Libmonster ID: UA-2517

Заглавие статьи ВЫСОТЫ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНОЙ ФИЗИКИ
Автор(ы) Марина ХАЛИЗЕВА
Источник Наука в России,  № 5, 2012, C. 92-96

В свое время в нашей стране действовала эффективная сеть наземных инструментов - телескопов, радаров и лидаров - для исследования Солнца и околоземного пространства, позволявшая специалистам получать результаты мирового уровня. Однако с начала 1980-х годов ситуация стала меняться не в лучшую сторону: после распада СССР часть этого оборудования перешла в собственность стран СНГ, другая устарела из-за отсутствия средств на модернизацию. Между тем изучение с помощью такого инструментария процессов на поверхности светила, их влияния на межпланетную среду, магните- и ионосферу, верхнюю атмосферу, иными словами, изучения проблем солнечно-земной физики сегодня, как никогда, актуально.

"Околоземное космическое пространство - это уже не экзотика, оно сейчас непосредственно включено в сферу деятельности человека, - сказал в интервью корреспонденту газеты "Наука в Сибири" Галине Киселевой один из известных в нашей стране интерпретаторов космической погоды академик Гелий Жеребцов. - Сегодня в этой среде работает огромное количество летательных аппаратов, спутников, от которых зависит многое в нашей жизнедеятельности - телевидение, интернет, сотовая и радиосвязь, постоянно функционирует Международная космическая станция. Здесь активно используются фундаментальные знания для решения прикладных задач в интересах экономики, безопасности страны, проводятся самые разнообразные исследовательские работы". Поэтому, утверждает ученый, важно владеть полной информацией о процессах, протекающих на Солнце и в околоземном космосе, магнитосфере и ионосфере Земли. И для сбора таких данных нужны не только спутники, но и наземные инструменты и оборудование: солнечные оптические и радиотелескопы, радары и лидары.

С точки зрения Жеребцова, 26 лет (1984 - 2010 гг.) руководившего Институтом солнечно-земной физики СО РАН (г. Иркутск), эти задачи следует решать в рамках мегапроекта, получившего название "Национальный гелиогеофизический комплекс РАН". Работы по нему указанный институт ведет в кооперации с академией с 2007 г. - именно тогда программа была представлена в Правительство РФ по поручению Президента Владимира Путина. Она предусматрива-

стр. 92

ет создание в 2012 - 2017 гг. на базе сети обсерваторий иркутского учреждения крупных экспериментальных установок, ориентированных на решение актуальных фундаментальных и прикладных задач в интересах безопасности страны и развития новых, конкурентоспособных космических технологий, в том числе двойного назначения. Общий объем инвестиций за счет средств федерального бюджета составляет -10 млрд. руб. С вводом комплекса в строй наша страна сможет осуществить переход на новый перспективный уровень отечественных экспериментальных работ в области солнечно-земной физики. Проект получил поддержку всех заинтересованных министерств и ведомств РФ, но финансирование его из центра по ряду причин затягивается, хотя Сибирское отделение РАН уже выделило средства на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Институт солнечно-земной физики СО РАН не случайно стал инициатором мегапроекта. Это - крупнейший и единственный в России центр по изучению Солнца, межпланетной среды и их влияния на Землю. По набору масштабных научных инструментов, полигонов, обсерваторий, принадлежащих одному учреждению, размещенных на огромной территории Восточной Сибири, ему нет равных.

Заметим, еще в 1886 г. в Иркутске была открыта магнитная обсерватория, с которой и начались систематические гео- и гелиофизические изыскания в России. Именно она зарегистрировала в 1908 г. загадочный эффект резкого изменения магнитного поля Земли в результате падения Тунгусского космического тела*. В 1956 г., в преддверии Международного геофизического года, ее реорганизовали в комплексную магнитно-ионосферную станцию. Через два года здесь появились первые инструменты, с их помощью наблюдали Солнце в оптическом и радиодиапазонах. А в 1960 г. на базе этой станции был создан Сибирский институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн, преобразованный впоследствии в Институт солнечно-земной физики СО РАН.

Хороший астроклимат Восточной Сибири позволил в тот год заложить Саянскую солнечную обсерваторию (в 300 км к западу от Иркутска на высоте 2000 м на советско-монгольской границе), Байкальскую


* См.: Э. Галимов, М. Назаров. Столетие Тунгусского события. - Наука в России, 2008, N 3 (прим. ред.).

стр. 93

астрофизическую (в 60 км к юго-востоку от Иркутска на горном склоне над озером Байкал) с большим солнечным вакуумным телескопом, а несколько позже в живописной долине, примыкающей к Байкалу, - Тункинскую радиоастрономическую обсерваторию. Здесь, вблизи урочища Бадары, был сооружен уникальный инструмент - Сибирский солнечный радиотелескоп - радиоинтерферометр из 256 антенн, выстроенных в форме гигантского креста. В 1996 г. коллектив его создателей получил премию Правительства РФ в области науки и техники.

Тяжелые для страны и науки 1990-е годы институт прошел с минимальными потерями. Благодаря эффективному руководству он не только сохранил обсерватории и полигоны, но и продолжил оснащать их новыми приборами. Одним словом, 50-летняя история центра убедительно доказывает: его коллектив способен реализовать программу национального масштаба.

Рассматриваемый мегапроект, отметил Гелий Жеребцов, объединит в единую сеть большой солнечный телескоп, радиогелиограф, многофункциональный радиофизический комплекс для исследования околоземного космического пространства, систему радаров и лидарно-оптический комплекс для изучения верхних слоев атмосферы.

Ввод в строй телескопа-коронографа с диаметром зеркала 3 м, по словам ученого, должен внести решающий вклад в наше понимание происхождения солнечной активности, управляющей явлениями космической погоды в межпланетной среде и околоземном пространстве. "Мы знаем, - заметил он, - что большие солнечные вспышки рождают потоки высокоэнергичных частиц. Выбросы корональной массы порождают ударные волны, ускоряющие их. Все это может вызвать нарушения в работе технических систем, представляет опасность для здоровья космонавтов, пассажиров авиалайнеров, трассы которых проходят через полярные зоны Земли".

Спусковой механизм нарушения равновесия лежит в тонкой структуре магнитного поля Солнца. Телескоп даст точные знания о микроструктуре магнитных полей в самых глубоких слоях фотосферы, позволит заглянуть в подфотосферные слои. "В конечном итоге мы придем к физически обоснованной модели солнечно-земного взаимодействия", - подчеркнул Жеребцов.

С помощью другого инструмента - многоволнового радиогелиографа, или многоволнового солнечного радиотелескопа, включенного в гелиогеофизический комплекс, - специалисты будут изучать процессы в короне Солнца. Вспышки, выбросы ионизированной массы, утверждает академик, приводят к резкому увеличению потоков плазмы солнечного ветра, ускоренных частиц и жестких электромагнитных излучений в околоземном пространстве. Источник энергии взрывных процессов - магнитное поле в атмосфере светила. При этом с выбросами плазмы к Земле "тянутся" так называемые магнитные облака, поля которых радикально влияют на геоэффективность возмущений солнечного ветра. Определение их структуры - ключевой вопрос в понимании природы солнечной активности и развитии основ и методов прогноза космической погоды. Измерение корональных магнитных полей возможно только по излучению ближайшей к нам звезды в радиодиапазоне. Наблюдения на современном радиогелиографе позволят наряду с этой диагностикой получать и качественно новую информацию для решения ключевых проблем солнечной активности.

Проект предполагает поэтапное создание трех антенных Т-образных решеток с длиной луча ~1 км. Сигнал со всех антенн будут собирать в аппаратном зале с помощью оптоволоконных линий связи, при этом специалисты получат одновременно не менее шести изображений Солнца на различных частотах. Следует отметить: при новом строительстве будут использованы излучатель Сибирского солнечного радиотелескопа в Бадарах и созданная для его обслуживания инфраструктура.

Для решения другой задачи - мониторинга мощных протонных вспышек - предполагается установить два телескопа на высоте -2000 м: на территории Саянской горной солнечной обсерватории и в поселке Нижний Архыз (Республика Карачаево-Черкес-

стр. 94

сия), где расположен крупнейший аппарат РАТАН-600 (радиотелескоп Академии наук). Вся эта система должна работать как единый пространственно разнесенный инструмент.

Но, пожалуй, наибольшие затраты связаны с созданием радиофизического комплекса для исследования ближних к поверхности нашей планеты слоев. Верхняя атмосфера (на высоте от 80 до 1500 км) составляет одну из важнейших частей единой системы Солнце-Земля и играет ключевую роль в процессах взаимодействия ионизированной и нейтральной газовых оболочек. Это та область, на которую воздействуют процессы, происходящие "сверху" (на Солнце) и "снизу" (начиная от уровня Земли и океана). Радиофизический комплекс должен внести определяющий вклад в понимание перечисленных взаимодействий.

Важную роль здесь будет играть и мезосферно-стратосферно-тропосферный радар, измеряющий параметры атмосферы в интервале от 1 до 90 км, что позволит изучать слои атмосферы как единую систему (заметим, данный метод будет впервые реализован в нашей стране). А входящий в радиофизический комплекс радар некогерентного рассеяния, разработанный с применением новейших технологий, даст параметры околоземного космического пространства, начиная с нижних слоев ионосферы (100 км) до магнитосферы (2000 км) включительно.

"Надо учитывать, - заметил Жеребцов, - что все процессы, которые мы изучаем, носят глобальный, планетарный характер, и невозможно получить цельную картину того или иного явления, если вести наблюдения в одном месте. Для полных фундаментальных исследований важна картина в целом, поэтому такие крупномасштабные исследования должны носить международный характер".

Изучение ионосферы и верхней атмосферы, подчеркнул академик, представляет интерес для различных областей науки и техники: космической и наземной радиосвязи, радиолокации и навигации, летательных аппаратов и спутников.

Радиофизический комплекс будет базироваться в пределах 200 км от Иркутска и восполнит существующий пробел в долготной цепи геофизических центров США, Европы и Японии. Этот регион характеризуется высокой сейсмической активностью, обеспечивающей необходимые условия для атмосферных и ионосферных исследований. Именно здесь в последние годы зарегистрировано много необычайно мощных возмущений в верхней атмосфере, в том числе и при умеренных геомагнитных бурях. Данные приборов будут иметь большое значение для получения глобального распределения параметров ионосферы и атмосферы, что крайне необходимо для понимания планетарных явлений.

Одна из центральных проблем солнечно-земной физики - воздействие солнечного ветра на магнитои ионосферу нашей планеты - находится сейчас в сфере внимания международной сети "Супердарн", состоящей из 17 высокочастотных коротковолновых радаров когерентного обратного рассеяния, радиолокационное поле которых покрывает полярные области в Северном и Южном полушариях. Владеют этим

стр. 95

инструментом 9 стран: США, Канада, Великобритания, Франция, Италия, Япония, Австралия, ЮАР и Китай. В ближайшие годы коллаборация планирует развернуть в полярных и субполярных регионах еще 7 новых радаров. Однако без участия России - ее территория охватывает значительный долготный сектор - невозможно восстанавливать систему конвекции ионосферной плазмы в Северном полушарии и прогнозировать развитие возмущений верхней атмосферы во время геомагнитных бурь. Поэтому в нашей национальной программе предусмотрено развитие российского сегмента когерентных высокочастотных радаров как части сети "Супердарн". Это поможет в полной мере реализовать ее возможности и обеспечить паритетное участие отечественных ученых в международной кооперации.

Жеребцов считает, что в рамках этого проекта на территории нашей страны необходимо построить минимум четыре радиолокационные станции на полигонах Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН (п. Паратунка Камчатского края) вблизи поселка Стекольный Магаданской области и города Братска, а также Института геологии и геохимии им. А. Н. Заварицкого УрО РАН (г. Екатеринбург) недалеко от поселка Арти Свердловской области, чтобы "замкнуть" систему мониторинга полярной и субполярной ионосферы Северного полушария.

И, наконец, важнейшей частью гелиогеофизической национальной программы должен стать лидарно-оптический комплекс. Для изучения верхней атмосферы и ионосферы, состоящих из нейтрального газа и заряженных частиц, электронов и ионов, обладающих собственным свечением, применяют оптические приборы: интерферометры, фотометры, спектрографы и лидары. Работа последних основана на излучении в атмосферу коротких световых импульсов, формировании сигналов в обратном направлении и оценке по полученным данным различных параметров газовой оболочки небесного тела.

Программой предусмотрено создание многоканального лидара на территории Байкальской астрофизической обсерватории в поселке Листвянка для получения важных физических параметров средних и верхних слоев: температуры, плотности ветра, состава, формируемого под воздействием природных процессов и антропогенного влияния.

Еще одна задача лидарно-оптического комплекса - изучение изменений в области мезопаузы, т.е. в интервале высот от 80 до 100 км. "Сейчас перед научным сообществом, - сообщил Жеребцов, - встал очень интересный вопрос: изменяется ли климат на высоте мезосферы? Если да, то как и почему это происходит?". Многоканальный лидар внесет ясность и в эти спорные проблемы.

К сожалению, заключил Жеребцов, наша страна пока не располагает столь широким набором технических средств, а это увеличивает темп ее отставания от зарубежных конкурентов. За последние 20 лет на Западе для изучения Солнца, магнитосферы, верхней атмосферы Земли создано большое количество крупных экспериментальных установок и обсерваторий нового поколения. Так, на Аляске введен в строй новейший нагревной стенд и радар для зондирования ионосферы мощным коротковолновым радиоизлучением. Завершено сооружение радара некогерентного рассеяния на севере США. Эффективный инструментарий появился на архипелаге Шпицберген. В Китае развернута беспрецедентная региональная сеть станций. Большие работы ведутся в Европе, США и других странах мира по строительству суперсовременных солнечных телескопов. Национальный гелиогеофизический комплекс РАН находится в русле этих тенденций. Его реализация позволит полностью ликвидировать наше отставание и выйти на передовые рубежи в области солнечно-земной физики.

Киселева Г. Мегапроект - это прорыв к знаниям мирового уровня. - Газета "Наука в Сибири", 2012, N15

Материал подготовила Марина ХАЛИЗЕВА


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/ВЫСОТЫ-СОЛНЕЧНО-ЗЕМНОЙ-ФИЗИКИ

Similar publications: LUkraine LWorld Y G


Publisher:

Валентин ПротопоповContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/CashBack

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

ВЫСОТЫ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНОЙ ФИЗИКИ // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 13.08.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/ВЫСОТЫ-СОЛНЕЧНО-ЗЕМНОЙ-ФИЗИКИ (date of access: 14.06.2024).

Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
1839 views rating
13.08.2014 (3593 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
ЮГО-ВОСТОЧНАЯ ЕВРОПА В ПРЕДСТАВЛЕНИИ АРАБСКИХ ГЕОГРАФОВ IX В.
Catalog: География 
Yesterday · From Petro Semidolya
"ТУРЕЦКОЕ ОЗЕРО": ЧЕРНОЕ МОРЕ В XV-XVII ВВ.
Catalog: География 
Yesterday · From Petro Semidolya
АВСТРАЛИЯ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XX ВЕКА: В ПОИСКАХ НАЦИОНАЛЬНОЙ И ПОЛИТИЧЕСКОЙ ИДЕНТИЧНОСТИ
2 days ago · From Petro Semidolya
НОРМАТИВНО-ПРАВОВЕ РЕГУЛЮВАННЯ МИТНИХ ВІДНОСИН У ВЕЛИКОМУ КНЯЗІВСТВІ ЛИТОВСЬКОМУ XVI ст.
Catalog: Право 
4 days ago · From Україна Онлайн
СУЧАСНИЙ УКРАЇНСЬКИЙ ҐРАНД-НАРАТИВ: ПІДХОДИ, КОНЦЕПЦІЇ, РЕАЛІЗАЦІЯ
4 days ago · From Україна Онлайн
The majority of theoretical misconceptions and the most significant misunderstandings in modern astronomy, cosmology and physics are caused by a purely mathematical approach and ignoring philosophical comprehension of physical reality and, as a result, by not deep enough understanding of the essence of certain physical phenomena and objects.
The cardinal difference between relativistic gravithermodynamics (RGTD) and general relativity (GR) is that in RGTD the extranuclear thermodynamic characteristics of matter are used in the tensor of energy-momentum to describe only its quasi-equilibrium motion.
Якщо за лексикою саме балтські мови є найбільш близькими до санскриту, то праслов'янська мова є найбільш близькою як до більш архаїчної сатемної ведичної стародавньоіндійської мови, так і до стародавньокитайської мови, що згідно з дослідженнями Цун-тунг Чанга була індоевропейською мовою.
Термодинамічна інтерпретація загальної теорії відносності та розглядання Всесвіту як єдиного спіральнохвильвого утворення, а так званих елементарних частинок і кварків як кінцевих локальних стоків цих спіральних хвиль фактично дозволили створити «теорію всього»
12 days ago · From Павло Даныльченко
Thermodynamical interpretation of General Relativity, consideration of the Universe as a single spiral-wave formation, and consideration of the so-called elementary particles and quarks as finite local flows of these spiral waves actually allowed the creation of a "theory of everything".
12 days ago · From Павло Даныльченко

New publications:

Popular with readers:

News from other countries:

ELIBRARY.COM.UA - Digital Library of Ukraine

Create your author's collection of articles, books, author's works, biographies, photographic documents, files. Save forever your author's legacy in digital form. Click here to register as an author.
Library Partners

ВЫСОТЫ СОЛНЕЧНО-ЗЕМНОЙ ФИЗИКИ
 

Editorial Contacts
Chat for Authors: UA LIVE: We are in social networks:

About · News · For Advertisers

Digital Library of Ukraine ® All rights reserved.
2009-2024, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of affiliates, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. Once you register, you have more than 100 tools at your disposal to build your own author collection. It's free: it was, it is, and it always will be.

Download app for Android