CC BY
256
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПОЛЯРНОГО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА КНЦ РАН
НА АРХИПЕЛАГЕ ШПИЦБЕРГЕН
Е.Д. Терещенко, д.ф.-м.н.; В.Е. Иванов, д.ф.-м.н.; И.В. Головчанская, к.ф.-м.н.
Полярный геофизический институт КНЦ РАН
Аннотация
Описано современное состояние комплексных геофизических исследований Полярного геофизического института КНЦ РАН на арх.Шпицберген, также приведены сведения из истории научных исследований Российской академии наук в этом регионе. Кратко охарактеризовано передовое современное экспериментальное оборудование, размещенное на обсерватории ПГИ «Баренцбург». Перечислены научные задачи, которые решает Институт. Одна из них - наблюдение полярных сияний в дневные часы местного времени. Обсуждаются перспективы развития исследований ПГИ на Шпицбергене в третьем тысячелетии.
Ключевые слова:
геофизические исследования, арх.Шпицберген, дневные полярные сияния, радиотомография, космические лучи, нейтронный монитор.
Abstract
The present state of complex geophysical research conducted by the Polar Geophysical Institute KSC RAS at the Shpitzbergen archipelago is shown. A piece of knowledge from the history of scientific activity of Russian Academy of Sciences in the region is given. The observational tools installed at the PGI Barentsburg observatory which meet the highest modern standards, are briefly described. Scientific studies performed with the use of data obtained here are listed, one of the most important studies is daytime aurora investigation. The perspectives of PGI scientific activity at the Shpitzbergen archipelago in the third millennium are discussed.
Keywords:
geophysical research, Shpitzbergen archipelago, daytime aurora, radio tomography, cosmic rays, neutron monitor.
История геофизических исследований Российской академии наук на архипелаге Шпицберген
Принято считать, что российско-шведская экспедиция на Шпицберген в 1899-1900 гг. положила начало российским авроральным исследованиям в Арктическом регионе. Несмотря на то, что главной целью экспедиции было измерение дуги меридиана, решение сопутствующей задачи - изучения природы полярных сияний - также внесло весомый вклад в мировую науку. Для проведения экспериментального изучения полярных сияний было закуплено лучшее на то время в мире фотографическое и спектральное оптическое оборудование. Этим ответственным делом занимался непосредственно князь Б.Б.Голицын, командированный Российской императорской Академией наук в Германию. Обеспечение экспедиции аппаратурой на уровне мировых стандартов считалось важнейшей государственной задачей. В задачи ученых входили регистрация и описание полярных сияний, поиск закономерностей их появления и нанесение положений сияний на астрономические карты. С этой целью в отряд экспедиции Пулковской обсерватории был приглашен молодой ученый-астроном Осип (Иосиф) Сикора, выпускник Харьковского университета.
Следует отметить, что на период 18991900 гг. пришелся минимум одиннадцатилетнего цикла солнечной активности, когда зона полярных сияний сжимается в сторону полярной шапки, где расположен Шпицберген. Исследования проводились в Хорнзунне на западной части Шпицбергена, на берегу бухты Гузбэй, где была построена экспедиционная база
Константиновка (ф~76.8°, Х~15.4°; Ф'-73.9°,
. т- - - Рис.1. Общий вид русской научной базы Константиновка
Л~112°). Ее общий вид, оптический и
геофизический павильоны представлены на рис.1.
Визуальные наблюдения сияний были проведены Сикорой и Бейером с 17 сентября 1899 г. по 27 марта
1900 г. Методика наблюдений и первичные результаты были опубликованы в работе [43]. При анализе
фотографий полярных сияний Сикора использовал введенную им шкалу интенсивности сияний в баллах:
1 - очень яркие сияния; 2 - интенсивные сияния; 3 - сияния средней интенсивности; 4 - слабые сияния;
5 - субвизуальные сияния. Будучи профессиональным астрономом, Сикора сравнивал интенсивность сияний с интенсивностью объектов звездного неба, включая луну в различных фазах, и свечение атмосферы. Некоторые наблюдения, фотографии и зарисовки сияний отчетливо демонстрируют особенности вариаций их форм и движения, которые в настоящее время рассматриваются как типичные атрибуты авроральной суббури [1]. Примеры этих фотографий и рисунков приведены на рис.2, 3.
0
Рис. 2. Образцы фотографий полярных сияний на Шпицбергене
Сикора пронаблюдал и отметил большинство известных авроральных форм, таких как диффузные и лучистые дуги, диффузное свечение и пульсирующие пятна, петли, вихри и складки и многие другие, описанные в работах [1, 28, 30, 31, 42]. Более того, он обратил внимание на авроральные дуги, направленность которых была не обычной (с запада на восток), а соответствовала направлению север-юг. Это были дуги с малой интенсивностью, и их ориентация совпала с ориентацией дуг полярной шапки, которые могут наблюдаться на широтах Шпицбергена [39]. Этот тип сияний был описан для случаев 2 декабря 1899 г. в ~01 LMT, 5 февраля 1900 г. в ~02 LMT и 28 февраля в ~03 LMT. В настоящее время такие сияния привлекают пристальное внимание ученых и именуются «тета-аврора».
Сикорой также были отмечены так называемые «черные сияния» [15, 30, 34], состоящие из структурированных темных форм внутри крупномасштабных диффузных образований, хотя серьезно изучаться они стали не так давно.
Для сравнения интенсивности сияний с планетарной геомагнитной активностью, которая определяет в большой степени положение и интенсивность полярных сияний, было проведено сравнение числа случаев сияний различной интенсивности с планетарным индексом «аа», единственным, который мог быть доступен наблюдениям в XIX в. Была получена практически линейная зависимость числа часов с различной интенсивностью сияний от средней величины «аа» индекса. Возрастание интенсивности сияний следует за ростом планетарной магнитной активности.
Другой задачей было изучение суточного хода частоты обнаружения сияний в различных частях небосвода относительно пункта наблюдения. Чтобы решить эту задачу, были рассчитаны суточные вариации Ni/N, где Ni - число наблюдений сияний в определенном направлении (север, юг и зенит) в течение одного часа, а N - суммарное число этих наблюдений по всем направлениям.
Рис. 3. Зарисовки полярных сияний на Шпицбергене, выполненные И. Сикорой во время российско-шведской экспедиции на Шпицберген в 1899-1900 гг
Было показано, что относительное число сияний на юге имеет максимум около полуночи, и это число уменьшается как к утренним, так и к вечерним часам. Противоположная ситуация наблюдается для сияний на севере: они имеют минимум вблизи полуночи и максимум вблизи полудня. Суточный ход относительного числа сияний в зените имеет два максимума - первый в утренние, второй в вечерние часы. Из этих данных следует, что зона максимальной вероятности наблюдения полярных сияний расположена на Ф'<74° в ночное время и на Ф'>74° - в дневное. Широта этой зоны в утренние и вечерние часы совпадает с широтой пункта наблюдения. Очевидно, что зона максимальной частоты появления полярных сияний, по данным Сикоры, есть не что иное, как непрерывное авроральное кольцо с центром, сдвинутым к полюсу, т.е. мгновенный непрерывный овал полярных сияний. Более подробно первые этапы российских геофизических исследований в Арктике описаны в статье [25].
Анализ приведенных данных показывает, что Шпицберген является уникальным местом, которое в течение суток может находиться внутри овала, вне овала и непосредственно в области сияний. Именно эта особенность географического положения архипелага стимулировала работы по доказательству существования аврорального овала на основе материалов, полученных в XIX в.
Наблюдения полярных сияний на архипелаге Шпицберген в период первого Международного геофизического года
После исследований, описанных в предыдущем разделе, в изучении полярных сияний на Шпицбергене наступил продолжительный перерыв. Новые наблюдения начались только во время Международного геофизического года (МГГ) и Международного геофизического сотрудничества (МГС), которые проводились с 1957 по 1959 гг. В этот период весь земной шар был охвачен геофизическими наблюдениями по единой программе.
В Советском Союзе был создан Г еофизический комитет под руководством акад. И.П.Бардина. Во главе рабочей группы по полярным сияниям был проф. МГУ А.И.Лебединский.
В период МГГ и МГС на арх.Шпицберген (пос.Пирамида) работала геофизическая группа в составе: Б.Р.Каменецкого (ответственного за геомагнитные наблюдения), Н.В.Онуфрейчика (камеры С-180 и С-180^) и Н.М.Никитиной (геомагнитные пульсации).
Данные, полученные на Шпицбергене в период МГГ и МГС, впоследствии широко использовались российскими учеными. Концепция аврорального овала, впервые сформулированная в работах [19, 26, 32], в значительной степени основана на наблюдениях на Шпицбергене. Была изучена динамика полосы свечения на дневной стороне и показано, что с развитием авроральной суббури полоса смещается к экватору, а структура сияний - это лучистые дуги [18, 36]. Обнаружен эффект предбрейкапового затухания в дневные часы, который совпадает с таким же затуханием на ночной стороне.
В период наблюдений (ноябрь-февраль 1958-1959 гг.) в обсерватории «Пирамида» с использованием камеры С-180^ было получено значительное количество спектров. Ввиду большого объема информации в лаборатории полярных сияний ПГИ было проведено только визуальное фотометрирование полученного материала. Всего для анализа было использовано 1703 спектра. Сравнивались две кислородные эмиссии: красная Х630.0 нм и зеленая Х557.7 нм. Число спектров, на которых эмиссия 630.0 нм превышала интенсивность линии 557.7 более чем в 2 раза, оказалось равным 719, что составило 42.2% от всех проанализированных спектров. Это свидетельствовало о том, что значительное время (~42%) над арх.Шпицберген преобладали полярные сияния, которые условно можно отнести к полярным сияниям красного цвета типа А. Таким образом, можно констатировать, что в это время Шпицберген находился в зоне мягких электронных высыпаний (энергия Е < 1 Кэв) [11, 12, 48].
Возрождение комплексных геофизических исследований на Шпицбергене в период 1980-1990 годов
Г еофизические исследования ПГИ КНЦ РАН на арх.Шпицберген можно разделить на два этапа. Первый этап начался в 1980 г. и продолжался в течение примерно 12 лет. Второй этап, начавшийся в 2000 г. в связи с постановлением Правительства Российской Федерации «О финансировании деятельности российских организаций на архипелаге Шпицберген», продолжается по настоящее время.
В апреле 1980 года в пос.Баренцбург на арх.Шпицберген впервые выехала группа научных сотрудников ПГИ с целью обсуждения с руководством рудника «Баренцбург» возможности организации геофизических исследований в районе поселка и определения места возможной дислокации будущей экспедиции. В качестве последнего были выбраны строения астрономической экспедиции Николаевского отделения Главной астрономической обсерватории АН СССР, которая к этому времени закончила свои исследования на архипелаге.
В октябре 1980 года на дизель-электроходе «Клавдия Еланская» в пос.Баренцбург отправилась первая экспедиция ПГИ, чтобы доставить в Баренцбург научную аппаратуру, предметы и оборудование, необходимые для обеспечения жизнедеятельности экспедиции, а также чтобы подготовить помещения для проведения научных исследований. В короткие сроки с помощью строительных организаций рудника были выполнены ремонтные и косметические работы помещений будущей экспедиции, которые располагаются примерно в 5 км от поселка и эксплуатируются по настоящее время.
Примерно в 30 м от жилого помещения обсерватории был построен помост высотой около 2 м для установки фотографической камеры всего неба (С-180) и немагнитный павильон для проведения магнитометрических наблюдений. Павильон был собран из досок, которые, во избежание электромагнитных наводок, были сколочены медными гвоздями, специально привезенными в Баренцбург из Института. Через три
больших отверстия в полу в грунт были вморожены отрезки толстых бревен, что и послужило на первых порах фундаментом для датчиков магнитного поля. В декабре того же года в патрульный режим наблюдений были запущены фотографическая камера С-180, сканирующий фотометр и магнитовариационная станция. Этот период можно считать началом многолетних наблюдений Полярного геофизического института на Шпицбергене. Позднее комплекс оптической аппаратуры был дополнен интегральным широкоугольным фотометром, интерферометром Фабри-Перо и патрульным спектрографом С-180^.
На рисунке 4 представлена фотографическая камера всего неба С-180 с треногой, установленная на специально изготовленном помосте. На снимке можно видеть несколько антенн, предназначенных для проведения радиофизических исследований. Снимок сделан в условиях надвигающейся полярной ночи, чем и объясняется его несколько необычный цветовой фон.
Уже весной 1981 года рядом с помещением обсерватории сотрудниками ПГИ была установлена антенна для приема и регистрации интенсивности космического радиошума (риометр), а также серия разнесенных приемников для регистрации сигналов навигационных спутников (СНС) на частотах 300 и 600 МГц. Эти работы положили начало радиофизическим наблюдениям на Шпицбергене.
Характеристики принимаемых на поверхности Земли радиосигналов (как космического радиошума, так и излучения, генерируемого на спутнике) сильно зависят от свойств среды, через которую они распространяются. Анализ амплитуды, а в случае СНС и фазы принимаемых сигналов, дает возможность оценить электронную концентрацию в Е-слое ионосферы (100120 км) и характеристики ионосферных неоднородностей в слое F2 на высотах 150-200 км по риометрическим данным и сигналам навигационных спутников соответственно.
С целью развития радиофизических методов исследований в октябре 1984 г. группой сотрудников Института в обсерватории была установлена аппаратура для приема сигналов сверхдлинноволнового (СДВ) диапазона (3-30 кГц). Амплитуда и фаза СДВ-сигналов, принимаемых на различных радиотрассах, являются важными источниками информации о структуре самой нижней части ионосферы на высотах менее 80-90 км. Из-за весьма низких значений электронной концентрации эта область ионосферы труднодоступна для исследования другими радиофизическими средствами. При решении задачи нахождения эффективной модели нижней ионосферы СДВ-методом важную роль играет наличие достаточно достоверных данных об электрических свойствах подстилающей поверхности на радиотрассе. В этом отношении наиболее предпочтительными являются морские радиотрассы, так как в случае распространения СДВ над сушей различные ее участки могут иметь различные электрические свойства, что приводит к неоднородности трассы и создает дополнительные трудности при интерпретации экспериментальных данных.
Рис. 4. Внешний вид помоста и камеры С-180 в обсерватории «Баренцбург»
Рис. 5. Пример записи суточных вариаций фазы СДВ-сигналов, принимаемых в Баренцбурге
Первый массив данных регистрации СДВ-сигналов был получен в октябре 1984 г. и затем дополнен измерениями 1985-1986 гг. На рис.5 приведен пример записи суточной вариации фазы СДВ-сигналов станций Алдра (частоты 10.2, 12.1 и 13.6 кГц) и GBR (16.0 кГц - Рагби, Великобритания), измеренных в октябре 1984 г. в Баренцбурге.
Для изучения волновых неустойчивостей в верхней ионосфере в области полярной шапки в середине 1980-х гг. сотрудники ПГИ разработали, установили и ввели в эксплуатацию систему антенн и приемную аппаратуру для регистрации трех компонент электромагнитного поля в диапазоне частот 700 Гц - 7 кГц. Эта аппаратура была предназначена для изучения структуры электромагнитного поля и определения направлений прихода так называемых ОНЧ-шипений.
Какие же научные задачи привели сотрудников Полярного геофизического института на широты еще более высокие, чем те, на которых расположен сам Институт (гг. Мурманск и Апатиты находятся за полярным кругом)?
Изучение полярных сияний является актуальным не только для решения геофизических проблем, но и проблем физики плазмы, физики атмосферы, климатологии, метеорологии и даже медицины. Ночной сектор овала полярных сияний располагается в относительно невысоких широтах, поэтому ночные полярные сияния в темное время суток можно наблюдать и регистрировать на всей северной территории нашей страны. Наблюдения же дневных сияний крайне затруднительны. В северном полушарии только в районе архипелагов Шпицберген и Земля Франца-Иосифа (ЗФИ) из-за наступления здесь в зимний период круглосуточной полярной ночи с углом погружения Солнца за горизонт ниже 10° возможны наблюдения сияний в дневные, и даже полуденные, часы местного времени. Организация геофизических исследований в таких отдаленных районах сопряжена со значительными трудностями и неудобствами. Поэтому на период начала экспедиционных исследований ПГИ в Баренцбурге даже основные морфологические характеристики дневных сияний были мало исследованы. Между тем их изучение представляло значительный интерес.
В относительно узкую по широте область дневной ионосферы проектируются такие важные магнитосферные области, как плазменная мантия, полярный касп, низкоширотный пограничный слой (LLBL) и др. Частицы, регистрируемые в этих областях, имеют различные характеристики, что должно найти свое отражение в спектральных и морфологических свойствах дневного аврорального свечения. Более того, хотя в настоящее время еще не вполне ясна относительная роль различных плазменных доменов в процессах передачи энергии солнечного ветра в магнитосферу, делаются серьезные попытки связать характерные черты этих процессов с характеристиками дневных сияний. Наличие такой взаимосвязи дает уникальную возможность по наземным и координированным наземно-спутниковым наблюдениям с большим пространственно-временным разрешением исследовать тонкую структуру явлений, протекающих на магнитопаузе и в пограничных слоях магнитосферы.
Первые результаты геофизических исследований на Шпицбергене были опубликованы в работах [8, 13], в которых впервые было показано, что в дневном секторе наблюдается четкое разделение зон мягких (Е<1 кэВ) и, экваториальнее ее, более жестких (Е>1 кэВ) авроральных вторжений. Дискретные формы сияний погружены в область мягких электронных высыпаний с превалирующим свечением в красной кислородной линии. Здесь же наблюдается повышенная электронная концентрация в области F2 ионосферы и, соответственно, повышенный индекс мерцаний радиосигналов. Анализ регистрации СДВ-сигналов был проведен в работе [3]. Сопоставление экспериментальных результатов и теоретических модельных расчетов показало их хорошее соответствие.
Становление геофизических исследований ПГИ на Шпицбергене способствовало развитию международных связей института. Геофизическую обсерваторию ПГИ в Баренцбурге неоднократно посещали иностранные ученые из Норвегии, Великобритании, Канады, США. Одновременно сотрудники Института знакомились с организацией геофизических исследований, выполняемых зарубежными специалистами на соседних обсерваториях архипелага.
Новый импульс геофизические исследования на Шпицбергене получили после подписания в 1988 г. советско-норвежского соглашения о научно-техническом сотрудничестве по изучению проблем Арктики и Севера. В ноябре-декабре 1988 г. начался первый совместный советско-норвежский эксперимент по синхронному наблюдению развития геофизических процессов в дневном секторе овала на норвежской обсерватории «Ню-Алезунд» (Шпицберген) и на советских обсерваториях «Баренцбург» и «о.Хейс» (Земля Франца-Иосифа). По результатам проведенных исследований опубликовано несколько десятков научных работ в российских и зарубежных журналах.
Многолетние координированные исследования на цепочке высокоширотных обсерваторий позволили впервые провести детальные координированные исследования характеристик авроральных и геомагнитных пульсаций, связать область их генерации со структурой дневных высыпаний и определить область магнитосферного источника пульсирующих возмущений.
Оптические и магнитометрические наблюдения на долготной цепочке высокоширотных станций помогли исследовать характеристики движущихся ионосферных холловских вихрей (международное название TCVs - Traveling Convection Vortices). Генерация таких вихрей тесно связана с процессами взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли. Предполагалось, что вихри генерируются в области дневного полярного каспа в результате импульсного пересоединения межпланетного магнитного поля с геомагнитным полем. Формирующаяся в процессе пересоединения новая открытая силовая трубка затем перемещается со скоростью солнечного ветра вдоль флангов магнитосферы в геомагнитный хвост. Такие процессы могут являться одним из механизмов передачи энергии солнечного ветра в магнитосферу Земли.
Магнитные данные, полученные на долготной цепочке обсерваторий, и комплексные наблюдения на сети станций меридиана Шпицберген позволили выявить структуру двойного конвективного вихря, определить его размеры, скорость перемещения и связь с различными типами полярных сияний [9, 10, 33, 41, 47].
Геофизические исследования в Баренцбурге были прерваны в 1992 г. из-за прекращения государственного финансирования. В 1992-2000 годы российскими учеными геофизические исследования на архипелаге не проводились. Экспериментальная база III И в Баренцбурге была законсервирована.
Развитие комплексных геофизических исследований на архипелаге Шпицберген в третьем тысячелетии Новый этап геофизических исследований Полярного геофизического института на Шпицбергене начался в 2000 г. в связи с постановлением Правительства Российской Федерации «О финансировании деятельности российских организаций на архипелаге Шпицберген» и созданием Межведомственной комиссии по обеспечению российских интересов, производственной и научной деятельности на архипелаге. Шпицберген к тому времени представлял собой современный международный геофизический полигон, где успешно работали десятки научных групп из других стран мира. На архипелаге были развернуты самые современные радиотехнические комплексы для исследования верхней атмосферы, геофизические наблюдения велись в Лонгьире, Ню-Алезунде, Хорзунде. Нам было необходимо в кратчайшие сроки восстановить обсерваторию, развернуть современный аппаратурный комплекс для проведения непрерывных геофизических наблюдений и тем самым интегрироваться в международное геофизическое сообщество на Шпицбергене.
В сентябре 2000 года обсерватория «Баренцбург», на которой проводились геофизические наблюдения в 19801990 гг., была расконсервирована. Были установлены и запущены в эксплуатацию магнитовариационная станция, томографический приемный пункт и озонометрическая аппаратура. Позже, с наступлением полярной ночи, начались оптические наблюдения, заработал индукционный магнитометр. Наблюдательная сеть Института, успешно работавшая в течение многих лет, получала, таким образом, естественное продолжение вплоть до геомагнитных широт полярной шапки. Начало стационарных наблюдений IIIИ на арх.Шпицберген послужило первым шагом к созданию уникальной Арктической авроральной обсерватории, самой северной в России.
Сегодня непрерывно проводящие регистрацию магнитометрические приборы и работающие в темное время суток оптические комплексы окаймляют с севера широко известный Скандинавский геофизический полигон (рис.6)
Расположенная практически вдоль магнитного меридиана цепочка томографических станций покрывает диапазон широт от арх.Шпицбергена до г.Сочи, а комплекс нейтронных мониторов Апатиты - Баренцбург вносит весомый вклад в проект «Космический корабль - Земля». Базовое здание Кольского научного центра в пос.Баренцбург (рис.7) способно разместить и обеспечить жизнедеятельность многочисленных
экспедиционных отрядов. Старое здание обсерватории, расположенное в 5 км от поселка, служит полигоном для установки геофизической аппаратуры (рис.8). В настоящее время построено и оборудуется новое здание обсерватории.
Здание полевой станции ПГИ было перестроено в 2007 г. и сейчас продолжается его оснащение.
Рис. 6. Геофизические станции системы IMAGE и станция Баренцбург (звездочка)
Рис. 7. Здание базы КНЦРАН в Баренцбурге, 2000 г.
Рис. 8. Настройка телевизионной Рис. 9. Пункт управления
камеры, 2000 г. томографическим приемником
Отремонтировано и здание в Баренцбурге, где созданы благоприятные условия для работы и отдыха персонала (рис.9).
Научные результаты, полученные Институтом на арх.Шпицберген, относятся к исследованиям магнитосферных возмущений, полярной ионосферы и полярных сияний, авроральных и геомагнитных пульсаций, резонансных явлений в геомагнитном поле. Особо следует отметить эффекты, зафиксированные в экспериментах по нагреву ионосферной плазмы, а также исследования распространения волн СНЧ-диапазона.
Основой регулярных наблюдений ПГИ в Баренцбурге служит измерительно-информационный комплекс обсерватории. В состав комплекса входят:
1) магнитовариационная станция;
2) индукционный магнитометр;
3) телевизионная камера всего неба;
4) сканирующий фотометр;
5) интерферометр Фабри-Перо;
6) датчик электрического поля;
7) нейтронный монитор;
8) озонометр для регистрации вариаций тропосферного озона.
Оптическая аппаратура традиционно размещается на крыше
обсерватории. К весне помещения наблюдательного комплекса, как правило, заносит снегом, и вход внутрь остается только через один люк рядом с оптическими приборами (рис. 10).
Для проведения специальных экспериментов используются дополнительные приборы, в частности: коротковолновая радиоинтер-ферометрическая установка; прецизионный широкополосный приемник СНЧ-диапазона.
Большое научное и прикладное значение имеют генерация и прием искусственных электромагнитных излучений в УНЧ-ОНЧ-диапазоне. Эффекты, связанные с распространением сигналов диапазона 0.1-10 Гц, могут быть использованы как для исследований магнитосферно-ионосферного взаимодействия, так и для глубинного зондирования Земли с целью поиска нефте- и газовых месторождений.
Создан не имеющий аналогов высокоширотный комплекс для измерения параметров сигналов ультранизкочастотного и сверхнизкочастотного диапазонов. Комплекс состоит из двух приемных пунктов, оснащенных оригинальными цифровыми приемниками, и позволяет проводить исследования волноводных и резонансных структур в околоземном пространстве, а также сопротивления подстилающей поверхности в точке приема. Комплекс, размещенный в двух точках (Баренцбург и Ловозеро), работает с 2002 г. и позволяет вести прием сигнала с частотой до 100 Гц.
Наблюдения, выполняемые в рамках специальных программ, дают обширный материал для изучения особенностей распространения электромагнитного сигнала, влияния ионосферы и подстилающей подложки на его параметры [21-24].
Регулярно проводящиеся эксперименты послужили основанием к расширению исследований, организации наблюдений на передвижных станциях, разработке и внедрению нового метода зондирования подстилающей поверхности, перспективного для возможного применения в геологоразведке [7].
В поселке Баренцбург постоянно работает приемный пункт радиотомографии, являющийся составной частью радиотомографической цепочки на меридиане арх.Шпицберген - Карелия - г.Москва.
Радиотомография ионосферы - мощный метод исследования параметров ионосферной плазмы, развитый в последние годы. Разработка и внедрение метода радиотомографии отмечены Госпремией РФ в 1998 г. Разработанный в ПГИ под руководством Е.Д.Терещенко метод разностно-фазовой реконструкции сигнала представляется наиболее перспективным и точным для исследования структуры ионосферы. В качестве источника радиосигнала для просвечивания ионосферы могут использоваться сигналы как низковысотных ИСЗ,
Рис.10. Оптическая аппаратура на крыше павильона.
Слева направо: сканирующий фотометр, многоканальный фотометр, спектрометр, камера всего неба, вход в павильон. 2007 г.
так и высокоапогейных спутников. В Институте разработаны и изготовлены оригинальные мобильные автоматизированные приемные томографические комплексы, успешно зарекомендовавшие себя при проведении экспериментов как в России, так и за рубежом [27]. Выбор спутника с подходящими параметрами орбиты выполняется автоматически, прием сигнала осуществляется на цепочке станций вдоль орбиты, регистрация амплитуды и фазы несущей на двух частотах позволяют вполне уверенно восстановить пространственное распределение электронной концентрации в ионосфере [14, 35]. Длина цепочки приемных пунктов определяет диапазон исследуемых широт, от расстояния между станциями зависит пространственное разрешение восстановленной томограммы. Существующие станции на материке и возможные точки их расположения на Шпицбергене прекрасно ложатся на нисходящую траекторию спутника с полярной орбитой (рис.11).
Среди представляющих интерес эффектов отметим регистрируемую в периоды магнитных бурь сложную структуру распределения ионизации. Наблюдаются области повышенной ионизации, связанные с высыпаниями низкоэнергичных частиц, перенос ионизованных областей конвекцией, провалы ионизации различной структуры, волновые и квазиволновые структуры, а также перемещающиеся ионосферные возмущения (ПИВ). Подробное исследование многих явлений стало возможным благодаря протяженности томографической
цепочки от средних до высоких широт.
Остановимся подробнее на описании нейтронного монитора ПГИ в обс. «Баренцбург». Оснований для размещения нейтронного монитора на арх.Шпицберген было более чем достаточно. На планете работает более трех десятков мониторов, вместе они составляют гигантский ячеистый всенаправленный детектор, подобный глазу стрекозы. Тем не менее, число станций, расположенных в высоких широтах, не слишком велико, поэтому ощущается дефицит данных о потоках космических лучей, приходящих к Земле под большими углами к плоскости эклиптики (так, в 2001 г. в северной полярной шапке работала лишь американская станция в Туле, Гренландия). В то же время известно, что в большом числе случаев во время возмущений наблюдается значительная северо-южная анизотропия в потоке космических лучей, что связано с преимущественным направлением межпланетного магнитного поля в магнитных облаках, выбрасываемых Солнцем во время вспышек. В первую очередь это относится к вспышкам, происходящим на высоких гелиоширотах.
Установка нейтронного монитора на арх.Шпицберген представляет, таким образом, большую научную ценность: в совокупности с имеющейся мировой сетью станций этот монитор позволит существенно улучшить определяемую из эксперимента функцию распределения космических лучей, поможет прогнозировать приближение межпланетных ударных волн по флуктуациям космических лучей, исследовать связь вариаций СКЛ с атмосферными эффектами непосредственно в области истощения озонового слоя.
Первая секция монитора была доставлена в Баренцбург теплоходом осенью 2002 г. и выгружена на контейнерной площадке. Пришлось ждать сильных морозов - перевезти тяжелый контейнер к месту установки можно было только волоком. Изготовили специальные сани для перевозки, подготовили технику, и к декабрю первая секция монитора была доставлена и установлена на специальном фундаменте около здания академической базы (рис.12).
В последующие два года рядом были размещены еще две секции, и с декабря 2005 г. монитор 18-НМ-64 имеет стандартную конфигурацию: состоит из 3 секций, насчитывающих 18 счетчиков типа СНМ-15 (рис.13).
Ежедневно информация о потоке космических лучей поступает на материк (в Полярный геофизический институт), где данные размещаются в базе данных и на страничке в Интернете (рис. 14).
Результаты исследований космических лучей, полученные на основе измерений в Баренцбурге, опубликованы в работах [2, 5, 6, 37, 38, 46].
Ярким примером международной кооперации на Шпицбергене явились работы по модификации полярной ионосферы мощным КВ-излучением.
% 72
13 "Й
-N\:Alesund Longyerfc yen
arentsburg
Ve rkhnetulomsl у
’olyarnie Zori °\
Kem V
Longitude /deg
Рис.11. Проекция на Землю нисходящей траектории спутника и расположение возможных томографических приемных пунктов
Рис. 12. Первая секция нейтронного Рис.13. Три секции нейтронного монитора на краю
монитора, 2003 г. научного городка в Баренцбурге, 2006 г.
Активное воздействие на ионосферу с целью изучения свойств этой природной плазменной оболочки используется в геофизике с 1980-х гг. Но на Шпицбергене, в области каспа и полярной шапки, нагревная установка SPEAR начала работать только в 2004 г. Искусственное радиоизлучение ионосферы (ИРИ) -широкополосное шумоподобное излучение, возникающее в результате возбуждения ионосферной плазмы мощным электромагнитным излучением - было открыто в ходе нагревных экспериментов на стенде научной ассоциации EISCAT (European Incoherent Scattering), расположенном в северной Скандинавии (широты авроральной зоны), в 1981 г. [45]. Хотя практически интерес к пространственным характеристикам этого излучения существовал с момента его открытия, на протяжении многих лет наблюдения ИРИ ограничивались измерениями интенсивности сигнала, выделением различных спектральных компонент излучения, исследованием динамики излучения и т.п. Локализация области генерации ИРИ долго оставалась нерешенной проблемой из-за высоких требований к аппаратуре, которая должна уверенно фиксировать направление вектора прихода излучения.
Рис. 14. Обзорные данные нейтронного монитора обсерватории «Баренцбург» в сети «Интернет»
Коротковолновая радиоинтерферометрическая установка, способная определять направление приходящего сигнала фазоразностным методом, была построена лабораторией радиопросвечивания ионосферы в 2002-2003 гг. Интерферометр работает в диапазоне частот 1.5-32 МГц с полосой около 300 кГц и имеет широкий динамический диапазон (~ 100 дБ). Интерферометрическая установка ПГИ позволяет проводить фазоразностные и амплитудные измерения сигналов как искусственного, так и естественного происхождения.
Интерферометр и комплекты антенн после испытаний на материке были доставлены в Баренцбург.
В феврале-марте 2007 года Полярный геофизический институт принял участие в эксперименте по нагреву ионосферы на арх.Шпицберген. Проведение эксперимента на установке SPEAR совпало с началом Международного полярного года [44]. Для проведения наблюдений использовался весь комплекс аппаратуры, расположенной в обсерватории, но ключевым прибором стал КВ-интерферометр. К моменту проведения эксперимента нами был накоплен немалый опыт, аппаратура прошла испытания в средних и авроральных широтах во время нагревных
экспериментов на установках «Сура» (Нижегородская обл.) и EISCAT (Тромсе, Норвегия), где были получены первые интересные результаты. В области полярной шапки подобные наблюдения являлись беспрецедентными. Хотя нагревная установка работала лишь на 2/3 от проектной мощности (эффективная мощность излучения лишь немного превышала 10 МВт), удалось уверенно зарегистрировать искусственное
радиоизлучение ионосферы и свечения, обусловленные нагревными эффектами работы SPEAR. Весной 2007 г. сотрудниками лаборатории радиопросвечивания 111 И были проведены первые успешные амплитудные измерения искусственного радиоизлучения
ионосферы. Обнаружение искусственного радиоизлучения ионосферы в полярной шапке впервые показало принципиальную возможность проведения таких наблюдений в сложных и изменчивых геофизических условиях арх.Шпицберген.
Искусственное радиоизлучение ионосферы представляет собой слабый шумоподобный сигнал в полосе частот ~200-300 кГц с амплитудой на -60 дБ меньше интенсивности отраженной от ионосферы волны нагревного стенда. Излучение и характер его спектральных особенностей зависят в значительной мере от нелинейных процессов, возбуждаемых в ионосферной плазме в результате нагрева, а также от значения плазменной частоты, локальной гармоники гирочастоты и ориентации силовых линий геомагнитного поля относительно направления излучения нагревной установки. Все эти обстоятельства усложняют наблюдения искусственного радиоизлучения в области полярной шапки, особые требования предъявляются к аппаратуре.
В качестве примера на рис.15 представлен спектр искусственного радиоизлучения, зафиксированного 9 марта 2007 г. при частоте нагрева 4.45 МГц, эффективно излучаемой мощности нагревной установки 13 МВт и с излучением, направленным вдоль силовых линий геомагнитного поля. Можно видеть характерные особенности стационарного спектра искусственного радиоизлучения, такие как главный ионосферный максимум DM (downshifted maximum) и его вторая гармоника 2DM, широкополосные сигналы в области отрицательных и положительных отстроек по частоте BC (broad continuum) и BUM (Broad upshifted maximum) соответственно, а также максимум в области положительных отстроек по частоте UM (upshifted maximum). Центральная часть спектра, соответствующая отраженной от ионосферы нагревной волне, подавлена режекторным фильтром, установленным на промежуточной частоте радиоприемного КВ-устройства интерферометрической установки. Выполненное исследование показало, что даже при неполной проектной мощности нагревной установки SPEAR можно проводить наблюдения искусственных радиоизлучений и других эффектов, вызванных воздействием мощного электромагнитного излучения на ионосферу в сложных геофизических условиях полярной шапки.
В ходе нагревного эксперимента SPEAR, помимо наблюдений на радиоинтерферометре, проводились работы по регистрации собственного оптического излучения модифицированной области ионосферы.
Регистрация оптического свечения нагретой области ионосферы в эксперименте 2007 года проводилась сотрудниками сектора оптических методов.
Для обнаружения и исследования оптических эффектов, вызванных нагревом ионосферы, был создан спектрометр на основе интерферометра Фабри-Перо (рис.16).
Интерферометр использовался в качестве узкополосного фильтра для регистрации эмиссии нейтрального атомарного кислорода с длиной волны 630.0 нм. Поле зрения оптической системы составляло 28° и выбиралось так, чтобы в поле зрения прибора попадала предполагаемая область нагрева. Ось оптической системы интерферометра была направлена по азимуту нагревного стенда под зенитным углом 13о. Для записи изображения использовалась ПЗС-камера PhotonMax 512, экспозиция составляла 10 с. В нагревном эксперименте регистрация велась в спокойных геомагнитных условиях с 17:00 UT 03 марта до 02:30 UT 04 марта при высокой прозрачности неба. Сигнал, записанный с
Рис.16. Общий вид спектрометра
Рис.15. Спектральная плотность мощности искусственного радиоизлучения ионосферы, зарегистрированная 09.03.2007 в 12:39 иТ в обсерватории «Баренцбург»
матрицы, подвергался обработке по специально разработанной программе, после усреднения и вычитания фона проводился статистический анализ сигнала. В результате было обнаружено увеличение интенсивности свечения неба в моменты включении КВ-передатчика нагревного стенда. Эффект составил в среднем около 58 % от интенсивности свечения ночного неба.
В проведенном эксперименте, по всей видимости, был зарегистрирован оптический эффект нагрева ионосферы стендом SPEAR в спокойных геомагнитных условиях. Разработанная методика регистрации свечения и обработки сигнала позволила также увидеть структуры полярных сияний над арх.Шпицберген в светлое время суток.
Существование ионосферного резонатора для альвеновских волн в диапазоне 0.1-10 Гц обнаруживается по спектральным резонансным структурам (СРС) - на спектрограммах герцовых шумов геомагнитного поля резонансы с кратными частотами вполне различимы. Предсказанный С.В.Поляковым в 1976 г. [17] альвеновский резонатор был экспериментально обнаружен в середине 1980-х гг. [4] по наблюдениям на средних широтах. С этого момента условия возбуждения альвеновского резонатора, их связь с состоянием ионосферы являются объектом пристального изучения.
Индукционный магнитометр, установленный на станции Баренцбург, обладает высокой чувствительностью и подходящими частотными характеристиками для исследования спектральных резонансных структур, являющихся проявлением альвеновского резонатора. Работы, выполненные
Н.В.Семеновой и А.Г.Яхниным [19, 20, 40], позволили обнаружить существование альвеновского резонатора на широте Баренцбурга и установить условия, при которых возникают резонансные явления. До этих работ наблюдений такого рода в высоких широтах не проводилось.
Научно-исследовательская деятельность Полярного геофизического института на арх.Шпицберген уже много лет ведется в рамках «Соглашения о научно-техническом сотрудничестве в области изучения Арктики и Севера» между Министерством образования и науки (ранее - Министерством промышленности, науки и технологий) Российской Федерации и Норвежским исследовательским советом. Ответственный исполнитель с российской стороны - Полярный геофизический институт, который является ведущим в научно-техническом проекте «Комплексные исследования процессов в авроральной зоне, включая дневной касп, на основе радарных измерений EISCAT на Шпицбергене и геофизических наблюдений в Арктике».
В 2005 году в Осло состоялось IV совещание Комитета по кооперации северных и арктических исследований в рамках Соглашения между Минобрнауки РФ и Исследовательским советом Норвегии. Комитет отметил высокую активность института в организации и проведении геофизических исследований на Шпицбергене, а также хорошую подготовку к участию в международных программах Полярного года.
Исключительное местоположение обсерватории «Баренцбург», а также уникальные параметры размещенной там аппаратуры ПГИ, открывают широкий путь к проведению совместных исследований с геофизиками различных стран.
Развитием творческих контактов с зарубежными партнерами явились двусторонние соглашения с научными организациями Швеции, Норвегии, Великобритании, Австрии. Соглашение со Шведским институтом космической физики (IRF) предусматривает проведение наблюдений в рамках международного проекта EISCAT совместно с Отделом космической геофизики университета г.Оулу (Оулу, Финляндия).
Соглашение с норвежским Университетским центром на Свальбарде (UNIS) ориентировано на сравнительно новое научное направление - исследование протонных сияний. В рамках соглашения 2006 года и гранта Norwegian and Russian Upper Atmosphere Cooperation on Svalbard (NORUSCA) в специальной калибровочной лаборатории на базе UNIS был сделан новый шаг в проведении координированных оптически наблюдений, а именно, выполнены калибровки спектрографа С-180, изготовленного в ПГИ. В этом же году по гранту Network for Groundbased Optical Auroral Research in the Arctic Region (NordAuropt) была начата совместная работа с UNIS по исследованию оптических эффектов протонных высыпаний в высокоширотной атмосфере.
В рамках Соглашения о сотрудничестве с университетом г.Лестер (Великобритания) ведутся работы по проекту High-latitude Geophysical Studies in the Spitsbergen Archipelago. Работа предусматривает исследование геомагнитных пульсаций и свечений ночного неба как естественного, так и искусственного происхождения, в частности, работы в рамках международного проекта SPEAR. Совместно с финскими коллегами в 2005 г. британские исследователи установили индукционный магнитометр рядом с обсерваторией института в Баренцбурге. Совместные работы по нагревному эксперименту принесли принципиально новые результаты.
В феврале 2003 года во время рабочего визита сотрудников ПГИ в Швецию было принято решение объединить усилия специалистов по полярным сияниям из ПГИ, Шведского института космической физики (Кируна, Швеция) и Отдела космической геофизики университета г.Оулу (Финляндия) и провести на Шпицбергене в январе 2004 г. совместную наблюдательную кампанию с целью исследования динамики полярных сияний и ее связи с ионосферной конвекцией. Была составлена программа исследований, для осуществления которой международная ассоциация EISCAT выделила 25 часов «радарного» времени. Программа получила поддержку организации Svenska Institutet в виде 7-месячной стипендии для работы одного из сотрудников ПГИ в Швеции, что позволило провести анализ полученных данных быстро и плодотворно. Результатом этих работ в сезоны 2004-2005 гг. явилось решение ряда задач о характере взаимодействия магнитосферы Земли с солнечным ветром в дневном секторе MLT, включая реакцию магнитосферы на
внезапные импульсы давления солнечного ветра, изменения ориентации межпланетного магнитного поля, развитие пересоединения на дневной стороне.
Одним из видов международного сотрудничества стали научные конференции, регулярно проводимые Институтом в Баренцбурге. Первая из них, «Российская наука на Шпицбергене в третьем тысячелетии», состоялась в сентябре 2001 г. Основная тематика докладов, представленных на конференции, - текущее состояние, первые результаты и перспективы развития геофизических исследований на арх.Шпицберген. Директор EISCAT Тони ван Эйкен рассказал о возможностях некогерентного радара ESR на Шпицбергене. Он выразил искреннюю заинтересованность в сотрудничестве и пригласил участников конференции посетить установку ESR вблизи Лонгьира.
В дальнейшем конференции «Г еофизические исследования на архипелаге Шпицберген» проводились в 2004 и 2006 гг. Среди участников конференции 2006 г. вновь был Тони ван Эйкен, теперь темой для обсуждения стали совместные работы по проекту SPEAR. По итогам конференции издан сборник трудов, отражающих основные результаты оригинальных исследований, выполненных геофизиками на архипелаге. Может возникнуть вопрос, насколько оправдан выбор места для проведения подобных научных конференций. Почему в Баренцбурге, а не в Мурманске или Москве? А именно потому, что мы обсуждаем результаты исследований, выполненных на арктическом архипелаге. Арктика остается Арктикой даже в короткие летние месяцы.
Возникающие непростые проблемы взаимодействия с «Арктикуглем», проблемы организации и проведения наблюдений, размещения аппаратуры, смены персонала удается решать на рабочих совещаниях. Такие совещания проведены в 2002, 2003, 2008 гг. Активное участие в них принимают сотрудники Президиума КНЦ РАН. Рабочее научно-организационное совещание 2008 г. было приурочено к открытию нового здания обсерватории ПГИ (рис. 17).
Рис. 17. Открытие нового здания радиофизической обсерватории на полевой станции в Баренцбурге, 2008 г Первый ряд (слева направо): Грабленко, начальник ЗГМО «Баренцбург»; С.Прямиков, начальник отдела ААНИИ; Ю.В. Федоренко, заведующий лабораторией ПГИ КНЦ РАН; В. Ф.Григорьев, помощник директора ПГИ КНЦ РАН; А.П.Веселов, генеральный директор Государственного треста «Арктикуголь»;
Е.Д. Терещенко, директор ПГИ КНЦ РАН; В.Г.Николаев, Генеральный консул РФ на Шпицбергене; В.П.Петров, зам. председателя Президиума КНЦ РАН; В.Е.Иванов, зам. директора ПГИ КНЦ РАН
На совещании подведены итоги работы Института по программе Международного полярного года. Исследования процессов взаимодействия солнечного ветра с земной магнитосферой, развернутые Полярным геофизическим институтом на Шпицбергене на рубеже веков, развиваются от сезона к сезону. Импульс, полученный с началом нового периода работ на Шпицбергене, мобилизовал творческие силы всего коллектива. Укрепляются связи с зарубежными учеными, в период Международного полярного года закончено строительство нового здания обсерватории, совершенствуется измерительная аппаратура, расширяется участие в международных проектах и программах, налажена связь обсерватории с Институтом по сети «Интернет». Что
немаловажно, к исследованию тайн ближнего космоса привлекаются свежие силы, все больше молодых исследователей пробуют работать в полярных широтах.
В одной статье трудно описать все результаты, полученные коллективом Полярного геофизического института за семь лет научно-исследовательской работы на арх.Шпицберген. Мы постарались осветить наиболее существенные моменты в развитии исследований. Читатель может ознакомиться с результатами научно-исследовательской деятельности ПГИ более детально в монографии «Наука на Шпицбергене. История российских исследований» [16].
ЛИТЕРАТУРА
1. Акасофу С. Полярные и магнитосферные бури. - М.: Мир, 1971. 2. Балабин Ю.В., Гвоздевский Б.Б., Вашенюк Э.В., Щур Л.И. Динамика релятивистских СКЛ и регистрация множественных нейтронов в событии 13.12.2006 г. // Изв. РАН. Сер. физ. - 2009.
- Вып.73 - С.321-323. 3. Белоглазов М.И., Белоглазова Г.П., Забавина И.Н., Шишаев В.А. Предварительные результаты эксплуатации приемно-измерительного СДВ-комплекса на Шпицбергене // Распространение радиоволн километрового диапазона. - Апатиты: Изд. КФАН СССР, 1987. 4. Беляев П.П., Поляков С.В., Рапопорт В.О., Трахтенгерц В.Ю. Обнаружение резонансной структуры спектра атмосферного электромагнитного шумового фона в диапазоне короткопериодных геомагнитных пульсаций // Доклады Академии наук СССР. - 1987. - Т.297. - С.840-843. 5. Вашенюк Э.В., Балабин Ю.В., Гвоздевский Б.Б. Релятивистские солнечные протоны в событии 20 января 2005 г. Модельные исследования // Геомагнетизм и аэрономия. -
2006. - Т.46. - С.449-455. 6. Вашенюк Э.В., Балабин Ю.В., Гвоздевский Б.Б., Щур Л.И. Характеристики релятивистских СКЛ в событии 13 декабря 2006 г. // Геомагнетизм и аэрономия. - 2008. - Т.48. - С. 157-161. 7. Использование мощных стационарных источников экстремально низкочастотного электромагнитного поля в задаче дистанционного зондирования / Е.П.Велихов, Е.Д.Терещенко, Ю.Г.Щорс, Т.А.Багиров, М.С.Жданов, В.Ф.Григорьев, А.Е.Сидоренко, А.Н.Миличенко // Инновационные электромагнитные методы геофизики: тез. Первой Международной Нобелевской научной конференции, г.Салехард, 5-8 июля
2007. - С.15. 8. Воробьев В.Г., Турянский В.А. Особенности поведения эмиссий (OI) Х5577 Á и Х6300 Á в дневных сияниях //
Геомагнетизм и аэрономия. - 1983. - Т.23 - С.957-962. 9. Воробьев В.Г. Динамика холловских вихрей в дневной высокоширотной области // Геомагнетизм и аэрономия. - 1993. - Т.33. - С.58-68. 10. Воробьев В.Г., Зверев В.Л., Старков Г.В. Геомагнитные импульсы в дневной высокоширотной области: основные морфологические характеристики и связь с динамикой дневных сияний // Геомагнетизм и аэрономия. - 1993. - Т.33. - С.69-79. 11. Евлашин Л.С. Полярные сияния красного цвета типа А в высоких широтах // Геомагнетизм и аэрономия. - 1961. - Т.1. - С.531-533. 12. Евлашин Л.С. О характере свечения полярных сияний, наблюдаемых в приполюсной области // Геомагнетизм и аэрономия. - 1964. - Т.4. - С.188-189. 13.
Косолапенко В.И. Локальное увеличение полного электронного содержания и мерцаний сигналов ПСЗ в области полярного каспа // Распределение электронов и физические процессы в полярной ионосфере. - Апатиты: Изд. КФАН СССР, 1981. - С.42-28. 14. Куницын В.Е., Терещенко Е.Д., Андреева Е.А. Радиотомография ионосферы. - М.: Физматлит, 2007. 15. Надубович Ю.А., Старков Г.В. Волокнистая структура слабых однородных дуг полярных сияний // Геомагнетизм и аэрономия. - 1962. - Т.2.
- С.71-73. 16. Наука на Шпицбергене. История российских исследований / под ред. В.Т. Калинникова. - СПб.: Гамас, 2009. 17. Поляков С.В. Тезисы докладов симпозиума КАПГ по солнечно-земной физике. Ч.3. - Тбилиси, 1976. - С.72-73. 18. Старков Г.В., Фельдштейн Я.И. Схема элементарного возмущения в полярных сияниях на дневной стороне Земли // Геомагнетизм и аэрономия. - 1967. - Т.7 - С. 367-369. 19. Первые наблюдения резонансных структур в спектрах электромагнитного шума в герцовом диапазоне на широтах полярной шапки / Н.В.Семенова, А.Г.Яхнин, А.Н.Васильев, С.П.Носков, А.И.Воронин // Комплексные исследования природы Шпицбергена. Вып.5. - Апатиты, 2005. - С.120-131. 20. Результаты наблюдений спектральных резонансных структур в высокоширотной обсерватории «Баренцбург» / Н.В.Семенова, А.Г.Яхнин, А.Н.Васильев и О.Амм // Геомагнетизм и аэрономия. - 2008. - Т.1. - С.40-48. 21. Особенности частотной зависимости горизонтальных компонент магнитного поля в ультра- и сверхнизкочастотном диапазонах / Е.Д.Терещенко, А.Е.Сидоренко, В.Ф.Григорьев, А.Н.Васильев, Л.А.Собчаков, А.В.Васильев // Письма в Журнал технической физики. - 2005. - Вып.31. - С.30-33. 22. Влияние ионосферы на возбуждение КНЧ-волн в переходной зоне / Е.Д.Терещенко, В.Ф.Григорьев, А.Е.Сидоренко, А.Н.Миличенко, Л.А.Собчаков // Инновационные электромагнитные методы геофизики: тез. Первой Международной Нобелевской научной конференции, г.Салехард, 5-8 июля 2007 г. - С.14. 23. О возможности квазивертикального радиозондирования ионосферы в крайне низкочастотном диапазоне / Е.Д.Терещенко, В.Ф.Григорьев, А.Е.Сидоренко, А.Н.Миличенко, А.В.Мольков, Л.А.Собчаков, А.В.Васильев // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2007. - Вып.85. - С.471-473. 24. Влияние ионосферы на электромагнитные волны от наземного излучателя в диапазоне частот 1-10 Гц / Е.Д.Терещенко, В.Ф.Григорьев, А.Е.Сидоренко, А.Н.Миличенко, Л.А.Собчаков, А.В.Васильев // Геомагнетизм и аэрономия. - 2007. - Вып.47. - С.1-2. 25. Фельдштейн Я.И. Некоторые вопросы морфологии полярных сияний и геомагнитных возмущений в высоких широтах // Геомагнетизм и аэрономия. - 1963. - Т.3. - С.227-239. 26. Хорошева О.В. Пространственно-временное распределение полярных сияний. - М.: Наука, 1967. 27. Худукон Б.З., Евстафьев О.В., Мельниченко Ю.А. Автоматизированный мобильный комплекс диагностики неоднородной структуры ионосферы с использованием сигналов навигационных ИСЗ // Приборы и методика геофизического эксперимента: сб. науч. трудов ПГИ КНЦ РАН. - Мурманск, 1997. - С.73-76. 28. Чемберлен Дж. Физика полярных сияний и излучения атмосферы. - М.: ИЛ, 1963. 29. Chernouss S.A., Starkov G.V., Evlashin L.S. Ann. Geophys., 2005. - V.23. - P.1523-1531. 30. Davis T.N. Space Sci. Rev., 1978. - V.22(1). - P.77-113. 31. Deehr C.S., Egeland A. Ann. Geophys., 1972. - V.28. - P.415-425. 32. Feldstein Ya.I., Starkov G.V. Planet. Space Sci., 1967. - V.15(2). - P.209-229. 33. Glassmeier K.-H., Honish M., Untied J. J. Geophys. Res., 1989. - V.94. - P.2520-2528. 34. Kornilova T.A., Chernouss S.A., Pudovkin M.I. Proc. of 10th Annual Meeting on Upper Atmospheric Studies by Optical Methods. Grass, France. - 1982. - P.198-206. 35. Kunitsyn V., Tereshchenko E. Ionospheric Tomography. Springer-Verlag. 2003. 36. Leontyev S.V., Starkov G.V., Vorobyev V.G., Zverev V.L., Feldstein Ya.I. Planet. Space Sci. - 1992. -V.40. - P.621-629. 37. Miroshnichenko L.I., Klein K.-L., Trottet G., Lantos P., Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Gvozdevsky B.B. J. Geophys. Res. - 2005. - 110:A09S08, doi:10292004JA010936. 38. Perez-Peraza J. A., Vashenyuk E.V., Gallegos-Cruz A., Balabin Y.V., Miroshnichenko L.I. Adv. Space Res. - 2008. -V.41. - P.947-954. 39. Sandholt P.E., Carlson H.C., Egeland Alv. Dayside and Polar Cap Aurora. Kluver academic publishers, Dordrecht/Boston/London. 2002. 40. Semenova N.V., Yahnin A.G. Annales Geophysicae. - 2008. - V.26. - P.2245-2251. 41. Sibeck D.G., Korotova G.I. J. Geophys. Res., 1996. - V.101: 1. - P.3413-3428. 42. Stormer C. The Polar Aurora. Clarendon Press, Oxford. - 1955. 43. Sykora J. Memoires de L'Academie Imperiale des Sciences de St.-Petersbourg, 1903. - N 14(5). - P.1-50. 44. Tereshchenko E.D., Yurik R.Yu., Yeoman T.K., Robinson T.R. VII International Suzdal URSI Symposium «Modification of Ionosphere by Powerful Radio Waves», Moscow, 16-18 October 2007. - Book of Abstracts. - 2007. - P.42. 45. Thid? B., Kopka H., Stubbe P. Phys. Rev. Lett., 1982. - V.49. - P.1561-1564. 46. Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Perez-Peraza J., Gallegos-Cruz A., Miroshnichenko L.I. Adv. Space Res. - 2006. - V.38. - P.411-417. 47. Vorobjev V.G., Yagodkina O.I., Zverev V.L. J. Geophys. Res., 1999b. - N 104. - P.4595-4608. 48. Yevlashin L.S. Ann. Gephys., 1968. - N 24(2). - P.527-530.
