Физика ионосферы и электромагнитная экология



Скачать 136.1 Kb.
Дата24.04.2016
Размер136.1 Kb.
ФИЗИКА ИОНОСФЕРЫ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЭКОЛОГИЯ

Основатель

Кессених Владимир Николаевич (19031970 гг.), д.физ.-мат.н., профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР.


Руководитель научно-педагогического коллектива

Колесник Анатолий Григорьевич, д.физ.-мат.н., профессор, действ. член МАН ВШ.


Факультет, кафедра (лаборатория)

Радиофизический факультет, кафедра космической физики и экологии ТГУ. Сибирский физико-технический институт при ТГУ, отдел геофизики и экологии. Физико-технический институт Якутского госуниверситета, кафедра радиофизики и электроники.


Направления научных исследований научно-педагогического коллектива

  • Изучение физических процессов в верхней атмосфере Земли и околоземной плазме.

  • Особенности формирования электромагнитного фона в атмосфере и ионосфере нашей планеты.

  • Изучение взаимодействия электромагнитного поля с живыми объектами (электромагнитная экология).


По рубрикатору ГРНТИ

27.35.63 – Математические модели геофизики и метеорологии.

87.55.33 – Электрические и магнитные поля и излучения; исследование полей и излучений; методы и средства борьбы.
По рубрикатору ВАК

25.00.29 – Физика атмосферы и гидросферы.

25.00.36 – Геоэкология.
Направления подготовки инженеров, бакалавров и магистров

511500 – Радиофизика.

071500 – Радиофизика и электроника.
Состав коллектива

Всего – 24, в том числе:

докторов наук – 5,

кандидатов наук – 10.


Ведущие представители коллектива

Голиков Иннокентий Алексеевич, д.физ.-мат.н., профессор.

Нагорский Петр Михайлович, д.физ.-мат.н., профессор.

Сарычев Валерий Тимофеевич, д.физ.-мат.н., профессор.

Бородин Александр Семенович, к.техн.н., доцент.

Колесник Сергей Анатольевич, к.физ.-мат.н., доцент.


История становления научно-педагогического коллектива

В ее основе лежат три источника - три составные части: радиофизика, геофизика и биофизика. Начало развития науки XX века  радиофизики восходят к профессору ТГУ Ф.Я. Капустину, которому принадлежит первая попытка использовать методы пассивной радиолокации для исследования влияния солнечного затмения на грозовую активность. Следующими шагами стали: открытие в университете в 20-е годы прошлого века кафедры электромагнитных колебаний, организация и открытие в начале 50-х годов радиофизического факультета и кафедры радиофизики.

Выдающуюся роль в этом сыграл профессор Томского, Московского и Ростовского университетов, заслуженный деятель науки и техники РСФСР Владимир Николаевич Кессених. С именем В.Н. Кессениха тесно связано становление и развитие геофизических исследований верхней атмосферы и околоземного космического пространства. Под его руководством была разработана и создана в 1936 году первая на территории России и стран СНГ регулярно действующая ионосферная станция. Исследования верхней атмосферы и ионосферы перешли от этапа единичных и весьма разнородных экспериментов к планомерному накоплению экспериментальных данных, их обработке и обобщению. Им же была сформулирована программа исследований околоземного космического пространства: верхней атмосферы и ионосферы на десятилетия вперед. Чтобы понять и осмыслить всю значимость данного события, вспомним, в 1935 году – в том году, когда Академия наук СССР обратилась к СФТИ с предложением создать аппаратуру для зондирования ионосферы во время полного солнечного затмения, СФТИ при ТГУ исполнилось всего 7 лет, а собственно радиолокация как наука находилась в стадии зарождения.

Характерной особенностью работы коллектива ионосферщиков, сформированного и воспитанного В.Н. Кессенихом, явилось то, что они щедро делились с другими коллективами накопленными знаниями, опытом, научными и техническими кадрами. С течением времени тематика ионосферных исследований не оставалась постоянной – вначале рассматривались вопросы морфологии ионосферы, затем на первый план вышли вопросы математического моделирования процессов в верхней атмосфере и ионосфере.

Постановка и решение проблемы самосогласованного описания околоземной плазмы принадлежат профессору А.Г. Колеснику. Эти два направления развивались в СФТИ при ТГУ, а также на кафедрах радиофизики и космической физики и экологии. Стремительное развитие в 90-х годах XX столетия процессов конверсии и высвобождение научного потенциала, связанного с оборонной тематикой, в том числе в биофизике (в СФТИ в этом направлении работала лаборатория, возглавляемая профессором Геннадием Фёдоровичем Плехановым, которая занималась изучением воздействия магнитных полей на живые системы), и одновременное осознание роли электромагнитного поля как одного из физических полей, окружающих Землю, в развитии и поддержании жизни на планете, привело к формированию научного направления «Электромагнитная экология».
Основные научные результаты, полученные в течение последних пяти лет

I. Разработка концепции и развертывание программы научных исследований по проблеме электромагнитной экологии окружающего пространства.

Развернута программа научных исследований по проблеме электромагнитной экологии окружающего пространства. В результате создан уникальный комплекс синхронного мониторинга электромагнитных полей радиодиапазона (от долей герц до 30 МГц) в окружающей среде параллельно с основными психофизиологическими характеристиками состояния организма человека и характеристиками гелиогеофизической обстановки. На этой основе:

получены достоверные результаты, отражающие высокую сопряженность временных флуктуаций параметров основных систем организма человека и электромагнитного фона окружающей среды, и показано, что важнейшую роль в этой связи играют вариации параметров электромагнитного фона в полосах резонансных частот альвеновского и шумановского резонаторов;

установлено существование времени запаздывания реакции организма человека на естественные внешние электромагнитные воздействия и проведена его оценка;

для определенных форм заболеваний выявлена достоверная связь вариаций биомедицинских параметров с вариациями регионального электромагнитного фона (для ряда заболеваний взаимосвязь с вариациями параметров электромагнитного фона выше, чем с показателями глобальной возмущенности), установлено наличие нелинейности в большинстве выявленных взаимосвязей (вариации низкочастотных магнитных полей, оказывают влияние на состояние кардиохронотропной регуляции, а статистическая связь между продолжительностью интервалов R-R электрокардиограммы и амплитудами вариаций компонент вектора магнитного поля у здоровых людей выше, чем у больных, перенесших инфаркт миокарда);

показано, что пространственно-временное распределение плотности электромагнитного излучения наземного и космического происхождения в околоземном пространстве определяется в основном состоянием ионосферы, выявлены основные механизмы, определены наиболее важные каналы переноса электромагнитной энергии СВ и КВ-диапазонов в планетарном масштабе и установлено, что в среднем в течение суток земной поверхностью поглощается 20%, ионосферой 30 % и «покидает» околоземное пространство 50% всей энергии, излученной мировой сетью станций КВ-вещания, выявлено, что при определенных условиях электромагнитное поле в коротковолновом радиодиапазоне (130 МГц) подвергается крайне низкочастотной модуляции (150 Гц).

Эти результаты открывают новые возможности в решении проблемы поиска механизмов солнечно-земных связей и влияния электромагнитного поля как одного из физических полей околоземного пространства на окружающую среду и на биологические объекты.

Полученные результаты соответствуют разделам «Мониторинг окружающей среды» и «Компьютерное моделирование» КТ РФ.
II. Постановка и решение проблемы самосогласованного описания нейтральной и заряженной компонент ионосферно-термосферной плазмы Земли и непрерывный (с 1936 г.) мониторинг состояния и динамики ионосферной плазмы.

На основании самосогласованного описания ионосферы и верхней атмосферы в проблеме ионосферно-термосферного взаимодействия, которая в последнее десятилетие была ключевой в физике солнечно-земных связей, установлены физические механизмы формирования и динамики основных крупномасштабных структур верхней атмосферы и решен ряд принципиальных проблем моделирования ионосферной плазмы, а именно:

сформулировано математическое описание состояния ионосферы и верхней атмосферы высоких и средних широт, в котором учтено самосогласованное изменение состава, динамики и энергетики нейтральных, заряженных и возбужденных частиц в ионосфере;

включена в рассмотрение область турбопаузы, что в свою очередь позволило учесть турбулентный перенос массы, импульса и энергии в общей нелинейной постановке задачи и исследовать механизм инверсии температуры в нижней термосфере с увеличением уровня солнечной активности;

установлено явление «полной тени» в верхней атмосфере, послужившее основой в объяснении механизма формирования и динамики главного ионосферного провала электронной концентрации;

установлены основные закономерности и физические процессы, соответствующие самосогласованной перестройке системы «ионосфера-термосфера» при изменении электрического поля магнитосферного происхождения и солнечного коротковолнового излучения;

установлены и исследованы характеристики волновых процессов, включая ударно-акустические волны в верхней атмосфере, которые сопровождают запуски ракет и мощные наземные взрывы.

Результаты соответствуют разделу «Компьютерное моделирование» КТ РФ.


Важнейшие публикации членов коллектива за последние семь лет

Монографии – 3, учебники – 1, статьи – 172, в т.ч. в центральных журналах  117.




  1. Агулова Л.П. Сарычев В.Т., Коняева Е.Б. Оценка отношения сигнал/шум в спектрах кардиоинтервалов больных артериальной гипертонией // Биофизика. 1998. Т. 43, вып. 4. С. 659666.

  2. Белов В.А., Бородин А.С., Колесник А.Г., Колесник С.А., Шинкевич Б.М., Ярошенко А.А. Проблемы электромагнитной экологии // Конверсия. 1996. № 6. С. 4345.

  3. Казакова Н.А., Колесник А.Г., Шинкевич Б.М. Аномальные вариации амплитуды СДВ-сигнала, связанные с процессами подготовки землетрясений // Известия АН РФ. Серия Физика Земли. 2000. № 7. С. 6670.

  4. Казакова Н.А., Шинкевич Б.М. Мониторинг электромагнитных предвестников сильных землетрясений // Вестник МГУ. Серия Физика, астрономия. 1998. № 4. С. 1013.

  5. Колесник А.Г. Электромагнитный фон и его роль в проблеме охраны окружающей среды и экологии человека // Изв. вузов. Физика. 1998. № 8. С. 102112.

  6. Колесник А.Г., Голиков И.А.. Явление «полной тени» в верхней атмосфере Земли // Докл. АН СССР. 1984. Т. 297, № 4. С. 832834.

  7. Колесник А.Г., Колесник С.А. Электромагнитное загрязнение окружающей среды в коротковолновом радиодиапазоне при различных уровнях солнечной активности // Геомагнетизм и аэрономия. 1996. № 6. С. 5966.

  8. Колесник А.Г., Колесник С.А., Колмаков А.А., Шинкевич Б.М. Анализ данных многолетнего мониторинга электромагнитных полей // Изв. вузов. Физика. 2000. № 1. С. 9497.

  9. Колесник А.Г., Колесник С.А., Нагорский П.М. Глобальный баланс электромагнитной энергии КВ радиодиапазона в околоземном пространстве // Вестник Московского госуниверситета. Серия 3. Физика, Астрономия. М.: Изд. МГУ, 1998. вып. 4. С. 79.

  10. Колесник А.Г., Чернышев В.И., Белов М.В. Морфологические особенности ГИП и возможные механизмы его образования // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. № 4. С. 228232.

  11. Колесник А.Г., Чернышев В.И., Сердюкова А.В. Исследование динамических процессов в области F2 ионосферы по данным ИСЗ АЕ-С с использованием математических моделей // Космические исследования. 1997. Т. 35, №. 6. C. 576580.

  12. Нагорский П.М. Анализ отклика КВ-радиосигнала на возмущения ионосферной плазмы, вызванные ударно-акустическими волнами // Изв. вузов. Радиофизика. 1999. Т. 39, № 1. С. 36–44.

  13. Нагорский П.М. В кн. «Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду». Справочное пособие / Под ред. Адушкина В.В., Козлова С.И., Петрова А.В. М.: Изд-во АНКИЛ, 2000. С. 260–300, 498–500 (640 с.).

  14. Нагорский П.М., Козлов С.И. Ионосферные возмущения, инициированные взрывом в средней атмосфере ракеты «Союз» // Космические исследования. 2000. Т. 38, вып. 4. С. 363368.

  15. Региональный мониторинг атмосферы. Часть V. Электромагнитный фон Сибири / Под ред. Кабанова М.В., Колесника А.Г. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2001. 282 с.

  16. Сарычев В.Т. Регрессионная модель солнечного ветра // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42, № 4. С. 435447.


Участие в течение последних трех лет в:

научно-технических программах:

федеральных  4:

НП «Университеты России»;

ФЦП «Интеграция», «Академический университет», ЦФИЭО Физика окружающей среды;

НТП Минпромнауки России «Уникальные стенды и установки», «Ионосферная станция»;

НТП «Сибирь». Подпрограмма «Климато-экологический мониторинг Сибири».

Международных  1:

STEP. Solar- Terrestrial Energy Program.

Межвузовских  1:

НТП Томской области «Оптимизация использования природных, производственных и интеллектуальных ресурсов Томской области в интересах населения и народного хозяйства».

Победы в конкурсе грантов – 23, в т.ч.:

1 – Президента РФ по поддержке молодых кандидатов наук и их руководителей;

14 – РФФИ (из них: научные проекты – 9, гранты МАС – 2, организация конференций – 2, тревел-грант – 1);

6 – Минобразования России;

1 – ФЦП «Интеграция»;

1 – IWSE2000 of NASDA.
Подготовка кадров высшей квалификации за последние девять лет

Всего аспирантов – 21, из других вузов – 6.

Всего докторантов – 4, из других вузов – 1.

Защит докторских – 4. Защит кандидатских – 12.


Общественное признание научно-педагогического коллектива
Международные и государственные премии, научные медали

Колесник С.А., Нагорский П.М. – поддержка Президентом РФ молодых ученых – кандидатов наук и их руководителей.

Колесник А.Г., Нагорский П.М. – государственная научная стипендия ученым России.

Белов М.В., Колесник С.А. – государственная научная стипендия молодым ученым России.

Колесник А.Г. – именная медаль акад. С.П. Королева.

Именная медаль акад. В.Н. Челомея (Нагорский П.М.).

Колесник С.А. – премия Томской области в сфере образования и науки среди молодых ученых и аспирантов.

Голиков И.А., Колесник С.А., Чернышев В.И. – премия ТГУ за монографию «Математические модели ионосферы»


Медали и дипломы выставок, конференций и т.д.

Всероссийский конкурс на лучшую научную студенческую работу (2003 г.): Деревянных А.А. (медаль лауреата конкурса).

Дипломы Всероссийских студенческих конференций (19992003 гг.): Зайцев Д.М., Бардак А.Л., Устинов В.Г., Журавлева М.А.
Членство в различных российских и зарубежных научных организациях

Голиков И.А.  член-корр. Сибирского отделения Международной академии наук высшей школы, член секции Головного совета «Охрана окружающей среды» Министерства образования РФ.

Колесник А.Г.  действительный член Международной академии наук высшей школы; член Головного совета Министерства общего и профессионального образования РФ по физике (геофизика, радиофизика); член Совета «Солнце-Земля» РАН; член редколлегии журнала «Физика ионосферы» НАН Украины.
Связь с другими организациями
Российская академия наук

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН,

Институт космических исследований РАН,

Институт солнечно-земной физики СО РАН,

Институт оптики атмосферы СО РАН,

Институт оптического мониторинга СО РАН,

Институт космофизических исследований и аэрономии СО РАН,

Институт земной коры СО РАН,

Объединенный институт геологии и геофизики СО РАН.
Другие государственные академии

Российская академия медицинских наук:

Научно-исследовательский институт психического здоровья СО РАМН,

Научно-исследовательский институт кардиологии СО РАМН.


Отраслевые научные организации

Арктический и антарктический научно-исследовательский институт Росгидромета,

Институт прикладной геофизики Росгидромета,

Научно-исследовательский институт физики при С.-Пб. ГУ,

Нижегородский научно-исследовательский радиофизический институт,

Институт ионосферы НАН Украины,

Институт ионосферы НАН Республики Казахстан,

Институт физики НАН Республики Кыргызстан.


Высшие учебные заведения

Московский государственный университет (физический факультет),

Московский физико-технический институт (университет),

С.-Петербургский государственный университет,

Нижегородский государственный университет (радиофизический факультет),

Казанский государственный университет,

Якутский государственный университет,

Иркутский государственный университет,

Сургутский государственный университет,

Алтайский государственный университет,

Сибирский государственный университет.
Деятельность научно-педагогического коллектива в области
Организации специальных школ

Международная школа молодых ученых и специалистов «Физика окружающей среды». Проводится регулярно: 1998, 2000, 2002 гг.

Региональная ежегодная школа-семинар «Современные проблемы физики и технологии». Проводится регулярно: 2000, 2001, 2002 гг.
Открытия новых специальностей

071500 – радиофизика и электроника (специализация 071516 – Радиофизические методы в экологии);

511500 – радиофизика (специализация 511509 – Радиофизические методы в экологии).
Создания новых учебных дисциплин

Солнечно-земная физика.

Введение в биофизику.

Воздействие физических полей на окружающую среду.

Электромагнитная экология (физические основы).

Электромагнитная экология (биофизические основы).

Радиофизические методы измерения в экологии.

Дистанционные радиофизические методы диагностики окружающей среды.

Математическое моделирование в окружающей среде.
Разработки учебных программ

Астрофизика.

Экология.

Солнечно-земная физика.

Введение в биофизику.

Воздействие физических полей на окружающую среду.

Электромагнитная экология (физические основы).

Электромагнитная экология (биофизические основы).

Радиофизические методы измерения в экологии.

Дистанционные радиофизические методы диагностики окружающей среды.

Математическое моделирование в окружающей среде.
Организация симпозиумов, конференций

Международная конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (совместно с другими подразделениями Томского госуниверситета), 1995 г.

Международный симпозиум, посвященный 60-летию регулярных ионосферных исследований в России: «Мониторинг окружающей среды и проблемы солнечно-земной физики», 1996 г.
Материально-техническая база, имеющаяся в распоряжении коллектива

Станция вертикального импульсного зондирования ионосферы. Эксплуатируется с 1936 года. Режим эксплуатации – круглосуточный, круглогодичный. Получаемая информация  высотно-частотные характеристики ионосферы. Постановлением правительства (исходящий № Министерства науки и технологий НИ19-23/79 от 3 апреля 1995 г.) Томская станция импульсного зондирования ионосферы включена в «Перечень уникальных экспериментальных установок национальной значимости, требующих дополнительной государственной поддержки».

Программно-технический комплекс параллельного с геофизическим мониторинга функциональных состояний организма человека (электроэнцефалограмма, кардиограмма, кожно-гальваническая реакция, респираторная система, температура тела) и его психосоматического состояния. Эксплуатируется регулярно с 1994 года. Режим эксплуатации – по специально разработанным программам. Получаемая информация  вариации в полосе 0125 Гц параметров электроэнцефалограммы, кардиограммы, кожно-гальванической реакции, респираторной системы, температуры тела.

Измерительно-вычислительный комплекс мониторинга состояния электромагнитного фона в диапазоне частот 1 Гц  30 МГц. Эксплуатируется с 1994 года. Режим эксплуатации – круглосуточный, круглогодичный. Получаемая информация - уровень электромагнитного фона в диапазонах 140 Гц, 601000 Гц; 1100 кГц; 130 МГц.

Комплекс амплитудно-фазо-частотных измерений параметров радиосигналов, распространяющихся в канале Земля-ионосфера. Эксплуатируется с 1981 года. Режим эксплуатации  круглосуточный, круглогодичный. Получаемая информация  текущие спектры вариаций амплитуды, фазы и частоты в КВ-, СВ-, ДВ-, СДВ- диапазонах.

Комплекс геомагнитных измерений. Эксплуатируется с 1957 года. Режим эксплуатации  круглосуточный, круглогодичный. Получаемая информация  вариации H, D, Z  компонент и модуля вектора геомагнитного поля.

Метеорологическая станция. Эксплуатируется с 1999 года. Режим эксплуатации  круглосуточный, круглогодичный. Получаемая информация  вариации стандартных метеопараметров.

Вся регистрируемая первичная информация оцифровывается, записывается и хранится в тематических базах данных на персональных компьютерах и CD. Текущая зарегистрированная информация после первичной обработки отображается в локальной сети и в сети Internet по адресу: http://sosrff.tsu.ru


Контактные адреса и телефоны
634050, Томск, пл. Новособорная, 1, Сибирский физико-технический институт.

Телефоны (382-2)-533577, (3822)-413-976, факс (382-2)-533034, E-mail kanc@spti.tsu.ru



База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал