный термический прилив определяет суточный и полусуточный ход приземной температуры воздуха, а также приземного атмосферного давления и имеет две основные гармоники — суточную (24 ч) и полусуточную (12 ч). Фаза суточной гармоники меняется с высотой. Из-за этого сдвига происходит быстрое затухание амплитуды. Полусуточная гармоника движется с возбуждающим нагревом синфазно и усиливается. Кроме того, существует два вида солнечного термического прилива: мигрирующий и немигрирующий. Первый следует за Солнцем на запад, а второй может стоять на месте, или может следовать на запад или на восток. Так как момент истинной кульминации Солнца в любой географической точке изменяется по уравнению времени, то максимальная амплитуда BPs может варьировать от +14 до -16 мин.
Большинство биоритмов после запуска достаточно быстро угасают, поэтому в механизмах многих ритмов присутствуют компоненты, направленные на сохранение и усиление соответствующего ритма. В наиболее важных для жизнедеятельности механизмах биоритмов, например, фотосинтезе, циркадианных ритмах жизнедеятельности и др., энергия колебаний UVB-UVA, в том числе p-mods, выполняет функции такого усилителя (рис.8) . Кроме того, верхняя и нижняя кульминации Солнца (зенит и надир) через светочувствительные белки и другие вещества кожи , могут служить репером — точкой отсчета для полупериодов циркадианного ритма.