Загадки океана
Шрифт:
Разработаны обрывные зонды для оперативного измерения и некоторых других параметров, как, например, скорости звука и электропроводности.
Морским химикам, кроме того, необходимо знать и многое другое. Например, содержание в воде биогенов, питательных солей для развития водорослей, концентрацию водородных ионов (pH), содержание углекислоты и других газов, в первую очередь кислорода. В последние годы усилился интерес к определению содержания в морской воде метана и гелия как индикаторов гидротерм.
Объединение различных научных дисциплин в океанологическом комплексе позволяет ставить и успешно решать задачи на стыке различных наук. Полвека назад никто и не помышлял об изучении Мирового океана в таких масштабах, как теперь. Заслуга в постановке этого вопроса принадлежит советским ученым.
Пионер океанологии. Организатором и первым директором Института океанологии был академик Петр Петрович Ширшов, удивительный человек. Будучи студентом биологического факультета Днепропетровского института
После окончания института П. П. Ширшов переезжает в Ленинград и становится научным сотрудником Ботанического института АН СССР, а затем переходит на работу в Арктический институт. В 1930 г. Петр Петрович принял участие в экспедиции на Кольский полуостров, занимался составлением биологической карты на Новой Земле. В 1934 г. П. П. Ширшов снова отправляется в Арктику — в экспедицию на борту парохода «Челюскин». В тяжелейших условиях арктической ночи П. П. Ширшов не прекращал научной работы в ледяном лагере. Едва умолкли овации героям челюскинской эпопеи, как П. П. Ширшов снова отправляется для исследований в Арктику на ледоколе «Красин».
В 1937–1938 гг. имя П. П. Ширшова прославилось на весь мир. В составе знаменитой четверки «папанинцев» он высадился на льдину на Северном полюсе. Первое, что он там начал делать, — это рубить вместе со своими товарищами прорубь в толстенном, многометровом льду, на котором был разбит лагерь. Когда была сделана прорубь, П. П. Ширшов опустил в нее трал для лова морских обитателей. Что-то вроде большой «авоськи» из сетного полотна с мелкими отверстиями. Опустил, несмотря на то, что ему хорошо была известна господствовавшая тогда гипотеза, согласно которой в Северном Ледовитом океане на полюсе нет и не может быть никаких животных. Океан там глубок — более 4 км тонкого стального троса было намотано на барабане его ручной лебедки. Это была очень тяжелая работа, в которой принимали участие все «папанинцы». Исследования закончились полным успехом — океан на полюсе оказался населенным. В прорубь опускался не только трал, но и другие приборы. В том числе — опрокидывающийся термометр (ртутный), сделанный так, что он позволяет измерить температуру воды на той глубине океана, где нужно. Обычным термометром этого сделать нельзя. Измерения на станции «Северный полюс» показали, что относительно теплые воды из Северной Атлантики доходят до района полюса, но находятся глубоко подо льдом. Это было открытие. П. П. Ширшов объяснил его так: атлантические воды, входящие в Полярный бассейн, продвигаясь на север и восток, охлаждаются. Поэтому становятся более тяжелыми и опускаются в глубины Ледовитого океана. Было сделано много важных наблюдений.
За выдающиеся открытия в биологии и гидрофизике океана П. П. Ширшов был избран в 1939 г. в действительные члены Академии наук СССР.
Мы помним П. П. Ширшова не только как выдающегося ученого, полярника и директора Института океанологии. Пятнадцать лет он был министром морского флота Советского Союза, в том числе и в тяжелые годы Великой Отечественной войны. Одновременно он являлся заместителем Председателя Совета Министров СССР по транспорту. Он всегда отличался скромностью и простотой, был ровным в обращении с подчиненными. Его научные труды внесли большой вклад в мировую науку.
Как стать океанологом. Морских специалистов различных профилей, инженеров и научных работников готовят различные средние и высшие учебные заведения нашей страны. Географический и физический факультеты Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова выпускают океанологов широкого профиля и гидрофизиков.
В Московском физико — техническом институте, на кафедре термогидромеханики океана, также готовят высококвалифицированных специалистов. Институт океанологии им. П. П. Ширшова — база для студентов этой кафедры. Ученые института читают лекции по специальным предметам. Студенты получают хорошую подготовку по математике, физике, гидродинамике, технике физического эксперимента в океане. В одном из отделений Института океанологии студенты проходят первую практику после окончания III курса, а после V курса они отправляются в дальнее плавание на одном из научно — исследовательских судов института. На практике они знакомятся с методами и техникой физических исследований океана и собирают материалы для своих дипломных работ. Плавание в дальнем рейсе в течение 3,5–4 месяцев дает студентам очень много: удается не только собрать экспериментальный материал, но и обработать его на судовой ЭВМ, обобщить полученные данные.
Специалистов, необходимых стране для изучения и освоения океана, готовят вузы Ленинграда, Тбилиси, Одессы, Ростова. Непрерывно пополняется молодыми специалистами большой коллектив ученых, занятых изучением и освоением океана. От души желаю моим читателям присоединиться
к ним.Вихри открытого океана
Как трудно сделать открытие. К числу наиболее важных событий в океанологии за последние 20 лет относится открытие громадных вихрей. Никто не предполагал, что в открытом океане могут быть грандиозные вихри. Раньше знали только вихри, образующиеся в быстрых течениях вблизи морских берегов. Было известно также, что сильные вихри могут возникать в прибрежной полосе во время приливно — отливных течений. Первый вихрь в открытом море был зафиксирован экспедицией Института океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР.
В 1967 г. в Аравийском море советскими исследователями проводилась экспедиция под названием «Полигон-67». Мысль о пользе полигонных исследований была высказана известным советским ученым В. Б. Штокманом еще в 1935 г.: чтобы получить правильное представление о физических процессах в каком-либо районе Мирового океана, необходимо достаточно долго наблюдать за происходящим в одном и том же районе. Не сразу это было принято океанологами. Полвека назад Мировой океан казался куда более стабильным. Установление его изменчивости — результат исследований океанологов за последние два десятилетия. Полигон требует длительного нахождения научно — исследовательского судна в ограниченном районе, а получение информации с больших районов Мирового океана — быстрого проведения длинных «разрезов» в меридиональном, широтном или любом другом направлении. Преодолеть это противоречие можно. Надо проводить различные рейсы. Во время полигонного рейса научно — исследовательские суда долго работают в ограниченном районе океана. А если необходима информация с больших районов океана, суда делают большие переходы по заданному маршруту. В экспедиции «Полигон-67» были составлены карты течений во время первой и второй гидрологических съемок одного и того же участка Аравийского моря на глубине 150 м. Теперь мы знаем, что замкнутые линии тока на картах показывают — перед нами подводные вихри. Но в 1967 г. никто не решился сделать такой категорический вывод. Карты «а» и «б» были получены с большим разрывом во времени: «а» — по данным измерений с 21 января по 7 февраля 1967 г., «б» — с 20 марта по 6 апреля 1967 г., что не позволило установить тесную связь развития вихрей на обеих картах.
Ученые ограничились выводом: имеются хорошо выраженные бароклинные возмущения течений с горизонтальным масштабом около 250 км. Вихри открытого океана еще не были открыты…
А теперь с уверенностью можно сказать: это был крупный вихрь Индийского океана, диаметром в подводной части (на глубине 150 м) около 250 км.
Синоптические вихри. В феврале — сентябре 1970 г. под руководством академика Л. М. Бреховских была проведена экспедиция «Полигон-70». Основной ее задачей было исследование течений в типичном районе открытого океана, т. е. вдали от берегов и фронтальных областей. Эксперимент проводился в южной части Северного пассатного течения Атлантического океана с глубинами от 5000 до 5500 м.
На этом полигоне использовались буквопечатающие гидрометрические измерители скорости течения типа БПВ-2 (конструкции ленинградского специалиста Ю. К. Алексеева), попросту называемые вертушками. На этот раз применили новую методику их использования: в исследуемом районе океана было поставлено одновременно около двухсот вертушек в точках, расположенных по лучам прямоугольного креста. Подобная расстановка измерителей скорости позволила охватить наиболее широкий спектр частот возможных колебаний скорости течения. Каждый луч имел длину 100 км. Центр располагался на 16°30' с. ш. и 33°30' з. д. В каждом луче по 4 буя с вертушками и один общий буй в центре, всего 17 буев. На рисунке на с. 21 дана схема расположения измерителей БПВ-2. На тросах, привязанных к каждому бую, размещалось по 10 вертушек на глубинах от 25 до 1500 м. Одновременно использовались и автономные регистраторы температуры воды.
Схема главного антициклона на «Полигоне-70». Эллипсы — линии тока в поле течений вихря, прямые линии — в поле волны, L — длина волны, а — расстояние от центра вихря до струи с максимальной скоростью, с — скорость поступательного движения вихря, сw — фазовая скорость волны; х, у — прямоугольные координаты/
Почти полгода работали научно — исследовательские суда Института океанологии на этом относительно небольшом квадрате в океане: следили за сохранностью буев, проверяли их расположение, перезаряжали или сменяли вертушки, выполняли общую гидрологическую съемку. Чтобы обнаружить вихри и проследить их перемещение по океану, необходимо было достаточно долго вести непрерывные измерения на выбранной акватории. Вертушки простояли на полигоне почти шесть месяцев. Потом их записи скорости и направления течений были обработаны на ЭВМ. В результате был надежно зафиксирован великолепно выраженный антициклонический вихрь (это вращение воды по часовой стрелке для северного полушария), проходивший через район полигона в направлении на запад — юго — запад с начала апреля по начало июля 1970 г. Этот вихрь был назван Главным вихрем.