Энциклопедия о строении земли

Исследования Мирового океана в XX в.

Выше мы довольно обстоятельно познакомились с тем, как в течение XIX века менялось отношение к исследованию океанов и морей. Вот уже почти не осталось районов, не посещенных кораблями и не нанесенных на карту. Ученые и моряки не только хорошо знают особенности условий плавания в отдельных морях и проливах, режим погоды на главных морских трассах. Теперь уже ясно, что воды Океана едины, что существует прямая связь между явлениями в полярных морях и экваториальных водах, что сложные процессы, происходящие в океанах, определяют погоду на всей планете. Все это обусловливает новые подходы к исследованию океанов. Наряду с единичными кругосветными плаваниями, обеспечивавшими кратковременные посещения различных частей океана, начинаются систематические, повторяющиеся в разные сезоны и годы исследования отдельных районов. Все больше внимания уделяется моделированию процессов, происходящих в океанах: в искусственных бассейнах изучают механизм образования волн разного типа под действием ветра и сейсмики, схемы ветровых и приливных течений, исследуют теплообмен между водой и атмосферой и другие физические процессы. Много внимания уделяется и химизму вод, составу солей в Океане, для чего необходимы лабораторные анализы и эксперименты. Все это требует нового оснащения исследовательских кораблей, новых кадров ученых, налаживания международных контактов для изучения океанов. И результаты крупных плаваний становятся достоянием мировой науки.

Советское экспедиционное судно «Витязь» — плавучий научно-исследовательский институт.

Рубеж столетий оказался очень существенным для изучения Мирового океана. После знаменитых экспедиций на кораблях «Челленджер» (Англия, 1872— 1876), «Витязь» (Россия, 1886—1889), «Фрам» (Норвегия, 1893—1896) и некоторых других складывается новая наука — океанография. Она изучает подразделения Мирового океана на естественные районы — океаны и моря, их глубины, химический состав и физическое состояние морских вод (их течения, температуру и т. д.). В первой четверти XX в. не только резко возрастает число экспедиций и техническое оснащение кораблей, но и разрабатывается общая теория океанографии.

В это время в ряде стран появились обобщающие труды, в которых дано подробное описание океанов: немецкого океанографа Отто Крюммеля, француза Туле, российского ученого-моряка И. Б. Шпиндлера. Замечательной оказалась книга Ю. М. Шокальского «Океанография», вышедшая в России в 1917 г.

Эта книга, удостоенная премии Российской Академии наук, подвела итог описательному этапу развития науки о море — океанографическому. Значительно повышается и комплексность исследований. И в этой области очень велика роль русской науки.

Здесь первым следует назвать корабль «Андрей Первозванный», который начал работу в 1898 г. и вел ее до 1906 г. в Баренцевом море в составе Мурманской научно-промысловой экспедиции. Возглавлял ее известный впоследствии советский океанолог Николай Михайлович Книпович. Деятельность экспедиции была основана на принципе комплексности, взаимосвязанности различных процессов в океане.

В первые годы века проходили и другие интересные экспедиции. В том же Баренцевом море совершал плавание первый в мире мощный — 10 000 лошадиных сил! — ледокол «Ермак», построенный по проекту адмирала С. О. Макарова в Англии. Эта экспедиция дала очень интересный материал для оценки ледовых условий плавания. Несмотря на то что было лето (июнь), корабль зажало льдами, и он около месяца дрейфовал.

В 1901—1902 гг. в Карском, море Лаптевых и Восточно-Сибирском море работала экспедиция Эдуарда Васильевича Толля, которая привезла интересные материалы по морским льдам и географии берегов.

Наконец, на рубеже веков был сделан чрезвычайно важный организационный шаг, способствовавший быстрому росту молодой науки океанографии. На Географическом съезде в 1898 г. было решено создать Международный совет по изучению морей, и в 1902 г. такой Совет был создан. От России в его состав вошли С. О. Макаров и Н. М. Книпович. Первоначально руководимые Советом исследования ограничивались частью Мирового океана, омывающей берега Западной и Северной Европы. Но впоследствии этот Совет, активно действующий и сейчас, по существу возглавил исследование Океана. Одной из очень важных мер, предпринятых Советом, была стандартизация способов и мест наблюдений. Когда океанографические работы еще только начинались, разные страны и разные ученые вели такие наблюдения по-своему, и сравнивать работы разных стран и даже разных кораблей оказалось невозможно. Мало того, некоторые океанографические характеристики определялись по-разному. И если, например, измерение температуры по Реомюру, Цельсию и Фаренгейту нетрудно было пересчитать по одной шкале, в определении плотности воды были принципиальные расхождения в разных способах. В 1901 г. Совет издал «Гидрографические таблицы», в которых была дана единая система определения солености и плотности воды и некоторых других характеристик. Эти таблицы до сих пор лежат в основе всех последующих таблиц подобного типа. Главная их идея состоит в том, что все многообразие основных физико-химических характеристик вод океана приводится к сравнению с одним и тем же стандартом.

Наконец, Совет разработал так называемые стандартные разрезы. Дело в том, что станции метеорологической сети на суше твердо, стоят каждая на своем месте. В открытом море, даже на сравнительно малой глубине, укрепить станции в определенных точках весьма трудно. Поэтому корабли должны приходить в эти точки через определенные сроки и в одно и то же время, чтобы производить наблюдения на определенных- горизонтах. Такая система дает возможность строить карты и разрезы распределения характеристик для одного и того же момента времени, т. е. получать материалы, подобные синоптическим картам погоды. В этих работах принимали участие Великобритания, Германия, Дания, Норвегия, Швеция, а также некоторые другие страны. Россия свою часть работ вела на «Андрее Первозванном» в Баренцевом море и на других судах в Балтийском. Эта весьма сложная работа продолжается и теперь, как будет видно, она не только не завершена, но встречает все новые и новые трудности. Вскоре работу Совета пришлось приостановить — разразилась первая мировая война 1914 г.

Океанографические исследования велись не только в рамках Совета по изучению морей. В первые годы века много внимания уделялось полярным областям Мирового океана.

В Антарктике работали английские корабли «Дискавери» (1901—1904) и «Скотия» (1902—1904), немецкие «Гаусс» (1901—1903) и «Дейчланд» (1911 — 1912), французский «Пуркуа-па» (1908—1910) и др. В открытом океане наиболее значительным было плавание германской экспедиции на судне «Планет» (1906—1907) и норвежской «Михаил Саре» (1910). В арктических водах плавали «Бельгика» (1905) и норвежские «Йоа» (1901), «Фритьоф» (1910) в Гренландском море. Русские суда «Таймыр» и «Вайгач» исследовали арктические воды от Берингова пролива до Карского моря (1913—1915). Эта экспедиция совершила величайшее географическое открытие первой половины нашего столетия — открыла, уточнила восточные берега Северной Земли.

Перерыв в исследованиях, вызванный войной, продолжался недолго. В нашей стране уже в 1921 г., после изгнания интервентов, возобновились работы на Кольском меридиане (33° 30' в. д.) — одном из стандартных разрезов, принятых Международным советом по изучению морей, на котором наблюдения

начались в 1898 г. Мурманской научно-промысловой экспедицией. Наблюдения на этом разрезе, где теплые воды Гольфстрима проникают в Арктику, имеют важное климатологическое значение. Продолжительность наблюдений приближается к столетию.

Мурманская промысловая экспедиция вела свои исследования в тесном контакте с Мурманской биологической станцией, основанной в 1899 г. 1921 год можно с уверенностью считать годом рождения советской океанологии. 10 марта этого года В. И. Ленин подписал декрет о создании Плавучего морского научного института (Плавморнин). Первенцем советского исследовательского флота был «Персей». Плавморнин некоторое время являлся центром комплексных океанологических исследований в нашей стране, а затем на его основе были созданы другие учреждения, которые ведут океанологические работы.

Понятие «океанология», как наука о процессах в океане, прочно закрепившееся в нашей стране примерно с конца 30-х годов, по мнению многих исследователей, шире, чем «океанография». Дело даже не в том, что океанография, соответствующая времени своего расцвета, больше была описательной наукой об океанах и морях. Океанография много сделала для изучения физики и химии моря, воздействия океана на погоду Земли. Океанология кроме этих вопросов включает в себя исследование биологии океана, строения и развития морского дна.

Она исследует океан не сам по себе, а как часть гидросферы, в тесном взаимодействии с другими сферами планеты. Очень важно отметить, что после потрясения, вызванного империалистической войной, молодая Советская республика первой, раньше других стран, стала продолжать начатые исследования.

Вскоре началось плавание замечательной норвежской экспедиции в Восточно-Сибирском море на корабле «Мод» (1922—1924), которая принесла чрезвычайно важные сведения о течениях, приливах и льдах, имеющие значение не только для района экспедиции, но и для развития теоретических основ науки о море. В этой экспедиции проявился талант X. У. Свердрупа — впоследствии крупнейшего океанолога.

Видное место в исследовании океана занимает германская экспедиция на корабле «Метеор» (1925—1927), которой руководил А. Мерц. Эта экспедиция охватила систематическими наблюдениями почти весь Атлантический океан, применяя наиболее совершенные по тому времени приборы. Например, к 1912 г., когда была составлена первая карта глубин (батиметрическая) Мирового океана, имелось около 16 тыс. измерений, проведенных при помощи проволочного лота. А «Метеор» за два года собрал 68 тыс. измерений глубины при помощи эхолота — прибора, основанного на использовании скорости звука в воде.

Следующая важная экспедиция была проведена океанографами США на немагнитной шхуне «Кар-неги» (1928—1929) под руководством X. У. Свердрупа. К сожалению, судно это сгорело в бухте Апиа (Самоа), не успев закончить намеченные работы. Но все же экспедиция собрала весьма значительный материал о Тихом океане и по многим принципиальным вопросам науки о море.

Важную роль в дальнейших исследованиях сыграл Второй международный полярный год (2 МПГ, 1932—1933). Основные его задачи были связаны главным образом с метеорологией, климатологией, геофизикой и т. д., с тем чтобы выявить, какие изменения произошли за 50 лет после 1 МПГ (1882— 1883). По предложению ученого секретаря Советского комитета 2 МПГ Николая Николаевича Зубова, в программу были включены и морские работы. Главный вклад здесь внесли советские ученые. В навигации 1932 и 1933 гг. во всех морях, омывающих берега Советского Союза, были проведены почти одновременные исследования, которые дали очень много и для познания отечественных морей, и для развития теоретических направлений океанологии.

Следующий, качественно новый шаг в науке о море опять-таки связан с научной деятельностью нашей страны. Это исключительная по смелости замысла и четкости осуществления экспедиция «Северный полюс» (СП-1, 1937). Четыре отважных исследователя И. Д. Папанин, П. П. Ширшов, Е. К. Федоров и 9. Т. Кренкель высадились на льдину около Северного полюса и, дрейфуя на ней несколько месяцев, собрали такой замечательный материал о характере дрейфа льдов, о распределении по глубине вод с разной температурой, о жизни организмов в морских глубинах и т. д., что тогда говорили о новом — после Нансена — открытии Северного Ледовитого океана. Впоследствии, после окончания второй мировой войны, исследования Арктики с дрейфующих станций получили широкое развитие,

В 1941 г. был использован новый прием изучения Арктики — при помощи самолета. Весной этого года самолет «СССР-Н-169» совершил несколько посадок на арктические льды в районе так называемого Полюса недоступности, к северо-востоку от острова Врангеля, причем в каждой точке были произведены океанологические наблюдения. Этот опыт принес необычайно плодотворные результаты, и в дальнейшем подобные операции проводились ежегодно по всей акватории Арктического бассейна.

Осенью 1939 г. разразилась Вторая мировая война, которая летом 1941 г. захватила и Советский Союз. Конечно, во время войны экспедиционные работы были прерваны, но обработка собранных ранее сведений продолжалась. В нашей стране появляются книги Н. Н. Зубова («Морские воды и льды», 1938, «Льды Арктики», 1941), В. В. Шулейкина («Физика моря», 1941), «Океанологические таблицы», второе, расширенное издание, 1941) и т. д. За рубежом выходит классическая книга X. У. Свердрупа в соавторстве с Флемингом и Джонсоном. Эта книга, многократно переиздававшаяся, до сих пор считается одной из основополагающих в науке об Океане.

За время войны особенно хорошо развивались те вопросы океанологии, которые были насущно необходимы для победы. Дальше всего, и теоретически и экспериментально, продвинулись вперед прежде отстававшие разделы науки: акустика и волнение.

Вскоре после окончания войны возобновились и экспедиционные работы. В нашей стране уже в 1944 г. начались работы в Белом и Карском морях. Но качественный перелом в постановке всех океанологических исследований произошел в 1949 г., когда вышел в море новый советский экспедиционный корабль «Витязь», воплотивший в себе идеи ленинского декрета о плавучем морском институте. Если «Персей» имел водоизмещение 450 т, скорость 6 узлов, продолжительность плавания 3 недели, лабораторий 5, научных сотрудников 16, то водоизмещение «Витязя» уже 5500 т, скорость поднялась до 13 узлов; он может без захода в порт плавать 2¹/₂ мес., а в его 13 лабораториях одновременно работают 70 научных сотрудников, «Персей» мог работать на глубинах до 500—1000 м, «Витязь» способен исследовать предельные глубины океана (11 022 м). Первые же рейсы «Витязя», начавшиеся в Охотском, Японском и Беринговом морях и в северо-западной части Тихого океана, принесли огромное количество новых сведений, существенно изменивших карты этого района. «Витязь» начал новый период в изучении океана. Вскоре после первых экспедиций он вышел в открытый Тихий океан, затем в Индийский. Подобно «Персею», он является школой для молодых океанологов, которые теперь сами стали учителями следующего поколения.

За рубежом в послевоенные годы тоже усиливаются океанологические исследования. Кругосветные плавания совершают «Альбатрос» (Швеция, 1948), «Галатея» (Дания, 1949), «Челленджер II» (Англия, 1951—1952), которые приносят чрезвычайно много новых сведений о рельефе дна океана, о донных отложениях, о жизни в океане, о физических характеристиках его вод.

Развертывание работ отдельных стран, в числе которых выделяются Советский Союз, США, Япония, Англия, Дания и др., приводит к необходимости координации усилий всех стран. В 1955 г. США, Япония и Канада предприняли совместную океанографическую съемку северной части Тихого океана — больше двадцати кораблей в течение одного месяца покрыли однородными наблюдениями огромную акваторию.

На основании этой работы, а главным образом на опыте 2 МПГ создана новая организация — Международный геофизический год (МГГ, 1957—1958). В это время в Мировом океане работали многочисленные экспедиции целого ряда стран, по одинаковой программе, под единым руководством и с единой системой сбора и обработки всех результатов наблюдений. Успеху МГГ помогло и то, что в 1956 г. начались совместные международные исследования Антарктики. И не удивительно, что с общего согласия всех стран-участниц программа была продолжена еще на год (1959) под знаком «Международное геофизическое сотрудничество».

Океанологи за работой (взятие пробы морского дна).

В Тихом океане основные исследования проводил советский корабль «Витязь», экспедиции на котором изучали течения, распределение температуры, солеСоветское научно-исследовательское судно «Академик Королев». На нем 29 лабораторий, оснащенных новейшим оборудованием.

В 1959 г. в Нью-Йорке состоялся Первый международный океанографический конгресс, вновь подтвердивший необходимость координировать работы различных стран по исследованию океана, составить единую программу таких исследований. Но и до разработки такой единой программы проводятся коллективные исследования отдельных океанов или их частей по специальным программам.

В 1959—1965 гг. проводилась Международная индоокеанская экспедиция. Ее начал 6 октября 1959 г. «Витязь». В этом плавании он прошел около 30 тыс. миль. На дне Индийского океана были обнаружены обширные возвышенности и отдельные горы. В глубинных слоях океанских вод обнаружено много неизвестных науке видов различных животных и рыб. А через год в Индийский океан направились корабли 15 государств. Начиная уже с 1962 г., по существующему Международному соглашению 22 стран об океанографических исследованиях Индийского океана, там ежегодно работает экспедиция на 30 судах. Кроме «Витязя» в Тихом океане ведут исследования и другие советские корабли.

В тропической зоне Атлантического океана и в Гвинейском заливе с 1958 г. находится экспедиция десяти стран — СССР, США, Франции, Англии и др. В этой части Мирового океана проводит большую работу советское судно АН СССР «Михаил Ломоносов» и научно-исследовательские рыболовные траулеры.

В 1963—1964 гг. проведено три цикла операции «Эквалант» в экваториальной части Атлантического океана силами десятка стран. В 1966 г. в проливе между Исландией и Фарерскими островами проходила операция «Оверфлоу» («Перелив») с участием 14 судов десяти стран. С 1965 г. началась операция «СИК» (Совместное изучение течения Куро-Сио), продолжающаяся и сейчас; уже на первых этапах в ней приняло участие 40 кораблей семи стран. В этих предприятиях наша страна ведет весьма значительные работы на кораблях «Витязь», «Михаил Ломоносов», «Академик Курчатов» и т. д.

В 1965 г. начались работы по программе Международного гидрологического десятилетия. Их цель — изучение вод суши, что важно и для океана, так как реки впадают в него. Более ста стран будут участвовать в этих исследованиях.

В мае—июне 196,6 г. в Москве проходил Второй океанографический конгресс под лозунгом «Океан на благо человека». На нем было решено проводить начиная с 1967 г. пятилетние исследования по Международной биологической программе с целью учета биологической продуктивности океана, значение которой в обеспечении человечества непрерывно возрастает.

В 1967 г. в Баренцевом море работала экспедиция СССР, Норвегии и Англии. Целью ее было определение «урожайности» рыб. На следующий год эти работы были продолжены 4-й океанографической экспедицией тех же трех названных стран. Кроме прочих работ была проведена океанографическая съемка Баренцева моря и восточной части Норвежского моря.

Современная океанология развивается в двух главных направлениях: детализации подробностей знания отдельных процессов и создания крупных теоретических обобщений. В ее развитии немалую роль должны сыграть налаживаемая сейчас Международная система постоянных океанологических станций в открытом океане (ОГСОС) и экспедиционные исследования отдельных районов Мирового океана, которые проводятся объединенными силами многих стран.

Научно-исследовательское судно «Флип» (США), длиной 108 м и водоизмещением 600 т, заполнив балластные цистерны, вертикально погружается в воду на глубину до 100 м. На четырех рабочих этажах располагаются сотрудники и экипаж.

Океанология решает много теоретических и практических задач, которые можно сгруппировать в несколько основных направлений исследований. Одно из них обеспечивает интересы службы погоды и климатологии. Оно рассматривает не только влияние океана на погоду, но и основные закономерности изменения во времени температуры воды, ее солености и т. д.

На снимках фазы перехода «Флипа» в. рабочее положение.

Другое направление связано с теоретическими океанологическими проблемами (движение океанических вод, система течений, перенос ими наносов и т. д.). Третье, весьма интенсивно разрабатываемое в нашей стране, — комплексное направление, рассматривая кроме физических и химических вопросов также биологические и геологические, главное внимание уделяет взаимосвязи и взаимообусловленности различных явлений в океане, рассматривает его как единое целое.

Наконец, большое значение имеют и оперативные, прикладные исследования, связанные с разведкой льдов, поиском рыбы, проектированием портов и другими запросами практики. При этом резко повышается техническое оснащение океанологии.

Прежде всего повышается класс кораблей. К 70-м годам флагманом советского исследовательского флота стал корабль «Академик Курчатов», еще более крупный, чем «Витязь», оснащенный электронной аппаратурой, вычислительными машинами, разнообразными самописцами по очень тонким характеристикам вод и дна океана.

После войны появились и совсем новые средства исследования, одно перечисление которых может показать характер развития технических средств в области океанологии: подводные лодки («Северянка», СССР, 1950), батискафы («Триест», США, 1957, и др.). аквалангисты, «прыгающее блюдце» («Дениз», Франция, 1959), «плавающая труба» («Флип», США, 1962), подводные дома (Франция, США, СССР — «Черномор»-68 и -69), система космических спутников и т. п.

Первая «деревня» на дне океана. В Красном море на глубине 15 м группа акванавтов под руководством Жака-Ива Кусто проверяет возможность существования человека под водой в течение длительного времени.

Резко возросла точность определения основных океанологических характеристик — в целом в 10 раз, а в некоторых отношениях, главным образом в отношении геологических исследований, еще больше.

Океанологические исследования в XX в. приобрели международный характер. Недаром важность изучения океана сравнивалась с космическими исследованиями. Ведь исследование океана связано с перспективами обеспечения человечества пищевыми, минеральными и энергетическими ресурсами и даже с обеспечением водой, не говоря уже о текущих практических интересах промысла, транспорта, службы погоды и т. д.

Советская океанологическая наука по объему работ, их техническому оснащению, а главное, по широте научных исследований занимает одно из первых мест в мире. Программы советских исследований поражают своей масштабностью.