Почти до начала XX века человечество имело слабое представление об океанах. Основное внимание уделялось континентам и . Именно они открывались взору путешественников в эпоху Великих открытий и в более позднее время. Об океане за это время стало известно в основном лишь то, что он почти втрое больше, чем вся суша. Под поверхностью воды оставался огромный неведомый мир, о жизни которого можно было лишь догадываться и на основе разрозненных наблюдений строить различные предположения. В гипотезах, особенно фантастических, недостатка не было, однако фантазия оказалась беднее действительности.
Океанографическая экспедиция, проведенная на корвете «Челленджер» в 1872-1876 гг., Получила такое количество новых сведений, что над их обработкой 70 ученых трудились целых 20 лет. Изданные результаты исследования составили 50 больших томов.
Этой экспедицией впервые было обнаружено, что дно океана имеет очень сложный рельеф, что и в глубинах океана существует жизнь, несмотря на царящий здесь мрак и холод. Многое из того, что мы сейчас знаем об океанах, было обнаружено впервые, хотя экспедиция «Челленджера» лишь приподняла край завесы над неведомым миром океанских глубин.
В годы первой мировой войны изучение больших глубин океана стало возможным благодаря применению эхолота. Принцип действия его очень прост. В донной части судна установлен прибор, который посылает в глубину океана сигналы. Они доходят до дна и отражаются от него. Специальный звукоулавливатель подхватывает отраженные сигналы. Зная скорость распространения сигнала в воде, по времени, затраченному на прохождение сигнала до дна и обратно, можно определить глубину океана в данной точке. С изобретением ультразвукового эхолота изучение дна океана значительно продвинулось вперед.В 40-е годы нашего века был изобретен акваланг (от лат. aqua - вода и англ. lung - легкое). Это аппарат, помогающий человеку дышать под водой. В двух баллонах акваланга содержится запас воздуха, позволяющий человеку пробыть в океане на глубине погружения не более 100 метров 1,5-2 часа. Изобретен акваланг французами Ж.И.Кусто и Э.Ганьяном.
При исследовании больших глубин применяют такие подводные аппараты, как батискафы и батисферы. Батискаф (греч. bathus - глубокий и skaphos - судно) - самоуправляемый аппарат для исследования морских глубин. Водоизмещение батискафа до 220 тонн, экипаж состоит из 1-3 человек. Он свободно опускается на дно и поднимается на поверхность. Батискаф состоит из прочного шара - гондолы для размещения экипажа и аппаратуры, системы жизнеобеспечения, средств связи. Легкий несущий корпус заполнен балластом и жидкостью, более легкой, чем вода. Эта жидкость обеспечивает батискафу хорошую плавучесть. На батискафе «Триест» в 1960 году Жак Пикар с помощником погружался в Марианский желоб (см. ) глубиной около 11 000 метров для исследования больших глубин океана.
Батисфера, в отличие от батискафа, представляет собой аппарат, состоящий из стальной кабины, которую на стальном тросе опускают с борта корабля. В современных батискафах и батисферах устраиваются специальные отсеки с иллюминаторами, оборудованные прожекторами. Через специальные камеры ученые могут выходить из аппаратов и путешествовать по . В конце 1965 года был благополучно испытан аппарат французского океанолога Ж.И.Кусто. Этот аппарат содержит приспособления, при помощи которых в случае аварии он может всплыть самостоятельно.
Федеральная Целевая Программа
Современное состояние проблемы изучения и освоения мирового океана в рамках Федеральной целевой программы «Мировой океан»
С античных времен и по настоящее время прогресс в изучении и освоении Мирового океана определяется глубиной научных идей и объемом финансовых затрат. Морская активность является наиболее выпуклой формой демонстрации технических достижений, предопределяющих перспективы экономического развития отдельных стран, регионов и всего мирового сообщества. Океаны и моря формируют климат планеты, выделяют места наиболее комфортного пребывания человека, географию промышленных зон и заповедных территорий. Экономические факторы в сочетании с естественным стремлением человека "к морю" создают условия развития или деградации отдельных стран и целых континентов.
Появление первых примитивных навигационных инструментов, глобусов и карт, научные основы создания которых разрабатывались международным сообществом ученых, образовавших “ Junta Mathematicus ” на пустынной косе Сангреш, позволили разоренной войной средневековой Португалии открыть новые морские пути, освоить огромные территории, способы доставки дорогих товаров (пряностей, драгоценных камней, слоновой кости) в Европу и в исторически короткий срок войти в разряд процветающих стран.
Объединенные взаимным соревнованием королевства Испании, Италии, Португалии создали новые надежно управляемые суда (каравеллы), с помощью которых в орбиту международных экономических отношений был вовлечен ранее изолированный огромный континент. Плодами этих трансконтинентальных связей (томатами, картофелем, подсолнечником и др.) сегодня пользуется каждый житель Земли.
Более чем двухсотлетние, удивительно целеустремленные и настойчивые, усилия ученых и инженеров Англии способствовали созданию нового класса надежных и комфортабельных судов, которые несколько столетий служили скелетом, сухожилиями, мышцами, артериями, кровью и ударным кулаком огромной империи, в которой действительно никогда не заходило Солнце. Понимание важности освоения океанических процессов нашло отражение в известных строках гимна Англии: “ Britain , rules the waves …”
Развитая в США после второй Мировой войны система грантов, фактически реализующая на новом уровне классическую фордовско-тейлоровскую конвейерную систему масспроизводства, инвариантную по отношению к персональным качествам исполнителей, позволила объединить общемировой интеллектуально – технологический потенциал и добиться новых значимых успехов в изучении и освоении Мирового океана. Следует отметить высокую степень централизации и согласованности в проведении дорогостоящих исследований океана как на государственном, так и на межгосударственных уровнях (IOC , UNESCO ).
Океан стали бороздить десятки океанографических судов, появились глобальные научные проекты (WOCE – World Ocean Circulation Experiment ), международные конференции стали собирать тысячи участников и проходить в обстановке всеобщего энтузиазма и приподнятости. Прецизионные акустические, гравиметрические и магнитометрические инструменты позволили утроить число подводных гор и открыть единую систему подводных срединно-океанических хребтов протяженностью более 60 000 км , зафиксировать удивительные регулярности в глобальных картинах магнитных и гравитационных аномалий, уточнить картину течений и структур водных масс.
В истории России выделяются несколько периодов выраженной морской активности. В начале XVIII века более чем столетние попытки выхода России к коротким морским коммуникациям были успешно реализованы императором Петром I . В короткое время после открытия в 1701 году “Школы математических и навигацких хитросно искусств учения ”, был построен полноценный флот, позволивший Петру I объединить под своим командованием флоты многих европейских государств, включая Англию и Данию.
Приглашенный преподавать математику в Школу “худородный” Леонтий Федорович, получивший от Петра I фамилию “Магницкий – за ясность ума и доброту, как магнит притягивающую к нему себе людские сердца”, прославился энциклопедической “Арифметикой” (1703 г .) и стал основателем знаменитой династии ученых и педагогов.
После смерти императора морская активность стала угасать и даже выдающийся математик Л. Эйлер, не получив звания лейтенанта флота ее императорского величества Елизаветы Петровны, на 25 лет покинул Россию, не порывая впрочем связей с Академией.
Второй расцвет морской активности России наступил в начале XIX века, когда корабли под российским флагом открывали Антарктиду, осваивали Камчатку, Аляску и Калифорнию. Прогресс во второй половине XIX века ассоциируется с именами великого Д.И. Менделеева, по предложению которого в Англии был куплен бассейн У. Фруда, послуживший фундаментом обширной российской школы судостроении, и адмирала С.О. Макарова. Корвет “Витязь” под его руководством настолько прославился в изучении Тихого океана, что был удостоен чести быть указанным на фронтоне Океанографического музея Монако наряду с “Вегой” Норденшельда, “Фрамом” Фритьофа Нансена и другими великими в своих достижениях судами.
Важность освоения Севера неоднократно подчеркивалась М.В. Ломоносовым, крылатая фраза которого "Богатство России будет прирастать Сибирью и Северным ледовитым океаном" часто цитируется только наполовину. Д.И. Менделеев и С.О. Макаров объединили свои усилия в привлечении общественного внимания к изучению Арктики. Выдвинутый ими лозунг – “К Северному полюсу – напролом” стимулировал более чем столетние усилия по строительству судов ледового класса. Постепенно паровые, дизельные, а в последние годы и атомные ледоколы стали настолько надежными и эффективными, что начали использоваться даже для организации туристических рейсов в точку, которая впервые была достигнута менее 100 лет назад. (К слову сказать, открытие Северного полюса Р. Пири не было подтверждено им самим в недавно опубликованных дневниках, да и оспаривалось с самого начала).
Этот регион не перестает удивлять своими возможностями. В последние годы ледовитость Арктики уменьшилась, и очередной рейс 2001 года научно-исследовательского судна в ее центральную часть позволил открыть несколько действующих подводных вулканов, обширные поля гидротермальных источников, населенные ранее неизвестными науке биосообществами, обширные месторождения нефти, газа и газогидратов (ледышек, насыщенных метаном и другими горючими газами, возможно основной будущий энергоноситель). Северные моря, сохраняя свои рыбопромысловые возможности, становятся все более значимым источником минерального сырья и энергоносителей. Для практического освоения технологий жизни и работы на севере Норвегия открыла филиал международного университета на Шпицбергене, в числе студентов которого появляются и россияне.
Развитие подводного атомного флота инициировало очередной взрыв интереса к изучению глубокого океана в 50 и 60- е годы прошлого столетия. Для обеспечения скрытности и безопасности эксплуатации возможно самых дорогостоящих технических объектов современности потребовалось развитие акустики и оптики океана, теории струй, волн и турбулентности.
В 70-е годы наряду с традиционными контактными инструментами, разработанными для достаточно точного определения параметров среды в отдельной "точке" местоположения судна, буя или донной станции, стали появляться дистанционные – акустические, оптические, радиолокационные позволяющие "мгновенно" регистрировать пространственное распределение возмущений. Акустические томографы, загоризонтные и самолетные радиолокаторы, альтиметры, гравиметры, магнитометры, позволяющие карту выбранного поля, существенно изменили представления о геометрии поверхности океана, которая перестала быть “простой частью геоида”, а стала индикатором топографии дна океана, динамики и структуры протекающих процессов.
Постоянно функционирующие системы спутников для определения координат и скоростей движения объектов – GPS (США) и ГЛОНАСС (Россия), гидрометеоусловий (Topex - Poseidon , “Метеор”), телевидения и связи, обнаружения и разведки активности военных объектов, научных исследований) позволили получить огромное количество данных о движении Земли в целом (ось которой, а следовательно и широты, непрерывно смещается, в наш век к северу), отдельных материков (со скоростями в диапазонах 1-3 и 10- 15 см в год), Солнечной постоянной (которая на самом деле является переменной в силу изменчивости структуры процессов в его толще), динамике атмосферы, о волнах и ветре, приливах, течениях, вихрях, фронтах и многих других параметрах, включая химические и биологические.
Быстро прогрессирующие семейства компьютеров позволили оперативно преобразовывать огромные массивы наблюдательных данных в удобную для восприятия и последующего анализа форму, создавать атласы вихрей, течений, волн и ветров в океане, включать в существующие математические модели оценку состояния и прогнозировать эволюцию природных систем.
Казалось, чуть-чуть и будет решена вечная проблема “прогноза погоды и оценки изменчивости климата”. Однако, как и сто пятьдесят лет назад, когда затонувший Балаклаве англо-французский флот вынудил создать национальные службы прогноза погоды, так и сейчас, ураганы, тайфуны, морозы, шторма и другие погодные аномалии все еще приходят неожиданно и совсем не туда, где ожидаются. Возникла парадоксальная ситуации – появление новых глобальных инструментов, повышение точности отдельных измерений и увеличение их объема не способствовали повышению надежности прогноза эволюции природных систем, выделению антропогенных факторов, снижению экономического ущерба от природных катастроф.
Возникла необходимость формирования нового научного подхода к изучению процессов в окружающей среде и освоению Мирового океана. Ситуация усугублялась очевидной деградацией морских компонент мировой экономики – падением объема морских перевозок, экологическими катастрофами, вызванными чрезмерным осушением прибрежных болот и соленых лагун, авариями нефтяных платформ и крупных танкеров, резким падением объема и качества добываемых в океане рыб и морепродуктов. Переоценка роли ядерного оружия привело к резкому ограничению развития подводного флота.
Необходимость перестройки современного государственного подхода к изучению Мирового океана была впервые отмечена в письме группы выдающихся российских ученых, следствием которого стали поручения Президента России Б.Н. Ельцина (от 7 декабря 1995 г . и 1 марта 1996 г .) и Председательства Правительства России В.С. Черномырдина (от 16 декабря 1995 г . и 6 марта 1996 г .) о подготовке Концепции Федеральной целевой программы “Мировой океан”. В ее подготовке приняли участие 45 федеральных и региональных учреждений, министерств и ведомств. Концепция была одобрена Указом Президента Российской Федерации 17 января 1997 года № 11 (всего через несколько дней после приступа тяжелой болезни) и стала надежным базисом развития морских исследований в России. Постановлением Правительства Российской Федерации от 10 августа 1998 г . № 919, подписанным его Председателем С. В. Кириенко за несколько дней до злополучного дефолта, Программа “Мировой океан” была утверждена и начала финансироваться.
Программа сегодня обеспечивает проведение глубоких исследований океанов и морей. Стоимость годового этапа отдельных исследовательских проектов подпрограммы “Исследования природы Мирового океана” достигает 4 млн. руб. (130 000 у. е.), что сопоставимо с международными стандартами финансирования и позволяет проводить и экспериментальные, и теоретические работы. На втором этапе, который начнется в 2003 году, предусматривается обновление технических средств изучения океана и, следовательно, увеличение объема финансирования.
Вслед за Россией, к ревизии своей морской политики приступили и другие промышленно-развитые страны. Особенно серьезный характер эта работа приняла в США, где одновременно были созданы специальные Рабочие группы в Конгрессе, Национальной академии наук и администрации Президента. Для координации практических работ создан Межотраслевой комитет по морским наукам и технологиям.
В чем же причина такого огромного интереса к Мировому океану? Просто он остается последним доступным резервом интеллектуального и экономического развития человечества.
Вначале рост благополучия обеспечивали географические открытия, обеспечивающие новые товары, расширение рынков труда и сбыта избыточной продукции. Затем стали эксплуатироваться биологические (рыба и морепродукты) и коммуникационные ресурсы (перевозки товаров и людей, передача информации с помощью подводных телеграфных, затем телефонных, а сейчас оптоволоконных кабелей). Далее стали извлекаться полезные ископаемые.
Развитие морской добычи нефти и газа позволило Англии и Норвегии не только решить собственные экономические проблемы, но и в исторически короткий промежуток времени перейти из группы второразрядных в немногочисленный ряд процветающих стран. Необходимость бесконфликтного дележа потенциальных богатств океана стимулировала развитие морского права, привела к созданию исключительных экономических зон, признанию глубокого океана “ всеобщим достоянием человечества” (что существенно дополняет старинный принцип “ свободы мореходства”), созданию “морских охраняемых территорий”.
В настоящее время все большее значение океан приобретает как источник морепродуктов и нового генетического материала, начиная с сохранившихся с древнейших времен видов бактерий и кончая странными биосообществами, населяющими районы глубоководных гидротермальных источников. Индустрия аквакультуры является настолько быстро развивающейся отраслью, источником такого мощного экономического благополучия, что наводит на мысль о смене технической (машинной) цивилизации на менее энергозатратную биологическую.
Граница суши и океана становится все более притягательной для постоянного пребывания и проживания, доля населения прибрежных зон неуклонно растет.
В силу своей обширности и некомфортности для прямого нахождения человека (темнота, низкие температуры, высокие давления), океан продолжает оставаться “ terra incognita ”, удивляющей возможностью совершения новых открытий даже в таких традиционных разделах науки, как география, физика, химия, биология.
Так открытие тонкой структуры океана – долговременного существования протяженных слоев (ламин) и разделяющих их высокоградиентных прослоек, совершенное во время совместной экспедиции двумя членами Академии наук СССР – почетным членом Генри Стоммелом (США) и членом-корреспондентом АН СССР К.Н. Федоровым (ИО РАН им. П.П. Ширшова) стимулировало новый виток интенсивных исследований физических процессов в стратифицированных вращающихся средах, который продолжается и сегодня.
Его следствием стали “точные” модели природных процессов, позволяющие не только надежно рассчитывать параметры отдельных природных процессов, но и влиять на их течение. Для их дальнейшего совершенствования в равной степени необходимы наблюдения в природных условиях и экспериментальные данные, получаемые в контролируемых лабораторных условиях с применением всего арсенала средств оптических, акустических и контактных измерений. Такие установки создаются во многих странах, успешно работают они и в России, в Институте проблем механики РАН, где находится филиал кафедры физики моря и вод суши Физического факультета.
Адекватность перехода от маломасштабных лабораторных установок к реальным природным системам обеспечивается применением нового поколения математических моделей течений и волн. Для их создания используется синтез методов теории непрерывных и дискретных групп преобразований, дифференциальных форм, дифференциальной геометрии, теории погружения, асимптотических вычислений. Некоторые из методов разработаны достаточно давно, но их активное использование сдерживалось невозможностью проведения трудоемких аналитических вычислений, которые сейчас успешно выполняет компьютер. Достоинством является возможность проверки математических выводов на реальных процессах, протекающих в человеческих масштабах времени и пространства. В дальнейшем развитые подходы, как это уже неоднократно было в истории науки, перекочевывают в теорию колебаний, электродинамику, теорию поля и элементарных частиц.
Романтические морские измерения, наряду со спутниками, судами, заякоренными буями, осуществляют более 3000 свободно дрейфующих буев, раз в две недели всплывающих на поверхность с глубин 300 – 2000 м и передающих информацию на спутник связи. Для их эксплуатации необходимо развитие представлений о взаимодействии тел с неоднородной средой, где, как оказалось, важную роль играют удивительные и высокоорганизованные “автокумулятивные струи” видимые в нижней части рис. 1, 2.
Одной их проблем является создание новых высокоразрешающих датчиков физических параметров, позволяющих регистрировать регулярные (волны, вихри, струи) и сингулярные элементы течений, примеры которых видны на рис. 3,4. Интересной задачей является создание автономных подводных обсерваторий с гибридной оперативной связью – по акустическому каналу с надводным буем и далее со спутником. И, наконец, вершина технического творчества – автономные подводные аппараты, экономные и совершенные с большим запасом хода и в чистой воде и подо льдами Арктики. Вопрос стоит острейший – приведет ли изменение климата к таянию арктических льдов, которые по некоторым норвежско-американским сценариям сохранятся только около полюса, или система обратных солнечно-земных и атмосферно-гидросферно-литосферных связей будет поддерживать существующее положение вещей?
Этим вопросом, как неявным призывом к занятиям физической океанографией, хочется закончить повествование. Впрочем, необходимо и предостеречь от излишнего оптимизма. Для этой формы человеческой активности характерен большой временной разрыв между приложением усилий и получением плода их общественного признания. Впрочем, как справедливо заметил К. И. Чуковский – “В России надо жить долго. Многое увидишь”.
Профессор кафедры физики моря и вод суши
Физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова
Ю.Д.Чашечкин
Рис. 1. Теневая фотография сферы, колеблющейся возле уровня нейтральной плавучести (метод щель - нож)
Рис. 2. Теневая фотография свободно колеблющейся сферы
(метод щель - нить)
Рис. 3. Теневая картина течения около горизонтального цилиндра, начинающего горизонтальное движение с равномерной скоростью слева направо. НЕНАДО ЭТОТ РИСУНОК
a) б)
Рис. 4. Картина конвективных течений над точечным источником
тепла в слабо – а), и сильно – б) стратифицированной жидкости.
Как люди открывали свою землю Томилин Анатолий Николаевич
Этапы изучения мирового океана
С каждым плаванием по неизвестным морям, с каждой экспедицией человечество все больше и больше узнавало о водных просторах Мирового океана. Ни один из мореплавателей не оставил без внимания течения и ветры, глубины и острова. Можно назвать много имен тех, кто подарил людям первые сведения об океане: Колумб и Васко да Гама, Магеллан, пират Фрэнсис Дрейк, Кук, Беринг, Дежнев, Лаперуз… Список длинный. Как тут не вспомнить о замечательных русских кругосветных экспедициях Крузенштерна и Лисянского, Головина и Коцебу, Васильева и Шишмарева, Беллинсгаузена и Лазарева. На борту корабля Коцебу знаменитый русский физик Ленц разработал немало приборов для исследования океана. А сколько нового подарило людям плавание Чарлза Дарвина на корабле «Бигль»!
В изучение океанов вносили свою лепту не только профессиональные моряки. Достаточно добавить в качестве примера работу Франклина по созданию первой карты Гольфстрима и труд Ньютона по теории приливов… Наконец, в конце 40-х годов прошлого столетия американский ученый Мори, иностранный член-корреспондент Петербургской Академии наук, обобщил большинство добытых наукой сведений и написал первую «Физическую географию океанов». Первую по той полноте сведений, которые в ней содержались.
Все это время - от самых древних времен до работ первой океанографической экспедиции на специальном английском судне «Челленджер» - обычно объединяется в первый этап изучения океана.
Специально для тех, кто, может быть, не слыхал об этом плавании, сообщаю, что за три с лишним года (с декабря 1872 по май 1876-го) «Челленджер» покрыл расстояние в 68 890 миль по Атлантике, Тихому и Индийскому океанам, а также по водам южных морей. Под руководством Чарлза Уайвилла Томсона и Джона Меррея экспедиция нанесла на карту 140 миллионов квадратных миль океанического дна. Ученые открыли 4417 новых видов живых организмов и установили 715 новых их родов. А сколько было остановок за время рейса? На них измеряли глубины с помощью лота, брали образцы донных пород. Зато, когда вернулись, ученые смогли составить самую первую карту распределения отложений дна.
С 1880 до 1895 года один за другим из печати вышли 50 томов отчета экспедиции с описанием собранных материалов. 70 ученых участвовали в создании этого труда. 40 томов были посвящены только описанию животного мира океана и 2 тома - миру растений.
Результаты этой экспедиции легли в основу всех современных океанологических исследований и до наших дней не утратили своего значения.
От плавания «Челленджера» до начала второй мировой войны идет второй этап изучения океана.
В 1921 году Владимир Ильич Ленин подписал декрет о создании плавучего морского научного института - ПлавморНИИ, которому передали небольшую деревянную парусно-паровую шхуну «Персей». На борту «Персея» оборудовали 4 лаборатории, и сначала в них работали только 16 человек. Несмотря на такие скромные возможности первенца советского исследовательского флота, его экспедиции стали прекрасной школой для советских океанологов.
В этот период был сделан первый подводный фотоснимок и создан первый подводный кинофильм, рассказывающий о жизни коралловых рифов в районе Багамских островов. Специалисты немагнитного судна «Карнеги» разработали новые методы исследования магнитного поля. А голландский ученый Мейнес проделал первые опыты по измерению силы тяготения с подводной лодки.
Во время второго этапа ученые разбились на несколько групп, объединявших сторонников разных взглядов на происхождение океанов. Действительно, образовались ли они вместе с сушей или позже? Это были очень важные вопросы, от решения которых зависели дальнейшие направления развития теории всей планеты. Некоторые английские ученые защищали даже такое предположение, что когда-то очень давно от Земли оторвался кусок и на месте образовавшейся впадины заплескались волны Тихого океана. А оторвавшаяся часть пошла на «изготовление» Луны…
В 1912 году немецкий ученый Альфред Лотар Вегенер высказал мысль о том, что материки, как огромные льдины, плавают на подстилающем земную кору слое вязкой массы. Что когда-то все материки вместе составляли единый континент - Пангею, а остальная часть земного шара была покрыта водой. Потом Пангея раскололась, куски ее расплылись в разные стороны и образовали современные материки, разделенные современными океанами. С мнением Вегенера согласились далеко не все. В спорах приняли участие ученые многих стран. Но ни одна гипотеза, выдвинутая в то довоенное время, не могла достаточно убедительно объяснить происхождение океанических впадин.
Зато в других вопросах, связанных с океанами, был достигнут определенный прогресс. Так, например, в 30-х и 40-х годах большинство ученых поддерживало гипотезу советского академика А. И. Опарина о возникновении жизни в океанах Земли.
Третий этап развития океанологии начался с первого крупного послевоенного плавания в 1947–1948 годах. Океанографическая экспедиция на шведском судне «Альбатрос» исследовала глубоководные желобы на дне океана. Они оказались полнейшей неожиданностью для ученых. До 40-х годов о таких образованиях в подводном рельефе никто и не подозревал. Весь ученый мир с напряженным вниманием следил за исследованиями, за тем, как этот уникальный феномен, скрытый от человеческих глаз, разрастался и отдельные желобы складывались в сложную систему. Большую роль в изучении глубоководных желобов сыграл новый советский экспедиционный корабль «Витязь». Он начал свою работу в Тихом океане в 1949 году и по праву считался тогда одним из самых больших и хорошо оборудованных океанологических кораблей. Ученые, работавшие на борту «Витязя», открыли самые большие глубины на земном шаре, отыскали в океане не только новые виды животных, но и обнаружили новый их тип - погонофоры.
Примерно в то же время занималась исследованием глубоководных желобов и датская экспедиция на судне «Галатея». Опуская свою драгу в вечную тьму глубин, датские ученые обнаружили там животных, похожих на тех, которые водились на нашей планете миллионы лет назад.
Откуда на Земле вода? Этот вопрос, вроде бы такой простой и очевидный, долгие годы не давал покоя ученым. В древности почти у всех народов мира существовали мифы о потопах.
Но мифы и сказки не могут служить основанием для научного знания. Так откуда же все-таки взялась вода, заполнившая впадины земного рельефа? Много было высказано гипотез. В 1951 году американский ученый В. Руби выдвинул предположение об образовании гидросферы в результате разделения, расслоения - дифференциации мантии Земли.
Вода, до того входившая в состав вещества, из которого образовалась наша планета, теперь как бы «выжималась» из него. Капли сливались в лужицы. Из лужиц образовывались озера и моря, сливались океаны.
Эта идея была развита и обоснована советским ученым А. П. Виноградовым, и сегодня ее разделяет большинство геологов и исследователей океана.
С 1957 года, когда вошли в силу программы Международного геофизического года и Международного геофизического сотрудничества, начался четвертый этап в изучении океана. Важнейшим событием в международных исследованиях явилось открытие единой планетарной системы срединных океанических хребтов - настоящих горных систем, расположенных на дне океанов и скрытых под поверхностью вод. Известный советский ученый М. А. Лаврентьев установил, что вдоль этих подводных хребтов распространяются страшные волны цунами, несущие разрушения и гибель людям, живущим на побережьях.
В 1961 году начались работы по проекту «Молох». Геологи задумали пробурить толщу земной коры на морском дне, где она не такая толстая, как на суше, и достигнуть границы верхней мантии, чтобы узнать наконец, что она из себя представляет. В США было построено специальное буровое судно «Гломар Челленджер». И первая скважина была заложена у острова Гваделупа…
Добраться до мантии не удалось и по сей день, но сверхглубокое бурение принесло ученым немало интересного. Например, почему-то все породы, пройденные буром, оказались сравнительно молодыми. А куда же девались старые осадки? И таких загадок оказалось хоть отбавляй…
Третий и четвертый этапы изучения Мирового океана явились настоящей эпохой Великих Океанографических Открытий. Сегодня океан, конечно, уже не тот непостижимо загадочный мир, каким он был еще всего полвека назад. И все равно он полон тайн. Чтобы изучить, чтобы обжить его просторы, уже недостаточно одних лишь исследовательских судов-лабораторий и судов - научно-исследовательских институтов. Сегодня в едином комплексе работают автоматические и обитаемые буи-лаборатории, подводные аппараты, искусственные спутники Земли и пока еще не очень многочисленные подводные исследовательские группы акванавтов, живущих и работающих в подводных домах-лабораториях.
Из книги 100 великих географических открытий автора Из книги 100 великих географических открытий автора Баландин Рудольф Константинович автора Из книги Белогвардейщина автора Шамбаров Валерий Евгеньевич52. На грани мирового пожара Мы на горе всем буржуям Мировой пожар раздуем, Мировой пожар в крови Господи, благослови! А. Блок Корниловцы, марковцы, дроздовцы, алексеевцы. Ядро Добровольческой армии. Эти части, названные по именам погибших военачальников, были особыми,
Из книги Тайны Космоса автора Прокопенко Игорь СтаниславовичГлава 3 Тайна Мирового океана Вначале было море! Соленое, густое и теплое, как остывающий суп. В нем, как считает официальная наука, и зародилась земная жизнь. Из одноклеточных организмов через миллионы лет получились кольчатые черви, потом подслеповатые моллюски, потом –
Из книги Курс эпохи Водолея. Апокалипсис или возрождение автора Ефимов Виктор АлексеевичГлава 8. Истоки мирового финансово-экономического кризиса и методологические основы обеспечения устойчивого функционирования мирового хозяйства Не во всякой игре тузы выигрывают. К. Прутков Экономический кризис в отсутствие природных катаклизмов регионального
Из книги Древняя Греция автора Ляпустин Борис СергеевичГЛАВА 2 Основные этапы изучения истории Древней Греции СТАНОВЛЕНИЕ АНТИКОВЕДЕНИЯ КАК НАУКИ Изучение истории Древнего мира было начато еще историками Древней Греции и Древнего Рима. Начало этому положили знаменитый ученый V в. до н. э. Геродот, основатель исторической
Из книги Теоретическая география автора Вотяков Анатолий Александрович автора Лобанов Михаил Петрович Из книги 100 великих тайн Древнего мира автора Непомнящий Николай НиколаевичНА ПРОСТОРАХ МИРОВОГО ОКЕАНА
Из книги Книга 1. Западный миф [«Античный» Рим и «немецкие» Габсбурги - это отражения Русско-Ордынской истории XIV–XVII веков. Наследие Великой Империи в культ автора Носовский Глеб Владимирович5.4. В XVII веке Черным морем называли центральную часть Тихого океана В XVIII веке Чермным морем называли Калифорнийский залив Тихого океана, а весь современный Индийский океан также называли Чермным морем На карте 1622–1634 годов, нарисованной картографом Hessel Gerritsz, Тихий Океан
Из книги Сталин в воспоминаниях современников и документах эпохи автора Лобанов Михаил ПетровичСталин против мирового господства и нового мирового порядка Вопрос. Как вы расцениваете последнюю речь Черчилля, произнесенную им в Соединенных Штатах Америки?Ответ. Я расцениваю ее как опасный акт, рассчитанный на то, чтобы посеять семена раздора между союзными
Из книги Отечественная история: Шпаргалка автора Автор неизвестен2. МЕТОДЫ И ИСТОЧНИКИ ИЗУЧЕНИЯ ИСТОРИИ РОССИИ Методы изучения истории: 1) хронологический – состоит в том, что явления истории изучаются строго во временном (хронологическом) порядке. Применяется при составлении хроник событий, биографий;2) хронологически-проблемный –
Из книги Разные человечества автора Буровский Андрей МихайловичЛидеры мирового развития Прошли времена, когда неандертальцев изображали обезьяноподобными дикарями, которые ходили голыми, жили в пещерах и поедали сырое мясо. Неандертальцы жили в среде, которую невозможно населять без орудий труда, жилищ, одежды.По археологическим
Из книги Империализм от Ленина до Путина автора Шапинов Виктор ВладимировичПериферия мирового капитализма Давление на периферийные страны в эпоху неолиберальной глобализации усилилось по сравнению с предыдущим периодом кейнсианского капитализма. Если в 1960-е годы по отношению к станам «третьего мира» можно было говорить о «догоняющем
Из книги De Conspiratione / О Заговоре автора Фурсов А. И.6. Система мирового террора Общепринятая классификация определяет три основных видатерроризма: политический; духовный (религиозный); экономический.Однако такая классификация терроризма является неполной. При этом важно, рассматривая специфику современных
Большую роль в изучении океана играют экспедиционные суда, оборудованные специальной аппаратурой, в частности для изучения океанического дна.
В Северном Ледовитом океане наблюдения за соленостью и температурой воды, направлением и скоростью течений, глубиной океана ученые ведут с дрейфующих станций.
Изучение глубин Мирового океана осуществляется с помощью разнообразных подводных аппаратов: батискафов, подводных лодок и т.п. Наблюдения за океаническими течениями, волнами и дрейфующими льдами ведутся также из космоса.
Загрязнения океанов
Космическая съемка Земли показывает, что 1/3 всей поверхности океана покрыта масляной нефтяной пленкой. Наибольшему загрязнению подвергается Тихий океан, в особенности у берегов Японии и США, где расположены крупные города и промышленные районы.
Признаки загрязнения вод и морских организмов промышленными отходами обнаружены даже у берегов Антарктиды. В крови пингвинов был обнаружен ядохимикат, вынесенный с полей через реки и моря в океан. Там он попал в организм рыб, которыми питаются пингвины.
Международные соглашения об охране вод океана призывают разумно использовать его богатства и охранять его неповторимую природу. В первую очередь это необходимо самому человеку.
Воды суши
Воды суши – материковые воды – часть водной оболочки.
На суше имеются пять типов скоплений воды : подземные воды, реки, озера, ледники, болота. Вода также присутствует в почве.
Объем всех поверхностных вод суши вместе с ледниками составляет около 25 млн км 3 , т.е. в 55 раз меньше объема океана. В озерах сосредоточено около 280 тыс. км 3 воды, запасы почвенной влаги – 85 тыс. км 3 ; в реках – 1,2 тыс. км 3 .
По В. И. Вернадскому , в земной коре содержится 1,3 млрд км 3 воды, но значительная ее часть химически связана с минералами.
Пресная вода гидросферы – источник жизни на Земле. Она находится в реках, озерах, водохранилищах, ключах, родниках, подземных источниках, ледниках.
Подземные воды
Подземные воды - это воды, находящиеся в порах, пустотах и трещинах горных пород в верхней части земной коры (до глубины 12-16 км).Образуются в основном путем просачивания атмосферных осадков и талых вод, и их накопления в порах, трещинах и пустотах горных пород. Подземные воды характеризуются различным химическим составом. По степени минерализации они могут быть пресными, таки рассолами, содержащими более 35г/л солей.
Подземные воды находятся в почве и горных породах верхней части земной коры.
Условия образования: достаточное количество атмосферных осадков, способность горных пород пропускать воду.
По отношению к воде различают водопроницаемые (песок, гравий), водонепроницаемые (глины, мерзлота) и растворимые (известняк, поваренная соль) породы . Вода легко просачивается через толщи песка, гравия, гальки. Пласты, состоящие из этих пород, называются водопроницаемыми . Пласты горных пород, которые не пропускают воду, называются водоупорными ; они состоят из глины, гранита, песчаника, глинистого сланца.
Так как верхняя часть земной коры имеет слоистое строение и слои могут состоять как из водоупорных, так и водопроницаемых пород, то подземные воды залегают слоями. Слои водопроницаемых пород, содержащие воду, называют водоносными .
По условиям залегания выделяют почвенные (залегают непосредственно у поверхности земли, в почве), грунтовые (залегают на первом водоупорном слое) и межпластовые (заключены между двумя водоупорными слоями) воды. Межпластовые воды питаются на участках, где нет верхнего водоупорного слоя; могут быть напорными, или артезианскими (если заполняют весь водоносный слой), и ненапорными.
Если водоносный слой находится между двумя водоупорными и эти пласты изогнуты в виде чаши, то вода в нижней части изгиба пластов будет находиться под напором. Из скважины, пробуренной в этом месте до водоносного слоя, начинает фонтанировать вода. Такие выходы подземной воды называются артезианскими колодцами .
Поверхность грунтовых вод называется уровнем грунтовых во. Высота уровня грунтовых вод зависит от многих факторов: 1) количества атмосферных осадков, 2) расчлененности местности, т.е. от количества и глубины оврагов и рек в данной местности, 3) от близости и полноводности рек и озер.
Если водонапорный пласт имеет наклон в ту или иную сторону, то вода начинает течь по нему в сторону наклона и обычно где-нибудь, чаще в долине, овраге, у подножия склона, выходит на поверхность. Место выхода грунтовой воды на поверхность называется источником , ключом или родником .
Естественные выходы подземных вод на поверхность - источники , могут быть холодными (до +20 ºС), теплыми (+20-37 ºС) и горячими (от +37 ºС).
В некоторых районах земного шара на поверхность земли выходит вода, содержащая повышенное количество растворенных веществ и газов. Такую воду называют минеральной .
Если грунтовые воды ежегодно пополняются и их количество остается неизменным, то межпластовые воды пополняются очень медленно, так как их накопление шло сотни и даже тысячи лет.
Реки
Река - естественный водный поток, текущий по одному и тому же месту постоянно или с перерывами.
Река – постоянный водный поток, текущий в разработанном им русле и питающийся главным образом атмосферными осадками.
Место начала реки - исток . Истоком служит озеро, болото, источник, бьющий из под земли родник, ледник. В высоких горах реки начинаются с ледников.
Если плыть по течению реки, то справа будет правый берег, а слева – левый.
Место, где река заканчивается, впадая в океан, море, озеро, - ее устье . Устья делят на дельты (много рукавов и протоков) и эстуарии (однорукавные). При впадении реки в море принесенный рекой песок, глина, гравий откладываются на дне, образуя дельту. Самую большую дельту в нашей стране имеет река Лена . Большие дельты также у рек Нил, Волга, Миссисипи.
Длина реки - расстояние от ее истока до устья. Одной из самых длинных рек считается – Нил (с Кагерой) – 6671 км, далее следует Янцзы – 6300 км.
Уклон реки - отношение разности высот двух пунктов к длине участка между ними.
Всякая река течет в понижении, которое тянется от истока реки до ее устья, - речной долине . Речная долина, состоит из русла, поймы и террас. Углубление в речной долине, по которому воды реки текут постоянно, называется руслом реки.
Во время розлива, чаще всего весной, когда тает снег, река выходит из берегов и затопляет пониженную часть речной долины – пойму .
Пойма – плоское, затопляемое во время половодья дно речной долины. Над поймой обычно поднимаются склоны долины, часто ступенчатой формы. Эти ступени называют террасами.
Террасы - повышенные части речной долины, не затапливаемые даже при наивысших уровнях воды в реке. Они возникают в результате размывающей деятельности реки (эрозии), вызванной понижением базиса эрозии.
Река вместе со всеми притоками, включая и реки, впадающие в притоки, образует речную систему . Название системы дается по названию реки. Все притоки несут воду в главную реку.
Территория, с которой река со своими притоками собирает воду, называется водосборным бассейном реки .
Бассейн реки – территория, с которой река со всеми притоками собирает воду.
Самая большая площадь бассейна у реки Амазонки в Южной Америке – свыше 7 млн км 2 .
Граница между бассейнами рек - водораздел .
Водораздел – линия раздела бассейнов двух рек или океанов. Обычно водоразделом служат какие -либо возвышенные пространства.
Территории материка, не имеющие стока в океан, называются бассейнами внутреннего стока . К ним относится, например, значительная часть Восточно-Европейской равнины в Евразии, по которой течет река Волга .
Все реки земного шара распределены между бассейнами четырех океанов.
Территорию, воды с которой стекают в тот или иной океан, называют бассейном данного океана.
Реки Африки принадлежат к бассейнам Атлантического (Нил, Конго, Нигер ) и Индийского (Замбези, Лимпопо ) океанов. Протянувшиеся вдоль западного побережья Южной Америки Анды служат водоразделом между бассейнами Атлантического и Тихого океанов . Все крупные реки Южной Америки несут свои воды в Атлантический океан . Это самая многоводная река мира – Амазонка , а также Парана и Ориноко .
Рельеф местности влияет на направление и характер течения реки. В зависимости от рельефа выделяют горные (быстрое течение, значительные уклоны, спрямленные глубокие долины) и равнинные реки (медленное течение, незначительные уклоны).
Горные реки, как правило, имеют стремительное, бурное течение. Они текут в узких скалистых долинах с крутыми склонами. Так, например, река Колорадо , берущая начало в Скалистых горах Северной Америки, образует Большой каньон – глубокую и узкую долину с отвесными берегами.
У равнинных рек, таких как Волга, Обь, Днепр , течение спокойное, довольно медленное, они сильно меандрируют, их долины не глубокие, но широкие, с хорошо развитой широкой плодородной поймой.