Українські дані з Антарктики покращать прогноз погоди в космосі

Вчені з України зробили важливий крок у дослідженні геомагнітного поля Землі, розробивши нову методику підготовки односекундних даних високої точності. Робота проводилася на геомагнітній обсерваторії «Аргентинські острови», розташованій на українській антарктичній станції «Академік Вернадський». Ці дані, зібрані протягом грудня 2022 — жовтня 2023 року, дозволяють краще зрозуміти швидкі зміни магнітного поля та покращити прогнозування космічної погоди, що має значення для супутникових місій і наземних спостережень.

Геомагнітні обсерваторії відіграють ключову роль у вивченні магнітного поля планети, яке впливає на багато природних процесів. Традиційно такі станції фіксували дані з частотою одна вимірювання за хвилину, але сучасні виклики, зокрема потреба в реальному часі відстежувати космічні явища, змусили науковців перейти до вищої частоти — одна вимірювання за секунду. Такий підхід став можливим завдяки технологічному прогресу та оновленню обладнання на станції «Академік Вернадський». Вчені використали магнітометричний комплекс, що включає флюксгейтовий магнітометр LEMI-025 та протонний магнітометр POS-1, разом із комп’ютером на базі операційної системи Debian зі спеціально розробленим програмним забезпеченням.

Отримані дані відповідають стандартам міжнародної мережі INTERMAGNET, яка об’єднує геомагнітні обсерваторії по всьому світу. Ця мережа вимагає від станцій не лише точності, але й швидкості передачі інформації. Наприклад, односекундні дані квазіостаточного рівня мають бути доступні протягом трьох місяців після запису, а їхня різниця з остаточними даними не повинна перевищувати 5 нанотесла за місяць. Обсерваторія «Аргентинські острови» успішно виконала ці вимоги, що робить її цінним джерелом інформації для глобальної наукової спільноти.

Особливістю дослідження стало використання двох методів обробки абсолютних вимірювань — нульового та залишкового. Для аналізу базових значень магнітометра LEMI-025 застосували алгоритм кубічного згладжувального сплайну, який дозволяє точно апроксимувати дані. Стабільність обладнання перевіряли шляхом порівняння показань протонного магнітометра POS-1 із розрахунковими значеннями LEMI-025. Результати показали, що відхилення загального поля не перевищує 1 нанотесла, що свідчить про високу якість підготовлених даних. Окремі відхилення, наприклад у березні та квітні 2023 року, пояснюють магнітними збуреннями або локальним шумом, який вдалося виявити й усунути.

Ці односекундні дані мають унікальне значення для Антарктичного регіону. За інформацією з сайту INTERMAGNET, у 2022–2023 роках лише 11 обсерваторій світу передавали дані такого рівня, і лише одна з них — на Таїті у Південній півкулі — розташована за тисячі кілометрів від української станції. Таким чином, «Аргентинські острови» стали першим джерелом односекундних квазіостаточних даних в Антарктиці, що підсилює позиції України в міжнародних дослідженнях.

Для обробки інформації вчені застосували спеціалізоване програмне забезпечення, зокрема пакети testcorr і supfromtxt, розроблені у Львівському центрі Інституту космічних досліджень. Ці програми дозволили видалити аномалії в записах, переформатувати дані та додати допоміжні вимірювання, такі як температура магнітометра. Остаточні дані зберегли у форматі ImagCDF, який відповідає сучасним вимогам до зберігання та передачі геомагнітної інформації. Цей формат, на відміну від старішого IAGA-2002, підтримує високу роздільну здатність і включає додаткові параметри, наприклад температуру обладнання.

Розроблена методика не лише підвищила якість даних, що передаються до INTERMAGNET, але й відкрила нові можливості для аналізу швидкоплинних процесів у магнітосфері та іоносфері Землі. Такі дослідження важливі для прогнозування космічної погоди, яка впливає на роботу супутників, зв’язок і навіть екологічний стан планети. Науковці зазначають, що оновлення обладнання та усунення локальних джерел шуму на станції «Академік Вернадський» стали вирішальними факторами успіху.

Авторами дослідження є Юрій Сумарук, Михайло Орлюк, Андрій Марусенков та Юрій Отруба. Робота виконана в Інституті геофізики імені С. І. Субботіна, Львівському центрі Інституту космічних досліджень та Державній установі Національний антарктичний науковий центр. Фінансування забезпечено в рамках Державної спеціальної програми досліджень в Антарктиці на 2011–2025 роки.