Лаборатория космического радиоизлучения

                                   

 

 

 

 


Лаборатория космического радиоизлучения

 

Профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, один из основателей радиофизики Солнца в СССР, создатель лаборатории космического радиоизлучения Молчанов Андрей Павлович (1918-1996)

 

Из всех разнообразных направлений космической радиофизики наиболее успешно в НИИФ ЛГУ, а затем и в НИИРФ СПбГУ развивались исследования радиоизлучения Солнца. Под руководством А.П. Молчанова еще в 1945-1946 гг. началась подготовка аппаратуры для наблюдений Солнца, а первые измерения потока радиоизлучения Солнца выполнялись уже в 1949 г. Это были первые в СССР (наряду с аналогичными измерениями в Горьковском физико-техническом институте) наблюдения Солнца в радиодиапазоне. В то время наиболее эффективным методом исследования были наблюдения солнечных затмений. А.П. Молчанова можно считать самым большим энтузиастом проведения таких наблюдений. Вряд ли кто-либо из советских и зарубежных ученых провел такое же количество наблюдений солнечных затмений в радиодиапазоне. Нужно вспомнить какой энергии и изобретательности требовала организация и успешное осуществление с неизменным его личным участием в более чем 20 экспедициях по наблюдению затмений Солнца в различных уголках мира. Результатом этих работ явилось, например, построение спектра радиоизлучения отдельной активной области в микроволновом диапазоне длин волн. Особенностью найденного спектра было наличие сильно выраженного максимума потока радиоизлучения на длине волны около 5 см. Это открытие кардинально изменило представления о природе излучения активных областей на Солнце, указав на существенную роль магнитного поля при генерации радиоволн.

А.П.Молчанов являлся и пионером в использовании методов сканирования диаграммы направленности антенн радиотелескопов для определения эффективного центра радиоизлучения Солнца. На основе этих работ в СССР была создана специальная служба Солнца, оснащенная уникальными радиотелескопами, создатели которых получили в 1999 г. государственную премию России. А.П.Молчанов руководил секцией ‘Прикладная радиоастрономия’ все время ее существования и являлся ведущим ученым по этому направлению в АН СССР.

После достаточно длительного перерыва исследования радиоизлучения Солнца в НИИФ ЛГУ возобновились в 1966 году. С этого времени стали проводиться исследования радиоизлучения Солнца с использованием наблюдений на крупнейших радиотелескопах СССР, России и некоторых других стран (Япония, Китай). Сотрудники лаборатории космического радиоизлучения активно участвовали в этих наблюдениях. Так, например, Л.В.Яснов впервые провел исследования по динамике радиоизлучения активных и спокойных областей на Солнце по наблюдениям на крупнейших полноповоротных радиотелескопах СССР – РТ-22 ФИАН, РТ-22 КРАО, ТНА-1500 ОКБ МЭИ.

 

 


 

Радиотелескоп ТНА-1500 ОКБ МЭИ (Московская область)

 

В настоящее время Л.В.Ясновым совместно с САО РАН активно проводятся исследования необычного явления на Солнце – длительно существующих микровсплесков в микроволновом диапазоне длин волн с использованием крупнейшего в мире радиотелескопа РАТАН-600.

 


 

Радиотелескоп РАТАН-600 (селенчукская)

 

В 1991-1992 гг. И.Е. Погодин провел длительный цикл наблюдений на крупнейшем в мире крестообразном радиотелескопе в обсерватории Нобеяма (Япония), в результате которого прояснились характеристики и природа самых слабых всплесковых явлений на Солнце.


 

Радиотелескоп в Нобеяма (Япония)

 

 

Л.В.Яснов с китайскими учеными на наблюдательной базе Пекинской астрономической обсерватории (2000 г.)

 

Л.В.Яснов совместно с китайскими и московскими коллегами обнаружил и исследовал природу всплесков на Солнце с тонкой временной и частотной структурой в микроволновам диапазоне длин волн по наблюдениям на уникальном аппаратурном комплексе Пекинской астрономической обсерватории. 

Как А.П.Молчанов, так и другие сотрудники лаборатории (И.Е.Погодин, Л.В.Яснов, А.С.Гребинский, А.Г.Ступишин, Л.П.Ипатова, А.П.Седов, О.М.Ступишина) большое внимание уделяли исследованиям в области радиационной безопасности в ближнем космосе. Ими была разработаны методы прогнозирования вспышечной активности и диагностики протонной опасности при всплесковых явлениях на Солнце на основе доступных наблюдательных данных.

Отметим еще некоторые результаты, полученные в лаборатории в  прошедшие годы.

Развитием наблюдений солнечных затмений явилось весьма плодотворная идея исследования пространственной структуры источников радиоизлучения при их экранировании солнечным лимбом. Это позволило извлечь новую информацию о пространственной структуре локальных источников из рутинных наблюдений на малых антеннах, наиболее убедительно доказать высотно-частотную стратификацию источников всплесков микроволнового излучения (А.П.Молчанов, И.Е.Погодин, А.Г.Ступишин, О.М.Ступишина).

Из практической радиоастрономии вырос интерес к широкому применению корреляционного аппарата. В итоге, многие характерные особенности источников как медленно изменяющейся, так и всплесковой компоненты и их эволюции в цикле удалось обнаружить с помощью кросскорреляционного анализа временных рядов и ансамблей различных параметров гелиоактивности. К продуктивным исследованиям циклической эволюции следует отнести обнаружение в начале 70-х годов и детальное исследование квазипериодических составляющих солнечной активности с периодами от нескольких дней до нескольких лет (Л.В.Яснов, С.А.Андрианов), сопоставление статистических распределений магнитных полей солнечных пятен и уровней всплесковой активности Солнца на различных частотах, исследование природы двухвершинного одиннадцатилетнего цикла по многим индексам солнечной активности (А.П.Молчанов, И.Е.Погодин, А.Г.Ступишин, О.М.Ступишина, В.М.Московкина).

Большое место в научных интересах сотрудников лаборатории занимали исследования солнечно-земных связей. Одним из направлений развития этой тематики явились исследования связей солнечной активности с динамикой как живой (состояние кардиологических больных, показатели дорожно-транспортных происшествий и неэкономических преступлений), так и неживой (крупные землетрясения на планете) природы. Так, например, выяснилось, что максимумы солнечной активности с характерным квазипереодом около 4 лет опережают на полгода максимумы суммарной мощности сейсмичности Земли (Л.В.Яснов). Большой цикл исследований в этом направлении проводится в настоящее время О.М.Ступишиной. Ей совместно с медиками и метеорологами удалось установить непосредственную связь солнечной и геомагнитной активности с состоянием кордиологических больных.  В целях развития исследований по солнечно-земной физике совместно с Институтом прикладной геофизики (Москва) был организован в 1975-1985 гг. целый ряд экспедиций на научно исследовательских судах, а в 1983-1985 гг.  проведены исследования радиоизлучения Солнца и тропической атмосферы в республике Гвинея.


 

 

С.н.с. (ныне профессор) И.Е.Погодин с гвинейскими сотрудниками

 

В последнее время существенное внимание уделяется исследованию влияния гелиогеофизических факторов на приход солнечной радиации в нижнюю атмосферу. Обнаружены и исследованы эффекты гелиогеофизических факторов (галактических космических лучей, вспышечной активности Солнца, авроральных явлений) в вариациях прихода солнечной радиации в нижнюю атмосферу высоких и умеренных широт в 11-летнем цикле солнечной активности (С.В.Веретененко).

В настоящее время в лаборатории космического радиоизлучения большое внимание уделяется теоретическим вопросам генерации электромагнитных волн в плазме. Рассматриваются вопросы генерации высокочастотных плазменных волн и их трансформации в поперечные электромагнитные волны в условия короны Солнца, взаимодействия плазменных волн с генерирующими их энергичными электронами, динамики энергичных электронов в магнитных петлях на Солнце (Л.В.Яснов), мазерные механизмы генерации радиоволн, резонансное переходное излучение (Л.В.Яснов, А.Г.Ступишин, Е.В. Модин). Ряд исследований проводится или проводилось в рамках федеральных программ “Интеграция” и “Астрономия”. Длительный период вплоть до настоящего времени (2009 г.) работы лаборатории поддерживались и поддерживаются грантами Российского фонда фундаментальных исследований (рук. Яснов Л.В.).

Сотрудники лаборатории активно участвуют во многих международных и российских конференциях. В 1998 году в НИИРФ была организована международная конференция по солнечной радиофизике, а в 2002 году – международная конференция по активным процессам на Солнце. Работы сотрудников лаборатории регулярно публикуются в таких ведущих научных журналах как Solar Physics, Journal Geoph. Res., Jour. Atm. Sol.-Terr. Phys., Astronomy and Astroph., Астрономический журнал, Геомагнетизм и аэрономия, Радиофизика, Космические исследования. Общее число публикаций сотрудников лаборатории около 500, среди них 11 авторских свидетельств. С 1966 года защищено 9 кандидатских и две докторские диссертации.

Учебный процесс проводится в рамках специализации “Распространение радиоволн”. Практические занятия проводятся на радиотелескопе с уникальной антенной системой, сконструированный на экспериментальном заводе НИИФ.

По космической радиофизике было подготовлено более 50 выпускников. Только в пределах Санкт-Петербурга расположены три академических института, занимающихся проблемами космической радиофизики (САО, ГАО, ИПА РАН), так что проблем с распределением выпускников нет.

 

Наиболее интересные публикации сотрудников лаборатории за последние четыре года (с.2000 по 2009 гг.)

 

V.Bogod, C.Mercier, L.Yasnov. About the nature of long-term microflare energy release in solar active region. Journal of Geophysical Research, 2001, vol. 106, N A11, pages 25.353

Богод В.М., Яснов Л.В. Обнаружение в солнечных активных областях длительно существующих микровсплесков с потоками до тысячных долей солнечной единицы. Астрономический журнал. 2001, т. 78, №8 , с.743-752

Yasnov L.V., Fu Q., Yan Y. On the origin of narrowband and non-drifting microwave bursts. Astrophysics Reports. 2001, №37, p.93-98.

Chernov G.P., Yasnov L.V., Yi-Hua Yan, Qi-Jun Fu. On the Zebra Structure in the Frequence Range near 3 GHz. Chin. J. Astron. Astrophys. 2001, v.1, №6, 525

V.M.Bogod and L.V.Yasnov. Detection of durable non-thermal processes in quiescent solar active regions. Astronomical and Astrophysical Transactions, 2001, v.20, p.459-465

Яснов Л.В., Модин Е.В. Резонансное переходное излучение в солнечных всплесках. Радиофизика. 2007, Том L, № 5, 371-386

L.V. Yasnov, V.M. Bogod, A.G. Stupishin. Long-lived Microbursts in Decimetric Wavelength Range and its Connection with Noise Storms. Solar Physics, 2008, 249, 37-51

L. V. Yasnov, M. Karlický and E. V. Modin. Resonant Transition Radiation and Solar Radio Bursts. 2008, Solar Physics, 247, 351-378

Yasnov, L. V., Bogod, V. M., Stupishin, A. G. Possible link between solar decimeter-wave microbursts and noise storms. 2007, Astroph. Bull., 62, 369-377

В.М. Богод, Л. В. Яснов. О вертикальной структуре магнитного поля в активных областях Солнца на корональных высотах. Космические исследования, 2008, том 46, №4, с.1-5

Yasnov L.V., Modin E.V., Karlický M. Resonant Transition Radiation of Solar Decimeter Busts. Solar Physics.  2008, 247, 351-378

L.V. Yasnov, V.M. Bogod, A.G. Stupishin. Long-lived Microbursts in Decimetric Wavelength Range and its Connection with Noise Storms. 2008, Solar Physics, 249, 37-51

V.M. Bogod, L.V. Yasnov. Polarization of Microwave Radio Emission of Flare-Producing Solar Active Regions. Solar Phys. 2009, 255, 253-271

L.V. Yasnov, M. Karlicky. An Estimation of Spatial Variations of Magnetic Field and Superthermal Electron Distribution in cm-Radio Burst Source. 2009, Solar Phys. 260, 47-59

L.V. Yasnov, M. Karlický. The growth rate of upper-hybrid waves and dynamics of microwave zebra structures. Solar Physics. 2004, 219, 289-300

В. М. Богод, Л. В. Яснов. О природе излучения микровсплесков в дециметровом диапазоне длин волн. Астрономический журнал, 2005, том 82, №2, с. 1–12

L.V. Yasnov, V.M. Bogod, Q. Fu, Y. Yan. A study of non-thermal radio emission features using fine spectral BAO and high-sensitivity RATAN observations of a solar active region. Solar Physics. 2003, 215, p 343-356

L.V. Yasnov, M. Karlický. On group velocity delays in microwave millisecond oscillating events and radio spikes. Astronomy and Astrophysics. 2003, 408, 737-742

Веретененко С.В., Пудовкин М.И. Вариации прихода суммарной радиации как возможный энергетический источник долгопериодных эффектов солнечной активности в атмосферной циркуляции. Геомагнетизм и аэрономия, 2000, т.40, N1, с.77-83.

Veretenenko S.V., Pudovkin M.I. Latitudinal dependence of helio/geophysical effects on the solar radiation input  to the lower atmosphere.  J.Atm.Sol.-Terr.Phys., 2000, v.62, N7, 567-571.

 

Сотрудники лаборатории

 

Яснов Л.В. зав. лабораторией,  д.ф.-м

Ступишин А.Г. с.н, к.ф.-м.н

Веретененко С.В. с.н, к.ф.-м.н (до 2003 г.)

Воронов В.В. с.н

Ступишина О.М. инженер

Константинова Г.Д. инженер

 

Контакты

Размещение: НИИРФ, блок L, к. 523.

Студентов просим приходить по вторникам, либо звонить по т. 9052127015 Яснову Леониду Васильевичу.