Группа исследователей из Института оптики атмосферы имени В. Е. Зуева СО РАН две недели провела в геофизической обсерватории Института солнечно-земной физики СО РАН рядом с селом Торы Республики Бурятия в Тункинской долине, изучая аэрозольные облачные поля. Учёные рассказали корреспонденту irk.aif.ru, для чего проводятся эти исследования и как «подружить» между собой околоземные и верхние слои атмосферы.
«Летает низенько»
Если геофизическая обсерватория ИСЗФ работает по большим высотам в сотни километров, то институт оптики атмосферы из Томска «летает низенько», изучая приземный слой атмосферы высотой около ста метров, а также пограничный слой в 1-2 километра, максимум до 10-20 километров. Именно на таких высотах происходят явления, связанные с поверхностью Земли, а также летают гражданские самолёты.
«Наше сотрудничество — это попытка связать те процессы, что происходят в атмосфере и „наверху“, и „внизу“, — говорит руководитель группы оптического зондирования аэрозолей Института оптики атмосферы Юрий Балин. — Если в ИСЗФ при изучении параметров пропускания атмосферы применяют пассивные методы — измерение ослабления света звёзд, то мы используем активные методы: посылаем импульс излучения, который рассеивается на молекулах в аэрозолях, и отражённый сигнал анализируется. Восстановление из сигнала параметров атмосферы — в этом состоит наша задача».
Установка лидар, которую привезли в Прибайкалье томские учёные, транспортабельна — её можно установить на самолёте, на корабле и практически в любой местности. Такой аппарат работал даже в космосе — на модуле «Спектр» станции «Мир». Пока один лидарный комплекс «гостил» в обсерватории в Тункинской долине, другие «у себя дома» продолжали сканировать перистые и кучевые облака.
Такая командировка у томских учёных не первая — в течение последних тридцати лет они провели более двадцати экспедиций на Байкал. Сотрудничество с коллегами из Западной Сибири для иркутских учёных особенно важно, потому что в ИСЗФ лидары — тропосферный и высотный — сейчас проектируются.
«Нейтральная компонента атмосферы взаимодействует с ионизованной компонентой. Особенности этого взаимодействия очень хочется понять, — говорит заместитель директора ИСЗФ по научно-исследовательской работе Роман Васильев. — Ведь когда происходят события на Солнце, которые оказывают влияние на магнитное поле Земли, это влияет на динамику плазмы, то есть заряженную компоненту. И эта динамика начинает передаваться нейтральной компоненте атмосферы. Лидар и радар — каждый наблюдает динамику своей компоненты, и всё это для того, чтобы фундаментально строить модель влияния воздействия Солнца на атмосферу нашей планеты».
Оптика плюс радио
Около мобильного модуля мы видим установку: приветливый зелёный луч лазера устремлён в небо. Конечно, днём его не видно, а вечером зрелище завораживающее.
«Это приёмник и передатчик в одном модуле. Передатчик — лазер зелёного цвета — даёт импульсы по десять наносекунд с частотой 20 герц. Радары работают в радиодиапазоне, а лидар — в оптическом, видимом, — поясняет Юрий Балин. — Прибор-коллиматор делает луч параллельным — это нужно, чтобы пучок не рассеивался, и мы могли донести энергию до больших высот».
Всё, что принято установкой, содержит информацию для анализа. В профиле сигнала видны «пузыри» и конвективные потоки. Можно рассчитать оптические характеристики аэрозоля и облаков, определить микроструктуру — понять, сферическая ли форма у частиц или какая-либо другая, а также определить концентрацию и размер частиц. Прибор позволяет «ловить» частицы размером от одного до нескольких десятков микрон, а также регистрировать «дымовой» аэрозоль.
Тункинская долина отличается не только чистотой атмосферы — здешние прибайкальские облака имеют свои особенности, говорят учёные. Сочетание горной котловины и относительно холодной большой водной поверхности Байкала создаёт много слоёв температурных инверсий, так что аэрозоль здесь имеет сложную слоистую структуру. Это подтверждается многолетними наблюдениями.
Для теории и практики
Для чего же проводятся все эти исследования? Они помогают решать как фундаментальные, так и прикладные задачи, заявляют физики.
«Экспедиция коллег из Института оптики атмосферы позволяет верифицировать методы, которые мы используем для определения оптической плотности атмосферы с помощью камеры всего неба», — отмечает заведующий лабораторией физики атмосферы ИСЗФ Александр Белецкий.
А изучение верхней атмосферы позволяет получать точные прогнозы условий радиосвязи — это уже ближе к практическим задачам. Кроме того, именно в верхней атмосфере летают спутники — получив данные о среде, в которой они движутся, можно понять, как космические аппараты будут себя вести и как сделать так, чтобы они прожили дольше. Недаром говорят, что тот, кто разместит свои аппараты на низких высотах — от 100 до 400 километров, будет господствовать над связью: ведь уменьшение высоты спутника в четыре раза ведёт к уменьшению необходимой энергии мощности сигнала в шестнадцать раз!
Так что исследования сибирских учёных дают основу для формирования спутниковой группировки, которая будет эффективно там функционировать. А мы, простые земные пользователи, — наслаждаться связью в любой точке даже без базовых станций.
«Изучать атмосферу важно, поскольку всё больше и больше технологий нацелены на низкоорбитальные спутниковые группировки. Орбиты высотой 300, 250 и даже 150 километров — это доступ к очень эффективной связи. Все исследования направлены на решение этой глобальной и перспективной задачи, если говорить о практическом значении этих фундаментальных исследований в настоящий момент», — заключает Роман Васильев.
Подписывайтесь на АиФ в  MAX
|
Иркутская область войдёт в проект Роскосмоса по мониторингу земель 
Считывает детали. Физики создали телескоп из 528 антенн для изучения Солнца 
«Весна» для Гагарина. Как радиостанция у Байкала связала ЦУП и космос 
Рупор, раскрытый в небо. Как построенный в СССР военный радар изучает космос