Воздействие переменных упругих (инфразвуковых) и электромагнитных полей с аномально большими амплитудами наиболее наглядно проявляется при катастрофических природных и техногенных явлениях. Например, при разрушительных землетрясениях, бурях, мощных ядерных взрывах, при запусках космонавтов, на самолетах, на заводах с виброустановками и так далее. Во всех подобных случаях амплитуды соответствующих частот во много раз превышают амплитуды, при которых органы человека работают нормально в повседневной жизни. В этих случаях отдельные органы и человек в целом отрицательно реагируют на воздействие более мощных вынужденных механических колебаний (например, инфразвука), даже при кратковременных воздействиях. Отдельные органы могут прекратить свое нормальное функционирование, что во многих случаях приводит к осложнениям, а иногда и к смертельному исходу.

Необходимо учитывать явления противоположного характера, когда колебания с небольшими амплитудами при продолжительном воздействии (минуты, часы, дни) на организм приводят к сбоям в ранее нормально функционировавших органах, и человек часто теряет возможность контролировать себя, а в некоторых случаях эти органы. Очень важно контролировать повторяемость этих воздействий (их частоту) и возможности адаптации организма между последующими воздействиями интенсивных физических полей.

Аномальные медико-биологические явления практически обнаруживаются на всей территории проявления землетрясения от 10 до 3 баллов. Районы проявления сейсмобиологических могут охватывать громадные пространства и большие массы людей. Медико-биологические последствия сильных землетрясений и связанный с ними социальный ущерб определяется многими факторами: силой землетрясения (энергией очага землетрясения), временем его возникновения, количеством и частотой повторных толчков или афтершоков, спектральной характеристикой сейсмических и электромагнитных низкочастотных колебаний и так далее. Наиболее тяжкие и разнообразные последствия землетрясений наблюдается у людей в больших городах. В этих случаях они регистрируются наиболее тщательно и более подробно. Рассмотрим одно из проявлений аномальных воздействий на сердечно-сосудистую систему в эпицентральной области Ташкентского землетрясения 26 апреля 1966 года. После главного толчка и всех последующих афтершоков во все городские больницы увеличилось поступление больных с повышенным артериальным давлением, гипертоническими кризами и инфарктами миокарда.

Кровообращение человека – колебательное движение низкой частоты. Если частота инфразвуковых колебаний близка или равна ему, то возникает резонанс. Амплитуда сердечных сокращений увеличивается настолько, что происходит разрыв коронарных артерий. Если инфразвуковые колебания противоположны по фазе сердечным сокращениям, то кровообращение тормозится, а при достаточной интенсивности инфразвука сердце может остановиться. Опыты, проведенные на животных, подтвердили эти расчеты. Наряду с инфразвуковыми (сейсмическими) полями на сердечно-сосудистую систему оказывают сильное воздействие электромагнитные поля. Во время землетрясения над очагом в эпицентральной зоне излучается интенсивное электромагнитное поле большой мощности порядка 100 000 в/м в широком диапазоне частот, которое также в сильной степени влияет на человека и животных. Опыты с воздействием на животных искусственных магнитных полей показали, что наиболее сильным биологическим эффектом обладают поля с частотами, близкими к биоритмам мозга (2–10 Гц). Так, у кроликов при напряженности электрического поля 0,5 в/м и частоте 2–8 Гц отмечено понижение частоты сердечных сокращений. У обезьян при воздействии электрического поля с частотой 7 Гц и напряженностью 10 в/м ускоряется время реакции на 10 %. Отсюда следует, что действие на живой организм производят как сейсмические (механические), так и электромагнитные поля (волны), а в организме эти воздействия обладают сложной взаимосвязью.

Изменение психологического состояния человека при воздействии на него спектра колебаний от землетрясения является одним из ряда аномальных медико-биологических явлений, возникающих при разрушительных землетрясениях. Попытаемся связать некоторые сейсмобиологические явления с геофизическими полями. Сейсмобиологию можно считать одним из разделов биофизики, которая дает возможность изучать жизнедеятельность биологических объектов при резко изменяющихся геофизических полях. Введение термина «сейсмобиологические явления» характеризует поведение биологических объектов в условиях землетрясений, как одного из видов катастроф, наиболее грозных и наиболее часто происходящих на земном шаре. Для землетрясений характерна совокупность и одновременность воздействия на биологические объекты резко изменяющихся упругих механических (сейсмических) и электромагнитных полей, необходимо учитывать фактор внезапности. Результаты подобных воздействий, вероятно, проявляются и при других катастрофических природных процессах. Это, например, извержение вулканов, воздействие ураганов, смерчей и цунами, падение крупных метеоритов, вспышки солнечной активности и т. п., к тому же классу событий следует отнести техногенные катастрофы: ядерные взрывы, катастрофы на АЭС и на других предприятиях. Многие перечисленные катастрофические природные процессы взаимосвязаны между собой, поэтому в дальнейшем нужно рассматривать не только влияние землетрясений на биологические объекты, но и совокупность всех взаимосвязанных катастрофических природных процессов.

Влияние мощных колебаний в диапазоне инфразвуковых частот 3–20 Гц на отдельные органы человека впервые были исследованы французскими учеными в 60-е годы нашего столетия. Этот диапазон также эффективно действует на человека и биологические объекты во время землетрясения. Французские ученые создали мощные инфразвуковые генераторы в широком диапазоне инфразвуковых частот (3–20 Гц), и при проведении экспериментов было выявлено, что инфразвук с частотой 7 Гц смертелен для человека при больших мощностях излучателя порядка 100 ватт. Инфразвук заставляет колебаться внутренние органы. Это приводит к столь сильному раздражению, что в течение нескольких последующих часов всякий низкий звук отзывается в теле болезненно. В закрытом помещении инфразвук 7 Гц при мощности в 1 ватт вызывает такое ощущение, будто «голова готова взорваться». Частота 7 Гц особенно вредна из-за того, что соответствует альфа-ритму мозга. В зависимости от задач диапазон исследований расширяется от десятых долей Гц до 60 Гц. Особенно заинтересованно эти исследования проводились в области космонавтики, авиации, на предприятиях, где имелись виброустановки, метрополитене, на судах с подводными крыльями и на других объектах. Оказалось, что в спектре колебаний всех этих объектов имеется тот же диапазон частот (1– 30 Гц) с теми же величинами амплитуд колебаний, которые имеются в амплитудно-частотных спектрах при 3–9-балльных землетрясениях.

При проведении экспериментальных работ установлено, что физическими характеристиками инфразвука, определяющими их влияние на человека, являются частота, интенсивность (амплитуда), направление действия в анатомических осях тела, продолжительность и внезапность воздействия. Наиболее важными параметрами колебания являются частота и амплитуда. Особенности воздействия инфразвука на организм человека обусловлено тем, что тело человека является сложной колебательной системой с несколькими собственными частотами колебаний. Поэтому многие изменения в организме человека строго обусловлены частотными характеристиками вибраций (колебаний). Наиболее неприятными и даже опасными для здоровья человека являются колебания резонансных частот, при которых частота собственных колебаний тела или органов совпадает с частотой вынужденных колебаний. При этом резко возрастает амплитуда колебаний тела или отдельных органов, усиливаются физиологические реакции организма и могут возникнуть механические повреждения органов и тканей. Первый резонанс тела при действии вибрации по продольной оси человека соответствует частотам 4–5 Гц. Второй резонанс возникает на частотах 12–24 Гц. При частотах колебаний 20–30 Гц наблюдается резонанс головы, а при 60 Гц – глазных яблок. Низкочастотные инфразвуковые колебания (до 1 Гц) вызывают синхронизацию альфа-ритма. В результате возникает депрессия, а затем она переходит в экзальтацию (возбужденное состояние).

При воздействии инфразвука частотой 20 Гц отмечены особенно выраженные изменения в соотношении основных нервных процессов в коре головного мозга с преобладанием процессов торможения. Это связано с резонансом головы на данной частоте. На практике это приводит к конфликтным ситуациям, а иногда это ведет к агрессивным действиям. Как ни странно, это часто проявляется при землетрясениях у людей, которые сами это осознают, а потом об этом рассказывают. Низкочастотные колебания от долей Гц до 3–4 Гц являются адекватным раздражителем вестибулярного аппарата, и их воздействие сопровождается развитием явлений, характерных для болезней движения: головокружение, тошнота, рвота, потливость, потеря пространственной ориентации. Под влиянием вибрации с частотой 4 Гц отмечено снижение остроты зрения, сужение поля периферического зрения, нарушения цветового восприятия. Наибольшие изменения цветового восприятия отмечены на частотах 20, 30 и 60 Гц, которые являются резонансными для головы и глазных яблок. В результате наблюдаются нарушения взаимодействия анализаторов, в частности двигательного и зрительного, как у некоторых людей при землетрясении, так и у летчиков-испытателей, при аналогичных параметрах колебаний, которые могут на несколько секунд потерять зрение, что часто приводит к катастрофе.