Диссертация (1149666), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Распопова [17]). В 1838-м году была основана магнитнаяобсерватория в Хельсинки в Финляндии, входившей в то время в состав Российской империи.Все станции были оборудованы геомагнитными инструментами, разработанными в Гёттингене“Магнитным союзом”. Магнитные наблюдения производились несколько раз в день. Но в 1841-мгоду эта работа приобрела более обстоятельный характер, когда начались регулярные магнитныенаблюдения с часовым разрешением. Каждое часовое значение являлось средним по пяти наблюдениям, производившимся в течение 15-секундных интервалов.
Благодаря этому, сегоднянаблюдения геомагнитного поля в российских обсерваториях достпуны вплоть до 1841-го года.После смерти Купфера в 1865-м году российская сеть обсерваторий была частично парализована на несколько лет, и продолжались только метеорологические наблюдения. Магнитные иметеорологические обсерватории, созданные Купфером были реорганизованы после его смерти в 1865-м году, когда Генрих Вильд, директор швейцарской обсерватории, был приглашен надолжность руководителя Главной физической обсерватории в 1868-м году. Магнитные наблюдения продолжились в 1870-м году, но в основном только в Санкт-Петербурге.
К началу 1870-хгодов с ростом Санкт-Петербурга, чтобы избежать помех магнитным наблюдениям, встал вопрос16о срочном перебазировании обсерватории за черту города. В 1877-м магнитные наблюдения вСанкт-Петербурге прекратились и в следующем году начала свою работу обсерватория в Павловске, в 30 км к юго-востоку от Санкт-Петербурга, просуществовавшая вплоть до Второй Мировой Войны, когда обсерватория была полностью уничтожена [17]. С 1948-го года наблюдениягеомагнитного поля в окрестностях Санкт-Петербурга продолжились в обсерватории Воейково.В Хельсинки регулярные магнитные и метеорологические наблюдения начались в 1844-мгоду.
Двенадцать ассистентов проводили измерения каждые 10 минут, а с 1857-го по 1897-йгод только каждый час [18]. Наблюдения продолжались практически непрерывно с 1844-го по1897-й год, после чего измерения проводились только трижды в день. В 1901-м году с появлением электрических трамвайных путей вблизи обсерватории качество наблюдений значительноухудшилось и обсерватория была закрыта в 1912-м году. Современные наблюдения в Хельсинкиведутся в обсерватории Нурмиярви, основанной в 1952-м году в 40 км к северу от Хельсинки.2.2.2 Доступность данныхБудучи директором, Купфер регулярно печатал отчеты о деятельности ГФО: все магнитныеи метеорологические измерения опубликованы Купфером и его преемниками, начиная с 1837-гогода [19–22]. Самые ранние тома были опубликованы отдельно на русском и французском языках (позднее на немецком). Каждый ежегодный сборник содержит сотни страниц с таблицамимагнитных и метеорологических наблюдений с пояснениями к ним.
Российские издания былисобраны и отсканированы в 2000-м году и переведены в pdf формат в рамках Глобального климатического проекта (NOAA Climate Data Imaging Project). Эти материалы выложены в открытыйдоступ на сайте http://docs.lib.noaa.gov/rescue/data_rescue_russia.html. Однако, предварительно ихнеобходимо обработать — перевести в цифровой машинный формат.Часть этой работы была проделана Хейки Неванлинна и его соавторами [23].
В их распоряжении были оригинальные печатные сборники ежегодных магнитных наблюдений российскихобсерваторий, сохранившиеся в финских научных библиотеках. Таблицы измерений были сфотографированы с помощью обычной цифровой камеры и с помощью специально разработаннойпрограммы изображения были переведены в новый цифровой формат. Данные были оцифрованыс 1850-го по 1862-й год. Выбор был обусловлен тем, что до 1850-го года встречаются длительные периоды без измерений, а ночные часы зачастую пропущены. После 1862-го года не велосьникаких магнитных измерений почти 8 лет (прим. автора: по крайней мере в Санкт-Петербурге).Таким образом были оцифрованы геомагнитные данные Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Нерчинска и Барнаула. Сейчас они доступны по web-адресу http://space.fmi.fi/MAGN/russia_1800/ насайте Финского метеорологического института. Ошибочные значения после оцифровки составили порядка 1–2 % и были исправлены во время визуальной проверки: подозрительные всплески,не наблюдаемые на других станциях и вряд ли имеющие естественные причины возникновенияудалялись.
Значительное количество ошибок возникло в результате опечаток в оригинальныхсборниках.17Рисунок 2.3: Таблица магнитных измерений склонения в Санкт-Петербурге, январь 1870; синимцветом выделена область распознавания документа.Данные Санкт-Петербугской обсерватории с 1870-го года были оцифрованы автором и сотрудником магнитной обсерватории ИЗМИРАН (Воейково) Сергеем Николаевичем Соколовым, враспоряжении которого находились оригинальные издания “Летописей Главной физической обсерватории”, сохранившиеся в обсерватории Воейково. Соколов оцифровывал таблицы вручную,переписывая данные с бумаги в формат MS Excel.
Мы использовали сканы таблиц с сайта NOAAи оцифровывали с помощью программы распознавания изображений ABBY FineReader 11. Нарисунке 2.3 показан пример таблицы магнитных измерений склонения в Санкт-Петербурге вянваре 1870-го года. Синей областью обозначена область распознавания документа. Проверке подвергались сомнительные результаты, выделенные программой, если изображение былосложно соотнести с цифровым эталоном.
Результаты оцифровки также проходили повторнуювизульную проверку на графиках “значение/время”. Ошибочные значения, обычно выраженныев виде резких отклонений, заново перепроверялись. За время работы над диссертацией нами были оцифрованы горизонтальная компонента (H) и склонения (D) геомагнитного поля в СанктПетербурге для периодов 1870–1877, 1883–1884, 1891–1892, 1895–1905 гг.
Соколов оцифровалданные с 1878-го по 1914-й год. По результатам сравнения обоих вариантов число несовпаденийсоставило порядка 0.5 % — эти ошибки были исправлены. Такой низкий процент расхождений18Lerwick (57.8)Nurmijarvi (57.1)Voeikovo (56.0)Helsinki (55.4)Saint−Petersburg (54.7)Ekaterinburg (51.5)Eskdalemuir (52.4)Vysokaya Dubrava (52.0)Witteveen (49.1)De Bilt (49.4)Potsdam (48.7)Seddin (48.6)Niemegk (48.0)Рисунок 2.4: Положение европейских геомагнитных станций, используемых в нашем методедля восстановления полярности ММП. В скобках указана геомагнитная широта.позволяет предположить, что в итоге значения геомагнитного поля в Санкт-Петербурге, представленные в “Летописях”, были оцифрованы без ошибок.С 1844-го по 1848-й год наблюдения магнитного поля в Хельсинки также публиковалисьв ежегодных сборниках [24].
Но после смерти Нервандера, первого директора Хельсинскойобсерватории, сборники перестали издаваться. Однако, оригинальные рукописные материалынаблюдений сохранились. Все эти данные были собраны Хейки Неванлинна и также оцифрованы [18, 25]. Сейчас результаты этой работы доступны на сайте Финского метеорологическогоинститута по адресу http://www.geo.fmi.fi/MAGN/magn/Helsinki/. На этом ресурсе выложены часовые данные H и D компонент геомагнитного поля, измеренные в обсерватории Хельсинки с1 июля 1844 по 31 мая 1897 года.
Как пишет Неванлинна: “хорошая корреляция между измерениями в Хельсинки и Нурмиярви указывает на то, что наблюдения в обсерватории Хельсинкимогут быть использованы для исследований часовых и суточных геомагнитных вариаций”. Вглаве 2.2.3 будет показано, что это утверждение действительно обосновано.Помимо данных Хельсинки, Санкт-Петербурга и Екатеринбурга доступен целый ряд станций 19-го и начала 20-го веков, расположенных на субавроральных широтах, наблюдения которых уже оцифрованы. Это группы станций Потстдам–Седдин–Нимек, Эскдальмур, Челтенхэм–Фредериксбург и ДеБилт–Виттевин. Их данные выложены в открытый доступ на сайтеWorld Data Centre for Geomagnetism (Edinburgh). Полный список магнитных обсерваторий, ихкоординаты и время работы, которые ранее не были использованы другими исследователямидля восстановления секторной структуры ММП приведен в Таблице 2.2, а положение европейских станций можно увидеть на рис.
2.4. Станции, имеющие идентичное расположение, побольшей части сменившие более старые, не разделены в Таблице 2.2 горизонтальными линиями.19Таблица 2.2: Список станций, впервые используемых для восстановленияполярности (* значения приведены для 1900-го года.)СтанцияIAGAГеог.коор-тыГеом.коор-тыПолдень, UTГодаMirnyMIR66.6S 93.0E77.23S08.581956–1997LerwickLER60.1N 358.8E57.78N11.081926–2009HelsinkiHLS60.1N 24.6E55.44N*09.12*1844–1897NurmijarviNUR60.5N 24.7E57.06N09.491953–2009Saint-PetersburgSPB59.9N 30.3E54.73N*08.82*1850–1914VoeikovoLNN60.0N 30.7E56.00N08.981948–1988EskdalemuirESK55.3N 356.8E52.36N11.351911–2010EkaterinburgEKA56.8N 60.6E51.45N07.311850–1925Vysokaya DubravaSVD56.7N 61.1E52.04N07.371930–1980De Bilt, NederlandDBN52.1N 5.2E49.37N10.541903–1938WitteveenWIT52.8N 6.7E49.14N10.551938–1984PotsdamPOT52.4N 13.1E48.66N22.001890–1907SeddinSED52.3N 13.0E48.62N22.041908–1931NiemegkNGK52.1N 12.7E47.95N22.391932–2009ToolangiTOO37.5S 145.5E48.57S13.661924–1979CanberraCNB35.3S 149.4E45.23S13.321979–2012Геомагнитные координаты и полуденное время приведены для последнего года, когда доступнысоответствующие данные — период работы станций указан в последнем столбце.
Значения координат и локального полудня определялись по IGRF модели геомагнитного поля. Для Хельсинкии Санкт-Петербурга значения скорректированных геомагнитных координат указаны для 1900го года, так как расчеты модели геомагнитного поля IGRF (International Geomagnetic ReferenceField) ограничены этим временем. Видно, что координаты новых станций меняются незначительно, что позволяет считать их современными “аналогами” предшествующих станций, а значит, поих данным можно настроить метод для работы со станциями 19-го и начала 20-го веков. Несмотря на то, что геомагнитные координаты станций Де Билт, Потсдам и Туланги меньше 50o , былопринято решение исследовать возможность их использования в методике, так как первые две обладают большим временем работы, а станция Туланги является единственной “субавроральной”станцией южного полушария в столь ранний период.2.2.3 Корректировка абсолютных значенийТак как в ранний период геомагнитных наблюдений измерительные приборы иногда былинестабильны, а единицы измерения магнитных компонент и стандарты времени не всегда соот-20ветствовали принятым на сегодня, используемые данные необходимо было откорректировать ипривести к современным нормам.Данные для периода 1850–1862 гг., оцифрованные Неванлинна, представлены в сборникахтолько в виде относительных единиц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
