КАКИЕ ВОЛНЕНИЯ
РОЖДАЕТ СОЛНЕЧНЫЙ ТЕРМИНАТОР
Шестеро молодых сотрудников иркутских институтов получили премии имени выдающихся учёных СО РАН, которые присуждаются раз в два года. Лауреатов в торжественной обстановке на Общем собрании СО РАН награждали дипломами и почетными знаками СО РАН «Серебряная сигма». Всего молодым учёным отделения вручено 47 премий в различных областях науки.
Г. Киселева, г. Иркутск
Премии имени академика В. Е. Зуева по физике атмосферы удостоен один из самых молодых сотрудников группы GPS-мониторинга Института солнечно-земной физики Илья Едемский.
— Илья, для начала расскажите о сути работы.
— Работа называется «Исследование ионосферных волновых возмущений, генерируемых солнечным терминатором, с помощью GPS». В чем её суть? Все сигналы со спутников системы GPS распространяются через атмосферу. Её верхний слой, ионосфера, состоит преимущественно из заряженных частиц, и при прохождении через него любые радиосигналы испытывают некоторые искажения. Каждый раз, принимая сигналы со спутников, мы видим их в измененном виде. И, анализируя изменения параметров этих сигналов на двух частотах, можем оценить состояние ионосферы в определенные моменты. Это основа метода GPS-зондирования.
— Кто-нибудь уже использовал эту технологию для исследований ионосферы?
— Методика начала развиваться в середине 90-х годов, и очень много для этого сделал бывший руководитель нашей группы, талантливый учёный и замечательный человек Эдуард Леонтьевич Афраймович. В некоторых вещах он был в мире первым. Мы развивали его идеи, и, когда учёного не стало, продолжили его дело. В частности, одна из идей Эдуарда Леонтьевича использована и в моей работе. В ней с помощью сигналов GPS анализировалось влияние на ионосферу прохождения солнечного терминатора. Терминатор — это граница между днем и ночью, переходная область, отделяющая полностью освещённую область от полностью не освещённой. Другими словами — это область смены дневного состояния на ночное и наоборот, и в этой области происходит множество различных переходных процессов.
Если говорить о результатах, то мы увидели эффекты, которые раньше никто не замечал, т.к. возможности классических средств радиозондирования ионосферы этого не позволяли. Теоретические указания на такие эффекты были, но подобных наблюдений никто не вёл. Мы увидели, что при прохождении терминатора в ионосфере происходит генерация волновых возмущений среднего масштаба с длиной волны порядка 100 км. И в ряде случаев генерация начинается за несколько часов до прохождения терминатора, хотя очень жёстко с ним связана.
Вообще возмущений в ионосфере регистрируется много, и исходят они из разных источников. На любое воздействие извне она откликается подобно водной глади. Чтобы выявить интересующий нас эффект, мы берем данные за определенное количество дней и с привязкой ко времени появления солнечного терминатора. И видим — наши возмущения жестко привязаны к появлению терминатора, но в ряде случаев появляются за час-два до его прохождения. Дальнейшие наблюдения показали, что время, когда начинается регистрация возмущений, совпадает со временем, когда терминатор проходит в области, сопряженной по магнитному полю, то есть там, где начинается магнитосиловая линия.
Что же происходит? Терминатор, воздействуя на один из концов магнитной силовой линии, генерирует возмущение, которое переходит вдоль этой линии в другое полушарие, где мы его и регистрируем. Т.е. возмущение, распространяясь в магнитосфере, переходит в ионосферу. Так как терминатор приходит в точки, расположенные на одной геомагнитной долготе, в разное время, которое существенно зависит от сезона, то и время регистрации меняется в течение года. Мы смогли представить наглядную картину взаимодействия геосфер, доказательства в пользу того, что генерация данных возмущений происходит в тесной взаимосвязи ионосферы и магнитосферы. В этом особенность нашей работы, никто прежде этого не делал.
— Несмотря на то, что наблюдение за поведением ионосферы ведется давно и разными методами?
— Естественно, наш метод исследования ионосферы не может заменить другие, например, наблюдения с помощью ионозондов, но у него есть свои преимущества. Особенно он эффективен тогда, когда есть сеть приёмников, т.е. если мы можем получать данные одновременного приема сигнала спутника не в одной, а в нескольких точках. Тогда мы имеем пространственную картину вариаций ионосферы. Например, в Японии существует довольно плотная сеть, насчитывающая более 1200 приёмных станций. Используя их данные, можно получать пространственную картину вариаций с высоким разрешением, до 18 км. Это можно сравнить с оптическим разрешением. Есть в этом плюс — пространственная структура вариаций ионосферы, есть и минус — в наличии только проекция, не видим вертикального профиля. Ионосфера, что называется, стратифицирована, и у каждого слоя есть свои особенности. Мы же получаем интегральную характеристику вдоль луча — технология GPS-зондирования основана на измерении полного электронного содержания, количества заряженных частиц вдоль луча распространения сигнала от спутника к приёмнику.
— Отвлечемся от работы. Расскажите немного о себе. Как пришли в науку, в Институт солнечно-земной физики?
— Можно сказать, случайно. Закончил физфак ИГУ четыре года назад, получил две специальности — радиофизик и физик-теоретик. Собирался поступить в аспирантуру, но не было определённости, чем заниматься. Пришел в ИСЗФ в группу GPS-мониторинга просто посмотреть и сразу ощутил, какая там особая атмосфера, слаженная команда. И сильный руководитель — Эдуард Леонтьевич Афраймович, в первую очередь благодаря которому и получилась работа, отмеченная премией — вся координация экспериментов осуществлялась им. Он буквально жил на работе, даже в отпуск толком не ходил. Уезжал в горы и там продолжал работать, на привалах записывая новые идеи. У нас все полки заставлены папками с его разработками. Каждый, кто попадал в его исследовательскую команду, сначала удивлялся режиму работы, с трудом поспевая за заданным ритмом, но вскоре уже не мог представить себе иную жизнь.
— Дальнейшие научные планы?
— Если говорить о будущем, у нас есть один перспективный проект. В настоящее время мы используем преимущественно данные зарубежных станций GPS, расположенных в Японии, США. Мы бы пользовались российской системой ГЛОНАСС, но нет сети приёмников. Наш проект — создание собственной приёмной сети. Уже в этом году надеемся приобрести десять приёмников. Не тех, которые продаются в магазинах и используются для бытовой навигации — они одночастотные, а для наших задач нужны двухчастотные, которые стоят в сто раз дороже. Мы предполагаем расположить эти приёмники в Иркутской области и в Красноярском крае, где они будут принимать сигналы и ГЛОНАСС, и GPS.
— Илья, вы с таким интересом говорите о науке, можно подумать, что для вас, как и для вашего учителя, существует только любимое дело. Чем-то ещё увлекаетесь?
— Игрой на гитаре в кругу друзей. Походами в горы. У нашего руководителя было правило — сразу после защиты аспиранта его нужно обязательно сводить в горы, проверить в походных условиях. Эту традицию мы продолжаем. Скоро и мне предстоит такой поход — защита запланирована на осень. Кстати, защищаюсь по той же тематике, за которую получил премию.
— Словом, стараетесь достойно продолжать дело учителя?
— Из нашей группы уже двое получили президентские гранты — Сергей Викторович Воейков и Юрий Владимирович Ясюкевич. Наши работы поддерживает РФФИ, есть грант на исследование иносферно-магнитосферных связей. Активно развиваются направления детектирования ионосферных возмущений, генерируемых солнечными вспышками, солнечными затмениями, магнитными бурями, тропическими циклонами и т.д. А когда реализуем проект по созданию собственной сети приёмных станций, получим более широкие возможности для исследований, освоим новые направления.
Фото В. Короткоручко
стр. 5
|
