Ученые кафедры космической физики и экологии РФФ ТГУ анализируют большие данные об ионосфере над Томской областью, накопленные за 80 с лишним лет. Одним из главных параметров исследований является солнечная активность, которая оказывает определяющее влияние на формирование климата и хорошо видна для изучения основных параметров ионосферы. Данные, полученные в рамках проекта при поддержке РФФИ, помогут больше узнать об устойчивости экосистемы Земли.
Ионосфера (верхний слой атмосферы) – это защитный экран Земли, который ограждает планету от факторов внешнего воздействия – в первую очередь, от Солнца. Ионосфера поглощает около 90 процентов его энергии, благодаря чему наша планета не «горит», как Марс, у которого нет атмосферы, или Венера, имеющая слабую защитную оболочку.
– Томская ионосферная станция, созданная на базе СФТИ ТГУ в 1936 году, имеет самый длинный и непрерывный ряд наблюдений в мире, измерения не прекращались даже в годы Великой Отечественной войны, – рассказывает заведующий кафедрой космической физики и экологии РФФ ТГУ Сергей Колесник. – Изучение ионосферы, помимо фундаментального научного значения, имеет практическую ценность. В первую очередь, данные о верхних слоях атмосферы важны для обеспечения радиосвязи, как гражданской, так и военной. В нашем проекте накопленный массив данных используется для выделения климатических трендов в Томской области.
Ионосфера является холодной плазмой, она электрически нейтральна – содержит равное количество положительных и отрицательных частиц. Ее параметры меняются в зависимости от времени суток, года, солнечной активности, а также широты, долготы и высоты.
В зависимости от высоты в ионосфере выделяют области D (60—110 км), E (110–120 км) и F2 (200–500 км), где плотность заряженных частиц достигает максимума. На первом этапе проекта радиофизики исследовали изменение основных параметров ионосферы – критическую частоту и действующую высоту верхней части ионосферы – слоя F2. Ученые установили, что изменения в данной области происходят с периодичностью 55 лет, что составляет пять полных 11-летних солнечных циклов.
– Согласно результатам анализа концентрация электронов в слое F2 снижается, но ее изменения столь незначительны, что говорить о каких-то существенных тенденциях к изменению климата в нашем регионе пока не приходится, – отмечает Сергей Колесник. – В 2019 году будет произведен анализ данных, накопленных о слое E, который располагается значительно ближе к Земле.
Третьим этапом проекта станет изучение аспекта, по которому пока мало данных, – это влияние на ионосферу «звездных ливней». Ученые РФФ будут исследовать появление спорадических образований – электрически заряженных частиц железа, золота, магния и некоторых других элементов, являющихся нехарактерными для атмосферы планеты. Известно, что они появляются в ионосфере под влиянием метеоритных дождей, во время которых потоки камней горят в атмосфере, провоцируя дополнительную ионизацию. Ученые постараются определить закономерности появления спорадических образований, их временные и пространственные масштабы.
По словам Сергея Колесника, присутствие ионов, не характерных для атмосферы Земли, не оказывает особого воздействия на людей, так как это краткосрочное явление. Вместе с тем оно влияет на другие сферы деятельности человека, такие как радиосвязь, или просто на формирование электромагнитного фона окружающей среды.
Добавим, что в мае 2019 года ионозонд «Томион», с помощью которого проводятся исследования, был представлен на выставке «MetrolExpo–2019» в рамках Московского международного инновационного форума «Точные измерения – основа качества и безопасности 2019». Группа разработчиков (руководитель – Сергей Колесник) была награждена платиновой медалью за высокое качество ионозонда «Томион» как средства измерения параметров ионосферы Земли.
Фото с сайта «Планета Земля».