Любители астрономии с обычными смартфонами помогают ученым делать открытия

Ученые Института солнечно-земной физики из Иркутска предложили журналистам провести один день в Геофизической обсерватории и даже поучаствовать в подготовке эксперимента. Мы, конечно, не стали отказываться. Когда еще увидишь, как делается большая наука?

Научный быт

От Иркутска до села Торы чуть больше трех часов на машине - по сибирским меркам, почти рядом. В двух километрах от дороги, посреди заснеженной степи, стоит новое здание обсерватории, заметное издалека.

Многим постройка напоминает пепелац - фантастический летательный аппарат из кинофильма "Кин-дза-дза!". На крыше - прозрачные купола, к ним каждый вечер автоматика поднимает сложную аппаратуру. А сами ученые обосновались в жилом корпусе с уютной кухней, куда мы и попали первым делом. И были тут же усажены пить чай.

Ученые работают в обсерватории недельными вахтами: следят за корректной работой аппаратуры, проводят эксперименты и наблюдения. Жилой корпус сдали в 2021 году, и он уже полностью обжит, даже обрастает традициями.

"Вахта, которая отработала неделю, перед отъездом обязательно готовит обед для следующей смены, - рассказал младший научный сотрудник лаборатории физики атмосферы Андрей Саункин. - И порядок наводим сами, и кашеварим".

На кухне сразу понимаешь, что в мужских руках здесь дефицита нет - ножи идеально наточены, разделочные доски и посуда - на расстоянии вытянутой руки.

"Быт - это важно, - считает заведующий лабораторией физики атмосферы Александр Белецкий. - Когда все налажено и работает, как часы, и научная работа идет по плану".

Это вам не салют!

Кроме ученых в обсерватории работают инженеры-техники и наблюдатели. Если не проводится плановый эксперимент, студенческая практика или образовательный интенсив, на ночь здесь остаются три человека.

Вместе с ними вахту несет пес по кличке Байкал - он охраняет обсерваторию и ее обитателей от волков и лис, обитающих в окрестных лесах. И еще - кошка, которая следит за тем, чтобы ценную аппаратуру и провода не погрызли мыши. Их в степи предостаточно.

Татьяна Сыренова, научный сотрудник лаборатории физики атмосферы, сопровождавшая нас в поездке, рассказала, что провела в обсерватории новогоднюю неделю. Ведь наблюдения прерывать нельзя даже на праздники. Говорит, праздничное настроение ученым создала в этом году сама природа.

- Сейчас пик активности Солнца в 25-м цикле, много вспышек, так что у нас была настоящая иллюминация - северное сияние во все небо. Это вам не салют.

На праздничный стол Татьяна приготовила буузы (маленькие юрты из теста с мясной начинкой, блюдо бурятской кухни). Как это было вкусно, в обсерватории рассказывают до сих пор.

Ну что ж, чай выпит, бутерброды съедены, пора готовить эксперимент.

Снег тоже светит

В геофизической обсерватории, которой уже более 50 лет, ученые изучают структуру и динамику верхней и средней атмосферы Земли, проводят оптические наблюдения. Регистрируют характеристики естественного свечения, измеряют приземную солнечную ультрафиолетовую радиацию.

"Техника дает нам возможность получать более точные данные о физико-химических свойствах атмосферы Земли. И отслеживать, какие изменения происходят в верхней атмосфере под влиянием солнечной активности, землетрясений, вулканов, метеоявлений в приземной атмосфере, - включается в разговор заместитель директора института по научно-исследовательской работе Роман Васильев. - Эти сведения используются для поиска наиболее оптимальных логистических решений в космической индустрии. А самое главное - в будущем помогут прогнозировать влияние событий на Солнце на техносферу планеты. Чтобы эта перспектива стала реальностью, нужны математические модели, а чтобы модели были рабочими, нужны максимально точные наблюдения".

Эксперимент, который сейчас готовят ученые, как раз и нацелен на достижение той самой максимальной точности - он поможет отделить фоновое излучение от атмосферного. Для этого над одним из куполов соорудят небольшую крышу, установят систему терморегуляции и с помощью специально сконструированного устройства установят, какое излучение дает, например, снег. Когда данные фонового излучения будут накоплены, ученые пропишут их в модели.

Надежный "Франкенштейн"

Прибор под кодовым названием "Франкенштейн"(некоторые его части соединены самым надежным держателем всех времен и народов - синей изолентой) был задуман еще в 2014 году, рассказал один из его создателей - младший научный сотрудник Иван Ткачев.

"Сначала был макет, - вспоминает он, - расчеты, опытные образцы. И вот, наконец, наш "монстр" готов. Он, может, не такой красивый, как промышленная оптика, но самое главное - надежный и сконструированный под конкретную задачу. Сверху коллиматорные трубки - устройства для получения пучков параллельных световых лучей. Затем три светофильтра - красный, зеленый и синий, оптическая система. А потом - фотоумножители для подсчета квантов света. Все данные передаются на компьютер. И можно считать".

Заглушки, позволяющие защитить фотоумножители, ученые напечатали на 3D-принтере, оптическую систему взяли со старого оборудования, блоки питания докупили, а еще добавили место для камеры. Программу, кстати, написали тоже сами.

"Это нормальная практика для ученого - быть "самоделкиными". Все, что можешь сделать сам, сам и делай, а все старое оборудование используй по максимуму, - резюмирует Александр Белецкий. - Главное - получить адекватный результат".

Осталось прикрепить "Франкенштейна" к подъемнику и соорудить крышу над куполом. Сам эксперимент начнется на следующей неделе.

Накопление данных

Комплекс оптических инструментов, установленный в геофизической обсерватории института, - лишь часть мегапроекта, который даст ученым возможность комплексно изучать околоземное космическое пространство.

Однако данные, полученные на новом оборудовании в Торах, уже сегодня заставляют ученых переосмыслить, казалось бы, общеизвестные вещи. Например, считалось, что SAR-дуга - редкая форма атмосферного свечения, возникающая из-за нагрева электронов в верхней части ионосферы Земли (на высоте 400 км), в средних широтах регистрируется лишь при очень мощных геомагнитных бурях. В Иркутске ее наблюдали в 1859 году, когда произошло "Событие Кэррингтона", просто визуально, без всяких приборов.

"Но тогда и техники такой не было. А теперь мы регулярно видим и в наших широтах SAR-дуги, которые являются признаком утечки тепловой энергии в верхние слои атмосферы во время сильных геомагнитных бурь, - поделился информацией Александр Белецкий. - Готовим статью на эту тему".

"На обсерватории сейчас идет очень важный этап - этап накопления данных. С их помощью мы или подтверждаем уже полученные сведения, или получаем повод для новых поисков. Это фундаментальная наука, которая, конечно, будет иметь практический "выхлоп", но далеко не сразу, - считает Роман Васильев. - Самый главный результат исследований - это увеличение объема знаний об окружающем мире. Чем их больше, тем лучше мы будем понимать процессы, происходящие на Солнце и в околоземном космическом пространстве, и способы, которыми передается энергия в системе Солнце - Земля. В дальнейшем это, безусловно, поможет прогнозировать космическую погоду. Но этот результат сложится из таких, казалось бы, рутинных наблюдений, которыми мы заняты сейчас".

55 сияний

Кроме профессионалов, вооруженных высокочувствительными современными приборами, на науку сейчас работают и гражданские ученые - обычные люди, которым интересно научное знание. Они снимают полярные сияния на фотокамеры, мобильные телефоны и делятся информацией. В геофизической обсерватории уже есть база данных, полученных от любителей, включающая сведения о 55 среднеширотных сияниях с привязкой к конкретной местности.

"Это позволяет нам получить более полную и подробную картину таких явлений. И мы очень благодарны всем, кто делится с нами информацией, - отметила Татьяна Сыренова. - Это важно еще и с точки зрения просвещения. А то мне до сих пор звонят знакомые и после каждого сияния спрашивают: "Не умрем ли мы от этого?"

Мы уезжали из Тор в сумерках, пес Байкал проводил нас до выезда на трассу и вернулся в будку. Через полчаса подъемники включат, и приборы поднимут к куполам. Начнется еще один цикл наблюдения.