Текст книги "Медицинские информационные системы: многомерный анализ медицинских и экологических данных"

Проанализированы основные метеорологические данные: атмосферное давление, парциальное давление водяного пара, температура воздуха, осадки, продолжительность солнечного сияния, архив которых находится в Государственном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации – Мировой центр данных» (ВНИИГМИ-МЦД). Адрес учреждения: Россия, 240035, г. Обнинск Калужской области, ул. Королева 6, ВНИИГМИ-МЦД. Этот институт входит в систему Мировых центров данных (МЦД), основанную в 1957 г. и действующую под эгидой Международного совета научных союзов (МСНС).

Использованы среднемесячные данные по станции 26063 (Санкт-Петербург) за период с 1996 по 2008 год (Электронный каталог ВНИИГМИ-МЦД (с 1991 г.) – http://meteo.ru/izdan/ukazatel.htm).

Массив создавался по данным, содержащимся на технических носителях Госфонда. В публикуемой версии массива ряды данных содержат информацию с начала наблюдений на станции по 2008 год (включительно).

Формат записи в файлах данных:

Таблица 1.4

Метеорологические параметры представлены в основных единицах измерения, а именно:

– атмосферное давление в гектопаскалях (гПа) с точностью 0,1 гПа, в том числе минимальное;

– парциальное давление водяного пара в гектопаскалях (гПа) с точностью 0,1 гПа;

– температура воздуха в градусах Цельсия (°С) с точностью 0,1 градуса, в том числе минимальная;

– осадки в миллиметрах с точностью 0,1 мм;

– продолжительность солнечного сияния в часах;

– максимальная скорость и направление ветра (м/сек);

– точка росы, в том числе максимальная.

Перечень станций составлен на основании Списка станций Росгидромета, включенных в Глобальную сеть наблюдений за климатом (утвержденного руководителем Росгидромета 25 марта 2004 г.) и Списка реперных метеорологических станций Росгидромета, подготовленного в Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова (исп. зав. ОМРЭИ ГГО В. И. Кондратюк).

Задачей Центра является сбор и распространение метеорологических данных и информационной продукции по странам мира и в особенности по России. Информационная база Центра постоянно пополняется. В МЦД накапливается информация всех международных исследовательских программ, ведущихся под эгидой МСНС, направленных на изучение системы Земли.

МЦД, действующие на базе ГУ ВНИИГМИ-МЦД, входят в состав регионального кластера, созданного на основе группы российских Мировых центров данных и украинского Мирового центра данных по геоинформатике и устойчивому развитию, и участвуют в процессе перехода от Системы Мировых центров данных (WDC System) к Мировой системе данных (World Data System).

Временная изменчивость метеорологических параметров, таких как продолжительность солнечного сияния, парциальное давление водяного пара, температура воздуха и осадки, изображена на рисунке 1.10. Значения месячной суммарной продолжительности солнечного сияния, среднемесячного парциального давления водяного пара и среднемесячной температуры воздуха меняются в зависимости от сезона, и только на суммарное количество осадков время года не оказывает влияния.

Самое высокое значение продолжительности солнечного сияния за летние периоды наблюдалось в июне 1999 года и составило 344 часа. Минимальное значение продолжительности солнечного сияния было зафиксировано в декабре 1999 года – 2 часа.

Максимальное значение парциального давления водяного пара за все летние периоды приходится на июль 2003 года, минимальное – на февраль 2007 года, эти значения соответственно составили 18,7 и 2,4 гПа.

Минимальное значение среднемесячной температуры воздуха, за весь период исследования –10,7 °C зафиксировано в феврале 1996 года и феврале 2006 года. Максимальное значение, которое составило 21,8 °C, наблюдалось в июле 2001 года.

На рис. 1.11. представлена временная изменчивость двух метеорологических параметров: атмосферного давления и осадков. Из рисунка видно, что при понижении атмосферного давления количество месячных сумм осадков возрастает и наоборот, если давление повышается – количество осадков уменьшается.

Рис. 1.10. Многолетняя среднемесячная изменчивость продолжительности солнечного сияния, парциального давления водяного пара, температуры воздуха и осадков

Рис. 1.11. Многолетняя временная изменчивость среднемесячного атмосферного давления и месячных сумм осадков

Максимальное значение атмосферного давления за весь период исследования (1030 гПа) наблюдалось в январе 1996 года, минимальное (988 гПа) – в январе 2007 года.

Максимумы значений месячных сумм осадков в основном приходятся на летние периоды, и только в сентябре 1997 года месячная сумма осадков также достигла высокого значения – 170,6 мм. Минимум – 7,7 мм – наблюдался в апреле 2004 года.

На рис. 1.12 представлен спектральный анализ парциального давления водяного пара. График содержит информацию о двух периодичностях: годовой и полугодовой. Наблюдается совпадение периодов со спектральной плотностью летальности пациентов при некоторых заболеваниях, которые описаны в 10 главе.

Рис. 1.12. Временной спектр парциального давления водяного пара атмосферы

Рис. 1.13 описывает периодичность спектрального анализа атмосферного давления. Видно, что периодов по количеству больше и они наблюдаются чаще, чем при спектрах давления водяного пара: 39 месяцев, 19,5 месяца, 8,2; 5,38; 3,8; 2,84 и 2,1 месяца. Далее в главе 10 будет показано, что длительный период в 39 месяцев ни с одним из видов летальности от рассмотренных патологий не совпадает. Остальные же периоды совпадают с периодичностями спектров летальности многих заболеваний, но наибольшая синхронность по этому периоду получена при изучении летальности пациентов, которым были сделаны операции на грудной клетке.

Рис. 1.13. Временной спектр атмосферного давления

В спектральном анализе температуры воздуха наблюдается только одна периодичность – годовая, это изображено на рис. 1.14.

Рис. 1.14. Временной спектр температуры воздуха

Временной спектр продолжительности солнечного сияния, изображенный на рис. 1.15, так же, как и спектр температуры, содержит один период – 12 месяцев. Этот период совпадает с периодом спектрального анализа летальности при некоторых заболеванях (глава 10).

Рис. 1.15. Временной спектр продолжительности солнечного сияния

Рис. 1.16. демонстрирует спектральную плотность осадков. Спектр содержит следующие периодичности: 39 месяцев, 12 месяцев, 8,2, 6, 4, 3,39 и 2,29 месяца. Из всех периодов только один не имеет совпадений с периодами спектрального анализа смертностей от трех заболеваний – это период 39 месяцев, остальные периодичности со спектрами болезней имеют пересечения.

Рис. 1.16. Временной спектр осадков атмосферы

1.6. Характеристика приливного потенциала

Для всех тел Вселенной, перемещающейся по постоянной орбите, гравитационное ускорение, создаваемое другими телами (планетами, спутниками), из-за орбитального движения тела и за счет центробежного ускорения полностью компенсируется в их центрах масс. Из-за пространственной протяженности тела (например, Земля) гравитационное ускорение под влиянием других небесных тел (например, Луна, Солнце) незначительно позиционно-зависимо, тогда как центробежное ускорение остается постоянным как в пределах тела, и на поверхности тела. Различие между гравитационным ускорением и центробежным ускорением – небольшое приливное ускорение.

Вычисление функционала приливного потенциала (например, приливного ускорения, приливного наклона, приливного напряжения) на определенной станции и в определенный момент времени может быть выполнено с использованием одного из двух методов:

– используя эфемериды (координаты) астрономических тел (Луна, Солнце и планеты), функционалы приливного потенциала можно вычислить с очень высокой точностью для твердой безводной Земной модели. Этот метод используется для создания перечня приливных потенциалов и так называемого эталонного ряда, чтобы проверить каталоги приливного потенциала (например, Wenzel, 1996a). Но его практическое применение ограничено менее точными требованиями, так как при этом невозможно точно вычислить приливные эффекты для покрытой водой упругой земной поверхности;

– приливной потенциал может быть расширен в твердой сферической гармонике; спектральный анализ сферической гармоники приливного потенциала позволяет создать каталог приливных потенциалов (таблицу амплитуд, фаз и частот для некоторых приливных волн). В настоящее время доступны несколько каталогов приливных потенциалов с различной точностью и различным общим количеством приливных волн.

Для обработки гравитации используется программа ETGTAB версия 3.0, разработанная в 1996 году профессором Др. – Инг. Хабилем Гансом-Георгом Венцелем. Программа ETGTAB может использоваться для вычисления земных потоков с временным интервалом 1 час или 5 минут для одной определенной станции, чтобы определить земные ценности потока (приливной потенциал, ускорение, наклоны). Там могут использоваться три различных приливно-отливных потенциальных события (Дудсон 1921, Картрайт ТАЙЛЕР Эдден-1973, Тамура 1987), а также наблюдаемые периодические параметры. Программа написана в основном в ФОРТРАНЕ 90 (ANSI-стандарт), за исключением функций, которые используются, чтобы вычислить фактическое используемое время в пределах подпрограммы GEOEXT.

Рис. 1.17 показывает изменчивость приливного потенциала: среднее значение, медиану, стандартное отклонение, минимум и максимум. Линии представляют собой чередование минимумов и максимумов с периодом примерно полгода.

Рис. 1.17. Многолетняя среднемесячная изменчивость приливного потенциала

Среднее приливного потенциала изменяется от 0 до 900, минимумы значений среднего приливного потенциала наблюдаются в основном в середине года и варьируются от 0 до 200, а максимумы – в конце, их значения в районе 900. Кривая медианы приливного потенциала совпадает с кривой среднего значения, максимумы и минимумы приходятся на те же времена года.

Значения стандартного отклонения приливного потенциала изменяются в пределах от 50 до 500, амплитуда постепенно увеличивается, хотя и незначительно. Минимумы приходятся на конец года и варьируются от 50 до 100, соответственно, максимумы – на начало года, их значения меняются от 380 до 500.

Кривая максимального значения приливного потенциала имеет небольшую амплитуду и содержит значения от 650 до 1100. Минимумы приходятся на начало года и меняются от 650 до 790, максимумы наблюдаются в конце года и варьируются от 1050 до 1100.

Кривая минимального значения приливного потенциала меняется от –750 до 800, то есть амплитуда колебания большая, и она незначительно меняется (немного увеличивается). Минимумы колеблются от –750 до –350 и наблюдаются в летние периоды, максимумы содержат значения от 750 до 820 и приходятся на холодное время года.

На рис. 1.18 показана периодичность повторения приливного потенциала.

Рис. 1.18. Временной спектр динамики приливного потенциала

Вопрос о том, что такое гравитация и с какой скоростью распространяется гравитация, привлекает пристальное внимание физиков всего мира уже несколько столетий. Закон всемирного тяготения И. Ньютона по умолчанию принимает ее бесконечной. При этом сам Ньютон полагал, что, хотя эта скорость и очень велика, однако она конечна (оценка скорости распространения гравитации http://gravity.khakassia.ru/content/view/20/1/).

Факт распространения электромагнитных волн (ЭМВ) в вакууме космоса до сих пор остается загадкой и служит основанием для возврата к понятию «эфир», которое существовало до ХХ века. Электромагнитная волна (свет) может распространяться только в физической среде, структура которой ограничивает скорость распространения света. Проблема гравитации остается центральной и не решенной проблемой наряду с задачей распространения света в пространстве. В общей теории гравитации использовано понятие «пространство – время» в качестве самостоятельной категории в устройстве мира (ключ к пониманию Вселенной (краткое резюме) http://www.laboratory.ru/articl/hypo/ax02r.htm).

Электромагнитные лучи, проходящие вблизи гравитирующего тела, испытывают рефракцию под влиянием поля тяготения этого тела (Эйнштейн А. Собрание научных трудов / M.: Наука. 1966. Т. 2. С. 436).

На единицу скорости изменения гравитационного радиуса при частоте 1011 Гц. Единицы доплеровского сдвига частоты, скорость изменения гравитационного радиуса порядка 0,01. Для объекта с гравитационным радиусом, равным 0,01 м, по доплеровскому сдвигу частоты возможно отслеживать достаточно большие изменения гравитационного радиуса.

Галактики, скопления галактик имеют большие значения гравитационного радиуса и дают большие величины времени запаздывания и доплеровского сдвига частоты. Во вселенских масштабах они играют существенную роль, поскольку создают ту картину звездного неба, которую мы видим. Механизм гамильтоновой механики универсален для изучения этой картины, поскольку позволяет по видимой яркости или интенсивности звезд оценивать параметры источника гравитационного поля, которым создается эта картина.

Космическое пространство заполнено космическим веществом – эфиром, который вращается вокруг каждого небесного тела с огромной скоростью (В. А. Ацуковский «Общая эфиродинамика». М., 1990 г.: Теория вихревой гравитации и сотворения вселенной http://ntpo.com/secrets_space/secrets_space/10.shtml).

Вихревая гравитация. Космическое пространство заполнено газообразным веществом – эфиром, который существуют в состоянии завихренности. Действие сил гравитации подчиняется законам аэродинамики.

Возможные отклонения или уточнения в предложенном расчете может определить и решить только коллективный творческий труд в различных отраслях науки и техники. В настоящей работе основной целью было доказательство нового принципа всемирного тяготения.

Khaidarov K. A. (December 31, 2004. Основы эфирной теории гравитации http://www.inauka.ru/blogs/article78883.html) на основе классических работ Роберта Гука, Даниила Бернулли и Леонарда Эйлера в результате проведенных исследований предложил гипотезу реальной природы гравитации, а именно:

• гравитационное поле есть поле напряжений в эфире по Гуку;

• гравитационное поле есть аддитивная функция куба радиуса расстояния от небесного тела;

• гравитационное поле, то есть потенциальная энергия деформации эфира + кинетическая энергия амеров, есть вместилище энергии масс – Mc²;

• ньютоновская небесная механика имеет место только для пробных тел в гравитационном поле одного тяжелого тела, и не более;

• центростремительная сила гравитации, введенная Исааком Ньютоном, является артефактом; реально существует лишь сила инерции Галилея и порожденная ею центробежная сила направленная в сторону, обратную от локального центра кривизны траектории;

• баланс сил в движении небесного тела определяется балансом центробежной силы инерции Галилея с силой, порождаемой локальным градиентом давления эфира согласно гидродинамическому уравнению Леонарда Эйлера;

• гравитационная сила многих тел в общем случае не является центральной;

• задача многих тел решается элементарно в теории эфира суммированием поля деформаций;

• гравитационное взаимодействие вопреки выдумкам релятивистской физики есть наиболее сильное и основное из всех физических взаимодействий, а все остальные – есть побочные проявления движений в эфире.

Глава 2
Биоритмы и ритмы космоса

2.1. Ритмозадающие свойства космогеофизических факторов

Эффекты воздействия космогеофизических факторов на биосферу очень разнообразны. Так, скорость окисления тимоловых соединений в зависимости от солнечной активности является показателем биотропности рассматриваемых параметров. Установлена корреляция между временем полуокисления унитиола (SH-групп) и числами Вольфа, потоком радиоизлучения Солнца на частоте 202 МГц и днями хромосферных вспышек (Соколовский В. В., 1982а; 1982б; 1984). Выявлен феномен флуктуаций в водных растворах белков и других химических веществ. Флуктуации при измерениях электрофоретической подвижности белков и фликкерных шумов сходны в синхронных опытах (Шноль С. Э. с соавт., 1983). Выделены различные гармоники макроскопических флуктуаций водных растворов белков и других веществ (Удальцова Н. В. с соавт., 1983). Обнаружена связь выводимых кортикостероидов с ГМП с разной направленностью параметров (Загорская Е. А. с соавт., 1982). Для усредненных индивидуальных хронограмм экспрессии рецепторов Т-лимфоцитов в течение дня обнаружены достоверные корреляции с характером гравитационного поля на структурно-функциональную периодичность клеток (Гариб Ф. Ю. с соавт., 1995).

Ритм является правильным чередованием лидерства двух противоположностей, являющихся залогом качественной устойчивости, условием равновесия протовоположных тенденций через управление неравновесными состояниями (Степанова С. И., 1977; Мартынюк В. С., 1996). Он понимается как устойчивое, закономерно проявляющееся повторение в организации систем и процессов и служит характеристикой функциональных систем и фактором естественного отбора, может быть подвижен и пластичен с определенным диапазоном вариаций, закрепленных филогенетически с динамически-стереотипной организацией. Филогенетически закреплено одно из свойств организма, заключающееся в «опережающем отражении» (Анохин П. К., 1979), смысл которого состоит в том, что биосистемы научились из совокупной комбинации внешних факторов делать необходимый «полезный для себя вывод» по временной организации своего собственного многомерного биологического времени. Довольно часто в природе получается так, что максимумы и минимумы космических и гелиогеофизических явлений совпадают с таковыми в органическом мире (Чижевский А. Л., 1976; Чернышев В. Б. с соавт., 1984). Следовательно между ними существуют определенные временные соотношения – биоритмы на клеточном, органном и целостном уровне: суточные, недельные, месячные, сезонные, годовые.

Клетка является самостоятельной функциональной единицей. Жизнедеятельность организма состоит взаимодействия клеток. В них происходят процессы анаболизма и катаболизма в различных соотношениях, что и составляет ее основные ритмы (Малахов Г. П., 1994). В принципе возможна синхронизация любым периодическим физическим агентом при условии близости воздействующих частот к собственным частотам биосистемы (Блехман И. И., 1971). Скорее всего, имеют место их естественное ранжирование, сочетания и комбинации, играющие роль многофакторности и многокомпонентности биоритмов. Одно из ведущих мест в системе внешних естественно-природных факторов играет ГМП, особенно в диапазоне сверхнизкочастотных колебаний (5 Гц), зависящих от СА. На центральную нервную систему эти параметры влияют особенно значимо (Сидякин В. Г. с соавт., 1983; 1996б). Изоляция и экранирование от естественного фона ЭМП приводят к десинхронозам или необратимым изменениям (Wever R., 1968; Рыжиков Г. В. с соавт., 1982). Макроскопические флуктуации в природе возрастают с увеличением гелиогеомагнитной активности, при экранировании от ЭМП не нарушаются, а искусственные электростатические поля также сохраняют их ход, но с изменением амплитуд отдельных реакций (Шноль С. Э. с соавт., 1983).

К микробиоритмам относят ритм электроэнцефалограммы человека. В пределах мезо– и макродиапазонов временные структуры обладают гармоническим единством: очень многие периоды и флуктуации обнаруживают соизмеримость и целочисленную кратность, относительно близким периодам присуще постоянство соотношений между фазами. В древности это свойство называли «музыкой сфер» (Чечельницкий А. М., 1980).

Комплексное исследование метеорологических и гелиогеофизических факторов является наиболее плодотворным при изучении биоритмов (Malek J. et al., 1962; Агаджанян Н. А., 1967; Орехов К. В. с соавт., 1981; Андронова Т. И. с соавт., 1982; Агаджанян Н. А. с соавт., 1985). В ходе многих процессов наблюдаются одни и те же периоды, что и при регистрации в ГМП: в метеорологических, акустических, инфразвуковых шумах, радиоактивности атмосферы, концентрации аэроионов, ЭМП во всем диапазоне сверхнизких частот. Но таких исследований практически нет (Опалинская А. М., Агулова Л. П., 1984).