В 2019 году исполняется полвека с начала работы Комплексной магнито-ионосферной станции (КМИС), входящей в состав Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. Уже много лет на КМИС работают сотрудники лаборатории (обсерватории) солнечно-земной физики Института.
О том, почему изучать ионосферу важно, и какие перспективные исследования ведутся на станции, рассказывает Анастасия Юрьевна Белинская – заведующий лабораторией (обсерваторией) солнечно-земной физики ИНГГ СО РАН, кандидат физико-математических наук.
Почему изучать ионосферу важно?
Ионосфера – часть верхней атмосферы Земли, начинающаяся с высот порядка 50 км и простирающаяся более чем на 1000 км вверх. Этот слой сильно ионизирован и отличается хорошей электропроводностью. Она придает ионосфере целый ряд специфических свойств, определяющих характер различных возмущений и распространения радиоволн. В частности, только благодаря этому стала возможна радиосвязь на дальних расстояниях.
Ионосфера была открыта в 1902 году, а первые станции для ее изучения появились только тридцать лет спустя: в 1932 году – в Англии, и в 1936-м – в СССР, в Томске. К этому времени исследование ионосферы стало необходимостью, поскольку она оказывает существенное влияние на работу систем радионавигации и локации. В наши дни сведения об ионосферных возмущениях и состоянии используются для внесения поправок в GPS-измерения для достижения максимальной точности данных.
Когда ионосферу стали исследовать в ИНГГ СО РАН?
В Новосибирске периодические ионосферные наблюдения начали проводить в 1960-х годах в Новосибирском государственном университете. В это же время возле поселка Ключи Институт геологии и геофизики СО АН СССР – будущий ИНГГ СО РАН - организовал Геофизическую обсерваторию «Ключи», в состав которой входили Комплексная магнито-ионосферная станция (КМИС) и Станция космических лучей.
Комплексная магнито-ионосферная станция «Ключи» (КМИС) работает с 1960-х годов
В 1969 году КМИС была зарегистрирована Международным союзом по радионаукам URSI как ионосферная станция с международным кодом NS355. С тех пор в новосибирском Академгородке ведутся непрерывные круглосуточные наблюдения за ионосферой.
Для сбора данных ученые ИНГГ СО РАН используют ионозонд «Парус», который излучает радиосигналы в атмосферу и получает их обратно – уже отраженными. Специалисты собирают информацию о высоте, плотности и других параметрах ионосферы в реальном времени. Раз в час оператор снимает эти показания и заносит их в базу данных для анализа.
Кроме того, периодически проводятся специальные эксперименты по более частому зондированию. Например, во время полного солнечного затмения 1 августа 2008 года сеансы осуществлялись каждую минуту, а в кульминационный момент – даже каждые 20 секунд. В результате были зафиксированы уникальные явления, которые сопровождали это событие: ионосфера перешла в ночное состояние, восстановление заняло около часа, наибольшие потери произошли на высотах около 100 км. На рисунке показано процентное отклонение от средних значений электронного содержания.
Изменения в ионосфере во время солнечного затмения 1 августа 2008 года, 0 – момент максимума затмения.
Какие задачи по изучению ионосферы ставят в ИНГГ СО РАН?
В настоящее время в Институте ведутся работы, направленные на выявление связи между глубинной геодинамикой и высокими слоями атмосферы. Ранее считалось, что на изменения в ионосфере наибольшее влияние оказывает Солнце или космическая погода, и внутриатмосферные факторы почти не учитывались при моделировании текущей ситуации. Однако в последние десятилетия разрабатывается другая концепция. Многие ученые полагают, что ионосфера также изменяется под воздействием событий, происходящих в нижних слоях атмосферы, на поверхности и даже глубоко в недрах планеты.
– По состоянию ионосферы можно попытаться определить предвестники землетрясений, которые могут помочь в определении момента сейсмического события, – говорит Анастасия Белинская. – Это особенно актуально для регионов, где землетрясения происходят регулярно – например, для Алтая.
Комплексная магнито-ионосферная станция (КМИС) ИНГГ СО РАН находится в поселке Ключи неподалеку от новосибирского Академгородка
Сотрудники Института изучают ионосферу в рамках программы федеральных научных исследований РАН (проект НИР IX.128.2.4 «Проявление процессов глубинной геодинамики в геосферах Земли по результатам непрерывного мониторинга геомагнитного поля, ионосферы и космических лучей»). Итоги работы будут представлены в 2020 году.
Еще один проект ИНГГ СО РАН, связанный с изучением ионосферы, был завершен в прошлом году при поддержке Научного комитета по солнечно-земной физике (SCOSTEP, Канада). В рамках гранта VarSITI ученые создали базу данных «Ионосферные и магнитные данные – Ключи (IMD-K)», систематизировав результаты многолетних исследований. На сайте Комплексной магнито-ионосферной станции «Ключи» (http://im.ipgg.sbras.ru/) она доступна для всех ученых.
Текст к публикации подготовил
пресс-секретарь ИНГГ СО РАН
Павел Красин
Иллюстрации предоставлены А.Ю. Белинской
