XVII Конференция научной молодежи "Актуальные вопросы космофизики"

пятница 14 февр. 2025 г., 09:30 → 17:00 Asia/Yakutsk

200 каб. (Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН)

В соответствии с перечнем научных и научно-технических совещаний, конференций, симпозиумов и школ СО РАН на 2025 год (Постановление Президиума СО РАН №1 от 09.01.2025 г.) Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера Сибирского отделения Российской академии наук (ИКФИА СО РАН) в рамках дней Российской науки, проводит в г. Якутске 14 февраля 2025 г. XVII конференцию научной молодежи «Актуальные вопросы космофизики».

 

Тематика конференции включает в себя следующие научные направления:

1. Астрофизика космических лучей.

2. Солнечно-земная физика (физика атмосферы, физика магнитосферы и ионосферы). 

3. Современные методы и материалы радиофизики. 

4. Приборы и техника эксперимента, прикладные задачи. 

Участниками конференции могут стать молодые ученые и преподаватели, аспиранты и студенты старших курсов ВУЗов в возрасте до 39 лет.

Для участия в работе конференции необходимо до 10 февраля 2025 г. зарегистрироваться и подать тезисы на сайте мероприятия: https://indico.ysn.ru/event/20/.

По всем возникающим вопросам просьба обращаться к оргкомитету по электронной почте: conf@ikfia.ysn.ru.

В рамках конференции планируется проведение интеллектуальной игры «Что? Где? Когда?».

09:30 → 09:59 Регистрация

10:00 → 10:20 Открытие

10:00 Открытие конференции

Докладчик: Сергей Анатольевич Стародубцев (ИКФИА)

10:20 → 11:20 Работа конференции: Доклады участников

Доклады участников

10:20 Разработка камер всего неба для изучения волновых процессов в верхней атмосфере

Волновые процессы играют ключевую роль в переносе энергии и импульса между слоями атмосферы, влияя на её химический состав, температурный режим и динамику. Эти процессы способствуют перемешиванию воздушных масс и перераспределению химических веществ. Среди важных типов волн можно выделить внутренние гравитационные волны (ВГВ), приливные и планетарные волны, которые оказывают значительное влияние на атмосферную циркуляцию и климат. Одним из эффективных методов исследования этих процессов является визуализация их структур в эмиссиях свечения ночного неба и полярных сияний с помощью камер всего неба.
Для этой цели были разработаны две установки, основанные на регистраторах PIXIS 1024B и ZWO ASI 178MC-Cool, которые позволяют автоматически проводить наблюдения небесных событий ночью и предоставляют данные в удобном формате. Устройства прошли испытания в лабораторных условиях, что подтвердило их функциональность. Включённые объективы «рыбий глаз», коллиматор и камеры обеспечивают широкий угол обзора, что позволяет эффективно отслеживать небесные тела, облачный покров и волновые структуры в атмосфере.

Докладчики: Григорий Теленков (ИКФИА СО РАН), Уйгулан Евсеев Николаевич (ИКФИА СО РАН)

10:32 Подходы к искусственной оценке числа частиц в детекторах Якутской установки ШАЛ

Рассмотрены два подхода к искусственному получению числа частиц и времен их прихода на детекторы Якутской установки, которые, при должной доработке, могут быть использованы в проверке реальных показаний детекторов

Докладчик: Станислав Матаркин (ИКФИА СО РАН)

10:44 Оценка точности плосковолнового приближения для ШАЛ

В современных исследованиях космических лучей точность определения направления прихода частиц играет ключевую роль. Данная работа посвящена анализу приближения плоского фронта для широкого атмосферного ливня (ШАЛ).

Основные задачи:

Определение времени регистрации фронта ливня детекторами при заданном угле падения.
Вычисление углов прихода частиц на основе временных меток срабатывания детекторов.
Оценка и анализ погрешностей вычисленных углов.
Методы: Используется математическое моделирование распространения фронта ливня в атмосфере, основанное на решении системы уравнений, описывающей его движение. В расчетах применяются координаты детекторов, разности времен регистрации и метод наименьших квадратов.

Результаты: Разработан алгоритм вычисления направления фронта. Определены зенитный и азимутальный углы.

Выводы и перспективы: Подтверждена применимость плосковолнового приближения, но выявлены погрешности, требующие учета сферической формы фронта. В дальнейшем необходимо улучшить временную синхронизацию детекторов и методы калибровки.

Докладчик: Валентин Эверстов

10:56 Дисперсия пространственного распределения плотностей заряженных частиц ШАЛ на основе расчетов пакетом Corsikа

В данной работе были исследованы флуктуации плотностей заряженных частиц ШАЛ измеренные на расстоянии 600 м от оси ливня, с использованием пакета CORSIKA 7.74 в рамках модели QGSJet2-04 в случае протонов с энергией E_0=10^19 эВ при зенитном угле cos(θ)=1. В частности, были исследованы стандартные отклонения в зависимости от количества созданных искусственных событий ШАЛ.

Докладчик: Никита Муксунов (ИКФИА СО РАН)

11:08 СЕЗОННЫЕ ВАРИАЦИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ НА МАРИ И СУХОМ УЧАСТКАХ В КРИОЛИТОЗОНЕ В Г. ЯКУТСКЕ ЗА 2017-2024

Рассмотрены суточные, сезонные и межгодовые вариации естественных потенциалов на мари и в сухом участках на полигоне ИКФИА СО РАН около г. Якутска с 2017 по 2024 г при отсутствии магнитных возмущений и вариации естественных потенциалов при магнитных возмущениях при максимальной оттайки промерзании верхнего слоя грунта. Вариации потенциалов на линии на сухом участке коррелируют с вариациями на участке, содержащем марь, но по величине меньше примерно в 10 раз.
Данные по естественным потенциалам приведены на рисунке 1. Переход от летних значений к зимним для естественных потенциалов происходит в ноябре. Обратный переход значений естественных электрических потенциалов от зимних условий к летним по нашим наблюдениям происходил с третьей декады апреля, в течении мая. Эти весенне-осенние переходы обусловлены промерзанием верхнего слоя грунта, оттаивающего в летних условиях и соответствующих изменений электрических свойств грунта. Наблюдается зависимость величины естественных потенциалов от величины осадков, увеличивающих влажность почвы и ее проводимость.
Сопоставление данных электротомографии за два года позволяет заметить различия в размерах и форме талика (рисунок 2). Заметные изменения произошли в правой половине разреза. Если в 2023 г. талик представлял собой две отдельные зоны с небольшой перемычкой ближе к поверхности, то в 2024 г. это уже одна большая протяженная зона.
Полученные данные указывают на постепенный рост талой зоны. Деградация вечной мерзлоты из-за потепления приводит к росту заболоченных участков и таликов. Увлажнение почвы в свою очередь увеличивает электропроводность грунта и это обязательно надо учитывать при расчете возникающих геомагнитно индуцированных токов в магистральных объектах при магнитных возмущениях.

Докладчик: Егор Павлов (ИКФИА СО РАН)

11:20 → 11:40 Кофе брейк

в здании Института

11:40 → 13:04 Работа конференции: Доклады участников

Доклады участников

11:40 Характеристики гроз связанных с отключениями ЛЭП в Якутии в 2023 году

В эпоху электроники ЛЭП стали некой основой всего. Их защита и модернизация являются актуальной проблемой. Молниевые разряды, разрядившись на расстоянии всего 3 км., вызывают необратимые явления на близнаходящихся опорах. Прямой удар вызывает 100% отключение.
Цель данной работы провести корреляцию между грозами, проходившими над Якутией в 2023 году и отключениями над ЛЭП.
Для анализа характеристик грозы применялись следующие методы: статистическая выборка, подсчет квартилей, медианы и среднего значения энергии грозовых разрядов, регистрируемых мировой сетью WWLLN.
Обработка данных велась с помощью Microsoft Excel и Python. Визуализация карт велась посредством Google Earth Pro.
Результат: Анализ показал, что если образуется обширная гроза с молниями, превышающими энергию 8000 Дж., то на расстоянии до 25 км от опоры образуется вероятность аварийного отключения, которая увеличивается экспоненциально с приближением места разряда молнии. За 2023 год зарегистрировано 19 отключений на ЛЭП и 166829 грозовых разрядов, из них 8 гроз вызвали 11 отключений на лесных территориях южной Якутии. Формирование с помощью инструментов математической модели исследуемых гроз показало, что движение теплых воздушных масс шло с юга, среднее расстояние разряда до опоры 9 км., причем таковых прямых ударов не было, протяженность грозовых ячеек составило больше 120 км., среднее значение энергии 5560 Дж. и высота канала – 4,5 км.

Докладчик: Ксения Ударина (ФТИ СВФУ)

11:52 Предварительная оценка точности локализации грозовых очагов с помощью однопунктового грозопеленгатора

Предварительная оценка точности локализации грозовых очагов с помощью однопунктового грозопеленгатора
Адамова Е. Е., 3 курс
Научный руководитель: к.ф.-м.н. Тарабукина Л. Д.
Северо-Восточный Федеральный университет им. М. К Аммосова
Кафедра радиофизики и электронных систем
Однопунктовый грозопеленгатор – экономичный и доступный метод мониторинга гроз в труднодоступных регионах, таких как Якутия, где реализация развернутой грозопеленгационной сети затруднена. Он позволяет эффективно отслеживать грозовые очаги, помогая в предупреждении пожароопасных ситуаций.
Данная работа направлена на изучение принципа действия грозопеленгатора StormTracker (Boltek Co.) и анализ данных 2020 года для оценки погрешностей в определении места удара молнии.
Были поставлены следующие задачи:
1. Изучить инструментальные методы наблюдения грозовой активности.
2. Рассмотреть принцип работы однопунктового грозопеленгатора и проанализировать архивные данные по грозовой активности в центральной Якутии.
3. Оценить точность определения местоположения грозовых очагов путем сравнения с данными мировой системы грозопеленгации.
В работе проведен анализ локализации регистрируемых грозопеленгатором грозовых очагов с использованием вычисления азимута, формулы хаверсина и центра масс. Обработка, визуализация и вычисления данных выполнены с применением Microsoft Excel, Python, Google Earth Pro и ПО лаборатории РИМ ИКФИА СО РАН.
Таким образом сравнение данных StormTracker и мировой грозопеленгационной сети WWLLN позволило оценить функциональность первого прибора, принимая, что WWLLN более точно описывает положение грозового очага. Анализ показал, что однопунктовые грозопеленгаторы эффективны в определении грозы в области радиусом до 480 км, но точность по азимуту и расстоянию следует подвергать последующей корректировке. Выявленные отклонения требуют дальнейшего исследования и оптимизации метода.

Докладчик: Екатерина Адамова (ФТИ СВФУ)

12:04 ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ С УЧЕТОМ КЛИМАТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Крайний Север характеризуется крайне суровыми климатическими условиями, включая долгие периоды полярной ночи и полярного дня, сильные морозы и краткий солнечный период. Этот регион обладает значительным потенциалом для использования солнечной энергии, однако существующие технологии не всегда эффективно работают в таких условиях. Данное исследование имеет важное практическое значение для обеспечения энергетической независимости и устойчивости этого региона.
Цель проекта: Исследование и разработка автономных оптимальные устройств для эффективного использования солнечной энергии в условиях Крайнего Севера.
Объекты исследования: Солнечные панели, функционирование которых в условиях Крайнего Севера подвержено влиянию климатических особенностей, таких как долгие периоды темноты и холода.
Описание работы: Для исследования эффективности работы солнечных панелей разработана портативная солнечная электростанция, включающая в себя солнечную панель на 100 Вт, общая площадь солнечной панели м2. К устройству подключена возможность автономного сбора данных через датчики Arduino/
Заключение: Исследование функционирования солнечных панелей в условиях Крайнего Севера позволяет лучше понять, как адаптировать солнечные энергетические системы к экстремальным климатическим условиям. Результаты данного исследования могут быть использованы для повышения эффективности солнечных панелей и снижения зависимости от традиционных источников энергии в данном регионе.

Докладчик: Александр Охлопков (СВФУ ФТИ)

12:16 ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ГЕНЕРАЦИИ ГАЗА БРАУНА В ЩЕЛОЧНОМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ

Представлен щелочной электролизер с рабочей мощностью 300 Вт с возможностью сбора электрофизических и термодинамических параметров. В качестве щелочи электролита использованы растворы NaOH и KOH. Представлены результаты измерения термодинамических параметров в зависимости от тока, напряжения, температуры раствора щелочи, концентрации щелочи в электролите. Оценены и оптимизированы формулы получения коэффициентов полезного действия электролизера для различных концентраций щелочи в растворе.
Актуальность исследования заключается в возможности получения кислорода и водорода путем генерации газа Брауна в щелочном электролизере с применением солнечной энергии.
Цель: оптимизировать и исследовать процесс генерации газа Брауна в щелочном электролизёре.
Задачи:
1) Изучить теорию;
2) Разработать и оптимизировать производство Газа Брауна методом щелочного электролиза;
3) Подключить портативную солнечную электростанцию;
4) Провести электрофизические измерения и рассчитать КПД;
5) Обработать, проанализировать результаты;
Выводы:
Разработана и оптимизирована методика производства маломощного щелочного электролизера для производства газа Брауна, предлагаемая схема может быть применена для плавки и прогрева материалов, максимальная температура предположительно 2235℃. Также исследованы нюансы работы щелочного электролизера. Оптимальная концентрация рекомендуется 15% щелочи. Скорость генерации при подаче 300 Вт составляет около 0,4 л/мин. Рекомендуемые температурные условия электролита: 60÷70℃.
Использованная литература:
1. Von Hofmann A. W. Introduction to Modern Chemistry, Experimental and Theoretic: Embodying Twelve Lectures Delivered in the Royal College of Chemistry, London. – Walton and Maberley, 1865.

Докладчик: Марат Петров (ФТИ СВФУ)

12:28 МОНИТОРИНГ ГЕОЭФФЕКТИВНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОГНОЗА В 2024 ГОДУ

В ИКФИА СО РАН с 2013 г., на основе использования данных международной базы NMDB и метода глобальной съемки в реальном времени [1], ведется непрерывный мониторинг пространственно-углового распределения космических лучей за каждый час измерений. Для этого рассчитываются 9 параметров космических лучей, обусловленных первыми двумя угловыми моментами функции пространственного распределения частиц в межпланетном пространстве. Проведенные исследования изменений поведения компонент функции распределения космических лучей показали [2], что перед началом большинства интенсивных геомагнитных бурь с амплитудой Dst ниже – 50 нТл, происходит резкое увеличение (превышение установленных критических значений) амплитуд зональных (северо-южных) компонент и это может служить предиктором начала геомагнитных возмущений с заблаговременностью от нескольких часов до 1-2 суток. Эффективность прогноза при таком подходе составляет величину не меньше 70%. В данной работе приводятся результаты мониторинга по прогнозу больших геомагнитных бурь наблюдавшихся в апреле-ноябре 2024 года. Из наблюдавшихся 16 возмущений геомагнитного поля, предикторы в анализируемых параметрах космических лучей проявились у 12. Также показано, что появление отдельных предикторов, при используемой методике, связано с попаданием Земли в крупномасштабные возмущения солнечного ветра без последующего проявления геомагнитных эффектов.

Докладчик: Антон Зверев (ИКФИА СО РАН)

12:40 Влияние солнечных рентгеновских вспышек на амплитуду сигналов ОНЧ радиопередатчика NWC (Австралия) по данным регистрации в Якутске

Проведены исследования реакции нижних слоев ионосферы для трассы распространения ОНЧ-сигналов "Австралия-Якутск" на мощные рентгеновские солнечные вспышки М и Х класса в марте-апреле 2024 года. Радиоизлучение очень низкочастотного диапазона (ОНЧ: 3-30 кГц), распространяющегося в волноводе «Земля-ионосфера», чувствительно к изменениям проводимости в нижних областях ионосферы днем на высотах D-слоя (60-90 км) и ночью на высотах Е-слоя (90-130 км). Мониторинг вариаций суточного хода ОНЧ сигналов от радиопередатчиков, позволяют исследовать физику нижней ионосферы. Основные исследования внезапных ионосферных возмущений нижней ионосферы связаны с воздействием солнечных рентгеновских вспышек. В исследовании использовались данные регистрации ОНЧ-излучения в диапазоне до 20 кГц, принимаемого на вертикальную электрическую антенну, на радиофизическом полигоне ИКФИА СО РАН "Ойбенкель". ОНЧ-сигналы излучаются радиопередатчиком NWC в Австралии на частоте 19,8 кГц. Трасса распространения ОНЧ-сигналов " Австралия-Якутск " имеет свои пространственные и временные особенности. Большая часть трассы находится на нижних и средних широтах, и при этом пересекает экваториальную часть волновода «Земля-ионосфера» по меридиану. Данная трасса представляет особый интерес для развития модели распространения электромагнитного излучения. Проводится обработка экспериментальных данных, связанных с серией мощных солнечных вспышек в мае 2024 г.

Докладчик: Михаил Уйгуров (ИКФИА СО РАН)

12:52 Вариации атмосферного электрического поля за май 2014г по наблюдениям в г Якутске

-

Докладчик: Г-н Алексей Васильев (ИКФИА)

13:04 → 13:22 Подведение итогов, награждение победителей

13:22 → 14:30 Обеденный перерыв

14:30 → 16:00 Интеллектуальная игра "Что?Где?Когда?"