История/3. Истрия науки и техники

К.ф.-м.н. Эфендиева М.А., д.ф-м.н. Распопов О.М.,

д.ф.-м.н. Копытенко Ю.А.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, Санкт-Петербургский филиал. Санкт-Петербург

Развитие системы магнитных обсерваторий в СССР 1918-1941 гг. и участие в программе II-го Международного полярного года (1931-1933 г.)

Конец XIX столетия был ознаменован большими географическими открытиями в Арктике. Один за другим на карту наносились острова, заливы, проливы. Так, Австро-венгерская экспедиция под руководством лейтенанта К. Вайпрехта открыла Землю Франца-Иосифа (1871 г.). Он считал, что разрозненные экспедиции разных стран с несогласованными программами приносят мало пользы. В 1875 г. в Граце (Австрия) на съезде немецких естествоиспытателей и врачей прозвучал призыв Вайпрехта: «Необходимо окружить северную полярную область кольцом станций, на которых проводились бы одновременно в течение одного года при помощи одинаковых приборов и одинаковыми методами различные наблюдения. Главное внимание при этом должно быть уделено геофизике… Устройство хотя бы нескольких научных станций также в Антарктике значительно повысило бы ценность результатов этой работы» [1].

Этот призыв нашел отклик как в научных, так и правительственных кругах. Разработанная Вайпрехтом программа I МПГ рассматривалась весной 1879 г. в Риме на международном метеорологическом конгрессе, где было принято обращение к правительствам с предложением принять участие в намечаемом мероприятии. Затем на конференции полярных исследователей в Гамбурге был установлен минимальный перечень научных станций, необходимых для успеха начинания. Последовало еще одно совещание. Собравшись в Берне в 1880 г. ученые избрали Президентом Международной полярной комиссии, которая возглавила работы по программе 1 МПГ, представителя России, Президента Международной метеорологической организации и директора Главной физической обсерватории в Павловске академика Г.И. Вильда. Было выбрано время проведения I МПГ: с августа 1882 по август 1883 г.

Выбор определенного времени для проведения I МПГ не был случайным. Ученые к этому времени заметили, что активность Солнца от года к году меняется. Примерно каждые 11 лет увеличивается число солнечных пятен и вспышек. Наступает так называемый максимум солнечной активности, и на 1883 г. как раз приходился такой максимум. Было уже замечено, что солнечная активность оказывает влияние на магнитные явления и полярные сияния.

В проведении МПГ, продолжавшегося 13 месяцев, принимали участие 12 стран (Австро-Венгрия, Англия, Канада, Германия, Голландия, Дания, Норвегия, Россия, Финляндия, Швеция и США), силами которых было организовано 11 станций в Арктике и 2 в Южном полушарии (США и Германия).

Для работы во время МПГ Россией были построены две магнитные обсерватории: на Новой земле в Малых Кармакулах (72^О23’N, 52^O44’E) и в труднодоступном тогда районе устья Лены, на острове Сагастырь (72^O23’N, 126^O36’E) куда полярники добирались 8 месяцев. К сожалению, с окончанием МПГ обе полярные станции прекратили свое существование. О работе в обсерватории на Новой земле был выпущен сборник «Труды русской полярной станции на Новой Земле», подготовленный руководителем станции в Малых Кармакулах лейтенантом К.П. Андреевым [2].

В результате выполнения геомагнитных наблюдений в Арктике появлялись работы сотрудников Главной Физической Обсерватории (Павловск) о связи магнитных бурь и полярных сияний. Российские ученые в исследованиях на полярных обсерваториях по программе Первого МПГ совместно с полярниками, работавшими на других зарубежных станциях в северном и южном полушариях, впервые представили научные доказательства о связи полярных сияний с возмущениями магнитного поля. Например, в обсерватории Малые Кармакулы (Новая Земля) в течение 1881-1882 года зарегистрировано 279 полярных сияний, которым достоверно соответствовали возмущения геомагнитного поля.

Научные результаты МПГ публиковались в течении 7 лет и заняли 36 больших томов. Были опубликованы ценные сведения об условиях погоды и движении льдов вдали от побережья. Много новых сведений было получено и о геомагнитных явлениях в полярных районах. Были составлены первые карты, показывающие, где и когда происходят полярные сияния, так как их впервые удалось систематически наблюдать в полосе, опоясывающей северный геомагнитный полюс на расстоянии протяженностью около 2500 км.

Итоги работы I МПГ не только внесли существенные вклад в развитие геофизики, но и показали несомненную ценность кооперации ученых различных стран. Следующий Международный Полярный год (II МПГ) был организован и состоялся лишь через 60 лет (1932-1933 гг.).

В нашей стране ему предшествовало решение ряда крупных задач в области изучения геомагнитного поля.

Период с 1918 по 1942 гг. в России (РСФСР; СССР) характеризовался обширной подготовкой к Генеральной магнитной съемке (ГМС) территории СССР и проведением ГМС с 1931 по 1942 гг. Дальнейшее проведение ГМС приостановила Великая Отечественная война. При подготовке ГМС была развита сеть пунктов векового хода с целью приведения магнитных измерений к одной временной эпохе, а также проведены фундаментальные исследования района Курских магнитных аномалий, где были обнаружены залежи железных руд.

Во время непосредственного проведения ГМС в течение 12 лет было организовано 394 экспедиции, проделано 23 024 абсолютных измерений элементов магнитного поля и более 100 000 относительных измерений вертикальной составляющей DZ, и выполнен тем самым план ГМС.

Другим важным направлением геомагнитных исследований в стране явилось интенсивное изучение магнитного поля в Арктическом регионе. Это было связано с планами реализации Северного морского пути и необходимостью с этой целью решать проблемы навигации в Арктике. Советский Союз принял активное участие в проведении II Международного Полярного года (1932-1933 гг.), организовав 4 новых арктических геомагнитных обсерватории, а также 15 морских экспедиций, во время которых также проводились магнитные измерения. Магнитные измерения на дрейфующей станции «Северный полюс – 1» (1937-1938 гг.), а также во время вынужденного дрейфа ледокола «Седов» (1937-1940 гг.) позволили впервые построить карты магнитных элементов для Арктики на эпоху 1940 г.

Важнейшей составляющей Генеральной магнитной съемки (ГМС), а также комплексного изучения возмущений геомагнитного поля, являлось развитие сети геомагнитных обсерваторий в наше стране [3].

В 1917 г. на территории нашей страны существовало 5 обсерваторий: Павловск, Займище (Казань), Екатеринбург, Зуя (Иркутск) и Корсани (Тбилиси). Для решения проблемы навигации в Баренцевом и Карском морях советским правительством, как указывалось ранее, уже в 1923 г. была основана магнитная и метеорологическая обсерватория в проливе Маточкин Шар (Новая Земля), которая была оснащена радиостанцией. В 1919 г. была организована магнитная обсерватория в Кучино (Подмосковье), данные которой имели важное значение при обработке результатов магнитной съемки в районе Курских магнитных аномалий в центральной России. Обсерватория работала непрерывно до 1933 г. С этого времени наблюдения пришлось прекратить из-за электрофикации ближайшей железной дороги. В 1925 г. Гидрометеослужба основала магнитную обсерваторию в Ташкенте. В связи с необходимостью изучения влияния магнитных возмущений на системы связи железной дороги Ленинград – Мурманск, а также проведения магнитной съемки в 1929 г. была организована магнитная обсерватория в Кандалакше на юге Кольского полуострова.

При составлении плана ГМС было принято считать ориентировочно, что магнитные вариации могут быть учитываемыми с достаточной точностью при расстоянии от места съемки до магнитовариационной станции до 500 км. Поэтому в плане ГМС, составленном в 1927 г. отмечалась необходимость организации новых обсерваторий в Одессе, Макеевке (Донбасс), Архангельске, Кузнецке, Якутске и Хабаровске (или Владивостоке). Кроме того, отмечалась необходимость организации еще двух временных обсерваторий. Магнитная обсерватория в Макеевке начала работать в 1927 г. Обсерватории в Кузнецке и Архангельске организованы не были, а обсерватории в Якутске и вблизи Владивостока были организованы в 1932 и 1933 гг., соответственно, уже в рамках реализации программы Второго Международного Полярного года (II МПГ).

Важно подчеркнуть, что выполнению программы II МПГ в Советском Союзе придавали большое значение, так как это одновременно означало освоение Арктических районов и реализации Северного морского пути. Поэтому II МПГ явился громадным стимулом для развития сети магнитных обсерваторий в Советской Арктике и на Дальнем Востоке.

II МПГ стал крупнейшим международным научным проектом начала 30-х годов прошлого столетия, в котором магнитные наблюдения в полярных районах играли существенную роль, так как с магнитными возмущениями были связаны проблемы коротковолновой радиосвязи, стремительное развитие которой происходило в те годы. Реализация II МПГ была намечена на 1932-1933 гг. В начале практической реализации радиосвязи казалось, что радиоволны должны осуществлять связь в пределах прямой видимости, но на практике связь осуществлялась на довольно значительных расстояниях, когда приемник был далеко «за горизонтом» от передатчика. Объяснение этому нашли геофизики, которые обнаружили в верхней атмосфере слой, который отражал радиоволны и, тем самым, делал возможным их прием на больших расстояниях. Этот слой получил название «ионосфера», но его свойства и поведение оставались неизвестными. Имелись лишь указания, что ионосфера подвергается возмущениям во время магнитных бурь и полярных сияний. Новые открытия, проясняя важные проблемы, вместе с тем, порождали новые, практически важные вопросы, которые требовали своего разрешения. Необходимость нового подхода к изучению геофизических процессов в высоких широтах вполне назрела. Так родилась идея Второго Международного полярного года.

Сотрудник Германской морской обсерватории в Гамбурге доктор И. Георги и ее президент адмирал Х. Доминик предложили провести II МПГ. Предложение было обсуждено на нескольких научных конференциях, которые поддержали его. Было создана Международная комиссия по проведению II МПГ, которую возглавил видный датский магнитолог доктор Д. Лакур. Советский Союз был представлен в комиссии академиком А.П. Карпинским. В нее вошли адмирал Х. Доминик, известный норвежский полярный исследователь Х. Свердруп, известные ученые из Англии, США, Франции, Канады, Швеции и других стран. Первое заседание Международной Комиссии по II МПГ состоялось в Ленинграде в августе 1930 г., на котором главным образом рассматривался вопрос о создании в 1932-1933 гг. новых полярных станций. Были установлена и дата начала II МПГ – 1 августа 1932 г., и его продолжительность – 13 месяцев. Сроки проведения II МПГ приходились на период низкой солнечной активности и сравнение вновь полученных данных с данными I МПГ, когда был максимум солнечной активности, представлял большой интерес. Дело в том, что в ХХ веке ученым уже стало очевидным влияние, которое имеют на геофизические процессы те явления, которые происходят на Солнце (многие из них подчиняются 11-летнему солнечному циклу). Было показано, что с солнечными вспышками связано развитие магнитных бурь, полярных сияний, возмущения в ионосфере и т.д. Изучение этих взаимосвязей и процессов пополнило собой программу метеорологических и океанографических работ, унаследованных Вторым МПГ от Первого МПГ.

Во II МПГ приняли участие ученые 44 стран. Работы осуществлялись более чем на 100 станциях, половина которых располагалась в Заполярье, причем не только в Арктике, но и некоторые из них - в Антарктиде. Число геомагнитных обсерваторий, расположенных севернее 60^О с.ш., выросло, по сравнению с I МПГ, с семи до тридцати, Советский Союз являлся лидером среди активнейших участников II МПГ.

В СССР было организовано 15 морских экспедиций, в которых участвовали такие видные ученые, как О.Ю. Шмидт, В.Ю. Визе, Н.Н. Зубов, М.П. Сомов, Р.Л. Самойлович, и во время которых проводились измерения элементов магнитного поля Земли. В 1931 г. была открыта самая северная в мире магнитная обсерватория на Земле Франца-Иосифа (бухта Тихая). II МПГ стимулировал развитие целой сети советских магнитных обсерваторий в Арктике. Главным управлением Главсевморпути были организованы обсерватории о. Диксон (1932 г.), Уэлен (1933 г.) и мыс Челюскина (1933 г.) [6,7]. К работам во время II МПГ было также приурочено открытие Гидрометеослужбой СССР новых магнитных обсерваторий в Якутске (1932 г.) [8] и в Май-Туне вблизи Владивостока (1933 г.). Таким образом, Советский Союз принял участие в работах II МПГ наблюдениями на 13 магнитных обсерваториях, в том числе на 5 полярных. Подчеркнем, что Советский Союз располагал наибольшим числом магнитных обсерваторий по сравнению с другими странами – участниками II МПГ.

Научные и практические результаты II МПГ для многих областей науки, включая геомагнетизм, бесценны. Были построены впервые карты погоды, охватывающие все северное полушарие и показывающие ее состояние каждые 6 часов в течение года. Измерены глубины Северного Ледовитого океана, открыты закономерности возникновения полярных сияний и их связи с солнечной активностью, изучено протекание геомагнитных возмущений и т.д.

Полному использованию материалов II МПГ помешала вторая мировая война, прервавшая сотрудничество ученых. К ее началу не все собранные материалы были изданы. Некоторые из них погибли при бомбардировках и были навсегда утрачены для науки. Многие материалы не могли принести науке пользу без сопоставления с аналогичными, оставшимися по другую линию фронта. II МПГ все же стал важной вехой в познании геофизических процессов, так как и его достижения, и его неудачи лишний раз подтвердили необходимость согласованных действий геофизиков различных стран.

Данные построенных во время II МПГ советских полярных магнитных обсерваторий были особенно ценны для обработки результатов Генеральной магнитной съемки в арктических районах, так как возмущения геомагнитного поля, вносящие погрешности в результаты, особенно сильны в высоких широтах. Кроме того, геомагнитные возмущения в значительной степени локализованы по широте, и для обработки необходимо иметь обсерваторские наблюдения вариаций геомагнитного поля на достаточно близком расстоянии.

В предвоенные годы были осуществлены дальнейшие мероприятия по улучшению координации работы всех магнитных обсерваторий. С 1937 г. штат Слуцкой (Павловской) магнитной обсерватории (входившей в состав Главной геофизической обсерватории) был увеличен и обсерватория по существу стала центральной магнитной обсерваторией СССР. Кроме того, как уже было отмечено выше, развитие коротковолновой радиосвязи в рассматриваемый период и анализ ее нарушений в высокоширотных и субарктических районах выявили необходимость комплексного изучения возмущений геомагнитного поля и их связи с солнечной активностью, полярными сияниями и возмущениями в ионосфере, которые оказывают прямое воздействие на состояние радиосвязи. Появилась необходимость прогноза радиосвязи на основе фундаментального анализа геомагнитных, ионосферных и солнечных данных, т.е. развития нового научного направления, которое в настоящее время носит название «Солнечно-земная физика». Инициатором развития этого направления стал Н.В. Пушков. Он же стал основателем в 1939 г. нового института – Научно-исследовательского института земного магнетизма (НИИЗМ). 11 октября 1939 г. вышло Постановление Совнаркома СССР об организации в системе ГУГМС Научно-исследовательского института земного магнетизма (НИИЗМ). НИИЗМ был организован на базе магнитных подразделений ГГО и стал головной организацией по комплексному изучению переменного и постоянного магнитного поля Земли в нашей стране. Директором был утвержден Н.В. Пушков, его заместителем по научной части был профессор Н.Н. Трубятчинский, руководитель группы магнитной съемки и картографии.

С 1939 г. сеть советских обсерваторий пополнилась еще одной магнитной обсерваторией в Янове, около Львова. Эта обсерватория была подчинена Львовскому университету.

В первой половине 1941 г. на территории СССР работало 18 магнитных обсерваторий (см. Таблицу 1), из них 5 принадлежали Севморпути и в научно-методическом отношении возглавлялись Арктическим научно-исследовательским институтом (Маточкин Шар, о. Диксон, бухта Тихая –ЗФИ, мыс Челюскин и Уэлен); !0 обсерваторий принадлежали Гидрометеослужбе (Слуцк, Якутск, Высокая Дубрава, Зуй, Займище, Нижнедевицк, Степановка, Май-Тун, Душети и Келес) и 3 обсеватории – другим ведомствам (Средникан – тресту «Дальстрой», Янов – университету, Амвросиевка – угольной промышленности).

Таким образом, с 1917 по 1941 гг. число магнитных обсерваторий увеличилось с 5 до 18, т.е. более чем в три раза.

Во время Великой Отечественной войны магнитные обсерватории в Слуцке, Степановке, Нижнедевицке, Амвросиевке и в Янове были разрушены немцами.

Таблица 1.

Список магнитных обсерваторий в СССР в 1941 г.

№ п/п	Название обсерватории	Географическая широта	Географическая долгота	Примечание
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18	Келес (Ташкент) Душети (Тбилиси) Май-Тун (Владивосток) Степановка (Одесса) Амвросиевка (Макеевка) Янов (Львов) Нижнедевицк (Воронеж) Зуй (Иркутск) Займище (Казань) В. Дубрава (Свердловск) Слуцк (Ленинград) Якутск Средникан Уэлен Маточкин Шар (Новая Земля) О. Диксон м. Челюскин Бухта Тихая (Земля Франца-Иосифа)	41^О25' 42 05 43 15 46 47 47 53 48 54 51 31 52 28 55 50 56 44 59 41 62 01 62 26 66 10 73 16 73 30 77 43 80 20	69^O12’ 44 42 132 20 30 53 38 29 23 44 38 22 104 02 49 51 61 04 30 29 129 40 152 19 190 10 56 24 80 24 104 17 52 48	С 1925 г. С 1933 г. С 1936 г. С 1927 г С 1939 г. С 1936 г. С 1932 г. С 1935 г. С 1933 г. С 1923 г. С 1932 г. С 1935 г. С 1931 г.

Литературы:

1. Силкин Б.И., Троицкая В.А., Шебалин Н.В. Наша незнакомая планета. Итоги Международного Геофизического Года. Изд. АН СССР. 295 с. 1962.

2. Андреев К.П. Труды русской полярной станции на Новой Земле. Часть 1. Магнитные наблюдения. Под ред. Р.Э Ленца. С.142. 1891.

3. Иванов М.М., Малинина Н.Е., Пенкевич М.С., Почтарев В.И. Магнитное поле Земли. Т. 1.: История организации и описание работ по генеральной магнитной съемке СССР. Л. ГИМИЗ. 196 с . 1957 г.

4. Калинин Ю.Д. Организация сети магнитных обсерваторий в СССР за 40 лет. Изв. АН СССР, сер. геофизическая, № 12. С. 1469-1477. 1957.

5. Малинина Н.Е. Изучение магнитного поля Земли в СССР. М. Наука. 59 с. 1978.

6. Никольский Н.Н. Полярные магнитные обсерватории СССР. Информ. сборник по земному магнетизму и электричеству, № 4, Л.-М. Гидрометеоиздат. С. 101-103. 1937.

7. Федоров Е.К. Работы по земному магнетизму на полярной станции мыс Челюскин в 1934-1935 гг. Информ. сборник по земному магнетизму и электричеству, № 3, Л.-М.: Главное управление Гидрометеослужбы СССР. С. 73-76. 1937.

8. Копылов П.А. Магнитная обсерватория в Якутске и ее работы. Информ. сборник по земному магнетизму и электричеству, № 5, вып. 2. Л.-М. Гидрометеоиздат. С. 65-68. 1940.