Вглядываемся в космическое пространство

• Скачать статью
• Газета "Дальневосточный ученый"

Одними из первых подписанных документов было соглашение с Факультетом инженерных наук Кюсю университета (1993 год) и Центром исследования космического пространства при Кюсю университете, Япония (2003 г.). Последнее соглашение было рассчитано на выполнение проекта «Тихоокеанская магнитометрическая сеть» по международной программе «Климат и погода солнечно-земной системы» - «Climate and Weather of Solar-Terrestrial System» (2004-2008) (CAWSES). В рамках двусторонних соглашений наряду с научными задачами решаются и материальные проблемы оснащения современным научным оборудованием, что было особенно актуально в постперестроечное время. По этим соглашениям в институт были поставлены японские приборы: радар и  магнитометры MAGDAS, которые вошли в дальневосточную магнитометрическую сеть вдоль 210 магнитного меридиана от Мыса Шмидта до Австралии. Позже в 2007 г. в рамках той же международной программы CAWSES было подписано соглашение с Лабораторией солнечно-земного окружающего пространства Нагойского университета, Япония. Благодаря этому соглашению в институт поступили оптические камеры ночного неба для изучения динамики верхней атмосферы. Наличие современных средств наблюдения за космической погодой позволяют сотрудникам института достойно представлять институт на международной арене.

 Сотрудники института неоднократно выезжали в Японию для участия в международных симпозиумах: ХХIII Генеральной ассамблеи Международного союза геодезии и геофизики (2003 г.); XI симпозиум Международного Союза Геомагнетизма и Аэрономии по приборному оснащению геомагнитных обсерваторий (2004 г.); рабочее совещание по базовым космическим исследованиям, посвященное Международному гелиофизическому году (МГГ) (2007 г.); 50 лет после Международного Геофизического Года» (IGY+50), проводимого под эгидой ЮНЕСКО в 2008 г.;  конференция, посвященная 10-летию Центра исследования космического пространства при Кюсю университете (2012 г.)

 Программа CAWSES изначально должна была закончиться в 2008 году, однако возникла необходимость расширить ее, чтобы сосредоточиться на исследовании в период максимума 24-го солнечного цикла, и программа продолжилась под названием CAWSES –II (2009-2013 г.г.). В итоговом симпозиуме этой программы по официальному приглашению Оргкомитета в работе CAWSES–II приняли участие научные сотрудники ИКИР ДВО РАН: зав.лабораторией системного анализа д.т.н. О.В.Мандрикова, ведущий научный сотрудник к.ф.-м.н.Э.Смирнов, старший научный сотрудник к.ф.-м.н. В.В.Бычков, научный сотрудник Н.В.Глушкова, которые представили 6 докладов, часть из которых в соавторстве с нашими японскими коллегами. Симпозиум CAWSES–II проходил с 18-22 ноября г. в Нагойском университете, одном из наиболее престижных в Японии. В симпозиуме приняли участие более 300 ученых из 32 стран, в том числе российские ученые из ИЗМИРАН (Москва и западное отделение, г.Калининград), Институт физики атмосферы (Москва), ИСЗФ СО РАН (Иркутск), ИКИР ДВО РАН (Паратунка Камчатский край), Санкт-Петербургского университета. 

1.  В рамках программы CAWSES –II было создано 5 секций-направлений:
2. Влияние Солнца на климат Земли.
3. Как будет влиять изменение климата на геопространство?
4. Каково влияние краткосрочных солнечных изменений на геопространство?
5. Какова реакция геопространства на изменения, возникающие в нижней  атмосфере?
6. Информационные технологии.  

 В представленных докладах нашли отражение как результаты исследования атмосферных процессов в условиях изменения солнечной и сейсмической активности, так и современные методы анализа геофизических сигналов. Доклады будут опубликованы в  журнале «Journal of Space Weather and Space Climate» в ноябре 2014г.
Во время работы конференции были проведены «подиумные дискуссии», посвященные следующим вопросам: долговременным изменениям в системе Солнце-Земля, отклик ионосферы и термосферы на магнитосферные изменения, космическая погода, моделирование и прогнозирование космической погоды.
На постерной сессии были обсуждены доклады д.т.н. О.В.Мандриковой с соавторами с докладами японских коллег из Международного Центра космической погоды по аналогичной тематике и достигнута договоренность о продолжении сотрудничества. 

В последний день конференции была организована экскурсионная программа в обсерваторию Тойокава, где расположен радиотелескоп SWIFT (Solar Wind Imaging Facility), предназначенный для измерения параметров солнечного ветра. Наблюдения с помощью радиотелескопа SWIFT позволяют получать трехмерную структуру солнечного ветра и являются полезным инструментом для разъяснения развития переходных потоков, связанных с выбросами корональных масс, которые несут ключевую информацию для предсказания возмущений космической погоды; а также являются ценными для исследования развития солнечных циклов и глобальных характеристик солнечного ветра.
Как видим, участие сотрудников института в симпозиуме CAWSES II позволило обменяться опытом и обсудить общие направления работ с иностранными коллегами, а также познакомиться с современными средствами наблюдения за космической погодой. 

Хочется отметить положительный опыт сотрудничества с немецкими коллегами из Геофизического центра, Потсдам, Германия. В 2013 г. было в значительной степени обновлено программно-методическое обеспечение магнитных измерений за счет приобретенного в 2012 году дорогостоящего оборудования в соответствии с распоряжением Президиума РАН от 01.12.2011 No10116-1080 «Об учете научных приборов и оборудования, закупаемых РАН в централизованном порядке за рубежом» и Президиума ДВО РАН No16002-97н «О централизованной закупке научного оборудования для институтов ДВО РАН». В связи с поступлением в институт по контракту № ЦП-7 от 21.03.11 шести новых магнитометров GSM19FD на эффекте Оверхаузера, производства GEM Systems, Канада, они были включены в наблюдения за магнитным полем Земли на обсерваториях ИКИР ДВО РАН, оптимизирован режим абсолютных наблюдений и оперативной обработки магнитных данных. Это позволило полностью перейти на выполнение мониторинга магнитного поля в соответствии с международными  стандартами. Результатом стало получение обсерваториями "Паратунка" и «Хабаровск» статуса магнитной обсерватории сети INTERMAGNET - глобальной сети обсерваторий мониторинга магнитного поля Земли. 

Наличие современной базы исследования источников естественного электромагнитного излучения позволило институту заключить соглашения с Университетом им. Этвеша (Венгрия) и Вашингтонским университетом (США) что, в свою очередь, привело к интеграции ИКИР в мировые сети автоматического определения и анализа свистящих атмосфериков AWDANet и грозопеленгации WWLLN.

Это совершенно иная область научных исследований. Известно, что синоптические погодные системы над океаном и сушей часто сопровождаются грозовой активностью, которая своей интенсивностью и пространственным распределением может повторять структуру облачных образований и, тем самым, структуру погодных систем. Грозовые разряды являются источниками электромагнитного излучения в очень низкочастотном диапазоне частот (ОНЧ). Радиоимпульсы грозовых разрядов, называемые атмосфериками, распространяются вдоль поверхности земли по радиоволноводу земля-ионосфера и несут информацию о структуре синоптических погодных систем. Кроме того, эти радиоимпульсы через ионосферу проникают в магнитосферные радиоволноводы (дакты) и вдоль магнитных силовых линий распространяются в магнитосопряженные точки. Радиоимпульсы грозовых разрядов, прошедшие через магнитосферу, называются вистлерами (whistlers). Они имеют характерную форму благодаря дисперсионным эффектам и несут информацию о состоянии магнитосферной волноводной плазмы, а тем самым, и о состоянии погодной системы в магнитосфере. Для регистрации атмосфериков создана Всемирная сеть локализации гроз World Wide Lightning Location Network (WWLLN), а для определения вистлеров – Automatic Whistler Detector and Analyzer systems' network (AWDANet).

 С целью развития комплексных радиофизических методов исследования погодных и климатических систем над океаном и в магнитосфере с помощью радиоизлучения грозовых разрядов и изучения динамических процессов в нижней и верхней атмосфере началась работа по Международному российско-американскому проекту RUG1-7084-PA-13 «Развитие комплексных радиофизических методов исследования погодных и климатических систем», получившему поддержку Американского фонда гражданских исследований. Первая из задач этого проекта, которая будет выполняться совместно с американской стороной, – сопоставление данных наблюдений, обмен опытом работы и развитие комплексных радиофизических методов исследования грозовой активности, структуры синоптических погодных систем и их динамики; а также совершенствование оборудования и развитие сети, изготовление и установка новых станций WWLLN в ТОИ ДВО РАН и подразделениях ИКИР ДВО РАН. Следующая задача проекта – с привлечением данных ОНЧ-пеленгатора ИКИР ДВО РАН и его приемной станции, входящей во Всемирную сеть локализации гроз WWLLN, разработать методику выявления и прослеживания структурных элементов погодных систем над северо-западной частью Тихого океана и дальневосточными морями. Эта региональная задача будет выполняться совместно с Тихоокеанским океанологическим институтом ДВО РАН.

 ИКИР ДВО РАН непрерывно осуществляет пеленгацию гроз, что позволяет определять координаты гроз, а также регистрировать частоту разрядов в определенном районе и по всей Земле, с помощью приемной станции, входящей во Всемирную сеть WWLLN. Сеть включает более пятидесяти приёмных станций, определяющих местонахождение гроз по всему миру, находящихся на парных расстояниях от нескольких метров до 10 тыс. км. Размещение станций мировой сети показано на сайте http://webflash.ess.washington.edu/.

 Исследование вистлеров, порождаемых грозовыми разрядами и формируемых прохождением радиосигналов через магнитосферу Земли вдоль силовых линий магнитного поля, имеет большое значение для изучения особенностей грозовой активности, электромагнитных шумов атмосферы и взаимодействия нижних и верхних ее слоев. Связь формы вистлеров с плотностью магнитосферной плазмы позволяет определять ее состояние, а отражения вистлеров в волноводе позволяют исследовать его неоднородности. Эти особенности радиосигналов используются при разработке дистанционных методов исследования динамики магнитосферы, которая рассматривается как система космической погоды. Изучение ее состояния необходимо для решения многих фундаментальных и прикладных задач.

 Комплексные наблюдения с помощью систем AWDANet и WWLLN будут использованы в целях оценки частоты проникновения атмосфериков в магнитосферу и распространения их там по волноводу, что позволит проследить пути движения зондирующих радиосигналов и исключить возникающие неоднозначности в их распространении.

 Результаты исследований в этой области докладывались на проходившей в Мексике в августе 2013 г.  международной конференции по геомагнетизму и аэрономии (iaga).
Таким образом, развитие международного сотрудничества позволяет ИКИРу занять достойное место в научном сообществе, при этом видна общая заинтересованность сторон.

Главный специалист по международным отношениям ИКИР ДВО РАН
к.т.н. Валентина Борисовна Булгакова.

Руководитель группы Зондирования атмосферы и ионосферы, старший научный сотрудник В. В. Бычков в процессе установки японского радара FM-CW по соглашению с Центром исследования космического пространства, фото Н.В.Черневой.

Газета "Дальневосточный учёный" № 3 (1493) 19 февраля 2014 г.