Кафедра космической физики и экологии

П.М. Нагорский

КАФЕДРА КОСМИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ЭКОЛОГИИ

I. Общие сведения

Кафедра космической физики и экологии является самой молодой кафедрой радиофизического факультета Томского государственного университета: 8 мая 1996 года ректором ТГУ профессором Г.В. Майером был подписан приказ об её образовании. Кафедра выделилась из кафедры радиофизики.

II. Кадровый состав

Учебно-педагогическую работу на кафедре ведут: 7 профессоров (А.Г. Колесник, директор СФТИ при ТГУ, заведующий кафедрой; В. А. Джанибеков, Герой Советского Союза, летчик-космонавт СССР; В.А. Донченко, 1-й зам. директора СФТИ при ТГУ; ГГ. Матвиенко, директор ИОА ТФ СО РАН; П.М. На-горский, зав. сектором СФТИ при ТГУ, зам. зав. кафедрой; В.Т. Сарычев, вед. научн. сотр. СФТИ при ТГУ; Г.И. Тюльков, директор МНОЦ, вед. научн. сотр. СФТИ при ТГУ), 3 доцента (А.С. Бородин, зам. зав. отделом СФТИ при ТГУ; С.А. Колесник, зав. лабораторией СФТИ при ТГУ; С.В. Побаченко, ст. на-учн. сотр. СФТИ при ТГУ), 1 старший преподаватель (Б.М. Шинкевич, зав. сектором СФТИ при ТГУ). Помимо преподавателей кафедры лекции и занятия со студентами ведут сотрудники Госкомитета по защите окружающей среды и природным ресурсам Томской области, кафедр экологии МФСХиЭ и физической механики ММФ ТГУ.

III. Учебно-педагогическая работа

На кафедре по направлению 511500 - радиофизика ведется подготовка бакалавров и магистров (511509 -специализация радиофизические методы в экологии), специалистов по специальности 013800 - радиофизика и электроника (013816 - радиофизические методы в экологии), аспирантов и докторантов по специальностям 01.04.03 - радиофизика, 25.00.29 - физика атмосферы и гидросферы, 25.00.36 - геоэкология. Срок освоения программы при очной форме обучения: бакалаврами 4 года, специалистами 5,5 лет, магистрами

- 6 лет.

Принципы, реализуемые при подготовке специалистов радиофизиков-экологов: программой подготовки специалистов высшей квалификации предусмотрена многоуровневая система высшего образования, поэтому и процесс формирования будущих специалистов тоже состоит из нескольких этапов. На первом этапе (подготовка бакалавров) в учебном плане, при выборе специальных дисциплин, основной акцент сделан на специальные курсы, где главным является: развитие целостной картины окружающего мира; овладение методами и средствами диагностики и контроля состояния окружающей среды. Учебные планы на втором (подготовка дипломированных специалистов) и третьем (подготовка магистров) уровнях предусматривают три основных блока специальных курсов для углубленного фунда-

ментального образования: специальные вопросы

экологии, включая вопросы электромагнитной экологии; методы дистанционной диагностики состояния окружающей среды по следующей схеме: методы измерений - диагностика - экологическая экспертиза; математическое моделирование и методы прогнозирования катастроф. Наряду с традиционными факторами загрязнения окружающей среды, в специальные курсы включены вопросы, посвященные воздействию излучений различной природы на окружающую среду, а также загрязнению окружающей среды электромагнитными волнами.

Кафедра обеспечивает чтение потоковых курсов «Астрофизика» и «Экология» на 4 курсе РФФ. Для подготовки специалистов и магистров по специализации кафедры читаются следующие спецкурсы, сопровождаемые практическими и семинарскими занятиями и циклами лабораторных работ: 3 курс - «Солнечно-земная физика»; 4 курс - «Дистанционные радиофизические методы диагностики окружающей среды» и «Электромагнитная экология (физические основы)»; 5 курс - «Введение в биофизику», «Воздействие физических полей на окружающую среду», «Оптические методы диагностики окружающей среды», «Оптические методы измерений в экологии», «Радиофизические методы измерения в экологии», «Электромагнитная экология (биофизические основы)».

Для обеспечения учебно-методического процесса на кафедре выпущено 2 пособия: В.А. Донченко. Уравнения для потенциалов Дебая в задаче рассеяния Ми. Томск: НТЛ, 1998. 20 с.; П.М. Нагорский. Диэлектрическая проницаемость окружающей среды. Томск: ТГУ, 2001. 51 с. и ряд описаний лабораторных работ.

IV. Материальная база кафедры

Материальной базой являются научные лаборатории СФТИ с соответствующим методическим обеспечением лабораторных и практических работ. В их числе: станция вертикального импульсного зондирования ионосферы (работает в режиме мониторинга с 1936 года; Постановлением правительства, исходящий № Минпромнауки НИ19-23/79 от 3.04.95 г., станция включена в «Перечень уникальных экспериментальных установок национальной значимости»); программно-технический комплекс мониторинга функциональных состояний организма человека (электроэнцефалограмма, кардиограмма, кожно-гальваническая реакция, респираторная система, температура тела) и его психосоматического состояния (работает с 1994 года по специально разработанным программам); измерительно-вычислительный комплекс мониторинга состояния электромагнитного фона в диапазоне частот 1 Гц - 30 МГц (работает в режиме мониторинга с 1994 года); комплекс измерений вариаций амплитуды, фазы и частоты в КВ-, СВ-, ДВ-, СДВ-диапазонах, распространяющихся в канале Земля -ионосфера; комплекс геомагнитных измерений; ком-

плекс измерений электростатического поля; метеостанция.

Вся регистрируемая в режиме круглосуточного, круглогодичного мониторинга первичная информация оцифровывается, записывается и хранится в тематических базах данных на персональных компьютерах и CD. Текущая зарегистрированная информация после первичной обработки отображается в локальной сети и в сети Шете! по адресу: http://sosrff.tsu.ru .

Помимо научных лабораторий СФТИ в учебном процессе используется научная и производственная база Института оптики атмосферы ТФ СО РАН, Госкомитета по защите окружающей среды и природным ресурсам Томской области и кафедры экологии МФСХиЭ ТГУ.

V. Направления научной работы кафедры

Научная работа сотрудников кафедры ведется в отделах СФТИ при ТГУ и ИОА ТФ СО РАН. Основными научными направлениями работы кафедры, тесно связанными с научными направлениями соответствующих институтов, являются:

1) физические процессы в верхней атмосфере и ионосфере, процессы переноса удерживаемого ионосферной плазмой электромагнитного излучения в окружающей среде, физические и биофизические аспекты низкочастотной электромагнитной экологии;

2) радиофизические и оптические методы дистанционного зондирования окружающей среды, включая наземные, мобильные, авиационные и космические.

В основе первого направления лежат три составных части: радиофизика, геофизика и биофизика. Начало развития науки 20-го века - радиофизики - восходит к профессору ТГУ Ф.Я. Капустину, которому принадлежит первая попытка использовать методы пассивной радиолокации для исследования влияния солнечного затмения на грозовую активность. Следующими шагами стали: открытие в университете в 20-е годы прошлого века кафедры электромагнитных колебаний, организация и открытие в начале 50-х годов кафедры радиофизики и радиофизического факультета.

Выдающуюся роль в этом сыграл профессор Томского, Московского и Ростовского университетов, заслуженный деятель науки и техники РСФСР Владимир Николаевич Кессених. С именем В.Н. Кессениха тесно связано становление и развитие геофизических исследований верхней атмосферы и околоземного космического пространства. Под его руководством была разработана и создана в 1936 году первая на территории России и стран СНГ регулярно действующая ионосферная станция. Исследования верхней атмосферы и ионосферы перешли от этапа единичных и весьма разнородных экспериментов к планомерному накоплению экспериментальных данных, их обработке и обобщению. Им же была сформулирована программа исследований околоземного космического пространства: верхней атмосферы и ионосферы на десятилетия вперед. Характерной особенностью работы коллектива, сформированного и воспитанного

В.Н. Кессенихом, явилось то, что они щедро делились накопленными знаниями, опытом, научными и техническими кадрами с другими коллективами. С течени-

ем времени тематика ионосферных исследований не оставалась постоянной - вначале рассматривались вопросы морфологии ионосферы, затем на первый план вышли вопросы математического моделирования процессов в верхней атмосфере и ионосфере. Постановка и решение проблемы самосогласованного математического описания околоземной плазмы принадлежат организатору кафедры профессору А.Г. Колеснику. Это направление, активно развивавшееся в СФТИ при ТГУ и на кафедре радиофизики, в настоящее время продолжает развиваться на кафедре космической физики и экологии.

Стремительное развитие в 90-х годах 20-го столетия процессов конверсии и высвобождение связанного с оборонной тематикой научного потенциала в том числе в биофизике, геофизике и радиофизике, и одновременное осознание роли электромагнитного поля как одного из физических полей, окружающих Землю, в развитии и поддержании жизни на планете привело к формированию научного направления «Электромагнитная экология». Идея постановки работ по проблеме «Электромагнитная экология» и их развитие на кафедре принадлежат профессору А.Г. Колеснику.

В основе второго направления - дистанционной диагностики окружающей среды радиофизическими и оптическими методами лежат пионерские работы ученых с мировым именем: профессора Владимира Николаевича Кессениха и академика, Героя Социалистического Труда, лауреата Государственной премии СССР Владимира Евсеевича Зуева. Во многом благодаря их работам радиофизические и оптические приборы и методы совершили революцию в развитии и совершенствовании методов и средств исследования, диагностики и контроля окружающей среды. Стремительно уходят в прошлое методы, основанные на контактных способах измерений. Все большее значение приобретают дистанционные методы, в том числе мобильные, авиационные и космические.

Дистанционные методы, по своей сути, являются косвенными, а основой большинства из них являются радиофизические и оптические технологии получения, передачи, хранения и тематической обработки информации. В этом направлении активно развиваются: дистанционная диагностика верхней атмосферы и состояния электромагнитного фона; разработка методов и технических средств лазерного зондирования атмосферы и экологического мониторинга окружающей среды, лазерных методов аэрокосмического мониторинга; дистанционный мониторинг растительных покровов на основе лазерно-индуцированной флуоресценции; исследования взаимодействия сверхкоротких импульсов с аэрозольной средой; изучение сопряжённости электрических и оптических характеристик атмосферы.

Эти исследования (за годы существования кафедры) выполнялись сотрудниками кафедры по программам «Университеты России», «Интеграция науки и высшего образования», НТП Минпромнауки «Наука», НТП «Сибирь», «STEP», поддержаны 32 грантами, в их числе: 1 грант Президента России по поддержке молодых кандидатов наук и их руководителей; 21 грантов РФФИ (научные проекты - 15, гранты МАС - 2, организация конференций - 2, тревел-гран-

ты - 2); 8 грантов Минобразования России; 1 грант ФЦП «Интеграция»; 1 грант ^БЕ2000 of NASDA.

По результатам проведенных исследований сотрудниками кафедры сделано большое количество докладов, опубликовано большое количество статей и 4 монографии: Региональный мониторинг атмосферы. Часть III. Уникальные измерительные комплексы / Под ред. М.В. Кабанова. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. 240 с.; Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду: Справочное пособие / Под ред. В.В. Адушкина, С.И. Козлова, А.В. Петрова. М.: Анкил, 2000. 638 с.; Экологическая диагностика: Энциклопедия / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2000. 496 с.; Региональный мониторинг атмосферы. Часть V. Электромагнитный фон Сибири / Под ред. М.В. Кабанова, А.Г. Колесника. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2001. 282 с. Характерной чертой многих публикаций является активное участие в них студентов, магистрантов и аспирантов.

Свидетельствами признания и поддержки ведущейся на кафедре научно-учебной работы являются:

- Медаль «За заслуги перед отечеством» II степени (А.Г. Колесник, Г.И. Тюльков);

- Почетные звания: заслуженный деятель науки РФ (Г.Г. Матвиенко), почетный работник высшего профессионального образования (В.А. Донченко);

- Премия Ленинского комсомола (Г.И. Тюльков);

- Государственные научные стипендии ученым России (А.Г. Колесник, Г.Г. Матвиенко, П.М. Нагорский) и молодым ученым России (М.В. Белов,

С.А. Колесник);

- Поддержка президентом Российской Федерации молодых ученых - кандидатов наук и их руководителей (С.А. Колесник, П.М. Нагорский);

- Именные медали: акад. Ю.А. Гагарина

(В.А. Донченко), акад. С.П. Королева (А.Г. Колесник), акад. В.Н. Челомея (П.М. Нагорский), 40 лет космонавтики (Г.Г. Матвиенко);

- Премии Томской области в сфере образования и науки среди молодых ученых и аспирантов (С.А. Колесник, Е.В. Овчаренко;

- Премии ТГУ (В.А. Донченко, А.Г. Колесник).

VI. Подготовка кадров высшей квалификации

За короткий срок своего существования кафедрой осуществлен выпуск 6-ти групп бакалавров и 4-х групп специалистов. Магистратуру по кафедре окончили 3 человека. По результатам конкурса научных студенческих работ работы А.А. Деревянных и А.А. Скугарева отмечены медалями Минобразования России. Докторантами, аспирантами и соискателями защищены 2 докторские (П.М. Нагорский, В.Г. Спи-цын) и 7 кандидатских диссертаций (М.В. Белов,

A.С. Бородин, А.А. Землянов, С.А. Колесник, Е.В. Ов-чаренко, С.В. Побаченко, Б.Б. Цыбиков).

Сотрудники кафедры принимают активное участие в работе диссертационных советов: профессора

B.А. Донченко, А.Г. Колесник, Г.Г. Матвиенко являются председателями, а П.М. Нагорский и Г.И. Тюль-ков - членами советов по защитам докторских диссертаций.

За период с 1996 по 2003 год кафедра приняла участие в организации:

- Международного симпозиума, посвященного 60-летию регулярных ионосферных исследований в России «Мониторинг окружающей среды и проблемы солнечно-земной физики» (1996 г.);

- трех Международных школ молодых ученых и специалистов «Физика окружающей среды» (совместно кафедрой ОЭСиДЗ, РФФ ТГУ и ИОА ТФ СО РАН, 1998, 2000, 2002 гг.);

- четырёх региональных ежегодных школ-семинаров «Современные проблемы физики и технологии» (совместно с другими подразделениями ТГУ, СФТИ и научными учреждениями ТФ СО РАН, 2000, 2001, 2002, 2003 гг.).