Андрей Николаевич Тихонов.
Серия Замечательные ученые физического факультета МГУ. Выпуск VIII. Москва, Физический факультет МГУ, 2004. Геофизика Задачи геофизики всегда занимали очень большое место в работе Андрея Николаевича. По существу он никогда не расставался с ними. К числу сотрудников, с которыми Андрей Николаевич проводил совместные работы по геофизике, в первую очередь относятся О.А.Скугаревская, В.С.Эненштейн, Д.Н.Шахсуваров, В.И.Дмитриев, Н.В.Липская, Е.А.Любимова. Позднее работы по применению метода регуляризации в задачах геофизической интерпретации проводились вместе с В.Б.Гласко.
"В послевоенное время в отделе математической геофизики Геофизического института Академии наук под руководством А.Н.Тихонова активно велись работы по созданию и развитию новых электромагнитных методов изучения земной коры и мантии.
Развитие методов электромагнитных зондирований начиналось с электроразведки на постоянном токе, которая давала удовлетворительные результаты при изучении поверхностного строения земной коры. Занимаясь теорией этого метода, Андрей Николаевич доказал теорему единственности восстановления распределения проводимости слоистой среды по измерениям стационарного электрического поля на поверхности Земли. Им была изучена разрешающая способность метода, рассмотрено зондирование в случае наклонных слоев. Перенесение этих методов на изучение глубоких слоев земной коры натолкнулось на большие трудности. В связи с поиском нефти в Западной Сибири, анализируя материалы полевых работ и пересматривая результаты зондирований на постоянном токе, А.Н.Тихонов пришел к выводу, что методы глубинного зондирования, основанные на применении постоянного тока, связаны с чрезвычайно большими погрешностями, и что необходимо забраковать результаты многих поисковых партий.
Дело в том, что при измерении электрического поля сразу после включения постоянного тока возникают большие ошибки, связанные с процессом установления тока, занимающим довольно длительное время. Если же измерения проводятся в течение длительного времени, когда процесс установления уже закончился, то на результаты наблюдения накладывается естественное переменное поле Земли, что также приводит к значительным помехам. Стремление разобраться в принципиальной физической стороне этого вопроса и найти возможности освободиться от возникающих ошибок измерений позволило трактовать указанные выше помехи как самостоятельные физические процессы, которые могут быть использованы непосредственно для электроразведки. Таким образом, возникла идея использовать помехи как средство наблюдения для получения данных об электрических свойствах среды. Исходя из этого, Андреем Николаевичем были предложены два новых направления в электроразведке: а) метод магнитотеллурического зондирования, основанный на синхронном наблюдении и анализе изменений магнитной и электрической составляющей естественного электромагнитного поля Земли, без генерации токов на поверхности, как это делается при электрическом зондировании; б) метод, использующий процесс установления электромагнитного поля постоянного тока.
В дальнейшем развитии электроразведки на переменном токе А.Н.Тихоновым был предложен метод зондирования, использующий искусственное поле, создаваемое заземленным диполем переменного тока.
Эти работы А.Н.Тихонова положили начало развитию методов электромагнитных зондирований, использующих электромагнитное поле, возбуждаемое естественными или искусственными источниками. Андреем Николаевичем было обосновано использование естественного электромагнитного поля Земли для получения полного геоэлектрического разреза. Естественное поле Земли изучалось и раньше. Однако использовались или только электрические, или только магнитные компоненты поля. Более правильно проводить одновременное изучение электрической и магнитной составляющих, являющихся проявлением одного и того же процесса, описываемого уравнениями Максвелла. Предложенный А.Н.Тихоновым метод как раз и заключается в изучении частотной зависимости отношения электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля на поверхности Земли (импеданса) для определения электрических свойств ее внутренних слоев. При этом фундаментальное значение имеет доказанная Андреем Николаевичем теорема единственности обратной задачи. Им показано, что распределение проводимости среды по вертикали однозначно определяется частотной зависимостью импеданса. При использовании широкого спектра частот появляется возможность судить об электрическом строении земной коры и мантии. Созданные новые методы позволяют выявить неоднородности в диапазоне от первых метров от источника до 100 км. С их помощью обнаружено существование больших неоднородностей верхней мантии.
Принципиальным результатом для физики Земли явилось установление факта быстрого возрастания электропроводности с глубиной в верхней мантии, что отражает рост глубинной температуры. Таким образом, информация о температурном ходе может быть получена по глубинному распределению электропроводности. Наиболее интересные региональные результаты о приподнятом положении первого проводящего слоя в основании земной коры получены для зоны Байкала.
А.Н.Тихоновым проведен также большой цикл работ по теории методов электроразведки. Им решена задача о становлении электромагнитного поля в слоистом полупространстве при включении тока в питающий провод, расположенный на поверхности среды; разработан универсальный метод расчета электромагнитных полей в слоистых средах, приспособленный для быстродействующих электронных вычислительных машин; получены асимптотические формулы для электромагнитных полей в слоистых средах на больших расстояниях от источника (для этого было проведено исследование асимптотического поведения специального класса несобственных интегралов, содержащих бесселевы функции).
Результаты А.Н.Тихонова и его учеников, работающих в данной области, широко используются при интерпретации результатов геофизических наблюдений. Андреем Николаевичем была решена задача о возбуждении электромагнитного поля в слоистой анизотропной среде и при достаточно общих условиях, показана возможность однозначного определения внутренних свойств среды по наблюдениям на ее поверхности. Следует отметить, что в случае анизотропной среды использование переменного тока особенно существенно, поскольку при анализе строения земной коры на постоянном токе приходится сталкиваться с тем, что для всякой, анизотропной среды можно найти изотропную среду, дающую на поверхности то же значение наблюдаемого электрического поля" [9].
| |||||
| |||||
