Сто років Полтавській обсерваторії

З часом сфера її інтересів розширилася і додалися дослідження особливостей внутрішньої будови Землі, динаміки її поверхні та земних припливів; вивчення землетрусів; моделювання геофізичних процесів у земній корі для нафтогазовидобування; вивчення джерел космічного довгохвильового радіовипромінювання.

Про все це розповів кореспондентці Укрінформу Микола Тищук – науковий співробітник Полтавської гравіметричної обсерваторії Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна Національної академії наук України.

ЗНАТИ СИЛУ ТЯЖІННЯ – РОЗУМІТИ, ЯК ЖИВЕ НАШ СПІЛЬНИЙ ДІМ

Микола Федорович веде мене територією, де час, здається, сповільнив свій біг. Це місце дихає історією: колишня садиба художника Григорія Мясоєдова з будівлею його сина Івана початку XX століття стала прихистком для науки. Облаштував її академік Олександр Орлов.

– Академік Олександр Орлов мав амбітний план, – розповідає науковець, прямуючи до старовинної будівлі. – Він прагнув поєднати астрономічні та геофізичні спостереження. Причому астрономія тут мала бути особливою. Ми звикли, що це нічна робота з телескопом, але Орлов задумав дещо інше: спостереження мали тривати також удень. Для цього тут установили зеніт-телескопи. Вони так називаються, бо спрямовані вертикально вверх. Там вплив атмосфери мінімальний, найменша рефракція. Полтаву обрали не випадково. На нашій широті в зеніті проходять дві яскраві зірки: альфа Персея та ета Великої Ведмедиці. Тому це хороша точка для астрономічних вимірювань за допомогою такого типу телескопів.

Для геофізичної частини досліджень академікові Орлову підійшли старі підвали садиби – глибокі та стабільні, вони стали добрим місцем для приладів, що реагують на найменші коливання планети.

У перші десятиліття своєї діяльності обсерваторія виконала титанічну роботу з гравіметричного картографування території України. Точне визначення прискорення сили тяжіння в майже 500 пунктах дало змогу науковцям виявити гравітаційні аномалії, за якими згодом були відкриті промислові поклади корисних копалин у різних регіонах країни.

– Там, де залягають руди металів, сила тяжіння одна. А там, де нафта чи газ, – зовсім інша. Будь-які відмінності в породах на певній глибині відображаються в силі тяжіння на поверхні Землі, – додає дослідник.

Також Микола Федорович зазначив, що різні геофізичні дослідження дають змогу не лише вивчати внутрішню структуру планети, а й виконувати практичні завдання, такі як моніторинг обвалів небезпечних зон у промислових районах або пошук провісників землетрусів.

Попри назву, що фокусується тільки на гравіметрії, обсерваторія вже протягом століття розвиває цілий комплекс дисциплін: астрономію, геодезію та геофізику. Гравіметрія – лише одна цеглинка в цьому фундаменті.

КУДИ МАНДРУЮТЬ ПОЛЮСИ

Микола Федорович показує приміщення головного корпусу обсерваторії, де й нині працюють науковці. Сьогодні тут тихо й безлюдно – вихідний. Але стоси паперів та книжок свідчать про складну багаторічну роботу. Цікаво розглядати інтер'єр будинку, який усе ще береже дух його колишнього власника – художника й атлета Івана Мясоєдова, а також засновника обсерваторії – академіка Орлова.

Тим часом з Миколою Федоровичем говоримо про те, що ж саме тут вивчають. Він розповідає, що один з напрямів – дослідження руху полюсів Землі. І що помітити цей рух можна дивлячись у небо:

– Ми налаштовуємо телескоп, вимірюємо зенітні відстані зірок, обчислюємо широту. І бачимо – вона змінюється, оскільки телескоп рухається разом із Землею. Полюс змістився – змінилася й координата.

Саме поєднання денних і нічних спостережень тих самих зірок, які запровадив академік Орлов, допомагають робити розрахунки швидше та простіше, збираючи дані в різний час доби. Окрім того, якщо ми живемо за сонячним часом, то астрономи користуються зоряним.

– Зоряна доба коротша за сонячну на 3 хвилини 56 секунд, – зазначає науковець. – Якщо ми наведемо телескоп на дуже віддалену галактику, то повний оберт відносно цього напрямку Земля здійснить за 23 години 56 хвилин 4 секунди. Це і є зоряна доба. А повний оберт нашої планети відносно напрямку на Сонце триватиме 24 години – це звична для нас сонячна доба. Таку ситуацію маємо через близькість Сонця та рух Землі по орбіті. Через цю різницю моменти спостережень зірок весь час «зміщуються» за сонячним часом, і протягом року вони міняються місцями: та, що була нічною, стає денною.

Але Микола Федорович наголошує, що дані з неба – це ключ і до розуміння надр нашої планети:

– Якщо ми створюємо теоретичну модель внутрішньої будови Землі, то за певної моделі має бути відповідний рух полюса. Ми визначаємо, як він рухається насправді, і відкидаємо неправильні теорії. Вивчати рух полюсів було критично важливо для розуміння самої планети. Тому, ще в часи заснування обсерваторії, постало два завдання: практичне – створити гравіметричну карту для геології та промисловості й наукове – з’ясувати, чи справді існує рух полюса і який він.

СПОСТЕРІГАЧІ ЗА НЕБОМ

Розмову ми продовжуємо просто неба, Микола Федорович веде мене територією, яка нагадує затишний парк, але насправді є зосередженням унікальних приладів. Ми проходимо повз дивні споруди. Деякі з них мають вигляд звичайних будиночків, а деякі – з півсферичними куполами, та все це – астрономічні павільйони. Там – телескопи. На одному з них Микола Федорович на початку 1990-х років розпочинав свій науковий шлях, а загалом той телескоп був у роботі з 1967 до 2014 року. Неподалік стоїть справжній «ветеран» – німецький телескоп фірми Zeiss, за допомогою якого полтавські астрономи стежили за зірками з 1939 до 1996 року. Для наукових цілей їх вже не застосовують, деякі телескопи використовують для проведення екскурсій.

– Є кілька причин цього, – говорить науковець. – По-перше, точність. На сьогодні їх замінила високоточна автоматична станція Глобальної навігаційної супутникової системи (ГНСС). По-друге, скорочення… Астрономів стало менше. Але телескопи – наша історія.

Після цього Микола Федорович показує один з них. Побачити щось у небі не вдалося – був день. Але все ж вдалося хоч доторкнутися до рідкісного наукового приладу та трошки ним покерувати.

ДИХАННЯ ЗЕМЛІ

Одним із найцікавіших напрямів роботи обсерваторії є вивчення припливів у твердому тілі Землі. Ми звикли до океанічних чи морських припливів, але виявляється, що сама земля під нашими ногами ніби «дихає».

– Під дією гравітації Місяця та Сонця земля ніби випинається. На нашій території це випинання може сягати пів метра. Два рази на добу місцевість, де ми стоїмо, разом із будинками підіймається, а потім опускається. Водночас вплив Місяця значно більший – він дає 2/3 цього ефекту, тоді як Сонце – лише 1/3, – пояснює Микола Федорович.

Але найбільше наша планета деформується через власне обертання, у результаті якого вона стиснута біля полюсів на 21 кілометр.

На запитання про те, чи отримують науковці обсерваторії дані про глобальну сейсмічну активність, а також локальну, яку останнім часом фіксують на Полтавщині, Микола Федорович відповідає ствердно. Ще більше – прилади настільки чутливі, що реагують навіть на людей.

– Гравіметри, нахиломіри та сейсмічні станції фіксують нашу з вами ходьбу або проїзд автомобіля. За допомогою математичних методів ми прибираємо цей людський чинник, залишаючи тільки природні впливи, – розповідає науковець.

Хоча Полтавщина вважається відносно спокійним регіоном, розташованим на стабільній континентальній плиті, в обсерваторії працює група науковців, яка спеціалізується саме на вивченні землетрусів.

– Усе пов’язано: і гравітація, і рух полюсів, і сейсмічні процеси, – підсумовує Микола Федорович. – Наша планета – це складна система. Коли десь на планеті стається землетрус – чи то в зоні нестабільності в Криму, Карпатах, Туреччині, чи навіть на іншому кінці світу, в Андах – хвилі коливань проходять як по поверхні, так і крізь усю Землю. Оскільки наші прилади високочутливі та встановлені під землею, вони вловлюють ці вібрації й автоматично записують їх. Це дає можливість нашим науковцям вивчати землетруси, де б вони не відбувалися.

Що ж до того, чому сейсмічну активність почали частіше фіксувати саме на Полтавщині, яка завжди вважалася спокійною, то це питання ще досліджують.

– Насправді остаточних даних ще немає, – говорить науковець. – Є лише припущення. Можливо, це локальні деформації планети або обвали всередині землі. Вони можуть бути пов'язані з утворенням порожнин після викачування газу чи нафти. Це місцеві неоднорідності земної кори, які так реагують на зовнішні впливи. Ми не можемо сказати, що це відбувалося тут упродовж останніх ста років – у нас просто немає таких тривалих сейсмічних спостережень. Але протягом останнього десятиліття процес активізувався, і ми намагаємося зрозуміти його природу.

ХТО СЛІДКУЄ ЗА НЕБОМ І ЗЕМЛЕЮ

Колектив обсерваторії, який опрацьовує ці гігантські масиви даних, сьогодні зовсім не великий.

– Від двірника до директора нас усього сорок із хвостиком людей. Для такої установи це надзвичайно мало. Безпосередньо науковою діяльністю займаються близько п'ятнадцяти фахівців. Більшість із нас – універсали. Наприклад, я поєдную астрономію, геодезію та геофізику, – каже Микола Федорович.

На запитання про те, що із цього списку найулюбленіше, науковець відповідає прямо:

– Усе цікаве. Тільки не завжди вистачає часу, приладів чи фінансування. Наука у нас, на жаль, не в пріоритеті за рівнем зарплат, але ми працюємо. Моя робота – це поєднання аналізу минулих та теперішніх результатів. З одного боку, я обробляю дані всіх трьох полтавських зеніт-телескопів за 75 років спостережень за двома яскравими зенітними зірками альфою Персея та етою Великої Ведмедиці. Це доволі унікальний для світу ряд даних: з 1939 до 2014 року ми майже безперервно стежили за ними. Такий масив дає змогу уточнювати наявні міжнародні характеристики руху полюса за вказаний період. З іншого – опікуюся роботою нашої геодинамічної станції «Степанівка» під Полтавою, у створенні якої брав активну участь.

Як пояснює Микола Федорович, у Степанівці він намагається розв'язувати три головні задачі: відстежувати просторову зміну координат станції, її висотні коливання та динаміку нахилів земної поверхні.

УРАН-2: «ВУХО», ЩО ЧУЄ ДАЛЕКИЙ КОСМОС

Головною гордістю обсерваторії є величезний радіотелескоп УРАН-2, будівництво якого завершилось у 1992 році. Микола Федорович одразу уточнює, що назва – це абревіатура: «Український радіоінтерферометр Академії наук», радіотелескоп №2.

– В Україні створили унікальну систему з п’яти радіотелескопів. Найбільший, УТР-2, побудований недалеко від Харкова, а ще чотири, системи «УРАН», розташовані по всій країні: на Харківщині, Волині, Одещині та наш, під Полтавою, – розповідає науковець.

Він пояснює, що унікальність цих приладів у тому, що вони – довгохвильові. Тоді як більшість телескопів світу працюють на міліметрових, сантиметрових чи метрових хвилях, український науковець і уродженець Полтави академік Семен Брауде довів, що космос можна і треба «слухати» на декаметрових хвилях довжиною приблизно від 10 до 40 метрів.

– Наш УРАН-2 тепер – це фактично «вухо» планети, – каже Микола Федорович. – За його допомогою постійно відстежують активність Сонця в доступному нам радіодіапазоні. Також радіотелескоп «слухає» планети-гіганти. Ми вивчаємо систему Юпітер – його супутник Іо, яка активно випромінює радіохвилі. Навіть Сатурн дає про себе знати: наш прилад вловлює радіосигнали від розрядів грозових бур у його атмосфері.

Микола Федорович зазначає, що УРАН-2 «чує» і нашу галактику – її зірки. Але справжнє диво – це спостереження за позагалактичними об’єктами.

– Найвіддаленіший об’єкт, який ми фіксували, розміщений на відстані десяти мільярдів світлових років, – каже дослідник. – Уявити цю відстань майже неможливо. Тобто випромінювання від тієї галактики летіло до нашого телескопа десять мільярдів років. Цілком імовірно, що самої тієї галактики вже давно не існує, але ми тільки тепер отримуємо її «привіт» із минулого.

– Наш УРАН-2 також працює сумісно з іншими українськими радіотелескопами, закордонними наземними та космічними приладами. Отримані дані дають можливість комплексно вивчати Всесвіт і навіть калібрувати нові космічні апарати.

ДЛЯ ЧОГО ЦЕ ВСЕ

На запитання про те, як ці складні обчислення впливають на життя звичайної людини, дослідник відповідає з усмішкою:

– Коли в обсерваторії тільки починали всі ці дослідження, вони мали суто фундаментальне значення. Нам було важливо зрозуміти, яка наша Земля всередині, як рухаються її географічні полюси, побудувати їхні точні моделі. Проте сьогодні без цих даних неможливо уявити сучасний світ.

Результати вимірювань інтегровані в глобальні системи. Від точності визначення координат полюсів залежать морська, повітряна і космічна навігації.

– Для успішного запуску будь-якого штучного супутника чи ракети необхідно вносити точні координати полюса в програму польоту на весь час їхнього перебування в просторі. Без цього апарат просто не вийде на задану орбіту, – пояснює Микола Федорович.

Загалом науковець виділяє три основні сфери, де гравіметричні та астрономічні дослідження незамінні: космонавтика, де важливим є розрахунок траєкторій супутників та міжпланетних станцій; глобальна навігація для руху морських суден та авіації на міжконтинентальних маршрутах; військова сфера, де точність наведення ракет залежить і від врахування координат полюса.

Тут, у затишних куточках колишньої садиби Мясоєдових, важко повірити, що прямо зараз під нашими ногами рухається Земля, а десь над головою апарати НАСА коригують свій шлях за даними, частину яких отримують саме тут, у Полтаві.

Микола Федорович на мить зупиняється.

– Ми звикли вважати Землю чимось непорушним, – каже науковець. – Але вона неначе жива – змінюється, рухається і постійно подає нам сигнали. Наше завдання – просто вчасно їх почути.

У небі яскраво світить сонце, але мені десь над Полтавою уявляються ті самі зірки – альфа Персея та ета Великої Ведмедиці. Для когось вони будуть просто цятками в небі, але для невеликої команди вчених тут вони залишаються орієнтирами рівноваги нашої планети у безмежному Всесвіті.

Мирослава Липа, Полтава

Фото авторки

Новини регіонів України