Лаборатория магнитосферы
2-я Антарктическая экспедиция.
Физика солнечно–земных связей как научное направление сформировалось сравнительно недавно. В Петербургском (Ленинградском) университете пионерами в этой области были такие известные ученые, как Б.М. Яновский, И.А. Лебединский, В.А. Троицкая. В 1966 г. Б.М. Яновским на кафедру был приглашен М.И. Пудовкин, выпускник ЛГУ 1954 г. С его приходом стали возрождаться и расширяться работы по исследованию физических процессов во внешних оболочках Земли, включая верхнюю атмосферу и магнитосферу, и начала реализовываться идея создания самостоятельной лаборатории — идея, которую некоторое время вынашивал Б.Е. Брюнелли. В конце 1966 г. лаборатория имела в штате двух человек: ст. н. с. М.И. Пудовкина и лаборанта Д.Я. Ивлиева, затем в ноябре 1966 г. в аспирантуру была принята С.А. Зайцева.
К научной работе стали активно привлекать студентов. В последующем штат лаборатории стал пополняться за счет выпускников кафедры — почти из каждого выпуска 1–2 человека оставались работать в лаборатории (в 1969 г. О.А. Трошичев, Л.В. Зеленкова, И.Н. Меньшутина, в 1970 г. Н.А. Цыганенко, в 1972 г. В.А. Сергеев, А.Д. Чертков, в 1973 г. — В.С. Семенов и далее Д.И. Понявин, М.А. Шухтина, В.В. Лебедева, С.С. Сажин, Е.М. Сажина, И.В. Кубышкин, А.В. Усманов).
Научные интересы лаборатории определили и тематику исследований, которую можно разделить на три направления: изучение электродинамических и плазменных явлений в магнитосфере Земли, связанных с развитием полярных сияний и геомагнитных возмущений; обтекание магнитосферы солнечным ветром и взаимодействие последнего с геомагнитным полем; прогнозирование состояния магнитосферы для обеспечения безопасности космических полетов и надежности радиосвязи. Этот перечень показывает, что название лаборатории — лаборатория аэрономии, науки о строении верхней атмосферы и происходящих в ней микропроцессах, не отвечала истинному состоянию дел. Поэтому позднее лаборатория получила соответствующее ей название — лаборатория физики магнитосферы.
Научные исследования лаборатории строятся на том, что Солнце, солнечный ветер, магнитосфера и ионосфера Земли представляют собой единую физическую систему и происходящие в ней процессы взаимосвязаны. Исходя из этого, удалось разработать феноменологическую модель магнитосферного возмущения, механизм этого возмущения и выяснить роль электрических полей и токов в магнитосферной плазме.
Поскольку состояние магнитосферы определяется в основном параметрами солнечного ветра, которые зависят от процессов, происходящих на Солнце, были проведены широкие исследования взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли, изучен характер перехода энергии солнечного ветра в энергию магнитного поля и тепловую энергию плазмы (процессы пересоединения магнитного поля солнечного ветра с геомагнитным полем). Детальным исследованиям подверглись магнитные поля Солнца в его активных областях. Было обнаружено, что источниками высокоскоростных потоков в солнечном ветре являются хромосферные вспышки и коронарные дыры. Характер магнитного поля солнечного ветра определяет и возможность прогноза состояния магнитосферы. Изучением физических процессов в ионосфере Земли занимались выпускники кафедры физики атмосферы Л.В. Зеленкова и А.М. Ляцкая, пришедшая на кафедру в 1981 г.
Уже в 1970 г. лаборатория, тогда еще малочисленная, участвовала в организации и проведении в Ленинграде международной конференции по солнечно–земным связям в рамках КОСПАР. Лаборатория была и неизменным участником многих международных проектов.
В международной научной среде широко известны работы М.И. Пудовкина и его учеников. Так Н.А. Цыганенко — ведущий авторитет в области моделирования магнитосферы. Его модель геомагнитного поля позволяет проследить конфигурацию поля во всем околоземном космическом пространстве от поверхности Земли до магнитопаузы и до 60-ти радиусов Земли — в хвосте магнитосферы.
Другой ученик В.С. Семенов с коллегами разработал теорию нестационарного пересоединения в сжимаемой плазме. Основанные на этой теории частные модели успешно применяются в исследовании магнитосферных процессов.
Группа В.А. Сергеева исследует магнитосферные возмущения в хвосте магнитосферы. В.А. Сергеев разработал оригинальную модель магнитной суббури, предложил новые методы исследования структуры магнитного поля в хвосте магнитосферы и в этой области является признанным авторитетом.