Поиск - новости науки и техники

Самое яркое динамо. Тайны Cолнца не постичь без установок mega-science.

Физики называют Солнце самым крупным термоядерным реактором в нашей планетной системе. Но светило – еще и динамо-машина, производящая мощнейшие электромагнитные импульсы. Механизмы работы “солнечного динамо” исследует доктор физико-математических наук Сергей Олемской из Института солнечно-земной физики (ИСЗФ) СО РАН. И попутно совершенствует инструментарий.
– Солнечная активность, вспышки которой происходят каждые 11 лет, – это выплески частиц, достигающих Земли и оставляющих свой след, – вводит в курс дела ученый. – Иногда они всерьез нарушают привычное течение нашей жизни. Сбои в подаче электроэнергии, отказ электроники, выход из строя космических аппаратов… Всего этого, в принципе, можно избежать, поняв природу таких выбросов и построив заблаговременный прогноз. За последние 60 лет наблюдений за Солнцем стало понятно, что причины нестабильности лежат в глубине звезды. При ее вращении плазма продуцирует магнитные поля, меняющие свою конфигурацию и направленность. Есть и обратные процессы – сильные магнитные поля тормозят конвекцию плазмы. 
Интерес Сергея Олемского к миру солнечных энергий и частиц увенчался построением реалистической модели “солнечного динамо”, способной стать фундаментом для прогнозирования солнечной активности и “космической погоды”. “Изюминкой” моделирования стал обнаруженный ученым эффект гистерезиса в “солнечном динамо”, когда при прочих равных физических условиях возможны два противоположных решения: мощные циклы активности и относительно слабые затухающие колебания. Но наиболее значимым вкладом в теорию динамо С.Олемской считает решение проблемы катастрофического подавления альфа-эффекта из-за сохранения магнитной спиральности. 
Сергей Владимирович – представитель сравнительно молодой, но хорошо известной в России, США, Германии, Индии и других странах иркутской школы астрофизиков. “Мой наставник, иркутянин Леонид Леонидович Кичатинов, примкнул к “научному десанту” из Новосибирского университета – ученикам известной научной школы академиков АН СССР Н.Боголюбова и Д.Ширкова, – рассказал С.Олемской. – В основном, это была сильная молодежь, мотивированная и быстрым карьерным ростом, и решением жилищной проблемы”. 
“Шеф” занимался “гидромагнитным динамо”, то есть генерацией магнитных полей течениями плазмы, а Сергей Олемской после окончания Иркутского университета попал к нему в лабораторию. Постепенно с анализа данных наблюдений перешел на магнитную гидродинамику. 
“Мы устранили некоторые противоречия между гелиосейсмологическими данными и индикацией динамики магнетизма по солнечным пятнам, – пояснил ученый, – после чего можно было увереннее переходить к моделированию происходящих на Солнце магнитных процессов, как локальных, так и глобальных, включая перемену полюсов”.
Изучение солнечного магнетизма имеет свою специфику: натурный эксперимент принципиально невозможен. “Точнее, он идет сам по себе, – говорит Сергей Владимирович, – в 150 миллионах километрах от нас, и получать информацию мы можем лишь с помощью мощных телескопов либо косвенным путем в грубом приближении, например, по данным радиоуглеродного анализа природных архивов – это арктические льды, кольца деревьев, осадки древних озер”. 
Рубеж, на который вышла группа Олемского в ИСЗФ СО РАН, ученый определил так: “Численные модели теперь адекватны данным наблюдений. Но говорить о прогностическом моделировании пока рано: требуются годы работы и большой коллектив. К тому же если мы можем с вероятностью до 90% предвидеть верхний пик активности, то на спаде цикла связь размывается, здесь нужны новые наблюдения и теоретические проработки. При этом можно начинать строить ретропрогнозы, то есть воссоздавать историю влияния солнечной активности на Землю “в цифре” и сверять полученную картину с данными радиоуглеродного анализа, глубина которого составляет 11 тысяч лет”. 
Да, ученые сегодня способны прогнозировать солнечную активность, но только статистическим или инерционным методом. В автомобиле, едущем из Иркутска на Байкал, где я брал интервью у Олемского, он привел аналогию: “Это все равно, что пытаться рассчитать наше движение отсюда до Владивостока или Пекина исходя из скорости, которая у нас сейчас есть, качества дороги, запаса топлива, состояния машины и прочих факторов”.
Тем не менее “процесс пошел”. В ИСЗФ СО РАН с 2016 года по инициативе научного руководителя института – академика Гелия Жеребцова и директора – члена-корреспондента РАН Александра Потехина открыта тема прогноза солнечной активности. Она набирает популярность во всем мире: работают группы в России, США, других странах. 
По словам С.Олемского, все коллективы находятся примерно на одинаковом этапе – созданы рабочие модели, позволяющие пока строить лишь инерционный, а не физический прогноз. Ученые активно обмениваются информацией, встречаются, сотрудничают. В частности, Сергей Олемской поддерживает постоянный контакт с индийским профессором Арнабом Чудури, который занимается близкой тематикой. Совместно с ним иркутяне выиграли и успешно отработали международный грант РФФИ. А партнер в Финляндии – российский уроженец Илья Усоскин, ныне работающий в Университете Оулу. “Он специализируется на анализе гелиофизической информации на основе радиоуглеродного анализа, – пояснил С.Олемской. – У нас встречный интерес: Илья проверяет, насколько корректно произвел обработку данных, а мы – свою модель”.
Много сил тратится на то, чтобы разнородный материал унифицировать и включить в единые методики, корректно использовать в построении тех или иных моделей. Планы у иркутян стратегические – руководители ИСЗФ СО РАН академик Гелий Жеребцов и член-корреспондент РАН Александр Потехин выступили с инициативой создания экспериментальных установок уровня mega-science с принципиально новыми возможностями измерений и экспериментов, которые позволят проводить исследования на передовом уровне в ближайшие 20-30 лет, – Национального гелиогеофизического комплекса (НГГК) РАН. 
Сергей Владимирович, назначенный формально секретарем (а по существу – исполнительным директором) принятого к реализации проекта, не скрывает, что преследует и личный интерес, чисто научный, конечно же: “Чтобы решить проблему нахождения связи между максимумами и минимумами солнечной активности, нужно очень хорошо изучить так называемый альфа-эффект – преобразование тороидальных магнитных полей на Солнце в полоидальные. Он играет ключевую роль в работе “солнечного динамо”.
И только тонкая структура фотосферы Солнца нам тут может чем-то помочь. Здесь нам, в частности, будет весьма полезен КСТ – крупный солнечный телескоп-коронограф с диаметром зеркала 3 метра, один из основных объектов будущего гелиогеофизического комплекса. Очень надеемся, что с его помощью работа сдвинется с мертвой точки”. 
КСТ считается самым дорогим и сложным объектом в рамках НГГК РАН: его основную рабочую часть проектируют в Бельгии, а упомянутое зеркало будет отлито на Лыткаринском заводе оптического стекла, входящем в структуру “Ростехнологий”. 
“Всё больше и больше времени занимает общение с исполнителями работ, – поделился Сергей Олемской, – но я надеюсь, это временно, и твердо знаю, что принесет пользу”. А вот контактируя с Федеральным агентством научных организаций, несмотря на молодость его чиновников, приходится тратить не только время, но и нервы. “Всё мое взаимодействие с ФАНО – это борьба, – признался Сергей Владимирович. – Борьба за свою правоту, за получение ответов на запросы. Просто рабочими такие контакты назвать нельзя. Приведу пример. У нас в институте есть аспирантура, на которую идет финансирование из Минобрнауки. Но не напрямую, а через ФАНО. В соответствующем законе заложен принцип денежного обеспечения, и мы видим, сколько недополучаем. Я доказывал нашим кураторам из федерального агентства, что средств недостает, в конце концов они согласились… И все кануло в небытие. И таких запросов у меня не один, а около десятка по разным видам деятельности”. 
Эпизодов равнодушия и волокиты со стороны ФАНО Сергей Олемской приводил много. Например, в этом году ИСЗФ СО РАН ввел в эксплуатацию первый в России широкоугольный телескоп АЗТ-33ВМ, предназначенный для заблаговременного обнаружения опасных для Земли астероидов и комет. Институт обратился в ФАНО с просьбой выделить средства на содержание и функционирование нового инструмента. Этот запрос тоже остался без внимания.
“Не вижу я поддержки от ФАНО и в создании Национального гелиогеофизического комплекса, – не скрывает тревоги Сергей Владимирович. – Например, мы просили выделить небольшие, но очень нужные для научного сопровождения проекта финансы. Речь идет не об оплате подготовки множества обоснований: и я, и мои коллеги делаем это просто так. Мне важнее опыт, который я приобретаю. А вот экспедиции для поиска и обследования мест будущих объектов требуют реальных денег. Только чтобы найти площадку для одного из них, пришлось организовать 14 полевых выездов, а для этого нужны дополнительные средства. Работают инженеры, конструкторы, отдел капитального строительства… Генподрядчик и связанные с ним исполнители оплатить их труд не могут, это будет нарушением законодательства. ФАНО наше обращение проигнорировало, и ИСЗФ приходится отрывать средства от своего и без того небольшого внебюджета”.
С намного большим энтузиазмом Сергей Олемской рассказывает о процессах, происходящих не на Земле, а на Солнце. Например, о превращении полоидальных магнитных полей в тороидальные и о всплывании магнитных петель и образовании солнечных вспышек… Хорошо, что от чиновников солнечная активность пока еще не зависит!
Андрей СОБОЛЕВСКИЙ 
Фото автора

Нет комментариев