Текст книги "Атака на неизведанное"

Автор книги: Ганс-Юрген Брозин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 7 страниц)

Ганс-Юрген Брозин
Атака на неизведанное

Предисловие

 ^{С кругосветного плавания «Челленджера» началось систематическое исследование Мирового океана}

В последнее время интерес к изучению Мирового океана неуклонно растет. Это вызвано как все расширяющимся освоением огромных биологических и сырьевых ресурсов океана, так и вновь возникающими научными и техническими проблемами, решение которых требует поисков новых методов океанологических исследований. Среди них важное место занимают прямые наблюдения, проводимые человеком, находящимся под водой.

Предлагаемая вниманию читателей книга охватывает широкий круг проблем, связанных с океанологическими исследованиями и главным образом с непосредственным проникновением человека в подводный мир.

Как в нашей стране, так и за границей в последние годы появилось много научно-популярных работ, посвященных разным аспектам исследования океанической толщи. Брошюра Г.-Ю. Брозина выгодно отличается от большинства из них сжатостью изложения, хотя в ней рассматриваются самые различные вопросы, касающиеся деятельности человека под водой.

Значительное место уделено истории развития исследований в океане, начиная с первых океанографических экспедиций на «Челленджере», работ адмирала С. О. Макарова на корвете «Витязь» и Ф. Нансена во время знаменитого дрейфа «Фрама» и кончая советскими исследованиями последних лет.

В глубь веков уходит появление первых водолазов. Автор прослеживает историю проникновения человека в море с попыток первых погружений, предпринятых еще Александром Македонским, и до создания самых современных батискафов.

Читатель с интересом познакомится с различными батисферами, «подводными домами» и батискафами, уникальным буем Кусто. Среди батискафов, конечно, не забыт и «Триест», совершивший рекордное погружение в Марианский желоб на глубину более 10 000 м.

В Советском Союзе подводным исследованиям придается очень большое значение. Ведутся разработки различных подводных домов, в частности и новой модели подводной лаборатории «Черномор». Недавно Академия наук СССР приобрела в Канаде два батискафа «Pises», рассчитанных на погружение до 2000 м. Каждый из батискафов управляется двумя пилотами и берет на борт научного сотрудника. Серьезное внимание уделяется созданию подводных манипуляторов.

Книга очень оптимистична. Эпиграфом к ней могли бы быть поставлены приводимые автором в тексте слова директора Института океанологии АН СССР члена-корреспондента АН СССР А. С. Монина, сказанные им в одном из интервью: «Человек по природе смел и предприимчив. Он все глубже проникает в бездну морей».

Книга, безусловно, будет интересна читателям самого различного возраста и профессий.

М. Козлянинов

Неизведанное море

Последние два десятилетия явились началом новой эры научных открытий, захватывающих нас смелым новаторством. Запуск 4 октября 1957 г. первого искусственного спутника Земли – Спутника 1 положил начало проникновению в космос. Всего лишь три с половиной года понадобилось для того, чтобы первый человек – Юрий Гагарин – покорил космическое пространство, а через восемь лет американские астронавты вступили на Луну. Ho еще раньше этих событий новейшую информацию давали автоматические приборы и зонды. С 1960 г. несут свою службу метеорологические спутники, позволяющие вести непрерывные наблюдения за погодными процессами на Земле. Наконец, советская орбитальная станция «Салют» стала первой пилотируемой космической лабораторией нашей планеты. Благодаря этому изучение околоземного космического пространства поднялось на более высокую ступень и открыло новые возможности в исследовании Земли.

На фоне грандиозных успехов в изучении космоса несколько отодвинулись на задний план достижения в исследовании океанов и морей, занимающих большую часть нашей планеты. Правда, погружение батискафа «Триест» в 1960 г. на максимальную глубину в океане вызвало сенсацию, подобную сенсации, связанной с проникновением в космос. Привлекли к себе внимание и первые обитаемые «подводные дома». И все же многое в деятельности человека в изучении Мирового океана было почти обойдено молчанием.

В то время как пилотируемые космические корабли облетают Землю на высоте сотен километров, к неисследованным планетам с поразительной точностью запускаются автоматические станции, морские глубины, непосредственно доступные человеку, ограничиваются всего лишь несколькими сотнями метров. Несмотря на тысячелетнюю связь человека с морем, океан хранит в себе много тайн и еще целый ряд проблем ждет своего разрешения.

Проникновение человека в глубины моря, трудности длительного пребывания в нем – лишь одна сторона этой сложной проблемы. Даже такая важная задача, как исследование и измерение пространственных характеристик морей, до сих пор не решена. Необходимым условием использования морей в интересах человека является прежде всего накопление знаний о процессах, происходящих в Мировом океане, об их причинах и основных закономерностях. Без этих знаний невозможно освоение морских ресурсов. Однако непродуманное вмешательство в происходящие в море процессы может вызвать нежелательные изменения естественных условий, которые не смогут быть ликвидированы или будут устранены лишь с большим трудом.

Огромные размеры Мирового океана, занимающего свыше двух третей земной поверхности, и его большая глубина затрудняют исследование происходящих в море процессов. Из 510 млн. км ²земной поверхности 361 млн. км ², или 71 %, приходится на океаны и моря, в то время как суша составляет только 149 млн. км ², или 29 %. Мировой океан имеет среднюю глубину 3790 м. На глобусе диаметром 335 см она соответствовала бы углублению всего в 0,1 мм, т. е. примерно была бы равна линии, оставляемой чертежным пером средней толщины. (Для сравнения вспомним, что средняя высота материков 875 м.)

Соотношение между протяженностью и глубиной Мирового океана составляет примерно 10 000:1. Поэтому в происходящих в океане явлениях главную роль играют процессы большого горизонтального масштаба в сравнительно незначительной вертикальной толще. В качестве примера можно упомянуть хотя бы о сильных морских течениях. Однако не следует упускать из виду, что и вертикальные процессы имеют важное значение для океанических условий. Доказательством служат процессы вертикального перемешивания.

Соотношение масштабов океана в горизонтальной и вертикальной плоскостях практически не позволяет геометрически воссоздать подобие океанических процессов на модели. Например, если бы мы попытались изобразить без искажений Балтийское море, длина которого около 1500 км и средняя глубина 55 м, то модель при длине свыше 27 м должна была бы иметь толщину в 1 мм. В этом водном слое, в соответствии с естественными условиями, должна была бы моделироваться разница температур в летнее время более чем в 15 ^°С, а содержание соли на дне было бы примерно в 2 раза больше, чем на поверхности, и, наконец, направление течений многократно изменялось бы с глубиной.

Огромная водная поверхность Мирового океана разделена материками на несколько больших океанов, в которых, в свою очередь, более или менее отчетливо выделяются отдельные районы и окраинные моря. Согласно данным океанологических исследований последнего времени теперь склоняются к тому, что, помимо трех известных океанов – Атлантического, Индийского и Тихого, следует выделить еще четвертый – Арктический океан. Он включает воды Северного полярного моря, которое ранее считали окраинным морем Атлантического океана. Южное полярное море до сего времени еще не получило собственного наименования, и антарктические воды соответственно относят к Атлантическому, Индийскому и Тихому океанам.

При рассмотрении рельефной карты морского дна вызывает удивление, что она выглядит такой же сложной, как карта поверхности суши. Если встречающиеся на Земле естественные возвышенности и низменности расположить по закону частоты распределения случайных величин, то получится так называемая гипсометрическая кривая. Она позволяет определить также некоторые важные закономерности увеличения глубин в море, причем отдельные отрезки кривой могут характеризовать соответствующие крупные формы рельефа морского дна.

Мелководное море, или шельф, – это прилегающая к материку часть морского дна с глубинами до 200 м. Эта область глубин охватывает около 27,4 млн. км ², или 5, 4 % земной поверхности. В настоящее время непосредственное вторжение человека в море и его деятельность по освоению морских ресурсов сосредоточены главным образом именно в этой области.

К шельфу прилегают материковые склоны, которые опоясывают континенты ниспадающим рантом длиной свыше 300 тыс. км и глубиной около 3000 м. Области с глубинами до 3000 м составляют 10,7 % земной поверхности.

Значительную часть морского дна занимают глубоководные области (ложе океана). 77 % Мирового океана, или 53,6 % всей земной поверхности, имеют глубины между 3000 и 6000 м.

Наконец, наибольшие глубины Мирового океана приходятся на глубоководные впадины [1]1
  В последние время их принято называть «глубоководными желобами». (Здесь и далее – примечания переводчика).


[Закрыть]. Области с глубинами более 6000 м составляют всего 1 % земной поверхности. Глубина в 11 034 м в Марианском желобе до сего времени считается самой большой в Мировом океане.

Как крупные формы рельефа морского дна должны быть упомянуты также срединноокеанские хребты, общая длина которых свыше 70 тыс. км и которые в виде сомкнутых подводных горных цепей прослеживаются во всех океанах.

Однако изображение форм рельефа морского дна еще очень несовершенно. Точность многих современных морских карт не превышает степень точности географических карт, составленных примерно 250 лет назад. Обширные морские области или совсем не измерены или измерены очень приближенно. В 1969 г. только четверть всей береговой линии Мирового океана была обеспечена картами масштабом в 1:75 000. Когда в начале 60-х годов был рассмотрен проект международной карты мира в масштабе 1: 1 000 000, выяснилось, что если для континентов такая карта может быть построена для 64 % их поверхности, то для морских областей – всего лишь для 1,4 %.

В то время как для большей части суши, кроме топографических карт, имеются также данные более или менее обширных геологических съемок, то во всем Мировом океане, исключая зону шельфа, к концу 60-х годов было только около 20 глубинных буровых скважин, несколько сотен образцов горных пород, собранных на поверхности морского дна, и менее 200 сейсмических профилей. Однако в связи с ростом использования морских ресурсов быстро возрастает потребность в точных батиметрических картах моря, необходимых для решения как научных, так и практических задач.

Использование богатств моря

Как и в прежние времена, сейчас при исследовании моря важной движущей силой является развитие торговли. С ускорением научно-технического прогресса, с ростом мирового производства все большее значение приобретают морские сообщения между теми, кто производит продукты, и теми, кто их потребляет. Море стало важнейшим связующим путем между отдельными кооперирующими друг с другом экономическими районами. Менее чем за 10 лет транспорт грузов по морю удвоился. Только в 1970 г. было перевезено около 2,2 млрд. т товаров. С каждым годом морской товарооборот увеличивается более чем на 100 млн. т и можно ожидать, что в 1980 г. он составит 4–5 млрд. т. С ростом морской торговли резко увеличивается мировой торговый флот, который в настоящее время насчитывает около 30 тыс. судов общим водоизмещением 247 млн. регистровых брутто-тонн.

При этом отчетливо наблюдаются структурные изменения в судоходстве. С перераспределением энергетических ресурсов и с развитием химической промышленности в перевозках значительно возросла доля жидких грузов и в первую очередь нефти. Если в 1937 г. поставки жидких грузов составляли около 105 млн. т., то в 1970 г. по морю на специальных наливных суднах было перевезено свыше 1 млрд. т нефти, т. е. более половины всех грузов, транспортируемых морем. Соответственно резко возросло число наливных судов, причем быстро увеличились их размеры. Новый характер морскому транспорту придают также и специализированные суда, предназначенные для транспортировки навальных грузов, таких, например, как руда, уголь, и другие виды промышленного сырья. Наконец, в результате все возрастающего применения контейнеров радикальные изменения претерпевают перевозки обычных мелких грузов.

Непрерывное развитие морского транспорта сказывается и на портах. В них перегружается все больше товаров и соответственно расширяются их емкости. Возникают новые порты и гавани.

Само собой разумеется, что морские перевозки зависят от природных условий в Мировом океане. Погодные условия в море, волнение и ледовая обстановка в значительной степени влияют на судоходство. Увеличивающиеся размеры судов и расширение морских перевозок требуют более точных морских карт, а для строительства гаваней и углубления фарватеров необходимы данные о глубинах, волнении, течениях в прибрежной зоне и о других океанографических характеристиках.

Для населения земного шара большую роль играет добываемый из моря животный белок. За последние 20 лет рыболовство в открытом море значительно расширилось. Это стало возможным как благодаря увеличению и модернизации промыслового флота, усовершенствованию технологии лова и переработки его продуктов, так и в результате освоения новых промысловых районов. Если в 1950 г. объем мирового рыболовства составлял примерно 21 млн. т, то в 1970 г. – 69 млн. т. Следовательно, за 20 лет объем промысла утроился.

Объем рыболовного промысла в различных морских районах весьма неодинаков. Первое место здесь занимают северо-западная, северо-восточная и юго-восточная части Тихого океана, а также северо-восточная Атлантика. Эти традиционные рыболовецкие районы в настоящее время поставляют свыше половины продукции мирового рыболовства. Государством, возглавляющим мировой рыбный промысел, является Перу. Благодаря благоприятным естественным условиям за несколько лет Перу стала первой рыболовецкой страной мира. Далее следуют Япония, Советский Союз, Китай и Норвегия.

Кроме рыб, человек использует также и других морских животных, таких, например, как иглокожие, моллюски и ракообразные. На стационарных морских фермах в больших объемах разводят мидий и устриц, ракообразных, например креветок, и некоторые виды рыб. Это в первую очередь касается Дальнего Востока, где морская культура достигла высокого уровня развития.

Наряду с морскими животными все возрастающую роль в качестве пищевых продуктов играют также морские растения. В настоящее время из моря ежегодно собирают урожай водорослей общим весом примерно 900 тыс. т, и первенство здесь принадлежит Японии.

Морские животные и растения служат сырьем для многочисленных отраслей промышленности. Например, из морских водорослей изготовляются продукты, которые находят применение в текстильной, кожевенной и пищевой промышленности. Морские животные и растения применяются также в качестве первичных материалов для производства различных лекарственных средств. Важным продуктом является рыбная мука, которая идет на корм животным, а ими, в свою очередь, питается человек. В настоящее время проводятся опыты по непосредственному использованию рыбной муки в человеческой пище.

В то время как современное морское рыболовство поставляет примерно 15 % мирового потребления животного белка, по мнению многих ученых, в 2000 г. море должно покрыть потребность человека в белке более чем на 20, а по другим оценкам даже на 40 %. Это требует, наряду с освоением новых районов лова, использования также и других источников белка. Море может принести большую пользу, если, кроме обычных пригодных для пищи рыб, вылавливать мелких рыб и рачков, собирать мелкие водоросли, количество которых неисчислимо. В этих целях океанографии придется решать многие задачи, начиная с изучения условий окружающей среды и кормовой базы и кончая исследованием жизненного цикла морских организмов.

Использование морской воды в качестве поставщика минерального сырья – исключая поваренную соль! – было начато лишь в этом столетии, а освоение и разработка полезных ископаемых на морском дне и под ним – только В последние 20 лет. Предполагаемая в будущем нехватка некоторых видов сырья, добываемых из обычных источников, потребует привлечения морских резервов для обеспечения нужд человечества.

По-видимому, в море имеются все существующие в природе химические элементы, хотя и в очень различных концентрациях. К настоящему времени обнаружено около 70 элементов. В среднем одна тонна морской воды содержит около 35 кг растворенных неметаллических и металлических веществ. Растворенные в морской воде соли составляют около 50 млрд. т.

Старейшим добываемым из моря сырьем является поваренная соль, которая производится путем выпаривания морской воды в мелких бассейнах. Мировая добыча поваренной соли из моря составляет сейчас от 6 до 10 млн. т. Этот способ добычи соли нашел наиболее широкое распространение в Советском Союзе, США, странах Средиземноморского бассейна, а также в государствах Дальнего Востока и в Австралии.

Большое экономическое значение имеет производство магния, различные сплавы с которым применяются в промышленности и в первую очередь в самолетостроении и в производстве легких металлических конструкций. В настоящее время море дает свыше 60 % мировой добычи магния. 70 % производимого в мире брома также добывается из морской воды. С ростом механизации растет и потребность в броме. Помимо других промышленных целей, бром применяется в производстве антидетонаторов для горючего. Фабрики добычи брома из морской воды имеются в Советском Союзе, США, Великобритании, Индии и Канаде. Япония свою потребность в броме полностью покрывает добычей его из моря.

Само собой разумеется, что этими несколькими примерами далеко не исчерпываются потенциальные возможности моря как поставщика сырья. Все возрастающее значение приобретает, например, получение из моря пресной воды. Сейчас на Земле работает свыше 200 установок по опреснению, например на Антильских островах, в Средиземном море, близ Кувейта в Персидском заливе и на юге Советского Союза. В совокупности они производят ежедневно свыше 1 млн. т пресной воды.

В последнее время усилились исследования сырьевых ресурсов морского дна. И все же о размещении и составе подводных полезных ископаемых известно значительно меньше, чем об аналогичных континентальных месторождениях. В море очень трудно находить точные местоположения залеганий и определять объем содержащихся в них запасов. Скорее всего разработка их будет по большей части проводиться «вслепую» или, может быть, с помощью дистанционного управления. Наконец, влияние окружающей среды в море (плохая погода, волнение, течения) препятствует разработкам гораздо сильнее, чем на суше. Имеется много нерешенных проблем и в области технологии. Необходимые затраты во многих случаях будут выше, чем на континенте.

При использовании ресурсов морского дна возникают также юридические и политические проблемы. В то время как распределение и эксплуатация богатств шельфа в достаточной степени разграничены соглашениями между заинтересованными государствами, их правовой статус в отношении открытого моря еще неясен. Здесь правовые нормы должны обеспечивать оптимальное использование богатств моря, а также соответствовать интересам развивающихся стран. Следует всячески препятствовать превращению морских месторождений в объект спекуляции.

^{Некоторые из разведанных и уже отчасти используемых месторождений полезных ископаемых на морском дне}

В последние годы почти во всех морях были обнаружены пригодные для эксплуатации месторождения полезных ископаемых, которые частично уже разрабатываются. В различных районах побережья и прилегающих мелководных областях широко используются песчаные отложения, содержащие в высоких концентрациях тяжелые минералы. В этих песках встречаются титан, циркон и торий, необходимые в металлургической промышленности и ядерной технике, а также железо, ванадий, олово, золото, платина и алмазы. Эти отложения содержат, например, 80 % разведанных мировых запасов циркона и 20 % запасов титана. Подводные залежи гравия и песка зачастую разрабатываются с целью их использования для строительства и намыва морских берегов. В равной мере обширные месторождения раковин служат сырьем для производства цемента, а в районах их обитания из морской воды добывается магний. Для производства удобрений могут использоваться фосфоритовые глыбы и фосфоритовые пески, содержащие от 20 до 30 % Р ₂О ₅. Они были обнаружены на африканском и американском шельфах и у берегов Японии и Австралии.

Глубинные залежи полезных ископаемых в настоящее время еще не используются. Однако экономическое значение могут приобрести содержащие металл илистые отложения, открытые, например, в Красном море на глубине свыше 2 тыс. м. Кроме железа и марганца, в них в высоких концентрациях включены свинец, медь и цинк. В последние годы особое внимание уделяется также подводным конкрециям, содержащим в концентрированном виде различные руды. В них – около 25–30 % марганца, 15–20 % железа и примерно по 1 % кобальта, меди и никеля. Первые пробы были взяты в 1970 г. у побережья Флориды, а несколько позднее – в Тихом океане. Однако эффективная с экономической точки зрения добыча этих руд затрудняется, с одной стороны, неполным представлением об их промышленной значимости, а с другой – высокими расходами на их разработку и обогащение.

Из полезных ископаемых, залегающих в более глубоких слоях морского дна, в настоящее время, помимо угля и железной руды, добыча которых производится через шахты с суши или искусственных островов, используются в первую очередь сера, нефть и природный газ. За последние 20 лет быстро возросло производство углеводородов из подводных угольных пластов. Сейчас около 18 % мирового производства нефти и 6 % выработки природного газа приходятся на подводные месторождения. По расчетам в 1980 г. одну треть мировой добычи нефти будет давать море. В настоящее время у берегов 28 стран нефть или газ добываются из моря, в прибрежных водах 75 стран производятся разведочные работы. Сегодня основными районами добычи являются Персидский и Мексиканский заливы, калифорнийские прибрежные воды, бухта Маракаибо у Венесуэлы, Каспийское море, а также африканский шельф у Габона и Нигерии и Северное море.

Стоимость продукции минерального сырья, добываемого из моря, оценивается советскими экономистами примерно в 6,5 млрд. руб., в то время как доходы мирового судоходства от перевозок грузов в середине 60-х годов составили около 10 млрд. руб., а доходы от рыболовства – 35 млрд. руб. Можно рассчитывать, что в будущем доходы от добываемых из моря продуктов будут быстро возрастать.