ИЗУЧЕНИЕ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА МОРЯХ И В КОСМОСЕ

Н.М. Ротанова, Ю.П. Цветков

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН г. Троицк, Московская обл.

1. В центре нашей страны недалеко от столицы есть небольшой поселок - Красная Пахра, где есть институт, в котором работает Николай Васильевич Пушков". Так начинается одна из глав книги известного писателя Л. Анфиногенова "Земная вахта" [1]. После личного знакомства с Николаем Васильевичем А. Анфиногенов увидел в нем удивительного человека, способного с решимостью и верой выполнять поставленные перед ним задачи. А задолго до этого, когда он принял магнитный отдел в Павловске, главных задач было две. Во-первых, показать, что магнитный отдел - пусть он мал и безвестен - сможет занять свое место в общей жизни всей страны. И, во-вторых, организовать геофизические исследования, не ограничиваясь только земным магнетизмом, как это велось в Павловске, а охватить ионосферу, полярные сияния, земные токи. В 1937 г. во время работы первой дрейфующей во льдах Арктики геофизической станции неожиданно с зимовщиками прервалась радиосвязь. Николай Васильевич понял происходящее и сказал, что в настоящий момент разыгралась магнитная буря, по прошествии которой радиосвязь должна восстановиться. Уже в то время Н.В. Пушков организовал оперативную "службу магнитного поля", дававшую на основании магнитограмм информацию об условиях радиосвязи. Так состоялся выход магнитного отдела на большую арену, становясь магнитной обсерваторией. С этого момента с магнитологами Павловска уже не могли не считаться. Только горстка сотрудников Павловска явно не могла решать задачи хотя бы только одного направления геофизики - земного магнетизма. Магнитные обсерватории в стране существовали, но были разбросаны на огромном пространстве. И, естественно, возникла задача - связать их между собой. Николай Васильевич принялся за это дело, возложив на обсерваторию в Павловске обязанности центрального учреждения. По мере сбора экспериментальной информации и ее анализа для Николая Васильевича все отчетливей и все ясней становился вопрос необходимости создания своего отечественного института, научная программа которого не замыкалась бы проблемами земного магнетизма, а строилась с обязательным учетом всего сложного комплекса магнитных явлений, происходящих на Земле, на Солнце, в космосе. И, действительно, незадолго до войны, в 1940 г. институт был организован (в последствии ИЗМИРАН).

2. Война резко изменила жизнь института, который оказался отрезанным от зарубежной геофизической науки. И все же летом 1942 г. Николаю Васильевичу удалось поехать в Лондон, где он вторично встретился с С. Чепманом. В Англии его интересовало многое, но особенно ему хотелось посмотреть немагнитное судно "Рисэч". После того как сгорела немагнитная яхта "Карнеги", мысль о своем собственном судне не давала Николаю Васильевичу покоя. Флотские руководители самым активным образом поддержали вопрос о постройке немагнитной шхуны. Первые разработки для проекта были выполнены В.Ф. Шельтингом и В.П. Орловым. Именно эти сотрудники создали первые очертания "Зари", хотя окончательный вариант был сделан в кораблестроительном институте. С началом МГГ трехмачтовая "Заря" отправилась в маршруты по водам Тихого, Индийского и Атлантического океанов, выполняя роль плавучей лаборатории института, приступившего к изучению магнитного поля Земли на океанах.

3. Неоценима роль Н.В. Пушкова в проведении Международного геофизического года (МГГ), когда в геофизические исследования включились ученые шестидесяти пяти государств. Местом проведения международной ассамблеи с обсуждением результатов МГГ и решением вопроса о продлении МГГ стала Москва (Московский Университет, физический факультет), снова встретились в Москве С. Чепмен и Н.В. Пушков. Чепмен - президент Специального комитета МГГ, Н.В. Пушков - член Специального комитета. Не только с С. Чепменом, но со всеми учеными, кто подходил Николай Васильевич целенаправленно обсуждал два вопроса: "как смотрит коллега на продление МГГ и как мыслит организацию работ по окончании МГГ"? Он вел такие обсуждения с большим воодушевлением, по несколько часов в сутки. Они имели большое значение, так как вся жизнь Института была подчинена интересам МГГ. И теперь, когда результаты были очевидны, он видел свой личный долг перед наукой в том, чтобы продлить совместные исследования. Уже после первых результатов МГГ Николаем Васильевичем движет стремление к созданию картины полярных сияний в масштабе всей планеты, а ученый Чепмен стремится дать теоретическое объяснение этого явления - оба прекрасно понимают друг друга. К большой радости Николая Васильевича МГГ продлевался на двенадцать месяцев.

4. Как отмечалось выше, осуществилась заветная мечта Николая Васильевича - заработало его любимое детище немагнитное судно "Заря", которое в рамках международного геофизического проекта "Мировая магнитная съемка 1957-1969 гг." выполнила измерения магнитного поля по маршрутам общей протяженностью в полмиллиона километров. Николай Васильевич понимал, что магнитные съемки должны существенно расшириться, используя для этой цели искусственные спутники Земли [2].

Предвидению Николая Васильевича о роли спутниковых магнитных съемок суждено было сбыться в считанные годы. Именно в СССР под руководством Н.В. Пушкова и Ш.Ш. Долгинова были впервые выполнены такие съемки. Съемки позволили получить единую глобальную пространственно-временную структуру главного магнитного поля Земли, свести на нет роль ПВХ в этом вопросе. Метод спутниковых магнитных съемок оказался столь перспективным в геофизике, что правительство СССР оценило роль первопроходцев Н.В. Пушкова и Ш.Ш Долгинова Ленинской Премией.

Первый спутник с магнитометром на борту был запущен в 1958 г. и его программа состояла в получении ответа, в основном, на два вопроса.
- Измерение геомагнитных полей на высотах 200-500 км.
- Получение данных о характере движения спутника [3].

Измерения на этом спутнике были выполнены в режиме передачи данных над территорией СССР. Ввиду такого ограничения научная задача состояла в установлении степени соответствия экспериментальных данных аналитическим моделям, построенным только по наземным измерениям. Впервые именно эти данные позволили с космических высот увидеть главные особенности геомагнитного поля, увидеть Восточно-Сибирскую мировую аномалию [4,5].

В 1964-65 гг. первой серией малых спутников проводятся эксперименты "Космос-26" и "Космос-49". Это были в полном объеме первые магнитные съемки на космических высотах 240-490 км. При наклоне орбиты ~ 50o удалось получить значения геомагнитного поля для 75% земной поверхности. Сами измерения осуществлялись при помощи протонных магнитометров ПМ-4 [6]. Восемнадцать тысяч абсолютных измерений скалярной величины геомагнитного поля составили первый фундаментальный каталог данных со спутника [7]. Эти данные были использованы для создания и проверки различных аналитических моделей. Было показано, что для описания экспериментальных данных необходимо использовать гауссовы ряды с неизвестными 168 коэффициентами, вместо 48, которые позволяли получить наземные измерения. Также впервые по данным "Космоса-49" установлено, что аномальное магнитное поле, связанное со строением земной коры, простирается до высот полета спутника.

Вторая очередь магнитной съемки была осуществлена со спутника "Космос-321" в 1970 г. Спутник был оснащен квантовым цезиевым магнитометром КЦМ-1 и выведен на орбиту с наклоном 71o . Измерения выполнялись в диапазоне высот 230-490 км [8].

Возможности этого спутника были гораздо шире - более частые измерения поля, что позволило использовать эти данные не только для задач главного магнитного поля, но и проблем переменного магнитного поля.

5. Нам посчастливилось в течение многих лет работать в Институте, директором которого был Николай Васильевич Пушков. Вместе с нами он переносил все трудности и радости, как научных исследований, так и условий проживания в Академгородке. Мы видели, с каким старанием и напряжением Николай Васильевич расширял тематику научных исследований, уделяя особое внимание в последние годы солнечно-земной физике. Только благодаря усилиям Николая Васильевича, заложившим основы космическим измерениям геомагнитного поля, стали возможны современные спутниковые и аэростатные исследования.

Для нас он навсегда останется примером человека честного, порядочного, человека любившего свое дело, и отдавшего практически всю жизнь развитию геофизического направления в науке.

Литература

1. Анфиногенов А.Л. Земная вахта. Молодая гвардия. 1961. 223 с.
2. Бенькова Н.П., Долгинов Ш.Ш. Геомагнитное поле: исследование внутренних и внешних источников со спутников. Электромагнитные и плазменные процессы от Солнца до ядра земли. М.: Наука. 1989. С. 233-246.
3. Королев С.П. Творческое наследие академика Сергея Павловича Королева. Избр. Труды и документы. М.: Наука. 1980. 363 с.
4. Долгинов Ш.Ш., Жузгов Л.Н., Селютин В.А. Искусственные спутники Земли. 1960. Вып. 4. С. 135-161.
5. Долгинов Ш.Ш., Жузгов Л.Н., Пушков Н.В. и др. Геомагнетизм и аэрономия. 1962. Т. 2. № 6. С. 1061-1075.
6. Долгинов Ш.Ш., Наливайко В.И., Тюрмин А.В., Чничевой М.М. Исследование космического пространства. М.: Наука. 1965. С. 606-615.
7. Долгинов Ш.Ш., Наливайко В.И., Орлов В.П. и др. Каталог измеренных и вычисленных значений модуля напряженности геомагнитного поля вдоль орбит спутника "Космос-49". М.: ИЗМИРАН. 1967. Ч. 1. 245 с. Ч. 2. 238 с. Ч. 3. 206 с.
8. Долгинов Ш.Ш., Козлов А.Н., Наливайко В.И. и др. Каталог измеренных и вычисленных значений модуля напряженности геомагнитного поля вдоль орбит спутника "Космос-321". М.: Наука. 1976. 180 с.


Возврат к началу раздела