Источники электромагнитных полей и их характеристики

В конце XIX столетия были открыты и исследованы свойства невидимых электромагнитных волн, способных распространяться на огромные расстояния, проникать сквозь преграды без существенного ослабления. Свойства электромагнитного поля (далее ЭМП) стали широко использоваться в электрических приборах, для целей электросвязи, для передачи электрической энергии на большие расстояния с помощью линий электропередачи (ЛЭП), для перемещения электрических транспортных средств.

ЭМП, применяемое для целей радиосвязи, телевидения, радиолокации, радионавигации, радиотелеуправления, иногда называют радиоволнами, так как слово «радио» происходит от слова радиация, что означает излучение.

Обобщая обширный опытный материал, собранный естествоиспытателями, английский физик Д.Максвелл создал в 60-х годах XIX столетия теорию ЭМП, установившую общую природу световых и электромагнитных волн и законы их распространения.

В дальнейшем были изучены другие виды излучения: ультрафиолетовое, инфракрасное, рентгеновское, излучения при распаде радиоактивных веществ и др.

Исследования показали, что, несмотря на различия между всеми этими видами излучения, все они имеют электромагнитную природу и обладают в той или иной степени свойствами электромагнитного поля, а особенности их физических проявлений определяются различием в длине волны.

В 1886 - 88 гг. Г. Герц экспериментально подтвердил основные выводы теории Д. Максвелла, показав, что законы распространения, отражения и преломления волн аналогичны законам распространения света.

При создании электромагнитной теории света Д. Максвелл сразу же столкнулся с трудностью физического представления материи ЭМП. Все известные до того времени волнообразные движения материи объяснялись механическими движениями и упругими взаимодействиями частиц тех сред, в которых они происходят. Например, распространение волн на поверхности воды объясняется действием сил внутреннего трения и поверхностного натяжения воды, распространение звука - упругими деформациями в среде или колебаниями молекул газа, а в вакууме распространение этих колебаний невозможно.

Д. Максвелл предположил, что все мировое пространство заполнено каким-то неощутимым видом материи, названной им эфиром, а распространение ЭМП, в том числе и света, объясняется колебаниями частиц эфира.

Это движение или смещение частиц эфира было названо током смещения.

Действительно, если в вакуумный сосуд поместить две пластины и соединить их с источником переменной электродвижущей силы (ЭДС), то на помещенную поблизости магнитную стрелку будет действовать переменное магнитное поле так, как это происходило бы, если в пространстве между

электродами протекал по проводу реальный электронный поток, который принято называть конвекционным током.

Несмотря на то, что с количественной стороны опыт дает полное совпадение с теорией, объяснение качественной стороны явлений такой механической моделью оказалось необоснованным.

Все дальнейшие попытки физиков посредством самых тонких и остроумных экспериментов обнаружить эфир и выявить его свойства не только ничего не дали, но и показали, что, если предположить существование эфира, нельзя объяснить многие физические явления. Поэтому в настоящее время понятие «эфир» считают лишенным какого-либо реального физического смысла.

Вместе с тем экспериментальная физика накапливала все новые и новые данные о свойствах электромагнитных волн. Было обнаружено и измерено давление света (А.Г. Столетов), было доказано, что частица, излучающая электромагнитные волны, теряет часть своей массы, излучение элементарных ядерных частиц и их реакций показало, что при некоторых условиях могут происходить превращения частиц в электромагнитное излучение и, наоборот, возможно наблюдать переход электромагнитного излучения в электрически заряженные частицы. Было открыто, что электроны, с одной стороны, ведут себя как элементарные частицы материи, а с другой стороны, они обладают и некоторыми свойствами ЭМП, например, способностью к дифракции, т.е. огибанию препятствий. В свою очередь, некоторое электромагнитное излучение обладает корпускулярными (прерывными) свойствами, т.е. свойствами потока мельчайших частиц. Эти достижения в физических исследованиях привели к выводу, что ЭМП представляет собой особую форму движущейся материи.

Теория ЭМП Д. Максвелла, за исключением гипотезы об эфире, правильно отражает объективную физическую реальность, являясь обобщением основных законов ЭМП, установленных опытным путём.

Важным выводом теории ЭМП является вывод о том, что переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, а закон электромагнитной индукции устанавливает обратную зависимость, следовательно, переменные электрические и магнитные поля всегда существуют совместно и связаны друг с другом определенной количественной зависимостью. Переменное электрическое поле создает переменное магнитное поле, а переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле.

Естественное электрическое поле земли напоминает поле в сферическом конденсаторе: земля обладает довольно значительным отрицательным электрическим зарядом, а равный ему положительный находится в ионосфере на высоте порядка десятка километров. Этим объясняется, что на высотах 10-20 км электрическое поле практически равно нулю.

У поверхности земли величина напряженности электрического поля составляет E @ 130 В/м, магнитного поля Н @ 24 - 40 А/м.

В аналитических анализах указывается на интервал возможной величины напряженности электрического поля Земли, который колеблется в пределах 120 - 150 В/м, а также происходит некоторое увеличение напряженности электрического поля в предгрозовой и грозовой периоды. Амплитуда напряжённости магнитного поля во время магнитных бурь, продолжающихся от нескольких минут до нескольких суток, может возрастать в тысячи, а иногда в десятки тысяч раз.

В данном случае имеется в виду электрическое поле постоянных зарядов с положительным зарядом в ионосфере и отрицательным в земле. Физиологическое воздействие его на живой организм нельзя сравнивать с переменным электрическим полем, например, линий электропередачи промышленной частоты из-за разницы физических и физиологических процессов при воздействиях, вызываемых тем или другим электрическим полем на живую клетку и ткани организма.

Естественное постоянное магнитное поле земли может быть оценено величиной магнитной индукции (плотность магнитного потока), которая составляет:

B » 10^-4 , тесл (100 мкТл).

Для оценки величины магнитного поля на практике используются напряженность магнитного поля и индукция, поэтому для пересчёта величины магнитной индукции В (тесла) и напряженности магнитного поля Н (А/м) целесообразно иметь в виду соотношение:

В = m₀ m Н или В = 4p ^.10^-7 m Н, Тл,

где m - магнитная проницаемость среды, в воздухе m » 1,

m₀ - магнитная постоянная 4 p ^.10^-7 Гн/м.

Излучение ЭМП может происходить вследствие изменения уровня энергии электронов при переходе их с одной электронной оболочки атома на другую при различных ядерных реакциях или при взаимодействии различных элементарных частиц. Такое электромагнитное поле часто называют «жёстким», т.к. колебания происходят с чрезвычайно высокой частотой и быстро затухают в пространстве.

Излучение ЭМП может быть вызвано свободными электронами, двигающимися с ускорением. Работа, затрачиваемая на их ускорение, частично преобразуется в энергию ЭМП. Такой вид излучения осуществляется при присоединении каких-либо проводников к зажимам источника переменной ЭДС, под действием которой свободные электроны проводника начинают совершать колебательные движения, создавая ЭМП в окружающем пространстве. Такой проводник, преобразующий энергию источника переменной ЭДС в энергию ЭМП, называется антенной.

В качестве антенн могут служить специальные устройства направленного и ненаправленного излучения ЭМП, применяемые для целей электросвязи, но это могут быть и ЛЭП, и тяговые сети электрического транспорта, в устройствах которых ЭМП, как правило, промышленной частоты 50 Гц, излучается в окружающее пространство не преднамеренно.

Теория Д. Максвелла позволила установить, что скорость распространения электромагнитных волн в какой-либо среде определяется зависимостью:

, (9.1)

где c - скорость света в вакууме, м/с,

e - диэлектрическая проницаемость среды,

m - магнитная проницаемость среды.

Для воздуха e » m » 1 и скорость распространения электромагнитных волн v близка к скорости света:

v » c » 3 . 10⁸ , м/с .

Если колебания электронов в антенне создаются источником с периодически изменяющейся ЭДС с периодом Т и в некоторый момент t₀ мгновенное значение ЭМП у антенны имело максимальную величину, то такую же величину оно будет иметь, спустя время Т. За это время существовавшее в начальный момент у антенны ЭМП переместится на расстояние:

l = v Т . (9.2)

Минимальное расстояние между двумя точками пространства, поле в которых имеет одинаковую фазу, называется длиной волны. Как следует из выражения (9.2) длина волны l зависит от скорости распространения и периода колебаний электронов в антенне. Так как частота тока f = 1/Т, то длина волны

. (9.3)

Длина волны существенно зависит от частоты переменного ЭМП, например, для промышленной частоты f = 50 Гц длина волны составляет l = 6 000 000 м, а для частот радиосвязи f = 300 МГц соответственно l = 1 м.

Электромагнитные волны ЭМП представляют собой волны поперечного типа: в любой момент времени и в любой точке направления действия магнитного и электрического полей (векторы напряженности магнитного и электрического полей: Н и Е) перпендикулярны направлению распространения волны, при этом направление электрического поля всегда перпендикулярно направлению магнитного поля (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Структура волн ЭМП

В зависимости от частоты волны ЭМП обладают некоторыми характерными особенностями, в зависимости от которых их подразделяют:

- на низкочастотные (0 - 10 000 Гц),

- диапазона радиосвязи (10 кГц - 300 ГГц),

- оптического диапазона (300 ГГц - 300 ПГц),

- ионизирующие (300 ПГц - 30 000 ЭГц).

Таким образом, длина волн ЭМП может изменяться от нескольких километров до долей пикометра (10^-12 м).

Вредным фактором электрической установки (ВФ ЭУ) является высокий уровень электромагнитного поля, длительное воздействие которого на организм человека в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности.

Электромагнитные поля, воздействующие на человека, по степени и своеобразию воздействия на живую клетку условно можно подразделить:

электрическое поле,

магнитное поле.

Каждая из этих разновидностей электромагнитного поля, в свою очередь, может иметь специфический характер. Так, можно выделить следующие состояния электрического поля:

- электростатическое поле электрических зарядов,

- электрическое поле электроустановок постоянного тока,

- электрическое поле электроустановок переменного тока,

- электрическое поле электроустановок с частотами звукового диапазона.

При больших частотах и малой длине волны электромагнитного поля его трудно рассматривать в виде отдельных составляющих: электрической и магнитной. В этом случае говорят об электромагнитном излучении, которое оценивается комплексно. К таким излучениям относятся:

- ультракоротковолновое излучение (УКВ-излучение);

- высокочастотное и сверхвысокочастотное излучение (ВЧ и СВЧ-излучение);

- ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение);

- рентгеновское излучение (R-излучение);

- g - излучение.

Перечисленные виды электромагнитного излучения следует отнести к ионизирующим излучениям, т.е. излучениям, распространение которых в окружающей среде приводит к её ионизации или разрушению естественной равновесной атомной структуры вещества. Вредное воздействие перечисленных излучений может оцениваться как проникающая радиация.

Движущиеся заряды, электрические токи электрического поля, а также постоянные магниты создают магнитное поле.

Магнитное поле представляет собой упорядоченное построение электронных орбит атомов относительно ядра под действием внешнего электрического поля.

Электрическое и магнитное поля являются составляющими единого электромагнитного поля. Это определяется их взаимным возникновением и существованием: движущиеся электрические заряды создают магнитное поле, а движущееся магнитное поле создает движущиеся заряды электрического поля.

ВФ ЭУ проявляются на практике невидимой и неощущаемой проникающей радиацией электромагнитного поля (ЭМП), которое воздействует на организм человека вблизи источников ЭМП с возрастанием интенсивности по мере приближения к источнику или увеличения частоты (уменьшения длины волны) ЭМП.

Устройства электроснабжения электрических железных дорог (трамвай, метро, промышленный и магистральный электрический транспорт) подразделяются на две системы электроснабжения электрического подвижного состава (ЭПС), характеризующиеся родом тока этих систем:

- устройства системы электроснабжения электрической тяги постоянного тока;

- устройства системы электроснабжения электрической тяги переменного тока.

Система электроснабжения электрической тяги постоянного тока может выполняться для электрической тяги различного назначения с разными уровнями напряжения:

- электрическая тяга с номинальным напряжением 3 кВ на токоприёмнике электрического локомотива (на питающих шинах источника питания номинальное напряжение 3,3 кВ) применяется для магистрального и промышленного транспорта (исследуется возможность применения повышенных напряжений 6 и 12 кВ);

- электрическая тяга напряжением 1,5; 0,75 и 0,6 кВ на токоприёмнике электрического локомотива (на шинах источника питания 1,7; 0,85 и 0,65 кВ) применяется в промышленном транспорте, в метрополитене и трамвае.

Принципиальная электрическая схема питания электрической тяги постоянного тока (рис.9.2) включает питающую энергосистему, в которую в общем случае могут быть включены тепловые 1, гидравлические 2 и атомные 3 электростанции, объединёнными линиями электропередачи и распределительными подстанциями. Преобразовательная выпрямительная тяговая подстанция постоянного тока или тяговая подстанция однофазного переменного тока 6 потребляет электрическую энергию от внешней энергосистемы и районной подстанции 4 через двухцепную ЛЭП 5. Передача электрической энергии к электрическому локомотиву (передвижной тяговой электрической установке) 9 осуществляется с помощью питающего фидера 7 контактной сети (контактного провода, контактного рельса в метрополитене) 8 и рельсового пути (рельсовой сети, рельсовой линии), играющего роль «обратного» провода.

Рис. 9.2. Принципиальная схема электроснабжения

электрической тяги:

1 - тепловая электростанция; 2 - гидравлическая электростанция; 3 – атомная электростанция; 4 - районная трансформаторная подстанция; 5 - линии электропередачи; 6 - тяговая подстанция; 7 - питающая линия тяговой сети; 8 - контактная сеть; 9 - электрический локомотив

Выпрямительная преобразовательная тяговая подстанция постоянного тока включает в себя, как правило, несколько электрических установок различного уровня напряжения:

- открытое распределительное устройство 110 кВ (ОРУ-110) внешнего электроснабжения системы с эффективно заземленной нейтралью (редко 220 и более);

- открытое распределительное устройство 35 кВ (ОРУ-35) для электрического питания нетяговых потребителей;

- закрытые распределительные устройства 6 кВ или 10 кВ (ЗРУ-6, ЗРУ-10) для питания выпрямительных установок тягового электроснабжения, потребителей собственных нужд, автоблокировки и нетяговых потребителей;

- распределительное устройство тягового электроснабжения, включающее открытую часть (тяговые трансформаторы выпрямительной установки, фидеры и выключатели контактной сети) и закрытую часть (выпрямительные или выпрямительно-инверторные установки, шины, быстродействующие выключатели);

- распределительное устройство собственных нужд трёхфазного переменного тока напряжением 220/380 В, как правило, с изолированной нейтралью;

- распределительное устройство собственных нужд постоянного тока напряжением 110 или 220 В, включая аккумуляторную батарею.

Электрическая тяговая сеть включает контактную сеть, рельсовую сеть (рельсы железнодорожного пути) и питающие линии (фидеры), осуществляющие электрическое питание тяговой сети. Контактная сеть секционируется с помощью секционных изоляторов или изолирующих сопряжений контактной сети. Электрическое питание секций контактной сети осуществляется от тяговых подстанций через автоматические выключатели и мачтовые разъединители контактной сети. В местах секционирования могут устанавливаться посты секционирования, на которых устанавливаются автоматические выключатели и разъединители контактной сети, и пункты параллельного соединения с разъединителями контактной сети. На опорах контактной сети могут устанавливаться дополнительные линии и усиливающие устройства, а также устанавливаются разрядники для защиты от грозовых перенапряжений.

Электрический локомотив представляет собой тяговую электрическую установку, основными элементами которой являются: устройства токосъёма (пантографы); силовая сеть электрического локомотива, включая быстродействующие выключатели; пусковые резисторы (реостаты); тяговые электродвигатели; устройства переключения силовой цепи тяговых двигателей; электрические двигатели вспомогательных машин; разрядники; электрическая сеть и приборы управления, защиты и контроля силовых электрических цепей.

Устройства управления элементами силовой цепи локомотива включают электрические и пневматические элементы.

Рельсовый путь на электрических железных дорогах представляет собой силовую электрическую линию (электрическую рельсовую сеть) отрицательного полюса тяговой подстанции постоянного тока, не имеющую хорошего электрического контакта с проводящим электрический ток грунтом (землёй), однако из-за большого протяжения электрических рельсовых сетей их потенциал по отношению к нулевому потенциалу земли при протекании силовых токов электрических локомотивов условно (по сравнению с номинальным напряжением) принимают равным нулю.

Это обстоятельство служит основанием для использования в ряде случаев рельсов в качестве естественного заземляющего устройства (ЗУ) для конструкций железнодорожного транспорта.

Рельсовая сеть, кроме рельсов рельсовых линий электрифицированных железных дорог, включает дроссели трансформаторы рельсовых цепей автоблокировки, рельсовые («отсасывающие») фидеры и присоединения заземляющих устройств.

Схема питания железной дороги постоянного тока включает преобразовательные тяговые подстанции, а схема питания переменного тока - тяговые трансформаторные подстанции (рис.9.3).

Рис. 9.3 Принципиальные схемы питания железной дороги

постоянного (I) и переменного тока (II):

1 - электровоз; 2 - линии первичного электроснабжения; 3 - тяговые преобразовательные и трансформаторные подстанции; 4 - контактная сеть; 5 - рельсы

Электроустановками (ЭУ) называется совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

ЭУ условно можно подразделить на электроустановки:

- трехфазного переменного тока промышленной частоты,

- однофазного переменного тока промышленной частоты,

- постоянного тока,

- специальные установки.

По условиям электробезопасности ЭУ разделяются по действующему значению напряжения на:

- электроустановки до 1 кВ,

- электроустановки выше 1 кВ.

Электрической сетью называется совокупность ЭУ для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных (ВЛ) и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Приёмником электрической энергии (электроприёмником ЭП) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Потребителем электрической энергии называется электроприёмник или группа электроприёмников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории. ЭУ, включающие электрические сети и ЭП, являются источниками ЭМП.

По роду тока электроустановки подразделяются:

- на установки постоянного тока,

- установки переменного тока.

По способу выполнения электрических сетей ЭУ переменного тока подразделяются:

до 1 кВ

- трехфазные четырёхпроводные и пятипроводные (TN-C, ТТ, TN-S) с глухозаземленной нейтралью,

- трёхфазные трёхпроводные с изолированной нейтралью (IT),

выше 1 кВ

- трёхфазные трёхпроводные с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю),

- трехфазные с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю),

специальные, включая тяговые сети постоянного и однофазного переменного тока, до и выше 1 кВ.

ЭМП ЛЭП и открытых распределительных устройств (ОРУ) электроустановок существенно зависит от способа выполнения сетей и, в частности, от него зависит соотношение напряженности электрического и магнитного полей в пространстве, окружающем ЛЭП.

Промышленные ЭУ создают вокруг себя ЭМП, вредное воздействие на человека которых определяется следующими основными факторами:

- продолжительностью воздействия,

- расстоянием или размером санитарно-защитной зоны между источником ЭМП и местом расположения человека,

- величиной напряжения ЭУ,

- геометрическим расположением токоведущих проводников в пространстве над поверхностью земли,

- родом тока (постоянного или переменного), частотой переменного тока,

- величиной тока (передаваемой энергии), протекающего по проводникам ЭУ,

- магнитной и диэлектрической проницаемостью среды.

Техническое перевооружение железных дорог в связи с переходом на электрическую тягу существенно изменило условия труда всех железнодорожников. Большинство из них вынуждены облучаться ЭМП контактной сети и продольных ЛЭП на станциях и перегонах в течение всего рабочего дня.

В конце 1970-х годов практическое применение в мире получила мобильная связь. К ней относятся: беспроводный телефон, персональный радиовызов (пейджинг), сотовая связь, транковая связь и мобильная спутниковая связь.

Беспроводный телефон содержит два основных блока: один устанавливается вблизи телефонной розетки и подключается к ней, а другой – носимая трубка. В обоих блоках находятся радиостанции двухсторонней связи. Радиусы действия радиостанций составляют от сотен метров у маломощных передатчиков до десятков километров для автомобильных радиостанций. Беспроводные телефоны в России работают на частотах 814—815 МГц, 904—905 МГц и 450—1800 МГц с различными видами модуляции (11, 50 и 270 Гц).

Пейджинг – система односторонней мобильной связи (односторонний мобильный телеграф). Пейджинг осуществляет передачу коротких сообщений с терминала центра системы на абонентские приемники – пейджеры. Радиус действия пейджинговых систем может достигать 100 км.

Наиболее распространенным и чрезвычайно быстро развивающимся видом мобильной связи является сотовая связь. Она работает на частотах от 400 МГц до 2000 МГц. Работа мобильной связи сопряжена с электромагнитным излучением. Источниками с электромагнитных полей радиочастотного диапазона являются и базовые станции, и радиорелейные линии связи, и подвижные станции. Особенность базовых станций и радиорелейных линий связи в том, что они равномерно распределены по территориям городов, максимально приближены к местам проживания человека и излучают электромагнитные поля круглосуточно.

У подвижных станций наиболее интенсивные электромагнитные поля регистрируются в непосредственной близости от радиотелефона (на расстояниях до 5 см). Мощность их излучения лежит в интервале от 0,8 до 20 Вт. В принятом в нашей стране за основу европейском стандарте GSM (диапазон частот 880—915 МГц) абонентские аппараты излучают мощность 2Вт. Плотность потока энергии в системе GSM-900 (900 МГц) – 20—159 мкВт/см². В системе телефона NMT-4501 (450 МГц) Плотность потока энергии лежит в интервале 316—1000 мкВт/см².

Характер распределения ЭМП в пространстве, окружающем телефон, значительно изменяется в присутствии абонента (при разговоре человека по телефону). Голова человека при этом поглощает от 10,8 до 98 % энергии, излучаемой модулированными сигналами различных несущих частот.

Транковая связь подобна сотовой связи, но включает всего одну ячейку. Радиус ячейки транковой связи может достигать 50 км и более. Мощность передатчиков транковой связи значительно превышает мощность передатчиков сотовой связи. В России действуют транкинговые сети, предназначенные в основном для обеспечения оперативной радиосвязи с муниципальными службами, скорой медицинской помощью, службами безопасности и другими экстренными службами.

Спутниковая система связи осуществляется с помощью искусственных спутников Земли и обеспечивает возможность одновременного обслуживания больших территорий. В России спутниковая система связи «Global-Star» развернута на базе 48 низкоорбитальных и 4 резервных станций.

Локальное воздействие на население оказывают электромагнитные поля промышленных и медицинских высокочастотных установок.

Персональные электронно-вычислительные машины также являются источниками комплекса физических факторов электромагнитной природы, воздействие которых негативно отражается на состоянии здоровья. При эксплуатации видеодисплейных терминалов в зоне размещения оператора формируются электромагнитные поля промышленной частоты, а также частот оптического диапазона.

Население крупных городов одновременно облучается электрическими полями, магнитными полями, электромагнитными полями в диапазоне от 0 до сотен ГГц.

Естественные ЭМП в атмосфере имеют различное происхождение, включая меняющиеся в течение суток магнитные поля с индукцией порядка
3×10^-8 Тл, которые вызваны солнечным и лунным влиянием на ионосферные токи. Наибольшие атмосферные ЭМП возникают периодически в результате интенсивной солнечной активности и гроз, достигая индукции порядка
5×10^-7 Тл во время больших магнитных бурь.

Волновые и корпускулярные излучения Солнца находятся в диапазоне частот 0,1—3000 Гц. Индукция переменных магнитных полей составляет приблизительно 10^-7 Тл. Это значение претерпевает существенные изменения при пертурбациях на Солнце – около 10^-7—10^-5 Тл. Переменные магнитные поля космического происхождения оценивается индукцией около 10^-14 Тл при частотах 0,005—0,1 Гц.

Вариации солнечной активности приводят к магнитным бурям, которые вызывают изменения магнитных полей.

Одновременно на Земном шаре возникает около 2000 гроз, по время которых молния ударяет в земную поверхность около 16 раз в секунду. Возникающий на уровне Земли ток может достигать 2×10⁵ А. Электромагнитные поля с очень широким частотным диапазоном (от нескольких герц до нескольких мегагерц) возникают во время ударов молнии и распространяются на большие расстояния, влияя на суммарное магнитное поле Земли. При наложении на магнитное поле Земли переменных магнитных полей, связанных с нерегулярными атмосферными явлениями и возникновением резонансных частот 8—40 Гц напряженностью Н = 10^-5 А/м, образуются слабые переменные магнитные поля. Эти ЭМП, генерированные разрядами молний, распространяются в пространстве между земной поверхностью и нижней границей ионосферы.

Естественное ЭМП Земли характеризуются:

- индукцией МП (5—10)×10^-8 Тл при частоте пульсаций 0,0002—0,1 Гц;

- кратковременными геомагнитными пульсациями с частотой 5 Гц и продолжительностью от нескольких минут до нескольких часов;

- наличием магнитной индукции ЭМП от 10^-11 Тл до 10^-14 Тл при частотах пульсаций от 0,1 кГц до 3 кГц.

На естественное ЭМП Земли накладываются ЭМП техногенного происхождения, которые могут оказывать влияние на протекание процессов в биосфере Земли.