Научные достижения

Основные научные достижения.

В результате фундаментальных исследований на НИС «Заря» (50-е гг.) впервые выявлены магнитные аномалии и особенности их распределения на акватории Мирового океана; получены первые сведения о вековой вариации элементов геомагнитного поля на океанах (М. М. Иванов). Разработана оригинальная методика и выделены аномалии, приуроченные к минимуму в спектре геомагнитного поля (крупные региональные магнитные аномалии), обоснована физическая природа этих аномалий и показано, что их источники связаны с глубинными частями литосферы и верхней мантии Земли (В. И. Почтарев). В Магнитно-ионосферной обсерватории СПбФ ИЗМИРАН выполняются регулярные измерения компонент магнитного поля Земли, их временных вариаций и параметров ионосферы (с 1957 г.). В настоящее время ряд наблюдений магнитного склонения (с 1724 г.), компонент H, Z и полного поля Т (с 1878 г.) в Санкт-Петербурге и его окрестностях (включая Воейково) является практически непрерывным и наиболее длинным рядом наблюдений магнитного поля Земли в России (Ю. А. Копытенко).

Основные научные достижения последних лет.

Разработаны новые типы высокочувствительных (0.001 нТл) цифровых магнитометров. Предложен оригинальный метод пассивной геофизической магнитной локации в ультранизкочастотном диапазоне для определения динамики ионосферных токовых систем и сторонних токовых систем в земной коре. Метод в сочетании с высокоточными измерениями находит широкое применение при изучении физических процессов генерации короткопериодных геомагнитных возмущений, в практике прогноза распространения радиоволн и при выявлении локальных аномалий интенсивности, градиентов и фазовой скорости распространения ультранизкочастотных магнитных возмущений перед сильными землетрясениями, при выполнении высокоточных геомагнитных съемок в труднодоступных районах Земли (Ю. А. Копытенко). Выявлен и объяснен механизм воздействия вариабельности солнечной активности и изменений геомагнитного поля на климат Земли; предложенный механизм корректен с энергетической точки зрения; построена модель воздействия солнечных космических лучей на аэрозольный и озоновый слои атмосферы; расчеты подтверждены экспериментом (О. М. Распопов, О. И. Шумилов). Определены магнитосферные вариации космических лучей на основе расчетов геомагнитных порогов для современных моделей (М. И. Тясто). Вышел из печати «Атлас магнитных карт Балтийского моря», который содержит аналоговые и цифровые карты пяти элементов магнитного поля Земли (МПЗ) — D, I, F, Y, Z — в масштабе 1 : 5000000, а также сведения о нормальных полях МПЗ, вековых вариациях, геологическом строении дна Балтийского моря. Работа выполнена в рамках Международного проекта с участием Института геодезии и картографии Республики Польша. Основой для создания «Атласа» послужили уникальные компонентные магнитные съемки, выполненные НИС «Заря» (СПбФ ИЗМИРАН) в период 1970—1990 гг. (Л. Г. Касьяненко, И. М. Демина). Создан банк геомагнитных данных, включающий результаты измерений МПЗ по всему земному шару. Банк включает модули обработки, анализа, интерпретации геомагнитной информации; вычисления различных аналитических моделей МПЗ как для поверхности Земли, так и околоземного пространства; мониторинг карт различного масштаба всех элементов геомагнитного поля (В. И. Колесова).

Важнейшие научные результаты 2011 год можно скачать

В 2012 г. проводились исследования по 5 госбюджетным темам.

Лаборатория наземных геомагнитных исследований (ЛНГИ)

  1. Исследование пространственно-временных вариаций магнитного поля Земли и их градиентов
    ГР № 0120.0 501997;    2011-2015

    Научный руководитель — д.ф.-м.н. Копытенко Ю.А.

    Научные результаты:

    1. В районе г. Медвежегорск (Карелия) проводилось исследование геоэлектрических свойств земной коры с помощью магнито-теллурического зондирования и градиентно-фазового зондирования с учетом фазовых скоростей распространения УНЧ геомагнитных возмущений. Предварительно получено хорошее соответствие этих двух методов.
    2. По данным густой меридиональной цепочки трехкомпонентных магнитовариационных станций в Карелии (5 МВС на геомагнитных широтах  58.9о– 61.6о) во время геомагнитной суббури определялось перемещение проекции плазмопаузы вдоль земной поверхности. Показано, что использование геомагнитных возмущений в диапазоне частот F= 10 – 0.001 Гц позволяет определять положение плазмопаузы в узком диапазоне L-оболочек (3.7 — 4.4) в магнитосфере Земли.
    3. В результате интерпретации  магнитных и гравитационных аномалий Европы впервые выделен глубинный маркирующий горизонт  магнетитовой зоны древней коры в приполярной части Европы и найдены глубинные особенности геотермальных зон, позволяющие оценить перспективы вертикальной миграции флюидного потока и глубинной подпитки термальных вод стран Центральной Европы.
    4. Предложен метод определения положения виртуального токового источника по синхронным измерениям магнитного поля в разнесённых точках. Обнаружена связь расстояния до эффективного источника с Ap-индексом магнитной возмущённости и с геодинамическими процессами на территории Японии  (аномальное поведение расстояния до виртуального источника проявилось не менее чем за две недели до землетрясения 11 марта 2011 года).
    5. Результаты электромагнитных зондирований с естественными и контролируемыми источниками позволили детально исследовать геоэлектрический разрез в районе Ен-Яхинской сверхглубокой скважины СГ-7. В разрезе верхней части коры  устойчиво выделяются два слоя пониженного сопротивления: в интервале глубин 150-200 м и 500-1500 м. Основные перспективы дальнейших глубинных электромагнитных исследований газо-нефтяных структур на территории ЯНАО связаны с применением промышленных ЛЭП и  мощных контролируемых источников в широком диапазоне частот (от десятых долей герца до сотен герц) с использованием портативных генераторов малой мощности (2-5 кВт) для исследования геоэлектрического разреза на средних удалениях до 100-150 км от источника. Совместная интерпретация зондирований с естественными и контролируемыми источниками позволяет существенно повысить качество и надежность интерпретации результатов глубинной геоэлектрики.
    6. Проводились регулярные наблюдения магнитного поля Земли и параметров ионосферы на магнитоионосферной станции Воейково.
  2. Исследование климатического отклика на вариабельность солнечной активности и изменений магнитного поля Земли на различных временных шкалах и изучение истории геомагнитных исследований в России
    (ГР № 0120.0 603783);   2011-2015

    Научн. руководитель: д.ф.-м.н. О.М.Распопов

    Научные результаты:

    1. С целью выяснения природы комбинированных воздействий солнечного и внутриатмосферных факторов на климатическую вариабельность были собраны данные о вариациях радиального прироста хвойных деревьев в северо-западном регионе России (Республика Коми). Климат региона благодаря близости к зоне полярных сияний подвергается как воздействию солнечной активности, так и воздействию Арктических и Северо-Атлантических климатических осцилляций. Названные данные несут информацию о климатических вариациях по меридиональному профилю, охватывающему различные природные зоны от лесотундры до южной тайги. Спектральный анализ данных выявил существование нескольких групп периодичностей в радиальном приросте деревьев, некоторые из которых обусловлен воздействием солнечной активности, а другие – внутренними процессами в системе атмосфера-океан. Показано, что проявление климатических периодичностей, соответствующих солнечному и внутриатмосферному воздействию носит региональный характер.
  3. Магнитные поля Солнца, магнитосферы Земли и вариации космических лучей

    (ГР № 0120.0804247); 2012-2015

    Научный руководитель: д.ф.-м.н. М.И.Тясто

    Научные результаты:

    1. Гелиоширотное распределение фотосферных магнитных полей по поверхности Солнца было рассмотрено на основе синоптических карт обсерватории Китт Пик (1976-2003 гг.) раздельно для следующих групп полей: 0 – 5 Гс, 5 – 20 Гс, 20 – 100 Гс и B> 100 Гс. Для каждого интервала значений была получена одна синоптическая карта за весь исследуемый период, т.е. почти за 3 солнечных цикла. Такие синоптические карты показывают области концентрации полей различной величины.
    2. Показано, что гелиоширотное распределение для разных групп полей существенно различается. В основных чертах гелиоширотное распределение симметрично относительно экватора. Сильные поля (больше 100 Гс) занимают две королевские зоны    (10° – 30°). Магнитные поля от 20 до 100 Гс также занимают две королевские зоны (10° – 30°). Однако, кроме этой области наблюдается также увеличение активности в узкой полосе широт 70° – 80° в каждой из полусфер Солнца. Первая зона пятнообразования – широты порядка 10° — 30°; вторая – околополярная область, зона полярных факелов. Магнитные поля от 5 до 20 Гс,  наблюдаются преимущественно на высоких широтах (выше 60°). Слабые поля  избегают как королевские зоны, так и околополярные области и концентрируются в приэкваториальной зоне ±10°, а также от 30° до 60°.
      Таким образом, широтное распределение фотосферных магнитных полей разных групп отражает особенности расположения на диске Солнца различных проявлений солнечной активности
    3. Получены вариации Н-компоненты во время гигантской магнитной бури 29 августа — 5 сентября 1859 года в Риме. Показано, что кривые Н-компоненты в Санкт-Петербурге и в Риме практически повторяют друг друга; амплитуда возмущения в Риме определена как Н= 2800 нТл.
    4. Продолжены исследования жесткости геомагнитного обрезания КЛ в магнитных полях эмпирических моделей магнитосферы в возмущенные периоды. Показано, что в периоды сильных возмущений геомагнитные пороги, полученные для модели Ts01 более чувствительны к изменениям параметров ММП, чем для модели Ts04.

Лаборатория магнитных свойств (ЛМС)

  1. Геомагнитное поле в прошлом по данным палеомагнитных исследований археологических объектов и его связь с биосферными процессами

    ГР № 0120.0803691;  2012 – 2015 гг.

    Научн. руководитель: к.ф.-м.н. Э.С. Горшков

    Научные результаты:

    1. Совместное рассмотрение палеомагнитных и археологических данных для образцов отложений палеолитической стоянки Костёнки 16 (Углянка) позволило обоснованно выявить экскурс Гётебург и, в соответствии с магнитостратиграфической шкалой, определить возраст в пределах 13000-12350 лет ВР.
    2. На основании результатов проведённого в 1972-1997 гг. мониторинга модельной окислительно-восстановительной реакции сделано заключение, что в периоды минимумов циклов солнечной активности под влиянием гравитационных возмущений космофизической природы скорость окисления менялась закономерно, возрастая в южном полушарии и уменьшаясь в северном.