ФГБУН ФИЦ «Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера
Сибирского отделения Российской академии наук
ИКФИА СО РАН

История лаборатории

Естественные очень низкочастотные (ОНЧ) электромагнитные радиоизлучения ныне рассматриваются как одно из неотъемлемых проявлений магнитосферных возмущений. Однако очень долгое время известно было только радиоизлучение грозовых разрядов. При этом некоторыми исследователями высказывалось предположение, что коллективные процессы в ионосферно-магнитосферной плазме должны сопровождаться волновыми явлениями в низкочастотном радиодиапазоне. Одними из российских пионеров поиска таких излучений в Сибири были старший научный сотрудник Пономарев Е.А., инженеры Вершинин Е.Ф. , Корнеев Ю.Н. и радиотехник Никитин Ю.П. Эта молодая группа в б. Тикси в 1961 году с помощью созданного ими приемника зарегистрировала низкочастотные радиосигналы, сопровождающие полярные сияния. В дальнейшем было обнаружено, что радиошумы наблюдаются и в отсутствие полярных сияний Это стимулировало проведение непрерывных наблюдений. В районе б. Тикси экспериментальные измерения радиоизлучений проводились с 1962 по 1968 гг. В 1963 году основная группа УНЧ наблюдений была перебазирована на радиополигон вблизи г. Якутска, где располагалась лаборатория ионосферных исследований, руководимая Мамруковым А.П.
Обобщением результатов первого этапа наблюдений УНЧ радиоизлучений явились статьи в первом сборнике научных трудов СибИЗМИРа, вышедшего в 1966 году, в которых Пономарев Е.А., Вершинин Е.Ф. и Шапаев В.И. представили классификацию непрерывных УНЧ излучений, их морфологические и спектральные характеристики, а также рассмотрели один из возможных механизмов генерации.

Инициаторы ОНЧ исследований в Сибири обсуждают научные проблемы и на природе (д. ф.-м. н., профессор Е.А. Пономарев и д.ф.-м. н. Е.Ф. Вершинин — справа).

1967 год ознаменовался началом регистрации УНЧ излучений в г. Якутске на частоте 11 кГц и защитой Вершининым Е.Ф. первой диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по результатам исследований на востоке Сибири естественных УНЧ радиоизлучений.
В 1968 — 1969 гг. была проведена 1-ая комплексная широтная экспедиция по наблюдениям УНЧ излучений в Якутске, Батагай-Алыте, б. Тикси пятиканальными регистраторами, а в Бестяхе, Сиктяхе, Станнах-Хочо — одноканальными. Собранный в сложных экспедиционных условиях экспериментальный материал позволил развить классификацию ОНЧ излучений по их связи с гелио- и геофизическими явлениями. В 1968 году 4 сотрудника института участвовали в работе станции Северный полюс-15, в том числе и инженер группы УНЧ исследований Никитин Ю.П. В 1969 году Корнеев Ю.Н. регистрировал УНЧ шумы на антарктической станции “Восток”.
В 1970 году группа низкочастотных исследований выделилась в отдельную лабораторию РФИВА (лабораторию радиофизических исследований верхней атмосферы). Вновь созданная лаборатория, руководимая Вершининым Е.Ф., в свою очередь, состояла из двух групп: группы ОНЧ исследований и группы радиосияний. Деятельность лаборатории еще долго курировал инициатор УНЧ исследований в Сибири Пономарев Е.А.
Лабораторией были проведены как широтные экспедиции в 1970, 1974 и 1976 годах, так и долготные (от Тополовки Магаданской области до Амдермы и Казахстана). Развиваются связи с ведущими исследователями ОНЧ излучений как в стране, так и за рубежом. Тесное взаимодействие устанавливается с сотрудниками ИЗМИРАНа Лихтером Я.И., Флигель Д.С., Ларкиной В.И., с ведущим научным сотрудником ИФЗ Клейменовой Н.Г., с теоретиками ИПФ АН Трахтенгерцем В.Ю., Беспаловым П.А. и др.
В 1985 году лаборатория проводит очередной VIII Всесоюзный семинар по ОНЧ излучениям. Заседания семинара проходили на теплоходе, следовавшем по р. Лене из Якутска до полярного круга и обратно.
В 1987 году заведующий лаборатории д,ф.-м.н. Вершинин Е.Ф. перешел на должность заместителя директора ИКИР ДВО, а лабораторию возглавил ее научный сотрудник, к.ф.-м.н. Муллаяров В.А.
Таким образом, состав лаборатории с момента ее создания в 1970 году как самостоятельного подразделения института претерпевал как естественные, так и организационные изменения. На момент организации в лаборатории работало 32 чел. При этом, как было отмечено, лаборатория состояла из двух групп, одна из которых явилась основой нынешней, а вторая, занимающаяся исследованием радиосияний, выделилась в дальнейшем (в 1979 году) в отдельную лабораторию.

Сотрудники лаб. РИМ (2013 г.). В первом ряду: В.А. Муллаяров, Л.М. Абзалетдинова, Э.В. Бевзенко, Л.Д. Тарабукина, В.И. Козлов. Во втором ряду: Ф.С. Томшин, К.Р. Малышев, Р.Р. Каримов. А.А. Торопов, М.И. Уйгуров, А.А. Корсаков, В.В. Аргунов.

До 1985 года лаборатория дополнительно выполняла большой объем прикладных (хоздоговорных) работ в интересах народного хозяйства и численность сотрудников лаборатории оставалась высокой  — до 20 чел. В дальнейшем происходило постепенное сокращение численности и на настоящий момент она составляет 12 чел.
Сложившаяся, как экспериментальное подразделение, лаборатория всегда имела сильный инженерный состав. Так, благодаря удачному схемному решению разработанного в лаборатории еще в конце 60-х годов многоканального ОНЧ-регистратора, отдельные его экземпляры эксплуатируются до сих пор (с целью получения длительного однородного ряда экспериментальных данных).
Работы по исследованию низкочастотных радиоизлучений выполнялись, в основном, на аппаратуре собственной разработки. В лаборатории была разработана серия высокочувствительных приемных устройств, способных стабильно работать в полевых условиях. Первой разработкой явился одноканальный (на частоте 11 кГц) ОНЧ-регистратор, который послужил базовым образцом для оснащения сети пунктов наблюдений ОНЧ-излучений на Северо-Востоке страны (Якутск, Тикси, Магадан). В 1964 году появился первый образец уже многоканального ОНЧ-регистратора. После модернизации данных регистраторов в 70-х годах ими были дооснащены старые и оборудованы новые пункты наблюдений (Подкаменная Тунгуска, о.Врангеля, Бадары и др.).
Первые регистраторы были предназначены для приема только горизонтальной компоненты магнитного поля сигналов. В качестве приемной антенны использовался магнитный диполь — магнитная или рамочная антенна. В то же время, для исследования углов прихода, поляризационных характеристик ОНЧ-излучений требовался прием нескольких компонент электромагнитного поля. С этой целью в 1982 году в лаборатории был разработан и создан автоматизированный приемно-измерительный комплекс “Максимс”, позволявший анализировать полный вектор поля ОНЧ-излучений.  Комплекс был создан на базе микроЭВМ “Электроника-60” и КАМАК-оборудовании. С его помощью решалась ответственная задача по исследованию пространственной неоднородности поля и разработки методик разностно-фазовой пеленгации импульсных электромагнитных сигналов на фоне помех.
Следующим шагом создания многокомпонентных систем приема явилось создание многофункционального пеленгационного комплекса, который используется в настоящее время для локации точек выхода магнитосферных ОНЧ-сигналов в приземный волновод, для пеленгации и дальнометрии ближних и дальних грозовых очагов, для решения других задач. Также был разработан узкосекторный пеленгатор источников ОНЧ-шумов сначала в аналоговом, а затем и в цифровом варианте.

На радиополигоне лаборатории РИМ

Основные направления исследований лаборатории радиоизлучений ионосферы и магнитосферы заключаются в исследовании свойств низкочастотных излучений, изучении механизмов их генерации, вопросов распространения, связи с другими геофизическими явлениями и разработке методов диагностики ионосферно-магнитосферных процессов по характеристикам ОНЧ излучений. В то же время, лаборатория, используя радиофизического методы исследований среды, вынуждена решать радиофизических задач, к которым относятся исследования структуры электромагнитного поля, вопросов выхода магнитосферных ОНЧ излучений в приземный волновод и распространения в нем, учета свойств подстилающей среды.
Необходимо отметить, что получению лабораторией оригинальных результатов способствуют пока еще благоприятные условия наблюдения ОНЧ-излучений на Северо-Востоке страны. Данный регион характеризуется относительно слабым уровнем промышленных и сетевых радиопомех. В настоящее время изучение ряда эффектов в ОНЧ-излучении при наземной регистрации в других регионах из-за высокого уровня помех очень затруднительно. В частности, в Якутске уверенно регистрируются и изучаются эффекты в ОНЧ-излучении от внезапных начал магнитных бурь (от процессов взаимодействия ударных волн солнечного ветра с магнитосферой Земли), модуляционные эффекты геомагнитных пульсаций и др. Начатые в 70-х годах наблюдения ОНЧ-излучений с помощью многоканального ОНЧ-регистратора успешно продолжаются лабораторией до сих пор. Длительный период наблюдений позволяет ставить задачи по исследованию явлений, проявляющихся в ОНЧ-излучении, уже в солнечных циклах. Получение столь длинного ряда экспериментальных данных наблюдений ОНЧ-излучений, несомненно, является одним из достижений лаборатории. В лаборатории был разработан метод оценки потоков жесткого рентгеновского излучения Солнца по вариациям интенсивности ОНЧ-шумов в моменты солнечных вспышек. Хотя в связи с развитием спутниковых измерений данный метод несколько утратил актуальность, тем не менее он является весьма полезным при ретроспективном восстановлении значений фоновых потоков рентгеновского излучения в периоды, когда их значения были ниже порога чувствительности спутниковых приборов (в минимумах солнечной активности). Был предложен метод, также подтвержденный авторским свидетельством, регистрации момента прихода к Земле ударных волн солнечного ветра.

Эффект рентгеновских солнечных вспышек, проявляющийся в падении интенсивности ОНЧ-радиошумов (27.04.1981 с 07.50 UT).

В 80-х годах лабораторией был выполнен большой цикл прикладных исследований на основе малобазовых измерений. Разработанные в лаборатории аппаратура и методики измерений и обработки результатов содержали ряд новых решений. В настоящее время для решения задач прикладного характера в лаборатории используется многокомпонентный приемно-измерительный комплекс, первоначально созданный и используемый для исследования структуры низкочастотного электромагнитного поля. Опыт эксплуатации комплекса в качестве однопунктового грозопеленгатора-дальномера позволил получить результаты по неоднородностям пространственного распределения грозовых разрядов на востоке Сибири. Следует отметить, что исследование грозовой активности инструментальным способом проводится лабораторией на Северо-Востоке страны практически впервые.
Измерения с помощью многокомпонентного приемно-измерительного комплекса пространственных углов прихода магнитосферных ОНЧ-излучений позволили установить характерные размеры областей выхода их из ионосферы и, тем самым, получить ответ на вопрос, почему данные излучения при наблюдении на поверхности Земли довольно сильно локализованы по широте