Исследователей атмосферы обвинили в падении надоев у коров: «Распускаем радиацию»

Исследователей атмосферы обвинили в падении надоев у коров: «Распускаем радиацию»

Весь Некоузский район Ярославской области в эти дни наблюдает чудо чудное: в небе над поселком Борок висит аэростат, белый с синим, парящий в воздухе подобно огромному киту. «Туристов катают, что ли», – говорит старушка в сельском поселении Веретея, покупая хлеб в сельпо. «Не, – вторит ей другая, – это они что-то распыляют. А потом помидоры все зеленые». На самом деле это проводят научные исследования сотрудники геофизической обсерватории «Борок» Института физики Земли.Нам повезло. Покружив на машине по лесу, мы выехали на экспериментальное поле, где тихонько потрескивают приборы, пахнет еловыми шишками – это закипел самовар, а научные сотрудники сгрудились за деревянным столиком – пьют чай и обсуждают результаты работы.

Как в космосе

«Аэростат – лишь видимая часть работы, наземные исследования не менее важны и трудоемки, – объясняет Константин Афиногенов, научный сотрудник геофизической обсерватории, начальник полевого экспедиционного отряда. – Наша работа сезонная, все эти приборы устанавливаются, когда сходит снег, и до первого снега – октябрь-ноябрь. Здесь мы ведем наблюдения за атмосферным электричеством, проводим метеорологические наблюдения, а также смотрим за активностью радона – естественного радиоактивного газа».

Данные по изменению напряженности электрического поля, плотности вертикального атмосферного электрического тока, концентрации ионов в воздухе, температуре, влажности, ветру, осадкам регистрируются и сохраняются в базах данных. Аэростат измеряет все то же самое, но наверху, на высоте порядка ста метров.

Отличие наземного комплекса от аэростатного – массогабаритные показатели и энергопотребление. В аэростатном оборудовании важен каждый грамм веса – прямо как в космосе. Туда даже букашку лишнюю посадить нельзя. Грузоподъемность аэростата ограничена, всего 25 кг, причем нет возможности питать оборудование с помощью кабельных линий, вся работа ведется от автономного источника — аккумулятора, вес которого тоже должен быть минимальным. Чтобы оборудование работало достаточно долго, энергопотребление должно быть сведено к минимуму.

При этом на максимально облегченной аэростатной платформе в автоматическом режиме работает целая куча приборов и устройств, измеряющих напряженность атмосферного электрического поля, концентрацию легких аэроионов, аэрозольных частиц, объемную активность радона, температуру и влажность воздуха, а еще телеметрическая аппаратура – спутниковое навигационное оборудование, барометрический высотомер, 3D компас и акселерометр-гироскоп. Все эти приборы управляются автономной системой сбора данных на базе микрокомпьютера, а связь с платформой осуществляется по Wi-Fi каналу.

Голь на выдумки хитра

Возникает закономерный вопрос – зачем всё это нужно? Оказывается, важное значение имеет распределение электрических характеристик атмосферы именно в приземном слое и внутри атмосферного пограничного слоя, до высот, где образуются облака. Здесь изменчивость наблюдается сильнее всего. Сейчас есть достаточно много публикаций о наблюдениях за атмосферным электричеством выше атмосферного пограничного слоя с помощью самолетов и беспилотников, а таких исследований почти нет. «Мало того – то, что делаем мы с таким набором оборудования, не делал никто и никогда в мире», – подчеркивает Константин Афиногенов.

Техника, которой пользуются геофизики, уникальна. С аэростатом они работают с 2014 года, а наземные наблюдения ведутся уже много лет, с 70-80-х годов прошлого века. Начинал это Сергей Васильевич Анисимов, нынешний директор обсерватории, часть приборов – его личная разработка. Это, например, электростатические флюксметры или антенна токового коллектора диаметром 300 метров. Круглый год 24/7 без праздников и выходных, в полевых условиях под открытым небом флюксметр работал исправно в течение 15 лет, и ремонтировать его пришлось только после того, как рядом с ним произошел мощный разряд молнии. А после ремонта он работает уже 12 лет без остановок. Такая надежность оборудования в геофизике – правило, а не исключение.

Позже коллективом геофизиков были разработаны и изготовлены датчики концентрации легких аэроионов, которые позволяют измерять количество ионов – молекул воздуха, которые потеряли один электрон, или, наоборот, приобрели лишний. Ионы в воздухе, или аэроионы, определяют электрическую проводимость атмосферы и влияют на многие атмосферные явления. В нормальной среде концентрация легких аэроионов в одном кубическом сантиметре воздуха может быть в диапазоне от десятков до тысяч штук. Причем ионы разного заряда могут иметь и разную концентрацию.

Помимо концентрации и заряда ионов есть еще такая характеристика, как подвижность — это то, насколько ион мобилен в электрическом поле. Ион с высокой подвижностью в электрическом поле движется гораздо быстрее, чем ион с низкой подвижностью. А раз движется быстрее, значит и вносит более существенный вклад в электрическую проводимость воздуха. «Мы привыкли считать, что воздух — это диэлектрик, то есть не проводит электрический ток, – поясняет Константин Афиногенов. – Однако это не так: наличие ионов делает воздух проводником электричества, хотя мы этого совсем не ощущаем, так как токи, образованные ионами, очень малы. Так вот датчик концентрации аэроионов, разработанный нашим коллективом, позволяет одновременно измерять концентрацию аэроионов положительного и отрицательного заряда, и с применением специальной методики измерений можно даже разделить концентрацию аэроионов по подвижностям. Чувствительность прибора такова, что он надежно детектирует один ион в кубическом сантиметре воздуха».

Особняком стоит оборудование для аэростатных наблюдений, которое также разработано и изготовлено в Борке. Пришлось решить массу нетривиальных задач, чтобы уложиться в требуемые параметры и при этом не пожертвовать чувствительностью и отказоустойчивостью приборов.

Предсказать пожар

Такие приборы невозможно ни купить, ни где-либо заказать. Сколько геофизики ни пытались дать такую заявку, все отказываются или назначают невероятные цены и сроки. Вот и приходится всё делать самим. А заодно становиться специалистами в очень широком круге дисциплин – электроника, программирование, техническое 3D моделирование, навыки работы в слесарной мастерской с ручным инструментом, знание принципов построения радиоэлектронной аппаратуры. Кроме того, частая работа в полевых условиях формирует практические навыки выживания в дикой природной среде.

Какие же результаты этой непростой работы? «В первую очередь, это экспериментальный материал для моделирования изменений атмосферного электричества, – говорит Константин Афиногенов. – Хорошая математическая модель позволит по каким-то единичным признакам иметь представления обо всем спектре электрических характеристик атмосферы».

Выверенная модель обладает предсказательной силой. Атмосферное электричество связано, например, с метеорологической обстановкой. Мы хотим предсказывать катастрофические события – сильные грозы, ураганы, шквалистый ветер. Но это очень сложно, поскольку обычно они носят внезапный характер. Эти исследования могут здесь помочь, так как дадут дополнительные параметры прогнозируемых явлений. К примеру, есть наблюдения, что перед ураганом сильно меняется напряженность электрического поля. Также по характеру изменения электрического поля можно оценивать вероятность возникновения грозовых явлений, в том числе и несущих серьезную опасность.

Самые свежие новости медицины на нашей странице в Вконтакте

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>