Спектр жизни. Ученый из Иркутска месяцами дежурит в обсерватории среди гор

Среди заснеженных гор Восточного Саяна, на границе России и Монголии, с 60-х годов прошлого века работает одна из крупнейших солнечных обсерваторий России – Саянская обсерватория Иркутского института солнечно-земной физики.

Обсерватория построена в горах не случайно, на высоте в две тысячи метров сложились практические идеальные астроклиматические условия для такого объекта. Целая группа телескопов расположилась на горе под названием Часовые сопки. Она находится вблизи деревни Монды. Чтобы добраться туда из Иркутска, нужно преодолеть 300 километров пути, получить пропуск в пограничной службе, однако даже это не значит, что вас просто так пропустят на территорию обсерватории. Но туда удалось попасть редактору “Иркутск Сегодня”.

Обсерватория занимает довольно большую территорию, на то, чтобы обойти ее, потребуется не меньше часа. В одной ее части жилые постройки, в другой, чуть выше – инструменты для наблюдения за Солнцем, звездами и отдаленными галактиками. Один из инструментов – телескоп АЗТ-14 (автоматизированный звездный телескоп). Он способен отслеживать полеты космических аппаратов, спутников, в том числе на нем вели наблюдение за запуском станции на Марс в 1971 году. Есть еще два звездных телескопа – АЗТ-33ИК (инфракрасного диапазона), и АЗТ-33ВМ (видимого диапазона). На них проводят уникальные исследования звезд, галактик, квазаров, отслеживают и каталогизируют космический мусор. Эти инструменты включают в семь часов вечера и выключают лишь под утро. Тогда их сменяют солнечные телескопы.

Дневной дозор

Фактически на балансе обсерватории 5 солнечных телескопов, но сейчас часть из них находится на реконструкции и в ожидании новых задач. Мы побывали на автоматизированном солнечном телескопе (АСТ). Он является одним из крупнейших в своем роде в мире, оснащен спектрографами и магнитографами, которые позволяют видеть процессы и эволюции солнечных образований, пятен, факелов, флоккул. В целом телескоп нацелен на изучение нижних слоев атмосферы Солнца.

АСТ установлен в обсерватории в 74 году, последние 17 лет на нем работает Василий Пуляев, научный сотрудник ИСЗФ СО РАН, ученый и инженер. Василий просыпается вместе с Солнцем, ведь его рабочий день прямо зависит от времени, в которое можно наблюдать атмосферу Солнца.

Как и каждый научный сотрудник Саянской обсерватории, Василий часть времени работает здесь, в горах, другую часть времени трудится в институте, расположенном в городе Иркутске. Но он является рекордсменом института по количеству дней в году, которые проводит именно в обсерватории. Как-то раз приехал на свою смену, которая должна была продлиться два дня, но остался на посту на три месяца – по различным причинам никто не смог его сменить в назначенное время.

“Мне здесь нравится. Как на курорте. Нынешняя моя смена продлится три недели. Живу в доме с печным отоплением, нам завозят дрова, я сам их колю, сам печь затапливаю в доме. Воду привозят с реки Иркут. Душа или ванной, конечно, здесь нет, мыться ходим в баню. В обсерватории есть интернет, у меня с собой ноутбук, так что от цивилизации я не оторван, смотрю в том числе научно-популярные фильмы и сериалы. Очень неплох сериал “Экспансия”, а вот “Интерстеллар” мне не понравился, слишком в нем много расхождений с реальной наукой”.

Домики с печками здесь очень уютные, небольшие, аккуратные, с кухнями и спальными комнатами. Туалет на улице, но вполне комфортный.Столовая располагается в отдельно стоящем здании, так что перед приемом пищи – обязательная разминка. В столовой работают повара вахтовым методом, готовят вкусно и много, и очень по-домашнему.

Василий рассказывает, что попал на эту работу сразу после института, в котором отучился на физика. Как окончил вуз, приступил к поискам. Ему предложили работать на предприятии по печати на футболках, было еще одно предложение, не связанное с наукой. И один из знакомых посоветовал прийти в Институт солнечно-земной физики.

“Конечно, я пришел, узнал, что есть вакансия и решился. Для этого и учился на физика. С телескопами такого порядка раньше дела не имел, но освоил его за неделю. И вот уже 17 лет здесь… Ни о чем не жалею. Помимо работы, пишу диссертацию, как и другие ученые, пытаюсь понять загадки, на которые пока нет ответа. Вся физика Солнца не изучена в полной мере до сих пор. К примеру, факелы на Солнце. Это как раз моя специализация. Сейчас пытаемся понять, почему они такие яркие и белые, в отличие от тех же пятен на Солнце – черного цвета”.

Василий Пуляев провел нас по всему зданию телескопа, показал и рассказал, что он из себя представляет и как действует.

Телескоп – это целый комплекс аппаратуры, размещенной в нескольких помещениях. Внутри довольно холодно, лишь одно небольшое помещение обогревается – в нем можно наблюдать за показателями работы аппарата, выпить чай и кофе.

АСТ относится к типу горизонтальных солнечных телескопов, он включает в себя целостатную установку – систему из двух плоских зеркал диаметром 800 миллиметров, обеспечивающую непрерывное слежение за Солнцем. Целостат направляет солнечный свет на главное сферическое зеркало и строит изображение Солнца на фотоприемной аппаратуре. По своим размерам и качеству оптика телескопа является самой крупной в России.

Телескоп оснащен солнечным магнитографом для измерения магнитных полей и скорости движения плазмы в солнечной атмосфере и регистрации их изменений со временем. Именно на этом телескопе впервые была получена детальная картина всплытия магнитного поля активной области из нижних слоев Солнца на поверхность, а также что магнитный поток активной области не полностью диссипирует в процессе ее эволюции или покидает Солнце, а часть его погружается обратно в нижние слои Солнца.

Телескоп работает не для того, чтобы выводить красивые изображения Солнца. Большая часть информации с него поступает на компьютеры в виде линий и других данных, понятных только ученым.

В спектре Солнца

В атмосфере Солнца присутствуют водород, железо, хром, кальций, натрий и другие элементы. Телескоп распознает их и выводит их спектральные линии. В зависимости от того, как эти линии себя ведут, можно сделать выводы о том, как ведет себя атмосфера Солнца, есть ли на Солнце сейчас активность или оно спокойно, идут ли возмущения магнитных полей, какое давление в них сейчас. Ученые анализируют данные спектральных линий и получают информацию о составе вещества, бурлящего в солнечной атмосфере. Каждый элемент обозначает своя спектральная линия, поскольку из всего непрерывного светового спектра для отдельно взятого элемента есть определенные лишь для него длины волн, которые может поглощать или испускать. Именно изучение солнечного спектра показало, что на Солнце присутствуют почти все известные химические элементы из таблицы Менделеева. Больше всего водорода (Н) – 80%. Затем следуют гелий (Не) – около 20%. В меньших долях – другие, к примеру, железо (Fe1-е), магний (Mg), кальций (Са), натрий (Na). По их спектральным линиям ученые могут понять, в каком состоянии эти элементы сейчас находятся, как их состояние и количество изменяется. В видимой области спектра Солнца наиболее интенсивны линии ионизованного кальция и линии водорода. Как мы помним, звезды во Вселенной различны по цветам, что связано с температурой. У холодных звезд цвет красный. С повышением температуры цвет переходит в оранжевый, желтый, голубой, белый. А с уменьшением температуры растет количество металлов. Так что спектральный анализ помогает определять температуру звезды, ее химический состав.

Солнечные факелы

А вот и понятное нам изображение. На фото – наше Солнце, вверху справа мы видим некие белые пятна. Это те самые факелы на Солнце (не путайте их с пятнами или солнечными вспышками). Они представляют собой более яркие по сравнению с общим фоном образования на поверхности нашей звезды, которые могут занимать большую часть видимой поверхности Солнца. Один такой факел может быть размером в диаметре больше, чем Земля.

Солнечные факелы образуются в активных областях магнитного поля Солнца, то есть там, где магнитное поле выходит на поверхность, и мы можем наблюдать стенки конвективных ячеек. Факелы образуются на активной широте Солнца, и могут оставаться там месяцами, прямо сейчас на Солнце наблюдают два факела, каждый из которых превышает размеры Земли. Факелы, вероятно, являются очень горячими областями. До сих пор ученые точно не знают, почему они такие яркие, но, возможно, как раз из-за температуры. В факелах могут наблюдаться солнечные пятна, а могут и нет. Известно точно, что так же, как и количество пятен, количество факелов зависит от солнечной активности. Сейчас и тех, и других не много, так как Солнце находится только в начале своего цикла, который ведет отсчет от 2020 года.

Впереди еще много работы

“Я продолжу работу, продолжу изучать факелы и их загадки. И, конечно, ожидаю строительства нового телескопа в рамках создания гелиогеофизического комплекса. Здесь, в Мондах, планируется строительство Большого солнечного телескопа – коронографа, который сможет одновременно исследовать и нижние слои атмосферы Солнца и его корону, являющуюся верхним, самым разреженным и горячим слоем”.

Василий рассказывает, что место под строительство объекта уже определено. Сейчас продолжается работа над проектированием здания и оборудования. По словам ученого, это будет здание высотой в 50 метров, в котором разместится как сам Большой солнечный телескоп, так и инженерные помещения, и жилые.

“Честно, не знаю, насколько это будет удобно. Мне нравится сейчас жить в отдельном небольшом домике. Вокруг красивая природа, тишина, только волки иногда воют. Но, безусловно, новый телескоп, который будет больше существующего, современнее, даст нам больше возможностей для разгадок тайн вселенной и приведет к научным открытиям”.