Сегодня, 19 июня, исполняется 90 лет Томской ионосферной станции — первой в СССР и пятой в мире обсерватории ионосферного мониторинга. Основанная в 1936 году в Сибирском физико-техническом институте Томского государственного университета, станция стала родоначальником службы ионосферных наблюдений в стране и дала старт целому ряду мировых научных прорывов. Сегодня ТИС — это уникальный центр коллективного пользования «Физика ионосферы и электромагнитная экология» с непрерывной цифровой базой данных и современным отечественным ионозондом «ТОМИОН», который не имеет аналогов в мире. Эти данные помогают прогнозировать состояние радиосвязи, обеспечивать навигацию судов и авиации, а также отслеживать климатические изменения под воздействием солнечной активности.
Рождение станции и первенство
Томская ионосферная станция была создана 19 июня 1936 года по инициативе Академии наук СССР и по предложению профессора Михаила Бонч-Бруевича. Она стала пятой в мире после США, Англии, Перу и Австралии — и первой в Советском Союзе.
В этот же день были проведены первые в СССР успешные наблюдения реакции ионосферы на солнечное затмение, которые подтвердили ультрафиолетовую природу ионизации. Основателем этих исследований, как и основателем радиофизического факультета и научной школы по физике ионосферы в ТГУ, стал Владимир Кессених.
Научные прорывы, опередившие время
Уже в 1930-е годы на станции развернулись работы, которые определили мировую практику ионосферных исследований. Владимир Кессених, Николай Булатов и Александр Лихачев разработали импульсный метод зондирования, создали первую панорамную автоматическую станцию и первый в мире атлас типов ионограмм.
Методика Николая Булатова позволяла получать ионограмму всего за три минуты — аналогов в мире на тот момент не существовало. Позже Ионнокентий Голиков и Анатолий Колесник на основе модельных расчетов и экспериментальных данных открыли так называемое «явление полной тени» — области без источников ионизации в ионосфере. А в 1983 году Анатолий Колесник создал самосогласованную модель ионосферы и термосферы, которая до сих пор используется в научной практике.
Единственная не замолчала в войну
В годы Великой Отечественной войны Томская ионосферная станция оставалась единственной в азиатской части СССР, не прервавшей наблюдения. Под руководством Надежды Кориневской станция обеспечивала прогноз коротковолнового распространения для нужд страны. В послевоенные годы ТИС стала настоящей «кузницей кадров» для ионосферной службы страны — отсюда вышли специалисты для научных ионосферных центров СССР.
90 лет непрерывных наблюдений
Томская ионосферная станция — единственная в мире, которая ведет непрерывные наблюдения с 1936 года. За 90 лет ученые накопили уникальный массив данных.
— Ионосфера Земли существует в основном за счет солнечного ультрафиолетового излучения, которое имеет основной цикл изменения с периодом приблизительно 11 лет. Каждый цикл по-своему индивидуален — его длительность и амплитуда различны. Чем больше период наблюдений, тем точнее можно делать прогноз о состоянии ионосферы. 90 лет наблюдений на ТИС охватывает более восьми 11-летних циклов солнечной активности. Причем это однородные данные: до 1940-х годов измерения были каждый час, до 1950-х — каждые полчаса, а сегодня скважность измерений составляет 15 минут, — рассказывает научный руководитель ТИС, заведующий кафедрой космической физики и экологии радиофизического факультета ТГУ Сергей Колесник.
Современный этап: цифровой ионозонд «ТОМИОН»
Сегодня станция — это не просто хранитель традиций, но и центр высоких технологий. Под руководством Сергея Колесника был создан отечественный цифровой ионозонд нового поколения ТОМИОН. Прибор, разработанный в 2011 году, серийно производится малым предприятием ООО «ТОМИОН», созданным в 2012 году для коммерциализации научной продукции ТГУ. Сейчас ионозонд ТОМИОН поставляется для задач Росгидромета, Минобороны РФ и партнеров из дружественных стран.
Уникальность ионозонда ТОМИОН в том, что это единственная в мире полностью цифровая широкополосная система. В отличие от полуцифровых и аналоговых ионозондов, которые выпускаются в России и за рубежом, томский прибор формирует излучаемый и принимаемый сигналы в цифровом виде. Это дает целый ряд преимуществ.
— Ионозонд ТОМИОН позволяет существенно увеличить точность определения времени прихода отраженного от ионосферы сигнала — как минимум в 100 раз по сравнению с другими отечественными и зарубежными аналогами, — поясняет Сергей Колесник. — Это дает возможность исследовать мелкомасштабные неоднородности в ионосфере, что очень важно для обнаружения так называемых плазмоидов, которые могут быть созданы искусственным путем с помощью сверхмощной нагревной установки для нарушения радиосвязи.
Кроме того, время радиозондирования удалось сократить до 100 миллисекунд. Это важно для электромагнитной экологии и совместимости — станция не мешает другим радиосредствам, работающим в высокочастотном диапазоне. Еще одно преимущество — возможность получать трехмерную ионограмму (трехмерное распределение электронной концентрации и скорость ее движения). Ионозонд ТОМИОН может воспроизвести любой режим работы всех известных ионозондов мира, а также разрабатывать собственные методы — не только вертикального, но и наклонного радиозондирования.
Ионозонд ТОМИОН прошел поверку и испытания в ГРЦСМИ СИ ФБУ «РОСТЕСТ-МОСКВА» и включен в государственный реестр типов средств измерения. Разработанное для него программное обеспечение зарегистрировано в государственном реестре.
Расшифровка «пульса» Земли: резонанс Шумана
Одно из важнейших направлений работы станции — исследование резонанса Шумана. Это явление представляет собой электромагнитные волны сверхнизкой частоты, которые возникают в пространстве между поверхностью Земли и ионосферой. Проще говоря, это «пульс» нашей планеты, создаваемый миллионами молний, бьющих по всему миру.
Основная частота этого резонанса — около 7,83 Гц, а более высокие моды находятся на частотах примерно 14, 20, 26 и 32 Гц. Эти параметры меняются в зависимости от времени суток, сезона, географического положения и солнечной активности. Томская ионосферная станция — одна из ключевых точек в мире, где ведутся непрерывные наблюдения за этим явлением. Ученые ТГУ не просто фиксируют волны Шумана, а изучают их поляризационные характеристики — то есть, как именно колеблется вектор электромагнитного поля.
Это позволяет решать несколько важных задач. Во-первых, следить за глобальной грозовой активностью в реальном времени: по характеристикам резонанса можно определить, где на планете бушуют грозы. Во-вторых, оценивать состояние самой ионосферы — изменения в верхних слоях атмосферы влияют на параметры волн Шумана, и по этим изменениям ученые судят о процессах в «космической погоде». В-третьих, изучать связь с климатическими изменениями: есть гипотеза, что глобальное потепление может влиять на интенсивность гроз и, следовательно, на энергию резонанса Шумана.
Таким образом, Томская станция не просто «слушает» пульс Земли — она расшифровывает его, помогая ученым понимать процессы, происходящие в атмосфере и влияющие на жизнь планеты. Сайт, на котором станция публикует данные мониторинговых исследований, из аналогичных является самым популярным в мире — он собирает от 20 до 100 тысяч обращений в сутки от пользователей со всей планеты.
Мировое признание и уникальные данные
Разработки томских ученых получили высокую оценку отечественных и зарубежных экспертов. Заинтересованность в приобретении серии новых ионозондов уже выразили Росгидромет и Минобороны РФ.
Особое внимание сегодня уделяется климатическим изменениям. Длительные наблюдения за космической погодой в верхних слоях атмосферы помогают устанавливать связь между изменением климатических параметров и солнечной активностью. Поскольку Томская ионосферная станция обладает самым длинным рядом однородных наблюдений — с 1936 года, это почти на 15% повышает адекватность оценок в сравнении с данными мировых центров, ведущих отсчет с 1947 года.
К 90-летию станции и 150-летию ТГУ приурочена Всероссийская конференция с международным участием «Радиолокация в геофизике и радиофизике» (РГР-26). Мероприятие пройдет в ТГУ 16–18 сентября 2026 года.
Фото и видео: из группы кафедры космической физики и экологии РФФ ТГУ в ВК