История исследования океанских глубин, перспективы их освоения. Презентация к уроку по географии (7 класс) на тему: современные способы изучения дна мирового океана
Мировой океан, покрывающий 71% поверхности Земли, поражает сложностью и разнообразием процессов, развивающихся в нем.
От поверхности до наибольших глубин воды океана находятся в непрерывном движении. Эти сложные движения воды от огромных по масштабу океанических течений до мельчайших вихрей возбуждаются приливообразующими силами и служат проявлением взаимодействия атмосферы и океана.
Водная масса океана в низких широтах накапливает тепло, полученное от солнца, и переносит это тепло в высокие широты. Перераспределение тепла, в свою очередь, возбуждает определенные атмосферные процессы. Так, в области сближения холодных и теплых течений в Северной Атлантике возникают мощные циклоны. Они достигают Европы и часто определяют погоду на всем ее пространстве до Урала.
Живая материя океана очень неравномерно распределяется по глубинам. В различных районах океана биомасса зависит от климатических условий и поступления солей азота и фосфора в поверхностные воды. В океане обитает великое множество растений и животных. От бактерий и одноклеточных зеленых водорослей фитопланктона до крупнейших на земле млекопитающих - китов, вес которых достигает 150 т. Все живые организмы составляют единую биологическую систему со своими законами существования и эволюции.
На дне океана очень медленно накапливаются рыхлые осадки. Это первая стадия образования осадочных горных пород. Для того, чтобы геологи, работающие на суше, могли правильно расшифровать геологическую историю той или иной территории, необходимо детально исследовать современные процессы осадкообразования.
Как выяснилось в последние десятилетия, земная кора под океаном обладает большой подвижностью. На дне океана образуются горные хребты, глубокие рифтовые долины, вулканические конусы. Словом, дно океана «живет» бурно, и нередко там возникают такие сильные землетрясения, что по поверхности океана стремительно бегут огромные опустошительные волны цунами.
Пытаясь исследовать природу океана - этой грандиозной сферы земли, ученые сталкиваются с определенными трудностями, для преодоления которых приходится применять методы всех основных естественных наук: физики, химии, математики, биологии, геологии. Обычно об океанологии говорят как о союзе различных наук, о федерации наук, объединенных предметом исследования. В таком подходе к изучению природы океана сказывается естественное стремление глубже проникнуть в его тайны и настоятельная необходимость глубоко и всесторонне знать характерные черты его природы.
Задачи эти очень сложны, и решать их приходится большим коллективом ученых и специалистов. Для того, чтобы представить, как именно это делается, рассмотрим три наиболее актуальных направления океанологической науки:
- взаимодействие океана и атмосферы;
- биологическая структура океана;
- геология дна океана и его минеральные ресурсы.
Завершило многолетний неустанный труд старейшее советское научно-исследовательское судно «Витязь». Оно прибыло в Калининградский морской порт. Закончился 65-й прощальный рейс, продолжавшийся более двух месяцев.
Вот и сделана последняя «ходовая» запись в судовом журнале ветерана нашего океанологического флота, который за тридцать лет плаваний оставил за кормой более миллиона миль.
В беседе с корреспондентом «Правды» начальник экспедиции профессор А. А. Аксенов отметил, что 65-й рейс «Витязя», как и все предыдущие, оказался успешным. Во время комплексных исследований в глубоководных районах Средиземного моря и Атлантического океана получены новые научные данные, которые обогатят наши знания о жизни моря.
«Витязь» будет временно базироваться в Калининграде. Предполагается, что затем он станет базой для создания музея Мирового океана.
Несколько лет ученые многих стран работают по международному проекту ПИГАП (программа исследования глобальных атмосферных процессов). Цель этой работы - найти надежный метод прогноза погоды. Нет необходимости объяснять, насколько это важно. Можно будет заранее знать о засухе, о наводнениях, ливнях, сильных ветрах, жаре и холоде…
Пока никто не может дать такого прогноза. В чем главная трудность? Невозможно точно описать математическими уравнениями процессы взаимодействия океана и атмосферы.
Почти вся вода, выпадающая на сушу в виде дождя и слега, поступает в атмосферу с поверхности океана. Воды океана в районе тропиков сильно нагреваются, и течения разносят это тепло в высокие широты. Над океаном возникают огромные вихри - циклоны, которые определяют погоду на суше.
Океан - это кухня погоды… Но в океане очень мало постоянных станций наблюдения за погодой. Это немногочисленные острова и несколько автоматических плавучих станций.
Ученые пытаются построить математическую модель взаимодействия океана и атмосферы, но она должна быть реальной и точной, а для этого недостает многих данных о состоянии атмосферы над океаном.
Выход был найден в том, чтобы в небольшом районе океана очень точно и непрерывно проводить измерения с судов, с самолетов и метеорологических спутников. Такой международный эксперимент под названием «Тропекс» был проведен в тропической зоне Атлантического океана в 1974 г., и были получены очень важные данные для построения математической модели.
Необходимо знать всю систему течений в океане. Течения переносят тепло (и холод), питательные минеральные соли, нужные для развития жизни. Очень давно моряки начали собирать сведения о течениях. Это началось в XV- XVI вв., когда парусные суда вышли в открытый океан. В наше время все моряки знают, что существуют подробные карты поверхностных течений, и пользуются ими. Однако в последние 20-30 лет были сделаны открытия, которые показали, насколько неточны карты течений и насколько сложна общая картина циркуляции вод океана.
В экваториальной зоне Тихого и Атлантического океанов были исследованы, измерены и нанесены на карты мощные глубинные течения. Они известны как течение Кромвелла в Тихом и течение Ломоносова в Атлантическом океанах.
На западе Атлантического океана было открыто глубинное Антило-Гвианское противотечение. А под знаменитым Гольфстримом оказался Противогольфстрим.
В 1970 г. советские ученые провели очень интересное исследование. В тропической зоне Атлантического океана была установлена серия буйковых станций. На каждой станции непрерывно регистрировались течения на различных глубинах. Измерения длились полгода, причем периодически выполняли гидрологические съемки в районе измерений для получения данных об общей картине движения вод. После обработки и обобщения материалов измерений выяснилась очень важная общая закономерность. Оказывается, ранее существовавшее представление об относительно равномерном характере постоянного пассатного течения, которое возбуждается северными пассатными ветрами, не соответствует действительности. Не существует этого потока, этой громадной реки в жидких берегах.
В зоне пассатного течения движутся громадные вихри, водовороты, размером в десятки и даже сотни километров. Центр такого вихря перемещается со скоростью порядка 10 см/с, но на периферии вихря скорости течения значительно больше. Это открытие советских ученых было позднее подтверждено американскими исследователями, а в 1973 г. подобные вихри были прослежены в советских экспедициях, работавших на севере Тихого океана.
В 1977-1978 гг. был поставлен специальный эксперимент по изучению вихревой структуры течений в районе Саргассова моря на западе Северной Атлантики. На большом пространстве советские и американские экспедиции в течение 15 месяцев непрерывно вели измерения течений. Этот огромный материал еще не до конца проанализирован, но сама постановка задачи потребовала массовых специально поставленных измерений.
Особое внимание к так называемым синоптическим вихрям в океане вызвано тем, что именно вихри несут в себе наибольшую долю энергии течения. Следовательно, их тщательное изучение может существенно приблизить ученых к решению задачи о долгосрочном прогнозе погоды.
Еще одно интереснейшее явление, связанное с океанскими течениями, открыто в последние годы. К востоку и к западу от мощного океанского течения Гольфстрим обнаружены очень устойчивые так называемые ринги (кольца). Подобно реке, Гольфстрим имеет сильные изгибы (меандры). В некоторых местах меандры смыкаются, и образуется кольцо, в котором резко различается температура поды на периферии и в центре. Такие кольца прослежены также на периферии мощного течения Куросио в северо-западной части Тихого океана. Специальные наблюдения над рингами в Атлантическом и Тихом океанах показали, что эти образования очень устойчивы, сохраняют существенную разницу в температуре воды на периферии и внутри ринга в течение 2-3 лет.
В 1969 г. впервые были применены специальные зонды для непрерывного измерения температуры и солености на различных глубинах. До этого температуру измеряли ртутными термометрами в нескольких точках на разных глубинах и с этих же глубин в батометрах поднимали воду. Затем определяли соленость воды и наносили значения солености и температуры на график. Получали распределение этих свойств воды по глубине. Измерения в отдельных точках (дискретные) не позволяли даже предположить, что температура воды с глубиной изменяется так сложно, как это показали непрерывные измерения зондом.
Оказалось, что вся водная масса от поверхности до больших глубин разделяется на тонкие слои. Разница в температуре соседних горизонтальных слоев доходит до нескольких десятых градуса. Эти слои толщиной от нескольких сантиметров до нескольких метров существуют иногда несколько часов, иногда исчезают за несколько минут.
Первые измерения, сделанные в 1969 г., показались многим случайным явлением в океане. Не может быть, говорили скептики, чтобы могучие океанские волны и течения не перемешивали воду. Но в последующие годы, когда зондирование водной толщи точными приборами было проведено по всему океану, оказалось, что тонкослоистая структура водной толщи обнаруживается везде и всегда. Не вполне ясны причины этого явления. Пока объясняют его так: по той или иной причине в толще воды возникают многочисленные довольно четкие границы, разделяющие слои с различной плотностью. На границе двух слоев различной плотности очень легко возникают внутренние волны, которые перемешивают воду. В процессе разрушения внутренних волн возникают новые однородные слои, и границы слоев образуются на иных глубинах. Так этот процесс повторяется многократно, меняются глубина залегания и толщина слоев с резкими границами, но общий характер водной толщи остается неизменным.
В 1979 г. начался экспериментальный этап международной программы изучения глобальных атмосферных процессов (ПИГАП). Несколько десятков судов, автоматические наблюдательные станции в океане, специальные самолеты и метеорологические спутники, вся эта громада исследовательских средств работает на всем пространстве Мирового океана. Все участники этого эксперимента работают по единой согласованной программе для того, чтобы, сопоставляя материалы международного эксперимента, можно было построить глобальную модель состояния атмосферы и океана.
Бели принять во внимание, что кроме генеральной задачи - поиска надежного метода долгосрочного прогноза погоды, необходимо знать множество частных фактов, то общая задача физики океана представится весьма и весьма сложной: методы измерений, приборы, действие которых основано на применении самых современных электронных схем, довольно трудная обработка получаемой информации с обязательным использованием ЭВМ; построение весьма сложных и оригинальных математических моделей процессов, развивающихся в водной толще океана и на границе с атмосферой; постановка широких экспериментов в характерных районах океана. Таковы общие особенности современных исследований в области физики океана.
Особые трудности возникают при изучении живой материи в океане. Относительно недавно были получены необходимые материалы для общей характеристики биологической структуры океана.
Лишь в 1949 г. была открыта жизнь на глубинах более 6000 м. Позднее глубоководная фауна - фауна ультраабиссали оказалась интереснейшим объектом специального исследования. На таких глубинах условия существования очень стабильны в геологическом масштабе времени. Можно по сходству ультраабиссальной фауны установить былые связи отдельных океанических впадин и восстановить географические условия геологического прошлого. Так, например, сравнивая глубоководную фауну Карибского моря и восточной части Тихого океана, ученые установили, что в геологическом прошлом не было Панамского перешейка.
Несколько позднее было сделано поразительное открытие - в океане обнаружен новый тип животных - погонофоры. Тщательное исследование их анатомии, систематическая классификация составили содержание одного из выдающихся трудов в современной биологии - монографии А. В. Иванова «Погонофоры». Эти два примера показывают, насколько трудным оказалось изучение распределения жизни в океане и тем более общих закономерностей функционирования биологических систем океана.
Сопоставляя разрозненные факты, сравнивая биологию основных групп растений и животных, ученые пришли к важным выводам. Общая биологическая продукция Мирового океана оказалась несколько меньше аналогичной величины, характеризующей всю площадь суши, несмотря на то, что площадь океана в 2,5 раза больше, чем суши. Это связано с тем, что областями высокой биологической продуктивности являются периферия океана и области подъема глубинных вод. Остальное пространство океана - почти безжизненная пустыня, в которой можно встретить разве что крупных хищников. Отдельными оазисами в океанской пустыне оказываются лишь небольшие коралловые атоллы.
Другой важный вывод касается общей характеристики пищевых цепей в океане. Первым звеном пищевой цепи являются одноклеточные зеленые водоросли фитопланктона. Следующее звено - зоопланктон, далее планктоноядные рыбы и хищники. Существенное значение имеют дойные животные - бентос, также являющиеся пищей для рыб.
Воспроизводство в каждом звене пищевой цени таково, что продуцируемая биомасса в 10 раз превышает ее потребление. Иначе говоря, 90%, например, фитопланктона погибает естественным путем и только 10% служит пищей для зоопланктона. Установлено также, что рачки зоопланктона совершают в поисках пищи вертикальные суточные миграции. Совсем недавно удалось обнаружить в пищевом рационе рачков зоопланктона сгустки бактерий, причем этот вид пищи составил до 30% общего объема. Общий итог современных исследований биологии океана состоит в том, что найден подход и построена первая блоковая математическая модель экологической системы открытого океана. Это первый шаг на пути к искусственному регулированию биологической продуктивности океана.
Какими же методами пользуются биологи в океане?
Прежде всего, разнообразными орудиями лова. Мелкие организмы планктона отлавливаются специальными конусными сетями. В результате лова получают осредненное количество планктона в весовых единицах на единицу объема воды. Этими сетями можно облавливать отдельные горизонты водной толщи или «процеживать» воду от заданной глубины до поверхности. Донные животные отлавливаются различными орудиями, буксируемыми по дну. Рыбы и другие организмы нектона отлавливаются разноглубинными тралами.
Своеобразные методы применяются для изучения пищевых взаимоотношений различных групп планктона. Организмы «метят» радиоактивными веществами и затем определяют количество и темп выедания в последующем звене пищевой цепи.
В последние годы нашли применение физические методы косвенного определения количества планктона в воде. Один из этих методов основан на использовании лазерного луча, который как бы прощупывает поверхностный слой воды в океане и дает данные о суммарном количестве фитопланктона. Другой физический метод основан на использовании способности организмов планктона к свечению - биолюминесценции. Специальный батометр-зонд погружается в воду, и по мере погружения фиксируется интенсивность биолюминесценции, как показатель количества планктона. Этими методами очень быстро и полно получают характеристику распределения планктона во множестве точек зондирования.
Важным элементом изучения биологической структуры океана являются химические исследования. Содержание биогенных элементов (минеральных солей азота и фосфора), растворенного кислорода и ряд других важных характеристик среды обитания организмов определяют химическими методами. Особенно важны тщательные химические определения при изучении высокопродуктивных прибрежных районов - зон апвеллинга. Здесь, при регулярных и сильных ветрах с берега, происходит сильный сгоп воды, сопровождающийся подъемом глубинных вод и распространением их в мелководной области шельфа. Глубинные воды содержат в растворенном виде значительное количество минеральных солей азота и фосфора. Вследствие этого в зоне апвеллинга пышно расцветает фитопланктон и в конечном счете формируется область промысловых скоплений рыбы.
Прогноз и регистрация специфического характера среды обитания в зоне апвеллинга выполняются методами химии. Таким образом, и в биологии вопрос о допустимых и применяемых методах исследования решается в наше время комплексно. Широко применяя традиционные методы биологии, исследователи все шире используют методы физики и химии. Обработка материалов, а также обобщение их в виде оптимизированных моделей выполняются методами современной математики.
В области изучения геологии океана за последние 30 лет получено так много новых фактов, что пришлось решительно изменить многие традиционные представления.
Всего лишь 30 лет назад измерение глубины дна океана было исключительно трудным делом. Нужно было опускать в воду тяжелый лот с грузом, подвешенным на длинном стальном тросе. При этом результаты часто бывали ошибочными, а точки с измеренными глубинами отстояли одна от другой на сотни километров. Поэтому и господствовало представление о громадных пространствах океанического дна как о гигантских равнинах.
В 1937 г. впервые был применен новый метод измерения глубин, основанный на эффекте отражения звукового сигнала от дна.
Принцип измерения глубины эхолотом очень прост. Специальный вибратор, укрепленный в нижней части корпуса судна, излучает пульсирующие акустические сигналы. Сигналы отражаются от поверхности дна и улавливаются принимающим устройством эхолота. Время пробегания сигнала «туда и обратно» зависит от глубины, и на ленте при движении корабля вычерчивается непрерывный профиль дна. Серия таких профилей, разделенных относительно небольшими расстояниями, дает возможность провести на карте линии равных глубин - изобаты и изобразить донный рельеф.
Измерения глубин эхолотом изменили прежние представления ученых о рельефе дна океана.
Как же оно выглядит?
От берега тянется полоса, которую называют континентальным шельфом. Глубины на континентальном шельфе обычно не превышают 200-300 м.
В верхней зоне континентального шельфа идет непрерывное и бурное преобразование рельефа. Берег отступает под натиском волн, и одновременно под водой возникают большие скопления обломочного материала. Именно здесь образуются крупные залежи песка, гравия, гальки - превосходный строительный материал, раздробленный и отсортированный самой природой. Разнообразные косы, пересыпи, бары, в свою очередь, наращивают берег в другом месте, отделяют лагуны, перегораживают устья рек.
В тропической зоне океана, где вода очень чистая и теплая, вырастают грандиозные коралловые сооружения - береговые и барьерные рифы. Они тянутся на сотни километров. Коралловые рифы служат убежищем для великого множества организмов и вместе с ними образуют сложную и необыкновенную биологическую систему. Словом, верхняя зона шельфа «живет» бурной геологической жизнью.
На глубинах 100-200 м геологические процессы как бы замирают. Рельеф становится выровненным, на дне много выходов коренных пород. Разрушение скал идет очень медленно.
На внешнем крае шельфа, обращенном к океану, круче становится падение поверхности дна. Иногда уклоны достигают 40-50°. Это материковый склон. Его поверхность рассекают подводные каньоны. Здесь происходят напряженные, порой катастрофические процессы. На склонах подводных каньонов накапливается ил. Временами устойчивость скоплений внезапно нарушается, и по дну каньона низвергается грязевой поток.
Грязевой поток достигает устья каньона, и здесь основная масса песка и крупных обломков, отлагаясь, образует конус выноса - подводную дельту. За пределы материкового подножия выходит мутьевой поток. Нередко отдельные конусы выноса соединяются, и у материкового подножия образуется сплошная полоса рыхлых осадков большой мощности.
53% площади дна занимает ложе океана, та область, которая до недавнего времени считалась равниной. В действительности рельеф ложа океана довольно сложный: поднятия различного строения и происхождения делят его на огромные котловины. Размеры океанических котловин можно оценить хотя бы по одному примеру: северная и восточная котловины Тихого океана занимают площадь большую, чем вся Северная Америка.
На большом пространстве самих котловин господствует холмистый рельеф, иногда встречаются отдельные подводные горы. Высота гор океана достигает 5-6 км, и их вершины нередко возвышаются над водой.
В других районах ложе океана пересекают громадные пологие валы шириной в несколько сот километров. Обычно на этих валах располагаются вулканические острова. В Тихом океане, например, есть Гавайский вал, на котором расположена цепь островов с действующими вулканами и лавовыми озерами.
Со дна океана во многих местах поднимаются вулканические конусы. Иногда вершина вулкана достигает поверхности воды, и тогда возникает остров. Некоторые из таких островов постепенно разрушаются и скрываются под водой.
В Тихом океане обнаружено несколько сотен вулканических конусов с явными следами действия волн на плоских вершинах, погруженных на глубину 1000-1300 м.
Эволюция вулканов может быть и иной. На вершине вулкана поселяются рифообразующие кораллы. При медленном погружении кораллы надстраивают риф, и с течением времени образуется кольцевой остров - атолл с лагуной в середине. Рост кораллового рифа может продолжаться очень долго. На некоторых атоллах Тихого океана было проведено бурение, с тем чтобы определить мощность толщи коралловых известняков. Оказалось, что она достигает 1500. Это значит, что вершина вулкана опускалась медленно - приблизительно на протяжении 20 тыс. лет.
Изучая рельеф дна и геологическое строение твердой коры океана, ученые пришли к некоторым новым выводам. Земная кора под дном океана оказалась значительно тоньше, чем на материках. На материках мощность твердой оболочки Земли - литосферы - достигает 50-60 км, а в океане не превышает 5-7 км.
Оказалось также, что литосфера суши и океана различна по составу пород. Под слоем рыхлых пород - продуктов разрушения поверхности суши лежит мощный гранитный слой, который подстилается базальтовым слоем. В океане гранитный слой отсутствует, и рыхлые отложения лежат прямо на базальтах.
Еще более важным оказалось открытие грандиозной системы горных цепей на дне океана. Горная система срединно-океанических хребтов тянется через все океаны на 80 000 км. По своим размерам подводные хребты сравнимы лишь с величайшими горами на суше, например с Гималаями. Гребни подводных хребтов обычно рассечены вдоль глубокими ущельями, которые были названы рифтовыми долинами, или рифтами. Их продолжение прослеживается и на суше.
Ученые поняли, что глобальная система рифтов - явление очень важное в геологическом развитии всей нашей планеты. Начался период тщательного изучения системы рифтовых зон, и в скором времени были получены столь значительные данные, что произошло резкое изменение представлений о геологической истории Земли.
Сейчас ученые вновь обратились к полузабытой гипотезе дрейфа континентов, высказанной немецким ученым А. Вегенером в начале века. Было выполнено тщательное сопоставление контуров материков, разделенных Атлантическим океаном. При этом геофизик Я. Буллард совмещал контуры Европы и Северной Америки, Африки и Южной Америки не по береговым линиям, а по срединной линии материкового склона, приблизительно по изобате 1000 м. Очертания обоих берегов океана совпали так точно, что даже завзятые скептики не могли сомневаться в действительном огромном горизонтальном перемещении материков.
Особенно убедительны были данные, полученные во время геомагнитных съемок в области срединно-океанических хребтов. Выяснилось, что излившаяся базальтовая лава постепенно смещается в обе стороны от гребня хребта. Таким образом, было получено прямое доказательство расширения океанов, раздвижения земной коры в области рифта и в соответствии с этим дрейфа континентов.
Глубинное бурение в океане, которое несколько лет ведется с американского судна «Гломар Челленджер», вновь подтвердило факт расширения океанов. Установили даже среднюю величину расширения Атлантического океана - несколько сантиметров в год.
Удалось также объяснить повышенную сейсмичность и вулканизм на периферии океанов.
Все эти новые данные послужили основанием для создания гипотезы (часто ее называют теорией, настолько убедительны ее аргументы) тектоники (подвижности) литосферных плит.
Первоначальная формулировка этой теории принадлежит американским ученым Г. Хессу и Р. Дитцу. Позднее ее развили и дополнили советские, французские и другие ученые. Смысл новой теории сводится к представлению о том, что жесткая оболочка Земли - литосфера - разделена на отдельные плиты. Эти плиты испытывают горизонтальные перемещения. Силы, приводящие в движение литосферные плиты, порождаются конвективными течениями, т. е. течениями глубинного огненно-жидкого вещества Земли.
Расплывание плит в стороны сопровождается образованием срединно-океанических хребтов, на гребнях которых возникают зияющие трещины рифтов. Через рифты происходит излияние базальтовой лавы.
В других областях литосферные плиты сближаются и сталкиваются. В этих столкновениях, как правило, рождается поддвиг края одной плиты под другую. На периферии океанов известны такие современные зоны поддвига, где часто возникают сильнейшие землетрясения.
Теория тектоники литосферных плит подтверждается множеством фактов, добытых за последние пятнадцать лет в океане.
Общей основой современных представлений о внутреннем строении Земли и процессах, происходящих в ее недрах, служит космогоническая гипотеза академика О. Ю. Шмидта. По его представлениям, Земля, как и другие планеты Солнечной системы, образовалась путем слипания холодного вещества пылевого облака. Дальнейшее нарастание Земли происходило путем захвата новых порций метеоритного вещества при прохождении через пылевое облако, некогда окружавшее Солнце. По мере нарастания планеты происходило погружение тяжелых (железных) метеоритов и всплывание легких (каменных). Этот процесс (разделение, дифференциация) был столь мощным, что внутри планеты вещество расплавлялось и разделялось на тугоплавкую (тяжелую) часть и легкоплавкую (более легкую). Одновременно действовал и радиоактивный разогрев во внутренних частях Земли. Все эти процессы привели к образованию тяжелого внутреннего ядра, более легкого внешнего ядра, нижней и верхней мантии. Геофизические данные и расчеты показывают, что в недрах Земли таится огромная энергия, действительно способная к решительным преобразованиям твердой оболочки - литосферы.
Основываясь на космогонической гипотезе О. 10. Шмидта, академик А. П. Виноградов разработал геохимическую теорию происхождения океана. А. П. Виноградов путем точных расчетов, а также экспериментов по изучению дифференциации расплавленного вещества метеоритов установил, что водная масса океана и атмосферы Земли образовалась в процессе дегазации вещества верхней мантии. Этот процесс продолжается и в наше время. В верхней мантии действительно происходит непрерывная дифференциация вещества, и наиболее легкоплавкая его часть проникает на поверхность литосферы в виде базальтовой лавы.
Представления о строении земной коры и ее динамике постепенно уточняются.
В 1973 и 1974 гг. в Атлантическом океане была осуществлена необычная подводная экспедиция. В заранее выбранном районе Срединно-Атлантического хребта были выполнены глубоководные погружения подводных аппаратов и был детально исследован небольшой по размеру, но очень важный участок океанского дна.
Исследуя дно с надводных судов в период подготовки экспедиции, ученые детально изучили рельеф дна и обнаружили такой район, внутри которого было глубокое ущелье, рассекающее вдоль гребень подводного хребта - рифтовая долина. В этом же районе находится хорошо выраженный в рельефе трансформный разлом - поперечный по отношению к гребню хребта и рифтовому ущелью.
Такая типичная структура дна - рифтовое ущелье, трансформный разлом, молодые вулканы, была обследована с трех подводных судов. В экспедиции участвовали французский батискаф «Архимед» с обеспечивающим его работу специальным судном «Марсель ле Биан», французская подводная лодка «Сиана» с судном «Норуа», американское исследовательское судно «Кнорр», американская подводная лодка «Алвин» с судном «Лулу».
Всего было сделано 51 глубоководное погружение за два сезона.
При выполнении глубоководных погружений до 3000 м экипажи подводных судов столкнулись с некоторыми затруднениями.
Первое, что поначалу сильно усложняло исследования, это невозможность определить местоположение подводного аппарата в условиях сильно расчлененного рельефа.
Подводный аппарат должен был двигаться, сохраняя расстояние от дна не более 5 м. На крутых склонах и пересекая узкие долины, батискаф и подводные лодки не могли пользоваться системой акустических маяков, так как подводные горы препятствовали прохождению сигналов. По этой причине была введена в действие бортовая система на обеспечивающих судах, с помощью которой определяли точное место подводного судна. С обеспечивающего судна следили за подводным аппаратом и руководили его движением. Иногда была и прямая опасность для подводного аппарата, и однажды такая ситуация возникла.
17 июля 1974 г. подводная лодка «Алвин» буквально застряла в узкой трещине и в течение двух с половиной часов осуществляла попытки выйти из западни. Экипаж «Алвин» проявил удивительную находчивость и хладнокровие - после выхода из западни не всплыл на поверхность, но продолжал исследования еще два часа.
В дополнение к непосредственным наблюдениям и измерениям из подводных аппаратов, когда выполнялось фотографирование и сбор образцов, в районе работ экспедиции было сделано бурение с известного специального судна «Гломар Челленджер».
Наконец, с борта исследовательского судна «Кнорр» регулярно проводились геофизические измерения, дополнявшие работу наблюдателей подводных аппаратов.
В результате в небольшом районе дна было сделано 91 км маршрутных наблюдений, 23 тысячи фотографий, собрано более 2 т образцов горных пород и сделано более 100 видеозаписей.
Научные результаты этой экспедиции (она известна под названием «Famous») очень важны. Впервые были применены подводные аппараты не просто для наблюдений подводного мира, но для целеустремленного геологического исследования, подобного тем подробным съемкам, которые геологи ведут на суше.
Впервые были получены прямые доказательства перемещения литосферных плит вдоль границ. В данном случае исследовалась граница между Американской и Африканской плитами.
Была определена ширина зоны, которая расположена между движущимися литосферными плитами. Неожиданно оказалось, что эта зона, где земная кора образует систему трещин и где происходит излияние базальтовой лавы на поверхность дна, то есть формируется новая земная кора, эта зона имеет ширину менее километра.
Очень важное открытие было сделано на склонах подводных холмов. В одном из погружений подводного аппарата «Сиана» на склоне холма были обнаружены трещиноватые рыхлые отдельности, сильно отличающиеся от различных обломков базальтовой лавы. После всплытия «Сианы» было установлено, что это марганцевая руда. Более подробное обследование района распространения марганцевых руд привело к открытию древнего гидротермального месторождения на поверхности дна. Повторные погружения дали новые материалы, доказывающие, что действительно вследствие выхода на поверхность дна термальных вод из недр дна в этом небольшом участке дна лежат руды железа и марганца.
Во время экспедиции возникало множество технических проблем и бывали неудачи, но драгоценный опыт целеустремленных геологических исследований, полученный в течение двух сезонов, тоже важный результат этого необыкновенного океанологического эксперимента.
Методы изучения строения земной коры в океане отличаются некоторыми особенностями. Рельеф дна изучается не только с помощью эхолотов, но также локаторов бокового обзора и специальными эхолотами, которые дают картину рельефа в пределах полосы, равной по ширине глубине места. Эти новые методы дают результаты более точные и более правильно позволяют изобразить рельеф на картах.
На научно-исследовательских судах проводится гравиметрическая съемка с помощью набортных гравиметров, съемка магнитных аномалий. Эти данные дают возможность судить о строении земной коры под океаном. Основной метод исследования - это сейсмическое зондирование. В толще воды помещают небольшой заряд взрывчатки и производят взрыв. Специальное приемное устройство регистрирует время вступления отраженных сигналов. Вычислениями определяют скорость распространения продольных волн, вызванных взрывом в толще земной коры. Характерные величины скоростей дают возможность разделять литосферу на несколько слоев различного состава.
В настоящее время в качестве источника используют пневматические устройства или электрический разряд. В первом случае в воде происходит выброс (практически мгновенно) небольшого объема воздуха, сжатого в специальном устройстве давлением 250-300 атм. На небольшой глубине воздушный пузырь резко расширяется и этим самым имитируется взрыв. Частое повторение таких взрывов, вызываемых устройством, которое называют воздушной пушкой, дает непрерывный профиль сейсмического зондирования и, следовательно, достаточно подробный профиль строения земной коры на всем протяжении галса.
Аналогичным образом используется профилограф с электрическим разрядником (спаркер). В этом варианте сейсмической аппаратуры мощность разряда, возбуждающего колебания, обычно невелика, и пользуются спаркером для изучения мощности и распределения неуплотненных слоев донных отложений.
Для изучения состава донных отложений и получения их образцов применяют различные системы грунтовых трубок и дночерпателей. Грунтовые трубки имеют, в зависимости от задачи исследования, различный диаметр, обычно несут на себе тяжелый груз для максимального заглубления в грунт, иногда имеют внутри поршень и несут на нижнем конце тот или иной замыкатель (кернопрерыватель). Трубка погружается в воду и в осадок на дне на ту или иную глубину (но обычно не более 12-15 м), и извлеченный таким образом керн, обычно называемый колонкой, поднимается на палубу судна.
Дночерпатели, представляющие собой грейферного типа устройства, как бы вырезают небольшой монолит поверхностного слоя донного грунта, который доставляется на палубу судна. Разработаны модели дночерпателей самовсплывающие. Они позволяют обойтись без троса и палубной лебедки и значительно упрощают способ получения образца. В прибрежных районах океана на малых глубинах применяют вибропоршневые грунтовые трубки. С их помощью удается получить колонки длиной до 5 м на песчаных грунтах.
Очевидно, все перечисленные приборы нельзя использовать для получения образцов (кернов) донных пород, уплотненных и имеющих мощность десятки и сотни метров. Эти образцы получают с помощью обычных буровых установок, смонтированных на судах. Для относительно небольших глубин шельфа (до 150-200 м) используют специальные суда, несущие буровую вышку и устанавливаемые в точке бурения на нескольких якорях. Удержание судна в точке осуществляется путем регулирования натяжения цепей, идущих к каждому из четырех якорей.
На глубинах в тысячи метров в открытом океане постановка судна на якорь технически неосуществима. Поэтому разработан специальный метод динамического позиционирования.
Буровое судно выходит в заданную точку, причем точность определения места обеспечивается специальным навигационным устройством, принимающим сигналы с искусственных спутников Земли. Затем на дно устанавливается довольно сложное устройство типа акустического маяка. Сигналы этого маяка принимает система, установленная на судне. После получения сигнала специальные электронные устройства определяют смещение судна и мгновенно выдают команду на подруливающие устройства. Включается нужная группа гребных винтов и положение судна восстанавливается. На палубе судна глубинного бурения размещены буровая вышка с установкой вращательного бурения, большой набор труб и специальное устройство для подъема и свинчивания труб.
Буровое судно «Гломар Челленджер» (пока единственное) осуществляет работы по международному проекту глубоководного бурения в открытом океане. Уже пробурено более 600 скважин, причем наибольшая глубина проходки скважин составила 1300 м. Материалы глубоководного бурения дали столько новых и неожиданных фактов, что интерес к их изучению чрезвычайный. При исследовании дна океана применяют много разнообразных приемов и методов, и можно ожидать в недалеком будущем появления новых методов, использующих новые принципы измерений.
В заключение следует кратко упомянуть об одной задаче в общей программе исследований океана - об изучении загрязнения. Источники загрязнения океана разнообразны. Сброс промышленных и бытовых стоков из прибрежных предприятий и городов. Состав загрязняющих веществ здесь чрезвычайно разнообразен: от отходов атомной промышленности до современных синтетических моющих средств. Значительное загрязнение создают сбросы с океанских судов, а порой и катастрофические разливы нефти при авариях танкеров и морских нефтяных скважин. Есть еще один способ загрязнения океана - через атмосферу. Воздушные течения переносят на громадные расстояния, например, свинец, попадающий в атмосферу с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. В процессе газообмена с атмосферой свинец попадает в воду и обнаруживается, например, в антарктических водах.
Определения загрязнения организованы в настоящее время в специальную международную систему наблюдений. При этом систематические наблюдения над содержанием загрязняющих веществ в воде возложены на соответствующие суда.
Наибольшее распространение в океане имеет загрязнение нефтепродуктами. Для контроля над ним применяют не только химические методы определения, но большей частью оптические методы. На самолетах и вертолетах устанавливают специальные оптические устройства, с помощью которых определяют границы площади, покрытой нефтяной пленкой, и даже толщину пленки.
Природа Мирового океана, этой, образно выражаясь, огромной экологической системы нашей планеты, еще недостаточно изучена. Доказательством такой оценки служат недавние открытия в различных областях океанологии. Методы изучения Мирового океана довольно разнообразны. Несомненно, в будущем, по мере того как будут найдены и применены новые методы исследования, наука обогатится новыми открытиями.
Страница 5 из 7
ИССЛЕДОВАНИЯ МИРОВОГО ОКЕАНА
Исследование, вернее недостаток его - одна из проблем Мирового океана. Знание может помочь человечеству решить множество задач, связанных как с использованием, так и с охраной океанских вод.
Человек стал осваивать Океан с незапамятных времён. Еще Александр Македонский (356 - 323 годы до н.э.) погружался в море в большом стеклянном сосуде, а в своих военных операциях прибегал к помощи ныряльщиков (например, при осаде Тира в 334 году до н.э.). Самые ранние упоминания о водолазных аппаратах относятся к 16 веку. Такие аппараты представляли собой лишенные дна колокола, в которые по трубам поступал воздух. Первый колокол, вмещавший в себя более одного водолаза был построен в 1690 году Эдмондом Галлеем (1656 - 1742 г.г.). Хорошо известный нам водолазный костюм с металлическим шлемом, сконструированный англичанином А.Зибе, еще в 1837 году широко использовался в подводных работах на глубине до 60 метров. В 1943 году Жак Ив Кусто и Эмиль Ганьян изобрели акваланг, который сделал водолаза значительно подвижнее.
В 1620 году Корнелиус Ван Дреббель построил первую подводную лодку, приводимая в движение двадцатью гребцами, она плавала по Темзе на глубине 5 метров. С 60-х годов нашего века подводные суда стали применяться для наблюдений и строительства; с 1973 года используются при подводной добыче нефти и газа для осмотра трубопроводов, ремонта и обслуживания платформ. Серьезные попытки исследовать большие глубины были начаты в 1930 году, когда у Бермудских островов Отис Бартон и Уильям Биб в батисфере - стальном шаре, опускаемом с корабля на тросе, погрузились до глубины 425 метров. 23 января 1960 года Жак Пиккар и Дональд Уолш в батискафе “ Триест" достигли глубины 10917 метров на дне впадины Челленджер в Марианском желобе.
Несмотря на то, что мореплавание имеет почти такую же длинную историю, как и сам человек, настоящие разносторонние исследования Океана начались только двести лет назад. Большой вклад внесли в океанографию тех времён Беринг, Лисянский, Беллинсгаузен, Крузенштерн, Лазарев, Литке, которые кроме чисто географических открытий, проводили также биологические изыскания, собирая научные коллекции, изучая растительный и животный мир Океана. В 1872-1876 годах английское судно «Челленджер» осуществило первую океанографическую экспедицию, которая принесла такое количество новых сведений, что над их обработкой пришлось потрудиться 70 ученым в течение 20 лет. Поистине этапным для мировой океанографии стало путешествие адмирала Макарова в 1886-1889 годах на корабле «Витязь». На фронтоне океанографического института в Монако «Витязь» назван среди десяти самых известных океанографических кораблей мира.
В ХХ веке, веке техники и электроники, подводные экспедиции получили новый импульс. Ведутся акустические, гидрологические, гидрохимические, геофизические, метеорологические и биологические наблюдения и исследования. Появились специальные научно-исследовательские суда, автономные буйковые станции, подводные лаборатории, разнообразнейшие батискафы и подлодки. Океан изучается как изнутри - на больших и малых глубинах, так и из космоса. Одной из самых известных программ изучения океана в ХХ веке были экспедиции Тура Хейердала. Эти международные экипажи построили по рисункам, найденным в Древнем Египте суда из тростника и папируса. Связав их особым способом, они совершили длительные морские переходы на кораблях" Ра-1 " и " Ра-2 ", доказав, что древние египтяне могли плавать на большие расстояния. Жак Ив Кусто со своей командой вносит огромный вклад в дело изучения океана. Его отчеты мы можем видеть по телевизору, а ученые пользуются его пробами и лабораторными исследованиями.
Интересы естествознания, использование минеральных ресурсов, прогноз стихийных бедствий, да и просто погоды, проблема искусственного регулирования биологической продуктивности требуют постоянного и обширного изучения Океана. Чтобы беречь этот резервуар жизни на планете, также и даже более чем необходимо его знать.
Океаны
Гидросфера - водная оболочка Земли. Мировой океан-главная часть гидросферы Земли. Термин «Мировой океан» ввёл в науку учёный-географ Ю.М. Шокальский. Мировой океан занимает 71% поверхности Земли. Он делится материками на 4 океана: Тихий океан (50% площади - 178,62 млн. км2), Атлантический (25% -91,56 млн. км2), Индийский (21% - 76,17 млн. км2) и Северный Ледовитый океан (4% - 14,75 млн. км2).
Состав и свойства воды
Вода в океане солёная. Это знают все. Солёный вкус придают содержащиеся в ней 3,5% растворённых минеральных веществ - в оснавном соединений натрия и хлора – основные ингредиенты столовой соли. Из неметаллических компонентов важны кальций и кремний, так как они участвуют в строении скелетов и раковин многих морских животных. Плотность морской воды равна примерно 1030 кг/м3 при температуре = 20 градусов. Плотность воды в океане меняется с глубиной из-за давления вышележащих слоёв, а также в зависимости от температуры и солёности.
Наиболее плотные массы воды в океане могут оставаться на глубине и сохранять пониженную температуру более 1000 лет. Преобладающий синий цвет морской воды связан с рассеянием солнечных лучей в воде мелкими частицами. Зарегистрировано проникновение солнечных лучей до глубины 700 метров. Радиоволны проникают в толщу воды лишь на небольшую глубину, зато звуковые волны могут распространяться под водой на тысячи километров. Высокое содержание солей препятствует её использованию для поливания сельскохозяйственных культур. Для питья морская вода также не пригодна.
Обитатели океана
Жизнь в океане необычайно разнообразна - там обитает более 200000 видов живых организмов. Большая часть морских организмов обитает на мелководье, куда лучше проникает солнечный свет. Широко известно такое явление как «апвеллинг» - поднятие к поверхности глубинных морских вод, обогащенных питательными веществам; с этим связано богатство и разнообразие органической жизни у некоторых побережий. Жизнь в океане представлена различными организмами - от микроскопических одноклеточных водорослей до китов, превышающих в длину 30 метров. Океаническая биота делится на следующие основные группы. Планктон представляет собой массу микроскопических растений и животных, которые образуют плавучие «кормовые угодья». Планктон состоит из фитопланктона и зоопланктона. Также существует нектон- это свободно плавающие в толще воды организмы, преимущественно хищники, включает более 20000 разновидностей рыб, а также кальмаров, тюленей и китов. Бентос включает в себя растения и животных, обитающих на дне на дне океана или вблизи дна, как на больших глубинах, так и на мелководье.
Растения, представленные различными водорослями (например, бурыми), встречаются также на мелководье, куда проникает солнечный свет.
Цунами
Катастрофические волны могут возникать в результате резкого изменения глубины дна (цунами), при сильных штормах и ураганах (штормовые волны) или при обвалах и оползнях береговых обрывов. Цунами могут распространяться в открытом океане со скоростью 700-800 км/ч. При приближении к берегу, волна цунами тормозится, одновременно увеличивается её высота. В результате на берег накатывается огромная волна высотой до 30 метров. Цунами обладает огромной разрушительной силой. Больше всего страдают районы, находящиеся вблизи таких сейсмически активных зон, как Аляска, Япония, Чили. Волны, приходящие от удалённых источников приносят более значительный вред. Подобные волны образуются при взрывных извержениях вулканов, как, например, при извержении вулкана на острове Кракатау в Индонезии в 1883 году. Ещё более разрушительными могут быть штормовые волны, порождённые ураганами (тропическими циклонами). Неоднократно подобные волны обрушивались на побережье Бенгальского залива; одна из них в 1737 году привела к гибели примерно 300000 человек. Сейчас имеется возможность заранее оповещать население прибрежных городов о приближающихся ураганах.
Катастрофические волны, вызванные оползнями и обвалами, относительно редки. Они возникают в результате падения крупных каменных глыб в глубоководные заливы; при этом происходит вытеснение огромной массы воды, коротая, обрушивается на берег. В 1736 году на остров Кюсю в Японии сошёл оползень, имевший трагические последствия: порождённые им три огромные волны унесли жизни около 15000 человек.
Ресурсы океана
Пищевые ресурсы океана
В океанах ежегодно вылавливается десятки миллионов тонн рыбы, моллюсков и ракообразных. В некоторых частях океанов добыча с применением современных плавучих рыбозаводов ведётся очень интенсивно. Почти истреблены некоторые виды китов. Продолжающийся интенсивный вылов может нанести сильный ущерб таким ценным промысловым видам рыбы, как тунец, сельдь, треска, морской окунь и мерлуза.
Минеральные ресурсы океана
Все минералы, которые находят на суше, присутствуют и в морской воде. Наиболее распространены там соли, магний, сера, кальций, калий, бром. Недавно океанологи обнаружили, что во многих местах дно океана буквально покрыто россыпью железомарганцевых концентраций с высоким содержанием марганца, никеля и кобальта. Найденные на мелководье фосфоритные конкреции могут использоваться в качестве сырья для производства удобрений. В морской воде присутствуют также такие ценные металлы, как титан, серебро, золото. В настоящее время в значительных количествах из морской воды добывается лишь соль, магний и бром.
Нефть
На шлейфе уже сейчас разрабатывается ряд крупных месторождений нефти, например у берегов Техаса и Луизианы, в Северном море, Персидском заливе и у берегов Китая. Ведётся разведка месторождений у берегов Западной Африки, у восточного побережья США и Мексики, у берегов арктической Канады и Аляски, Венесуэлы и Бразилии.
Энергии приливов
Уже давно было известно, что приливные течения, проходящие через узкие проливы, можно использовать для получения энергии в такой же степени, как водопады и плотины на реках. Так, например в Сен-Мало во Франции с 1966 года успешно действует приливная гидроэлектростанция.
Другие ресурсы
Почти три четверти солнечной энергии, поступающей на Землю, приходится на океаны, поэтому океан является идеальным накопителем тепла. К другим ресурсам океана можно отнести жемчуг, который образуется в теле некоторых моллюсков; водоросли, которые используются в качестве удобрений, пищевых добавок и пищевых продуктов, а также в медицине как источник йода, натрия и калия; залежи гуано- залежи птичьего помёта, добываемого на некоторых атоллах в Тихом океане и используемого в качестве удобрений.
Ресурсы морей России
Территорию нашей России омывает 13 морей: 12 морей Мирового океана и Каспийское море. Эти моря очень разнообразны по ресурсам.
Моря России имеют важное хозяйственное значение. Прежде всего, это дешевые транспортные пути, соединяющие нашу страну, как с другими государствами, так и с отдельными её районами. Через моря Северного Ледовитого океана проходит Северный морской путь – важная транспортная магистраль России. Это самый короткий путь от Санкт - Петербурга до Владивостока. Суда, следуя по Балтийскому, Северному и Норвежскому морям, идут по Северному морскому пути, проходя до Владивостока 14280 км. Россия располагает высокоразвитым морским транспортом. Особенно велика его роль во внешнеторговых перевозках.
Значительную ценность представляют биологические ресурсы морей, в первую очередь их рыбные богатства. В омывающих Россию морях обитает почти 900 видов рыб. Из более 250 видов промысловых. Всё более возрастает значение минерально-сырьевых ресурсов морей. Энергию морских приливов можно использовать для получения электроэнергии. В России есть пока лишь одна небольшая приливная электростанция - Кислогубская ПЭС на Баренцевом море.
Моря - это и места отдыха. Конечно, большая часть морей нашей страны имеет слишком суровые природные условия, чтобы там могли отдыхать люди. Но южные моря – Азовское, Чёрное, Каспийское и Японское привлекают большое количество отдыхающих.
Современные способы изучения океанов и морей
Большую роль в изучении океана играют экспедиционные суда, оборудованные специальной аппаратурой, в частности для изучения океанического дна. В Северном Ледовитом океане наблюдения за солёностью и температурой воды, направлением и скоростью течений, глубиной океана учёные ведут с дрейфующих станций.
Изучение глубин Мирового океана осуществляется с помощью разнообразных подводных аппаратов: батискафов, подводных лодок т. д. Наблюдения за океаническими течениями, волнами и дрейфующими льдами ведутся также из космоса. Космическая съёмка, что 1/3 всей покрыта масляной нефтяной плёнкой. 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 даже у берегов Антарктиды. В крови пингвинов найден ядохимикат, вынесенный с полей через и моря в океан. Там он попал в организм рыб, которыми питаются пингвины. Международные соглашения об охране вод океана призывают разумно использовать богатства океана и охранять его неповторимую природу. В первую очередь это необходимо самому человеку.
Вспоминаем: Что такое Мировой океан? На какие части он подразделяется? Каковы основные формы океанического дна? Как изменяется температура океанских вод? Каковы виды движения вод в океане? Под воздействием каких причин образуются морские волны, цунами, океанские течения, приливы и отливы? В чем особенности морских растений и животных и как они распределяются в океане? Какие богатства Мирового океана используются человеком? Каково отрицательное воздействие человека на океан? Как бороться с загрязнением вод Мирового океана?
Ключевые слова: экспедиционные суда, дрейфующие станции, подводные аппараты, искусственные спутники и космические корабли.
1. Изучение океана в прошлом. Океан всегда поражал человека своими просторами, мощью, загадочными далями. Древние люди пытались по-своему объяснить непонятные явления в океане. В их воображении возникали не природные процессы, а морские духи, а затем и божества. У древних греков это были Посейдон, а у римлян – Нептун.
В настоящее время моряки всех стран не забывают о своем покровителе Нептуне и устраивают в честь его праздник.
Если на суше осталось не так уж много неизведанных территорий, то в глубинах океана и сейчас немало неизведанного и даже загадочного. Раньше всего люди познакомились с тем, что происходит на поверхности океана и в прибрежных, неглубоких его частях.
Первыми исследователями океана были ныряльщики за жемчугом и морскими губками. Ныряли они безо всяких приспособлений и могли находиться под водой всего несколько минут.
2. Современные исследования Мирового океана. Прошло немало времени, прежде чем у исследователей появились тяжелые жесткие костюмы - скафандры, соединенные шлангом и тросом с кораблем. В сороковые годы XX века Ж.И.Кусто изобрел акваланг. Это открыло дорогу для исследования морских глубин широкому кругу людей: археологам, геологам, океанологам, спортсменам-подводникам (рис. 110).
Несмотря на опасности, подстерегающие исследователей в океане, изучение его не прекращается.
Исследование океана осуществляется с помощью специальных экспедиционных судов, дрейфующих станций, искусственных спутников Земли, подводных аппаратов. Один из них – батискаф – называют подводным дирижаблем (рис. 111).
Рис. 111. Батискаф
На батискафе "Триест" в 1960 году швейцарский ученый Жак Пикар с помощником спустились в Марианский желоб на глубину около 10 500 м. Иногда на глубине 10-20 метров устанавливают подводные дома - лаборатории.
Важная роль в изучении океанов и морей принадлежит искусственным спутникам Земли и космическим кораблям. Со спутников, например, изучают морские течения, ведут наблюдения за теплым течением Гольфстрим, морскими волнами и льдами.
Океан изучается всесторонне. Выясняются свойства воды, ее движение на разных глубинах, особенности морских организмов и их распространение, измеряются глубины, берутся и исследуются образцы донных осадков.
При необходимости изучения больших участков океана ученые разных стран объединяют свои усилия. В таких исследованиях участвуют десятки специальных судов, самолеты, подводные аппараты, искусственные спутники Земли.
Результаты исследований имеют большое значение для судоходства, рыболовства, поисков полезных ископаемых и их добычи.
1. Как изучают Мировой океан? 2. Какую роль в исследовании океанов играют искусственные спутники Земли и космические корабли? 3. Почему необходимо изучать океан? 4* Знаете ли вы, когда проводится праздник Нептуна и каким ритуалом он сопровождается?
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
