История кафедры физики Земли
Кафедра физики Земли была основана в 1945 году. В 2025 году ей исполнилось 80 лет. В этой статье можно проследить историю кафедры от её зарождения до настоящего времени.
Начало специализированного геофизического образования в Императорском Московском университете приходится на середину 19-го века и связано с именами двух крупнейших деятелей физико-математического отделения университета – Д.М. Перевощикова и М.Ф. Спасского. Геофизика в современном ее понимании физики твердой, жидкой и газообразной оболочек Земли занимала отдельный раздел в составленной в 1849 году М.Ф. Спасским «Программе по физике и физической географии». Стараниями секретаря физико-математического факультета, а затем и помощника ректора Московского университета профессора Э.Е. Лейста в 1906 году на факультете была организована специальность физической географии и метеорологии, а кафедра физики преобразована в кафедру физики и физической географии. Чтение лекций и проведение практических занятий на кафедре осуществлялось в тот период такими выдающимися физиками, как заслуженный ординарный профессор Н.А. Умов, ординарный профессор П.Н. Лебедев, экстраординарный профессор А.П. Соколов, приват-доцент П.П. Лазарев. К 1913 году определился и «младший» состав кафедры, формируемый из лучших выпускников, оставленных для приготовления к профессорскому званию. Среди них был В.Ф. Бончковский, ученик Э.Е. Лейста, работавший с ним после обнаружения Э.Е. Лейстом Курской магнитной аномалии в Межведомственной комиссии по организации магнитной съемки России, ставший впоследствии первым заведующим кафедрой сейсмологии и физики земной коры.
В 1945 году была основана кафедра сейсмологии и физики земной коры, которую возглавил старейший сотрудник Московского университета, заместитель директора Геофизического института АН СССР профессор В.Ф. Бончковский. В 1956 году возглавивший кафедру академик В.А. Магницкий значительно расширил тематику научных исследований и образовательных программ. В этом же году кафедра была преобразована в кафедру физики Земли. На кафедре работали выдающиеся ученые, заложившие фундаментальные основы нескольких направлений современной физики Земли.
В 1951-56 годах академик О. Ю. Шмидт возглавлял Геофизическое отделение и работал на кафедре. Разработанная им космогоническая концепция образования Земли стала для геофизиков объединяющим началом и дала толчок к пониманию и развитию идеи о взаимосвязанности процессов в оболочках Земли. О.Ю. Шмидт создал на кафедре лабораторию для изучения неоднородностей строения Земли и разработки теории процесса начального этапа образования планет. После его смерти эта лаборатория переключилась на изучение полярных сияний, а в конце 1950-х годов была переведена на кафедру космических лучей.
Становлению мощного экспериментального сейсмологического направления на кафедре способствовала кратковременная, но чрезвычайно плодотворная деятельность академика Г.А. Гамбурцева – одного из основоположников сейсмических методов разведки полезных ископаемых. В 1953-55 годах он организовал на кафедре лабораторию экспериментальной сейсмологии, читал лекции по разработанным им новым методам изучения земной коры – методу глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ) и корреляционному методу изучения слабых землетрясений (КМИЗ) в районах повышенной сейсмичности.
Возглавлявший кафедру с 1956 года по 1993 год академик В.А. Магницкий является одним из основоположников современной физики Земли. Он одним из первых стал широко применять теорию твёрдого тела и точные физико-математические методы в науках о Земле, осуществив тем самым концептуальный переход от предшествующих механистических подходов. Фундаментальные научные достижения В. А. Магницкого привели к формированию ряда новых научных направлений и на долгое время определили перспективы их развития. Прежде всего это определение физического состояния и свойств вещества земных недр в условиях высоких давлений и температур, изучение природы границ раздела и неоднородностей в коре и мантии Земли, исследование закономерностей и природы современных движений земной коры, температурный режим Земли. Роль В.А. Магницкого в геофизике – это не только роль одного из основоположников, выдающегося исследователя, но и создателя отечественной научной школы в области физики твердой Земли. Ученик В.А. Магницкого, выпускник кафедры физики Земли 1972 года – академик А.О. Глико, член Президиума РАН, академик-секретарь Отделения наук о Земле РАН (2008—2022), многие годы бывший директором Института физики Земли РАН, долгое время работал на кафедре физики Земли и читал основной геотермический спецкурс кафедры.
Работавший на кафедре с момента ее основания член-корреспондент АН СССР Е.Ф. Саваренский был одним из лидеров советской и мировой сейсмологии, внесшим значительный вклад практически во все разделы сейсмологической науки: сейсмометрию, математическую теорию годографов, теорию и интерпретацию сейсмических волн, исследование строения Земли, прогноз землетрясений, цунами, физическое моделирование и др. Во многие из этих разделов его вклад является фундаментальным. Под руководством Е.Ф. Саваренского разработана и организована Единая система сейсмологических наблюдений СССР, ставшая основным источником сейсмологической информации. Е.Ф. Саваренский заложил основы подготовки сейсмологов на двух важнейших геофизических кафедрах МГУ – кафедре физики Земли физического факультета и кафедре сейсмометрии и геоакустики геологического факультета. Многочисленные ученики Е.Ф. Саваренского стали видными учеными, докторами наук и членами российских и зарубежных академий наук.
Один из учеников Е.Ф. Саваренского – член-корреспондент РАН Л.Н. Рыкунов много лет возглавлял лабораторию сейсмологии кафедры. Его научная деятельность отличалась исключительно широким спектром поставленных и решенных проблем. Л.Н. Рыкунов был одним из первых исследователей в СССР, кто начал применять и развивать метод лабораторного сейсмического моделирования. Л.Н. Рыкунов создал первые в СССР и одни из первых в мире автономные донные, а затем и сухопутные сейсмические станции и впервые провел исследования строения и процессов в литосфере в труднодоступных районах океанов и континентов. Также Л.Н. Рыкунов доказал геофизическую информативность сейсмических шумов, генерируемых геодинамическими процессами, и основал новое геофизическое направление – сейсмологию микромасштаба. Л.Н. Рыкунов связал асимметрию поля разрушения литосферы Земли с неравновесностью земного ядра. В последние годы жизни Л.Н. Рыкунов инициировал на Геофизическом отделении физического факультета МГУ исследования проблемы взаимодействия трех земных оболочек – литосферы, гидросферы и атмосферы.
С 1994 по 2014 год кафедру физики Земли возглавлял профессор В.И. Трухин, декан физического факультета МГУ (1992—2011). Возглавляемая им лаборатория геомагнетизма внесла существенный вклад в исследования аномального магнитного поля Земли, физику магнетизма горных пород, в том числе в изучение физического механизма самообращения намагниченности горных пород, а также в использование магнитных методов для решения геофизических задач.
В 2000-е кафедра физики Земли активно участвовала в создании и развитии Черноморского филиала МГУ в Севастополе, где была организована кафедра «Физики и геофизики», первым заведующим которой стал профессор кафедры физики Земли Г.И. Петрунин. На кафедре физики Земли под руководством Г.И. Петрунина было проведено первое детальное исследование решеточной теплопроводности вещества Земли, разработан метод прогнозирования тепловых свойств глубинного вещества мантии, построено обоснованное распределение кондуктивного теплового потока в Земле и сделан ряд выводов о состоянии мантийного вещества на границе с ядром.
С 2020 года кафедру физики Земли возглавляет доктор физико-математических наук Владимир Борисович Смирнов (в 2014-2019 годах – заместитель заведующего кафедрой), заместитель заведующего отделением геофизики физического факультета МГУ ( https://istina.msu.ru/profile/vbs60/ ).
В настоящее время на кафедре работают три учебно-научные лаборатории: лаборатория сейсмологии (https://clck.ru/RA5be), лаборатория геомагнетизма (https://clck.ru/RA5b2), лаборатория геотермии и физики нефтяного пласта (https://clck.ru/RA5aF).
Лаборатория сейсмологии занимается:
• физикой сейсмического режима и проблемой прогноза землетрясений;
• изучением сейсмичности, связанной с антропогенным воздействием;
• лабораторным моделированием сейсмического процесса;
• организацией мониторинга высотного здания МГУ (https://vk.com/@geophys_ff-ledyanoi-dozhd-i-shpil-glavnogo-zdaniya-mgu).
Лаборатория геомагнетизма занимается:
• исследованием характеристик аномального магнитного поля Земли и его вариаций в целях автономной навигации;
• разработкой и совершенствованием физических основ палеомагнетизма;
• изучением магнетизма океанической коры и ее палеогеодинамической эволюции;
• лабораторным изучением магнитных свойств горных пород.
Лаборатория геотермии и физики нефтяного пласта занимается:
• компьютерным моделированием физических процессов в нефтяных пластах и геотермальных системах;
• развитием методов сопряженного моделирования (THMC) и геостатистики для решения прикладных задач в области физики нефтяного пласта и геотермальной энергетики.
Студенты кафедры физики Земли ведут научно-исследовательскую работу в лабораториях кафедры, получают знания в рамках многочисленных спецкурсов кафедры, среди которых «Физика Земли», «Физические основы сейсмологии», «Физика очага землетрясения», «Сейсмический процесс и сейсмичность Земли», «Современные проблемы сейсмологии», «Физические основы прогноза землетрясений», «Современные проблемы геомагнетизма», «Земной магнетизм», «Магнетизм природных ферримагнетиков», «Петрофизика», «Тепловой режим земных недр», «Основы физики нефтяного пласта», «Спутниковая геодезия и гравиметрия», «Обратные задачи геофизики» и др.
Летом студенты кафедры физики Земли проходят полевую практику. Базой полевой практики студентов всегда были многочисленные экспедиции. Это – среднеазиатские сейсмологические экспедиции (Ташкентская, Туркменская, Гармская) в 1952-55 годах, Кавказские и Крымские комплексные экспедиции в 1954-58 годах, первые палеомагнитные экспедиции в Сибирь и Армению в 1956-57 годах, геолого-геофизические экспедиции в Восточную Африку в 1967-69 годах, комплексные геодинамические экспедиции в Исландию в 1971-73 и 1987-91 годы, регулярные Камчатские экспедиции (70-90-е годы), а также ряд океанских и морских экспедиций в 60-90-х годах (Индийский, Тихий и Атлантический океаны, Красное и Чёрное моря).
Более 25-ти лет студенты кафедры проходили учебную практику и проводили полевые исследования на Камчатке, затем в 90-е практика была перенесена в Крым. В настоящее время учебная практика на Камчатке возобновлена. Это стало возможным в немалой степени благодаря усилиям выпускников кафедры физики Земли, работающих в институтах Камчатского научного центра ДВО РАН и в Камчатском филиале Геофизической службы РАН.
Традиционно, кроме учебной летней практики, инициативные студенты принимают участие в экспедициях научных организаций, входящих в партнерскую сеть кафедры физики Земли.
В 2018 году в рамках мегагранта «Геофизические исследования, мониторинг и прогноз развития катастрофических геодинамических процессов на Дальнем Востоке РФ» (ИФЗ РАН) четверо студентов магистратуры кафедры физики Земли приняли участие в международной вулканологической полевой школе «Мутновская».
В 2020 году завершилась полугодовая кругосветная экспедиция, посвящённая 200-летию открытия русскими моряками Антарктиды и 250-летию со дня рождения адмирала Ивана Фёдоровича Крузенштерна. В рамках этой экспедиции на океанографическом исследовательском судне ВМФ «Адмирал Владимирский» группа исследователей определяла современные координаты Южного магнитного полюса. В этой работе принял участие студент магистратуры кафедры физики Земли И.Ю. Грушников, который занимался измерением параметров магнитного поля и координировал магнитометрические наблюдения (подробнее в статье: https://vk.cc/bymWmd).
Кафедра имеет тесные связи с академическими научными институтами. Так, в Институте физики Земли РАН имени О.Ю. Шмидта (ИФЗ РАН) более 20-ти лет действует филиал кафедры. Ведущие сотрудники ИФЗ РАН читают лекции на кафедре, а студенты выполняют в ИФЗ РАН дипломные работы. Сотрудники, аспиранты и студенты кафедры участвуют в совместных с ИФЗ РАН научных исследованиях, в том числе в международных проектах с научными учреждениями Франции, Германии, Чехии, Индии, Китая и других стран.
Кафедра активно сотрудничает с Институтом прогноза землетрясений и математической геофизики (ИТПЗ РАН), Институтом океанологии РАН, Геофизической службой РАН, Институтом геофизики УрО РАН, Институтом вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Институтом прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова и другими научными учреждениями.
Кроме академических научных институтов, кафедра налаживает сотрудничество с организациями прикладной науки и предприятиями, ведущими научно-техническую деятельность. Студенты кафедры проходят практику и стажировки в АО «ВНИИнефть», Schlumberger и др. организациях.
Кафедра физики Земли готовит специалистов для проведения фундаментальных и прикладных исследований строения и эволюции Земли, а также физических процессов, протекающих в ней. Особое внимание уделяется приложению фундаментальных знаний и навыков в области физики Земли для решения прикладных вопросов. Являясь частью фундаментального физического образования, программа обучения на кафедре формирует целостную систему профессиональных знаний, позволяющих решать актуальные задачи физики Земли и ее практических приложений на основе современных физических представлений.