Научный сотрудник лаборатории исследования плазменно-волновой структуры магнитосферы Института солнечно-земной физики СО РАН, кандидат физико-математических наук Ольга Михайлова и инженер-исследователь той же лаборатории, аспирант института Александр Рубцов стали лауреатами областного конкурса в сфере науки и техники в номинации «За лучшие научные, научно-технические и инновационные разработки молодых ученых». На конкурс завершенных научных проектов они представили работу «Взаимодействие ионов с ультранизкочастотными волнами в кольцевом токе: теоретический и экспериментальный аспекты».
По результатам теоретических и экспериментальных исследований, проведенных с апреля 2019 года по январь 2022 года, молодые ученые опубликовали четыре статьи в профильных журналах первого квартиля. Целью работы являлось изучение взаимодействия электромагнитных волн с частотами от нескольких мГц до нескольких Гц с высокоэнергичными заряженными частицами в области кольцевого тока магнитосферы Земли. Эти волны являются важным фактором космической погоды, поскольку они способны переносить электромагнитную энергию на огромные расстояния без существенных потерь. Они взаимодействуют с заряженными частицами, ускоряя или замедляя их. Волны способны ускорить электроны до огромных скоростей, в результате чего те могут выводить из строя аппаратуру космических аппаратов и наносить вред здоровью космонавтов. В то же время, некоторые популяции частиц неустойчивы и могут представлять источник свободной энергии для генерации волн.
- Наше исследование – это шаг к составлению точного прогноза космической погоды, который позволит обеспечить безопасность космических аппаратов и космонавтов, - отметила Ольга Михайлова. - В работе над теоретической частью проекта был открыт ряд новых эффектов, позволяющих понять, почему мы наблюдаем волны в конкретной области магнитосферы и почему они приобретают интересующие нас свойства. В результате, были созданы новые теоретические модели, позволяющие описать свойства волн в плазме с тяжелыми ионами (кислород и гелий), которые появляются в магнитосфере в больших количествах после магнитных бурь.
- Верификация существующих теорий взаимодействия ультранизкочастотных волн с частицами проводилась по данным космических аппаратов, - пояснил Александр Рубцов. - Основным инструментом для исследований стали зонды «Ван Аллен» (Van Allen Probes) - два идентичных спутника, летавших в паре. Они изучали радиационные пояса и область кольцевого тока вокруг Земли. В результате совместной работы с коллегами из Пекинского университета (Китай) было обнаружено несколько уникальных случаев наблюдения волн во время суббурь (более коротких явлений, чем магнитные бури). Мы установили, что волны генерируются еще до того момента, как частицы попадают в магнитосферу после начала суббури.
Первый заместитель директора ИСЗФ СО РАН Сергей Олемской подчеркнул, что среди всех лауреатов конкурса работа молодых ученых института оказалась единственным фундаментальным исследованием:
- Интеграция теоретического и экспериментального подхода в изучении процессов взаимодействия ультранизкочастотных волн с заряженными частицами высоких энергий находится на переднем крае современной науки. Тот факт, что наши молодые ученые оказались в числе победителей конкурса, подчёркивает важность и актуальность научных исследований, проводимых в институте. Институт использует все возможности, чтобы привлекать молодых ученых, в том числе аспирантов и магистрантов, к научно-исследовательской деятельности. Приток молодежи особенно необходим в связи с реализацией мегапроекта Национального гелиогеофизического комплекса РАН, который сейчас строится силами ИСЗФ СО РАН в Иркутской области и Республике Бурятия.