Введение | Прогнозы |Архивы | История | Коллеги |Публикации

Основатель кафедры общей физики Новосибирского государственного университета (НГУ) профессор Рэм Иванович Солоухин (в последствии чл. корр. АН СССР, академик Белорусской ССР, директор ИТиПМ (г. Новосибирск) и директор института Механики (г. Минск)) при создании лабораторий учебного практикума в основу всех работ, изучаемых студентами, закладывал исследовательский принцип. Это давало возможность уже с первого курса развивать у студентов способность к исследовательской работе. Навыки этой работы могли дать студентам только такие преподаватели, которые сами являлись крупными учеными. В 1966 году Р. И. Солоухин нашел такого исследователя, который воплотил в жизнь его идеи при создании лабораторий молекулярного и электрического практикумов. Таким исследователем оказался старший научный сотрудник Центральной аэрологической обсерватории Юрий Анатольевич Брагин. На кафедру общей физики он был переведен в 1966 году. К тому времени совсем еще молодой Ю. Брагин имел уже открытие (диплом N56 СССР), авторские свидетельства и другие публикации. Но самое главное, он являлся неисчерпаемым источником идей во многих областях физики, особенно в изучаемой им области: физики атмосферы. Обладая научной интуицией и удивительной способностью находить себе кадры для научной работы, Ю. Брагин создал достаточно мощный научно-исследовательский коллектив кафедры, работающий в области ракетных исследований средней атмосферы.

С помощью приборов, установленных на ракете, Ю.А. Брагин экспериментально исследовал ионную концентрацию в средней атмосфере. Эти исследования были приоритетными в то время для Центральной аэрологической обсерватории (ЦАО). Поэтому была возможность заключать с ЦАО перспективные по тематике и значительные по объему денежных средств договора. Это давало возможность, во-первых, привлечь сотрудников кафедры и студентов к ракетным исследованиям, и, во-вторых, иметь денежные средства на дополнительную оплату сотрудникам кафедры и на приобретение оборудования для лабораторий кафедры. Кроме традиционных исследований по ионной концентрации (Леонид Смирных), проводились пионерские исследования о роли объемных электрических зарядов, электропроводности и токов электрической проводимости атмосферы. Экспериментальные данные по этим электрическим параметрам атмосферы, полученные Андреем Кочеевым и Борисом Шамаховым совместно с Юрием Брагиным, показали, что, в отличие от теоретических представлений, нет строго экспоненциального уменьшения электрических зарядов с ростом высоты. Постоянно наблюдались изменения знака заряда с изменением высоты. При этом было замечено, что, если погода управляет электричеством тропосферы и стратосферы, то причины формирования электричества мезосферы лежат ниже стратопаузы. Исследование потоков малых энергий, проводимое студентами под руководством А. Кочеева, показало, что интенсивность потоков электронов с энергией меньше 20 к.э.в. больше интенсивности потоков электронов с большими энергиями.

На ракетах кроме ионных компонент начали проводиться также измерения малых газовых составляющих. Был разработан химический детектор на атомарный кислород (Владимир Кихтенко, Рафик Гайнутдинов, Саветбек Токтомышев ныне ректор Киргизского университета). Ракетные измерения концентрации атомарного кислорода выявили определенное отличие от традиционных в то время теоретических исследований. В тот же начальный период впервые в НИРС с помощью масс-спектроскопических измерений положительных ионов до 1000 атомных единиц (Б. Шамахов) было показано, что ниже 80 км основные ионы не молекулярные, на это четко указывал тот факт, что монотонного уменьшения массы ионов с увеличением высоты не наблюдалось.

Исследования атмосферы в НГУ практически по всем указанным выше направлениям были новаторскими. Хотя преобладали в основном качественные измерения. С середины 80х гг. наша исследовательская группа могла делать, и делала, больше других в ракетных исследованиях электричества средней атмосферы. Наиболее интересным электрическим параметром атмосферы является её электростатическое (квазистатическое) поле. Для разработки макетов измерителей напряжённости электрического поля (ИНЭП) было привлечено более 10 сотрудников (Александр Тютин, Виктор Струминский, А. Кочеев, Александр Игнатенко, В. Гусельников, Родион Лопатин, Александр Тимошин, Владимир Кочев, Александр Гиенко, и др.). Нас стали признавать не только как геофизиков, но и как разработчиков измерительной аппаратуры.

В результате применения датчиков поля и других измерителей было установлено, что вертикальное электрическое поле в мезосфере часто меняет свой знак, что горизонтальное поле по своей величине соизмеримо с вертикальным, и, как правило, изменяется при изменении направления ветра, что интенсивность ультрафиолетового и гамма- излучений ниже 50км имеет "слоистую" структуру (Любовь Абрамова и Виктор Дягтерёв), что теоретически рассчитанные распределения по высоте и по массе концентрации аэрозолей не очень хорошо согласуются с экспериментальными данными (Татьяна Оришич, Олег Брагин). Кроме измерителей аэрозолей и атомарного кислорода был разработан измеритель концентрации окиси азота (Геннадий Тучков). Первые натурные измерения окиси азота также дают основания для пересмотра теоретических расчетов. Очень интересные данные об электропроводности антарктической мезосферы получены О. Брагиным в течение года (пуски ракет проводились ежемесячно, аппаратура готовилась совместно с В. Кихтенко).

Успехи лаборатории были бы менее значительными, если бы мужской состав кафедры, вынужденный часто выезжать в командировки, не страховался в учебном процессе сотрудницами кафедры (Юлия Кирова, Евгения Захарова, Галина Коновалова, Зинаида Юрковская, Елена Зелинская, и др.).

Первые договорные научно-исследовательские работы университета (НИР) имели геофизические цели. Во второй половине 70х и в 80х годах лаборатория начала получать заказы на НИР на разработку измерительных комплексов. На базе малой метеорологической ракеты создан комплекс для измерения вертикального электрического поля, электропроводности, ионной концентрации и интенсивности потоков энергичных частиц, а также аэрофизический комплекс для исследования особенностей полёта ракеты в открытом пространстве (датчики температуры и давления размещались на определенных модулях ракеты).

На базе противоградовой ракеты создан комплекс для измерения горизонтального электрического поля и температуры в грозовом облаке. По рекомендации бывшего ректора НГУ академика Спартака Беляева кафедра занялась проблемами электризации спутников связи. Можно назвать и другие крупные разработки кафедры. Эти работы требовали узкой специализации кадров, больших средств и ограничений в учебной работе.

В начале предполагалось использовать расчетные работы для обоснования экспериментальных данных. Однако, квалификация и интеллект теоретиков (Игорь Дёминов, Александр Задорожный) оказались столь значительны, что они стали формулировать и решать задачи самостоятельно. По мере оснащения кафедры ЭВМ потенциал группы возрос, расширился перечень проблем, которыми могла заниматься эта группа.

Обсерватория атмосферного электричества возникла для реализации "подспутникового" эксперимента, когда наблюдения ведутся одновременно на спутниках, на ракетах и на поверхности Земли. Кроме того, было замечено, что есть вариации электрического поля атмосферы, которые имеют глобальный характер, т.е. не зависят от локальных и региональных факторов. Последнее означает, что вариации поля формируются в конденсаторе или волноводе с обкладками в виде поверхности Земли и проводящих слоёв атмосферы выше тропосферы. Иными словами, выделив глобальную составляющую изменения электрического поля атмосферы, мы получаем новый источник информации об электричестве средней атмосферы.
Проблема выделения сигнала, интересующего исследователя, из полученных измерений - основная в ракетных, спутниковых, а также в наземных обсерваторских наблюдениях. Очень важное значение в измерениях имели антенные системы и преобразователи которые связывают сигнал, наводимый на антенну со стандартным измерителем напряжения (вольтметр). Основным разработчиком преобразователей является Евгений Воробьев. Работая в этом направлении в обсерватории мы зарегистрировали эффект от взрыва в США 10метровой сферы со взрывчаткой 5-10 килотонн эквивалента тротила. В дальнейшем появилась возможность узнавать различные типы далеких возмущений <статья>.

Рис.1 Старт Шаттла, США

Рис.2 Ядерный взрыв в южной части Тихого океана

Рис.3 Вариации геоэлектрического поля - верхняя кривая;

Рис.4 Пример записи показаний аппаратуры геоэлектрических предвестников землетрясений

Особого внимания заслуживали эффекты от землетрясений. Так анализ серии толчков, разрушивших в 1966 году г. Ташкент, с данными измерений электрического тока проводимости в Ташкенте в это же время показал наличие связи электричества атмосферы и сейсмической активности. Позднее сотрудники НГУ и Киргизского университета обнаружили локальные предвестники землетрясений за несколько (1-10) часов до первого удара (В. Струминский, С. Тактомышев, Сергей Татаринов, Амантур Иманкулов).

Сначала нам не удавалось найти составляющую от землетрясений в электрическом поле Земли, которое мы считали глобальным. Осенью 1994года на Курильских островах прошла серия сильных землетрясений. В этот период наша аппаратура зарегистрировала сигналы неизвестной природы. При сопоставлении времени прихода этих сигналов со временем землетрясений оказалось, что временные картины совпадают, если их сдвинуть на несколько десятков часов. Т.е. мы регистрируем электрические предвестники землетрясений. Мы начали успешно прогнозировать. Накануне землетрясения в Японии наш сотрудник Михаил Мерзляков послал предупреждение по электронной почте, e-mail. После разрушительного землетрясения в Японии вспомнили о наших предупреждениях. Затем о нас забыли.

Редактор страниц Каховский Николай: Kahovsky@phys.nsu.ru