Во время экспедиции Папанина (1938 г.) на дрейфующей станции в Арктике вдруг исчезла радиосвязь на несколько суток. Обеспокоенное начальство обратилось в Павловскую геомагнитную обсерваторию к его директору Н. В. Пушкову с просьбой “разобраться” с этим неприятным явлением. Сопоставления эффекта потери радиосвязи с непрерывной регистрацией вариаций геомагнитного поля позволили получить однозначный ответ. Прекращение радиосвязи на коротких радиоволнах вызвано было возмущенными условиями в ионосфере (особенно на больших широтах) во время геомагнитной бури.
Этим кругом вопросов начала активно заниматься группа исследователей во главе с Н. В. Пушковым. Стало ясно, что для прогнозирования геомагнитно-ионосферных условий радиосвязи и навигации необходима регулярная информация о солнечной активности. Начали устанавливаться контакты с Пулковской и Ташкентской обсерваториями. Напомним, что несмотря на разгром солнечных исследований в Пулково в 1937-38 гг. (арест Герасимовича, Перепелкина и др.), молодые в те годы астрофизики успешно проводили исследования (в основном статистически) солнечно-земных связей. И поныне, например, не потеряна актуальность идеи М. Н. Гневышева об импульсах солнечной активности, которые определяли геоэффективные явления (магнитно-ионосферные бури, полярные сияния, условия радиосвязи).
К этим предвоенным годам относятся оригинальные солнечные наблюдения с малым рефрактором и краткосрочные прогнозы геомагнитных бурь (часто точность этих прогнозов вызывала удивление), которые присылал в Павловск П. И. Гусев из под Воронежа. Основой этих прогнозов послужила идея о движении геоэффективного корпускулярного потока с наклонной к экватору магнитной осью от групп солнечных пятен вблизи ЦМ. Позже эту идею разрабатывали в НИИЗМе (Н. П. Бенькова и др.). Но уже в начале войны П. И. Гусев погиб.
Перед войной шла активная подготовка аппаратуры для наблюдений солнечного затмения 21 сентября 1941 г. в Казахстане. На обсерватории Киевского университета также готовилась аппаратура под руководством С. К. Всехсвятского. С большим трудом и с рядом приключений эту аппаратуру удалось эвакуировать в Свердловск, где разместилась вместе с сотрудниками ГАИШ часть сотрудников киевской обсерватории. К этому времени (начало лета 1942 г.) из блокадного Ленинграда эвакуировался Институт земного магнетизма (куда входила Павловская обсерватория) на Урал под Свердловск (станция Косулино), где находилась геофизическая обсерватория “Высокая Дубрава”. Институт тогда (как и Гидрометслужба) принадлежал Министерству Обороны, и это позволило, используя стройбат, в течение года построить на лесной вырубке два жилых дома и несколько павильонов. В числе построенных срочных объектов был павильон для солнечных наблюдений с горизонтальным телескопом. Оборудованием для солнечных наблюдений служили приборы Киевской обсерватории.
С августа 1943 г. автору настоящей статьи удалось начать регулярные наблюдения фотосферы и хромосферы Солнца. Горизонтальный телескоп состоял из небольшого целостата (диаметр зеркала D=12,5 см), дополнительного зеркала (D=12,5 см) и высококачественного объектива К. Zeiss (D=10 см, F=10 м). Этот объектив впоследствии использовался киевскими солнечниками во время ряда солнечных затмений. Объектив давал высококачественное изображение, которое можно было фотографировать. Но ввиду отсутствия в те годы необходимых фотоматериалов приходилось, в основном, ограничиваться стандартными визуальными наблюдениями. С помощью протуберанц-спектроскопа Topfer'a проводились регулярные наблюдения в Н-альфа (эруптивные протуберанцы и обзор, при последовательном смещении изображения в Н-альфа, всего диска). Это позволяло получать представление об уровне активности в фотосфере и хромосфере. Изредка удавалось наблюдать (визуально) Солнце с помощью некомплектного старого спектрогелиографа. Единственным наблюдателем в 1943-44 гг. был автор этих строк.
Сложность наблюдений состояла в том, что в зимних условиях (часто при температуре ниже 40 градусов мороза) качество изображений не всегда было хорошим. Интерес к наблюдению протуберанцев и волокон стимулировался исследованиями С. К. Всехсвятского. Он активно консультировал эту наблюдательную работу и участвовал в исследованиях солнечно-земных связей. В частности, в 1944-45 гг. он провел детальные сопоставления медонских синоптических карт и вариаций геомагнитного поля. Всехсвятский выявил при этом определяющую роль активных волокон в активных областях (АО). Много лет спустя к таким же результатам пришли другие зарубежные солнечники, которым работа С. К. Всехсвятского была незнакома (она была опубликована в закрытых в те годы трудах НИИЗМ).
Что побудило Н. В. Пушкова в труднейших условиях эвакуации блокадников Ленинграда, чуть ли не в первую очередь, организовать в суровых условиях Урала солнечные наблюдения и исследования по солнечно-земным связям? Напомним, что к 1942 г. солнечные наблюдения проводились регулярно только в Ташкенте. Пулково, Симеиз и Харьковская обсерватория лежали в руинах. На НИИЗМ были возложены работы по обеспечению армии и флота долгосрочными (месячными) и краткосрочными (на 2-5 дней) прогнозами условий радиосвязи и навигации. В них нуждались армейские связисты, авиация (особенно при перегоне самолетов из Аляски по высокоширотным трассам), флот (прежде всего конвойные суда), партизаны (с маломощной радиосвязью) и т. д.
Напомним, что армия наша до войны пользовалась почти исключительно проводной связью. В условиях частых перемещений воинских частей неразвитость радиосвязи оказалась одной из причин потери связи и в результате (особенно на первом этапе ВОВ) частые поражения. Радиопередатчики на коротких волнах, которыми была все-таки снабжена армия и флот, не были рассчитаны на условия минимума и начального подъема солнечной активности, который пришелся на начало войны. Необходимо было прогнозировать и регулярно корректировать рабочие радиочастоты связи. Это требовалось особенно для маломощных армейских радиопередатчиков и в условиях связи на высоких широтах. Данные для расчета рабочих радиочастот связи строились, исходя из знания уровня солнечной активности. Эту работу с “нуля” и начали в 1942-43 гг в НИИЗМе Н. П. Бенькова, Т. С. Керблай, Л. Н. Ляхова и др. Солнечные данные удавалось (правда, не всегда) получать из Ташкента, а затем, с августа 1943 г., использовались солнечные наблюдения в самом НИИЗМе. Собственные регулярные солнечные наблюдения в сочетании с данными геомагнитной обсерватории и ионосферной станции позволяли также давать регулярно краткосрочные прогнозы изменений условий радиосвязи, которые сообщались оперативно в центр.
Наряду с оперативной работой, уже в 1943-45 гг. проводились оригинальные исследования солнечно-земных связей. Н.П.Бенькова, используя имевшийся у нас каталог измерений магнитных полей солнечных пятен за 1917-24 гг. (каталог обсерватории Маунт Вилсон), провела детальный анализ упоминавшейся выше гипотезы П. И. Гусева. Ее результаты позволили усовершенствовать методику краткосрочного прогноза геомагнитной возмущенности. В условиях войны мы находились в “информационном вакууме” (журналы и книги иностранные не получали, а советские журналы регулярно не выходили). Но уже в годы войны (и в последующие) возникла и начала разрабатываться идея определяющего влияния локальных магнитных полей пятен, факелов и т. д. на эволюцию активных областей (АО) и условия выхода корпускулярных геоэффективных потоков.
Напомним, что в те годы еще не существовало понятия замагниченной плазмы, магнитогидродинамики, и обсерватория Маунт Вилсон ограничивалась рутинными визуальными измерениями магнитных полей пятен. Первые статьи Альфвена по движению плазмы в магнитном поле, понятие “магнитной замороженности” и т. д. стали нам знакомы лишь после войны, в конце 40-х годов. Кандидатская диссертация автора, подготовленная после переезда института в 1944-45 гг. в недостроенное здание под Москвой (в Троицке), была посвящена обоснованию определяющей роли магнитных полей на Солнце. Эта, в те годы небесспорная, идея получила дальнейшее развитие в работах ИЗМИРАНа. Возникла даже более чем смелая идея построения солнечного фотоэлектрического магнитографа.
Все оптическое оборудование киевской обсерватории было возвращено ей после затмения 1945 г., и нам пришлось начинать с нуля. Уже в 1947-1949 гг. удалось построить горизонтальный солнечный телескоп (целостат Пономарева D=30 см, дополнительное зеркало и объектив F=3 м, D=18 см). Телескоп питал большой трехпризменный (а затем с дифракционной решеткой) спектрограф и один из первых Н-альфа фильтров ГОИ. В кассетной части спектрографа был установлен медленно сканирующий фотометр с ФЕУ-Кубецкого (см. зд. гл. VI) (с магнитной фокусировкой). На входе устанавливалась поляризационная оптика, а по зеркальной входной щели гидировалось дополнительной оптикой солнечное изображение. Этот первый самодельный фотоэлектрический солнечный магнитограф (с последующим усилителем и регистратором) работал в линии FeI 5250 Å и позволил в 1951-53 гг. измерять магнитные поля в пятнах и факелах (впервые!). Особенность нашего магнитографа состояла в том, что, в отличие от хорошо известного затем магнитографа Бабкока (о существовании которого мы узнали лишь в 1954 г., уже после публикации нашей статьи в ДАН, которую представил академик Г. А. Шайн), в нем использовался только один ФЭУ. Эффект Зеемана измерялся путем сканирования по всему контуру магниточувствительной измеряемой линии. Преимущество в использовании только одного ФЭУ (с качанием входной щели) оставалось и во всех последующих наших более совершенных магнитографах. К сожалению, проводить регулярные измерения магнитных полей активных областей на Солнце на нашем самодельном горизонтальном телескопе удавалось только спорадически.
Базовой обсерваторией по комплексному мониторингу солнечной активности стала Кисловодская корональная станция ГАО, основанная М.Н. Гневышевым и Р.С. Гневышевой в 1947 г.
Основные выводы, которые следуют из краткой истории становления исследований солнечно-земных связей, которые были начаты в тяжелые годы войны, сводятся к следующему:
а) даже то немногое, что можно было делать на Урале во время войны по мониторингу солнечной активности, сыграло определенную полезную роль в улучшении средств радиосвязи и навигации в войсках и на флоте. Актуальность комплексного (солнечного и геофизического) мониторинга подтвердилась и вошла в практику (в т. ч. в международную службу) в последующие послевоенные годы;
б) выбранное еще во время войны направление исследований магнитных полей на Солнце оказалось плодотворным для солнечной и солнечно-земной физики. Оно получило развитие в последующие годы как в нашей стране, так и, особенно, за рубежом. Это позволило сформировать на границе физики и геофизики новую область исследований по солнечно-земной физике.