Кафедра физики Земли

КАФЕДРА ФИЗИКИ ЗЕМЛИ 1919 – 2007

Геофизика, как самостоятельная область знания, начала оформляться лишь в конце 19 века. Однако до 20-х годов 20 в. ни в нашей стране, ни за рубежом не существовало учебных заведений, готовящих специалистов в этой области. В некоторых университетах читались лишь курсы по отдельным вопросам геофизики. Так в 1910 г. основатель современной сейсмологии князь Борис Борисович Голицын организовал при Академии наук курс лекций по сейсмологии для студентов Петербургского университета. Этот курс, изданный в виде монографии в 1912 г., послужил основой для всех дальнейших курсов сейсмологии.

В 1915 г. Министерство торговли и промышленности России организовало гидрометеорологические курсы для обслуживания гидрометеорологических станций в торговых морских портах. В качестве слушателей были привлечены студенты последнего курса физико–математического факультета, в числе которых был Б.М. Яновский, впоследствии заведующий кафедрой физики земной коры.

До 1919 г. физико–математический факультет состоял из трех отделений: математического, химического и естественного. В составе естественного отделения было 11 кафедр, в том числе кафедры физики и физической географии, на которых читался курс лекций по физической географии. На кафедре физики этот курс объединял метеорологию, климатологию и гидрологию (до 1916 г. курс читал А.И. Воейков). А.И. Воейковым (1842–1916 г.г.) был создан кабинет метеорологии и физической географии, располагавший сложными для того времени приборами по актинометрии, атмосферной оптике и атмосферному электричеству, земному магнетизму и гидрологии. Ему принадлежала и метеорологическая станция, по оснащению не уступавшая лучшей в то время Павловской обсерватории.

Ассистентом и соратником А.И. Воейкова был С.А. Советов (1872–1942 г.г.), который был хранителем кабинета физической географии. Одновременно на кафедре физической географии читался курс с аналогичным названием, включивший в себя помимо метеорологии, атмосферную оптику, земной магнетизм и ряд сельскохозяйственных аспектов (читал П.И. Броунов (1852–1927 г.г.), перешедший после кончины Воейкова на кафедру физики).

В 1918 г. П.И. Броуновым и С.А. Советовым был выдвинут проект подготовки специалистов по физике Земли и создания для этого кафедры геофизики с тремя главными направлениями – метеорология, гидрология и физика земной коры.

Кафедра геофизики была создана осенью 1919 г. на только что открытом геологическом отделении физико–математического факультета. Первым ее заведующим стал проф. С.А. Советов. Экспериментальной базой кафедры явился Кабинет физической географии, из которого выделились две лаборатории – метеорологическая и земного магнетизма – и вошли в состав Петергофской естественно–научной станции Петроградского университета.

Так как программы геологического отделения не давали необходимой физико–математической подготовки специалистам, поэтому уже в 1921 г. на физико–математическом факультете создается еще одно отделение – физическое, куда и была переведена кафедра геофизики. Это позволило привлечь к работе крупных физиков и геофизиков того времени. В 1921 г. на кафедру приглашают из Главной физической обсерватории П.Н. Тверского (1892–1962 г.г.), выпускника университета 1915 г., которому поручается чтение первого курса геофизики, общего и обязательного для всех специальностей физического отделения. В 1923 г. после отъезда П.И. Броунова за границу, П.Н. Тверскому поручено руководство кафедрой, заведующим которой его утверждают в 1926 г. К этому времени он завершает работу над учебником «Курс геофизики» увидевшим свет в 1930 г. Это был первый геофизический учебник как в нашей стране, так и за рубежом, который охватывал все разделы науки.

Первый выпуск кафедры состоялся в 1924 г. (обучение было трехлетним). С 1925 г. вводится четырехлетнее обучение с выполнением дипломной работы. Уже первые выпускники кафедры стали известными учеными, руководителями новых исследований в стране. Среди них Н.И. Леушин (выпуск 1924 г.), в дальнейшем специалист по атмосферному электричеству, В.М. Михель (выпуск 1925 г.) – аэролог, Н.Ф. Котов (выпуск 1926 г.), специалист по радиометеорологии, М.Е. Острекин (выпуск 1930 г.) – полярник, руководитель ряда экспедиций, в том числе 3-й Антарктической; выпускники 1932 г. Н.Н. Шпаковский – полярник и Е.К. Федоров, будущий папанинец, Герой Советского Союза, академик, руководитель Гидрометслужбы страны. Выпускники кафедры образовали первое основное ядро молодых специалистов Сейсмического института АН СССР (Е.А. Коридалин, Д.П. Кирнос, Д.А. Харин).

Первые годы работы кафедры были трудными – отсутствовали твердые штаты и постоянный преподавательский состав. Поэтому для чтения лекций привлекались специалисты со стороны. Среди них были метеорологи и гидрологи С.А. Советов, С.И. Савинов, Е.И. Троицкий, Б.И. Извеков, П.А. Молчанов, магнитологи Н.В. Розе, Н.Н. Трубятчинский, сейсмологи П.М. Никифоров (первый помощник Б.Б. Голицына), Н.В. Райко, физики В.Р. Бурсиан, В.К. Фредерикс.

В 1930–31 учебном году произошло изменение структуры университета. Факультеты были заменены «секторами подготовки кадров», была отменена лекционная система обучения и введен бригадно–лабораторный метод. Был образован геофизический сектор с четырьмя специализациями: физика атмосферы, земной магнетизм, сейсмология и гравитация, электрометрия. Заведует сектором П.Н. Тверской. Однако эти изменения, к счастью, были недолговечны, и 19 ноября 1932 г. Постановлением ЦИК восстанавливаются факультеты, отделы, кафедры.

На физико–математическом факультете образуется геофизический отдел с четырьмя кафедрами: физики атмосферы (зав. Павел Николаевич Тверской, он же руководитель отдела), сейсмологии и гравитации (зав. Николай Владимирович Райко), магнитометрии (зав. Николай Владимирович Розе), электрометрии (зав. Виктор Робертович Бурсиан). Создание геофизического отдела в Ленинградском университете определялось большой потребностью в специалистах геофизиках. Перед геофизикой стояли масштабные задачи: развитие геофизических методов разведки полезных ископаемых, исследование природы Арктики, важное для освоения Северного морского пути.

Еще в 20-е годы Академия наук получила правительственное задание – изучить район Курской магнитной аномалии (КМА), так как во время первой мировой войны все материалы по КМА оказались в Германии и были потеряны для России. Предстояло провести не только подробную магнитную и гравитационную съемки, но и выяснить природу источника КМА.

К работе были привлечены крупнейшие научные силы страны. Участвовал в работе на КМА и выпускник Петербургского университета Борис Михайлович Яновский, рассчитавший поле возможных источников аномалии и показавший, что наблюдаемое поле определяется намагниченными породами на глубине от 50 до 400 метров. Впоследствии бурение полностью подтвердило правильность такой интерпретации – на этих глубинах были обнаружены железистые кварциты.

Это была победа магнитометрического метода разведки. Становится понятным в этой связи проведение в 1930–31 учебном году двух приемов на геофизическое отделение. Студентами стали Борис Евгеньевич Брюнелли, впоследствии ассистент и доцент кафедры физики Земли, Виктор Иванович Почтарев, в дальнейшем директор ЛО ИЗМИРАН, Павел Кононович Сенько, известный полярник, исследователь Арктики и Антарктики.

В 1932–33 году была организована группа рабочей аспирантуры целевого назначения. Программа обучения была существенно расширена и кроме общего курса геофизики, который читал П.Н. Тверской, включала специальные курсы, которые вели С.И. Савинов, Б.И. Извеков, В.Р. Бурсиан, В.К. Фредерикс и В.А. Фок. Обязательной для студентов была работа в экспедициях. Так, после окончания первого курса юноши проходили военные сборы, а затем участвовали в магнитной съемке северных районов КМА.

В 1933–34 учебном году произошло разделение физико–математического факультета на два – физический и математический. На физическом факультете сохраняется геофизическое отделение с четырьмя кафедрами. При каждой кафедре создается своя специальная лаборатория.

В 30-е годы кафедрой электрометрии заведовал В.Р. Бурсиан. Ему удалось создать творческий коллектив из физиков–теоретиков для решения геоэлектрических проблем. Над этими проблемами, кроме проф. Бурсиана, трудились академики В.А. Фок, профессор В.К. Фредерикс, И.Г. Михайлов. Трудами этих ученых были заложены основы теории электромагнитных полей в проводящих слоях Земли и методов использования их в разведке полезных ископаемых.

Многие из работ в этом направлении стали классическими, как, например, двухтомная монография В.Р. Бурсиана по теории электромагнитных полей, применяемых в электроразведке, изданная в 1933 г. и в 1936 г., а также работы В.А. Фока по теории каротажа и расчету электромагнитного поля переменного тока в цепи с двумя заземлениями. Монография В.Р. Бурсиана не потеряла своего значения до наших дней, и в 1972 г. была переиздана.

В 1930–1940 г.г. по плану и предложению проф. Н.В. Розе, закрепленному специальным постановлением Совнаркома, была осуществлена Генеральная магнитная съемка (ГМС) СССР. За десятилетие вся территория страны была охвачена сетью магнитных наблюдений, что позволило построить магнитные карты Союза и выявить интересные районы. Большая роль в проведении ГМС принадлежит проф. Н.Н. Трубятчинскому, который занимался подготовкой наблюдателей, созданием новых магнитометров, их теорией и методикой съемки. Итогом работ на КМА и ГМС стал первый в России учебник «Земной магнетизм и магнитная разведка» (Н.В. Розе, Н.Н. Трубятчинский, Б.М. Яновский), вышедший в 1934 г.

В 1932–33г.г. был проведен Второй Международный полярный год, цель которого – сбор материалов о геофизических процессах в высоких широтах, в частности, о переменном магнитном поле Земли. В его организации и проведении активное участие принимали Н.В. Розе, выпускники кафедры магнитометрии А.П. Никольский, М.Е. Острекин.

В 1934 г. на кафедру магнитометрии был приглашен из Института метрологии для чтения курса «Магнитные измерения» и создания лаборатории магнитных свойств горных пород Б.М. Яновский. В эти годы он плодотворно трудился в области метрологии и стандартизации магнитных измерений. Им был разработан магнитометр для измерения вертикальной составляющей геомагнитного поля, астатический магнитометр – для измерения свойств слабомагнитных пород. Под его руководством в 1939г. аспиранткой Т.Н. Розе были выполнены одни из первых в мире исследования явления термоостаточной намагниченности горных пород, которые явились предвестником целого направления в земном магнетизме – палеомагнетизма. Кафедра в эти годы выпускает специалистов, в дальнейшем успешно работавших в различных геофизических организациях страны. Большая группа выпускников 1932 г. была направлена в район Урало–Кузбаса.

Трагическими для геофизических кафедр оказались 1937 и последующие годы. После февральского пленума ЦК ВКП(б), призвавшего к борьбе с троцкистами и другими врагами, был арестован и погиб в застенках НКВД В.Р. Бурсиан, завeдующий кафедрой электрометрии, и в то время декан физического факультета и директор Физического института. Вслед за ним была арестована и целая группа ведущих физиков. Зимой 1942г. по сфальсифицированному делу, так называемого, «Союза старой русской интеллигенции» был арестован и уже 12 апреля скончался во время следствия профессор Н.В. Розе. Репрессии не обошли студенчество и аспирантов. Как сын репрессированных родителей был отчислен из аспирантуры Б.Е. Брюнелли.

В 1937–38 учебном году факультет получил твердые штаты и сформировал постоянный преподавательский состав. С укреплением кафедр отпала необходимость в общем руководстве и объединяющее их геофизическое отделение ликвидируется. В этом же году происходит объединение трех кафедр – сейсмологии и гравитации, магнитометрии и электрометрии в одну, которая получила название кафедры физики земной коры. Возглавил ее доцент Николай Владимирович Райко, руководивший кафедрой до 1944 г.

Предвоенный год ознаменован выходом двух учебников, подготовленных сотрудниками кафедры. Это «Земной магнетизм» Б.М. Яновского и «Физика Земли. Электрометрия» А.П. Краева, выпускника 1934г.

В предвоенные годы сотрудники физфака занимались разработкой приборов для военных целей. Так, в 1939 г. Б.Е. Брюнелли участвовал в создании миноискателя, потребность в котором возникла в связи с финской компанией 1939–40 г.г. Работа велась в лаборатории Ф.Д. Клемента. Такой миноискатель (магнитный градиентометр) был создан, однако признание он получил позднее у моряков, решавших задачу поиска затонувших кораблей. Успешные испытания макета прошли в марте 1941 г.

Великая Отечественная война разбросала сотрудников кафедры. Часть сотрудников и студентов с первых дней ушла на фронт. Это Б.Е. Брюнелли, Б.И. Верховский, Н.Е. Вульфсон, Г.В. Молочнов, Н.В. Шаньгин, Л.Б. Гасаненко. Другая часть кафедры в составе заведующего доцента Райко Н.В., доцента Очаповского Б.Б., студентов – старшекурсников Долгинова С.Ш., Яновской Н.Б, А. Жуковской и других эвакуировалась вместе с университетом в г.Саратов, где в военные годы продолжался учебный процесс. Профессор Яновский Б.М. уехал зимой 1941 г. с институтом Метрологии в Ленинакан. Оставшиеся в Ленинграде А.П. Краев со своими сотрудниками В.Р. Зацепиным и И.В. Ивановым успешно занимались оборонной тематикой. А.П. Краев в блокированном Ленинграде защищает докторскую диссертацию «Электромагнитное частотное зондирование слоистого массива», положившую начало новому методу электромагнитных зонидирований — частотному. С конца 1941 по 1945 год Краев А.П. служил в минно–торпедном отделе Краснознаменного Балтийского флота.

Весной 1944 г. после ранения в Саратов приехал Б.Е. Брюнелли и был принят на должность ассистента. В середине 1944 г. в Саратове оказался Б.М. Яновский. Он становится заведующим кафедрой, которая рождалась практически заново после военных потерь и утрат в предвоенные годы. В начале 1945 г. университет возвращается в Ленинград и в том же году был первый послевоенный выпуск.

В первые годы после Войны кафедра сохранила основные направления своей деятельности, и в составе кафедры образовались три лаборатории, хотя и малочисленные: лаборатория земного магнетизма (проф. Б.М. Яновский, доц. Б.Е. Брюнелли и ст. лаборант Б.И. Верховский), сейсмологии и гравитации (доц. Б.Л. Очаповский, лаб. Ю.В. Кедрин), и геоэлектрики (проф. А.П. Краев, асс. В.Р. Зацепин, асс. А.С. Селицкий, асс. Н.Б. Яновская и ст.лаборант Т.Д. Гладкий). Наряду с подготовкой специалистов–геофизиков кафедра ведет и научную работу.

В послевоенные годы научные исследования развивались в значительной мере в связи с масштабными исследованиями Центральной Арктики. Так, в 1947 г. доцент Борис Евгеньевич Брюнелли создает новую магнитную вариационную станцию (МВС), которые потом широко применялись на станциях СП, в Антарктике, при полевых магнитных исследованиях. В 50-е годы Б.Е. Брюнелли с помощью аспирантов и студентов усовершенствовал ряд своих разработок (магнитные весы новой конструкции, магнитограф с видимой записью, магнитный градиентометр, магнитометр с обратной связью). К этому времени относится и начало его работ, связанных с процессами в околоземном космическом пространстве. В 1949–50 г.г. (два сезона) на Кольском полуострове работала экспедиция, которая вела наблюдения и регистрацию полярных сияний с помощью камеры С–180 (камера Лебединского) и определение спектральных характеристик специальной камерой С–180–С.

В 1952 г. сотрудниками лаборатории сейсмологии и гравитации были определены сейсмологические характеристики вечной мерзлоты на островах Северная Земля (Б.Л. Очаповский, Ю.В. Кедрин), а в 1955–59 г. на дрейфующих станциях СП–4 (Б.Л. Очаповский, асс. Е.М. Линьков) и СП–6 (Е.М. Линьков, Ю.В. Кедрин) были получены ценные сведения о естественных колебаниях ледяного покрова и его упругих свойствах.

Еще в 1946 г. под руководством А.П. Краева (Н.Б. Яновской, А.С. Семеновым, Н.П. Силиным и В.Р. Зацепиным.) и при его участии был проведен первый в мире широкомасштабный эксперимент по глубинным дипольным зондированиям с разносом между питающей и приемной установкой до 60 км. Было оценено распределение сопротивлений до глубины около 20 км.

Основное значение глубинных дипольных зондирований состоит в том, что они послужили стимулом и основанием для широкого развития глубинных электрических исследований в нашей стране и за рубежом. По представлению А.П.Краева Совет Министров СССР утвердил обширную программу глубинных электрических исследований, ответственность за выполнение которой возлагалась на Геофизический институт (Институт физики Земли) Академии наук СССР.

В 1951 г. выходит в свет первая часть монографии А.П. Краева «Основы геоэлектрики», ставшая учебным пособием для студентов–геоэлектриков и прекрасным пособием для геофизиков–практиков, в которую вошли описания естественного и постоянного искусственного поля Земли.

В начале 50-х годов лаборатория геоэлетрики ведет большие работы по развитию и экспериментальному осуществлению частотного зондирования геоструктур в широком диапазоне частот, которые впервые в истории геофизики были проведены в экспедиционных условиях в 1952 г. в Вологодской области уже после смерти А.П. Краева (асс. Н.Б.Яновская, лаборанты Т.Д. Гладкий, Ю.В. Кедрин, аспиранты Л.Б. Гасаненко и И.А. Корнеенко). Одновременно были выполнены теоретические исследования электромагнитных полей локальных источников над горизонтально–слоистыми средами (проф. П.П. Павинский, Л.Б. Гасаненко, Г.В. Молочнов, Г.П. Шолпо, асп. Ю.Н. Козулин). Впервые была разработана методика моделирования электромагнитных полей дипольных источников над структурами с негоризонтальными границами раздела и исследованы компоненты поля электрического и магнитного диполей над неоднородными средами (Г.В. Молочнов, Т.Д. Гладкий).

В конце пятидесятых по инициативе Б.М. Яновского на кафедре возникло новое направление – магнитотеллурические зондирования (МТЗ). Впервые этот метод был реализован доц. Б.Е. Брюнелли, научным сотрудником О.А. Бурдо и сотрудниками ВНИИ Геофизика во главе с М.Н. Бердичевским. Это стало возможным благодаря созданию Б.Е. Брюнелли короткопериодного высокочувствительного магнитометра с обратной связью, первый макет которого работал уже в 1956 г. Первые полевые работы были проведены в 1957 г. в Тюменской области, а затем в районе Польско–Литовской впадины.

В результате этих работ был развит метод магнитотеллурического профилирования (МТП), который позволил определять продольную проводимость осадочной толщи, ее суммарную мощность, и, следовательно, глубину до кристаллического фундамента. Метод МТП оказался особенно продуктивным в нефтегазовой разведке. В 1959 г. на основе наблюдений в обсерватории Борок А.А. Ковтун и О.М. Распопов построили первую в мире кривую МТЗ, разработали основы методики наблюдений, их обработки и интерпретации.

В 1952 г. в лаборатории земного магнетизма под руководством Б.Е. Брюнелли начал работать аспирант Олег Александрович Бурдо. Ему удалось впервые в мировой науке выяснить основные закономерности поведения магнитного поля, было установлено, что источником высокоширотного поля являются токовые струи в форме нескольких спиралей разной интенсивности. Эти результаты позже были многократно подтверждены другими исследованиями, особенно во время проведения Международного Геофизического Года (1957–1958 г.г.). В научной литературе утвердился термин «овал полярных сияний», хорошо совпадающий с токовой системой или спиралями О.А. Бурдо.

В 50-е годы в земном магнетизме возникло новое направление – палеомагнетизм, основанный на изучении величины и направления естественной остаточной намагниченности (ЕОН) горных пород. Уже первые работы дали неожиданный результат – чередование направления вектора ЕОН (прямая и остаточная намагниченность). Одним из первых исследователей этого загадочного явления был выпускник кафедры 1951 г. Алексей Никитич Храмов. Для объяснения природы обратной намагниченности была выдвинута гипотеза многократной инверсии полярности магнитного поля в геологической истории Земли.

Летом 1954 г. в район Ангаро–Илима была организована специальная экспедиция (В.В. Металлова). Следствием этих работ был вывод о том, что в магнитных свойствах горных пород заложена информация об условиях их образования и возможность расчленения их на различные типы в пределах одной геологической структуры. До конца 50-х годов на кафедре были выполнены магнитные и палеомагнитные изучения интрузивных траппов Сибирской платформы (асс. Металлова), дальневосточных базальтов (Л.Е. Шолпо), девонских пород северо–запада Русской платформы (Т.И. Линькова).

Для координации палеомагнитных работ в 1958 г. по инициативе акад. А.Г.Калашникова и проф. Б.М.Яновского была создана Всесоюзная Палеомагнитная Комиссия, которую после смерти А.Г.Калашникова возглавил Б.М.Яновский. В дальнейшем Комиссия была преобразована в Комиссию по постоянному полю и палеомагнетизму при Отделении наук о Земле АН СССР, а затем получила статус Научного Совета по геомагнетизму при Президиуме АН СССР.

В конце 50-х годов в лаборатории сейсмологии по инициативе Е.Ф. Саваренского были начаты исследования микросейсмических движений, для которых Евгением Михайловичем Линьковым (1928–1997 г.г.) была создана электронно–лучевая поляризационная установка, позволявшая определять преимущественные направления на источники микросейсм, исследовать их структуру и ее изменения во времени. Впервые было выявлено присутствие в микросейсмах волн Лява, и установлен механизм образования колебаний типа волн Лява.

В 50-е годы начинается сотрудничество кафедры с группой математиков под руководством проф. Георгия Ивановича Петрашеня, который разрабатывал динамическую теорию распространения сейсмических волн. К экспериментальной проверке некоторых элементов этой теории был привлечен доцент Б.Е. Брюнелли. В 1954 г. по заказу института Гидропроект проведена экспедиция на Енисей, в район предполагаемого строительства Красноярской ГЭС (Б.Е. Брюнелли, Ф.М. Гольцман, аспиранты Н.И. Берденникова, Е.Г. Гуськова, М.А. Добровольская, В.В. Жадин, Ю.И. Лимбах и студенты О. Кочина, Н. Студенцов и Л. Жигалов).

Аспиранты, защитившие диссертации, и выпускники кафедры разных лет в дальнейшем составили значительную часть сотрудников ЛДУСа (Д.К. Озеров, Н.И. Берденникова, Ю.И. Лимбах, В.Н. Троян).

В 1960-е годы в науке о Земле произошли революционные изменения. Во–первых, значительно расширились исследования околоземного космического пространства благодаря использованию искусственных спутников и ракет. Успешно стали изучаться разнообразные сложные процессы в гигантской естественной плазменной ловушке – магнитосфере Земли. Во–вторых, произошли коренные изменения в наших взглядах на строение твердой Земли. Результаты палеомагнитных исследований совершенно поколебали представления о неподвижных континентах. Открытие явления спрединга – расширения океанического дна – стало еще одним доказательством мобильности крупных литосферных блоков Земли. Геофизикам пришлось отказаться от модели Земли в виде слоисто–однородного шара. В то же время появился интерес к исследованию Мирового океана как с целью изучения геофизических процессов в нем, так и с прикладными задачами поиска и разведки полезных ископаемых, особенно в зоне шельфа.

Все это не могло не отразиться на деятельности кафедры. Так в структуре кафедры появились самостоятельные лаборатории – лаборатория геомагнитных пульсаций и лаборатория аэрономии (впоследствии лаборатория физики магнитосферы). Поскольку интересы кафедры не ограничивались только земной корой, а простирались и вглубь и в космическое пространство, изменилось и название кафедры – она стала называться кафедрой Физики Земли.

Лаборатория геомагнитных пульсаций (рук. ст.научный сотрудник О.М. Распопов) занималась накоплением экспериментального материала по геомагнитным пульсациям (КПК). Была организована широкая сеть наблюдений на стационарных и на временных станциях. В составе лаборатории трудились Ю.П. Новиков, Б.В. Киселев, Н.А. Смирнова, В.В. Кошелевский, Л.А. Дмитриева, Л.И. Вагина, Л. Амосов, А.А. Миронов, Е.А. Копытенко. Лаборатории удалось собрать обширный материал, провести классификацию пульсаций по морфологическим признакам. Длительные наблюдения КПК позволили изучить связь КПК различных типов с другими геофизическими явлениями. В рамках Советско–французского эксперимента были проведены одновременные наблюдения КПК в двух магнитосопряженных точках (о.Кергелен и Архангельская область — две географические точки, соответствующие концам одной силовой линии геомагнитного поля) и ряде других пунктов. В итоге был получен богатый материал, с помощью которого возможно исследовать природу КПК и динамику и структуру плазмосферы Земли.

В 60-е годы под руководством Б.М. Яновского был создан прибор для измерения вертикальной составляющей геомагнитного поля методом протонного резонанса, тем самым была показана возможность применения этого метода для измерения элементов земного магнетизма (студенты В. Ломанский и А. Прокофьев). В связи с развитием палеомагнитных исследований научная работа лаборатории земного магнетизма была сосредоточена на изучении физических основ палеомагнетизма, устойчивости различных видов ЕОН к воздействию разнообразных физических факторов (время, магнитные поля, температура, исходные магнитные состояния). При одновременном действии магнитного поля Земли и изменяющейся температуры был обнаружен новый вид намагниченности – термовязкая, изучены ее свойства и особенности, дана физическая интерпретация (аспирант В.А. Шашканов).

В начале 60-х годов в лаборатории сейсмологии создается ряд приборов для измерения напряженного состояния массива горных пород, опасных по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа, в частности, – шахтный наклономер, удостоенный серебряной медали ВДНХ (1964 г.).

В 1967 г. кафедра понесла тяжелую утрату: 12 декабря 1967 умер Б.М. Яновский, руководивший кафедрой четверть века, создатель и бессменный руководитель лаборатории земного магнетизма. Под его руководством на кафедре сложился дружный работоспособный коллектив, в котором царила доброжелательная, добрая атмосфера.

В 1968 г. заведующим кафедрой становится Г.В. Молочнов, незадолго перед тем вернувшийся из длительной командировки в Сирию (в рамках миссии ЮНЕСКО). Назначенный вскоре и директором НИФИ, он придал новый импульс развитию кафедры. Этот период совпал с развитием хоздоговорных работ, подготовкой к переезду и самим переездом в Петергоф.

В 1966 г. возникла лаборатория аэрономии (впоследствии лаборатория физики магнитосферы), имевшая сперва в штате двух человек: ст.н.с. М.И. Пудовкина и лаборанта Д.Я. Ивлиева. 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, С.С. Сажин, в 1973 г. — В.С. Семенов и далее Д.И. Понявин, М.А. Шухтина, В.В. Лебедева, Е.М. Сажина, И.В. Кубышкин, А.В. Усманов).

Исследования проводились по трем направлениям: 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.

Была разработана феноменологическую модель магнитосферного возмущения,механизм этого возмущения и выяснена роль электрических полей и токов в магнитосферной плазме. Поскольку состояние магнитосферы определяется в основном параметрами солнечного ветра, были проведены широкие исследования его взаимодействия 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.

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 неизменным участником многих международных проектов.

В начале 70-х годов в лаборатории земного магнетизма были получены интересные результаты (И.Н. Петров), касающиеся физики процессов намагничивания в области низких температур: выяснена природа переходной термоостаточной намагниченности, исследованы физические причины недостаточной эффективности метода низкотемпературной магнитной чистки вторичных компонент ЕОН магнетита. А в 1973 г. был предложен и опробован безнагревный метод ступенчатого перемагничивания (В.А. Шашканов, В.В. Металлова), метод определения палеонапряженности, пригодный как для осадочных, так и для изверженных горных пород, который был применен к метеоритам и позволил оценить магнитное поле, существовавшее на протопланетных телах (А.Г. Иосифиди, Е.Г. Гуськова).

Еще в конце 50-х годов в лаборатории сейсмологии на основе сейсмометра Кирноса проф. Линьковым был создан первый сейсмометрический канал с магнетронным преобразователем для регистрации длиннопериодных колебаний Земли. В середине 70-х годов был создан сверхдлиннопериодный канал с фотоэлектрическим преобразователем, с помощью которого Е.М. Линьков обнаружил новое явление – сейсмогравитационные колебания Земли. В отличие от собственных колебаний, эти колебания (с периодами более часа) наблюдаются перед сильными землетрясениями. В этих работах принимали участие ст. лаборант Ю.В. Кедрин и ст. инженер Е.Г. Орлов. Для обработки результатов наблюдений был разработан метод, основанный на принципах математической статистики, позволивший получить новые и уточнить старые данные о периодах собственных колебаний Земли (Л.Н. Петрова).

Использование магнетронных систем для преобразования сейсмических колебаний в механические оказалось очень плодотворным. Приборы имели высокую по тем временам эффективную чувствительность и позволяли получать уникальный экспериментальный материал.

С приходом на кафедру в 1968 г. Татьяны Борисовны Яновской, выпускницы ЛГУ 1954 г., в лаборатории сейсмологии начались теоретические работы по созданию методов решения обратных задач для исследования внутреннего строения Земли. В работах принимали участие младшие научные сотрудники Л.М. Антонова, Е.Н. Итс, Л.А. Дмитриева. В течение 1968–73 г.г. удалось разработать метод решения обратной задачи восстановления скоростного разреза по совокупности данных о временах пробега сейсмических волн. На основе данных о временах пробега сейсмических волн через ядро были получены новые данные о строении переходной зоны между внешним (жидким) и внутренним (твердым) ядром Земли.

Начиная с 1975 г., группа занималась разработкой теории распространения сейсмических поверхностных волн в латерально неоднородных средах, что требовалось для интерпретации данных для реальной неоднородной Земли. Для слабо неоднородных сред была разработана методика расчета лучей и амплитуд поверхностных волн. Для среды с вертикальными границами раздела разработана новая методика расчета и получены численные оценки интенсивности отраженных поверхностных волн (Е.Н. Итс, Т.Б. Яновская). Эти работы велись в контакте с грузинскими и итальянскими сейсмологами.

В 1980–1990 г.г. в лаборатории земного магнетизма особое внимание уделяется изучению магнитных свойств и процессу ориентационного намагничивания осадочных горных пород, разработке метода исправления «ошибки наклонения» их намагниченности (В.А. Шашканов, А.И. Новоселов, А.В. Смирнов, А.А. Костеров, Е.С. Сергиенко). В результате, коллективом разработаны кластерная теория магнетика осадочных пород, кластерная теория их ориентационного намагничивания, разработан метод исправления ошибки наклонения.

В конце 90-х г.г. совместно с аспирантом П.В. Дубровиным ряд интересных результатов получен в перспективном вопросе разработки метода палеомагнитных определений по характеристикам магнитной анизотропии осадочных горных пород, измеренным с помощью вращательного анизометра, – возможно, единственной альтернативы современным методам при палеомагнитном изучении очень древних (старше 500 млн. лет) горных пород.

Большой импульс в развитии магнитотеллурических исследований (лаборатория геоэлектрики) на Балтийском щите был получен в 80-е годы, когда удалось расширить интервал регистрируемых периодов в области коротких периодов, вплоть до 10–3с. Это позволило уточнить строение верхней части коры и выявить в ее структуре область пониженного сопротивления на глубине 10–25 км. Большая заслуга в решении аппаратурных вопросов принадлежит снс О.Н. Моисееву и его ученикам Н.И. Успенскому, В.И. Комолову и М.К. Попову. Благодаря развитию магнитотеллурического метода, геоэлектрика получила возможность изучать распределение электропроводности на глубинах до 400–500 км. Методами магнитотеллурики получены представления о существовании в коре и верхней мантии многочисленных проводящих зон, чаще всего связанных с глубинными разломами.

В последнее десятилетие под руководством С.С. Крылова развивается новая ветвь геоэлектрики — исследование с помощью электромагнитных полей законов формирования случайно–неоднородных геологических сред. При исследованиях таких сред используются методы статистической физики и подходы, разработанные в теории хаоса и фрактальной геометрии (Н.Ю. Бобров, В. Любчич, И. Сорока). Разрабатываемые методы позволяют оценивать такие характеристики случайно–неоднородных сред, как фрактальная размерность и «спектры сингулярности», что открывает новые возможности оценки запасов полезных ископаемых и выявления областей динамической неустойчивости горных пород.

В настоящее время сотрудники лаборатории совместно с финскими, немецкими и шведскими учеными изучают электропроводность литосферы Балтийского щита по международному проекту SVEKALAPKO.

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.

С 1980 г. начались исследования в области сейсмической томографии. Т.Б. Яновской предложен новый способ решения двумерной томографической задачи, основанный на идеях метода Бэйкуса–Гильберта, который нашел широкое применение при оценке латеральных вариаций поверхностных волн (Т.Б. Яновская, П.Г. Дитмар).

За исследования в области теории и методов расчета полей сейсмических волн Т.Б. Яновской в 1982 г. присуждена Государственная Премия СССР в области науки и техники.

Исследования, проводимые в лаборатории сейсмологии с 1982 г. в рамках межвузовского сотрудничества с Гамбургским университетом, направлены на оценку спектрального состава очагового излучения по широкополосным сейсмическим записям. Для исключения влияния среды на спектры наблюдаемых продольных волн разработана методика и составлена программа расчета спектральных калибровочных функций. (Яновская Т.Б., Рослов Ю.В.).

В 1995 г. Т.Б. Яновской разработан метод так называемой азимутальной томографии – оценки латерального распределения фазовых скоростей поверхностных волн по данным азимутальных аномалий. Создан комплекс программ для решения трехмерной томографической задачи по данным о групповых скоростях поверхностных волн, с помощью которого оценено строение коры и верхней мантии в отдельных регионах. В настоящее время в глобальных сейсмологических исследованиях метод поверхностных волн является основным для получения информации о строении коры и верхней мантии и для этой цели широко используются методика и программы, разработанные Т.Б. Яновской (США, Италия, Китай, Испания, Греция).

В середине 90-х г.г. лаборатория сейсмологии приняла участие в проекте NARS–DEEP: по инициативе Утрехтского университета и при поддержке INTAS в 1996 г. установлены две широкополосные станции с автономной регистрацией в Санкт–Петербурге и Пскове. Кроме того, на базе сейсмической станции "Пулково" в 1998 г. установлена аппаратура сети GEOFON.

И в заключение немного статистики. За последние 50 лет работы кафедру окончили более 700 человек, в том числе и представители зарубежных стран (Китай, Корея, Польша, ГДР, Вьетнам, Уганда, Монголия, Болгария). Готовились кадры и для национальных республик СССР (Армения, Казахстан, Молдавия). В результате обучения в аспирантуре при кафедре было подготовлено большое число специалистов высокой квалификации. Многие из них стали докторами наук. За этот период вышло в свет 12 учебников и учебных пособий, 10 монографий, 20 выпусков ученых записок ЛГУ (Вопросы геофизики). Последние издавались совместно с геофизической кафедрой геологического факультета. Куратором сборника от физического факультета длительное время был Л.Б. Гасаненко, позднее передавший эстафету Л.Н. Пороховой, а затем С.С. Крылову.

В последние годы сотрудники кафедры получили ряд грантов РФФИ, Минобразования РФ, Международного научного фонда, гранты INTAS, НАТО, Немецкого научного общества, фонда «Фольксваген», Японского научного фонда и грант Норвежского королевского фонда.

Кафедра физики Земли в настоящее время является организатором и координатором значительного объема фундаментальных геофизических исследований. На ее основе создан Северо–Западный Геофизический центр. Кафедра имеет широкие международные связи – осуществляется постоянный обмен студентами, магистрантами, аспирантами и сотрудниками с девятнадцатью зарубежными университетами. Многие сотрудники являются членами таких российских и международных геофизических обществ, как Российское физическое общество, Евроазиатское геофизическое общество, Европейское геофизическое общество, Европейское общество геофизиков–разведчиков, Американский геофизический союз, Немецкое геофизическое общество и т.п. Регулярно кафедра издает отчет, содержащий последние научные достижения и учебную информацию.