地球磁場與人體健康

１地球磁場

1.1地磁場基本要素

　　地球是一個巨大的磁體，磁針在地球上受到磁力的作用，指向磁力線的方向。磁力線從地球南極開始，環繞地球，向地球北極集中，在近地空間延伸了數萬公里。在地球上磁力線的方向因所處的位置不同而有所差別。地面上有兩個點的磁力線方向是垂直的，以至磁針的方向垂直於地面。那裡是地磁最強的地方，被稱作磁極：位於北半球的是磁北極，在南半球的是磁南極。兩個極的連線是磁軸。磁軸與地軸並不重合，大致呈11．5。的夾角。地球表面存在著一個磁性最弱的地帶，叫做磁赤道。磁赤道與地理赤道也同樣是不重合的。有磁力作用的空間叫磁場，地球表面就是一個空間很大的磁場。地球磁場是一個弱磁場，地面附近的磁場強度大約有：0.5×10-4T，赤道附近較弱：0．3×10-4T～0.4×10-4T，兩極較強約為：0.6×10-4T。如果將地球磁場分為偶極磁場和非偶極磁場，那麼在偶極磁場中，在地磁赤道上，地磁場強度最小，磁傾角為零，到了地磁兩極，地磁強度最大，地磁傾角達到90。。在非偶極磁場中，地磁場實際上是一個傾斜偏心偶極磁場，磁軸偏離地心達400 km。地磁北極、地磁南極和地理北極、地理南極不相重合。根據1975年的觀測：磁北極位於76。06』N，100。W，在加拿大北部巴瑟斯特島附近；磁南極位於65。48』S，139。24』E，在南極地區。

1.2地球磁場的擾動

　　地球磁場的擾動源自於地球電離層和太陽大氣層的活動。太陽大氣層在不停地運動著，日冕層在不停地高速膨脹，行星際空間在不斷地得到從太陽噴發出來的高速粒子，即太陽風。太陽風吹遍了整個太陽系，儘管物質十分稀薄，但十倍於星際空間的物質密度對地球磁場產生重要影響。在太陽風的作用下，面對太陽的半個地球磁場被壓縮在一個較小的空間內，約十個地球半徑左右(太陽活動強烈時，只有4～6個地球半徑)，而背向太陽的半個地球磁場則揚起一條長長的磁尾，其長度可達數百個，甚至超過一千個地球半徑。在任意時刻地球面向太陽的一側與背向太陽的一側的磁場是不對稱的，由於地球在自轉，地球上任意地方的磁場就會隨著地球自轉發生周期性的變化。地磁強度的變化量可達0.03×10-6T～0.04×10-6T。夏季的變化幅度較大，冬季較小。當出現耀斑、黑子時，大量的高能粒子流到達地球附近，擾亂地球磁場(磁暴)，磁場強度的變幅可達十分之幾μT、甚至幾個μT。

1.3地球磁場的異常

　　地球不是均勻化的磁體，個別地區地磁要素的量值，可以極大地不同於周圍的地區，這叫做地磁異常。例如：俄羅斯的庫爾斯克地區，那裡的磁場強度是磁極的3倍，最大的磁傾角達90。，最大的磁偏角達180。，稱為「庫爾斯克磁針錯亂」。造成這種情況的原因就是地下蘊藏著豐富的磁鐵礦。

2 人體磁場

　　變化的電場均可產生磁場，而人體內存在著變化的生物電。所以人體也是一個磁體，存在著弱磁場。例如：已被確定的心磁場、腦磁場、肺磁場等等。人體的磁場是由這些局部磁場綜合而成的，是一個複合的磁場。這個磁場的強度是非常微小的。人體內的磁場變化，已經在沒有透磁合金屏蔽的正常條件下，通過使用特殊的超導量子干涉裝置而被發現了。心臟的交變磁場的強度為10-11～10-12T，而頭部的磁場約為10-13T。所以人的磁場強度約在10-10～10-13T之間。約是地球磁場強度的萬分之一到千萬分之一。

　　人體之所以會產生磁場，原因有二：其一是因為生物膜兩側的離子流動產生電脈衝(動作電位)，進而產生磁場，這類磁場被稱為內因性磁場。其二是因為人體內含有一些磁性物質及自然界含有的一些磁性物質經呼吸道吸入或經消化道食入到人體內，而在體外產生磁場，這類磁場被稱為外因性磁場。通過對人體的各種組織磁化率的測定分析可知，人體的整個有機體表現出弱磁性。

3 地球磁場與人體健康

　　人體磁場是在地球磁場這一個大背景下產生、維持的。這2個磁場之間必定存在著相互作用。由於人類長期的進化，人體與地磁場之間已經建立起了某種平衡。當地球磁場發生劇變時，這種磁場平衡即會被打破，因而給人體帶來某種影響。

　　人體血紅蛋白中所含的鐵是鐵磁性物質，維生素B12中的鈷，肝銅蛋白中的銅和超氧化物歧化酶(SOD)中的錳，都是順磁性的過渡金屬元素；人體內的自由基和三重態粒子，由於自旋不配對電子和自旋反平行電子的存在，也表現出順磁性。這些粒子或分子都對磁場敏感，同時也是人體正常生理活動所必需的關鍵物質。磁場能通過它們影響到人的生命活動。除了心電、腦電、肌電等生物電以外，新陳代謝過程中物質的運輸(如離子的跨膜運動)、能量轉換(呼吸鏈中的電子轉移)和信息傳遞(動作電位)等，也都有電子轉移和離子電流的參與。而磁場可以誘導人體內帶電粒子產生感應電流，而干擾上述的生命過程，從而對人體的健康施加影響。有文章認為，生物體對磁場擾動的反應對大多數人來說是肯定的，反應的強度不僅與疾病的類型而且與生物體的系統相互協調程度有關。人體對磁場反應的類型取決於人體本身及反應出現的時間。

　　人體內有著豐富的血管和淋巴管。其中流動的血液和淋巴液中含有鉀、鈉、鈣、鎂等多種無機鹽、帶電離子、分子。因此如果將血管，淋巴管中的血液和淋巴液視作流動的導體，導體在磁場中與磁力線相割，則會產生微電流。所以，人體的運動則可能在體內產生微電流而影響人體內的血液和淋巴液循環。

3.1地球磁場與人類睡眠的關係

　　睡眠是一種易於反轉的，對環境的反應和相互作用降低的狀態。與覺醒狀態相互交替進行。睡眠能使人恢復精力和體力，保持良好的精神狀態。充足的睡眠能夠提高人體的免疫力，增加大腦的記憶力，延緩衰老。根據腦電波圖形可以將睡眠分為非快眼動相睡眠(NREM)和快眼動相睡眠(REM)。在睡眠過程中這兩種睡眠狀態交替進行。前者又可分為1、2、3、4期，分別以S1、S2、S3、S4表示。當腦電波中的δ波在20％～50％之間時，睡眠進入了S3期，δ波比例大於50％時睡眠進入了S4期。S3+S4合稱深慢波睡眠階段(dSWS)。此階段雖然占睡眠總時間的15～20％，但其生理意義是不可替代的。在dSWS階段，大腦皮層得到充分的休息，機體合成代謝加強，以儲存能量為主，各種生命活動降到最低程度，耗能最少，人的心率減慢，血壓降低，呼吸緩慢。腦垂體的生長激素分泌達到高峰，使糖和蛋白質合成加強，脂肪分解加速，是促進兒童生長發育和成人精力體力恢復所必需的狀態。進入這一階段與人體在磁場中的睡眠方向有很大的關係。F．L.辛克勒認為：當睡眠者的姿勢與地磁子午線呈45度夾角時，其大腦的生物電活性表現出δ波和θ波大約減少13．3％。這表示是對S3的過渡，即非熟睡階段。在這種情況下，人大腦的休息是不充分的。

　　在所具有的文獻中，艾燕在文章中認為：睡眠的姿勢應當是南北向的。這個結論的理由是：地球磁場方向是南北向的，磁場具有吸引鐵、鈷、鎳的作用。而這三種元素均存在於人體的血液中。南北向睡眠能促進地磁場吸引鐵、鎳、鈷，而東西向睡眠不僅不利於吸引這三種元素，而且還會改變它們在人體內的分布，從而影響它們的生理作用。並且南北向睡眠使人體內的生物電流方向與地磁場方向平行，有利於氣血暢通，能量減少，早晨起來感到精力充沛。同時張根祥等在文章中認為：睡眠的姿勢應是頭向南。理由是地球是一個大的磁體，人體是一個小磁體。頭向南時，身體的磁力線與地球一致，並且認為東西向睡眠時易使人身體功能紊亂。但值得注意的是：辛克勒在他的《地磁場和生命》一書中認為「人的頭部的磁力線從左半部指向右半部，即具有左右對稱性」。

　　人體可視作具有弱磁性的磁體。其磁力線不會像條形磁鐵那樣簡單，很可能是複合的磁力線。但本人也認為人體在睡眠時應與磁針的方向平行，即沿著磁力線的方向。這是因為，人體在地球磁場中可能會受到地球磁場力的作用，這種力是非常微小的，以至於人無法感覺到。如果與磁力線的方向不一致，那人體就會受到促使人體與這個方向保持一致的力，但同樣也不會被人覺察到。長時間的持續下去會對人體的健康產生影響。需要說明的是磁力線的水平切線方向並不是真正的南北方向。因為存在著磁偏角。所以人體睡眠方向也不應是南北方向，而是要與之有一定的夾角。這個夾角的大小就是磁偏角的大小。

　　地球上不同地方的磁偏角的大小、方向是不一致的。有的地方是東偏，有的地方是西偏。但基本上是緯度越高，磁偏角越大。經查得的資料顯示：我國境內的磁偏角最大可達10。左右。一般情況下為2。～3。。

3.2地球磁場的擾動與人體健康的關係

　　地球磁場對人類健康的影響很大部分是指地球磁場的變化。人類在長期的適應過程中，已與原有的磁場狀況建立了某種平衡，而磁場的變化會打破這種平衡。尤其是突發性的劇烈變化。從而對人體健康產生影響。這種變化通常是由太陽的劇烈活動引起的，如：黑子、耀斑。當黑子，耀斑大量產生時，標誌著太陽進入了活動期，此時太陽會噴發出大量的高能粒子和宇宙射線。高能粒子和宇宙射線會擾亂地球的磁場，使面向太陽一側的地球磁場被壓縮得更厲害而背向太陽一側的地球磁場拖的更長。地球磁場在一個太陽日內的變化更加劇烈，包括磁場強度、磁偏角、磁傾角等。這些高能粒子接近地球時，也會產生感應電流和磁場。在地球磁場的作用下形成一個沿地球赤道從東向西的環形電流。這種環形電流所產生的磁場就是磁暴場，可引發地球上的磁暴現象。

3.3地球磁場的擾動對皮膚電位的影響

　　在磁暴期間，人體皮膚的電位發生變化，它們在皮膚上的分布變得不對稱或者比較不對稱。對於有的人群，靜電位和生物電位的增加及其分布的不對稱性可以在地磁場干擾的前1d或干擾的後1d觀測到。而有的人群中，可以在磁暴時或開始前4d觀測到。在不同的人群中，靜電位的變化時間並不一致。皮膚靜電位的變化會影響到人類的內部器官。

3.4地球磁場的擾動對神經系統的影響

　　地磁場對神經中流動的直流電產生作用，進而影響到生物體的中樞神經系統和周圍神經系統。在太陽活動干擾地球磁場期間地磁場的變化會對人體的神經系統(包括中樞神經系統和植物神經系統)有直接的影響。比如：在地磁干擾期間，植物神經系統交感神經主要部分的緊張狀態有所提高，而植物神經系統的副交感神經部分，只有少數(通常為男性)趨於緊張狀態。科研人員對我國某一企業的員工在1981年到1983年之間的工傷事故進行了調查，認為事故的發生率與磁暴成正相關。高磁擾日的平均事故發生率最多可達磁靜日的308％。前蘇聯科學家發現：在太陽活動期間，全球交通事故就會比平靜的日子大量增加，一般增加1～3倍。

　　地磁擾動不僅對健康人的神經系統產生影響。還會對某些患有精神疾病的人產生影響，如：精神病紊亂表現頻繁，入精神病院的人增多，患精神分裂症的人數增多。另據報道：在83％的地磁靜日里沒有交通事故，而在81％的地磁高干擾日里卻發生了交通事故和災禍。

3.5地球磁場的擾動對心血管疾病的影響

　　太陽活動引起的地球磁場擾動對人類的心血管疾病有重要的影響。健康人的血液中纖維蛋白溶解系統的功能狀態在地磁場干擾期間發生了變化。纖維蛋白溶解的活性減小了，從而增加了形成血栓的可能性。地磁干擾可能引發心肌梗塞、中風、高血壓、冠心病等疾病。但磁暴時，在健康的19～22歲的青年中，白血球和血小板的計數較低，凝固較緩慢，紅血球沉降速度的變化加快，而纖維蛋白溶解的活性則提高了。研究者們還報道說：在心肌梗塞發生之日的磁性活動狀態影響著這類疾病的各種併發症的後果和發生率。有資料表明：心血管疾病的數量在磁靜日和磁擾日有明顯的區別，如：1964年斯維爾德洛夫斯克，在磁性活動時，中風發生率的每日平均指數是3．5，而磁性平靜時，則是2．8。在1960年～1963年間，列寧格勒患有心肌梗塞的病人數量在磁活動性高的一天里為6．6，而在磁性平靜的日子裡，其數目只有3．4。印度科學家發現：1972年8月4日～10日地磁出現磁暴期間，入院就醫的心臟病人比往日增加了一倍，一般性疾病的發病率和死亡率比磁靜日分別高出10％和33％。心血管疾病的發生率和死亡率最高時則在磁暴開始的那天或開始後的1、2d內。Otsuka，Murakami，Kubo等對不同年齡組的心律變化進行分析認為地球磁場的擾動會影響到人體的心臟節律，並且認為在高緯度的成年生物體上表現明顯。高緯度磁場擾動的頻率和強度都超過低緯度地區。除此之外，太陽活動增強時期，纖維蛋白原濃度下降，血小板數減少，出血時間延長。這也有可能是通過地磁場的擾動來形成的對人體健康的影響。

3.6地球磁場的擾動對生育的影響

　　女性的分娩與地球磁場的活動也有一定的關係，在地球磁場活動強烈期間，女性分娩的數目上升。而且在磁暴期間，早產的數目也在上升。據報道：在磁暴期間，早產數量明顯增多。自發性流產和妊娠後期中毒症的發病率增加1．5倍。這種現象在北緯度的婦女中較多。1977年Bos報道：在太陽活動年，出生的病孩也會增多。另據山東科技人員統計，凡是磁暴發生的日子，嬰兒的出生率均出現峰值。不僅出生率與地球磁場的活動有關而且有文獻認為：新生兒的身高和體重也與太陽黑子數量的多少有關，黑子越多，身高越低，體重越輕。

3.7地球磁場的擾動對眼病的影響

　　地磁擾動通過改變生物膜滲透率的狀態(生物膜的滲透率是重要的病原機理，尤其是血管滲透率)，從而導致代謝失調的發展，而對青光眼病的產生有一定的作用。在地磁活動性增加的日子，急性青光眼病的發病數目增加。有資料表明在太陽活動11年的周期中，青光眼發病率也出現周期性的變化。隨著太陽活動的增強，青光眼的發病率也增加。在太陽活動突然增強的影響下，青光眼的發病率也會突然增加。

3.8地球磁場異常與人體健康的關係

　　地球上存在著地磁異常區，它對人體的健康影響也是不能忽視的。地磁異常是由於岩石磁性的分布不均造成的。該區磁場強度各個分量的梯度有明顯的變化。比周圍正常區域的變化要高。在異常區，高血壓、風濕病及神經系統疾病的發病率比正常區高120％～160％。有的國家研究得出：在低強度地磁異常區的兒童成熟的快，身材略短。而在高強度地磁異常區成熟的慢，身材較高。這種觀點與瓦西里克的觀點相似，他認為，在地球磁場對生長發育的加速作用的過程中，主要的因素是地磁強度的變化，在低地磁場強度中，成熟的快，身材略短；而在高地磁場強度中，成熟得慢，生長期長，從而導致成年生物體身長的增加。與此觀點不同的是：辛克勒認為起加速作用的主要原因是地磁要素的變化，包括各個方向上的分量及地磁偏角與地磁傾角。

4 結論

4.1 地磁場在地球表面形成了龐大的磁層，不但保護了地球上的大氣層不被太陽風吹走，而且屏蔽了大部分的宇宙射線使地球上的生物免受其害。其對人類的健康的意義是不言而喻的。

4.2 地球磁場強度及各種要素在區域上的不均勻性使得不同區域的人體健康呈現出不同的特性。尤其是在異常區域，易引發高血壓、風濕病和神經性精神病。例如：庫爾斯克地區等。

4.3 根據地球自轉軸與地磁軸有11.5。的夾角，人夜間睡眠時的姿勢應與磁針方向保持一致，而不是普通意義上的南北向。這之間存在著地磁偏角，而且不同的區域地磁偏角的大小是不一樣的。

4.4 地球磁場對人體的影響主要是太陽劇烈活動引起磁暴，對人體產生影響。常引起皮膚電位的變化進而影響人體內髒的變化；影響人的神經系統，易導致精神病、癲癇等；影響血液凝固狀態和纖維蛋白溶解的活性，從而導致一系列的心血管疾病，如：心肌梗塞、血栓、中風等；影響生物滲透率，而導致青光眼等眼部疾病。此外，在磁暴期間女性的分娩個數，早產數量及病孩的出生率都會有不同程度的增加。對此，在磁暴發生期間或高磁干擾日，患有精神病、心血管疾病、青光眼的患者應該注意自身的變化，尤其是心血管疾病患者在夜間睡眠時更應注意，必要時可以輔以藥物。對於健康的人在磁暴期間也應注意休息，加強營養或者避免駕車外出。