В 1992 г. в Санкт-Петербургском филиале Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова (СПбФ ИЗМИРАН) магнитно-ионосферная обсерватория (МИО) была переименована в Лабораторию, а затем в Группу магнитных свойств (ГМС). Основными направлениями научной деятельности МИО (а затем и ГМС) являются палеомагнитные исследования археологических памятников, свойств образцов, элементов земного магнетизма и его вековых вариаций (векового хода магнитного склонения), реконструкция геофизической обстановки в периоды изменения положения геомагнитного полюса.
В активе Лаборатории магнитных свойств целый ряд работ по изучению магнитных свойств лунного вещества, метеоритов и горных пород из ударно-взрывных структур, по исследованию физических механизмов намагничивания. Накоплен большой опыт экспедиционных работ широкой направленности – палеомагнетизм, комплексное геолого-геофизическое изучение метеоритных кратеров, магнитная съемка, вековой ход – как на территории России (17 экспедиций), так и за рубежом (14 экспедиций).
Сотрудниками ГМС в период с 1976 г. по настоящее время совместно с физиологами и биофизиками проводятся исследования по влиянию естественного и искусственного магнитных полей на биохимические реакции и живые организмы (человек, акуловые рыбы, микромицеты), а также по влиянию оператора на работу магнитоизмерительных систем. По результатам этих работ Горшков Э.С. (Зав. ГМС) является соавтором открытия №371 (”Закономерность рецепции водными позвоночными действия магнитного поля Земли”, диплом выдан в 1992 г.).
В 2003 г. Международной ассоциацией авторов научных открытий зарегистрировано открытие, одним из авторов которого также является Зав. ГМС Горшков Э.С. (диплом №226 от 7 августа 2003 г.). Открытие относится к области космо-земных связей. Оно базируется на материалах годичного цикла измерений скорости реакции окисления унитиола нитритом в водном растворе (in vitro) в период глубокого минимума солнечной активности (1996-1997 гг.). Наблюдения проводились на полярной станции Мирный в экологически чистых условиях Антарктиды.
На основе анализа полученных данных авторами открытия была выявлена гравитационная обусловленность общего хода скорости реакции окисления унитиола с поступательным и вращательным движениями Земли. Основной же результат заключается в обнаружении в её ритмике периодических флуктуаций под влиянием гравитационных воздействий.
Обнаруженное явление носит универсальный характер, в связи с чем появились основания для проведения в ГМС работ, связанных с исследованием влияния системы Солнце-Земля-Луна на динамику геомагнитного поля.
Основными задачами ГМС являются:
- выявление и уточнение положений (зон) экскурсов геомагнитного поля и оценка их возраста путём проведения палеомагнитных исследований целого ряда образцов и отложений многослойных археологических памятников и сопоставления полученных результатов с известными литературными данными;
- анализ изменения векового хода магнитного склонения и данных векового движения северного полюса за длительный период; выявление роли различных видов движения земной оси в динамике геомагнитного поля;
- создание методик и тестовых программ для проведения экспериментальных исследований влияния геомагнитного и других полей на биосферу;
- определение роли различных внешних факторов по данным многолетних исследования тестовых (биохимических и биофизических) наблюдений в ходе наблюдаемых природных процессов;.
- исследование влияния системы Солнце-Земля-Луна на динамику геомагнитного поля.
Основные направления научных работ ГМС:
- исследование намагниченности горных пород как индикатора изменений физико-химических условий в геологической истории Земли;
- изучение геомагнитных экскурсов и быстрых (от сотен до десятков тысяч лет) изменений геомагнитного поля и эффектов их воздействия на окружающую среду;
- палеомагнитные исследования археологических памятников и реконструкция геофизической обстановки в периоды изменения положения геомагнитного полюса;
- исследование влияния системы Солнце-Земля-Луна на динамику геомагнитного поля;
- изучение геомагнитного поля в прошлом по данным палеомагнитных исследований образцов археологических объектов и связи наблюдаемых геомагнитных вариаций с биосферными процессами.
Специалисты ГМС осуществляют:
- сравнительный анализ литературных данных по режиму древнего геомагнитного поля, по динамической ситуации в системе трёх тел Солнце-Земля-Луна и по динамике содержания кислорода в земной атмосфере, с одной стороны, и экспериментальных результатов по химизму прямо и обратно намагниченных пород и связи окислительных процессов с гравитационным воздействием;
- сравнительный анализ данных по магнитному склонению обсерваторий Ленинград (п. Воейково) и Нурмиярви, антарктических полярных станций Мирный и Молодёжная с целью выявления степени подобия как на уровне годовых изменений (вековой ход), так и на уровне среднесуточных значений;
- наблюдение за вековым ходом магнитного склонения и вековыми изменениями долготной компоненты движения полюса.
Выполненные научные работы:
- исследована полярность геомагнитного поля и наблюдаемая специфика химизма намагниченных пород;
- исследовано влияние системы Солнце-Земля-Луна на динамику геомагнитного поля;
- проведены палеомагнитные исследования археологических памятников и реконструкция геофизической обстановки в периоды изменения положения геомагнитного полюса;
- начато изучение геомагнитного поля в прошлом по данным палеомагнитных исследований образцов археологических объектов и связи наблюдаемых геомагнитных вариаций с биосферными процессами.
Ведущиеся научные работы:
- палеомагнитные исследования ориентированных образцов археологического памятника Костёнки-14 (Маркина гора) как источника сведений о поведении геомагнитного поля на территории Восточно-Европейской Равнины за период 40-10 тыс. лет назад: повторный отбор 33-х образцов (ампул) и их изучение;
- исследование скорости модельной окислительно-восстановительной реакции (флуктуаций времени полуокисления унитиола) по результатам проведённого в 1996-1997 гг. в Антарктиде мониторинга.
Научные достижения:
- Обнаружен эффект связи полярности геомагнитного поля и наблюдаемой специфики химизма намагниченных пород с эволюцией орбиты Луны на интервале с 1.79 млрд. лет назад до настоящего времени, т.е. с флуктуациями суммарного гравитационного поля Луны, Солнца и Земли.
- По результатам палеомагнитных исследований образцов сиенитов и санукитоидов массивов Хижъярви и Нюк (Центрально-Карельский домен Карельского мегаблока) и санукитоидов Туломского массива Кольского мегаблока показано, что наиболее древняя компонента намагниченности, предположительно позднеархейская, сохранилась лишь в одной из трех исследованных интрузий санукитоидов – Хижъярви. Раннепротерозойская компонента намагниченности выделена во всех трех изученных массивах, расположенных в различных блоковых структурах Балтийского щита – Центрально-Кольском и Центрально-Карельском доменах и совпадает с положением палеополюса 2.45 млрд лет назад.
- Получены новые палеомагнитные определения для датированной интрузии санукитоидов Хаутаваара, расположенной в пределах Центрально-Карельского домена (j=61.8° с.ш., l = 32.9° в.д.); возраст интрузии оценивается в (2743 ± 8) млн. лет.
- Получены новые палеомагнитные определения для Западной Карелии и проведено обсуждение полученных данных с учетом влияния плюмового магматизма для временных интервалов 2.15-2.00 и 1.85-1.75 млрд. лет назад.
- Проведены палеомагнитные исследования образцов донных осадков 3-х колонок, отобранных в северной части Баренцева моря (70-80° N, 42° E), в которых выделен экскурс геомагнитного поля Гетенбург (13-12 тысяч лет назад) и слои с увеличенными значениями магнитных параметров на границе голоцен-плейстоцен и около 15 тысяч лет назад. Полученные результаты имеют практическое значение для систематизации и корреляции донных осадков Мирового океана, частью которого является и Баренцево море.
- По результатам палеомагнитных исследований свыше 50 образцов восточной стенки разреза многослойного археологического памятника Костенки-14 (Маркина Гора) выявлен экскурс геомагнитного поля Каргаполово, во время которого виртуальный палеомагнитный полюс с высоких широт западного полушария через высокие широты восточного полушария спускался практически к нулевой широте восточного полушария при долготе, равной 154°Е, и тем же путем возвращался обратно. Палеомагнитные исследования позволили выявить и второй, более поздний этап экскурса Каргаполово, когда ВПП находился на широте 29°с.ш. при долготе 46°Е и снова возвращался обратно.
- Результаты палеомагнитных исследований десяти всесторонне изученных образцов разреза археологической стоянки Костенки 16 (Углянка) позволили отметить проявление экскурса Моно. Кроме того, для возрастного интервала ~ 45 тыс лет назад направление движения траектории виртуальных полюсов выявило наличие второго этапа экскурса Каргаполово.
- Показано, что амплитудно-частотные характеристики долготной компоненты периодического движения северного полюса определённым образом связаны с циклическими изменениями уровня солнечной активности:
- а) с увеличением уровня солнечной активности в цикле – амплитуда возрастает;
- б) на ветвях роста и спада цикла солнечной активности наблюдается сбой периодичности движения полюса, что, возможно, сопровождается изменением режима, т. е. переходом от свободного движения к годовому и наоборот.
- Можно считать, что специфика взаимосвязей характеризующих движение полюса, изменения годовых вариаций магнитного склонения и уровня солнечной активности совместима с предположением о моделирующей роли солнечной активности.
- Выявлены совпадения моментов появления джерков с локальными максимумами солнечной активности (чисел Вольфа) и отклонения барицентра солнечной системы с точностью 0-1 и 0-2 года, соответственно. Показано, что обнаруженные в исследуемый период джерки характеризуются хорошо выраженной и переменной по знаку связью с динамикой аномалии температуры северного полушария.
- По результатам детального сравнительного анализа характеристик магнитного склонения по данным обсерваторских наблюдений в северном и южном полушариях Земли (4 пункта) показано, что амплитудно-фазовые характеристики магнитного склонения различного генезиса (периоды от ~ 13 суток до 62 месяцев) связаны с влиянием солнечной активности и нутационных движений земной оси, обусловленных совокупным гравитационным воздействием Солнца и Луны. Отмечены существенно более высокие амплитудные значения составляющих спектров магнитного склонения в южном полушарии, которые могут быть связаны с проявлениями прецессионного движения земной оси и берегового эффекта.
ГМС сотрудничает с ФГБОУ Высшего Профессионального Образования «Санкт-Петербургский государственный университет», ФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский психоневрологический институт им. В.М.Бехтерева Росздравнадзора».
В ГМС работает 4 сотрудника, из них 1 доктор физико-математических наук, 1 кандидат физико-математических наук, 1 кандидат технических наук.
Сотрудники:
Гуськова Елена Григорьевна, д.ф.-м.н., с.н.с., заведующий ГМС
Иванов Вячеслав Васильевич, старший научный сотрудник
Мещеряков Вячеслав Васильевич, к.т.н., научный сотрудник