|
||||
 |
||||
       |
|
Історія та тематика відділу |
|
Виникнення наукового напряму "радіофізика геокосмосу" в Інституті радіофізики та електроніки, а потім у Радіоастрономічному інституті НАН України відноситься до 60-х років "минулого", ХХ сторіччя. Приблизно в цей же час один з двох теорвідділів ІРЕ отримав назву "Теоретичний відділ розповсюдження радіохвиль та іоносфери" (ТВРРІ). Творцем та беззмінним керівником його протягом 20 років був Павло Вікторович Бліох (1922 - 2000 рр.) доктор фіз.-мат. наук, професор, заслужений діяч науки та техніки України. Тематика відділу було здебільшого спрямована на розвиток теорії розповсюдження радіохвиль в реальних середовищах в інтересах радіолокації, зв'язку навігації з використанням наземних систем. Важливо відмітити, що теоретично були "приземлені" до конкретних завдань, які вирішувались у багаточисельних, на той час, експериментальних відділах щодо розповсюдження радіохвиль ІРЕ. Традиція тісного зв’язку експериментаторів з теоретиками йшла ще з часів УФТІ. Якоюсь мірою, це обмежувало політ фантазії "чистої теорії", але, з іншого боку, дозволяло створювати цілості завершені наукові роботи, в яких строго інтерпретувались нові експериментальні результати, або оригінальні теоретичні прогнози, що піддавалися реальній перевірці.
В той же час почали бурно розвиватися супутникові дослідження навколоземної плазми - середи "існування" більшості перших космічних апаратів (КА). Трансіоносферні лінії розповсюдження радіохвиль стали "життєвими нитями", які пов’язують бортові системи супутників з наземними центрами управління та збору інформації. В перші роки космічної ери існувала ілюзія, що за допомогою контактних методів бортовими датчиками вдасться повністю відновити морфологію плазми та головних польових характеристик геокосмосу і динаміку їх поведінки. Однак вельми швидко стало ясно, що вимірювання "in situ" мають локальний, фрагментарний характер, а супутники привносять істотні збурення у середу, що зондується вздовж орбіти в зоні дії самих контактних діагностичних систем. Тому дистанційні радіофізичні методи не тільки не були відкинуті, але й отримали потужний імпульс до розвитку. В цей час почали створюватися гігантські радари некогерентного розсіювання, які дозволяють зондувати всю іоносферну товщу, повсюдно розміщуватися по земному шару іонозонди - радіолокатори КВ діапазону, розвиватися методи радіопросвічування іоносфери сигналами службових та спеціальних супутникових передатчиків. З’явились ідеї штучної модифікації іоносфери надпотужним електромагнітним випромінюванням з Землі, пучками заряджених часток та різноманітними хімічними реагентами прямо з космосу. Зокрема Павлу Вікторовичу належала ідея створення гігантської штучної іоносферної лінзи за рахунок нагріву плазмового шару потужним короткохвильовим випромінюванням [1]. Звичайно, що більшість задач щодо розповсюдження радіохвиль в іоносфері та магнітосфері Землі в ті роки носило "прикладний", тобто оборонний характер. Іоносферна тематика ТВРРІ середини-кінця шістдесятих років здебільшого була зосереджена на вивченні резонаторних та хвилеводних властивостей порожнини Земля - нижня іоносфера в наднизькочастотному (ННЧ) та наддовгохвильовому діапазонах (НДХ). В першому з них характерні довжини хвиль були порівняні з довжиною кола земного шара (десятки тисяч кілометрів), а в другому - з поперечним розміром проміжку Земля - іоносфера (десятки кілометрів). Вибір цієї тематики було, з одного боку, обумовлено прикладними задачами створення глобальних систем зв’язку та навігації для занурених об’єктів, а з іншого - традиційним інтересом Павла Вікторовича до "красивих" природних структур, які здатні фокусуватися та каналізувати електромагнітну енергію у навколишньому середовищі. Обидва направлення супроводжувалися активними теоретичними та експериментальними дослідження. У відділі було створено експериментальну лабораторію, яку очолив В.Ф. Шульга (1929-1972 гг.). Розвиток робіт за цими направленнями природним чином супроводжується професійним зростанням великої групи співробітників, захистом кандидатських, а потім і докторських дисертацій. Логічною поведінкою висновків успішної багаторічної роботи відділу з цієї іоносферної тематики є публікації двох монографій [2,3]. Разом з прикладними аспектами іоносферних досліджень Павло Вікторович завжди акцентував увагу учнів на можливість використання особливостей розповсюдження радіохвиль різних діапазонів для діагностики нижньої іоносфери. Як це не парадоксально, але до сих пір "підніжжя іоносфери" D-область залишається найменш вивченою. Плазма на цих висотах є малою пасивною домішкою до нейтральної компоненти атмосферного газу та важко подається контактній діагностиці та радарним методам зондування. Приблизно до кінця сімдесятих - середині 80-х років ХХ-го сторіччя прикладний інтерес до цих діапазонів став спадати, а дослідження стали носити геофізичний іоносферний характер.
Павло Вікторович приблизно раз в десять років сам змінював наукові інтереси та закликав своїх учнів наслідувати цьому прикладу, кажучи, що вчений в своєму творчому житті може та повинен змінити напрямок досліджень, як мінімум, два-три рази (такі традиції існували в ІРЕ "з легкої руки" С.Я. Брауде, який був незаперечним авторитетом для П.В. Бліоха). Дав можливість вирости своїм учням в іоносферних дослідженнях, Павло Вікторович сам змінив тематику, спочатку захопившись гравітаційними лінзами [4], а потім проблемами пилової плазми [5]. На початку 80-х в ІРЕ НАН України ім.О.Я.Усікова за ініціативою С.Я. Брауде та Л.М. Литвиненко було організовано Відділення радіоастрономії, і наш відділ, практично в повному складі під керівництвом завідуючого перейшов у Відділення. Розширилася сфера наукових інтересів, і відділ отримав нову назву "Космічної радіофізики". До того часу в повну силу запрацював та став знаменитим найбільший у світі декаметровий радіотелескоп УТР-2, унікальний інструмент, який на довгі роки визначив світове лідерство України в низькочастотній радіоастрономії [6]. Оскільки головним фактором, який заважав радіоастрономічним спостереженням в цій частотній області є іоносфера, звичайно потрібно було зосередити "розповсюджувальні" зусилля на дослідження флуктуацій декаметрових радіохвиль в навколоземній плазмі. З початку 80-х у відділі склалась наукова група, яка стала активно працювати в цьому напрямку. В той же час були сформульовані головні принципи "екологічно чистого" багаточастотного радіозондування іоносфери з використанням сигналів не спеціального типу, а вже існуючих видів електромагнітного випромінювання природного та техногенного походження. До їх числа відносились випромінювання дискретних космічних джерел та космічного фону, спорадичного випромінювання Сонця та Юпітеру, сигнали радіомовних станцій та супутникових передавачів. Швидкий експериментальний прогрес цієї групи було обумовлено, поміж усім, режимом максимального сприяння роботи на телескопі, унікальними якостями самого УТР-2 та активною підтримкою теоретиків відділів. Прикладний інтерес да задач загоризонтної радіолокації у КХ діапазоні давав можливість приймати участь у великих НДР та розвивати експериментальну базу досліджень. До моменту створення Радіоастрономічного інституту у 1985 році іоносферні дослідження стали помітною частиною його тематики. В цей час в групу входили Ю.М.Ямполььский, В.Г.Галушко, В.С.Белей, В.Г.Безродный, П.В.Пономаренко та кілька дипломників. Дослідження проводились в широкій науковій кооперації з провідними на той час науковими організаціями. Літом 1986 року Павло Вікторович вирішив залишити завідування відділом, і цю посаду зайняв проф. Й.М.Фукс, багатоплановий теоретик, відомий класичними роботами в галузі статистичної теорії дифракції та досвідом взаємодії з експериментаторами. У зв’язку з цими адміністративними змінами іоносферна група отримала ще більшу самостійність, і директор, академік Л.М. Литвиненко, неодноразово пропонував сформувати на її базі структурну лабораторію. В цей період було створено, першокласний у ті часи, багатоканальний когерентний приймальний комплекс КХ діапазону, який разом з унікальними якостями антени УТР-2 дав значну "фору" нашим експериментальним дослідженням по зрівнянню з багаточисленними "конкурентами" з інших організацій. З’явилось ще більше прикладних робіт та "спокус" створення міжгалузевої структури (відділу або лабораторії) з частковим штатним фінансуванням за рахунок ресурсів Замовника. Однак, завзято працюючи в класичному академічному відділі, співробітники групи не піддалися цим "спокусам" на догоду більшим, як тоді вважалося, фінансовим можливостям. Роль мудрих порадників в цій ситуації зіграли С.Я. Брауде та П.В. Бліох, які не рекомендували підпадати під більш жорстку залежність від Замовника. Як показало ближчайте майбутнє, ці застереження виявились повністю виправданнями.
Продуктивність використання УТР-2 для задач розповсюдження радіохвиль та зондування іоносфери перевершила всі очікування. Найбільш яскраво переваги гостронаправленної ФАР проявилися для дослідження багатопроменевих КХ полів в околицях просторової каустики при віддзеркаленні КХ сигналів від іоносфери на частоті, близької до максимально застосовної (МЗЧ). Кутовий поділ інтерферуючих "нижнього" та "верхнього" променів дозволив сформувати та вирішити модельну зворотну задачу щодо відновлення просторово - часових характеристик іоносферного шару [7-9]. Багаточисельні вимірювання у прикаустичній області та співробітництво з теоретиками дали можливість розробити оригінальний метод дистанційного зондування іоносфери на нахилених односкачкових КХ радіолініях [10-12]. Ефект фокусування поля на каустиці був надзвичайно красивим, спостерігаючи його багатократно на різних радіотрасах, ми не переставали дивитися "правильності" та класичності дифракційної картини поля, яка породжувалась віддзеркаленням КХ сигналу від "ефемерного" плазмового шару, який розташовано в сотнях кілометрах від поверхні Землі. Час переходу робочої частоти КХ сигналу через МЗЧ на заході Сонця та вид каустики добре характеризували поточний стан іоносфери та дозволили прогнозувати якість нічних радіоастрономічних спостережень на УТР-2 [13]. На відстані від каустики у "радіоосвітленої" області використання кутової селекції у поєднанні з доплерівською фільтрацією сигналів дозволили дослідити широкий клас рухомих іоносферних збурень (РІЗ), розробити метод їх дистанційного зондування та візуалізації [14,15]. Створена теоретична модель дозволила вирішувати прямі та зворотні задачі розповсюдження радіохвиль в динамічній та статистичній модельних постановках. Це в свою чергу дало можливість візуалізувати РІЗ, відновлювати в реальному часі просторовий спектр неоднорідностей, направлення та швидкість їх руху, ідентифікувати джерела самих хвильових збурень. Узагальненням цих робіт став метод частотно-кутового зондування іоносфери (ЧКЗІ), який знайшов своє використання в Україні [16], а в подальшому в США [18,19] та в Антарктиці [20]. Головний вклад в його розвиток приніс В.Г. Галушко. В теперішній час метод удосконалено для вертикального імпульсного зондування іоносфери з використанням моделі РІЗ у вигляді об’ємних внутрішніх хвиль щільності [21]. В зоні радіотіні на поверхні Землі використання УТР-2 дозволило досліджувати діаграми резонансного розсіювання сигналів на природних іоносферних неоднорідностях та відновлювати головні характеристики їх просторового спектру поблизу головного максимуму іонізації [22,23].
На початку 80-х колеги з НИРФИ (м. Горький) запропонували нам включитися в експерименти по радарній діагностиці штучної іоносферної турбулентності (ШІТ), що створена надпотужним КХ передавачем з поверхні Землі. Ними було створено нагрівний стенд (НС) "Сура", який мав в ті часи рекордні у світі параметри. Ідеальне взаємне розташування "Сури" та УТР-2 дозволило використати ефект ракурсного розсіювання пробних КХ сигналів на сильно витягнутих вздовж магнітного поля Землі штучних іоносферних неоднорідностях. Роль сигналів "подсвітлення" виконували багаточисельні мовні КХ радіостанції, які розташовані в європейській частині СРСР. На додаток сумісно з колегами з Харківського державного університету було створено спеціальний пробний імпульсний передавач для дослідження просторово-часової поведінки ШІТ. Висока просторова вибірковість ФАР УТР-2 та когерентний багатоканальний приймач дозволили виявити багато нових динамічних якостей, стимульованих неоднорідностей, ряд з яких став класичним та до сих пір цитується в сучасній науковій періодиці. Вперше були досліджені трьохмірні просторові характеристики збуреної області [24,25], виявлено ефект "відлуння - розсіяння" - повторних періодичних сплесків розсіювання пробного сигналу на стадії релаксації ШІТ, запропонована модель, яка пояснює їх виникнення [26]. Досліджено взаємодію дрібномасштабних штучних плазмових неоднорідностей з крупномасштабними природними МГД процесами [27,28], виявлено обмін енергією між крупномасштабними магнітогідродинамічними процесами та дрібномасштабною плазмовою турбулентністю [29]. Вперше була виказана та підтверджена гіпотеза щодо радіального дрейфу неоднорідностей від центру до периферії збуреної області [30]. Детально вивчені часи релаксації дрібномасштабної турбулентності та механізми її дисипації [31].
Поряд з вивченням штучних збурень іоносферної плазми у відділі було Зроблено спробу виявлення природних нелінійностей у геокосмосі. Вихідна передумова полягала в тому, що процес розповсюдження радіохвиль в плазмі завжди носить нелінійний характер, питання постає лише в порогових рівнях чутливості сенсорів реєстрації та способах виявлення цих ефектів. Наочніше за все нелінійна взаємодія повинна проявлятися в частотній області, супроводжуючись появою в апріорно відомому спектрі "пробної" радіохвилі спектральних складових "гріючого" впливу. Керуючись цими міркуваннями було проведено успішний експеримент щодо пошуку взаємодії полів шумановських резонансів та навколосвітніх КХ сигналів [32]. Спектр монохроматичного пробного КХ сигналу на навколосвітній радіолінії виявився збагачений трьома максимумами ШР. Роль "опорного гріючого" джерела виконує поле ясної погоди, яке створює в нижній іоносфері слабо нелінійну взаємодію між ННЧ та КХ полями. Згасання декаметрової навколосвітньої радіохвилі модулюється потужністю шуманівських сигналів. Ще більш тонкий ефект природньої нелінійности було виявлено при пошуку "кросмодуляції" самих ШР [33]. Виявилося, що при детальному біспектральному аналізі у спектрах ШР на великих часах усереднення поряд з головними спектральними максимумами в резонаторі проявляються їх слабкі комбінаційні сума-різностні компоненти.
До початку 90-х у відділі за іоносферною тематикою було опубліковано більше 40 наукових робіт, захищено дві докторські дисертації (В.Г. Безродний, Ю.М. Ямпольський) та кілька кандидатських дисертацій (В.Г. Галушко, В.С. Бєлєй, А.Ф. Беленов., С.Б. Кащєєв). Група доповнилась новими молодими співробітниками, аспірантами та дипломниками. Директор РІ НАН України академік Л.М. Литвиненко поставив питання щодо доцільності створення нового відділу. Відділ було організовано у липні 1993 року він отримав назву "Відділ іоносферного розповсюдження радіохвиль". Визначальне значення у прийнятті такого рішення зіграла готовність провідних теоретиків В.Г. Синицина та В.Г. Безродного перейти у новий підрозділ. Це дозволило зберегти традиції ТВРРІ - тісної взаємодії теорії та експерименту. до того ж періоду відноситься початок активного міжнародного співробітництва, з’явились перші закордонні гранти та проекти, які дозволили "вижити" відділу, мабуть, в самий тяжкий час - в період становлення незалежності України. Важливий вклад в успішний розвиток міжнародного співробітництва приніс В.Г. Синицин, блискучий знавець англійської мови, який володіє найвищою фізичною кваліфікацією. Результати перших міжнародних досліджень в галузі двопозиційної локації іоносфери та магнітосфери з використанням унікальних систем УТР-2 та "Сура" [34] були повідомлені на засіданнях Бюро ОФА та Президіуму НАН України та отримали високу академічну оцінку у вигляді спеціальної постанови Президіуму НАН України. Така офіційна підтримка молодого відділу на самому високому національному науковому рівні була дуже важлива та престижна. Відділ продовжував активні дослідження за іоносферною тематикою, ще троє співробітника стали кандидатами наук (Г.В Литвиненко, П.В. Пономаренко, О.В. Колосков).
В 90-х роках відділом було взято новий курс: антарктичні дослідження. Вченими й ентузіастами-полярниками в Києві було підняте питання щодо надання Україні права використання однієї з багаточисленних радянських антарктичних станцій, які перейшли у власність Росії. Ця ініціатива була підтримана в Україні на офіційному державному рівні, однак немала успіху, оскільки Росія відмовилась створювати прецедент передачі якої б то не було власності за кордоном іншій республіці. Тим не менш, в Києві при Інституте геологічних наук НАН України було створено Антарктичний центр, який практично на суспільних началах продовжував пошуки можливостей інтегрування українських науковців в антарктичні дослідження. Центр розіслав багатьом організаціям заклики формулювати наукові пропозиції для дослідження Антарктики. Відповідні пропозиції були сформульовані і в РІ НАН України, більшість з них стосувалось електромагнітних та іоносферних досліджень на шостому континенті, більшість носили пріоритетний оригінальний характер. В це й же час Великобританія об’явила міжнародному співтовариству про свою готовність передати одну із своїх перших зимуючих антарктичних баз, "Майкл Фарадей", "неантарктичній" країні. В умовах сильної міжнародної конкуренції Україна стала переможницею конкурсу, і офіційно з лютого 1996 року база "Фарадей" перейшла під юрисдикцію нашої країни. Станція отримала ім’я видатного вченого, першого президента академії наук України - "Академік Вернадський". Наші наукові пропозиції щодо дослідження електромагнітних ефектів та ближнього космосу на шостому континенте були помічені і в Україні, і в Великобританії, і вже в 1998 році першого представника РІ НАН України було включено до складу зимівників третьої Української антарктичної експедиції (УАЕ). З цього часу інститут та відділ тісно співпрацюють з Національним українським науковим антарктичним центром МОН України (НАНЦ), при підтримці якого реалізовані багаточисельні оригінальні експерименти та систематичні дослідження геокосмосу в Антарктиді. Відмітимо, що до 2007 року інститут не "пропустив" жодної зимівки. 12 співробітників РІ НАН України (10 з відділу) працювали в антарктичних експедиціях, п’ятеро з них зимували на станції (четверо – два рази, двоє - три); п’ятеро приймали участь у двох морських походах в Антарктиду та назад в Україну. Перша в Україні кандидатська дисертація за антарктичною тематикою була підготовлена в РІ НАН України (А.В. Залізовський). За ініціативою відділу на Низькочастотній обсерваторії РІ НАН України в с. Мартова при підтримці Українського антарктичного центра МОН України було організовано Навчально- тренувальну базу зимівників, на якій створені умови, максимально наближені до реальних, що існують на УАС. П’ять екіпажів антарктичних експедицій успішно пройшли тренувальні збори на УТБ.
Британці не марно дали цій своїй станції ім’я основоположника електромагнетизму Майкла Фарадея, їх головні наукові дослідження були присвячені вивченню електродинамічних ефектів у верхній атмосфері та геомагнітній активності. З 1998 року РІ НАН України очолив науковий напрям "фізика верхньої атмосфери та ближнього космосу" в Державній програмі досліджень України в Антарктиці. Цей розділ Програми включав стратегічний план дослідження геокосмосу та космічної погоди в Антарктиці, оснащення УАС новими пристроями дистанційного зондування верхньої атмосфери та моніторингу електромагнітного клімату шостого континенту. Станція доукомплектована двома короткохвильовими когерентними комплексами розробки РІ НАН України для діагностики іоносфери та трьома магнітометричними станціями (створені Львівськими центром Інституту космічних досліджень НАНУ-НКАУ) для вивчення глобальних резонансних систем у навколоземному просторі - магнітосферного (МР), альфвеновського іоносферного (АІР) та шуманівського (ШР) резонаторів. Сьогодні УАС є самою широкосмуговою в Антарктиці магнітною обсерваторією, яка дозволяє досліджувати природні та техногенні шуми в УНЧ та ННЧ діапазонах [35]. Розширення наукової тематики відділу дало стимул для зміни його назви, в 2004 році його було перейменовано у відділ "Радіофізики геокосмосу".
Участь в антарктичній тематиці дозволила проводити радіофизичні дослідження не тільки на шостому континенте, але й в морських експедиціях. За ходом руху експедиційного судна з Севастополя в Антарктику було здійснено двохпозиційне дистанційне зондування морської поверхні, роль сигналів іоносферної "підсвітки" виконували не спеціальні передавачі, а широкомовні станції КХ діапазону, які знаходяться на більшому віддалені від акваторій, що діагностуються. Тонкий спектральний аналіз КХ сигналів, які віддзеркалені від іоносфери, виявив поблизу несучої частоти брегговскі спектральні складові, що обумовлені розсіянням сигналу "підсвітки" схвильованої морської поверхні [36]. Натурні експерименти стимулювали розробку теоретичної моделі розсіювання [37], що, в свою чергу, дало можливість запропонувати новий метод дистанційного зондування стану світового океану [38]. Висока чутливість КХ приймальних пристроїв та низький рівень шумів в Антарктиці дали можливість досліджувати ефекти наддальнього розповсюдження декаметрових сигналів, включаючи навколосвітні радіолінії. Вперше було виявлено допплерівський зсув частоти прямого та навколосвітнього сигналів та запропонована модель, яка інтерпретує цей ефект [39]. Вимірювання на наддальніх радіолініях дозволили діагностувати ефекти сонячного затемнення над Антарктидою та відновити глобальні зміни в іоносфері під час цієї геофізичної події [40]. Разом з природними іоносферними збуреннями в Антарктиді вдалося вперше зареєструвати ефекти розсіювання КХ сигналів штучними плазмовими неоднорідностями, що створенні потужними нагрівними стендами (НС), які розташовані у північних приполярних областях. Одночасні реєстрації випромінювання НС EISCAT (Тромсьо, Норвегія) на РАО (РІ НАН України, Харків) та в Антарктиці на УАС показали високу кореляцію поведінки інтенсивностей та допплерівських спектрів сигналів у періоди існування штучної іоносферної турбулентності. Це дозволило запропонувати, що формування сигналу НС на всіх радіолініях, які сильно відрізняються обумовлено новим ефектом "саморозсіювання" потужного радіовипромінювання на ним же створених плазмових неоднорідностях [41]. Ця гіпотеза була підтверджена в ході іншої спеціальної нагрівної кампанії з використанням НС "Сура" та ефект "саморозсіювання" отримав міжнародне визнання [42]. У теперішній час сумісно з Центром атмосферних досліджень Масачусетського університету, м. Лоуелл, США виконується партнерський проект щодо дослідження ефекту "саморозсіювання" з використанням міжнародної мережі приймальних пунктів в США, Європі та Арктиці. Важливою особливістю розташування УАС є її магнітне сполучення з одним з найбільш промислово розвинутих регіонів земної кулі - північно-східним узбережжям США. За нашою ініціативою колеги з США організували магнітометричні вимірювання поблизу м. Бостона, в багатьом аналогічні тим, що проводяться на УАС. Це дало можливість провести узгоджені дослідження магнітосферного резонатора та розробити методику відтворення поперечних провідностей іоносфери в обох півкулях. Поляризаційний аналіз резонансних геомагнітних пульсацій виявив дві характерні раніше не відомі особливості їх добової поведінки. В першому випадку еліпс поляризації "відслідковував" рух Сонця по небесній сфері подібно квітці соняшника - "ефект соняшника" [43]. В другому - позиційний кут симетрично змінювався поблизу місцевого полудня - "ефект арки" [44]. Оригінальна теоретична модель, що розроблена у відділі, дозволила ідентифікувати джерела збудження магнітосферного резонатору та відтворити добові варіації поперечних провідностей іоносфери [45]. Ще одна відмінна риса розташування станції є в безпосередньому сусідстві з одним з найбільш активних метеорологічних регіонів Землі - протокою Дрейка. Вона знаходиться на тихоокеанскому узбережжі (зараз це все Південний океан) Антарктичного півострова. Багаторічні метеоспостереження показали, що в середньому за рік над станцією проходить 50-60 потужних атмосферних фронтів, переважно циклонічної природи. Нами була виказана пропозиція, що їх проходження повинно супроводжуватись збудженням крупномасштабних атмосферних гравітаційних хвиль АГХ, які можуть розповсюджуватися на іоносферні висоти та приводити до модуляції електродинамічних параметрів динамо - області. Це в свою чергу повинно стимулювати варіації магнітного поля на самій УАС та в магнітопов’язаному регіоні південної півкулі [46]. Експериментальна перевірка цієї гіпотези була проведена по семирічному масиву даних одночасних реєстрацій варіацій тиску та магнітного поля. Крос-кореляційний аналіз показав, що через 30-40 хвилин після проходження циклонічного фронту над станцією та збудження квазіперіодичних варіацій приземного тиску (АГХ) були зареєстровані варіації магнітного поля в обох півкулях з такими ж часовими періодами. Можна з впевненістю говорити щодо переносу атмосферних збурень на висоти геокосмосу та зв’язку двох погодних систем - "атмосферної" та "космічної" [47]. Потужні збурення у приземній атмосфері викликають збільшену турбулізацію іоносферної плазми на висотах головного максимуму іонізації, призводячи до утворення так званого ефекту F - розсіювання. Сучасний аналіз семирічного масиву іоносферних, магнітних та метеорологічних даних, що отримані на УАС, дозволив встановити причини розвитку плазмової турбулентності у верхній іоносфері [48]. Антарктика є ідеальним місцем для спостереження глобальної грозової активності в ННЧ діапазоні, яка переважно формується трьома приекваторіальними світовими центрами, які розташовані у південно-східній Азії, Африці та Латинській Америці. На УАС організовано безперервний поляризаційний моніторинг полів ШР, який дозволяє відслідковувати інтенсивність "роботи" грозових центрів та визначати розташування надпотужних грозових розрядів. Для інтерпретації даних спостереження розроблена оригінальна аналітична модель ШР, яка приблизно враховує анізотропні якості іоносферної межі резонатора [49]. Врахування анізотропії, зокрема, призводить до такого, що здається зміщенню джерела випромінювання в цьому діапазоні. спостереження грозової активності проводяться в тісному співробітництві з японськими колегами, які мають аналогічні пристрої на своїй антарктичній станції "Сьова" та у Японії. Така кооперація дозволила здійснити трьохпунктову поляризаційну локацію надпотужних розрядів блискавок, отримати їх просторово-часове розподілення по земній кулі. Зіставлення відновлених в ННЧ діапазоні координат надпотужних блискавок з синхронним оптичним супутниковим моніторингом грозових осередків показало гарну відповідність [50]. Багаторічні (з 2001 року) безперервні спостереження поляризаційних характеристик трьох перших шуманівських резонансів дозволили прослідкувати сезоні та річні тенденції в поведінці глобальної грозової активності, зокрема відновити поведінку середніх інтенсивностей в кожному з трьох світових центрів [51]. Широкосмугові систематичні ННЧ вимірювання в Антарктиді надають можливість досліджувати "паразитні" випромінювання ліній електропередач у Північній півкулі. На станції впевнено спостерігаються сигнали на частоті 60 Гц, які випромінюються енергосистемами США, чітко реєструються добові, тижневі ("уікенд" ефект) та сезонні варіації потужності енергоспоживання. За даними цих вимірювань була відновлена динаміка крупної аварії системи електропостачання на північному сході США в серпні 2003 року [52]. За роки участі в антарктичних дослідженнях відділом опубліковано більш 30 наукових статей, представлено близько 60 доповідей на різних конференціях, під редакцією Л.М.Литвиненко та Ю.М.Ямпольського опублікована монографія "Геофізичні прояви електромагнітних ефектів в Антарктиці" та захищені дві кандидатські дисертації [53]. Всі роки свого існування відділ активно працював в інтересах Національного космічного агентства України (НКАУ). В середині 90-х під керівництвом РІ НАН України були розроблені наукова концепція та програма супутникового проекту "Попередження", спрямованого на пошук сейсмо-іоносферних передвісників землетрусів. В рамках проекту була розроблена система підсупутникового іоносферного зондуванні (СПІЗ), один з елементів який реалізовано сьогодні на УАС "Академік Вернадський". Відділ прийняв активну участь в розробці наукових пропозицій щодо дослідження геокосмосу з борту МКС, було проаналізовано більше п’ятдесяти наукових проектів від різних організацій України та розроблена концепція щодо створення дослідницької лабораторії на борту МКС. Сумісно з ІКІ РАН та ЛЦ ІКІ НАНУ-НКАУ відділ приймав участь в розробці унікального космічного проекту "Резонанс", в ході якого за нашою ідеєю пропонувалося на високоорбитальній супутникового угрупування у геокосмосі створити інтерферометр МГД хвиль. У 2004 році за завданням НКАУ інститут та відділ виступили в ролі головної організації щодо розробки науково-організаційних пропозицій по створенню Національної програми "Космічна погода". У 2006 році за участі співробітників відділу було ініційовано оригінальний космічний проект "Іоносат", метою якого є багатопозиційний супутниковий моніторинг газо-плазмових та польових характеристик геокосмосу на іоносферних висотах [54]. Проект було включено у Державну програму космічних досліджень України на 2008 - 2012 роки. За РІ НАН України та відділом закріплено створення системи підсупутникового іоносферного моніторингу СПІМ, розроблені наукові концепція та програма проекту "Іоносат". За активну участь у космічних розробках керівник відділу Ю.М. Ямпольський з групою науковців з Києва, Львова та Дніпра удостоєний Державної премії України в галузі науки та техніки за 2008 рік. З 2006 року відділ направив свої експериментальні зусилля на вивчення геокосмосу в Арктиці. Разом з американськими колегами з Геофізичного інституту на Алясці були проведені дослідження ефекту мерехтінь випромінювання дискретних космічних джерел на природних та стимульованих іоносферних неоднорідностях. В якості приймальних антен використані багатопроміневі ФАР відображаючих ріометрів. Оригінальна методика, яка була розроблена у РІ НАН України, дозволила відтворити карту неоднорідностей френелевих масштабів на небесній сфері над Аляскою в спокійних та збурених іоносферних умовах [55]. Запропонована технологія розповсюджується зараз і на інші ріометричні системи, які розташовані у Скандинавії. В ході цих досліджень було прогнозовано та знайдено ефект ракурсного розсіювання декаметрового випромінювання дискретних космічних джерел на магнітно орієнтованих штучних іоносферних неоднорідностях, стимульованих потужними нагрівними стендами [56]. За ініціативою інституту Україна з 2006-го року прийнята у європейську іоносферну асоціацію EISCAT, відповідний меморандум о співробітництві було підписано на рівні директорату EISCAT та Президіуму НАН. У відповідності зі запропонованою наукової програмою відділ створює дві іоносферні діагностичні приймальні системи на самій північній європейській обсерваторії EISCAT на о. Свалбард (78 о). Двоканальний когерентний КХ приймач, інстальований тут у 2007-2008 роках, керується дистанційно через Інтернет. Це дозволяє в автоматичному режимі отримувати інформацію щодо стану полярної іоносфери в реальному часі. У 2009 році пропонується розміщення на о. Свалбард спеціальної магнітометричної станції розробки ЛЦ ІКД (Львів) для реєстрації шуманівських та іоносферних альфвенівських резонансів. За роки свого існування відділ ініціював велику кількість міжнародних наукових проектів та програм, частина з яких була реалізована в межах двох ISF та трьох NSF (США) грантів, трьох регулярних та двох партнерських проектів НТЦУ, трьох прямих договорів з дослідними організаціями США та Канади; в 2003-2006 роках у відділі виконувався INTAS проект у співробітництві з 9 групами з шести європейських країн. Багато співробітників відділу були відкомандировані у провідні дослідні лабораторії, університети та наукові центри США, Великобританії, Германії, Швеції, Австрії, Канади, Австралії, Норвегії, Угорщини та інш. Деякі з них зараз проходять стажування та працюють в цих країнах. Литература
|