научная статья по теме НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЯРНОГО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА НА АРХИПЕЛАГЕ ШПИЦБЕРГЕН Геофизика

Текст научной статьи на тему «НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЯРНОГО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА НА АРХИПЕЛАГЕ ШПИЦБЕРГЕН»

УДК 550.3.551

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЯРНОГО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА НА АРХИПЕЛАГЕ ШПИЦБЕРГЕН

© 2010 г. Е. Д. Терещенко

Учреждение РАН Полярный геофизический институт КНЦ РАН, г. Мурманск

e-mail: general@pgi.ru Поступила в редакцию 30.03.2010 г. После доработки 27.04.2010 г.

В октябре 2010 г. исполняется 50 лет со дня основания Полярного геофизического института (ПГИ) Кольского научного центра РАН. В статье освещаются научные исследования, проводимые ПГИ на архипелаге Шпицберген. Приведены краткие сведения, как из истории, так и о современном этапе исследований РАН на Шпицбергене. Дано описание экспериментального оборудования, установленного на обсерватории ПГИ "Баренцбург". Обсуждаются научные задачи, которые решает Полярный геофизический институт в этом регионе.

1. ВВЕДЕНИЕ

Настоящая работа посвящается 50-летию со дня основания Полярного геофизического института Кольского научного центра РАН. Полярный геофизический институт был основан постановлением Президиума АН СССР от 11 октября 1960 года. С первых дней своего рождения и по настоящее время ПГИ является головной организацией в создании экспериментальной базы и проведении геофизических и радиофизических исследований в Арктическом регионе, непременным участником специальных геофизических проектов.

Поскольку в одной статье невозможно осветить все направления исследований и научные результаты, полученные Полярным геофизическим институтом за истекшие пятьдесят лет, читателям предлагается ознакомиться с исследованиями, проводимыми ПГИ на архипелаге Шпицберген как одной из наиболее ярких страниц научно-организационной деятельности института за последнее десятилетие.

2. ИЗ ИСТОРИИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НА АРХ. ШПИЦБЕРГЕН

Принято считать, что российско-шведская экспедиция на Шпицберген в 1899—1900 гг. положила начало российским авроральным исследованиям в Арктическом регионе. Несмотря на то, что главной целью экспедиции было измерение длины дуги меридиана, решение сопутствующей задачи — изучения природы полярных сияний — также внесло весомый вклад в мировую науку. Для проведения экспериментального изучения полярных сияний было закуплено лучшее в мире по тому времени фотографическое и спектральное оптическое обо-

рудование. Этим ответственным делом занимался непосредственно князь Б.Б. Голицын, командированный Российской императорской Академией наук в Германию. Обеспечение экспедиции аппаратурой на уровне мировых стандартов считалось важнейшей государственной задачей. В задачи ученых входили регистрация и описание полярных сияний, поиск закономерностей в их появлении и нанесение положений сияний на астрономические карты.

Следует отметить, что 1899—1900 годы пришлись на минимум 11-ти летнего цикла солнечной активности, когда зона полярных сияний сжимается в сторону полярной шапки, где расположен Шпицберген. Исследования проводились в Хорнзунне на западной части Шпицбергена, на берегу бухты Гузбэй, где была построена экспедиционная база Константиновка (ф ~ 76.8°, X ~ 15.4°; Ф' — 73.9°, Л ~ 112° ). Ее общий вид, оптический и геофизический павильоны представлены на фотографии (рис. 1).

Регистрация авроральных изображений и спектров велась с помощью фотокамеры с объективом Планар-Цейсс с фокусным расстоянием 110 мм и относительным отверстием 1/3.6. Камера могла механически поворачиваться как в азимутальной, так и в зенитной плоскостях для наблюдения полярных сияний в разных областях небосвода. Спектральные наблюдения полярных сияний производились спектрографом, включающим фотокамеру, с помощью которой спектры регистрировались на фотопластину.

Визуальные наблюдения сияний были проведены с 17 сентября 1899 г. по 27 марта 1900 г. Методика наблюдений и первичные результаты были опубликованы [8укога, 1903]. При анализе фотографий полярных сияний использовалась следующая

Рис. 1. Общий вид российской научной базы Константиновка.

шкала интенсивности сияний в баллах: 1 — очень яркие сияния; 2 — интенсивные сияния; 3 — сияния средней интенсивности; 4 — слабые сияния; 5 — субвизуальные сияния. Некоторые наблюдения, фотографии и зарисовки сияний отчетливо демонстрируют особенности вариаций их форм и движения, которые в настоящее время рассматриваются как типичные атрибуты авроральной суббури [Акасофу, 1971].

Было зарегистрировано большинство известных авроральных форм, таких как диффузные и лучистые дуги, диффузное свечение и пульсирующие пятна, петли, вихри и складки и многие другие, описанные в работах [Stormer, 1955; Чем-берлен, 1963; Акасофу, 1971; Deehr and Egeland, 1972; Davis, 1978]. Более того, оказалось возможным пронаблюдать авроральные дуги, направленность которых не была обычной (с запада на восток), а соответствовала направлению север-юг. Это были дуги с малой интенсивностью и их ориентация совпала с ориентацией дуг полярной шапки, которые могут наблюдаться на широтах Шпицбергена [Sandholt, 2002]. Этот тип сияний был описан для случаев 2 декабря 1899 г. в ~01 LMT 5 февраля 1900 г. в ~02 LMT и 28 февраля в ~03 LMT. В настоящее время такие сияния привлекают широкое внимание ученых и именуются "тета-аврора". Также были отмечены так называемые "черные сияния" [Надубович, 1962; Davis, 1978; Kornilova et al., 1982], состоящие из структурированных темных форм внутри крупномасштабных диффузных образований. Более подробно первые этапы российских геофизических исследований в Арктике описаны в статье [Chernouss et al., 2005].

Очевидно, что Шпицберген является уникальным местом, которое в течение суток может находиться как внутри, так и вне статистического овала сияний, а также непосредственно под областью

сияний. Именно эта особенность географического положения архипелага стимулировала работы по доказательству существования аврорального овала на основе материалов, полученных в XIX веке.

3. НАБЛЮДЕНИЯ ПОЛЯРНЫХ СИЯНИЙ НА АРХ. ШПИЦБЕРГЕН В ПЕРИОД ПЕРВОГО МЕЖДУНАРОДНОГО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ГОДА

Во время Международного геофизического года (МГГ) и Международного геофизического сотрудничества (МГС), которые проводились с 1957 по 1959 год, в Советском Союзе был создан Геофизический комитет под руководством академика И.П. Бардина. Во главе рабочей группы по полярным сияниям был проф. МГУ А.И. Лебединский. В период МГГ и МГС на архипелаге Шпицберген (поселок Пирамида) работала геофизическая группа, которая проводила там оптические и геомагнитные наблюдения.

Данные, полученные на Шпицбергене в период МГГ и МГС, впоследствии широко использовались российскими учеными. Концепция авро-рального овала, впервые сформулированная в работах [Фельдштейн, 1963; Хорошева, 1967; Feldstein and Starkov, 1967], была в значительной степени основана на наблюдениях на Шпицбергене. Была изучена динамика полосы свечения на дневной стороне и показано, что с развитием авроральной суббури полоса смещается к экватору, структура сияний — это лучистые дуги [Старков и Фельдштейн, 1967; Leontyev et al., 1992]. Был обнаружен эффект предбрейкапового затухания в дневные часы, который совпадает с таким же затуханием на ночной стороне. Детально исследовались энергетические спектры электронных высыпаний, связанных с дневными полярными сияниями [Евла-шин, 1961; 1964; Yevlashin, 1968].

4. ВОЗРОЖДЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ШПИЦБЕРГЕНЕ В ПЕРИОД 1980-1990 гг.

Геофизические исследования Полярного геофизического института (ПГИ КНЦ РАН) на арх. Шпицберген можно разделить на два этапа. Первый этап начался в 80-ом году прошлого столетия и продолжался в течение примерно 12 лет. Второй этап, начавшийся в 2000 г. в связи с постановлением Правительства Российской Федерации "О финансировании деятельности российских организаций на архипелаге Шпицберген", продолжается по настоящее время.

В апреле 1980 г. в поселок Баренцбург на арх. Шпицберген впервые выехала группа научных сотрудников ПГИ с целью обсудить с руководством рудника "Баренцбург" возможность организации геофизических исследований в районе поселка и определить место возможной дислокации будущей экспедиции. В качестве последнего были выбраны строения астрономической экспедиции Николаевского отделения Главной астрономической обсерватории АН СССР, которая к этому времени закончила свои исследования на архипелаге.

В октябре 1980 г. на дизель-электроходе "Клавдия Еланская" в пос. Баренцбург отправилась первая экспедиция ПГИ с целью доставки в Ба-ренцбург научной аппаратуры, предметов и оборудования, необходимых для обеспечения жизнедеятельности экспедиции, а также подготовки помещений для проведения научных исследований. Примерно в 30 м от жилого помещения обсерватории был построен помост высотой около 2-х м для установки фотографической камеры всего неба (С-180) и немагнитный павильон для проведения магнитометрических наблюдений. Павильон был собран из досок, которые, во избежание электромагнитных наводок, были сколочены медными гвоздями, специально привезенными из института в Баренцбург для этих целей. Через три больших отверстия, которые были проделали в полу павильона, в грунт были вморожены отрезки толстых бревен, что и послужило на первых порах фундаментом для датчиков магнитного поля.

В декабре того же года в патрульный режим наблюдений были запущены фотографическая камера С-180, сканирующий фотометр и магнитовариаци-онная станция. Этот период можно считать началом многолетних наблюдений Полярного геофизического института на Шпицбергене. Позднее комплекс оптической аппаратуры был дополнен интегральным широкоугольным фотометром, интерферометром Фабри—Перро и патрульным спектрографом С-180-8.

Уже весной 1981 г. рядом с помещением обсерватории сотрудниками ПГИ была установлена

антенна для приема и регистрации интенсивности космического радиошума (риометр), а также серия разнесенных приемников для регистрации сигналов навигационных спутников (СНС) на частотах 300 и 600 МГц. Эти работы положили начало радиофизическим наблюдениям на Шпицбергене.

Характеристики принимаемых на поверхности Земли радиосигналов (как космического радиошума, так и излучения, генерируемого на спутнике) сильно зависят от свойств среды,

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком