«Мечта радиоастрономов»: Сибирский радиогелиограф дарит уникальные знания об активности Солнца

Уникальные данные о редком явлении — очень короткой и очень яркой солнечной микровспышке — подарил ученым Сибирский радиогелиограф (СРГ) — новый отечественный инструмент класса «мегасайенс», открывающий широкие возможности в области изучения горячей атмосферы Солнца. Комплекс из 528 антенных постов представляет собой часть строящегося Национального гелиогеофизического комплекса РАН на базе обсерваторий Института солнечно-земной физики СО РАН. Исследования, проводимые с помощью СРГ, были отмечены в числе ярких достижений отечественных ученых на общем собрании членов РАН в мае 2026 г. Подробнее о результатах, получаемых с помощью радиогелиографа, и перспективах его применения корреспонденту «Научной России» рассказали ведущие исследователи ИСЗФ СО РАН.

Сибирский радиогелиограф располагается в бурятском урочище Бадары и включает три радиотелескопа. Антенны каждого из них выстроены на местности в виде буквы «Т» на преимущественно равном расстоянии друг от друга. Такая структура позволяет получать качественные изображения и успешно калибровать всю систему. В общей сложности в состав СРГ входят 528 антенных постов.

Изучение Солнца необходимо не только для обогащения фундаментальной науки, но и для решения прикладных задач — защиты техносферы, во многом зависящей от состояния нашего светила.

«Электромагнитное излучение и потоки плазмы Солнца — основные факторы, меняющие околоземную среду, которая в настоящее время практически полностью включена в сферу деятельности человека. Основное воздействие на околоземный космос оказывают определенные структуры Солнца и   связанные с ними быстрые потоки солнечного ветра, включающие жесткое ионизирующее излучение, — рассказал корреспонденту «Научной России» научный руководитель ИСЗФ СО РАН академик Гелий Александрович Жеребцов, автор идеи создания Национального гелиогеофизического комплекса РАН. — Все это приводит к возмущениям в околоземной среде, провоцирующим геомагнитные бури, изменение ионосферы и нагрев атмосферы, что, в свою очередь, вызывает появление паразитных токов в трубопроводах и электрических  сетях,  нарушения в гражданских и военных  системах связи, радионавигации и радиопеленгации, электризацию космических аппаратов и их торможение из-за разбухания атмосферы Земли. Для разработки методов и способов прогнозирования спонтанных рекуррентных процессов на Солнце необходимы мониторинг нашей звезды в оптическом диапазоне (имеющий свои ограничения), а также непрерывные наблюдения Солнца в широком диапазоне радиочастот.

Сибирский радиогелиограф может осуществлять многоволновое картографирование Солнца. Он очень эффективен и относительно недорог по сравнению с космическими средствами слежения за процессами солнечной активности и средствами диагностики параметров солнечной плазмы. СРГ имеет широкий частотный диапазон, высокое пространственное и временное разрешение, что позволяет считать его в настоящее время лучшим в мире».

«На текущий момент Сибирский радиогелиограф обладает не только самым широким частотным диапазоном в мире, но и самым большим временным разрешением и угловым разрешением по солнечному диску, — подчеркнул директор ИСЗФ СО РАН член-корреспондент РАН Андрей Всеволодович Медведев в беседе с корреспондентом «Научной России». — То, о чем давно мечтали радиоастрономы всего мира, впервые в полной мере воплотилось в нашем новом инструменте. Это очень серьезный прорыв в изучении горячей атмосферы Солнца, его короны. Мы ввели радиогелиограф в эксплуатацию в конце декабря 2023 г., поэтому с учетом масштабов установки можно сказать, что на текущем этапе она только осваивается: ученые еще привыкают к ней, знакомятся с ее особенностями. Тем не менее результаты, которые уже сейчас получены на Сибирском радиогелиографе привлекают огромное внимание ученых всего мира».

Исследователей всей планеты уже много лет занимает проблема нагрева солнечной короны. Предполагается, что новый радиогелиограф поможет ученым лучше разобраться в этом механизме.

«Проблема нагрева короны касается не только Солнца, но и других звезд. Она заключается в том, что источник тепла расположен глубоко внутри звезды, и предполагается, что по мере удаления от него температура должна падать. Так и происходит, пока мы не добираемся до границы между хромосферой и короной (двумя разными уровнями солнечной атмосферы), пролегающей примерно на высоте 2 тыс. км над видимым оптическим диском Солнца (фотосферой). На этом уровне температура резко увеличивается примерно в 100 раз (речь идет о температуре частиц, находящихся в атмосфере звезды), — объяснил корреспонденту «Научной России» заведующий отделом радиоастрофизики ИСЗФ СО РАН, доктор физико-математических наук Сергей Владимирович Лесовой, руководитель работ на СРГ. — В чем причина? Предположения есть, но пока ответ на этот вопрос все равно не выяснен до конца. Согласно гипотезе Паркера, солнечная корона нагревается от множества крайне слабых вспышек, которые могут происходить именно на этой высоте, но мы пока не имели возможности их зафиксировать. Чтобы попытаться решить эту проблему, мы старались наделить наш инструмент как можно более высокой чувствительностью, чтобы пронаблюдать мелкие вспышки, набрать по ним статистику и попробовать подтвердить или опровергнуть гипотезу Паркера. Но эта работа займет годы, поскольку нужно набрать большое количество данных и отследить закономерности возникновения подобных микровспышек».

Первые исследования на СРГ начались еще на этапе тестирования — и уже тогда инструмент позволил ученым получить результаты мирового уровня. Наблюдениям, позволяющим глубже понять природу солнечной активности, на текущий момент посвящено 40 статей, из них 13 — в ведущих международных журналах. Совершать открытия на этапе испытаний позволила тщательная подготовка: к этому моменту ученые составили программы для первичного анализа данных инструмента и моделирования механизмов радиоизлучения Солнца.

«Хотел бы отметить две наши работы, проведенные с помощью Сибирского радиогелиографа, которые кажутся мне интересными, — поделился С.В. Лесовой. — Первая касается процесса развития выброса коронального вещества (или коронального выброса массы). Опираясь на данные нашего инструмента, мы увидели, что по мере удаления от Солнца часть протуберанца нагревается. Эта работа как раз связана с проблемой нагрева короны.

Второе исследование посвящено всплескам когерентного излучения в атмосфере Солнца. Они чрезвычайно яркие и известны достаточно давно. Предполагается, что в основе этих всплесков лежит мазерный эффект. Но для того, чтобы измерить все параметры подобных всплесков, нужно одновременно получать данные по спектру излучения в каждой точке солнечного диска. Благодаря высокому пространственному, временному и спектральному разрешению наш инструмент как раз может это делать. Полагаем, что наша работа — первое полноценное измерение таких всплесков, позволяющее лучше понять их природу».

Рассказывая о недавних достижениях, полученных с помощью Сибирского радиогелиографа, А.В. Медведев и Г.А. Жеребцов выделили именно уникальные данные о всплесках когерентного солнечного излучения. 

«Главное исследование, на которое мне хотелось бы обратить внимание, — то, которое отмечал президент РАН Г.Я. Красников на общем собрании. Это наблюдение очень короткого и очень яркого импульса солнечного радиоизлучения с температурой порядка 60 млрд. градусов (по шкале Кельвина (К). — Примеч. корр.). Поясню, что в данном случае речь идет не о кинетической температуре, а об эффективной температуре, характеризующей электромагнитные процессы в импульсе, — другими словами, эффективной электромагнитной яркости. Это крайне редкое явление, и его впервые удалось наблюдать с таким угловым, временным и пространственным (по глубине короны) разрешением», — сказал А.В. Медведев.

«Уникальные характеристики радиогелиографа позволили зарегистрировать в короне Солнца импульсный источник размером около двух угловых секунд с рекордной эффективной температурой — примерно 60 млрд. К. Подобные кратковременные солнечные микровспышки исследуются давно. Но всегда возникает вопрос — как генерируются электромагнитные излучения таких вспышек? Анализ показывает, что они вызваны так называемым механизмом когерентного излучения. Неопределенность этого механизма заключалась в том, что в мире не существовало радиотелескопа, обладающего одновременно высокими пространственным, спектральным и поляризационным разрешениями. Создание Сибирского радиогелиографа решило эти проблемы — ученым впервые удалось прямыми методами измерить параметры субсекундного когерентного мазерного излучения Солнца», — подчеркнул Г.А. Жеребцов.

Интересная возможность СРГ — постоянное наблюдение корональных магнитных полей в трехмерном пространстве. Эта технология была реализована впервые в мире.

«У нашего инструмента очень широкий диапазон частот, и каждая частота позволяет наблюдать за процессами на определенной высоте над поверхностью Солнца. Благодаря этому мы получаем возможность хорошо видеть трехмерную структуру солнечной атмосферы, а именно как себя ведут магнитные поля над солнечными пятнами. Пустотами (областями, где нет пятен) мы пока не занимаемся, — пояснил С.В. Лесовой. — Предполагается, что все проявления солнечной активности — вспышки и выбросы коронального вещества — берут энергию из магнитного поля Солнца. На уровне солнечной короны магнитные поля активно меняются именно в трехмерном пространстве. И поэтому для того, чтобы их исследовать и пытаться проследить процессы накопления и высвобождения энергии, нужно получать трехмерную картину. Ранее не было инструментов, способных проводить подобные регулярные наблюдения — делались только эпизодические измерения. Измерение корональных магнитных полей в трехмерном пространстве — одна из наших основных особенностей и задач».

Ввод в эксплуатацию Сибирского радиогелиографа открывает возможности для международного сотрудничества при изучении практически всех структур и процессов в солнечной атмосфере.

«С учетом текущей международной обстановки мы, в первую очередь, сотрудничаем с нашими ближайшими соседями — китайскими учеными. Эти работы стартовали задолго до того, как СРГ был введен в эксплуатацию и на нем были получены первые результаты. Сейчас наши ученые много работают на территории Китайской Народной Республики и консультируют наших коллег в области изучения Солнца. Китайские коллеги проявляют огромный интерес к солнечной радиоастрономии, и в Китае сейчас создается множество соответствующих инструментов, — отметил А.В. Медведев. — Примечательно, что у наших иностранных коллег есть идея по созданию инструмента, способного стать ценным дополнением для нашего Сибирского радиогелиографа по пространственному разрешению. Пока этот проект находится на этапе планирования, но если китайские исследователи сумеют осуществить его, то наши объединенные инструменты будут иметь такие возможности, что у них вряд ли будут конкуренты в ближайшие 50 лет. Я даже не могу представить, где на поверхности Земли можно было бы расположить подобную установку. Так что мы очень рады этому взаимодействию, оно взаимно обогащает нас. И сейчас российские ученые отчетливо лидируют в области исследований Солнца».

О том, как продвигается работа над Национальным гелиогеофизическим комплексом РАН, рассказал академик Г.А. Жеребцов.

«В 2023 г. завершился первый этап строительства НГК РАН, — сообщил исследователь. — Были введены в эксплуатацию два пусковых объекта комплекса: «Оптические инструменты» (территория геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН) и «Радиогелиограф» (территория Радиоастрофизической обсерватории им. Г.Я. Смолькова). К 2023 г. был также разработан проект Крупного солнечного телескопа КСТ-3 (Саянская солнечная обсерватория).

На всех территориях, где будут созданы наши установки, ведутся подготовительные строительные работы на различных стадиях — готовятся земельные участки, ограждения, подвозятся строительные материалы и т.д.

Получены положительные заключения «Главгосэкспертизы России» и разрешения на строительство всех объектов, включенных в Национальный гелиогеофизический комплекс РАН: лидара, нагревного стенда, центра управления, системы радаров. Сейчас актуализируются технические задания каждого объекта, начинается подготовка рабочей документации и т.д. Финансирование строящихся объектов распределено по годам в соответствии с правительственным постановлением. Срок реализации всего проекта — 2032 г., но не исключено, что потребуется несколько больше времени в связи с выполнением дополнительного объема работ».

Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ

Источники 

Комментарии А.В. Медведева, Г.А. Жеребцова и С.В. Лесового 

Информация, предоставленная пресс-службой ИСЗФ СО РАН 

Доклад президента РАН Г.Я. Красникова на общем собрании членов РАН 26 мая 2026 г. 

Сообщение председателя СО РАН В.Н. Пармона на общем собрании членов РАН 26 мая 2026 г. 

Фото на превью: Евгений Козырев / предоставлено пресс-службой ИСЗФ СО РАН. 

Фото на странице: Елена Либрик / «Научная Россия», Евгений Козырев / предоставлено пресс-службой ИСЗФ СО РАН.