НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ЭНЦИКЛОПЕДИЯ    ССЫЛКИ    КАРТА САЙТА    О САЙТЕ  







Народы мира    Растения    Лесоводство    Животные    Птицы    Рыбы    Беспозвоночные   

предыдущая главасодержаниеследующая глава

Как исследовалось дно океана

Чтобы выяснить, сколько воды в океане (по объему или по весу), надо знать рельеф дна и уровень поверхности.

Измерение объема воды в отдельных морях или океанах производят обычно по батиметрической карте, или карте глубин. Для этого на карту моря наносят глубины, а затем проводят линии равных глубин, или изобаты.

Любопытно, что линии равных глубин были нанесены на морскую карту раньше, чем линии равных высот (изогипсы или горизонтали) на карту суши. Впервые изобаты изобразил на карте пролива Ла-Манш французский гидрограф Бюаш в 1737 г., а первую карту в горизонталях для Франции построил Дюпон Триелен в 1791 г. Метод изолиний был введен в науку в 17 в. английским астрономом и естествоиспытателем Эдмундом Галлеем, составившим первую карту линий равных магнитных склонений, или изогон.

Для того чтобы получить карту в изобатах, надо, очевидно, произвести промеры глубин в море (океане) и нанести их на карту точно в том же месте. Чем чаще сделаны промеры, тем подробнее и точнее можно провести изобаты и подсчитать по ним объем воды.

К 70-м годам 20 столетия всего лишь около 5% площади дна Мирового океана было показано на картах с достаточной степенью надежности. Большая часть промерных работ выполнена сравнительно недавно, во время Международного геофизического года (1957-1958).

Первую попытку измерить глубину океана предпринял человек, в 1521 г. пересекший Тихий океан,- Фернан Магеллан. Связав все имевшиеся на борту "Тринидада" свободные канаты, он посреди Тихого океана вытравил около 800 м лотлиня с грузом, но не достал дна и решил, что попал на самое глубокое место.

Практически до середины 19 в. не было сделано ни одного надежного промера, поэтому рельеф почти 3/4 поверхности планеты оставался неизвестным.

Причина этого заключалась в несовершенном устройстве лота, этого древнейшего океанографического инструмента, которым пользовались мореплаватели задолго до нашей эры.

Лот представляет собой свинцовый или иной груз, привязанный к размеченному шнуру или веревке - лотлиню. На мелководье, у берегов, т. е. в самых важных и опасных районах для мореплавания, лот давал хорошие результаты, но как только дело доходило до больших глубин, показания лота становились неточными. Чем больше шнура или веревки уходило под воду, тем сильнее он растягивался под собственной тяжестью и, что самое главное, тем труднее было уловить момент прикосновения груза ко дну. Если масса груза или лота составляет, например, 5 кг, то приблизительно столько же весят каждые 100 м выпущенного за борт лотлиня. Поэтому на глубинах более 500-600 м момент достижения дна нельзя было установить даже тяжелым лотом, особенно если грунт мягкий, илистый.

За время измерения судно, с которого производился промер, неизбежно сносило, лотлинь становился не перпендикулярно ко дну, а под некоторым углом, приходилось усиленно маневрировать, и глубины оказывались, как правило, преувеличенными.

В 1854 г. мичман флота США Д. Брук предложил новую "конструкцию" лота. По поручению одного из основоположников океанографии, американского моряка Мэтью Мори, Брук разработал тип лота, который носит его имя,- с автоматически отделяющимся грузом в момент прикосновения его ко дну. Любопытно, что сам Мори приписывал честь изобретения лота с отделяющимся грузом Петру I, который применял такой прибор на Каспийском море. Теперь было уже значительно легче определять момент, когда лот касался дна.

Следующее значительное усовершенствование ввел знаменитый английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин), предложив в 1872 г. оригинальную лебедку для лотлиня - механический лот, или глубомер, с самодействующим тормозом,- на которой вращение вьюшки автоматически прекращалось при достижении лотом дна. Томсон заменил также громоздкий веревочный лотлинь тонкой стальной проволокой.

В действительности приоритет в изобретении двух последних усовершенствований принадлежит русским океанографам. В 1823-1826 гг., во время кругосветного плавания на шлюпе "Предприятие" под командованием О. Е. Коцебу, лебедку с автоматическим тормозом использовал молодой русский ученый Э. X. Ленц. В 1868 г. при промерах глубоководных районов Черного моря с помощью лебедки Ленца для лотлиня применялась проволока вместо веревки.

Несмотря на трудности измерений глубин, карты рельефа дна океанов начали составлять еще в середине прошлого века: в 1854 г. уже упоминавшийся М. Мори построил карту Атлантического океана между 50° с. ш. и 20° ю. ш. по 184 промерам!

Особенно усилился интерес ко дну океанов и морей с середины 19 в., когда для связи между материками или островами начали прокладывать подводные телеграфные кабели.

Схема измерения глубины дна эхолотом: 1 - излучатель звуковых сигналов; 2 - приемник отраженных от дна сигналов
Схема измерения глубины дна эхолотом: 1 - излучатель звуковых сигналов; 2 - приемник отраженных от дна сигналов

Первый подводный кабель был проложен в 1850 г. между Францией и Англией через пролив Па-де-Кале. В августе 1858 г. начала действовать подводная телеграфная линия, соединившая США с Ирландией, но из-за повреждения изоляции кабеля она менее чем через месяц вышла из строя. Лишь через 8 лет был проложен новый кабель; сравнительно неглубокая часть Атлантического океана (2500-3500 м), по которой проходил телеграфный кабель, так и была названа Телеграфным плато.

В 20-х годах 20 в. подлинный переворот в производстве промеров глубин и составлении батиметрических карт вызвало изобретение звукового лота, или эхолота. Эхолот состоит из вмонтированных в днище корабля излучателя звука и приемника, воспринимающего этот звук, отраженный от дна, т. е. эхо. Излучатель и приемник соединены устройствами, регистрирующими время. Глубина определяется по времени прохождения звука (скорость его известна) от излучателя до дна моря и обратно к приемнику и непрерывно регистрируется автоматически на бумажной ленте. При этом не требуется останавливать судно, промеры делаются на ходу. Для сравнения упомянем что первая в мире специальная океанографическая экспедиция на английском судне "Челленджер" за 3,5 года (1872-1876) смогла произвести механическим лотом только 492 глубоководных промера, а немецкие океанографы на "Метеоре" (1925-1928) за вдвое меньший период эхолотом сумели сделать около 70 000 промеров! Проведение такой работы механическим лотом потребовало бы примерно 15 лет.

И важно не только то, что с помощью эхолота увеличивается число промеров, но и то, что за один рейс экспедиционного судна, оборудованного эхолотом, можно получить сплошные профили дна океана.

При использовании эхолота, как и механического лота, очень ответственным и нелегким является точное определение географических координат (широты, долготы) каждого промера глубин.

Измерения глубин эхолотом, в отличие от медленных измерений механическим лотом, имеют все же один существенный недостаток: нельзя поднять на борт судна образцы грунта со дна. Для того чтобы взять пробу грунта и произвести другие океанографические исследования, по-прежнему опускают за борт стальной или капроновый, не размокающий и не растягивающийся трос, с подвешенными к нему приборами - трубками для взятия проб грунта, термометрами, батометрами, вертушками, драгами, сетями и т. п.

Хотя введение эхолота быстро продвинуло вперед изучение рельефа дна океанов и, в сущности, заново открыло дно Мирового океана, все же промеров глубин сделано еще очень мало, в основном вдоль сравнительно редких маршрутов различных экспедиционных судов. Недаром американский океанограф Ф. П. Шепард как-то отметил, что об обширных площадях морского дна нам известно меньше, чем о видимой стороне Луны.

И все же в перечне важнейших океанографических открытий последних лет на первом месте стоит выяснение истинного характера дна океана. Прежде считалось, что морское дно значительно ровнее, глаже, чем поверхность материков. После изобретения эхолота оказалось, что рельеф глубоководных частей океана гораздо разнообразнее, чем думали раньше. На дне океанов обнаружили горные хребты, отдельные высокие горы, вулканы, долины, глубокие впадины, ущелья. Установили, что в Мировом океане преобладают глубины от 3 до 6 тыс. м, занимающие 75% его площади.

Наиболее сенсационным было открытие мощных горных поднятий посредине всех океанов - срединно-океанических хребтов, образующих величайшую горную систему Земли, не имеющую себе равной на суше. Общая длина этой системы около 80 000 км (почти две длины экватора), ширина 2000-5000 км, площадь около 53 млн. км2, т. е. равна площади Европы и Азии вместе взятых. Высота системы сравнительно невелика - она возвышается большей частью лишь на 1-3 км над океаническим дном. По осевой линии срединно-океанических хребтов проходят глубокие трещины - рифты. Наиболее характерен в этом отношении Срединно-Атлантический хребет, простирающийся в виде буквы "S", вытянутой вдоль оси Атлантического океана, от Исландии через экватор примерно до 55° ю. ш.

Не менее интересным было открытие глубоководных впадин и желобов, расположенных по краям океанов, а не посередине, как можно было ожидать. Самые глубокие желоба обнаружили на периферии Тихого океана; из 30 известных там находится 25 желобов, в шести из них глубины превышают 10 км. В остальных океанах глубины не больше 8-9 км. Таким образом, Тихий океан не только самый большой океан по площади, но и самый глубокий: его средняя глубина 4282 м, а средняя глубина всего Мирового океана 3704 м. Для сравнения упомянем, что средняя высота суши всего 875 м.

Профиль дна Атлантического океана в южном полушарии по линии Южные Шетландские острова - остров Южная Георгия - остров Буве: а - по 13 промерам, сделанным механическим лотом, б - по 1300 измерениям эхолотом (по Свердрупу)
Профиль дна Атлантического океана в южном полушарии по линии Южные Шетландские острова - остров Южная Георгия - остров Буве: а - по 13 промерам, сделанным механическим лотом, б - по 1300 измерениям эхолотом (по Свердрупу)

В 1951 г. советским экспедиционным судном "Витязь" в Марианском желобе, в западной части Тихого океана, была найдена самая большая из всех измеренных до сих пор глубин - 11 034 м. Самая высокая горная вершина мира, Джомолунгма (Эверест), возвышающаяся в Гималаях на 8848 м над уровнем моря, ушла бы целиком в глубокую часть Марианской впадины и над ней осталось бы еще более 2 км воды.

Именно в Марианской впадине был произведен в 1960 г. рекордный подводный спуск на модернизированном батискафе "Триест". Швейцарский ученый Жак Пикар (сын изобретателя батискафа Огюста Пикара) и американский лейтенант Доналд Уолш спустились на глубину 10 919 м, достигнув дна впадины. Температура воды там понизилась до 2,4 °С, а давление было приблизительно 1100 атмосфер (в воде на каждые 10 м глубины давление повышается на 1 атмосферу). Спуск на такую глубину на батискафе не менее опасен для гидронавта; чем подъем в космос на космическом корабле для космонавта.

Батискаф 'Триест', опустившийся на глубину почти 11 км в Марианской впадине Тихого океана в 1960 г.
Батискаф 'Триест', опустившийся на глубину почти 11 км в Марианской впадине Тихого океана в 1960 г.

Разумеется, измеряют глубины океана совсем не для того, чтобы получить только объем воды. Сведения о глубине и рельефе океанического дна позволяют решать важные научные задачи в области собственно океанологии (о водо- и теплообмене океанов, их гидрологическом режиме и др.) и особенно в области геологии (о геологическом прошлом Земли, направлении геологической эволюции, о происхождении и развитии отдельных материков, включая гипотезу об их движении, и т. д.).

Можно смело сказать, что геологи в настоящее время повернулись лицом к океану.

Их привлекает главным образом возможность изучать в океане процессы, недоступные для непосредственных наблюдений на суше, например: как образовались полезные ископаемые на суше (приблизительно на 90% происшедшие из морских отложений), с какой скоростью они отлагались, где следует их искать на суше. Получить ответы на эти вопросы может помочь океан, в котором процессы осадконакопления происходят по сей день и их можно наблюдать воочию.

Естественно, что промерные работы на море имеют и большое практическое значение - для судоходства, рыболовства и т. д.

На дне океана можно изучать даже... образование земной коры. Дело в том, что осевая рифтовая зона срединно-океанических хребтов отличается исключительной геологической активностью. Здесь дно океана ежедневно сотрясают десятки мелких землетрясений. Из недр поднимаются глубинные породы, отвечающие нашим представлениям о первоначальном веществе Земли. Некоторые ученые считают, что в рифтовой зоне заново формируется земная кора, она раздвигает в стороны и смещает массивы материков примерно со скоростью 1 см в год. Зоны свежих разломов земной коры обнаружены, например, в северной части Атлантического океана, в Красном море и в Калифорнийском заливе Тихого океана, у берегов Мексики. На дне Красного моря в зоне разлома температура воды местами достигает 60-70 °С, а соленость превышает почти в 8 раз соленость океанической воды и составляет 27%. Возможно, высокая температура и аномальная соленость воды на дне Красного моря являются следствием раздвигания Африки и Аравии.

Вообще Красное море представляет собой своего рода феномен. Оно лежит в виде узкого коридора между пустынями полуострова Аравия (от древнееврейского "араба" - пустыня) и Северо-Восточной Африки и обладает климатом... пустыни Сахара, с изнуряющим дневным зноем, значительным ночным выхолаживанием, почти полным отсутствием осадков и бурями, приносящими с востока тучи песка...

Это самое теплое и самое соленое в мире море - в августе температура его поверхности местами превышает 32 °С, а соленость вследствие сильного испарения доходит до 4,2% (слой испаряющейся за год воды равен 3,5 м). Этому отчасти способствует то примечательное обстоятельство, что в Красное море на протяжении всех 4000 км с лишним береговой линии не впадает ни одной реки; это единственное в мире море, не имеющее притока речных вод! Впрочем, на побережье Чили в пределах пустыни Атакама в Тихий океан на протяжении нескольких сот километров тоже не впадает ни одной реки...

Мы так подробно остановились на способах измерения глубин океана, объема воды в нем и на некоторых смежных исследованиях только для того, чтобы показать, как трудно изучать ту площадь нашей планеты, которая покрыта водами Мирового океана. В данном случае вода явилась серьезным препятствием для познания нашего "дома".

предыдущая главасодержаниеследующая глава







© GEOMAN.RU, 2001-2021
При использовании материалов проекта обязательна установка активной ссылки:
http://geoman.ru/ 'Физическая география'

Рейтинг@Mail.ru

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь