«Поскольку институт в Иркутске, мы искали неподалёку самые подходящие места для наблюдений»

Большая часть обсерваторий в Прибайкалье принадлежат Институту солнечно-земной физики СО РАН. Здесь изучают околоземную среду: солнечный ветер и космические лучи, магнитосферу, электромагнитное поле Земли, ионосферу, верхнюю атмосферу, ионосферное распространение радиоволн. В институте исследуются природа и динамика солнечных магнитных полей, солнечные вспышки и другие активные образования на Солнце. Институт обеспечивает прогностические центры страны оперативными данными о состоянии Солнца, ионосферы и магнитного поля Земли и  участвует в международных программах и проектах в области солнечно-земной физики. Научные программы реализуются с университетами Китая, Японии, США и Монголии.

Изначально ИСЗФ был Сибирским институтом земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн (СибИЗМИР), который основали в 1960 году на базе магнитной обсерватории. В 1992 году его переименовали в Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук.

«ИСЗФ раньше был СибИЗМИРом и вёл наблюдения за вариациями магнитного поля и радиотрассами, чтобы обеспечивать радиосвязь, – рассказывает заведующий лабораторией физики нижней и средней атмосферы ИСЗФ СО РАН Роман Васильев. – А потом, когда стало понятно, что Солнце определяет эти процессы, филиал СибИЗМИРа стал отдельным институтом академии наук, который теперь называется ИСЗФ. Именно тогда были установлены многие инструменты для наблюдения за Солнцем. Они были крайне необходимы для того, чтобы смотреть, какие процессы происходят на Солнце и как они отражаются на Земле. А поскольку институт в Иркутске, мы искали неподалёку самые подходящие места для наблюдений. Так наш институт оброс обсерваториями».

Сейчас ИСЗФ СО РАН принадлежат семь обсерваторий. Шесть из них находятся в Прибайкалье:

• Байкальская астрофизическая обсерватория в Листвянке, основанная в 1980 году. Здесь изучают солнечную активность, наблюдают нестационарные процессы в солнечной атмосфере и разрабатывают новые приборы и инструменты.
• Саянская солнечная обсерватория в посёлке Монды Тункинского района Бурятии, основанная в 1966 году. Здесь изучают магнитные поля на Солнце, ведут наблюдения солнечных активных образований и динамических процессов в солнечной атмосфере.
• Радиофизическая обсерватория «Бадары», которая была введена в опытную эксплуатацию в 1984 году. Обсерватория находится в урочище Бадары Тункинского района Бурятии. Основной инструмент обсерватории – Сибирский солнечный радиотелескоп. В быту его называют Крестом по крестообразной форме параболических антенн. Здесь наблюдают солнечную активность в микроволновом диапазоне (5,7 ГГц).
• Байкальская магнитотеллурическая обсерватория в посёлке Узуры на острове Ольхон. Здесь наблюдают переменное магнитное поле Земли и мониторят интенсивность космических лучей.
• Геофизическая обсерватория в бурятском селе Торы, основанная в 1961 году. С помощью оптических и радиофизических приборов здесь изучают воздействие Солнца на атмосферу Земли.
• Радар некогерентного рассеивания неподалёку от Усолья-Сибирского – радиофизическая установка, созданная на базе радиолокационной станции предупреждения о ракетном нападении «Днепр», которая в начале 1990-х годов была передана учёным.
• Магнитная обсерватория в посёлке Патроны под Иркутском, где изучают магнитное поле Земли, основанная в 1958 году. Обсерватория изучает глобальные и региональные характеристики постоянного геомагнитного поля и его изменений, в том числе векового хода и движения магнитных полюсов.

В состав института входит также Норильская комплексная магнитно-ионосферная станция, организованная в 1964 году, – самый удалённый полигон Института солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук. Учёные здесь наблюдают за северным сиянием и ведут измерения магнитного поля. Кроме того, ИСЗФ принадлежит и иркутский музей занимательной науки «Экспериментарий», который был создан в 2008 для популяризации науки среди населения.

На вопрос, почему на Байкале столько телескопов, Васильев отвечает: «Так сложилось исторически. Изначально институт определял территорию, а потом уже для установок в регионе выбирались наиболее подходящие места. Одним из таких мест стала Тункинская долина, потому что там самое ясное небо и много солнечных дней. Плюс наш регион находится высоко над уровнем моря и рядом есть Байкал. Это очень хорошее место для того, чтобы искажений в атмосфере было поменьше».

«Наши установки позволяют достаточно дёшево для экспериментальной физики видеть те события, которые мало кто видит из иностранных коллег»

У научно-исследовательского института прикладной физики Иркутского государственного университета в Прибайкалье две установки: это гамма-обсерватория TAIGA и нейтринная обсерватория – Байкальский телескоп Baikal-GVD. Оба эти проекта являются крупными международными коллаборациями.

• Гамма-обсерватория TAIGA – это экспериментальный комплекс, который существует с середины 1990-х годов на астрофизическом полигоне в Тункинской долине. За это время комплекс вырос из небольшого устройства, состоящего из детекторов атмосферного черенковского света, в один из самых крупных инструментов в мире для решения задач гамма-астрономии. В коллаборации TAIGA госуниверситет является базовой организацией. «Мы уже достигли неких результатов, очень интересных с точки зрения науки, – говорит Андрей Танаев, директор НИИ прикладной физики ИГУ. – Наши установки позволяют достаточно дёшево для экспериментальной физики видеть те события, которые мало кто видит из иностранных коллег. Пока что установка модельная, но мы уже достигли площади в один квадратный километр. Сейчас эта установка является одной из крупнейших в мире. Когда мы достигнем следующей цели в 10 квадратных километров, она будет самой крутой. При условии, что с финансированием всё будет хорошо»
• Нейтринная обсерватория Baikal-GVD находится в воде Байкала неподалёку от 106-го километра Кругобайкальской железной дороги. Она основана в 1981 году. Здесь учёные изучают нейтрино – электрически нейтральные элементарные частицы.

Иркутский университет здесь является одним из участников коллаборации. Базовой организацией в ней является Институт ядерных исследований РАН, а основное финансирование осуществляет Объединённый институт ядерных исследований. Сейчас Байкальский глубинный нейтринный телескоп – самая большая подобная установка в Северном полушарии. В Южном есть другая – нейтринная обсерватория IceCube, расположенная в толще арктического льда. В декабре этого года оба телескопа зарегистрировали значимое для мира научное событие – поймали сигнал от вспыхнувшего радиоблазара. Учёные предполагают, что конкретное нейтрино прилетело из космоса, а не было рождено в атмосфере Земли.

На вопрос о том, какую практическую пользу могут принести данные, которые обрабатывает телескоп, декан физического факультета ИГУ Николай Буднев отвечает встречным вопросом: «А для чего люди сотни, тысячи лет глядят на звёзды и хотят понять, что происходит там, в космосе? И может ли это повлиять на урожайность кукурузы?» Буднев приводит пример: космические исследования привели к развитию технологий. Теперь они упрощают жизнь каждого человека, который использует системы GPS и следит за прогнозом погоды.

Директор НИИ прикладной физики ИГУ Андрей Танаев приводит другой пример: «Две недели назад я вернулся из Дубны. Они там придумали метод сепарации молока для получения сметаны. Технологии позволяют делать сливки быстро, эффективно и дёшево. При этом технологии, которые там изучают, – это почти тот же космос, как и тот, которым мы тут занимаемся».

Танаев говорит ещё о двух прикладных аспектах фундаментальной физики. Во-первых, ни одна страна, в которой нет фундаментальной экспериментальной науки, не является передовой с точки зрения развития технологий. Во-вторых, все прикладные вещи, которые используются в фундаментальной науке, – микросхемы, схемы обмена информацией, электроника – становятся востребованными и среди предпринимателей. Например, говорит Танаев, Интернет родился как способ обмена информацией между исследователями, которые занимаются элементарными частицами, рождающимися в ускорительных технологиях. А теперь представить современную жизнь без Интернета практически невозможно.

Танаев называет Иркутск столицей российской экспериментальной астрофизики и говорит, что главными причинами этого являются высота над уровнем моря и наличие вблизи Иркутска крупного научно-образовательного центра.

И климат, и история

Кроме установок ИСЗФ СО РАН и НИИ ПФ ИГУ в Прибайкалье находятся несколько установок организаций из других городов:

• Один из телескопов глобальной сети телескопов-роботов МАСТЕР от Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга (ГАИШ), научно-исследовательского института, являющегося одним из подразделений МГУ имени М.В. Ломоносова. Основной целью этого проекта является создание обзора всего видимого неба, получаемого в течение одной ночи. Так учёные занимаются поиском тёмной энергии посредством открытия и фотометрии сверхновых, поиском экзопланет, наблюдением эффектов микролинзирования, открытием малых тел Солнечной системы и мониторингом космического мусора.
• Телескоп КВАЗАР, принадлежащий институту прикладной астрономии Санкт-Петербурга. В состав комплекса входят три радиоастрономические обсерватории: «Светлое» (в Ленинградской области), «Зеленчукская» (в Карачаево-Черкесии) и «Бадары» (в Бурятии). Обсерватории объединены в глобальный радиотелескоп с эффективным диаметром «зеркала» более 4400 км.

Сотрудник Астрофизической обсерватории ИГУ Михаил Меркулов водит экскурсии по обсерваториям Тункинского района. На вопрос, почему в Прибайкалье столько телескопов, он отвечает: «На Байкале большое количество солнечных дней – это серьёзное преимущество для проведения наблюдений. При этом здесь есть места с хорошими условиями с точки для наблюдения атмосферы. Например, Листвянка. Солнечных дней здесь меньше, чем на Ольхоне, но благоприятные атмосферные условия помогают проводить высококачественные астрономические наблюдения. Что касается радионаблюдений – для них атмосферные условия не важны. Телескопы выгодно располагать в местах, где можно без помех осуществлять наблюдения от горизонта до горизонта. Идеально подходит долина, обнесённая горами, которые защищают её от радиошумов города, предприятий и военных объектов.

Играют роль и высокогорье, и наличие рядом озера Байкал. Здесь есть долины, горы, водные поверхности – сочетание этих географических особенностей создаёт условия для размещения обсерватории.

Но есть и исторический контекст, связанный с тем, что здесь находятся госуниверситет и ИСЗФ. Где в таком случае будут открывать радиофизический комплекс? Конечно, поближе к институту».