Знания о Вселенной должны быть у каждого человека!

Научный руководитель Пулковской обсерватории (ГАО РАН), член-корреспондент РАН Александр Владимирович Степанов о развитии современной астрономии, а также об истории Главной астрономической обсерватории Академии наук.

«Правительство и парламенты должны считать астрономию одной из самых дорогих наук: самый малый инструмент стоит сотни тысяч франков, самая небольшая обсерватория – миллионы. Для этого нашим политическим деятелям надо сохранять остатки идеализма, смутное влечение к величественному».​

Анри Пуанкаре

- В этом году Пулковская обсерватория будет отмечать юбилей. Какие у вас планы?

- Планы отметить юбилей, конечно, имеются. 180 лет – это замечательная дата! Хотя в некоторых правительственных структурах юбилей рекомендуют отмечать только раз в 50 лет.

В 1989 году 150-летний юбилей Пулковская обсерватория провела с приглашением видных отечественных и иностранных ученых. Была издана книга, содержащая статьи, посвященные истории Обсерватории, научным открытиям, осуществленным в ее стенах, выпущена почтовая марка.

175 лет Обсерватория отметила выстрелом из пушки на Нарышкином бастионе Петропавловской крепости! У нас была насыщенная научная часть. Пулковская обсерватория провела пять юбилейных научных конференций, из них четыре международных.

Я думаю, что 180-летняя дата основания Обсерватории тоже достойна подобных мероприятий, праздничного настроения наших сотрудников и гостей Обсерватории.

- На мой взгляд, астрономия сегодня не только увлекательная наука, но еще и востребованная. Каждый год астрономы открывают всё новые и новые объекты или явления во Вселенной. Раньше астрономию преподавали в школе, может быть стоит вернуть?

- К счастью, Ольга Юрьевна Васильева – нынешний министр просвещения – вернула преподавание астрономии в школах. А до этого в течение почти 20 лет преподавание астрономии в школах было, фактически, запрещено. К нам приходили 30-40-летние экскурсанты и спрашивали, что ближе к Земле - Луна или Солнце?

Пулковская обсерватория старалась восполнять недостатки школьного образования в эти годы – сотрудники ежегодно проводили экскурсии для 15-17 тысяч школьников, курсантов училищ и пенсионеров. Это было отмечено как одно из достижений Российской академии наук в области популяризации научных знаний.

Когда я учился в школе в подмосковном поселке, уроки астрономии часто проходили в Московском планетарии, который снова возобновил работу после 20-летнего бездействия. Астрономия нужна не только профессионалам, морякам, геодезистам, топографам. Знания о Вселенной должны быть у каждого человека. Лучше всего они закладываются в юности.

- А к вам сейчас приходят молодые ребята?

- Да, конечно. В Пулковскую обсерваторию кроме молодых астрономов приходят энтузиасты, я их называю волонтерами, которые нам помогают привести в порядок парк Обсерватории, помогают в организации различных мероприятий, экскурсий.

- А молодые ученые?

- Обязательно. Сейчас в Обсерватории около 30% молодых учёных. Большинство из них вовлечены в нашу экскурсионную работу. Молодой сотрудник должен, во-первых, знать историю Пулковской обсерватории и, во-вторых, уметь рассказывать на достаточно хорошем уровне о Солнце, больших и малых планетах, о нашей Галактике и других галактиках, о современных достижениях астрономии.

- Насколько мне известно, ваш отец был астрономом и физиком. В юности у вас был выбор пойти по другому пути, или вы с детства знали, что станете астрономом?

- Мой отец, Владимир Евгеньевич Степанов –известный астрофизик, ученик академика Василия Григорьевича Фесенкова.

Намереваясь идти по стопам отца, я в 1961 году поступал в Ленинградский университет на специальность «астрономия», но провалил экзамен по немецкому языку.

Через год мой отец переехал из Крыма в Иркутск. В Иркутске я поступил в университет на специальность «радиофизика», где мы изучали ионосферу, радиоаппаратуру, поэтому об астрономии я не помышлял.

Вскоре мне повезло – в СибИЗМИР СО АН СССР (Сибирский институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн. Сейчас - Институт солнечно-земной физики СО РАН - прим.) в Иркутске в 1964 году начали строительство большого солнечного радиотелескопа. В Иркутском университете электроника СВЧ, необходимая для радиоастрономов, в то время не преподавалась. Поэтому в 1966 году меня в числе троих студентов четвертого курса послали в Горьковский университет (сейчас Нижегородский Национальный Исследовательский Университет имени Н.И. Лобачевского – прим.), где была лучшая радиофизическая школа в стране.

Там мы учились полтора года, курсовые и дипломные работы готовили в Научно-исследовательском радиофизическом институте (НИРФИ). Затем в аспирантуре Горьковского университета я уже начал заниматься радиоастрономией. После аспирантуры работал в отделе радиоастрономии СибИЗМИР СО АН СССР. Сибирский солнечный радиотелескоп (ССРТ) тогда интенсивно строился. Отдел, естественно, участвовал в возведении радиотелескопа. Мы прорубали просеки, прокладывали кабели, собирали лабораторные домики. Докторскую диссертацию я уже защищал по специальности «радиоастрономия».

- То есть вы уже с детства были настроены стать астрономом?

- После моей неудачной попытки получить астрономическое образование, меня приняли лаборантом в отдел физики Солнца Крымской астрофизической обсерватории, где тогда работал мой отец. Я обрабатывал наблюдения кальциевых флоккулов (волокнистые образования в хромосфере Солнца, имеющие бо́льшую яркость и плотность, чем окружающие их участки – прим.), спектры солнечных вспышек. Таким образом, я целый год занимался практической астрономией.

- Исторически, образ астронома ассоциируется с мечтателем, чей взгляд устремлен в небо. Современные астрономы они такие же или что-то поменялось?

- Всё зависит от специализации астронома и от того, какие книги он читал в детские годы. Но самые лучшие и продуктивные

мечтатели среди астрономов – это космологи. Перед ними я мысленно снимаю шляпу, потому что полет фантазии у космологов, сопряжённый с интуицией и основанный на законах физики, в частности, на общей теории относительности, приводит к выдающимся результатам. Недавно впервые наблюдали предсказанную теоретически черную дыру – мощный источник гравитационного воздействия на материю Вселенной. Это потрясающе! Без значительной доли фантазии, этого конечно не удалось бы достичь.

- Вы заложили основу нового направления в астрофизике – корональной сейсмологии. Что она изучает?

- Корональная сейсмология, изучающая волновые и колебательные процессы в коронах Солнца и звёзд, основана на теории колебаний. Фундаментальный вклад в теорию колебаний внесли основатели отечественной научной школы – Александр Александрович Андронов, Александр Адольфович Витт, Семен Эммануилович Хайкин и Габриэль Семёнович Горелик. Методы теории колебаний успешно применяются в акустике, гидрофизике, физике атмосферы, физике плазмы, радиофизике, астрофизике, радиоастрономии.

- Как вы применяете теорию колебаний в изучении Солнца?

- Атмосфера нашего светила - Солнца, в частности, корона, где происходят мощные процессы выделения энергии, состоит из магнитных жгутов – петель. При активных процессах магнитные петли начинают колебаться. Колебания петель вызывают модуляцию их излучения в различных диапазонах - оптическом, рентгеновском, радио.

По особенностям модуляций излучения можно определить параметры магнитных структур солнечной атмосферы, в частности, вспышечных арок. Методами корональной сейсмологии можно определять температуру, плотность, величину магнитного поля и, следовательно, важный параметр – плазменное «бэта» − отношение газового давления плазмы к давлению магнитного поля во вспышечной области. Если этот параметр близок к единице, то магнитные структуры могут «лопнуть» и плазма петель вместе с энергичными частицами прорвётся в околоземное космическое пространство, что серьезно повлияет на космическую погоду. С помощью исследований колебаний разнообразных корональных структур создаётся диагностика физических параметров активных областей на Солнце и звездах.

- А почему важно это изучать?

- Конечно, далекие звезды не столь опасны для нас, хотя и эта опасность относительна. Но активность нашей звезды – Солнца, сопровождаемая выбросами солнечной материи, увеличением скорости солнечного ветра, вспышками, которые выбрасывают изрядную долю энергичных частиц, может кардинально изменить обстановку в околоземном космическом пространстве. Это создает опасность для космонавтов, выходящих в открытый Космос, влияет на геофизические процессы.

Например, в 1989 году солнечная вспышка привела к перегрузкам в электросистемах канадской провинции Квебек, что вызвало отключение электричества на девять часов. Я интересовался у производителей чипов – элементов, которые ставят на космические аппараты, о влиянии солнечной активности на работу чипов. Специалисты подтвердили, что чипы часто «вылетают» при вспышках.

Космические угрозы обычно связывают с вероятным падением на Землю астероидов и комет. Но есть и другие угрозы. Во Вселенной существуют весьма экзотические объекты - магнетары. Это звезды с массой чуть выше массы Солнца, с диаметром порядка 10 км и с сильным магнитным полем – порядка 10 в 14 степени (10¹⁴) гаусс. На Земле можно создать магнитное поле только 10 в 7 степени (10⁷) гаусс. Так вот, 30 000 лет назад далёкий магнетар SGR 1806-20 вспыхнул. Его излучение дошло до Земли и вызвало модуляцию ионосферы с периодом 7,6 секунды, то есть с периодом вращения магнетара. Это привело к понижению ионосферного слоя D (самый нижний слой ионосферы – прим.). Радиосвязь в полярных областях нарушилась.

- Как вы считаете, какое будущее ждет Пулковскую обсерваторию? Есть куда развиваться?

- Несомненно. В 1838 году Николай I – просвещенный правитель России, издал Указ об основании Пулковской обсерватории, в котором «Желая споспешествовать успехам Астрономии в Империи Нашей повелел соорудить в окрестностях Санкт-Петербурга, на Пулковской горе, Главную Астрономическую Обсерваторию и снабдить её полным прибором совершеннейших инструментов». Торжественное открытие Пулковской обсерватории состоялось 19 (7) августа 1839 года.

Пулковская обсерватория стала одной из лучших обсерваторий в мире. Выдающиеся зарубежные астрономы называли Пулковскую обсерваторию «астрономической столицей мира».

С развитием наблюдательных возможностей Обсерватории выяснилось, что погода в Петербурге не благоприятствует наблюдениям. В 1906 году директор Николаевской Главной астрономической обсерватории в Пулкове Оскар Андреевич Баклунд поручил астроному Алексею Павловичу Ганскому выяснить возможности наблюдений на юге России. И уже в 1912 году у Пулковской обсерватории было три филиала – Крымская, Одесская и Николаевская обсерватории. Крымская астрофизическая обсерватория, где работал мой отец, и в 1988-1995 годах я работал в лаборатории радиоастрономии, считалась лучшей обсерваторией в стране.

В 1960-70 годах пулковские астрономы - Митрофан Степанович Зверев, Хейно Иоганнович Поттер, Дмитрий Дмитриевич Положенцев наблюдали звёздное небо в Чили на астрономической станции Серро-Эль-Робле, затем была создана станция в Боливии близ Тарихи. Благодаря энтузиазму пулковского астрофизика Аркадия Александровича Архарова и поддержке директора Обсерватории Виктора Кузьмича Абалакина в трудные 90-е мы установили наш телескоп АЗТ-24 в прекрасном для наблюдений месте - Кампо-Императоре в Италии. (Из Кампо-Императоре в 1943 году Отто Скорцени вывез Бенито Муссолини). Благодаря итальянской инфракрасной матрице, установленной на АЗТ-24, мы наблюдаем вспышки сверхновых не раз в жизни астронома, а несколько раз в течение 5 лет.

Недавно Пулковская обсерватория провела две экспедиции в Чили, на станцию Серро-Эль-Робле, где находится наш телескоп – АЗТ-16 конструкции Дмитрия Дмитриевича Максутова, лучший в своём классе. В Чили, как известно, лучший в мире астроклимат, там расположена Европейская Южная Обсерватория (ESO). Но, к сожалению, из-за недостатка финансирования мы вынуждены приостановить сотрудничество. Коллеги из Чили приезжали к нам в Пулково, мы провели специальный семинар, составили план модернизации телескопа, планы наблюдений. Однако ФАНО не поддержало этот перспективный проект.

- Но Пулковской обсерватории есть к чему стремиться?

- Конечно! Астроклимат в Карачаево-Черкессии, где расположена Кисловодская горная астрономическая станция Пулковской обсерватории, ежедневно наблюдающая за Солнцем уже 61 год, оказался одним из лучших в стране не только для дневных наблюдений, но и для ночных. Рядом с Горной астрономической стацией недавно установлен 2.5-метровый телескоп ГАИШ МГУ (Государственный астрономический институт им Штейнберга МГУ). Планируется расширение нашей Кавказской наблюдательной базы и установка на ней 4-х метрового обзорного телескопа. Но это зависит от финансирования астрономических проектов в России, которое, увы, не увеличивается.