Лаборатория исследования динамических процессов в ионосфере – наш следующий объект в Институте солнечно-земной физики СО РАН. Посетить лабораторию, к сожалению, не удалось из-за пандемии коронавируса. Но её руководитель Олег Игоревич Бернгардт рассказал о работе, ответив на наши вопросы удаленно.

Лаборатория исследования динамических процессов в ионосфере достаточно новая в ИСЗФ, она была организована в 2010 году для развертывания российской сети когерентных декаметровых радаров, в том числе и для выполнения задач Национального гелиогеофизического комплекса РАН. Напомним, что сейчас вовсю идет строительство комплекса, который станет научным учреждением мирового масштаба.


Ионосфера. Что это и почему она мешает GPS

Основными направлениями исследований лаборатории являются исследования неоднородностей в ионосфере, вызванных различными источниками.

Ионосфе́ра, в общем значении — слой атмосферы планеты, сильно ионизированный вследствие облучения космическим излучением. У планеты Земля это верхняя часть атмосферы, состоящая из мезосферы, мезопаузы и термосферы, главным образом ионизированная облучением излучением Солнца. Ионосфера Земли состоит из смеси газа нейтральных атомов и молекул (в основном азота N2 и кислорода О2) и квазинейтральной плазмы (число отрицательно заряженных частиц лишь примерно равно числу положительно заряженных частиц при подсчете их числа в объемах радиусом больше нескольких сантиметров, но это равенство не выполняется при рассмотрении объемов меньших размеров). Количество заряженных частиц – степень ионизации становится существенной уже на высоте 60 километров.

По словам ученого, ионосфера – достаточно сложная среда – фактически это обычная атмосфера, но большая ее часть ионизирована солнечным излучением – она разделена на ионы и электроны. Поэтому в ней существуют различные неоднородности с различными размерами – от сантиметров до тысяч километров. Часть этих неоднородностей возникает самопроизвольно, другая – под действием мощных источников возмущений – это могут быть мощные электрические токи на высоте 100 километров, например, как в полярной или экваториальной ионосфере; это может быть граница между освещенной и неосвещенной атмосферой (солнечный терминатор, который движется по атмосфере со скоростью, близкой к скорости звука); это могут быть сейсмические волны, распространяющиеся по поверхности Земли от удаленных землетрясений и генерирующие звук, который доходит до ионосферных высот; это могут быть массивные метеороиды, сгорающие в атмосфере, типа челябинского события.

В общем, источников ионосферных неоднородностей много. Эти неоднородности существенно влияют на распространение радиоволн, а это дальняя радиосвязь, радиолокация, и даже спутниковая навигация. Если бы не было ионосферы и ионосферных неоднородностей, то позиционироваться с помощью GPS можно было-бы намного точнее. Но от влияния ионосферы мы избавиться не можем, потому ее необходимо учитывать, и чем точнее – тем лучше, если нам нужна эффективная работа радиосредств и систем спутникового позиционирования.

ИСЗФ в том числе занимается анализом неоднородностей и их движения на высоких широтах, где-то с широт северного побережья РФ и севернее, для чего в основном в мире и используются когерентные декаметровые радары, которыми как раз занимается лоборатория. На высоких широтах движение неоднородностей связано с динамикой всего магнитного поля Земли, и зная, как движутся неоднородности, можно судить о том, какие процессы происходят в магнитном поле Земли на огромных расстояниях от ее поверхности, и как оно реагирует на солнечную активность. В свою очередь, зная о движении этих неоднородностей, можно создавать модели влияния Солнца на различные земные феномены – полярное сияние, геомагнитные бури и так далее, и пытаться их прогнозировать.

Поэтому исследование ионосферных неоднородностей – весьма сложная, интересная и полезная задача, как с точки зрения фундаментальной физики, так и с точки зрения практического интереса, и является одной из актуальных задач на сегодня, широко исследуемых за рубежом и в РФ.

Несколько раз в год выходят научные статьи, авторами или соавторами которых являются сотрудники лаборатории, и в которых рассказывается об итогах тех или иных научных исследований.

Например, была интересная работа в Journal of Geophysical Research по челябинскому метеориту, где нам удалось например впервые доказать возникновение так-называемой ударной волны в ионосфере в первые минуты после наблюдения его свечения.

В прошлом году вышла работа в топовом американском журнале Space Weather во главе большого международного коллектива, где нам удалось очень детально исследовать свойства шума, измеряемого на мировой сети радаров SuperDARN и нашего радара EKB и доказать, что его можно использовать для исследования нижней части ионосферы.


Планы на будущее

Сложно сказать или строить долгострочные планы. Задача может занять месяц, а может – годы. Заниматься будем в основном радарами и ионосферой. А в деталях – не очень очевидно: может появиться интересный эффект, который удастся объяснить – будем исследовать его.

Пока лаборатория сосредоточена на работе в трех направлениях. Это исследования ионосферных неоднородностей с помощью разработанного нами индекса возмущений по данным GPS, разработка возможностей исследования нижней части ионосферы по данным радиошумов, измеряемых на радаре (это сейчас интенсивно развиваемое направление). Есть планы по анализу неоднородностей некоторых типов, которые ранее на таких радарах еще не исследовались.

А еще планируется начать исследовать ветры на высотах 80-90 километров по наблюдениям за сгорающими метеорами.

В общем, будем смотреть, что еще недостаточно исследовано и тщательно это исследовать. С моей точки зрения, в нашем деле либо ты бежишь перед поездом, либо едешь на нем, либо ты уже давно отстал. Поэтому обычно наши планы корректируются прямо по ходу жизни, в зависимости от того, что уже сделано или делается в мире в этой области.


На чем ведутся исследования и кто их ведет

Наука крупным планом: Ионосфера под прицелом радаров Радары. Фото ИСЗФ В Лаборатории исследования динамических процессов в ионосфере в основном используют в работе радары. И сейчас в рамках работы по строительству Национального гелиогеофизического комплекса РАН будут сделаны еще более современные радары отечественной разработки. Напомним, что первые объекты комплекса строят в Торах и Бадарах. Это будет научное учреждение мирового класса. Как сообщалось ранее, на работу в комплекс институт готовится принять 100 научных сотрудников.

Как и у всего института, у Олега Игоревича много ожиданий от нового комплекса, который предоставит ученым возможность работать на новых инструментах.

Эти инструменты позволят изучать проблемы взаимодействия между процессами на Солнце и физическими процессами на Земле и в околоземном пространстве с точностью, которая раньше у нас отсутствовала. А вот для того, чтобы использовать эти инструменты и обеспечить 'подвижки в науке' нужны кадры – молодые, грамотные и умные. И чтобы они были заинтересованы работать в РФ, а не за рубежом. И их надо обучать уже сейчас. В общем, если будет и комплекс, и грамотные надежные кадры – я думаю будут и интересные результаты, как фундаментальные, так и прикладные, говорит Олег Игоревич.

В лаборатории порядка 20 человек, из них два научных сотрудника и один исследователь, остальные инженеры и техники. Сейчас здесь трудятся и аспиранты, на которых руководство возлагает большие надежды.

Конечно, как и в целом в науке, в лаборатории тоже не хватает кадров. Но уникальных, умных и грамотных специалистов нужно учить самим, поскольку никаких денег не хватит, чтобы их где-то купить готовыми, отмечает глава лаборатории.

Поэтому в связи с весьма невысокой зарплатой научного и инженерного персонала, отсутствием ведомственного жилья вопрос с кадрами очень серьезный. Сильно большие требования к квалификации специалиста для такой зарплаты и таких условий. Хорошо помогают в этом смысле фонды – РФФИ и РНФ.

Кстати, одним из элементов Гелиогеофизического комплекса СО РАН будет сеть из новых когерентных радаров. Это как раз стезя лаборатории, о которой сегодня идет речь. Так что мы ждем только развития в научной области Прибайкалья и всего мира.

Анастасия Украинская

Похожие новости

  • 11/12/2018

    Ученые создали новый способ мониторинга ионосферы для повышения надежности систем связи

    Иркутские исследователи разработали алгоритм, позволяющий на основе данных навигационных спутниковых систем следить за состоянием ионосферы Земли в различных регионах. Работа ученых позволит обнаруживать возмущения в ионосфере, которые могут привести к сбоям радиотехнических и радиоэлектронных систем на Земле.
    1726
  • 12/04/2019

    В Иркутске прошла научная сессия, посвященная 70-летию академической науки Восточной Сибири

    Об истории и основных достижениях академических учреждений Восточной Сибири рассказали на научной сессии 3 апреля в ИДСТУ СО РАН. В мероприятии приняли участие представители Республики Монголия, правительства Иркутской области, вузов города.
    1722
  • 22/07/2020

    Молодые иркутские ученые получили гранты Президентской программы Российского научного фонда

    В начале июля Российский научный фонд подвел итоги конкурса Президентской программы по направлению «Проведение инициативных исследований молодыми учеными». Среди победителей четверо иркутских исследователей.
    644
  • 08/02/2020

    Мэр Иркутска Дмитрий Бердников встретился с молодыми учеными

    В преддверии Дня российской науки глава города встретился с молодыми учеными иркутских академических учреждений. В этом году форматом встречи стала экскурсия. В Институте земной коры СО РАН Дмитрию Викторовичу Бердникову показали новую лабораторию орогенеза, созданную благодаря мегагранту правительства РФ — в лаборатории будут работать над проектом «Орогенез: образование и рост континентов и суперконтинентов».
    576
  • 30/11/2020

    Комплексные экспериментальные исследования аэрозольно-газовых примесей, метеорологических, радиационных и динамических характеристик атмосферы озера Байкал

    В июле-сентябре 2020 г. в рамках выполнения темы государственного задания ИФМ СО РАН № АААА-А17-117121140006-0, проекта РНФ №19-77-20058 сотрудниками лаборатории дистанционного зондирования атмосферы (зав.
    209
  • 08/08/2018

    Томские ученые изучают пресные и соленые воды Сибири

    ​Насыщенным выдался экспедиционный сезон для ученых из Томского филиала Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, они побывали в экспедициях в Томской и Тюменской областях, в Кузбассе, в республиках Алтай и Саха (Якутия).
    1142
  • 27/04/2020

    Две статьи ученых ИСЗФ СО РАН опубликованы в ведущих профильных журналах, входящих в Q1

    ​Статья ученых Института солнечно-земной физики СО РАН о фильтрации ионосферных измерений, получаемых на основе GPS/ГЛОНАСС, опубликована в журнале Remote Sensing. Журнал входит в 25% лучших журналов в своей области.
    459
  • 28/04/2018

    Ближе к Солнцу: 40 лет Байкальской астрофизической обсерватории

    ​О взаимосвязи Солнца и Земли человечеству было известно много веков назад. Но в 60-е годы прошлого века, с освоением космоса изучение Солнца стало острой необходимостью. Солнечные вспышки грозили жизням космонавтов, орбитальным спутникам – серьезными поломками.
    2329
  • 18/10/2017

    Как связать Байкал и Юкатан

    Два полнокупольных фильма о тайнах цивилизации майя были показаны на фестивале «Человек и природа» в Иркутском планетарии. Показ стал первым на территории России. Привез фильмы в Иркутск Энрике Фонте, президент компании «Planetarios Digitales», построившей и курирующей 25 планетариев в Мексике.
    1597
  • 11/08/2020

    Байкал оценят «цифрой»: о создании системы мониторинга экологии озера

    ​​Учёные из Сибири получили грант Министерства науки и высшего образования России в размере 300 млн рублей на создание фундаментальной основы и разработку технологий цифрового мониторинга и прогнозирования экологической обстановки на Байкале.
    621