Самое яркое динамо. Тайны Cолнца не постичь без установок mega-science.

— Солнечная активность, вспышки которой происходят каждые 11 лет, — это выплески частиц, достигающих Земли и оставляющих свой след, — вводит в курс дела ученый. — Иногда они всерьез нарушают привычное течение нашей жизни. Сбои в подаче электроэнергии, отказ электроники, выход из строя космических аппаратов… Всего этого, в принципе, можно избежать, поняв природу таких выбросов и построив заблаговременный прогноз. За последние 60 лет наблюдений за Солнцем стало понятно, что причины нестабильности лежат в глубине звезды. При ее вращении плазма продуцирует магнитные поля, меняющие свою конфигурацию и направленность. Есть и обратные процессы — сильные магнитные поля тормозят конвекцию плазмы. 

Интерес Сергея Олемского к миру солнечных энергий и частиц увенчался построением реалистической модели “солнечного динамо”, способной стать фундаментом для прогнозирования солнечной активности и “космической погоды”. “Изюминкой” моделирования стал обнаруженный ученым эффект гистерезиса в “солнечном динамо”, когда при прочих равных физических условиях возможны два противоположных решения: мощные циклы активности и относительно слабые затухающие колебания. Но наиболее значимым вкладом в теорию динамо С.Олемской считает решение проблемы катастрофического подавления альфа-эффекта из-за сохранения магнитной спиральности. 

Сергей Владимирович — представитель сравнительно молодой, но хорошо известной в России, США, Германии, Индии и других странах иркутской школы астрофизиков. “Мой наставник, иркутянин Леонид Леонидович Кичатинов, примкнул к “научному десанту” из Новосибирского университета — ученикам известной научной школы академиков АН СССР Н.Боголюбова и Д.Ширкова, — рассказал С.Олемской. — В основном, это была сильная молодежь, мотивированная и быстрым карьерным ростом, и решением жилищной проблемы”. 

“Шеф” занимался “гидромагнитным динамо”, то есть генерацией магнитных полей течениями плазмы, а Сергей Олемской после окончания Иркутского университета попал к нему в лабораторию. Постепенно с анализа данных наблюдений перешел на магнитную гидродинамику. 

“Мы устранили некоторые противоречия между гелиосейсмологическими данными и индикацией динамики магнетизма по солнечным пятнам, — пояснил ученый, — после чего можно было увереннее переходить к моделированию происходящих на Солнце магнитных процессов, как локальных, так и глобальных, включая перемену полюсов”.

Изучение солнечного магнетизма имеет свою специфику: натурный эксперимент принципиально невозможен. “Точнее, он идет сам по себе, — говорит Сергей Владимирович, — в 150 миллионах километрах от нас, и получать информацию мы можем лишь с помощью мощных телескопов либо косвенным путем в грубом приближении, например, по данным радиоуглеродного анализа природных архивов — это арктические льды, кольца деревьев, осадки древних озер”. 

Рубеж, на который вышла группа Олемского в ИСЗФ СО РАН, ученый определил так: “Численные модели теперь адекватны данным наблюдений. Но говорить о прогностическом моделировании пока рано: требуются годы работы и большой коллектив. К тому же если мы можем с вероятностью до 90% предвидеть верхний пик активности, то на спаде цикла связь размывается, здесь нужны новые наблюдения и теоретические проработки. При этом можно начинать строить ретропрогнозы, то есть воссоздавать историю влияния солнечной активности на Землю “в цифре” и сверять полученную картину с данными радиоуглеродного анализа, глубина которого составляет 11 тысяч лет”. 

Да, ученые сегодня способны прогнозировать солнечную активность, но только статистическим или инерционным методом. В автомобиле, едущем из Иркутска на Байкал, где я брал интервью у Олемского, он привел аналогию: “Это все равно, что пытаться рассчитать наше движение отсюда до Владивостока или Пекина исходя из скорости, которая у нас сейчас есть, качества дороги, запаса топлива, состояния машины и прочих факторов”.

Тем не менее “процесс пошел”. В ИСЗФ СО РАН с 2016 года по инициативе научного руководителя института — академика Гелия Жеребцова и директора — члена-корреспондента РАН Александра Потехина открыта тема прогноза солнечной активности. Она набирает популярность во всем мире: работают группы в России, США, других странах. 

По словам С.Олемского, все коллективы находятся примерно на одинаковом этапе — созданы рабочие модели, позволяющие пока строить лишь инерционный, а не физический прогноз. Ученые активно обмениваются информацией, встречаются, сотрудничают. В частности, Сергей Олемской поддерживает постоянный контакт с индийским профессором Арнабом Чудури, который занимается близкой тематикой. Совместно с ним иркутяне выиграли и успешно отработали международный грант РФФИ. А партнер в Финляндии — российский уроженец Илья Усоскин, ныне работающий в Университете Оулу. “Он специализируется на анализе гелиофизической информации на основе радиоуглеродного анализа, — пояснил С.Олемской. — У нас встречный интерес: Илья проверяет, насколько корректно произвел обработку данных, а мы — свою модель”.

Много сил тратится на то, чтобы разнородный материал унифицировать и включить в единые методики, корректно использовать в построении тех или иных моделей. Планы у иркутян стратегические — руководители ИСЗФ СО РАН академик Гелий Жеребцов и член-корреспондент РАН Александр Потехин выступили с инициативой создания экспериментальных установок уровня mega-science с принципиально новыми возможностями измерений и экспериментов, которые позволят проводить исследования на передовом уровне в ближайшие 20-30 лет, — Национального гелиогеофизического комплекса (НГГК) РАН. 

Сергей Владимирович, назначенный формально секретарем (а по существу — исполнительным директором) принятого к реализации проекта, не скрывает, что преследует и личный интерес, чисто научный, конечно же: “Чтобы решить проблему нахождения связи между максимумами и минимумами солнечной активности, нужно очень хорошо изучить так называемый альфа-эффект — преобразование тороидальных магнитных полей на Солнце в полоидальные. Он играет ключевую роль в работе “солнечного динамо”.

И только тонкая структура фотосферы Солнца нам тут может чем-то помочь. Здесь нам, в частности, будет весьма полезен КСТ — крупный солнечный телескоп-коронограф с диаметром зеркала 3 метра, один из основных объектов будущего гелиогеофизического комплекса. Очень надеемся, что с его помощью работа сдвинется с мертвой точки”. 

КСТ считается самым дорогим и сложным объектом в рамках НГГК РАН: его основную рабочую часть проектируют в Бельгии, а упомянутое зеркало будет отлито на Лыткаринском заводе оптического стекла, входящем в структуру “Ростехнологий”. 

“Всё больше и больше времени занимает общение с исполнителями работ, — поделился Сергей Олемской, — но я надеюсь, это временно, и твердо знаю, что принесет пользу”. А вот контактируя с Федеральным агентством научных организаций, несмотря на молодость его чиновников, приходится тратить не только время, но и нервы. “Всё мое взаимодействие с ФАНО — это борьба, — признался Сергей Владимирович. — Борьба за свою правоту, за получение ответов на запросы. Просто рабочими такие контакты назвать нельзя. Приведу пример. У нас в институте есть аспирантура, на которую идет финансирование из Минобрнауки. Но не напрямую, а через ФАНО. В соответствующем законе заложен принцип денежного обеспечения, и мы видим, сколько недополучаем. Я доказывал нашим кураторам из федерального агентства, что средств недостает, в конце концов они согласились… И все кануло в небытие. И таких запросов у меня не один, а около десятка по разным видам деятельности”. 

Эпизодов равнодушия и волокиты со стороны ФАНО Сергей Олемской приводил много. Например, в этом году ИСЗФ СО РАН ввел в эксплуатацию первый в России широкоугольный телескоп АЗТ-33ВМ, предназначенный для заблаговременного обнаружения опасных для Земли астероидов и комет. Институт обратился в ФАНО с просьбой выделить средства на содержание и функционирование нового инструмента. Этот запрос тоже остался без внимания.

“Не вижу я поддержки от ФАНО и в создании Национального гелиогеофизического комплекса, — не скрывает тревоги Сергей Владимирович. — Например, мы просили выделить небольшие, но очень нужные для научного сопровождения проекта финансы. Речь идет не об оплате подготовки множества обоснований: и я, и мои коллеги делаем это просто так. Мне важнее опыт, который я приобретаю. А вот экспедиции для поиска и обследования мест будущих объектов требуют реальных денег. Только чтобы найти площадку для одного из них, пришлось организовать 14 полевых выездов, а для этого нужны дополнительные средства. Работают инженеры, конструкторы, отдел капитального строительства… Генподрядчик и связанные с ним исполнители оплатить их труд не могут, это будет нарушением законодательства. ФАНО наше обращение проигнорировало, и ИСЗФ приходится отрывать средства от своего и без того небольшого внебюджета”.

С намного большим энтузиазмом Сергей Олемской рассказывает о процессах, происходящих не на Земле, а на Солнце. Например, о превращении полоидальных магнитных полей в тороидальные и о всплывании магнитных петель и образовании солнечных вспышек… Хорошо, что от чиновников солнечная активность пока еще не зависит!