Кандидат наук из ИКИ РАН изучает солнечный ветер и его влияние на Землю
10.04.2021
В рубрике «Женщина в науке» в Год науки и технологий Мария Рязанцева, кандидат физико-математических наук Института космический исследований (ИКИ РАН), старший научный сотрудник отдела физики космической плазмы, рассказала, почему ученым важно изучать солнечный ветер и как это может помочь в добыче звездной энергии.
От Солнца, гигантского огненного шара, к Земле постоянно истекает поток заряженных частиц, ионов и электронов, со скоростями от 300 до 1 тыс.(а иногда и более) км/сек. Именно изучением этого потока — солнечного ветра — и занимается Мария Рязанцева.
По словам ученой, спутниковые исследования, в которых измеряются параметры солнечного ветра, — по сути, единственный способ напрямую «пощупать» материю этой звезды.
«Солнечный ветер несет в себе информацию о таких явлениях, как корональные выбросы солнечной массы, магнитные облака, корональные дыры. Их мы можем наблюдать на орбите Земли со спутников. Этот ветер очень переменчивый: его параметры могут меняться за секунды и доли секунд. Такие быстрые вариации — как раз моя специализация. Им в свое время была посвящена и моя кандидатская диссертация», — рассказывает Мария Рязанцева.
Изучение таких изменений в солнечном ветре важно для возможности успешно прогнозировать космическую погоду — совокупность явлений в верхних слоях атмосферы, ионосфере, магнитосфере, возникающих в результате воздействия солнечных возмущений. Исследования отдела физики космической плазмы ИКИ РАН, в котором работает Мария Рязанцева, нацелены в частности на то, чтобы понять, почему одни возмущения на Солнце вызывают магнитные бури, а другие проходят почти незамеченными для Земли.
«Долгое время считалось, что если мы видим на Солнце корональный выброс массы, то он вызовет возмущение магнитного поля Земли. На самом деле, все гораздо сложнее, потому что выброс по дороге к Земле взаимодействует с плазмой заполняющей околоземное пространство и межпланетным магнитным полем, происходят какие-то модификации: возмущение может усиливаться или ослабевать, отклониться от радиального направления и пройти мимо Земли», — объясняет кандидат физико-математических наук.
Вместе с коллегами из лаборатории Солнечного ветра отдела физики космической плазмы Мария Рязанцева также занимается созданием приборов для исследований параметров этой плазмы.
«В последнее время я работала с данными уникального прибора БМСВ (быстрый монитор солнечного ветра. – Прим. ред.), разработанного в нашей лаборатории, который работал на Российском космическом аппарате «Спектр-Р» долгое время, — рассказывает космофизик. — Он позволял регистрировать изменения плазмы солнечного ветра с очень высоким временным разрешением — в десятки-сотни раз лучше, чем все мировые аналоги».
Благодаря этому прибору ученым из ИКИ РАН удалось исследовать тонкую структуру солнечного ветра на масштабах менее гирорадиуса протона и в том числе определить характеристики каскада турбулентных вихрей в солнечном ветре.
Именно понимание характеристик турбулентности солнечного ветра может также быть полезным для попыток человечества извлекать и использовать звездную энергию — так называемый термояд.
«Основная проблема в том, что плазма, из которой пытаются получить энергию, турбулизирована. Конечно, ученые, которые занимаются изучением термояда и пытаются запустить его на Земле, ведут свои лабораторные эксперименты, но наши исследования в бесстолкновительной плазме солнечного ветра позволяют по-другому взглянуть на процессы турбулентности и, в частности, понять, при каких условиях плазма наиболее устойчива», — рассказывает Мария Рязанцева.
По словам ученой, результаты этих исследований могут быть применимы в разных сферах науки: и в астрофизике, и в лабораторных исследованиях.
Мария Рязанцева с детства понимала, что свяжет свою жизнь с космосом.
«Мой выбор был предопределен, потому что я родилась 12 апреля — в День космонавтики. Моя мама тоже занимается космическими исследованиями, я выросла в этой атмосфере. Я постоянно видела, какой интересной и насыщенной жизнью живут ученые-космофизики, поэтому не было никаких сомнений, кем я буду», — рассказывает ученая.
Закончив школу, Мария поступила в МГУ на физический факультет, где с отличием окончила кафедру физики космоса. Дипломную работу и диссертацию она писала в ИКИ РАН, там же продолжила свою работу, совмещая какое-то время с работой и преподаванием в МГУ. Последние несколько лет Мария решила сконцентрироваться на научных изысканиях, которые ведутся в ИКИ РАН.
Теперь своим примером она вдохновляет и 13-летнюю дочь, которая тоже мечтает связать жизнь с наукой, а именно — с нейрофизиологией.
Влияние солнечного ветра
От Солнца, гигантского огненного шара, к Земле постоянно истекает поток заряженных частиц, ионов и электронов, со скоростями от 300 до 1 тыс.(а иногда и более) км/сек. Именно изучением этого потока — солнечного ветра — и занимается Мария Рязанцева.
По словам ученой, спутниковые исследования, в которых измеряются параметры солнечного ветра, — по сути, единственный способ напрямую «пощупать» материю этой звезды.
«Солнечный ветер несет в себе информацию о таких явлениях, как корональные выбросы солнечной массы, магнитные облака, корональные дыры. Их мы можем наблюдать на орбите Земли со спутников. Этот ветер очень переменчивый: его параметры могут меняться за секунды и доли секунд. Такие быстрые вариации — как раз моя специализация. Им в свое время была посвящена и моя кандидатская диссертация», — рассказывает Мария Рязанцева.
Изучение таких изменений в солнечном ветре важно для возможности успешно прогнозировать космическую погоду — совокупность явлений в верхних слоях атмосферы, ионосфере, магнитосфере, возникающих в результате воздействия солнечных возмущений. Исследования отдела физики космической плазмы ИКИ РАН, в котором работает Мария Рязанцева, нацелены в частности на то, чтобы понять, почему одни возмущения на Солнце вызывают магнитные бури, а другие проходят почти незамеченными для Земли.
«Долгое время считалось, что если мы видим на Солнце корональный выброс массы, то он вызовет возмущение магнитного поля Земли. На самом деле, все гораздо сложнее, потому что выброс по дороге к Земле взаимодействует с плазмой заполняющей околоземное пространство и межпланетным магнитным полем, происходят какие-то модификации: возмущение может усиливаться или ослабевать, отклониться от радиального направления и пройти мимо Земли», — объясняет кандидат физико-математических наук.
Беспокойная плазма
Вместе с коллегами из лаборатории Солнечного ветра отдела физики космической плазмы Мария Рязанцева также занимается созданием приборов для исследований параметров этой плазмы.
«В последнее время я работала с данными уникального прибора БМСВ (быстрый монитор солнечного ветра. – Прим. ред.), разработанного в нашей лаборатории, который работал на Российском космическом аппарате «Спектр-Р» долгое время, — рассказывает космофизик. — Он позволял регистрировать изменения плазмы солнечного ветра с очень высоким временным разрешением — в десятки-сотни раз лучше, чем все мировые аналоги».
Благодаря этому прибору ученым из ИКИ РАН удалось исследовать тонкую структуру солнечного ветра на масштабах менее гирорадиуса протона и в том числе определить характеристики каскада турбулентных вихрей в солнечном ветре.
Далекие перспективы
Именно понимание характеристик турбулентности солнечного ветра может также быть полезным для попыток человечества извлекать и использовать звездную энергию — так называемый термояд.
«Основная проблема в том, что плазма, из которой пытаются получить энергию, турбулизирована. Конечно, ученые, которые занимаются изучением термояда и пытаются запустить его на Земле, ведут свои лабораторные эксперименты, но наши исследования в бесстолкновительной плазме солнечного ветра позволяют по-другому взглянуть на процессы турбулентности и, в частности, понять, при каких условиях плазма наиболее устойчива», — рассказывает Мария Рязанцева.
По словам ученой, результаты этих исследований могут быть применимы в разных сферах науки: и в астрофизике, и в лабораторных исследованиях.
Предопределенный выбор
Мария Рязанцева с детства понимала, что свяжет свою жизнь с космосом.
«Мой выбор был предопределен, потому что я родилась 12 апреля — в День космонавтики. Моя мама тоже занимается космическими исследованиями, я выросла в этой атмосфере. Я постоянно видела, какой интересной и насыщенной жизнью живут ученые-космофизики, поэтому не было никаких сомнений, кем я буду», — рассказывает ученая.
Закончив школу, Мария поступила в МГУ на физический факультет, где с отличием окончила кафедру физики космоса. Дипломную работу и диссертацию она писала в ИКИ РАН, там же продолжила свою работу, совмещая какое-то время с работой и преподаванием в МГУ. Последние несколько лет Мария решила сконцентрироваться на научных изысканиях, которые ведутся в ИКИ РАН.
Теперь своим примером она вдохновляет и 13-летнюю дочь, которая тоже мечтает связать жизнь с наукой, а именно — с нейрофизиологией.