CC BY
106
УДК 378.4 (470.23-25) (92) ВОСПОМИНАНИЯ ПРОФЕССОРА Б.Е. БРЮНЕЛЛИ О РАБОТЕ НА КАФЕДРЕ ФИЗИКИ ЗЕМЛИ ФИЗИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА ЛЕНИНГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
Публикация подготовлена Е.Д. Терещенко и В.В. Сафаргалеевым
Полярный геофизический институт КНЦ РАН
Аннотация
В начале следующего года исполнится сто лет со дня рождения выдающегося советского геофизика, профессора Бориса Евгеньевича Брюнелли, заместителя директора Полярного геофизического института КФАН с 1967 по 1985 гг. Отдавая дань памяти выдающемуся ученому, приложившему немало сил к формированию сегодняшнего научного лица ПГИ, мы публикуем ниже воспоминания Бориса Евгеньевича о малоизвестном широкой общественности периоде становления отечественной геофизики. Ключевые слова:
электроразведка, полезные ископаемые, планетарная геофизика, магнитометр.
Вступительное слово
В начале следующего года исполнится сто лет со дня рождения выдающегося советского геофизика, проф. Бориса Евгеньевича Брюнелли (рис.). В течение нескольких лет, начиная с 1967 г., Борис Евгеньевич, будучи заместителем директора института, осуществлял научное руководство Полярным геофизическим институтом (ПГИ) КФАН СССР. Основными направлениями научной работы Б.Е. Брюнелли являлись исследования геомагнитных возмущений и совершенствование техники магнитных измерений. Б.Е. Брюнелли создал серию магнитометрических приборов, позволивших существенно расширить область геофизических исследований и решить ряд фундаментальных и народнохозяйственных проблем. Созданный еще в предвоенные годы градиентометр позволил впервые в мировой практике определять местоположение затонувшего корабля, а также проводить поиск магнитных аномалий с движущихся объектов. Разработанная Б.Е. Брюнелли портативная магнитовариационная станция позволила перенести измерения переменного геомагнитного поля в Арктику и Антарктику и в течение многих лет являлась в нашей стране основным прибором экспедиционных наблюдений.
Созданный Б.Е. Брюнелли высокочувствительный магнитометр позволил (опять же впервые в мировой практике) реализовать магнитотеллурические методы электроразведки. В связи с этим уместно привести ниже мнение профессора МГУ, д.т.н.
М.Н. Бердичевского, много лет участвовавшего вместе с Б.Е. Брюнелли в разработке этого нового метода полевой разведки полезных ископаемых.
«Работы проф. Брюнелли в области разведочной и планетарной геофизики имеют важное научное и народно-хозяйственное значение. Метод магнитотеллурического профилирования возник в процессе практической реализации идей, высказанных в 1950 г. акад.
А.Н. Тихоновым в СССР и в 1958 г. Л. Каньяром во Франции. В работах этих ученых была показана возможность использования вариаций естественного электромагнитного поля Земли для изучения ее геологического строения в широком интервале глубин. Эти идеи намного опередили технические возможности времени. Достаточно сказать, что для наблюдений требовались магнитометры с чувствительностью на полтора-два порядка выше существующей. Успех был
достигнут благодаря работе Б.Е. Брюнелли, которая привела к созданию магнитометра нового типа, явившегося родоначальником целого класса магнитометров с обратной связью. Проведенные с помощью этого магнитометра эксперименты дали обширный материал, который лег в основу метода магнитотеллурического профилирования (авторское свидетельство на изобретение № 118916, 1957 г., авторы М.Н. Бердичевский и Б.Е. Брюнелли). «Магнитометр Брюнелли» стал составной частью полевой аппаратуры «Магнитотеллурическая лаборатория», выпускаемой приборостроительным заводом. Создание этой аппаратуры также закреплено авторским свидетельством. Промышленное применение магнитотеллурического профилирования началось в 1960-е гг. Этот метод превратился в один из ведущих геофизических методов нефтепоискового комплекса. С его помощью были построены тектонические карты многих районов Западной Сибири, Иркутского амфитеатра, Вилюйской синеклизы, Русской платформы. Наиболее ярким результатом работ, выполненных этим методом, является открытие крупнейшего в мире Уренгойского газового месторождения, которое дает сегодня около половины всего российского газа. Приоритет советских ученых в разработке магнитотеллурического профилирования признан во всем мире».
Свою научную деятельность Борис Евгеньевич начал в Ленинградском государственном университете, которому отдал более 30 лет жизни, и где ему было присвоено звание профессора. Он стоял у истоков создания геофизического отдела физического факультета ЛГУ. Впоследствии отдел трансформировался в кафедру физики Земли и дал путевку в жизнь более чем половине научных сотрудников ПГИ.
Отдавая дань памяти выдающемуся ученому, одному из руководителей ПГИ, приложившему немало сил к формированию его сегодняшнего научного лица, мы публикуем ниже воспоминания Бориса Евгеньевича о малоизвестном широкой общественности периоде становления отечественной геофизики. Воспоминания были написаны Борисом Евгеньевичем к празднованию юбилея кафедры физики Земли. Мы приводим их с небольшими сокращениями.
Тридцатые годы. Геофизическое отделение факультета
В 1930 г. я окончил ленинградскую среднюю школу № 15, бывшее Тенишевское училище. Со школой мне повезло в жизни - по-видимому, школа дала хорошую начальную подготовку и привила любовь к учебе. В школьные годы мечтал стать физиком, читал популярную литературу о драматической борьбе за новые знания, развернувшейся в начале века, и это, конечно, усилило любовь к физике. Окончив школу, я сделал попытку поступить на физический факультет Ленинградского университета. В приеме, однако, мне было отказано. Не помню, был ли отказ чем-либо мотивирован и, честно говоря, не знаю, чем руководствовалась приемная комиссия. Вступительных экзаменов, насколько я помню, не было. Точнее — существовали курсы по подготовке в вузы, но не при университете, а в районе, где находилась школа. Курсы закончились экзаменом, где учащимся был предложен длинный список задач для решения. Помню, я решал эти задачи в 2-3 раза быстрее среднего темпа и поэтому провалившимся на экзамене я себя не считал.
Как бы то ни было, получив отказ, я отправился на тогда еще существовавшую биржу труда и, должным образом зарегистрировавшись, стал в очередь как безработный. В те времена безработица еще существовала. Примерно через пару месяцев, уже поздней осенью, я был вызван в Университет, где мне сообщили, что при физическом факультете открывается геофизическое отделение, и я могу быть на него зачислен.
Из приема 1930 г. были образованы 2 студенческие группы, соответствующие двум специальностям, курируемые двумя кафедрами: электроразведки, руководимой проф. Виктором Робертовичем Бурсианом, и магнитометрии, руководимой проф. Николаем Владимировичем Розе. На кафедре электроразведки уже существовала довольно большая, около 15 человек, группа студентов предыдущего приема. Обе группы приема 1930 г. были примерно одинаковой численности.
На отделении были группы и более ранних приемов, но маленькие, в среднем по 4 чел. на курс и не имеющие к тому же общей специальности. Каждый студент специальность выбирал сам.
Помню некоторых студентов более старших курсов. Так, уже при мне оканчивал университетский курс Алексей Петрович Никольский. Он привлек к себе внимание тем, что учился очень долго, был как бы иллюстрацией к известному из литературы типу «вечного студента». Продолжительность учебы в данном случае была связана с тем, что А.П. Никольский несколько лет провел на арктических станциях, в частности, на самой северной станции «Земля Франца Иосифа». Собранный им за время зимовок материал о поведении геомагнитного поля на очень высоких широтах позволил ему, первому из исследователей, систематизировать и описать поведение высокоширотных геомагнитных возмущений, предложив известную схему «спирали», принесшую ему мировую известность.
Среди выпускников 1928 г. хорошо запомнился Евгений Константинович Федоров -будущий папанинец, академик и руководитель Гидрометслужбы страны. В группе приема 1929 г. учился Александр Павлович Краев, возглавивший специальность «Геоэлектрика» после ареста (в 1936 или 1937 г.) проф. В.Р. Бурсиана. Об этой группе упоминалось и в интервью известной киноактрисы Ирины Печерниковой, заявившей, что ее родители были первыми геофизиками в стране. Печерниковы учились в этой же группе, и так как группа была первым сравнительно многочисленным выпуском геофизиков, ее выпускники действительно сыграли большую роль в становлении отечественной геофизической разведки и могли считать себя первыми геофизиками страны.
Название специальности и кафедры, на которую я был зачислен: «Магнитометрия» в наше время звучит несколько странно. Надо учесть, однако, что описываемое время - это время становления специальности, и всякая дисциплина профиля естественных наук начиналась с накопления данных, с измерений и наблюдений, опирающихся на измерения. Название кафедры означало, что ее выпускники владеют техникой измерений магнитного поля Земли и готовы участвовать в работах, где требуются такие измерения.
Думаю, что и организация или открытие геофизического отделения на физическом факультете ЛГУ было вызвано отчетливо ощущаемой потребностью в специалистах-геофизиках. Напомню, что 1920-е гг. - это период становления в стране физики как науки - как сказали бы сейчас, на уровне, соответствующем мировым стандартам. С небольшим запозданием развивается и геофизика, перед которой уже тогда стояли важные для страны задачи, такие как изучение природы Арктики, важное для освоения Северного Морского Пути, изучение Курской магнитной аномалии (КМА) и другие. Среди этих других можно отметить как развитие прикладной геофизики - разведки полезных ископаемых, для которой успех работ на КМА явился хорошим и многообещающим началом, так и намеченное на 1930 гг. проведение генеральной магнитной съемки страны, которая должна была явиться основой для изучения региональной геологии страны. Думаю, что потребность в кадрах для проведения последней из упомянутых задач - генеральной магнитной съемки - явилась одной из основных причин организации нашей, магнитометрической, специальности на геофизическом отделении, а возможно, и самого отделения.
Можно здесь упомянуть, что зимой с 1930 на 1931 г. был проведен еще один прием на геофизическое отделение. В группе, принятой между 1930 и 1931 гг., учились В.И. Почтарев -впоследствии директор Ленинградского отделения Института земного магнетизма, ионосферы и распределения радиоволн (ИЗМИРАН) АН СССР и П.К. Сенько - впоследствии известный полярник, судьба которого определилась тем, что, отправившись на арктическую зимовку перед войною, он должен был остаться на ней до конца войны, поскольку Ледовитый океан оказался блокированным немецкими подводными лодками.
Направленность работы кафедры того времени и главный потребитель подготовляемых ею кадров хорошо видны из характера работы студентов нашей группы. У нас была принята нормальная учеба в Университете в зимний сезон и работа в экспедициях летом. Лето 1931 г. мужская часть нашей группы провела на военных сборах и магнитной съемке северной части КМА, лето 1932 г. - на военных сборах. Женщины нашей группы оба лета провели на магнитной съемке Башкирии - территории, перспективной на нефть, в те времена называемой «вторым Баку». Материалы магнитной съемки Башкирии впоследствии попали на кафедру и использовались при всевозможных пробных расчетах причин и характера обнаруженных съемкой магнитных аномалий.
Одной из первых задач, порученных Российской Академии наук правительством сразу после революции, было воссоздание сведений о КМА, построение карт КМА и исследование возможностей и путей освоения железорудных богатств района. Работы велись при государственной поддержке и широким фронтом, включая как создание специальной и оптимальной для данной задачи аппаратуры, так и разработку методов интерпретации результатов измерений. Наряду с основным - магнитометрическим методом для решения задачи были привлечены и другие методы исследований. Впечатляет состав участников Особой комиссии по изучению КМА. В нее вошли крупнейшие ученые того времени: П.П. Лазарев, математик О.Ю. Шмидт, кораблестроитель А.Н. Крылов, физик М.А. Леонтович, геолог А.Д. Архангельский, Б.М. Яновский. Наличие высококвалифицированного коллектива, решающего важную народно-хозяйственную задачу, не могло не сказаться на общем уровне геофизики как науки.
Думаю, что триумфальное решение задачи о КМА заметно ускорило развитие отечественной геофизики, что в свою очередь сказалось и на работе кафедры. Учебную программу кафедры того времени можно представить как состоящую из дисциплин физикоматематического цикла (математика, включая математическую физику, теорию потенциала и вариационное исчисление, физику, включая статистическую физику и электродинамику), дисциплины геологического цикла, а также геофизическую разведку. В 1934 или 1935 г. был введен и курс «Физическая природа временных вариаций геомагнитного поля Земли». Его прочел Н.В. Пушков, в то время аспирант при Главной геофизической обсерватории, впоследствии организатор и директор ИЗМИРАН. Вопрос о физической природе и физических процессах, приводящих к временным вариациям магнитного поля, в то время только начинал исследоваться, хотя первые и существенные работы С. Чепмена и Ю. Бартельса уже появились, и даже появилась первая монография С. Чепмена. Наука, представленная в ЛГУ по этому направлению, в то время несколько отставала от жизни: в 1932-1933 гг. был проведен Второй Международный Полярный Год (II МИГ), одной из задач которого как раз и ставилось собрать материалы о поведении переменного магнитного поля в высоких широтах с целью облегчить понимание протекающих там физических процессов, однако влияние II МПГ на работу кафедры в период подготовки к нему и его проведения было малозаметным. Позднее, когда начал поступать в Ленинград, а точнее, в Павловскую обсерваторию, материал о выполненных в течение года наблюдениях, студенты нашей группы были привлечены к его обработке.
Кафедра работала в тесном контакте с соседними геофизическими учреждениями, прежде всего с Главной геофизической обсерваторией (ГГО), одним из подразделений которой было Бюро генеральной магнитной съемки Советского Союза, преобразованное впоследствии в самостоятельный Институт земного магнетизма - ИЗМИР, далее - ИЗМИРАН. Научным семинаром кафедры по существу были ежегодные сессии ГГО, в работе которых всегда принимали участие и сотрудники магнитной лаборатории Института метрологии, руководимой Б.М. Яновским.
Предвоенные и военные годы
За время моей учебы продолжительность университетского курса была увеличена с 4-х до 5 с половиной лет, и наша группа подошла к выпуску лишь в конце 1935 - начале 1936 года. Темой дипломной работы я выбрал конструирование прибора электрического Z-магнитометра. За время учебы мне пришлось участвовать в ряде работ по магнитной съемке и узнать при этом, что в стране, а возможно, и за ее пределами, практически отсутствовали приборы, с помощью которых можно было бы измерить вертикальную составляющую земного магнитного поля Z с должной точностью, хотя острая потребность в этом ощущалась. При работах по генеральной съемке, например, вертикальная компонента магнитного поля определялась по измеренным горизонтальной компоненте и наклонению, и точность такого определения Z была очень низка.
Мне удалось построить магнитометр, который измерял непосредственно вертикальную компоненту с вполне удовлетворительной точностью. Прибор использовался при магнитометрических наблюдениях во время солнечного затмения 1936 г. и на арктических станциях.
Закончив университетский курс к концу 1935 г., я был оставлен в аспирантуре, моим научным руководителем согласился быть проф. Н.В. Розе. В группу аспирантов, руководимых проф. Н.В. Розе, было одновременно принято двое - Е.К. Федоров и я. Впоследствии о Федорове узнала вся страна из сообщения о высадке на полюсе папанинской четверки.
При поступлении в аспирантуру формулировки темы не требовалось. В те годы обстановка в стране была очень тревожной, малая война бушевала в Испании, чувствовалось приближение большой войны. Представлялось, что наиболее актуальными в ближайшее время будут работы, направленные на укрепление обороноспособности страны. Одним из громких, получивших широкую огласку происшествий того времени была гибель в Финском заливе советской подводной лодки, которую можно было бы спасти, если бы ее сразу обнаружили. Но искали ее слишком долго. Команда не могла выдержать столь долгого лежания лодки на грунте и погибла. Среди погибших были и родственники моих знакомых. Мне представлялось, что магнитная разведка, которую я считал своей специальностью, должна использоваться и для поисков и спасения затонувших кораблей, возможно, и для решения других сходных задач на море.
Летом 1936 г. ожидалась возможность наблюдения на территории Советского Союза полного солнечного затмения, и в этой связи ИЗМИРАНом (тогда он назывался как-то иначе) была поставлена задача отнаблюдать реакцию на затмение земного магнитного поля. Предполагалось, что резкое изменение освещенности ионосферы повлияет на ее проводимость, а следовательно, и на ионосферные токи и на создаваемое ими магнитное поле. Было решено поставить вдоль пути тени целый ряд временных магнитных обсерваторий. Мне было поручено организовать станцию и провести наблюдения в Оренбургской области.
Для записи вариаций предполагалось использовать магнитограф походного типа, незадолго до этого сконструированный Б.М. Яновским. Общее руководство работами осуществлялось молодым сотрудником ИЗМИРАН Н.П. Беньковой.
Эксперимент в задуманном виде провести не удалось: в день затмения возникла интенсивная магнитная буря, полностью затушевавшая ожидаемое слабое изменение суточного хода. Вместо этого была получена подробная информация о поле интенсивной магнитной бури, существенно прояснившая понимание ее природы. Для меня работа в экспедиции была важна еще и тем, что заставила задуматься над проблемой записи вариаций и возможностью вариационной разведки, которая, как тогда представлялось, должна была дать возможность разделения аномалий на остаточную и индукционную части. Последнее едва ли правильно, но в целом к мысли о возможности и целесообразности вариационной разведки вновь вернулись через много лет.
Мое пребывание в аспирантуре оказалось недолгим: уже в конце 1936 г. мои родители были репрессированы, в 1937 г. отец был арестован и погиб, а я - отчислен из аспирантуры. На этом моя связь с кафедрой прервалась на несколько лет, в течение которых я преподавал в различных учебных заведениях Ленинграда.
В 1939 г., то есть через пару лет после описанных событий, началась война с Финляндией. В ходе военных действий, особенно при форсировании минных полей, Красная армия несла огромные потери. Возможно, что в связи с этим ленинградские власти обратились к исследовательским организациям с призывом как-то помочь армии. Как бы то ни было, в самом конце 1939 г. ученый секретарь физического факультета ЛГУ Федор Димитриевич Клемент (впоследствии - ректор Тартусского университета) разыскал меня и предложил работу в своей лаборатории над созданием миноискателя, выделив в помощники своего лаборанта Агеева, впоследствии погибшего во время Отечественной войны. В результате напряженной работы мы за два или три месяца изготовили действующий макет магнитного градиентометра, прибора, измеряющего, или, во всяком случае, фиксирующего разность магнитного поля на концах 2метрового стержня. В однородном поле прибор выдавал показание "О" при любом направлении стержня, а потому не нуждался в ориентировании и мог работать в движении.
В начале 1940 г. прибор был испытан соответствующей комиссией и признан непригодным для армии, поскольку уже были предложены более легкие и удобные в работе индукционные приборы. Комиссия вместе с тем выразила пожелание, чтобы предлагаемый прибор был бы рассмотрен представителями флота для использования в интересах последнего.
В связи с окончанием работ по теме я был в начале 1940 г. уволен из ЛГУ, но уже летом или осенью того же года получил повторное предложение поступить, уже ассистентом, на кафедру физики Земли. На кафедре тогда работали: зав. кафедрой Н.В. Райко, сейсмологию и гравиметрию представлял Б.Л. Огаповский, земной магнетизм - Б.М. Яновский, электроразведку — А.П. Краев. Проф. Н.В. Розе и В.Р. Бурсиан к тому времени были арестованы и погибли: Н.В. Розе - вскоре после ареста, В.Р. Бурсиан - позднее; в официально изданной его биографии годом смерти указан 1945 г. Мне было поручено заведовать геомагнитной лабораторией, в которую я перенес макет градиентометра для продолжения работы над ним. В самом конце 1940 г. или в начале 1941 г. я был приглашен на беседу к начальнику Краснознаменной экспедиции подводных работ особого назначения (его фамилию я не помню, а может быть, и не знал), получившему сообщение о постройке мною оригинального миноискателя. По его приказу в марте 1941 г. небольшая группа моряков, прихватив с собою мой миноискатель - градиентометр, пошла по льду Финского залива к предполагаемому месту нахождения на дне залива одного из затонувших военных кораблей. Прибор, молчавший в течение всего пути, подал сигнал при приближении к месту предполагаемого затопления, и тем самым была экспериментально подтверждена возможность поисков затонувших кораблей путем измерения градиентов магнитного поля. Было принято решение о построении в Минно-торпедном институте улучшенной модели градиентометра, однако уже через 3 месяца началась война, и в первый же ее день я был мобилизован в действующую армию.
Первые послевоенные годы. Восстановление кафедры
После ранения и длительного пребывания в госпитале, весною 1944 г. я был демобилизован и вернулся в ЛГУ, который в то время находился в эвакуации в г. Саратове. Кафедры как таковой в то время не было, и я оказался первым и, как мне кажется, единственным ее сотрудником. В середине 1944 г. в Саратов приехал Б.М. Яновский, и кафедра начала воссоздаваться. В начале 1945 г. та часть сотрудников университета, которая была в Саратове, вернулась в Ленинград, и началось восстановление Ленинградского университета в его прежних, довоенных помещениях. Кафедра физики Земли с ее геомагнитной и сейсмической лабораториями размещалась на территории математико-механического факультета на 10-й линии Васильевского острова. Кроме учебной работы, я принимал участие в напряженной конструкторской работе. Перед самой войной Арктический НИИ провел экспедицию в Центральную Арктику, в район так называемого Полюса недоступности - в район Ледовитого океана, максимально удаленный от берегов и населенных пунктов. Одной из задач экспедиции было изучение геомагнитных вариаций в приполюсной области. Экспедиция планировалась как первая из серии подобных, нацеленных на комплексное и всестороннее исследование природы Центральной Арктики. Война прервала работу, но после Победы о ней вспомнили, и решено было ее продолжить в расширенном объеме, с привлечением военной авиации. Работа вылилась в организацию серии дрейфующих станций, продолживших работу двух первых экспедиций: экспедиции к полюсу Папанина и его сотрудников и экспедиции к Полюсу недоступности. Решено было также обновить исследовательские средства, и в этой связи мне, как представителю и сотруднику университета, а также - разработчику хорошо зарекомендовавшего себя электрического Z-магнитометра, было поручено разработать и конструкцию удобного в работе и достаточно точного походного магнитографа. Работа велась в крайне напряженном темпе и была завершена к 1947 г. Говоря точнее, к тому времени был создан первый из приборов, который после испытаний и улучшений вошел в серию, выпускавшуюся экспериментальными мастерскими Научно-исследовательского физического института ЛГУ и Арктического и антарктического научно-исследовательского института. Приборы, названные магнитной вариационной станцией, себя хорошо зарекомендовали и широко использовались как при исследовании геомагнитных вариаций в Арктике, а впоследствии и в Антарктике, так и при проведении полевых работ.
По окончании войны из-за рубежа начала поступать информация о выполненных там работах по созданию новых измерительных средств, таких, например, как феррозондовые аэромагнитометры, использовавшиеся во время войны для поисков подводных лодок, как магнитометры, работавшие по принципу протонного резонанса и наконец - как
высокочувствительные астатические магнитометры, возникшие в связи с работой по космическому магнетизму известного ученого, президента АН Великобритании П.М. Блекетта. Блекетт обратил внимание на то, что для двух небесных тел, для которых удалось определить магнитный момент и момент количества движения, отношение этих величин оказалось одного порядка. В связи с этим было высказано предположение о существовании некоторого еще неизвестного фундаментального закона физики, связывающего магнитное и гравитационное поля тел с характером движения последних. Гипотеза в дальнейшем не была подтверждена, но для ее проверки потребовалось построить магнитометр, по чувствительности намного превосходящий все существующие. С помощью такого сверхчувствительного астатического магнитометра была измерена остаточная намагниченность горных пород различного возраста и по ним воссоздана история магнитного поля Земли, содержащая новую неожиданную информацию, например, о многократном изменении в прошлом не только величины, но и направления, точнее - знака магнитного поля Земли. Это открытие послужило толчком к развитию нового направления исследований, получившего название - палеомагнитные исследования. Они позволили уточнить методы геохронологии и объяснить, например, возникновение считавшихся загадочными отрицательных магнитных аномалий. Был объяснен не только механизм их возникновения, но и найдено время, когда такой механизм мог действовать.
Палеомагнитные исследования вошли и в круг интересов кафедры. Успешно работал в этом направлении выпускник кафедры А.Н. Храмов, написавший монографию, преследующую цель как ознакомить российских исследователей с этим новым научным направлением, так и продемонстрировать новые результаты, полученные по палеомагнитным данным на отечественном материале.
Пятидесятые годы. Развитие кафедры
Еще в конце войны, когда основной состав ЛГУ находился в эвакуации в г. Саратове, но уже готовился к возвращению в Ленинград, к нам, в Саратов, пришло извещение, что правительство рассмотрело вопрос о состоянии работ по геофизике в стране и о подготовке кадров. В принятом Постановлении университеты, имеющие в своем составе геологические факультеты, обязывались открыть на этих факультетах кафедры геофизики. Основной задачей этих вновь открываемых кафедр была, разумеется, работа в области геофизической разведки. Что касается нашей кафедры и других подобных, входящих в физические факультеты университетов, то о них в Постановлении ничего не было сказано, и это означало, что кафедры продолжают существовать, как и ранее, но их профиль может быть изменен, поскольку рядом возникают новые, берущие на себя заботу о развитии геофизической разведки.
Постановление по существу закрепляло ту мысль, что геофизика, понимаемая в смысле геофизической разведки, но возникшая на стыке наук физического и геологического профилей, будет лучше развиваться, если основной дисциплиной для нее станет геология, а не физика, как это исторически сложилось на раннем этапе развития. Вместе с тем было ясно, что имеет право на существование и продолжает быть актуальной и геофизика в смысле физика Земли, наука физического профиля, рассматривающая физические процессы как в теле Земли, так и в пространстве, окружающем Землю, чем, в сущности, и занималась уже существовавшая на физическом факультете наша кафедра. Постановление, таким образом, предписывало существенную перестройку геологическому факультету, где должна была образоваться новая специальность, и незначительную - физическому, где круг интересов и обязанностей геофизической кафедры мог быть слегка сужен. Могло быть при этом слегка изменено и название кафедры: вместо слишком общего "кафедра геофизики" решено было принять за название "кафедра физики Земли", понимая под этим физику процессов в недрах и вокруг Земли с учетом возможности использования получаемых при этом результатов в прикладных целях.
После возвращения в Ленинград в 1944-1945 гг. кафедра постепенно начала пополняться новыми сотрудниками. В то время, впрочем, как и в последующие годы, бюджет кафедры и связанная с ним возможность привлекать к работе дополнительных сотрудников ставилась в зависимость от способности кафедры решать прикладные задачи по заказу различных исследовательских и производственных организаций, оформляемых хозяйственными договорами. Кафедра вела активный поиск тем для хоздоговорной работы, и в этом направлении
ей сопутствовал определенный успех. Широко использовалась и возможность кооперации с другими подразделениями ЛГУ. Так, предложение о сотрудничестве поступило от проф. А.И. Лебединского, астрофизика, работавшего на математико-механическом факультете университета. Сейчас уже трудно сказать, что послужило толчком к перемене его интересов от проблем, нормальных для астрофизики того времени, к процессам в околоземном пространстве. Знаю лишь, что он был знаком с сетованием Мурманского областного управления связи (МОУПС) на то, что когда в небе над Мурманском вспыхивает полярное сияние, аппаратура связи перестает работать, а если ее начинают ремонтировать, то работоспособность аппаратуры не восстанавливается и после прекращения сияний. Знал он и о том, что МОУПС согласно оплачивать исследование природы и причин этого явления, ибо остро нуждается в рекомендациях по его преодолению или нейтрализации.
Заручившись финансовой поддержкой МОУПС и воспользовавшись близостью Кольского п-ова от Ленинграда, А.И. Лебединский предложил нашей кафедре организовать экспедицию в Мурманскую область для изучения закономерностей, управляющих полярными сияниями, и процессов, сопровождающих их появление.
Надо сказать, что в годы, когда проводилась эта экспедиция (1949-1950), общие представления о физической природе процессов в верхней атмосфере Земли были еще весьма туманны, и экспедиция университета не внесла в них существенных прояснений. Тем не менее, косвенная польза от экспедиции была заметной: степень понимания проблемы была доведена до мирового уровня, усилены работы кафедры в направлении космической физики, и, что может быть наиболее важно, положено начало использования Кольского п-ова как базы для исследования процессов в верхней атмосфере. Экспедиция проработала два "темных" сезона, т.е. в общей сложности около года. Выбранные ею методика и места наблюдений были использованы при организации в рамках уже существовавшего Кольского филиала Академии наук нового Полярного геофизического института с задачей комплексного исследования процессов в верхней атмосфере высоких широт и в околоземном космическом пространстве. Была использована и аппаратура, подготовленная А.И. Лебединским для наблюдения и регистрации полярных сияний - камера С-180, являвшаяся по существу советским вариантом камеры всего неба (all-sky), использующейся за рубежом, а также спектральная камера С-180-С, дающая возможность получать спектр светящейся полосы неба, вытянутой от горизонта до горизонта через зенит.
Сотрудничество с Лебединским, к сожалению, оказалось недолгим - вскоре после завершения работ экспедиции он перешел на работу в Московский университет, при котором им был организован Центр по хранению данных по наблюдению полярных сияний. Впоследствии этот Центр стал частью Центра по хранению данных, получаемых в ходе выполнения программ международных геофизических проектов, и осуществлял методическое руководство по выполнению этих программ в части исследования полярных сияний.
Кроме А.И. Лебединского, с предложением о сотрудничестве к кафедре обратился и другой сотрудник математико-механического факультета ЛГУ - проф. Г.И. Петрашень. Им решалась и была решена задача о распространении в различных средах упругих волн. Было предложено совместно работать над экспериментальной проверкой следствий из полученных решений. Предполагалось расширить возможности сейсмических методов исследований, дополнив данные, получаемые из анализа времени пробега волны, данными, получаемыми из динамических, амплитудных характеристик. Кафедрой совместно с группой сотрудников Г.И. Петрашеня был организован и проведен ряд экспериментов на площадках в пригородах Ленинграда, затем в большем масштабе в удаленном районе Ленинградской области (вблизи железнодорожной станции Пестово) и наконец - по заказу проектной организации "Гидропроект" - на Енисее, в районе предполагаемого строительства гидростанции. В последнем случае предполагалось исследовать с помощью поперечных сейсмических волн скалу, которую планировалось использовать как фундамент под строящуюся электростанцию. По заданию Гидропроекта было выполнено исследование возможности возникновения опасных вибраций в фундаменте Мингечаурской гидростанции (на р. Куре) в случае сброса излишков воды.
Кафедра физики Земли (физфак ЛГУ) сотрудничала и с вновь организованной кафедрой геофизики геологического факультета: сотрудники первой получали и выполняли
педагогические поручения, участвовали в работе научного семинара и в производственной работе кафедры геологического факультета. Так, в конце сороковых годов мне довелось участвовать в экспедиции (геологического факультета) по поиску геофизическими методами никеленосных жил на никелевом месторождении вблизи г. Мончегорска.
Как видно, круг задач, решавшихся кафедрой, был достаточно широким. Проблемы, связанные с постановкой и решением задач, обсуждались на научном семинаре кафедры. Заинтересованность в решении этих и других, сходных с ними задач, привели к тому, что
регулярно работавший научный семинар кафедры постепенно приобрел характер
общегородского, поскольку в его работе принимали активное участие представители
исследовательских и производственных организаций Ленинграда, сталкивающихся с
использованием методов геофизики, и таких организаций в городе оказалось довольно много.
Увеличение объема работы кафедры и успехи в хоздоговорной деятельности позволили ей в начале 1950-х гг. увеличить штат сотрудников за счет выпускников кафедры. В частности, в аспирантуру был принят О.А. Бурдо. Я был назначен его научным руководителем, и поскольку я сам в то время работал над конструированием высокочувствительного магнитометра для работы по магнитотеллурическим методам, Олег Александрович включился в эту работу, участвовал как в лабораторных, так и в полевых испытаниях прибора. Основной, однако, для него была работа над кандидатской диссертацией на тему о закономерностях магнитных возмущений в высоких широтах. С сожалением должен отметить, что Олег Александрович пробыл на кафедре очень недолго: после тяжелой и продолжительной болезни он ушел из жизни в 1957 г.
Исследование закономерностей магнитных возмущений должно опираться на результаты наблюдений. Наиболее полный наблюдательный материал к рассматриваемому времени был собран при проведении II МИГ, и он-то и был положен в основу исследования О.А. Бурдо. Однако на пути его использования возникли характерные для того времени трудности. По окончании МПГ (в 1933 г.) полученный в ходе выполнения материал попал на хранение в Метеорологический институт Голландии и в нашу Центральную магнитную обсерваторию в Павловске. Во время войны Павловск был оккупирован, и материалы магнитных наблюдений в числе особо ценных документов были вывезены в Германию. Даже сравнительно небольших денег, требуемых для копирования материалов, сохранившихся в Голландии, не нашлось, и после долгих переговоров удалось бесплатно получить лишь копии наблюдений, выполненных в Советском Союзе, так что материал, легший в основу исследования, оказался весьма неполным.
Полученный в ходе исследования результат современному читателю может показаться естественным и хорошо знакомым, поскольку в последующие годы он был многократно подтвержден или получен заново и стал общеизвестным. Хочется здесь отметить, что О.А. Бурдо был первым, кто получил этот результат, а общеизвестным он стал потому, что важен для геофизики и правилен. Исследователи, работавшие после О.А. Бурдо и подтвердившие правильность результата, располагали более богатым наблюдательным материалом и использовали более совершенную методику анализа.
По существу в работе О.А. Бурдо найдено следующее:
1) характер высокоширотного магнитного поля соответствует полю линейного тока, точнее, токовой струи;
2) широта токовой струи, точнее - ее расстояние до зоны Фритце, почти линейно меняется в зависимости от местного времени, то есть на карте токовые струи имеют форму спиралей;
3) этих спиралей несколько. Наиболее интенсивная струя протекает с утреннего временного сектора через ночной на вечерний, причем широта струи минимальна в ночном секторе и возрастает по мере удаления от него в утреннем и вечернем секторах;
4) вдоль этой, наиболее интенсивной струи, ток протекает к западу. В вечернем секторе имеется еще одна спираль с более слабым током, протекающим на большем расстоянии от полюса, чем первая, более интенсивная струя.
Этими четырьмя положениями, хорошо видными на приводимых в работе картах, в сущности, решается вопрос об основных особенностях поведения магнитного поля в высоких широтах, и проблема переносится в плоскость поисков причин найденных токовых струй. Работа, однако, не получила отклика, соответствующего ее значимости. Полагаю, что это было определено по крайней мере двумя причинами. Прежде всего, работа была опубликована на
русском языке в советских изданиях. Публикация в зарубежных изданиях в то время не поощрялась. Тем не менее, в послевоенные годы в американской печати появилась серия статей, содержащих обзоры результатов, полученных во время войны и в первые послевоенные годы советскими исследователями. В одном из обзоров рассматривалась и работа О.А. Бурдо, и сведения о ней, таким образом, попали и в зарубежную печать. На кафедру пришли письма из Австралии и Новой Зеландии с сообщением о том, что построенная там картина распределения радиоавроры, или (как ее тогда называли) радиоотражений от полярных сияний прекрасно согласуется со схемой распределения возмущений, построенной О.А. Бурдо.
Второй причиной недооценки работы О.А. Бурдо могло послужить то, что ее тема была ограничена рассмотрением магнитных возмущений. Не было сделано попытки рассмотреть связь с другими проявлениями геофизической активности и в конечном счете с вторжениями частиц. Имеющийся в распоряжении О.А. Бурдо материал и общий уровень понимания проблемы в то время не позволили сделать это. Решение проблемы состоялось через несколько лет, когда Я.И. Фельдштейн в ИЗМИРАН и Г.В. Старков в ПГИ проанализировали результаты наблюдений полярных сияний, выполненных во время МГГ и собранных в Центре, руководимом А.И. Лебединским. Проведение МГГ позволило собрать наблюдательный материал, значительно более богатый, чем тот, что был доступен О.А. Бурдо. Сыграло свою роль, разумеется, и общее повышение уровня понимания природы космических процессов, связанное с целенаправленной деятельностью значительно возросшего коллектива ученых и с получением данных об измерениях, выполненных в космическом пространстве с помощью спутников и ракет.
Сам О.А. Бурдо не дожил до появления работы Фельдштейна-Старкова, окончательно решившей вопрос о геофизических возмущениях в высоких широтах и утвердивших термин "овал полярных сияний", хорошо совпавший с системой спиралей или токовой системой, введенной О.А. Бурдо.
На самой кафедре между тем продолжалась работа по совершенствованию средств регистрации колебаний не только магнитного поля, но и механических, на чем настаивал проф. Г.И. Петрашень. Был построен сейсмоприемник с негативной обратной связью, позволяющий, за счет некоторой потери чувствительности, правильно измерять ускорение. Внимательное рассмотрение характера движения в системах, содержащих как механические, так и электромагнитные блоки, привело к установлению возможности резкого повышения чувствительности магнитостатических магнитометров и к созданию магнитометров, способных регистрировать колебания магнитного поля, весьма малые как по амплитуде, так и по периоду. В то время было известно, что такие колебания, называемые пульсациями, существуют, но с помощью аппаратуры, используемой в то время, изучить их свойства было еще невозможно.
Здесь, пожалуй, уместно следующее отступление. В 1950 г. акад. А.Н. Тихоновым была опубликована работа «Определение электрических характеристик глубоких слоев земной коры», в которой показывалась возможность определения электропроводности слоев на глубине отражения электромагнитной волны по ее характеристикам, измеренным на поверхности Земли. Несколько позднее, в 1953 г. Л. Каньяром эта работа была развита и показана возможность осуществления глубинного зондирования, то есть изменения проводимости с глубиной по измеренному спектру волнового сопротивления, определяемого по отношению электрической компоненты поля волны к магнитной. Предлагаемый метод определения глубинного профиля проводимости (или сопротивления) был назван Каньяром методом магнитотеллурической разведки. В Советском Союзе он получил название Магнитотеллурического зондирования (МТЗ).
Группой сотрудников Всесоюзного НИИ геофизики, руководимой Марком Наумовичем Бердичевским, было показано, что из работ Тихонова-Каньяра вытекает возможность упрощенного, но весьма продуктивного метода Магнитотеллурического профилирования (МТП), позволяющего в схеме «проводящие осадочные породы на непроводящем (или плохо проводящем) кристаллическом фундаменте» определять по отношению амплитуд электрической компоненты волны к магнитной полное (интегральное) сопротивление пород осадочного чехла. При этом, если известно их среднее удельное сопротивление, то метод МТП сразу давал суммарную мощность осадочного чехла, то есть глубину до кристаллического фундамента.
Последняя величина играет важную роль в нефтегазовой разведке, что придает методу особую ценность.
В начале 1950-х гг., когда создавалась теория магнитотеллурической разведки, методика измерения электрического поля в Земле была хорошо разработана и использовалась в электроразведке, велось и регулярное наблюдение (регистрация) земных токов, так что измерение амплитуды электрической компоненты волны, в данном случае определяемой как амплитуда вариации земных токов, не вызывала затруднений. Что касается измерений магнитной компоненты волны, то есть геомагнитных пульсаций, сопровождающих вариации земных токов, то аппаратура для таких измерений отсутствовала. Высокочувствительный магнитометр, построенный мною, впервые дал возможность регистрировать геомагнитные пульсации, исследовать их природу и практически реализовать возможности магнитотеллурических исследований, до этого предсказанные теоретически.
Работая в сотрудничестве с ВНИИ Геофизика, кафедра (в работе, кроме меня, активное участие принимал О.А. Бурдо) произвела опробование МТП в ряде совместных экспедиций, что позволило к концу 1950-х гг. заявить о его практическом освоении, опубликовав результаты его применения на территории Латвии и в Тюменской области. В дальнейшем метод МТЗ широко использовался кафедрой при исследовании строения земной коры и верхней мантии на северо-западе Восточно-Европейской платформы, выполненном под руководством А.А. Ковтун.
Метод МТП широко использовался в работах, проводимых при участии и под руководством ВНИИ Геофизика. Широкое промышленное внедрение метода стало возможным благодаря освоению производства Мытищинским приборостроительным заводом изделия под названием «Магнитотеллурическая лаборатория», включающего высокочувствительный магнитометр.
Реализация магнитотеллурических методов натолкнулась на трудность, вызванную тем, что первоначальное теоретическое рассмотрение, проведенное А.Н. Тихоновым и Л. Каньяром, предполагало падение плоской электромагнитной волны на плоскослоистую Землю, что переупрощает ситуацию, встречающуюся на практике. Было выполнено много теоретических работ с целью учета реально встречающихся неоднородностей. На кафедре была собрана установка, позволяющая моделировать процесс прохождения электромагнитной волны через неоднородную структуру и учесть усложняющее влияние неоднородностей.
К концу 1950-х гг. моя связь с кафедрой стала ослабевать: весь 1959 г. я провел в Антарктике, работая начальником геофизического отряда IV Континентальной Советской антарктической экспедиции. Поездка в Антарктику, с учетом подготовительного периода организации и последующих отчетных периодов и отпуска, оторвала меня от кафедры более чем на два года, а изменившаяся направленность работы, в которой основное место заняли проблемы, связанные с физикой процессов в ионосфере и космическом пространстве, подтолкнула меня к смене места работы: к переходу сначала на кафедру радиофизики физического факультета ЛГУ, а затем - в Полярный геофизический институт Кольского филиала Академии наук СССР.
