Глава V. Пути к истине

Морская работа

Главным средством изучения Мирового океана в настоящее время являются научно-исследовательские суда, вооруженные самой разнообразной аппаратурой и приборами. Маршруты этих судов планируют заранее и прокладывают на морских картах. Это могут быть так называемые разрезы от берега до берега через весь океан или разрезы через какой-либо наиболее интересующий ученых его район, наконец, это могут быть полигоны - определенные строго ограниченные для заданного эксперимента площади океана, на которых ведутся длительные наблюдения.

Обычно научно-исследовательское судно идет по заданному курсу и через необходимые расстояния останавливается на несколько часов, сутки или несколько суток, бывает, и на месяцы для научных наблюдений. Такие остановки называют станциями.

Инструментальные методы научных наблюдений являются основным источником информации о Мировом океане. От совершенства этих методов зависят научная достоверность и практическая ценность результатов исследований. Здесь небезынтересно обратиться к истории.

Пожалуй, прежде всего исследователи обратили внимание на тепловые процессы в Мировом океане и соленость его вод, которые играют огромную роль в водообмене гидросферы. Чтобы измерить температуру воды, придумали "ставить" океану, словно людям, градусники. В 1803-1806 годах в кругосветном плавании И. Ф. Крузенштерна и Ю. Ф. Лисянского на судах "Надежда" и "Нева" были сделаны первые научные измерения температуры океанской воды на больших глубинах. Несколько позднее в 1823-1826 годах русский физик академик Э. Х. Ленц в кругосветной экспедиции на шлюпе "Предприятие" при измерениях температуры применил изолированный барометр - прибор, которым он брал пробы воды для определения ее солености. Собранный в экспедиции материал позволил академику Э. Х. Ленцу разработать теорию круговращения океанских вод. Его метод изучения жидкой оболочки нашей планеты нашел применение в известной экспедиции на корвете "Челленджер". С тех пор метод академика Э. Х. Ленца прочно укоренился в практике океанографических исследований.

Сначала глубоководные измерения температуры делали градусниками довольно сомнительной точности, потом - более совершенными термометрами опрокидывающего типа, которые фиксируют результат измерения путем обрыва ртутного столбика при переворачивании термометра под водой. Высокоточный опрокидывающийся термометр появился в 1925 году. Он дошел после нескольких модификаций до наших дней. Примерно таким же путем шло развитие батометров.

С помощью опрокидывающихся термометров и батометров, этих довольно нехитрых приборов, был собран огромный научный материал, характеризующий температуру и соленость вод Мирового океана, который позволил познать многие закономерности его природы. И тем не менее удалось представить всего лишь общую картину, лишенную как определяющих элементов, так и важнейших деталей.

Несколько десятилетий назад изобрели термобатиграф - устройство, вычерчивающее на заложенной в нем пластинке диаграмму непрерывного изменения по глубине температуры воды. Тогда это был огромный шаг вперед, показавший, что строение океанской среды намного сложнее, чем предполагалось. Однако даже такой сравнительно совершенный способ исследований не смог вскрыть в жидкой оболочке Земли очень важные явления и процессы, ибо для их обнаружения нужны были принципиально новые средства исследований.

Не удивительно, что на смену традиционным методам измерений пришла новая автоматизированная аппаратура, способная удовлетворять возрастающим год от года требованиям ученых к методам и средствам исследования Мирового океана.

Например, сравнительно недавно на вооружение океанологов поступил новый автоматизированный высокоточный электронный прибор - термосолезонд. Мне привелось не только быть среди его создателей, но и испытывать и осваивать этот прибор.

Помнится, шли испытания. Судно стояло на станции. Плавно вращался барабан лебедки. Метр за метром с него сбегал в воду кабель-трос, на конце которого был прикреплен уходящий в глубину океана герметичный контейнер с электронно-измерительными устройствами, непрерывно посылавшими по кабель-тросу на борт судна электрические импульсы - сообщения о температуре, солености океанской воды и глубине нахождения контейнера в каждый момент измерения. Их принимала специальная аппаратура, установленная в судовой лаборатории, которая, работая совместно с миниатюрной электронно-вычислительной машиной, превращала получаемую информацию в цифры и графики.

На планшетах двухкоординатных графопостроителей по мере погружения измерительного контейнера автоматически появлялись знакомой конфигурации кривые распределения температуры и солености по глубине океана. Вдруг на регистраторе солености перо вычертило необычный зигзаг.

- Сбой, - сказал оператор.

- Не похоже. Повторите измерение, - послышались слова руководителя испытаний.

И опять на той же самой глубине дрогнуло перо регистратора. Стало очевидно, что прибор нащупал в океане необычный эффект. Подобные случаи в океанологии с появлением новой техники стали нередки, поэтому такой факт заслуживал пристального внимания.

Поскольку единичная информация, выдаваемая испытываемым прибором, не могла в данном случае служить бесспорным доказательством существования неведомого эффекта в распределении солености, то его показания проверили традиционным способом с помощью гирлянды батометров с термометрами. Информация совпала.

Так в результате испытаний нового прибора было обнаружено явление тонкослойной стратификации вод, которое никак уж не ожидали встретить в районе испытательных работ.

Этот пример иллюстрирует всего лишь один скромный эпизод современных океанологических исследований. Сейчас в СССР и за рубежом создана широкопрофильная океанологическая исследовательская аппаратура, применение которой позволило по-иному посмотреть на многие процессы в Мировом океане и открыть в нем неизвестные явления, такие, как вихревые образования, подповерхностные экваториальные противотечения, термохалинную тонкую стратификацию вод и др.

Если измерения выполняются на одной станции или, еще лучше, в одной точке длительное время, то они дают сведения о временной изменчивости океанической среды. Кстати, эти измерения свидетельствуют о том, что нет ничего более постоянного, чем непостоянство океана. Каждое мгновение происходят в нем изменения температуры, солености и других характеристик водной среды. Поэтому когда измерения выполняют, последовательно переходя от одной станции разреза к другой, при обобщении их результатов возникают трудности, поскольку приходится абстрагироваться от времени и считать результаты измерений полученными условно одновременно, Такая информация используется для построения различных профилей, карт и расчетов. Хотя она и содержит элемент непостоянства, но накапливаемая из года в год, дает возможность успешно решать многие теоретические и практические задачи океанологии. Например, строить различные прогнозы.

В тех случаях, когда разновременность сбора океанологических данных недопустима, исследования Мирового океана ведут с помощью буйковых станций и нескольких научно-исследовательских судов, работающих по единой программе и выполняющих все измерения синхронно.

Буйковая станция представляет собой заякоренный буй, на тросе которого подвешены на разных горизонтах приборы. Такие станции ставят научно-исследовательские суда в заданных точках района исследований. Существуют три типа станций. Первый несет автономные приборы, накапливающие информацию на встроенных в них регистраторах механического, магнитного и других типов. После подъема станции на судно информация снимается с регистраторов. Интервалы измерений задаются заранее перед постановкой станции. От их величины и емкости источника энергии приборов зависит время работы станции, составляющее месяц и более. Второй тип станций аналогичен первому, но работает по акустическим сигналам - командам, включающим систему измерений. Третий - это особые станции с радиоканалом связи с судном. Информация от них сразу попадает на судно в центр обработки данных, где анализируется и систематизируется.

Выполнение океанологических исследований группой судов пока еще представляет собой дорогостоящее мероприятие, которое осуществляют преимущественно для решения фундаментальных задач океанологии как по нашим национальным, так и по международным программам. В этих программах просматривается стремление ученых как бы окинуть единым взглядом весь Мировой океан. В известной степени это им удается сделать посредством сложных измерительно-информационных океанологических систем судового и берегового базирования, построенных на основе последних достижений теоретической и экспериментальной физики, электрохимии, автоматики, электроники и других современных областей знаний, Но главным инструментом в этом является математическое моделирование. Создавая различные математические модели и сочетая их с результатами экспериментальных исследований, выполненных на современном уровне, ученые действительно могут охватывать во взаимосвязи сложнейшие процессы и явления в Мировом океане, словно они видят его целиком сразу. Это большое достижение современной науки. Но человеку мало. У него возникает желание воочию увидеть Мировой океан, если не весь сразу, то хотя бы значительную его часть. Такую возможность получили космонавты, которые обозревают с орбиты огромные площади земной поверхности.