НЕОБХОДИМО ПРОГНОЗИРОВАТЬ ГРОЗОВУЮ АКТИВНОСТЬ,

- Г-н Чилингарян, в Ереванском физическом институте Национальной научной лаборатории им. А.Алиханяна прошла международная научная конференция "Физика высоких энергий в атмосфере". Судя по числу зарубежных участников, эта тематика актуальна...

 - Отделение космических лучей ЕрФИ занимается физикой высоких энергий в атмосфере с 2009 года. Тогда мы начали систематически регистрировать потоки элементарных частиц, которые рождались не в космосе, а в грозовых облаках над Арагацем. Арагац - уникальное место. Пучки частиц идут здесь, как на ускорителе, особенно в весенний и осенний периоды, когда грозы на Арагаце гремят почти ежедневно. На Земле одновременно происходят от одной до двух тысяч гроз, но распределены они неравномерно, наиболее часто грозовые облака появляются в районах экватора и в горах. За шесть лет нам удалось неплохо исследовать потоки частиц, идущих от грозовых облаков, мы зарегистрировали сотни событий наземных возрастаний космических лучей. Измерили интенсивности потоков электронов, гамма-квантов и нейтронов, оценили энергетические спектры, создали модели процессов физики высоких энергий в атмосфере. На основании полученных знаний мы используем потоки грозовых частиц для исследования одной из самых важных проблем атмосферной физики - проблемы возникновения молний.

Электрическая природа молнии была раскрыта в исследованиях Бенджамина Франклина еще в 1765 году, но за два с половиной века ученые так и не смогли создать теорию физических процессов ее возникновения. И в наше время о природе молний мы знаем далеко не все. Возможно, теперь, когда для разгадки этого явления исследуются частицы, которые проходят через грозовое облако и несут информацию о возникновении разрядов молнии, удастся наконец создать эту физическую модель. Молния - гигантский электрический искровой разряд в атмосфере - длится всего несколько десятых долей секунды и состоит из нескольких еще более коротких разрядов. Благодаря скоростной фотографии - до 20 тысяч кадров в секунду - и специальной аппаратуре, регистрирующей быстрые изменения электрического поля с микро- и наносекундной точностью, сегодня уже можно видеть, как происходят эти события и как они связаны между собой. Разработанная нами методика синхронизации регистрации атмосферных разрядов с потоками элементарных частиц дает богатый экспериментальный материал, его мы сейчас и анализируем. Конференции, которые мы организуем совместно с Институтом ядерной физики им. Д. Скобельцына МГУ, способствуют развитию атмосферной физики высоких энергий. В этом году в работе конференции, проходившей на нашей станции в Нор-Амберде, приняли участие представители двух крупных научных центров США, в том числе НАСА, а также России, Японии, Франции и Германии.

- Что стало главным предметом обсуждения?

- Это вопрос о роли частиц от грозовых облаков в исследовании разряда молнии. Грозовое облако - огромный конденсатор энергии, там происходят очень сложные физические процессы. Потоки частиц движутся вниз и наверх. Энергия потоков настолько сильна, что спутник даже на расстоянии 500 км от грозового облака может регистрировать вспышки гамма-квантов. Интересных докладов было много, но я хотел бы отметить выступление японского физика Еко Като. Созданный его группой сложный прибор предназначен для проведения экспериментов с антинейтринными пучками атомных реакторов. После аварии на Фукусиме все реакторы в Японии были остановлены. Тогда он и его группа начали заниматься новой тематикой - физикой высоких энергий в атмосфере, модифицировав для проведения этих исследований свой прибор. Современный детектор элементарных частиц можно использовать для разных целей.

После распада СССР мы не могли создавать крупные экспериментальные установки, приходится приспосабливать имеющиеся приборы к решению новых задач. Так, в тяжелые для Армении годы мы не только развили на Арагаце два новых научных направления, а именно космическую погоду и атмосферную физику высоких энергий, но и стали в этих направлениях одними из мировых лидеров. Детекторы, регистрировавшие широкие атмосферные ливни, инициированные галактическими космическими лучами, регистрируют сейчас потоки частиц, идущие от грозовых облаков. Мы не отказываемся от традиционной тематики - исследования процессов ускорения космических лучей в Галактике, но нельзя всю жизнь решать одну задачу. Завершены эксперименты с частицами высоких и сверхвысоких энергий, по результатам наших исследований опубликованы статьи, и мы приступили к решению новых задач.

- Институт ядерной физики им. Скобельцына - ваш партнер в этом проекте?

- Это один из мировых лидеров по проведению физических экспериментов в космосе. Даже в тяжелые и для российской науки 90-е годы они продолжали запускать на орбиту спутники с физическими приборами. Такие приборы по измерению ультрафиолетового и инфракрасного излучения недавно установлены и на Арагаце. Это сотрудничество стало возможным благодаря крепким связям ЕрФИ с этим институтом, длящимся 60 лет, с тех пор, как группа сотрудников МГУ совместно с армянскими физиками создала первый в мире ионизационный калориметр. Теперь к измерениям магнитных и электрических полей, нейтральных и заряженных частиц мы добавили измерения ультрафиолетовых и инфракрасных лучей от атмосферных разрядов. Возможно, это даст новую информацию, позволит отслеживать механизмы генерации молнии. Наш подход - измерять как можно больше параметров исследуемых физических процессов. Грозовые облака располагаются прямо на Арагацкой станции, и мы, в отличие от орбитальных гамма-обсерваторий, можем измерить все параметры, влияющие на ускорение частиц и возникновение молний. Мы объявили конкурс на создание "летающих лабораторий", измеряющих динамику изменения характеристик грозовых облаков на высотах до 200 м над Арагацем. Молодые инженеры-робототехники из центра "Тумо" и Американского университета создали интересные приборы. Собираемся их испытать в ближайшее время.

- НАСА занимается физикой высоких энергий в атмосфере с помощью спутников?

- Основное "окно" во Вселенную помимо оптики - это гамма-излучение. Гамма-кванты высоких и очень высоких энергий приносят огромную информацию о самых высокоэнергичных процессах Вселенной - взрывах сверхновых звезд, столкновениях нейтронных звезд и т.д. Основные приборы расположены на спутниках, так как атмосфера поглощает гамма-излучение. Кроме сканирования Вселенной они регистрируют вспышки гамма-квантов от Земли. Оказалось, что во время сильных гроз в экваториальных областях электроны на высотах от 12 до 16 км ускоряются в направлении открытого космоса и рожденные ими гамма-кванты регистрируются спутниковыми приборами. Майкл Бригс,  сотрудник НАСА в Университете Алабамы, посвятил свой доклад этим вопросам. Мой бывший аспирант Баграт Маилян проходит сейчас пост-докторскую практику в этом центре, что тоже способствует укреплению наших связей с НАСА.

- В начале 2000-х ЕрФИ стал заниматься космической погодой и физикой Солнца. С чем было связано появление этих направлений?

- В те годы Солнце вело себя очень активно, и безопасность спутников и некоторых земных технологий была актуальна. Мощнейшие выбросы заряженных частиц становились причиной сильных магнитных и радиационных бурь на Земле, угрожая надежности коммуникационных и навигационных услуг. Европейский Союз, Япония и США приняли тогда многомиллиардные программы по исследованию космической погоды и созданию службы по ее оповещению. А так как установки Арагаца позволяли регистрировать предвестники солнечных бурь, мы также начали свой проект по космической погоде. Разработанные в Отделении физики космических лучей ЕрФИ специальные детекторы были установлены в четырех странах мира для исследования "солнечных ускорителей" частиц и оповещения о надвигающихся солнечных бурях.

Однако в последние 10 лет Солнце ведет себя достаточно спокойно, мы не регистрируем на Арагаце потоков "солнечных протонов", как в январе 2005 г., когда мы оценили максимальную энергию солнечных ускорителей. Мониторинг солнечной активности стал достаточно рутинной работой. И мы нашли новую тематику - "физику высоких энергий в атмосфере", которая сейчас развивается во многих странах. В Японии и США идут широкие исследования по этой проблематике и из космоса, и наземными установками. От развития физики атмосферы зависит, насколько хорошо мы сможем представлять, какая погода ожидает нас в будущем. Количество гроз и их распределение по поверхности Земли меняется в последние годы. Возможно, деятельность человека вносит в этот процесс существенные коррективы. Необходимо предвидеть, к каким последствиям может привести уменьшение или увеличение грозовой активности, чем это обернется для человечества. В последние годы грозы над сушей гремят все чаще, а молнии бьют прежде всего по местам, где в воздухе особенно велика концентрация аэрозолей - дымов и выбросов. С каждым годом от удара молнии погибает все больше людей. В США, где ведется такая статистика, ежегодно страдают от удара молнии около тысячи человек, более 100 из них погибают на месте. Не зная, какие изменения погоды нас ожидают, мы окажемся перед очень серьезными проблемами.

- Можно сказать, что вы идете на грозу?

- Не мы идем на грозу, а гроза идет на нас. Мы стараемся ее изучить, но пока больше вопросов, чем ответов. Я стал физиком благодаря замечательному фильму "Иду на грозу" по книге Даниила Гранина, но грозой никогда прежде не занимался, и вот гроза сама пришла ко мне.