История создания в Томске научного направления по оптике атмосферы

В конце 1955 года СФТИ получил правительственное поручение по выполнению темы "Исследование эффективности работы теплопеленгаторов и приборов ночного видения при различных условиях в атмосфере". Первые системы работают в тепловом или инфракрасном диапазоне оптических волн, а вторые - в видимом. Говоря другими словами, требовалось исследовать прозрачность атмосферы в указанных оптических диапазонах волн, то есть провести исследования по одной из проблем оптики атмосферы. Перед дирекцией СФТИ встал сложнейший вопрос, кому поручить эту работу.

Надо сказать, что в то время оптикой атмосферы никто не занимался не только в СФТИ, но и на всей огромной территории от Уральских гор до Тихого океана. В сложившейся ситуации дирекции СФТИ необходимо было найти специалистов, ответственных за выполнение этой работы. Научным руководителем указанной темы была назначена профессор Наталия Александровна Прилежаева, которая была заведующей лабораторией спектроскопии СФТИ и кафедрой оптики и спектроскопии физического факультета Томского университета. Ответственным исполнителем назначили меня, выпускника физического факультета Томского университета. Итак, задача была поставлена, а чтобы ее решить, прежде всего необходимо было создать материальную базу и овладеть соответствующими знаниями в области оптики атмосферы. О первой проблеме пойдет речь отдельно. Что касается второй проблемы, то она решалась весьма оригинальным способом.

Еще в 1954 году, находясь в аспирантуре, я досрочно представил и успешно защитил кандидатскую диссертацию, не имевшую никакого отношения к оптике атмосферы. С начала сентября 1955 года, будучи сотрудником кафедры экспериментальной физики физического факультета Томского университета, я начал читать 4-семестровый курс лекций по общей физике для студентов физического факультета, а в январе 1956 года после принятия экзаменов по первому семестру, отобрал понравившихся мне четырех студентов: М. Кабанова, С. Хмелевцова, С. Творогова и М. Эляшберга и на протяжении трех с половиной лет вел с ними научный студенческий кружок еженедельно. Каждый из них делал доклад по теме, которую я заранее подбирал, включая литературу. При этом сам тщательно готовился к каждому занятию. К пятому курсу все они были уже подготовлены как специалисты по оптике амосферы. Трое из них после окончания университета поступили в аспирантуру и в срок защитили кандидатские диссертации, а затем и докторские, а М. Кабанов и С. Творогов были избраны членами-корреспондентами РАН, при этом последний был избран на московскую вакансию.

Что касается создания материальной базы и начальных этапов исследований по оптике атмосферы, то эти вопросы прекрасно освещены в статье журналиста Владимира Виноградова "Единый во множествах", опубликованной в журнале "Сибирские огни". (1980. N 6. С. 135-146), выдержки из которой представлены ниже.

"..Обсуждение должно было начаться ровно в десять. Предполагалось, что оно должно пройти на высоком уровне и в узком кругу. Кое у кого возникло мнение, что недавно созданная исследовательская группа, возглавляемая молодым кандидатом наук В.Е. Зуевым, поражена претензиями, не вполне соответствующими ее творческим потенциям, и что эту группу надо слегка "осадить".

Группа была невелика.

Три молодых кандидата наук, три неспециалиста, соединились вокруг исследовательской темы, которая многим была непонятна и мало кем одобрялась. Группа, входившая в лабораторию спектроскопии Сибирского физико-технического института при Томском университете, исследовала закономерности распространения электромагнитных волн оптического диапазона в атмосфере.

Оптическим диапазоном тогда, в пятидесятых годах, занимались немногие. И это сегодня можно понять - только через несколько лет предстояло появиться на свет лазерам, за изобретение которых советские ученые, академики Н.Г. Басов и А.М. Прохоров и американский ученый Ч. Таунс получат Нобелевские премии, и слава лазерной техники станет сиять все ярче на научном небосводе: оптический диапазон как магнит станет притягивать к себе интересы многих исследовательских коллективов и вокруг него закипят страсти.

Все это будет потом, в шестидесятых-семидесятых годах. А пока оптический диапазон - чаще всего объект иронических восклицаний, пожиманий плечами и молчаливого разведения рук.

Пройдет несколько лет, и в институте появится лаборатория инфракрасных излучений (1960 год), на базе которой вскоре откроется кафедра оптико-электронных приборов (1962 год), а затем возникнет огромное академическое учреждение - Институт оптики атмосферы Сибирского отделения Академии наук СССР, который возглавит член-корреспондент Владимир Евсеевич Зуев - известный советский ученый, крупный государственный деятель, депутат Верховного Совета СССР, член многих отечественных и зарубежных научных комитетов, комиссий и т.д.

Но до того времени надо еще суметь отстоять свою тематику, доказать ее нужность и актуальность, получить ощутимые результаты. И группа кандидата наук В.Е. Зуева старалась изо всех сил. Старания были замечены и оценены по-разному - одних они радовали, у других вызывали желание "потрогать на зуб".

... Обсуждение началось ровно в десять.

Присутствовали немногие, но от этих немногих зависело многое: их слово в жизни института нередко оказывалось решающим. Вряд ли стоит сегодня, почти через двадцать лет, указывать имена тогдашних участников обсуждения - с тех пор многое переменилось, и сейчас важно не столько раздать задним числом упреки и поощрения, сколько показать логику становления новой темы, динамику ее созревания и самоотверженность подлинных ученых.

Поэтому будем называть их так - Первый крупный ученый, Второй крупный ученый и Остальные. Зуев почувствовал настроение присутствующих сразу же - по отдельным взглядам, по интонациям, по переглядыванию Первого со Вторым и Остальными. Но тем не менее взял себя в руки и четко, сжато доложил о результатах, полученных группой за три года, о перспективах работы, возможных теоретических и практических выходах.

Он мог бы рассказать о том, как складывалась группа. Как переплелись в избрании им научного направления случайность и закономерность.

Став доцентом кафедры родного ему Томского университета, он осматривался в поисках проблематики, которая могла бы его увлечь. Эта закономерная для многих молодых кандидатов ситуация неожиданно разрешилась самым удачным образом. Помог случай - заведующая кафедрой оптики и спектроскопии профессор Наталия Александровна Прилежаева вернулась с одного крупного совещания в Москве, в ходе которого коллективу Сибирского физико-технического института при Томском университете было предложено решить ряд нестандартных задач, связанных с изучением прозрачности атмосферы.

По предложению Н.А. Прилежаевой была создана группа - кандидат химических наук Павел Николаевич Коханенко, кандидат физико-математических наук Вера Константиновна Сончик и Зуев, который, работая на кафедре университета, тем не менее был активным членом научного коллектива лаборатории спектроскопии физико-технического института. Он и стал руководить исследовательской деятельностью молодого коллектива.

Первой задачей было создание полигона. Они с Коханенко встали в солнечный день на лыжи и прошли вдоль Томи более десяти километров, определили удобную трассу будущего полигона.

Полигон, на сооружение которого было потрачено достаточно энергии и средств, выглядел так - вдоль берега Томи на десять километров протянулась высоковольтная линия. На отметках в один, три с половиной, шесть и десять километров появились небольшие специальные помещения, в которых разместились источники инфракрасного излучения. На нулевой точке трассы, на территории ионосферной станции, находился приемный пункт.

Процедура эксперимента заключалась в следующем. Примерно за два часа на каждом пункте нагревался лист железа, площадью в один квадратный метр, до пятисот градусов. Лист был ориентирован в пространстве в сторону приемника. Излучение раскаленного листа фиксировалось оптической приемной системой - большое зеркало улавливало тепловые волны, фокусировало на вакуумную термопару или термоэлемент, и здесь измерялась величина сигнала.

Можно еще добавить, что энтузиастам приходилось трудиться ночью, поскольку днем мешали помехи, вызванные солнечным излучением. Но всего этого Зуев не стал говорить. Он четко и сжато сообщил о том, что удалось впервые получить уверенные экспериментальные подтверждения теоретических представлений о зависимости интегральной прозрачности атмосферы от расстояния наблюдения. Кроме того, в ходе работ стало ясно, что надо расчленять понятие прозрачности на компоненты и изучать их в отдельности. Результаты четырехлетних исследований были соответствующим образом обработаны и приобрели традиционный вид научных отчетов.

Найдя в рассказе Зуева аналогию со своими давними воспоминаниями, Первый заметил, что он знал одного профессора, открывшего двухсуточный период колебания температуры, а потом оказалось, что через сутки измерения вели казаки, которые сильно разнились в росте, и в результате параллакса один завышал, а другой занижал отсчеты по термометру. Зуев без тени улыбки заметил, что старался использовать людей одинакового роста.

Второй стал говорить о том, что работа группы на полигоне заслуживает одобрения, поскольку дышать свежим воздухом всегда полезно, и в этом смысле достигнут неплохой результат. Зуев почувствовал, что дрожавшая внутри него напряженная пружина начала раскручиваться. Неожиданно для всех он начал говорить резко. - На ваших глазах, - говорил Зуев, - рождается новое, интересное дело, рождается непросто, в муках, не хватает то одного, то другого, не все понимают новые идеи, несведущие бросают косые взгляды. Тут бы надо помочь, а вы, наши ведущие специалисты, не хотите понять важности новой темы, охаиваете перспективное направление. Решительность Зуева возымела действие, оппоненты стушевались. Справедливости ради следует заметить, что позже почти все участники обсуждения так или иначе помогали становлению нового направления, и сегодня сотрудники Зуева добрым словом вспоминают и Первого и Второго, да и Остальных, среди которых одни помогали, а другие хоть не мешали.

Вскоре после этого заседания и была создана лаборатория инфракрасных излучений, ставшая основой будущей кафедры, а затем института. Самая молодая лаборатория института скоро стала самой крупной - штат ее быстро увеличился до ста человек.

Все это была, как впоследствии назовут ее томские оптики, "долазерная эра".

На теперь уже прилично оборудованном полигоне томичи экспериментировали с инфракрасным светом, а между тем за тысячи километров от сонной Томи, над берегами которой регулярно перекидывались лучи новой лаборатории, произошли события, которым суждено было повернуть на сто восемьдесят градусов многие привычные представления".

Созданный уникальный полигон в дальнейшем сыграл очень важную роль. Лаборатория инфракрасных излучений стала признанным лидером по проблеме исследования распространения лазерного излучения в атмосфере. При этом ее главной заслугой как в СССР, так и за рубежом была грамотная интерпретация результатов исследований распространения лазерного излучения (спектр, мощность, энергия, расходимость, когерентность и др.), а также роли молекулярного поглощения атмосферными газами, рассеяния аэрозолями, рефракции, метеорологических условий и др.

Я глубоко признателен академику Владимиру Дмитриевичу Кузнецову, который был в то время директором Сибирского физико-технического института, за всестороннюю помощь и поддержку (в том числе и мне) в развитии нового научного направления. Так случилось, что на первом году аспирантуры я был избран секретарем партийного бюро СФТИ и физического факультета и в этом качестве многократно встречался с Владимиром Дмитриевичем, причем как по моей инициативе, так и по его просьбе. По всем сложным вопросам он советовался со мной, как с сыном, восхищая меня своей необыкновенной добротой, человечностью, интеллигентностью и порядочностью. В дальнейшем при создании нового научного направления он его поддержал и способствовал его успешному развитию.

* * *

Практически с самого начала развития тематики по оптике атмосферы стало ясным, что глубокое ее изучение требует комплексного подхода, под которым понимается сочетание соответствующих теоретических и экспериментальных исследований и развития экспериментальной базы. При этом исследования должны охватывать все основные явления взаимодействия оптического излучения с атмосферой с учетом реалистических моделей самой атмосферы, чрезвычайно сложной и динамичной среды.

Именно такой подход к проблемам оптики атмосферы обеспечил основные успехи коллектива еще в период его формирования и развития в СФТИ. Этот же подход потребовал необычно быстрого роста его численности, обусловленного, прежде всего, потребностями практики. На работу принимались наиболее талантливые выпускники преимущественно кафедр физического и радиофизического факультетов Томского университета.