Михайло Орлюк в інтерв’ю РБК-Україна розповів про геомагнітне поле та його цифрову карту.

Українські науковці розробили першу цифрову карту геомагнітного поля над нашою країною. Це відкриває нові можливості для пошуку корисних копалин, міждисциплінарних досліджень, оцінки екологічного стану, розмінування територій, а в перспективі – орієнтування на місцевості без GPS.

У інтерв’ю РБК-Україна професор, доктор геологічних наук, керівник відділу геомагнетизму Інституту геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України Михайло Орлюк розповів, як створювалася магнітна карта, де приховані аномалії та чому потужність магнітного поля зростає над Україною, але загалом ослаблюється на планеті.

Основне:

• Геомагнітний “портрет”: Українські вчені створили першу в країні цифрову модель геомагнітного поля з високою деталізацією.
• Навігація та безпека: Нові розробки потенційно дозволяють використовувати магнітне поле для навігації без GPS, що є актуальним для військових технологій та дронів.
• Розмінування: Дані карт можуть бути використані для швидкого виявлення вибухонебезпечних предметів під час магнітних зйомок територій.
• Корисні копалини: Деталізація поля дозволяє ефективніше прогнозувати родовища платини, заліза, рідкісних металів та вуглеводнів.
• Унікальність України: Незважаючи на загальносвітову тенденцію до ослаблення магнітного поля, в Україні за останні 125 років зафіксовано його суттєве посилення.

Фото: Що відбувається з геомагнітним полем над Україною (інфографіка РБК-Україна)

Геомагнітне поле Землі: як досліджують “невидимі потоки”

– Михайле, ви очолили проект зі створення цифрової геомагнітної карти України. Як простими словами пояснити, що це за явище?

– Магнітне поле складається з трьох компонентів. Перша і найголовніша – зовнішнє рідке ядро Землі, яке визначає до 97% магнітного поля планети.

Друга компонента – поле літосфери, тобто верхньої оболонки Землі глибиною до 40-50 кілометрів. І третя – це варіації геомагнітного поля, такі як магнітні бурі, зумовлені взаємодією магнітного поля Землі з плазмою Сонця.

Ми реєструємо сумарне поле Землі, але щоб отримати достовірні дані про кожну окрему складову, повинні “відфільтрувати” її: виділити окремо стабільне поле літосфери, динамічні варіації або поле ядра. Це складна робота, але вона необхідна для створення точних цифрових карт.

Фото: Доктор геологічних наук, керівник відділу геомагнетизму Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України Михайло Орлюк (nas.gov.ua)

– Як досліджують магнітне поле, зокрема в Україні?

– По всій планеті за ним ведуть спостереження в магнітних обсерваторіях. Є близько 170 обсерваторій, де з хвилинним або секундним інтервалом безперервно записують показники магнітного поля.

В Україні є три такі обсерваторії: в селі Степанівка під Одесою, поблизу Львова (Івано-Франкове) та в Димері під Києвом. До речі, на початку повномасштабного вторгнення росіяни майже повністю зруйнували обсерваторію в Димері. Зараз ми її вже відновили.

Обсерваторії розташовані далеко від міст – там, де магнітне поле не спотворене, адже в мегаполісах на нього впливають техногенні фактори, транспорт, електричні струми тощо. Наші обсерваторії входять до міжнародної мережі “ІНТЕРМАГНЕТ” і щодня надсилають туди дані.

Читайте також: Червоний рівень небезпеки на початку червня: названа дата сильної магнітної бурі тижня

Взагалі щоденні спостереження у нас почалися на початку ХХ століття. Тоді ж була закладена Одеська обсерваторія, а вчений Петро Пасальський визначив параметри магнітного поля на території України, переважно в Криму та Кривому Розі, де були сильні магнітні аномалії.

У 1935-1937 роках провели першу магнітну зйомку України, яка дала достовірні уявлення про магнітне поле на наших територіях. З 1950-х і майже до 2015 року вся країна була покрита магнітними зйомками.

З 1970-х років почали надзвичайно широко використовувати супутникові зйомки. Вони досі проводять зйомки магнітного поля Землі як модуля індукції – це загальна характеристика – так і окремих його компонентів: магнітного схилення та нахилу.

В нашому Інституті геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України дослідження магнітного поля проводять з 1961 року, зокрема й щодо розробки карт.

– Як вдалося створити цифрові карти магнітного поля України високої деталізації?

– Ми об’єднали дані багаторічних наземних зйомок, результати спостережень в обсерваторіях та глобальні супутникові дані. Це дозволило розробити комплексні карти: модуль індукції, аномального магнітного поля, вертикальної та горизонтальної компонент, а також магнітного схилення та нахилу.

Усі карти досить детальні. Це дозволяє виявити особливості будови кори земної літосфери, варіації магнітного поля та отримати інформацію про процеси, що відбуваються в рідкому ядрі.

Фото: Цифрові карти геомагнітного поля над Україною (скриншот)

“Магнітний портрет” України: що нам дають нові цифрові моделі

– А яке практичне застосування цих карт?

– Така детальна карта дозволяє виділяти та аналізувати локальні аномалії. Наприклад, можемо досліджувати локальні об’єкти на глибині 10-15 км в межах літосфери або ж структури на глибині 40-50 км.

Це надає інформацію про поширення різних типів порід, з якими пов’язані конкретні корисні копалини, зокрема критично важливі – такі як платина, залізо, стронцій, рубідій та інші.

Крім того, ми аналізуємо розташування цих порід відносно глибинних розломів, по яких рухаються відновлювальні флюїди. Саме вони безпосередньо впливають на формування родовищ. Аналізуючи такі детальні карти, можемо відповісти на багато питань щодо будови території та її зв’язку з різними типами копалин.

У нас є розробки, які дозволяють виявляти джерела магнітних аномалій та прогнозувати поширення вуглеводневих копалин. Це значна користь для геології – йдеться не просто про спостереження, а про прогнозування.

Коли аналізуємо загальне магнітне поле Землі, то можемо використовувати його для оцінки екологічного стану навколишнього середовища та прогнозування просторово-часових змін поля.

Більше того, є дослідження, що пов’язують магнітні поля з поширенням різних типів захворювань, зокрема грипу, інфекційних хвороб і навіть коронавірусу.

Це глобальний науковий тренд, який став особливо актуальним у зв’язку зі змінами клімату та поширенням нових вірусних загроз.

Отже, якщо на регіональному та локальному рівнях ми фокусуємося на корисних копалинах, то на глобальному рівні наші дані стають інструментом для оцінки моніторингу навколишнього середовища, зокрема за певними аспектами здоров’я населення.

– Як саме магнітне поле може впливати на поширення хвороб?

– Поки не можемо говорити про прямий механізм впливу. Однак свого часу ми проводили спільні дослідження з Інститутом епідеміології та інфекційних хвороб імені Л. В. Громашевського, і виявилося, що захворюваність на грип та ГРВІ була вищою саме в районах з інтенсивними магнітними аномаліями.

Якщо аналізувати коронавірус, то на планетарному рівні він поширювався в місцях зі слабким магнітним полем – в країнах Південної Америки та півдня Африки. І там, де поле дуже сильне – це, зокрема, в Європі, або відбуваються інтенсивні зміни.

Медики припускають, що в таких зонах віруси можуть почуватися “комфортніше” або ж магнітне середовище певним чином ослаблює імунітет людини. Але, знову ж таки, тут можемо говорити лише про прогноз поширення хвороб, а не про сам механізм.

– На фронті ворог активно використовує засоби РЕБ, які глушать GPS і порушують навігацію дронів. Чи можуть ваші моделі допомогти техніці орієнтуватися за магнітним полем?

– Так, але тут є серйозна проблема. Магнітне поле Землі – його схилення та нахил – унікальне для кожної точки, що дозволяє використовувати його як систему координат. Принцип схожий на навігацію в оптичному діапазоні, коли літальний апарат постійно фотографує місцевість і порівнює зображення з еталонними картами, щоб визначити своє місцезнаходження.

У нашому випадку на борту дрона повинні бути високочутливі магнітометри, які в режимі реального часу вимірювали б параметри поля та швидко порівнювали їх з нашими цифровими картами.

Фото: Михайло Орлюк очолює проект зі створення цифрових геомагнітних карт України (nas.gov.ua)

– Наскільки складно впровадити таку навігаційну систему на практиці?

– Ми активно працюємо над цим завданням. Головна складність полягає в тому, що під час вимірювань з літального апарата виникають додаткові перешкоди. Потрібні специфічні технічні рішення, щоб відфільтрувати ці перешкоди та отримати чистий сигнал від магнітного поля Землі. Це складне завдання.

– Чи можуть ваші карти допомогти в розмінуванні територій?