Оновлення INTERMAGNET- обсерваторії «Аргентинські острови» на антарктичній станції «Академік Вернадський», Антарктика

Анотація

У статті описані основні особливості модернізації магнітометричного комплексу на базі варіометра LEMI-025 у січні-квітні 2019 року в геомагнітній обсерваторії (код AIA) Української антарктичної станції «Академік Вернадський». Старий магнітометричний комплекс обсерваторії складався з двох варіометрів LEMI-008 (№ 02 та № 16) і скалярного магнітометра POS-1. Вимірювання LEMI-008 і POS-1 не були синхронізовані взаємно, і це було однією з головних проблем. Кожен вимірювальний прилад як складова всього магнітометричного комплексу мав належні індивідуальні характеристики, однак система в цілому працювала недосконало, головним чином, через відсутність взаємної синхронізації вимірювань. Також представлені деякі попередні результати тестової роботи. Мета. Одним з головних завдань модернізації обсерваторії AIA було встановлення нового варіометра, сумісного з вимогами 1-секундного стандарту даних INTERMAGNET. За два десятиліття роботи старі варіометри LEMI-008 на антарктичній станції «Академік Вернадський» показали високу стабільність базисної лінії, яка задовольняє вимоги INTERMAGNET. Але, на жаль, шумові характеристики старих варіометрів, точність синхронізації з UTC (Coordinated Universal Time, Всесвітній координований час) та роздільна здатність, більше не відповідають сучасним вимогам INTERMAGNET для пристроїв, що видають 1-секундні дані. Вимірювання варіометрів LEMI-008 та скалярного магнітометра POS-1 не були взаємно синхронізованими. Через відсутність надійної взаємної синхронізації, різниці між модулями вектора поля, обчислені опосередковано за даними вимірювань варіометра та вимірювані безпосередньо скалярним магнітометром, варіювалися та могли бути ненадійними. При сильних геомагнітних збуреннях це погіршувало загальну точність магнітометричного комплексу як єдиної вимірювальної системи, хоча кожен окремий прилад комплексу складався з високоточних приладів. Лише один з варіометрів LEMI-008 був обладнаний синхронізацією GPS. Це ускладнювало обробку даних. Тому створення системи взаємної синхронізації вимірювань варіометра LEMI-025 та скалярного магнітометра POS-1 з точністю приблизно 0.1 с (але не гірше, ніж 1 с) за допомогою комп’ютера управління було однією з найважливіших задач у модернізації. Методи. Проблема взаємної синхронізації вимірювань варіометра LEMI-025 та скалярного магнітометра POS-1 (на етапі модернізації магнітометричного комплексу як усієї системи) була вирішена за допомогою керуючого комп’ютера шляхом періодичної корекції годинника POS-1 та запуску його циклів вимірювання із заданим випередженням. Масиви нових даних були отримані під час роботи магнітометра LEMI-025 в тестовому режимі. Використовуючи метод Бартлета та усереднення спектральних гармонік зроблено оцінки рівня власних шумів магнітометрів протягом геомагнітно спокійної доби. Опрацьовано результати абсолютних вимірювань компонент геомагнітного поля, що регулярно проводять у обсерваторії за двома методиками, та знайдено значення базисних ліній магнітометра LEMI-025. Проведено порівняльний аналіз записів модуля індукції магнітного поля Землі, що отримано за допомогою прямих вимірювань скалярним магнітометром POS-1 та розрахунком за даними варіометра LEMI-025. Аналіз дисперсії значень базисних ліній та різницевого сигналу модуля індукції магнітного поля підтвердив високу точність калібрування нового варіометру та дозволив оцінити точність орієнтації осей чутливості сенсора у географічній системі координат. Висновки. Попередні результати підтверджують, що характеристики нового варіометра LEMI-025 відповідають вимогам INTERMAGNET. Похибка орієнтації датчика магнітометра LEMI-025 не перевищує 5 дугових хвилин. Базисна лінія досить стабільна. Усі її компоненти мають дисперсію в межах ± 2 нТ. Їх вираженого зміщення з часом не спостерігається. Результати тестової роботи варіометра показали, що характеристики всіх магнітометричних приладів вимірювального павільйону обсерваторії AIA повинні бути взаємно узгоджені з точки зору електромагнітної сумісності.