Текст книги "От «Наутилуса» до батискафа"
Автор книги: Пьер Латиль
сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 20 страниц)
Земля – это главным образом… вода!
Во всех учебниках географии написано, что соленые воды океанов и морей покрывают около 72 процентов поверхности земного шара.
Возьмем листок бумаги и попробуем подсчитать: 82,6 процента от 72 – это 60!
Итак, три пятых поверхности планеты Земля (которую гораздо справедливее было бы называть Океаном!) скрыты под таинственными черными водами, о которых мы, в сущности говоря, ничего не знаем. А нам кажется, что мы хорошо изучили нашу Землю!
Для того, чтобы лучше представить себе, какое значение имеют для нас эти черные воды, вспомним, что жизнь на суше размещается лишь по поверхности материков, в то время как вся колоссальная толща морских вод – от верхних слоев до самых больших глубин – населена бесчисленным множеством всевозможных живых организмов.
Нет, мир, в котором мы живем, надо определенно воспринимать как жидкую стихию, лишенную солнца! Жизнь, существующая на поверхности выступающих из океана материков (вся площадь которых составляет лишь 28 процентов площади земного шара!), – только тонкая пленка по сравнению с многокилометровой толщей густо населенных морских вод. Много ли значила бы в общем балансе жизни на нашей планете эта пленка, если бы среди живых существ, населяющих сушу, не было человека?
Глубины, превышающие 6000 метров, составляют 1,3 процента всей площади морей и океанов. Такая цифра кажется вам незначительной? Между тем она равна (вы можете вычислить это сами!) семи территориям современной Франции.
Земля – это главным образом… вода!
У составителей географических карт не принято рисовать белые пятна на сине-голубом фоне морей и океанов, как они делают это в отношении суши, оставляя не закрашенными в зеленый или коричневый цвет малоисследованные или вовсе не исследованные области. В противном случае на морских картах было бы очень мало синей и голубой краски, а огромная площадь – в семь раз больше территории современной Франции – оказалась бы и вовсе не закрашенной.
В 1948 году 6035-метровый рекорд глубоководного драгирования, установленный сорок семь лет назад экспедицией принца Монакского, был наконец перекрыт. Шведская океанографическая экспедиция на корабле «Альбатрос» опустила трал на глубину 8050 метров в Атлантическом океане, к северу от Малых Антильских островов. И жизнь существовала на этих глубинах! Оставалось поставить еще один – последний и решающий – рекорд: опустить трал в самой глубокой точке Мирового океана.
Но где же самая глубокая тонка Мирового океана?
В июле 1951 года, после десятимесячного плавания вокруг Африки и в Индийском океане, датская океанографическая экспедиция, возглавляемая профессором Антоном Бруном, прибыла наконец к месту, заранее избранному ею для проведения основных исследований. Под килем «Галатеи» лежал знаменитый Филиппинский желоб, настоящая глубоководная траншея, которая простирается у самого подножия одноименного архипелага и словно ограждает с запада бесконечные просторы Тихого океана.
В этой глубоководной траншее есть еще более глубокая яма, именуемая впадиной Минданао. Во всех учебниках географии впадина Минданао фигурирует как самое глубокое место на земном шаре. Но – увы! – они отстают от жизни, эти учебники! Нужны годы для того, чтобы научные открытия перекочевали со страниц специальных журналов в школьные пособия и справочники.
10 800 метров – такова глубина, обнаруженная в 1927 году немецким океанографическим судном «Эмден» к северо-востоку от острова Минданао.
Но почему-то с тех пор всякий раз, когда последующие океанографические экспедиции пытались снова исследовать эту впадину, они никак не могли отыскать ее! Можно было подумать, что либо впадину засыпало в результате извержения подводного вулкана (их много в тех местах), либо ученым с «Эмдена» она просто померещилась! Однако это обстоятельство не мешало составителям учебников и географических карт по-прежнему утверждать, что впадина Эмден существует.
Наконец в 1944 году американское судно «Кейп-Джонсон» провело на месте предполагаемой впадины Эмден систематические исследования с помощью новейших ультразвуковых приборов, усовершенствованных за время второй мировой войны. Вывод, к которому пришли американские ученые, гласил: впадина Эмден действительно существует, только глубина ее не 10 800 метров, а всего 10 044 метра и она поэтому уже не может считаться самым глубоким местом на земном шаре. Однако немного дальше к северу от впадины Эмден американские ученые обнаружили новую впадину глубиной 10 400 метров, названную ими впадиной Кейп-Джонсон. Вот на этом-то месте «Галатея» и собиралась опустить трал.
Как про горную цепь говорят, что она «увенчана» той или иной вершиной, так и про Филиппинский желоб можно сказать, что его увенчивают две «вершины»: впадина Эмден глубиной 10 044 метра и впадина Кейп-Джонсон глубиной 10 400 метров.
Однако через семь лет после того, как «вершина» этих Гималаев глубин снизилась на целых четыреста метров, были открыты новые подводные Гималаи. 14 июня 1951 года английская океанографическая экспедиция на корабле «Челленджер-II» обнаружила, опять-таки в Тихом океане, близ Каролинских островов, не известную до того времени океанскую впадину глубиной 10 863 метра[11]11
Максимальная глубина Мирового океана – 11 034 метра – установлена в Марианском глубоководном желобе Тихого океана советской экспедицией на «Витязе» в 1959 году.
[Закрыть].
Событие это произошло 14 июня, за три недели до прибытия «Галатеи» в район Филиппин. Но, так как океанографические экспедиции не имеют обыкновения немедленно опубликовывать свои научные открытия в газетах, датчане не знали о том, что английские ученые только что развенчали избранную ими для глубоководного траления впадину Кейп-Джонсон, лишив ее звания чемпиона мировых глубин. Впрочем, ученые «Галатеи» вряд ли изменили бы свои планы, если бы даже и узнали об этом волнующем открытии.
Дело в том, что для длительного глубоководного траления, даже в условиях небольших глубин материковых отмелей (например, в Северной Атлантике), необходимо, чтобы океанское дно было сравнительно ровным на довольно большом протяжении. Между тем вновь открытая близ Каролинских островов впадина по форме своей напоминала настоящий колодец.
Как измеряют океанские глубины
Океан застыл в мертвом штиле под знойными лучами тропического солнца. Только ультразвуковой эхолот на «Галатее» неутомимо несет свою круглосуточную вахту. Самопишущее перо этого чудесного прибора чертит и чертит на бумажной ленте, намотанной на вращающийся барабан, непрерывную тонкую линию, немного извилистую, словно слегка дрожащую: эхо, отраженное дном океана на всем пути следования корабля.
Когда вспомнишь о той утомительной и трудоемкой работе, которую еще совсем недавно приходилось проделывать океанографам при измерении морских глубин, ясно представляешь себе, какую революцию в технике этих измерений произвело изобретение эхолота – прибора, сконструированного в 1919 году французским инженером-гидрографом П. Марти.
Привяжите к тонкой бечевке свинцовое грузило и бросьте его в воду. Если глубина не превышает 2–3 метров, вы отчетливо почувствуете, когда груз коснется дна. Но если глубина равна, скажем, 100 метрам, вы этого уже не ощутите. «Не беда! – скажете вы. – Нужно только привязать груз потяжелее, и все будет в порядке!» Действительно, соответствующее увеличение груза позволяет почувствовать прикосновение его ко дну на глубине до 500 и даже 1000 метров.
Но все же это не решает до конца проблему, потому что, увеличивая груз, мы вынуждены одновременно увеличивать и толщину троса, к которому он привязан. Такой трос, имеющий достаточное сечение для того, чтобы выдерживать, кроме тяжести груза, и свой собственный вес, оказывается во власти морских течений, которые относят его в сторону и запутывают.
Вот почему на языке моряков с незапамятных времен существовало слово «неизмеримый». В древности и в средние века все морские глубины свыше 200–300 метров считались «неизмеримыми». Людям в ту далекую эпоху даже в голову не приходило, что вся беда – в несовершенстве инструментов, которыми они пользуются. Нет, они всерьез верили, что есть моря, действительно не имеющие дна; там находятся «страшные пещеры», населенные чудовищами, чье дыхание вызывает морские приливы и отливы.
В первой половине прошлого столетия, до прокладки подводного телеграфного кабеля между Европой и Америкой, потребовавшей детального изучения и измерения океанского дна, никто не имел представления о действительной глубине Атлантического океана. Океанографические экспедиции тщетно пытались измерить ее имевшимися в те времена приборами; 10, 12 и даже 16 километров пенькового троса были вытравлены в океан без всякого успеха: лот так и не коснулся дна. И все думали, что Атлантический океан в этих местах еще более глубок!
Сегодня мы очень хорошо знаем, что, во-первых, удар груза об океанское дно на такой большой глубине может быть совершенно неощутимым, а во-вторых, груз в иных случаях вообще не доходит по назначению, потому что тяжесть его уравновешивается тяжестью троса и морские течения относят груз в сторону, запутывая трос в клубки.
Приборы для измерения больших глубин, разумеется, все время совершенствовались; груз снабжали различными приспособлениями, которые должны были сигнализировать, когда он достигнет дна. Но размотка троса длиной несколько километров, а затем сматывание его на барабан лебедки требовали долгих часов утомительного труда. Поэтому океанографические корабли не имели возможности делать частые промеры морских глубин, или, как говорят океанографы, «делать станции». Промеры производились на большом расстоянии друг от друга; затем полученные результаты наносились на карту. Но, обнаружив на месте промера глубину, скажем, 9200 метров, океанографы зачастую не подозревали, что чуть подальше на восток, юг или север глубина океана уже не 9200, а более 10 000 метров.
Современные океанографические экспедиции измеряют глубину океанов и морей с помощью звука, вернее, отражения его, то есть эха. Вот перед вами вдали скалистая стена или цепь холмов. Если вы станете лицом к ней и громко крикнете какое-нибудь слово, вы через несколько секунд услышите, как эхо повторит его. Сколько людей в детстве забавлялись тем, что подсчитывали время, которое понадобилось звуку, чтобы дойти до препятствия и вернуться, определяя таким способом расстояние, отделяющее их от горы или холма!
Океанографы оказались не менее сообразительными, чем мальчишки. Однако с самого начала они встретились с непреодолимым, казалось бы, препятствием: звук очень плохо распространяется в воде. Ученым пришлось дожидаться времени, когда в их распоряжении окажется ультразвук; только после этого они смогли использовать эхо для измерения морских глубин. Но, для того чтобы измерять таким способом самые глубокие места океана, нужны очень мощные источники ультразвука. Так появился на свет современный эхолот.
Схема действия эхолота.
Во время второй мировой войны конструкция эхолота была коренным образом усовершенствована: его снабдили непрерывным излучателем ультразвука, который вызывал непрерывное эхо, непрерывно регистрируемое прибором. Только после этого усовершенствования океанографы смогли наконец получать полное представление о рельефе морского дна. Кораблю, на котором установлен ультразвуковой эхолот, достаточно проделать несколько параллельных галсов над изучаемым участком океанского дна, чтобы затем составить подробную карту его рельефа.
Поэтому «Галатея» в числе многих своих замечательных научных открытий привезла с собой из плавания нечто не менее интересное, чем морские животные, добытые с глубины 10 000 метров, а именно: точную карту рельефа Филиппинского желоба, который, как выяснилось, представляет собой настоящий подводный «каньон» гигантских размеров.
Здесь мог бы утонуть Эверест
В штурманской рубке «Галатеи» жара превышает 50 градусов по Цельсию. Невзирая на это, тесное помещение все время полно народу. Каждому хочется взглянуть, как регистрирующий прибор ультразвукового эхолота вычерчивает на бумажной ленте кривую рельефа океанского дна; каждому хочется присутствовать при волнующей минуте, когда под килем «Галатеи» разверзнется бездна Филиппинского желоба.
8800 метров… 8900… Глубина океана уже превысила высоту Эвереста – величайшей вершины земного шара… 9000 метров… Затем в течение долгого времени эхолот показывает одну и ту же глубину, колеблющуюся между 9000 и 9100 метрами: ровное дно, удобное для драгирования. Конечно, это еще не самое глубокое место Филиппинского желоба, но, как говорит профессор Брун, «для начала совсем неплохо!» Драгирование на такой глубине оставит далеко позади все предыдущие «рекорды» глубоководного траления.
Теперь надо подождать, пока метеосводка, передаваемая радиостанцией Манилы (главный город Филиппин), даст прогноз устойчивой хорошей погоды. Драгирование на девятикилометровой глубине – операция длительная и чрезвычайно сложная; для проведения ее нужно абсолютно спокойное море. Если один из тех тайфунов, что так часто разгуливают по морю в этих широтах, налетит на «Галатею» в то время, когда траловая сеть будет находиться за бортом, придется оставить сеть на дне океана. Но сеть еще полбеды – на «Галатее» их несколько, – плохо, что трос при этом также будет потерян.
Этот стальной трос – единственный в мире: самый длинный из всех когда-либо изготовленных для подобных целей. Двенадцать километров длины! Для того чтобы облегчить его вес, сечение троса уменьшается по мере того, как груз, который он несет, делается легче. На верхнем конце, выдерживающем тяжесть всего троса и трала, сечение его равно 22 миллиметрам; нижний же конец, прикрепленный непосредственно к траловой сети, имеет всего лишь 9 миллиметров в поперечнике. Когда трос опущен в океан, вес его равен 10 тоннам[12]12
Согласно закону Архимеда, на трос действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им воды.
[Закрыть].
Но вот метеосводка обещает наконец благоприятную погоду. Момент подходящий, надо немедленно им воспользоваться!
Нет, пока что не для глубоководного драгирования. «Галатея» располагает шестью видами траловых сетей: у одной – стальная пасть с закругленными углами, у другой – отверстие в форме треугольника; сеть для сельдей, сеть для креветок… Какой из них лучше воспользоваться в данном случае? Выбор зависит от характера океанского дна.
Ну хорошо. Раз геологам все равно надо взять со дна желоба пробы донных грунтов, начнем с них. На «Галатее» имеются два прибора для взятия таких проб: грунтовая трубка, которая, вонзившись в дно океана, вырезает из грунта длинную колонку осадочных пород, и дночерпатель Петерсена.
Дночерпатель Петерсена!
Профессор Брун принял решение.
Стальные челюсти, кусающие дно
Видели вы когда-нибудь, как разгружают уголь с помощью грейфера? По такому же точно принципу сконструирован и дночерпатель Петерсена. Пока прибор не коснулся дна, обе половинки его стального ковша широко раскрыты, словно гигантские челюсти; они захлопнутся от собственной тяжести, как только лебедка там, наверху, начнет выбирать трос. За последние несколько лет прибор Петерсена широко применялся в Скандинавских странах при исследованиях песчаного дна Северного и Балтийского морей. С его помощью можно, во-первых, выяснить характер поверхности океанского дна, а во-вторых, подсчитать количество морских червей, моллюсков и других животных, содержащихся в данном образчике грунта, и определить таким образом плотность населяющей придонный грунт фауны. Такие подсчеты имеют большое значение для ихтиологов, изучающих образ жизни различных рыб, и, следовательно, для научной организации рыбных промыслов.
В северных, сравнительно неглубоких морях, омывающих берега Скандинавских стран, дночерпатель Петерсена показал себя с самой лучшей стороны. Поэтому океанографы «Галатеи» решили испробовать его для работы на больших глубинах. В открытом океане, у берегов Африки, прибор действовал так же успешно на глубине 5000 метров. Но здесь, у Филиппин, этот «рекорд» придется удвоить.
Море все так же спокойно. Дно желоба все такое же ровное. Ну что ж, начнем!
Ковш подвешен на высоком кронштейне. Его стальные челюсти широко раскрыты, готовые вонзиться в океанское дно. Но они найдут свою добычу лишь на глубине 9 километров!
Дночерпатель медленно уходит под воду, и самый длинный в мире трос начинает плавно разматываться через блок кронштейна.
Всю ночь большая лебедка травит трос в черную глубину, затем сматывает его обратно на стальной барабан. Перед самым восходом солнца прибор показывается у борта в прозрачной воде. Стальные челюсти его крепко сжаты. Но внутри пусто… Впрочем, постойте, там все-таки что-то есть… Да, горсточка зеленоватого песку!
Девятьсот килограммов на один квадратный сантиметр
Когда дночерпатель опускали на дно Филиппинского желоба, один из участников экспедиции, американский ученый профессор Зобелл, о работе которого мы подробно расскажем дальше, поставил маленький любопытный опыт, наглядно демонстрирующий действие глубинного давления.
Зобелл взял несколько стеклянных шариков, поместил каждый в мешочек из плотного полотна и прикрепил шарики к самой нижней секции большого троса, на расстоянии двух метров друг от друга. Как они будут вести себя под давлением в 900 килограммов на один квадратный сантиметр? Результаты оказались самыми неожиданными и, что наиболее удивительно, совершенно разными!
Первый шарик цел. Что касается второго… его больше не существует. В полотняном мешочке зияет большая дыра. Колоссальное давление раздавило шарик, вернее, заставило его «взорваться», и сила этого «взрыва» пробила дырку в полотняном мешочке.
Третий и четвертый мешочки целы. Их осторожно вскрывают: стеклянные шарики тоже целы. А с пятым новая история! Нет, не пытайтесь догадаться, что случилось! Шарик наполовину наполнен водой. Глубинное давление «вогнало» воду внутрь шарика; стекло под его воздействием вело себя, как пористое тело.
Датские океанографы изумлены. Но, по правде говоря, им не следовало бы так сильно удивляться, потому что опыты, проведенные известным американским физиком, лауреатом Нобелевской премии Бредгеманом, уже привели к аналогичным результатам.
Шестой и седьмой шарики вели себя наиболее «логично». Давление в буквальном смысле слова стерло их в тончайший порошок, который, в свою очередь, спрессовался плотным комочком. Порошок оказался настолько тонким, что, даже растирая его между пальцами, невозможно было порезаться…
Тем временем физики «Галатеи» уже приготовились брать глубинные пробы морской воды с помощью батометров – приборов, которые опускаются на тросе в море до заданной глубины, наполняются там водой и автоматически закрываются, после чего их вытягивают обратно[13]13
Лучшим батометром по сие время является прибор, изобретенный великим исследователем Арктики Фритьофом Нансеном.
[Закрыть]. Одновременно физики собирались измерять температуру морской воды на различных глубинах, пользуясь специальными опрокидывающимися термометрами, которые перевертывают перед тем, как их начинают поднимать, чтобы колонка ртути оставалась на уровне, достигнутом ею в нужной точке погружения.
Трудность на этот раз заключалась в том, чтобы не дать батометрам и термометрам коснуться дна, так как удар о грунт мог повредить хрупкие приборы. Вместе с тем важно было опустить их как можно ближе к дну желоба, чтобы получить пробы воды из придонных слоев и измерить их температуру. Когда батометры и термометры были подняты, все увидели новые удивительные последствия колоссального глубинного давления: один из термометров разорвало с такой силой, что металлический футляр его был весь исцарапан.
Температура воды у самого дна желоба равнялась 2,22 градуса. Постоянство температур – одно из основных свойств этих чудовищных глубин. Пусть на поверхности океана вода нагревается, как сегодня, до +29 или 30 градусов, – это никак не отражается на температуре придонных слоев, всегда самых холодных, ибо, чем холоднее вода, тем она тяжелее.
Ветры и течения, тайфуны и штили, ночи и дни, зима и лето сменяются там, наверху, не оказывая никакого влияния на ледяное спокойствие черных и безмолвных глубинных вод. Колебания температуры здесь возможны лишь в пределах одной сотой градуса. Более того: исследования океанографов «Галатеи» показывают, что температура воды на больших глубинах одинакова как в полярных океанах, так и под тропиками.
«Морковки» с океанского дна
После этого геологи «Галатеи» захотели испробовать другой прибор для взятия проб океанских грунтов: поршневую трубку конструкции шведского физика и океанографа Кулленберга. С помощью этого прибора геологи вырезают из океанского дна длинные вертикальные колонки грунта, которые на французском языке называются «Carottes» («морковки»). Такая «морковка» представляет собой как бы вертикальный разрез придонного грунта, где видно, из каких осадочных напластований состоит поверхностный слой океанского дна.
Легко представить себе, как неудобно вырезать подобные вертикальные колонки из океанского дна на больших глубинах, в 1000 метров и более. Еще в конце прошлого столетия морским геологам не удавалось получить «морковки» более 1 метра длины. Однако к концу последней мировой войны геологи уже добывали со дна океана колонки грунта длиной 7–8 метров. А в 1948 году шведская экспедиция на корабле «Альбатрос» – та самая, которая впервые произвела драгирование на глубине 8000 метров, – применила новый прибор, сконструированный шведом Кулленбергом. Полая трубка на большой скорости вонзается в океанское дно, внутри нее поднимается вверх поршень, создавая в трубке вакуум, благодаря чему трубка глубоко входит в грунт.
С помощью нового прибора были добыты «морковки» длиной 10, 15 и даже 20 метров[14]14
Советский ученый Н. Н. Сысоев изобрел гидростатическую грунтовую трубку, которой на «Витязе» была взята в Охотском море колонка грунта длиной 34 метра.
[Закрыть]. Геологи, таким образом, получили образцы донных отложений, «возраст» которых исчисляется миллионами лет, и прочитали по этим «морковкам» всю историю океанов, начиная с третичного периода.
Но такие длинные колонки грунта до сих пор удавалось получить только на средних океанских глубинах, в 4000–5000 метров. И, конечно, не могло быть и речи о том, чтобы применить на Филиппинском желобе большую поршневую трубку длиной 20 метров. Пришлось воспользоваться другой трубкой, меньшего размера, также сконструированной Кулленбергом, который входил в состав экспедиции на «Галатее».
Трубка спущена в воду. Момент торжественный, потому что, пока шли приготовления к спуску, «Галатея» продолжала медленно продвигаться вперед и эхолот неожиданно показал наибольшую глубину, которая встречалась до сих пор: 10 328 метров! Погода все так же хороша, и никогда еще Тихий океан не заслуживал до такой степени своего названия, данного ему Магелланом в тот исторический день, когда корабли великого мореплавателя, обогнув Южную Америку, вышли на необозримые просторы этого величайшего водного пространства, словно уснувшего в своем коварном спокойствии…
Несколько часов спустя великолепная «морковка» длиной 75 сантиметров была поднята на палубу «Галатеи»: дно Филиппинского желоба, оказывается, устлано слоем тончайшего ила.
