Научные разработки ижевского Физико-технического института УрО РАН за 40 лет его существования нашли применение во многих отраслях, в том числе археологии. Созданное здесь устройство, позволяющее в подробностях рассмотреть предметы, давно похороненные глубоко под землей, было единственным в своём роде в России. Сегодня это приспособление является олицетворением многолетней сплоченной работы геофизиков и археологов, поскольку используется в основном при проведении раскопок.

В этом году исполняется 40 лет со дня основания ижевского отдела Института физики металлов. Все началось с того, что в Ижевске высадился «десант» ученых из Свердловска во главе с Виктором Трапезниковым, ставшим первым руководителем института. Впоследствии он сменил название на Физико-технический институт УрО РАН. В первые годы после основания отдела много времени и сил уходило на строительство и снабжение, но сегодня в учреждении создаются поистине уникальные вещи. Так, например, в 90-х годах прошлого столетия физики разработали единственное на тот момент в России приспособление, позволяющее «видеть» сквозь землю.

Далеко не все знают, как археологи определяют, в каком именно месте нужно начинать раскопки. Этот момент является одним из сложнейших в работе ученых, ведь все объекты давно похоронены под толстым слоем грунта.

Научные работники не могут экспериментировать, ведь проводя даже самые тщательные раскопки, они могут повредить важные элементы исторического наследия. Именно поэтому исследователи привлекают физиков, инженеров и математиков, которые предлагают новые методы поиска археологических объектов. Так, например, для этих целей успешно используется геофизика. Эта наука изучает строение Земли физическими методами. Для задач археологии ученые исследуют самые верхние слои — обычно не больше пяти метров от поверхности. Важно, что это — неразрушающий метод. Многие объекты можно увидеть сквозь землю, не проводя раскопок. А потом, на основании геофизических карт, археолог решает, какой именно участок или объект изучить более подробно.

Если говорить о взаимодействии геофизики и археологии в целом, то началось оно еще в далеком 1946 году в Англии. Постепенно развиваясь, этот симбиоз начал охватывать другие страны. В итоге свой вклад внесли и специалисты Физико-технического института УрО РАН из Ижевска. С начала 90-х годов они начали разрабатывать оригинальные приборы и программы, новые способы применения геофизического метода электроразведки в археологии.

В основе этого принципа лежит известный закон Ома, который позволяет определить электрическое сопротивление той или иной среды по действующему току и напряжению. Любая среда имеет слоистую структуру, в нее включены те или иные предметы — все они имеют разное напряжение. Если мы подаем ток и снимаем на каком-то участке напряжение, то узнаем сопротивление. В школе этот закон все учили применительно к металлу, но, по словам ученых, различные горные породы и грунты также отличаются друг от друга по сопротивлению. Проводя «электрическое сканирование» грунта, можно построить набор карт распределения сопротивления на участке, на котором могут находиться объекты, представляющие интерес для археологов и историков. На них будут проявляться аномалии, отличающиеся по сопротивлению от окружающей их земли. Они фиксируют наличие скрытых археологических объектов, их сопротивление позволяет прогнозировать материал, из которого они созданы, а форма — предположить, что же это такое — фундамент, печь, яма и прочее.

Выглядит эта процедура следующим образом: в землю втыкаются несколько штырей-электродов, на них пускается ток и после этого получаются необходимые данные. У исследователей есть специальная шкала, благодаря которой они могут узнать, какое сопротивление характерно для того или иного объекта, и таким образом понять, что находится в земле. Как заверяют сами ученые, некоторое время эта разработка носила приоритетный характер по стране, ведь была единственной в своем роде. Ее уникальность заключалась в том, что исследователи стали сканировать подземное пространство, втыкая в почву 100 электродов, хотя в те времена в России для осуществления подобной деятельности использовались четырехэлектродные установки — на одну пару штырей ток подавался, с другой — снимался. Это не совсем понятное для обывателя новшество оказалось действительно значимым для мира геофизики, ведь позволило делать более детальный анализ.

Итак, в 1996 году устройство впервые было опробовано в деле. Физики стали работать на раскопках с Удмуртским институтом истории, языка и литературы УрО РАН. По словам сотрудников института, одним из показательных примеров совместных работ являются комплексные геофизические и археологические исследования на Кушманском городище Учкакар. Это поселение было известно с конца XIX века, но систематически не изучалось. В этой экспедиции геофизики без раскопок выявили фундаменты средневековых построек, хозяйственные ямы и другие объекты. Причем планировка всего городища, а именно 30 тысяч квадратных метров, была восстановлена всего за три месяца, при этом археологи, вскрыв чуть более 1% площади поселения, доказали правомерность геофизических построений. Так был обеспечен компромисс между научными исследованиями и сохранением объекта исторического наследия Удмуртии.

Кроме того, специалисты разработали технологию, позволяющую создать пространственный образ каждого обнаруженного объекта. Таким образом на другом средневековом городище Иднакар, недалеко от Глазова, была найдена «невидимая» линия обороны. По оценкам археологов, ее выровняли сами жители, когда территория поселения расширилась. Сначала для построения модели были исследованы геофизические карты распределения сопротивления в горизонтальной плоскости, параллельной поверхности земли. Потом применялась другая геофизическая технология — электротомография. Это позволило получить множество вертикальных сечений объекта. Горизонтальные и вертикальные сечения были обработаны в специальной программе. В результате была создана пространственная модель внутренней линии укреплений городища на всём ее протяжении — около 100 метров.

Физики утверждают, что при желании могли бы усовершенствовать изобретение, добавив ему еще некоторые функции, и тогда оно стало бы еще более значимым, но дело в том, что оно и сейчас полностью удовлетворяет их потребности. Возможно, в дальнейшем работа над аппаратом будет продолжена, ну а сегодня эта задача не является приоритетной.