Поймать протон

В Якутске с 1962 года успешно ведет научную деятельность Институт космофизических исследований и аэрономии имени Юрия Шафера. Доктор физико-математических наук Сергей Стародубцев рассказал нашей газете о работах, которые сегодня ведутся в лабораториях института, и их результатах.

По двум направлениям
– У нас есть два исторически сложившихся направления исследований: первое – это астрофизика космических лучей. Второе – физика солнечно-земных связей, – рассказывает Сергей Стародубцев. – Раньше мы занимались еще и тем, что разрабатывали и ставили на космические аппараты приборы. Последний, спектрометр космических лучей, слетал в космос – запуск состоялся в 1997-1998 годах. Несмотря на то, что космический аппарат Интербол-2 просуществовал еще несколько лет, в 1999-м из-за проблем с бортовым питанием наш прибор отключили. Но за это время он успел зарегистрировать несколько потоков космических лучей, обусловленных вспышками на Солнце. Это, так называемые, солнечные космические лучи.

Из других галактик
– В астрофизике космических лучей исследования в настоящее время ведут наших подразделения: лаборатория теории космической плазмы, лаборатория космических лучей высоких энергий и лаборатория широких атмосферных ливней.
Последней удалось получить новые знания мирового уровня — в течение суток наша установка широких атмосферных ливней (ШАЛ) зарегистрировала 2 частицы очень больших энергий. Сейчас мы точно знаем, что это были протоны. До сих пор подобные энергии на Земле были недостижимы для любых ускорителей. И в это же время в Америке была зарегистрирована еще одна частица, но уже не протоны, а альфа-частицы, другими словами – ядра гелия.
Этот открытие можно интерпретировать так: в космическом пространстве, в межзвездной среде, существуют пучки высокоэнергетических частиц, которые «добираются» к нам из других галактик. Никто не ожидал, что в течении суток будут зарегистрированы сразу три таких частицы в разных точках Земли. Это самое настоящее открытие в физике, которое было зафиксировано учеными нашего института в прошлом году. Статья об этом вышла в сентябре-октябре в одном из ведущих российских научных изданий, где публикуются сообщения о важнейших результатах в области астрономии и космической астрофизике — журнале «Письма в Астрономический журнал».

Лаборатори ШАЛ может закрыться?
– Наша установка ШАЛ — единственная в России. Более того, входит в реестр уникальных научных установок РФ – других с подобными задачами просто нет. На ней можно измерить не только электроны, гамма-кванты, мюоны, но еще и черенковский свет, то есть свет, который испускает частица, движущаяся со сверхсветовой скоростью, попадая в атмосферу Земли. В 80-х годах на этой установке в республике трудились два лауреата престижной Ленинской премии.
Однако в последнее время с использованием этого сложнейшего оборудования возникли определенные сложности, связанные с развитием соседнего села Октемцы. А все дело в том, что строится село в сторону нашего научного комплекса. Люди, конечно, и дальше будут возводить дома, тянуть свет, а нашей установке все это сильно вредит. Дело в том, что по условиям использования черенковского детектора рядом с ним в радиусе километра не должно быть источников света, иначе приборы не только будут работать неправильно, но могут сгореть вообще.
Так что сейчас у нас возникли большие проблемы. И, несмотря на то, что на ней получены научные результаты, ценные для мировой науки, видно, все идет к тому, что в ближайшие годы уникальная установка России прекратит свое существование. Мы уже обращались по этому поводу в Сибирское отделение Российской академии наук, но пока результатов нет.

Прогноз космической погоды
– Другое направление исследований ведут в лаборатории космических лучей высоких энергий, которая занимается регистрацией галактических и солнечных космических лучей.
Ученые используют спектрограф космических лучей имени Ариана Кузьмина, работающий с 1958 года. И вот уже 60 лет он непрерывно регистрирует их интенсивность. За это время получены интересные результаты. Во-первых, на основе долговременных измерений интенсивности космических лучей нам удалось создать так называемую базовую теорию модуляции космических излучений в гелиосфере, которая описывает все эти временные изменения. Кроме того, для понимания механизма генерации солнечных космических лучей, то есть во время вспышек на Солнце, был создан новый метод определения спектров космических лучей, чем сейчас я и занимаюсь.
На основе давних измерений мы придумали метод, который позволяет с помощью измерения космических лучей заниматься вопросами прогноза космической погоды. Это очень важно. Ведь большая часть Якутии за Полярным кругом, где эффекты космической погоды в силу структуры магнитного поля весьма значительны, а радиосвязь прерывается во время магнитных бурь. Если космическая погода испортится, то мы останемся как минимум без связи. А еще она влияет на здоровье людей, особенно на тех, которые живут непосредственно на Севере. Поэтому у нас идут исследования влияния космической погоды на здоровье людей.
Наш теоретический отдел занимается разработкой теоретических физических моделей, которые позволяет понять: что же происходит в нашем космическом пространстве?

Можно ли наблюдать за грозой в Африке из Якутска?
– Еще одно направление – физика солнечно-земных связей. В лаборатории магнитосферных исследований исследуют физические процессы, которые происходят в магнитосфере и в ионосфере Земли, в частности, магнитные бури.
Лаборатория радиоизлучений ионосферы и магнитосферы (РИМ) занимается изучением гроз. Находясь в Якутске, они видят грозы, которые происходят в Африке, не говоря о тех, что грохочут непосредственно в Якутии. Изучают последствия грозовых фронтов, в том числе, проблему помех радиосвязи.
Еще одна лаборатория – это лаборатория оптики атмосферы. Все мы знаем о глобальном потеплении, о котором постоянно говорят, хотя последние зимы в Якутске этому вроде как противоречат. Но хотя в целом температура воздуха с XIX века на Земле растет, в районе мезопаузы она, оказывается, наоборот, понижается! И наши коллеги это четко установили.

А теперь – на Венеру!
– Сейчас разрабатываются несколько российских программ – это Комплексный план научных исследований (КПНИ), одна из которых связана с Арктикой. От нее сейчас многое зависит: в Арктике наблюдается потепление и таяние ледников, и это только часть проблемы. Мы тоже участвуем в ней: по всей республике, в основном, в арктической зоне, у нас установлены приборы. В частности, есть Полярная геокосмофизическая обсерватория «Тикси», существующая с 50-х годов, где приборы работают в автоматическом режиме. Также проводятся исследования на острове Котельный, в Зырянке, Чокурдахе и т.д. Это фундаментальные исследования, которые со временем должны перейти на прикладной уровень.
Другая программа связана с дистанционным зондированием Земли из космоса. С 90-х годов в Якутске имеется приемная станция, которая получает информацию с американских спутников о пожарах, наводнениях, условиях ледовой обстановки на Северном морском пути. Но это американские спутники, и сейчас в России разворачивается программа, благодаря которой информацию мы будем получать уже с российских. И наш институт тоже принимает в этом участие.
Наконец, третья программа, в которой мы участвуем – это так называемый проект «Венера-Д». В ближайшие 3-4 года планируется запуск космического аппарата на Венеру, чтобы исследовать ее атмосферу. Поскольку у нас есть специалисты, то они официально в этой программе будут участвовать.
Институт живет активной научной жизнью: различные гранты, госзадания, интеграционные проекты. Круг общения для нашего города, где еще 50-60 лет назад подобного не было, весьма широк. Контакты налажены с университетами и институтами Германии, Японии, Финляндии, США, Франции и ведущими российскими научными центрами.