От состояния ближнего космоса во многом зависит качество прогнозирования погоды и мониторинга стихийных бедствий. Ученые Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН (Иркутск) обобщат результаты российско-китайских исследований, полученные за 17 лет. Речь идет об ионосферных возмущениях в Восточно-Азиатском регионе.
О том, как важны исследования ионосферы и почему внимание ученых привлек именно Восточно-Азиатский регион, "Российской газете" рассказали научный руководитель института, академик Гелий Жеребцов и ведущий научный сотрудник, доктор физико-математических наук Наталья Перевалова.
Гелий Александрович, почему именно сейчас так важны исследования ионосферы?
Гелий Жеребцов: Ионосфера (слой заряженных частиц в верхней атмосфере) — это ближайшая к Земле область околоземного космического пространства. Сейчас ближний космос интенсивно осваивается, фактически идет экспансия космоса. И мы видим, что процессы, происходящие там, сильно влияют на современные технологии.
От состояния ионосферы существенно зависит качество работы всех космических аппаратов и спутниковых систем, в том числе предназначенных для телекоммуникаций, прогнозирования погоды, мониторинга стихийных бедствий. Возмущения ближнего космоса воздействуют на работу крупных энергетических систем, трубопроводов, линий связи на Земле. Большое влияние космофизические факторы (вспышки на Солнце, магнитные бури и так далее) оказывают и на здоровье людей. В центре внимания находятся сейчас также проблемы глобальных изменений климата и их связи с солнечной активностью.
Что необходимо для разработки эффективной системы мониторинга и прогноза негативных последствий космических явлений?
Гелий Жеребцов: Физические процессы во всех областях ближнего космоса тесно взаимосвязаны. Система "Солнце — межпланетная среда — магнитосфера — ионосфера — нейтральная атмосфера" должна изучаться как единое целое.
А для этого нужны новые инструменты и методы, объединение научных и технических ресурсов, включая широкое международное сотрудничество. С китайской стороны работу направлял профессор Ши Цзянькуй (Shi Jiankui), а главным исполнителем, "двигателем работ" была кандидат физико-математических наук Ольга Пирог — специалист высокого класса. Именно благодаря ее усилиям проделан фантастически огромный объем работ по изучению отклика ионосферы Восточно-Азиатского региона на геомагнитные бури. Большинство исследований были выполнены по данным российских и китайских ионосферных станций.
Наталья Петровна, почему именно Восточно-Азиатский регион представляет особый интерес для ионосферных исследований?
Наталья Перевалова: Из-за того, что географический и геомагнитный полюсы Земли не совпадают. Поведение ионосферной плазмы, в частотности, отклик на магнитные бури, имеет свои особенности, например, зависит от долготы. Причем, наибольшее различие между геомагнитными и географическими координатами существует как раз в Восточной Азии. Именно здесь мы можем исследовать все своеобразие "поведения" ионосферы.
Какие данные исследовали ученые двух стран в течение 17 лет?
Наталья Перевалова: Использовались наземные и спутниковые данные, комплексный анализ которых позволил уточнить механизмы влияния межпланетных, магнитосферных, атмосферных факторов на динамику ионосферы. А также оценить возможность использования существующих теоретических моделей для воспроизведения (а в перспективе и прогноза) ее пространственно-временной динамики.
И какие результаты получены за это время?
Наталья Перевалова: Благодаря объединению технических возможностей институтов, получена уникальная информация об особенностях поведения ионосферы во всем широтном диапазоне северного полушария: от полярных до экваториальных широт.
Выявлены общие черты и особенности в вариациях параметров спокойной ионосферы на разных широтах Восточно-Азиатского региона в зависимости от солнечной активности, сезона, времени суток, характерные черты отклика ионосферы на геомагнитные бури различной интенсивности.
Также установлены различия в отклике ионосферы на геомагнитные бури в годы высокой и низкой солнечной активности, а также в разные сезоны.
Все эти факторы необходимо учитывать при прогнозировании характеристик ионосферы и условий распространения радиоволн в возмущенных условиях. Обнаружено долготное чередование положительных и отрицательных ионосферных возмущений во время некоторых бурь. Выделено несколько типов ионосферных возмущений, которые влияют на характеристики распространения радиоволн и вызывают значительные помехи в радиопередающих и навигационных системах.
Эти результаты позволили углубить знания о процессах, которые протекают в различных широтных зонах на высотах ионосферы, о взаимодействиях в системе "Солнце — магнитосфера — ионосфера — атмосфера". И, самое главное, они могут быть полезны при разработке эффективных систем диагностики состояния и прогноза опасных явлений в околоземном космическом пространстве.
Справка РГ
Книга "Ионосферные возмущения в Восточно-Азиатском регионе", где ученые обобщат результаты российско-китайских исследований, будет издана на средства гранта Российского фонда фундаментальных исследований.
Всего на второй этап конкурса было подано 120 заявок. Финансовую поддержку фонда получили 46 проектов, в том числе проект Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН.
