Оставаясь на Земле
На планете Земля, несмотря на непрерывные научные исследования, количество неизведанного не уменьшается, поэтому ученые раз за разом совершают новые открытия. Так, ученый Александр Николаев исследует геофизическую обстановку в высокоширотных областях планеты, наблюдает за происходящим в космосе и ионосфере, чтобы верно спрогнозировать космическую погоду, полярные сияния, геомагнитные возмущения, а также чтобы точно определить возможность обеспечения радиосвязи в полярных областях. Кроме того, Александр в ходе наблюдений получает новые знания, необходимые человечеству для освоения других планет во Вселенной.
— Александр, расскажите, пожалуйста, что такое околоземное космическое пространство?
— Наша планета окружена газовой оболочкой, которую называют атмосферой. Официальной границей между атмосферой и космосом принято считать высоту 100 км – именно с этой точки летательные аппараты, в привычном их понимании, теряют смысл, ведь дальше начинается космонавтика. В нашей научной области околоземным космическим пространством я бы назвал наиболее доступную для исследований область космического пространства и поставил бы ее условную границу на расстоянии 14–15 Re от Земли. Потому что из соображений геометрической конфигурации нашей магнитосферы, ее характерных масштабов – это область пространства вокруг Земли, в которой физические процессы контролируются геомагнитным полем.
— Что именно вы изучаете?
— Лиза, я изучаю процессы вторжения энергичных частиц магнитосферного происхождения в высокоширотную ионосферу. Они осаждаются на высотах Е- и F-слоев (выше 90 км). Высыпания этих частиц являются основным источником полярных сияний и естественных неоднородностей в ионосфере, которые могут влиять на условия радиосвязи в полярных (высокоширотных) областях. Занимаюсь разработкой физических моделей, которые на основании получаемой геофизической информации способны рассчитать химический состав ионосферы и один из ее основных физических параметров – профиль электронной концентрации. Деятельность по исследованию ионосферных явлений я совмещаю с магнитосферными исследованиями, а именно исследованиями магнитосферных суббурь: они включают изучение процессов, протекающих в ближнем хвосте магнитосферы и плазменном слое, оценку параметров крупномасштабных токовых систем, которые являются источником магнитных возмущений на поверхности Земли, а также предвестниками более интенсивных и длительных событий – магнитных бурь.
— Какова основная цель вашей научной деятельности?
— Я вижу своей целью развитие фундаментальной науки в области космических исследований, создание геофизических служб и программных продуктов, которые встанут на службу человечеству: сюда отнесем и прогнозирование космической погоды, полярных сияний, геомагнитных возмущений, и обеспечение радиосвязи в полярных областях, и получение новых знаний, необходимых для освоения планет Солнечной системы и тех звездных систем, что лежат за ее пределами.
— Почему вы выбрали изучение именно полярной ионосферы?
— В космос мне полететь не довелось, хотя я мечтал об этом с самого детства, зато поступил в СПбГУ на кафедру физики Земли, где и провел свои студенческие годы и аспирантуру в лаборатории Солнечно-Земных связей и физики магнитосферы. После защиты диссертации, по стечению обстоятельств и судьбоносной встречи на конференции в Японии в 2014 году, я попал в Арктический и Антарктический НИИ, где и продолжаю работать по специальности, но в соседней области ионосферных исследований. Полярная ионосфера тесно связана с тем, что происходит в магнитосфере, которой я занимался в СПбГУ, она фактически отражает картину происходящего у нас над головой.
— Александр, вы только проводите наблюдения или еще ставите эксперименты?
— Мы наблюдаем за геофизической обстановкой в высокоширотных областях планеты и анализируем данные спутников и наземных средств наблюдений за происходящим в космосе и ионосфере. Специалистами нашего отдела геофизики в период с 2008 по 2015 год была создана уникальная в России цепочка геофизических наблюдений в Арктике. На станциях установлено геофизическое оборудование, с помощью которого осуществляется зондирование ионосферы, измерение вариаций магнитного поля Земли, слежение за космической радиацией. Данные с сети поступают в наш Полярный геофизический центр, который обеспечивает их обработку и хранение, а затем передает службам Росгидромета в режиме реального времени, а также в открытый доступ ученым и простым пользователям. Однако после 2015 года финансирование наших геофизических наблюдений в Арктике прекратилось, и эта уникальная сеть в России вскоре может исчезнуть. Последние три года мы тянем обслуживание сети как можем: где-то биметалл по тундре ищем, где-то из собственного кармана достаем средства, где-то выпрашиваем у руководства института (и оно нам помогает по мере возможности), а где-то приходится искать материалы по старым пунктам наблюдений, сохранившимся еще с советских времен. Но долго это не продлится, и мы, и вся Россия потеряем уникальный сектор российских геофизических наблюдений в Арктической зоне РФ окончательно.
— Оказывает ли влияние на атмосферу и экологическую ситуацию на Земле рост численности человечества и его научно-техническая вооруженность?
— Лиза, в последние десятилетия об этом много сказано и написано, во всяком случае о воздействии на нижние слои атмосферы. Что касается космоса, то мы засоряем наши низкие орбиты космическим мусором. Но я не думаю, что в более удаленных областях магнитосферы в ближайшее время мы придем к экологической катастрофе. Не буду только ничего утверждать насчет геостационарной орбиты, возможно, там со временем может не хватить места всем странам, но это не точно.
— Как сохранить околоземное пространство и верхний слой атмосферы для жизни на Земле в будущем?
— Нужно прибираться за собой и не сорить. Нужно развивать науку, как фундаментальную, так и прикладную, для того, чтобы наше научно-техническое оснащение помогло нам справиться с экологическими проблемами, вырваться на другие планеты. Нужно грамотно использовать получаемые знания, воспитывать поколения, которые будут сознательно относиться к окружающей среде, и искоренить, наконец, коррупцию, она – бич нашего времени.
— Что вы открыли для себя в полярных сияниях, магнитных бурях и суббурях?
— Чем дальше изучаешь физику перечисленных вами процессов, тем интереснее становится и тем больше вопросов возникает. Это невероятно красивая, сложная и неоднозначная наука. Жизнь ученого – другой мир, я даже боюсь себе представить что-то иное, кроме науки. Думаю, что сияния и бури всего лишь первая ступенька, дальше – дальний космос.
— Александр, а как вы думаете, как бы жили люди на Земле если бы не изучали крупномасштабные токовые системы и высокоширотные высыпания частиц?
— То, что вы назвали, – всего лишь винтики в гигантской машине фундаментальных исследований. Не будет фундаментальных исследований – не будет науки, не будет других планет и звезд. Ну а если проще и конкретнее, то фотографы и туристы не узнают, когда же над нашей головой снова засияют невероятные полярные сияния, и будут, как чукчи, сидеть и ждать космической погоды, а ученые будут гадать, кто же создает магнитные возмущения и бури, от которых у некоторых голова болит, а у некоторых горят трансформаторы.
Журналист Лиза Заикина