Исследования, проводимые в лаборатории

С первых дней наблюдений геомагнитного поля была поставлена задача об изучении его векового хода. В настоящее время накоплены данные о вековых изменениях магнитного поля в месте расположения обсерваторий за весь 166-летний период наблюдений. С 1885 по 1930 годы сотрудниками обсерватории с целью исследования векового хода поля проводили измерения всех компонент поля на опорных пунктах, расположенных в Западной Сибири, Казахстане и на Урале. Эти наблюдения выполнены с высокой точностью и не потеряли своей актуальности до сих пор. Более того, планируется проведение наблюдений в этих опорных пунктах с целью продолжения исследований векового хода. Непрерывного ряда наблюдений практически за 170 лет не имеется ни на одной магнитной станции мира.

                                         
Рис.1. Вековой ход компонентов магнитного поля за период 1836 – 2002 гг

С 1946 года в обсерватории ведутся наблюдения возмущений геомагнитного поля в рамках современных требований. В настоящее время обработан весь накопленный за это время материал и получен временной ряд состояния возмущенности поля на Урале, который можно использовать для изучения солнечного влияния на магнитосферу Земли, в медицине и других областях науки.

                      
Рис.2. Изменение вертикальной составляющей магнитного поля при сильной магнитной буре 11-12 апреля 2003 г.

Обсерватория внесла огромный вклад в осуществление магнитной съемки Российской Империи и впоследствии СССР. С 1910 года (и еще раньше), когда было принято решение о проведении магнитной съемки России и до 1930 годов, выполнение магнитосъемочных работ на территории Урала, Западной Сибири, Северного Казахстана было возложено на обсерваторию. Сотрудники обсерватории также принимали участие в съемках в Горной Шории и на Алтае, в центральных районах России. Они вели отработку методик проведения съемки. За это время было организовано силами обсерватории 15 научно-производственных полевых экспедиций. Полученные карты магнитного поля послужили основой для дальнейшего проведения детальных работ, предпринятых созданными в 1930 годы производственными геофизическими организациями. В результате этих съемок в последствии были открыты крупные магнетитовые месторождения на Урале и в Северном Казахстане (Соколовско-Сарбайское, Куржункульское и другие).

                       
Рис.3. Изображение данных по состоянию ионосферы на экране станции «Парус»

В области сейсмологических наблюдений получены и обработаны сейсмограммы сотен тысяч землетрясений, происходящих в разных частях Земли. Данные вошли в соответствующие каталоги землетрясений и доступны специалистам, изучающих сейсмические явления. Получены также данные о сейсмических событиях Уральского региона. За период наблюдений зарегистрировано более 500 ядерных взрывов, производимых СССР и другими странами. Сейсмограммы взрывов в настоящее время обрабатываются, составляется единственный в своем роде каталог зарегистрированных взрывов, содержащих их сейсмические характеристики и другие сведения.

Рис.4. Сейсмограммы подземного ядерного взрыва, проведенного в Китае 15 мая 1995г. 

 
Рис.5. Данные о смещении пункта наблюдений «АРТИ» по данным спутникового позиционирования.

Обсерваторские наблюдения

В 2006 году исполняется 170 лет с начала регулярных магнитно-метеорологических наблюдений на Урале, начинавшихся в обсерватории “Екатеринбург”.

В 1829 г. Российской академией наук было принято решение о строительстве первых обсерваторий в России.. Строительство обсерватории в Екатеринбурге было завершено 6 октября 1835 г., с декабря 1836 г. начались регулярные наблюдения геомагнитного поля на Урале. Исследования, проводимые в Екатеринбургской обсерватории с самого начала пользовались большой известностью за рубежом. Многие ученые считали, что в изучении магнитных и метеорологических явлений Россия опередила все европейские страны. По высказыванию К. Гаусса Екатеринбургская обсерватория была одним из немногих пунктов наблюдений, представляющих “тем большую важность для общей теории, чем далее от имеющихся в Европе он расположен ”. В связи с этим обсерватория привлекалась для участия в исследованиях, проводимых совместно несколькими странами.

Директор обсерватории с 1885 по 1926 годы Герман Федорович Абельс наряду с обсерваторскими исследованиями проводил изучение магнитных аномалий на Урале. В 1924 г. им был опубликован список аномалий, часть из которых была связана с железными рудами. С 1885 года до 1939 года обсерватория проводила магнитную съемку территории Урала, Западной Сибири, Казахстана с целью изучения вековых изменений геомагнитного поля и выявления аномалий. Измерялись компоненты поля с точной географической привязкой. Карты, полученные в результате съемок, явились основой последующих работ с целью поисков месторождений магнетитовых руд Урала и Казахстана. Эти данные в настоящее время имеют огромное научное значение при исследовании вековых вариаций поля на огромной территории. Полученные вековые изменения геомагнитного поля (абсолютных его величин) с 1837 года по настоящее время, показывают значительные увеличение поля на Урале (до 30%) за этот период, позволяют выделить доминирующие периоды изменений поля. Данные абсолютных наблюдений в настоящее время имеют также большое прикладное значение при проведении аэромагнитных съемок высокой точности на территориях Урала, Западной Сибири.

При обсерватории в 1913 и 1942 годах были открыты, соответственно, сейсмическая и ионосферная станции. В 1931 году в связи с пуском трамвая обсерватория из Свердловска (Екатеринбурга) перебралась за город в Высокую Дубраву. Расстояние до нового места ее расположения от прежнего составило 26 км. Была установлена разница в величинах компонент магнитного поля между Высокой Дубравой и Свердловском.

В 1970 году обсерватория вновь была вынуждена перебазироваться на новое место в связи с электрификацией железной дороги, расположенной неподалеку. Обсерватория обосновалась в посёлке Арти, где находится и по сей день. Географическое положение обсерватории "Арти" уникально - она расположена в центре Евроазиатского континента, в в районе с минимальными техногенными помехами. Фактически на территории, охватывающей почти половину России, она является единственной обсерваторией, на которой проводится комплекс режимных геофизических наблюдений: упругих волн, абсолютных значений и вариаций геомагнитного поля, вертикальных зондирований ионосферы. Обсерватория удалена на 180 км к юго-западу от предыдущего местоположения и располагается на территории Предуральского прогиба Восточно-Европейской платформы. Переход на новое место сопровождался комплексом наблюдений, позволивших осуществить корректную преемственность данных. В период с 1970 по 1976 годы обсерватории В-Дубрава и Арти вели наблюдения параллельно, что дало возможность накопить материал для сравнения.

Обсерватория обладает уникальным, практически единственным в России, 170- летним рядом непрерывных геомагнитных наблюдений. В качестве одного из важных результатов, обобщающего наблюдения за весь период их проведения в обсерватории Екатеринбург - Высокая Дубрава - Арти, получены графики изменения геомагнитного поля за 1836-2005 гг. Обработанные данные наблюдений геомагнитного поля частично публиковались в статьях и отчетах. Однако до сих пор остаются не опубликованными еще многие материалы, представляющие научный интерес. В настоящее время в обсерватории ведется подготовительная работа к публикации их в виде отдельного издания. Обсерватория «Арти» оснащена современной цифровой аппаратурой для наблюдения геофизических полей (сейсмическая станция IRIS, ионосферная станция «Парус», магнитовариационная станция, GPS «Ashtech»). С 1989 г. обсерватория успешно работает в составе международной сети сейсмических станций IRIS/IDA. Результаты сейсмологических и магнитометрических наблюдений передаются в Российский и мировой центры сбора данных. В свою очередь обсерватория имеет возможность получать информацию с международной сети станций.

Полученные на обсерватории данные используются для изучения современной геодинамики Урала, на их основе изучается напряженное состояние горных пород, проводится сейсморайонирование территории Урала, разрабатываются методы прогноза землетрясений. Совместная интерпретация сейсмической, магнитометрической и ионосферной информации позволяет получать материал о взаимовлиянии процессов, происходящих в ионосфере и земной коре. Данные используются также производственными геолого- геофизическими организациями, Росгидрометом и Минобороны.

В обсерватории накоплена огромная база данных сейсмических событий, включающая региональные тектонические события, взрывы, проводимые, на горнодобывающих предприятиях Урала, а также сейсмограммы около 500 ядерных взрывов, проводимых СССР до 1990 года. Основой базы данных являются наблюдения, проводимые в обсерватории.

С 1999 года наблюдения GPS на обсерватории в рамках международной сети станций показали, что пункт наблюдения дрейфует на северо-восток и за это время сместился на 16 см. Процесс природный и носит равномерный характер.