Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Лаборатория магнитосфер планет

Лаборатория магнитосфер планет (ЛМП), руководителем которой является доктор физико-математических наук профессор Игорь Иванович Алексеев, образована в 1995 году на базе существовавшей с 1973 года Лаборатории вычислительной математики.

ЛМП занимается детальным исследованием динамики магнитосферы Земли во время магнитных бурь и магнитосферных суббурь, наиболее драматичных и ярких явлений, происходящих в околоземном космическом пространстве. При этом сотрудники ЛМП опираются на анализ крупномасштабных магнитосферных токовых систем, тонких токовых слоев, формирующихся на границе магнитосферы, структуры магнитного поля в переходной области за отошедшей головной ударной волной. Численный анализ ведется с использованием современных оригинальных количественных модульных моделей.

Помимо изучения магнитосферы Земли, сотрудники ЛМП также занимаются исследованием структуры и динамики магнитосфер других планет Солнечной системы и магнитосфер планет, находящихся за пределами нашей звездной системы (экзопланеты). Интерес к экзопланетам обусловлен стремлением понять законы эволюции этих планет, узнать, как много среди них планет с собственным магнитным полем, какую роль играет это поле в формировании атмосферы. Эти результаты могут помочь в поисках «землеподобных» планет, на которых возможно формирование жизни.

В 2011 году сотрудники ЛМП – И.И. Алексеев, Е.С. Беленькая и зав. ООКМ В.В. Калегаев – получили Ломоносовскую премию Первой степени. Они представили цикл работ, которые находятся на стыке астрономии, геофизики и математики. Разработанные авторами модели магнитного поля магнитосфер планет отталкиваются от точных аналитических решений плазменных задач. Однако на финальном этапе сопоставления с измерениями магнитного поля и при интерактивном подборе внутренних параметров модели требуются достаточно громоздкие численные расчеты. Для проведения этих расчетов авторами разработаны оригинальные программные комплексы. Модель магнитосферы оказалась достаточно универсальной, и ее с соответствующими модификациями удалось применить для большинства планет Солнечной системы, обладающих собственным магнитным полем. Кроме Земли, оно имеется у Меркурия, Юпитера и Сатурна.

Таким образом выполнены исследования структуры магнитного поля в магнитосферах планет солнечной системы: Земли, Юпитера, Сатурна и Меркурия. Проведен сравнительный анализ динамики магнитосфер планет под воздействием солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. Показано, что наряду с общими свойствами каждая планетная магнитосфера обладает специфическими характеристиками, определяющими ее уникальность в солнечной системе. Исследования велись совместно с научными группами из Швеции, Франции, Великобритании и США, ведущими обработку данных последних космических миссий к планетам Солнечной системы: Галилео (Юпитер), Кассини (Сатурн) и Мессенджер (Меркурий). Структура полярных сияний, наблюдаемая при помощи космического телескопа Хаббл в верхней атмосфере планет-гигантов, Юпитера и Сатурна, использовалась для изучения динамики магнитосферного магнитного поля. Главным инструментом исследований стала параболоидная модель магнитного поля в магнитосфере Земли.

В рамках своих исследований сотрудники ЛМП работают в тесном сотрудничестве с Годдардским центром Космических полетов НАСА (Вашингтон, США), с Австрийским институтом космических исследований (Грац, Австрия), с Финским метеорологическим институтом (Хельсинки, Финляндия), и с Лабораторией астрофизических и планетарных исследований Французского Центра Научных исследований (Тулуза, Франция).

Среди соавторов работ ЛПМ ведущие ученые, такие как Джим Славин – руководитель факультета аэрокосмических исследований Мичиганского университета, и профессор Стан Каули – руководитель группы радиофизики и физики космической плазмы отделения физики и астрономии университета города Лестер, ведущий специалист в области физики магнитосферы, избранный в 2011 году действительным членом Королевского научного общества Великобритании. Стан Каули является научным руководителем работ по измерениям магнитного поля на европейском космическом аппарате Кассини (ставшем с 2004 года искусственным спутником Сатурна).