100 великих тайн океана

Странные звуки из глубин

Для человека глубины океана – почти то же, что бездны Вселенной. Разница лишь в том, что космос человек начал изучать с того самого времени, когда впервые поднял глаза к небу и увидел мириады ярко светящихся точек.

С тех пор прошли тысячи лет. И человек в течение этих тысячелетий ни разу не отвел глаз от неба. Наоборот, он постоянно искал способы, с помощью которых можно было бы заглянуть в недра Вселенной еще глубже, и это ему во многом удалось.

А вот к серьезному исследованию глубин океана человек приступил только в последние 100–150 лет. Поэтому и знания о морских безднах у него до сих пор весьма скромные.

Взять хотя бы акустику моря. Ученые записали и расшифровали звуковые сигналы только тех морских организмов, которые хорошо известны науке. А ведь скольких еще животных ученые ни разу не видели! А если и видели, то обычно мертвыми, а значит, «немыми».

Да и разве одни только животные издают звуки? А громовые раскаты моретрясений? А грохот извергающихся подводных вулканов?..

А порой из океана раздаются звуки, приводящие специалистов в полное недоумение, и они даже приблизительно не могут назвать их источник.

Многие годы жизни посвятил изучению звуков, доносящихся из глубин океана, руководитель Международного проекта акустического мониторинга профессор Кристофер Фокс. Загадочные звуки, поступающие из морской бездны, он записывает на пленку и анализирует потом в лаборатории по исследованию морской среды Тихого океана, которая находится в американском городе Ньюпорте (штат Орегон). Некоторым из них он даже присвоил имена собственные.

Кристофер Фокс и его команда ловят голоса бездны с помощью самой современной аппаратуры. Подводные микрофоны пересылают каждый звук в установку, которой во времена холодной войны пользовались для слежения за советскими подводными лодками военно-морские силы США.

В ходе проводимых исследований ученые накопили объем информации, достаточный для идентификации очень многих подводных звуков: например, движение корабля, щелканье клешней креветок, грохот вулканических взрывов, любовные игры китов…

Однако некоторые звуки до сих пор остаются для ученых загадкой. К примеру, громкое «ворчание», зафиксированное в различных районах Атлантики. Возможно, этот звук рождается в силу взаимодействия выливающейся из жерла подводных вулканов лавы и холодной океанской воды? Но это всего лишь предположение.

Не менее загадочными являются и звуки, которые хотя и напоминают песни влюбленных китов, но отличаются более громким звучанием.

По мнению ряда специалистов, отдельные шумы возникают в результате трения друг о друга огромных антарктических пластов льда.

Так, в мае 1997 года недалеко от экватора в течение 7 минут фиксировались весьма странные звуки. Замеры показали, что сигнал пришел из Антарктиды. Вывод напрашивался сам собой: запеленгованные шумы родились благодаря трению огромных ледяных пластов у берегов шестого континента.

Помимо непонятных шумов исследователям морских глубин удалось зафиксировать и странные объекты, которые в кругах уфологов принято называть «дротиками», или «прутиками».

«“Дротики”, или “прутики” – это относительно тонкие и длинные цилиндрические или сигарообразные объекты, которые, тем не менее, существенно отличаются от известных в уфологии “сигар” – особой разновидности НЛО.

Длина “дротиков” может быть от десяти сантиметров до десятков, а то и сотен метров. Почти наверняка существуют и более мелкие, крошечные “дротики”, только мы их, скорее всего, не видим. Точнее сказать, их не видит (или видит) объектив камеры.

Некоторые “дротики” чрезвычайно тонки, прозрачны и напоминают копье. Другие имеют как бы оперение, какие-то обволакивающие их структуры – подобие “плавников” или “крылышек”. А есть и витые, спиралевидные, как если бы некое змееподобное существо многократно обвилось вокруг прямого стержня. Или еще попадаются “дротики”, схожие с птичьим пером, с туловищем многоножки, со штопором для откупоривания бутылок или болтом.

Бывают структуры симметричные и несимметричные, вращающиеся или вибрирующие. Крупные дротики обычно окружены тысячами мелких, которые постоянно движутся и пульсируют, как некое энергетическое поле, создавая всевозможные геометрические конфигурации». (П. Волгин. Дротики и Прутики летающие и плавающие. НЛО, № 23, 2002).

Со дня открытия «дротиков», которое произошло в 1994 году, было установлено, что «дротики» появляются всюду – в любой точке планеты и в любой среде. Подтвердилось это в 1996 году, когда «дротики» были найдены в воде подземной мексиканской пещеры, известной под названием Пещера ласточек.

Итак, океанские бездны – это действительно «космос», но только в море. И он настолько неизведан, что, возможно, именно в море и произойдет первая встреча человека с инопланетянином.

Колебания уровня океана

Гигантские волны и едва заметная рябь, вихри и течения, приливы и отливы – это все формы движения океана. И, как легко заметить, движения горизонтального.

Но океан совершает и вертикальные перемещения: например, вода из верхних слоев опускается в нижние, а из придонных – поднимается к поверхности. Кроме того, в этом же направлении меняется и уровень воды. Причем порой весьма значительно, особенно в течение достаточно продолжительного временного периода.

Так, 300 тысяч лет назад уровень Средиземного моря был почти на 20 метров выше нынешнего. По анализу пыльцы и раковин установлено, что климат в Средиземноморье стоял в то время прохладный и более влажный.

Исследования прибрежных районов суши показывают, что всего 21–17 тысяч лет назад уровень Мирового океана был ниже современного примерно на 120 метров. Связано это с тем, что как раз в те далекие времена наступил пик последней ледниковой эпохи на Земле. Именно тогда объем льда и вырос приблизительно до 100 миллионов кубических километров. То есть, проще говоря, в материковых льдах произошла консервация океанической воды.

В то же время в межледниковые эпохи уровень Мирового океана поднимался выше современного в среднем на 30 метров.

Что же касается современных материковых льдов, то их объем составляет почти 26 миллионов кубических километров, или около 2 % всей земной воды. Этот объем льда приблизительно равен стоку всех рек земного шара за 700 лет. Если столь невероятную ледяную массу равномерно распределить по поверхности Земли, последняя покроется слоем льда толщиной в 53 метра. А если бы этот лед внезапно растаял, то уровень Мирового океана повысился бы на 66–68 метров.

Конечно же, все льды моментально растаять не смогут – по крайней мере ученые такого развития событий пока не прогнозируют. Зато хорошо известно, что льды Антарктиды постепенно тают. Так вот, по расчетам гляциологов, льды пятого континента будут подтаивать в год всего на 2 сантиметра, а уровень океана будет повышаться и того меньше – только на 1,2 миллиметра ежегодно. Величина вроде бы совсем небольшая. Но если этот процесс будет происходить непрерывно, то уже всего через 100 лет уровень океана повысится на 12–15 сантиметров.

Казалось бы, тоже ненамного: всего на полторы ладони. Но в результате даже столь незначительного подъема произойдет перераспределение воды по широте, способное привести к глобальным последствиям: замедлению вращения Земли и увеличению продолжительности суток на несколько секунд.

Кстати, известно, что за последние 100 лет уровень моря вырос на 18 сантиметров, причем данный процесс продолжается и сейчас. Вопрос только в том, как долго он будет продолжаться? И какие последствия ожидают при этом землян?

Мнения ученых по этому поводу существенно разнятся. Но все же большинство из них считают, что прирост уровня воды в Мировом океане будет продолжаться и к 2025 году составит 25 сантиметров, к 2050-му – 50 сантиметров, а к концу века – 1 метр.

Какие же перемены несет населению Земли нынешнее потепление?

Отвечая на этот вопрос, хотелось бы сразу отметить, что около 40 % человечества проживает вблизи берегов Мирового океана. Поэтому если вода к 2050 году поднимется на прогнозируемые средние 48 сантиметров, тогда плотность людей, живущих в таких районах, к середине XXI века значительно увеличится.

Кроме того, ученые установили, что более 70 % берегов начнут отступать вглубь суши со скоростью 10 сантиметров в год, а около 20 % песчано-галечных берегов – со скоростью 1 метр в год.

Но и это еще не все. Самые большие неприятности принесут человечеству приливы и штормы, вызванные повышением уровня океана.

Конечно, при нынешнем развитии техники и технологий население Земли способно отчасти противостоять надвигающейся угрозе. Но для этого придется построить немало защитных сооружений общей стоимостью примерно в 1 триллион долларов. Если же такие сооружения не будут возведены, то, например, те же Нидерланды потеряют в наступающем веке 6 % своей суши.

Чрезвычайно мрачные перспективы сложились и для тех островных государств, земли которых возвышаются над водой всего на каких-нибудь несколько метров. Так, в случае наступления вышеописанных катаклизмов низменные коралловые Маршалловы острова в Тихом океане будут затоплены на 4/5 своей площади, а иные острова и вовсе скроются под водой.

Впрочем, не только образование или таяние ледников ведет к изменению уровня океана: на этот процесс влияют и разного рода геологические трансформации. Известно, что на раннем этапе развития океанов их уровень повышался за счет поступления вод из земных глубин. Впоследствии океаны и материки неоднократно меняли свои очертания и размеры, и эти явления даже при неизменном объеме воды на Земле все равно приводили к изменениям уровня морей и океанов.

Таким образом, длительное изменение уровня океана (вековые колебания) может быть вызвано двумя причинами.

Во-первых, увеличением или уменьшением воды в океане: например, в ледниковые и межледниковые периоды. Во-вторых, изменением емкости океана в связи с процессами, происходящими внутри Земли, или колебаниями земной коры. Эти перепады уровня не зависят от изменений количества воды и определяются исключительно поднятием или опусканием участков литосферы. При этом опускание дна океанов вызывает понижение уровня воды, а поднятие дна – повышение.

К примеру, образование в дне океана впадины, равной по емкости Средиземному морю, приведет к понижению уровня всего Мирового океана на 12 метров. С другой стороны, поднятие океанического дна в масштабах, равных Срединно-Атлантическому хребту, повлечет за собой повышение уровня океана примерно на 40–45 метров.

Химическая загадка морской воды

Из обыденной жизни мы хорошо знаем, что представляет собой соленая вода. Равно как и то, что соленый вкус ей придает столовая, или поваренная соль.

В океане, как известно, вода тоже соленая. И делает ее таковой та же поваренная соль, или, иначе говоря, хлористый натрий, которого в океаническом рассоле содержится 38 миллиардов тонн. Кроме того, соленый вкус морской воде придают и другие соли, на долю которых приходится еще 10 миллиардов тонн. То есть всего в морской воде содержится порядка 48 миллиардов тонн самых разных солей.

Атлантический океан – самый соленый в мире

Много это или мало? Судить об этом можно по следующей аналогии: если бы всю морскую соль можно было размесить в 50-тонные товарные вагоны и соединить их в одну цепь, то, имея длину около 1 000 000 километров, эта цепь 25 раз обвила бы Землю по экватору.

Однако самым удивительным в океаническом «рассоле» является не та огромная масса солей, которая в нем растворена, а их соотношение, способное долгое время оставаться неизменным. Так, хлоридов в морской воде содержится 88,7 %, а сульфатов и карбонатов 10,8 % и 0,3 % соответственно.

При этом данная пропорция не зависит от крепости раствора, хотя зависит и от объема испаряемой воды, и от речного стока, и от атмосферных осадков, и от ряда других факторов, то есть от достаточно большого количества переменных величин.

В среднем же в 1 литре морской воды содержится 35 граммов соли, то есть ее средняя соленость составляет 35 промилле – единиц, в которых измеряется соленость воды. Вообще же соленость поверхностных вод в океанах колеблется от 32 до 37,9 промилле.

Так, в богатых холодными течениями Беринговом и Охотском морях соленость воды составляет 30–32 промилле, а в Японском море, получающем теплое течение из океана, – 34–35 промилле. В Средиземном море соленость воды равна 37 промилле, а в восточной его части достигает даже 39. В Красном море – тоже 39 промилле, а в северной его части – 41. В Персидском заливе соленость воды составляет 38 промилле. Таким образом, все эти три моря имеют повышенную соленость, поскольку приходно-расходный баланс пресной воды в каждом из них резко отрицателен. Другими словами, этим морям не хватает впадающих рек и атмосферных осадков, зато из них испаряется существенное количество влаги.

Совсем незначительную соленость имеет Черное море: на его поверхности она составляет всего 18 промилле. Почему? Во-первых, котловина этого моря сравнительно невелика, а во-вторых, в него впадают большие реки, которые весьма ощутимо его и опресняют.

Следует отметить и тот интересный факт, что соленость Черного моря почти в 2 раза меньше солености Средиземного, хотя лежат оба эти моря бок о бок, и между ними беспрерывно происходит водообмен: более опресненные воды Черного моря поверхностным течением проникают в Средиземное море, а соленые и тяжелые воды последнего глубинным течением вливаются в Черное.

Кстати, любопытную особенность, долгое время не находившую объяснения, имеет распределение солености в океанах. Известно, что наибольшую соленость имеет Атлантический океан (37,9 промилле). В Тихом океане она меньше: 35,9—36,9 промилле. А ведь, казалось бы, все должно быть наоборот. Во-первых, бассейн Атлантического океана более чем в два раза обширнее тихоокеанского, а во-вторых, в Атлантический океан и в его заливы впадают четыре самые многоводные реки земного шара: Амазонка, Конго, Ла-Плата и Миссисипи. В Тихий же океан впадают лишь небольшие береговые реки Колумбия и Колорадо в Америке и несколько более значительные реки Амур, Хуанхе и Янцзыцзян в Азии.

Этому вроде бы парадоксальному факту русский метеоролог и географ А.И. Воейков дал объяснение, суть которого сводится к следующему: пары́ с Тихого океана не распространяются далеко внутрь суши, а, конденсируясь, выпадают в виде осадков и в большей своей массе в виде рек возвращаются обратно в океан. Осадки же с Атлантического океана заносятся далеко вглубь суши; особенно в Азии, где распространяются вплоть до Станового хребта. А обратно в океан возвращается со стоком всего около 25 % осадков. Кроме того, к границам Атлантического бассейна примыкает много таких бессточных областей, как Сахара, бассейн Волги и Средняя Азия, где большие реки (Сырдарья, Амударья) несут воды в бессточный бассейн Аральского моря. По-видимому, бóльшая часть воды из этих бессточных областей в океан уже не возвращается, что и повышает соленость Атлантического океана по сравнению с другими океанами.

И все-таки, возвращаясь к разговору о соотношении солей в океане, зададимся вопросами: каково же происхождение этой солености, обладающей столь удивительным постоянством своего состава? Как давно установилась эта пропорция?

В качестве ответов на эти вопросы учеными было выдвинуто несколько гипотез.

Согласно одной из них, когда раскаленная Земля стала остывать, ее окутали густые пары́ воды, в которых в растворенном виде находились и различные соли. Когда же земной шар остыл, охлажденные пары́ превратились в воду и проливными дождями хлынули на его поверхность, заполнив огромные ниши, ставшие впоследствии океанами. В них вода сразу приобрела почти такую же соленость, которая присуща ей и в настоящее время. И действительно: если судить по ископаемым морским организмам, соленость морской воды на протяжении долгих геологических периодов менялась очень мало.

Другая гипотеза предлагает версию о постепенном осолонении океанов путем выщелачивания водой твердых пород земной коры и выделения из магния газообразного хлора. А поскольку хлор очень активно реагирует с натрием и магнием, то это, собственно, и позволяет ему в соединениях с данными металлами занимать главенствующее положение среди солей, растворенных в морской воде.

Сторонники же третьей гипотезы считают, что, скорее всего, соленость морской воды обязана своим происхождением обоим вышеперечисленным процессам. При этом они добавляют к ним еще один, не менее важный фактор, а именно: расход солей на мощные отложения на суше в периоды больших морских регрессий, когда высыхали обширные мелководные моря.

Но на сам состав морской воды эти гипотезы, безусловно, не оказывают ни малейшего влияния: каким он был сотни миллионов лет назад, таким остается и поныне. По мнению же академика A.П. Виноградова, состав морской воды и вовсе не менялся все последние 2–2,5 миллиарда лет. Поэтому о составе и концентрации солей в океане можно говорить как о «мировой константе» нашей планеты.

Звуковые каналы океана

Как правило, дальность распространения звука в море равна (в зависимости от мощности источника звука) десяткам или сотням километров. Но бывают случаи, когда звук распространяется по так называемому подводному каналу, который представляет собой область глубин, где скорость звука вначале уменьшается, а достигнув минимума, начинает возрастать. Физически это обусловливается большой зависимостью распространения звука в морской воде от ее температуры, солености и гидростатического давления.

С глубиной скорость звука уменьшается, но лишь до тех пор, пока понижается температура воды. Достигнув определенного уровня, скорость начинает возрастать из-за повышения гидростатического давления. Верхние и нижние границы звукового канала имеют глубину с равными скоростями звука. За ось канала принимается глубина с наименьшей скоростью распространения звука.

Сверхдальнее прохождение звука в канале объясняется тем, что звуковые лучи, почти полностью отражаясь от верхней и нижней границ звукового канала, не выходят за его пределы, а концентрируются и распространяются вдоль оси звукового канала.

«Чтобы лучше понять это, – писал академик Л.М. Бреховский, – вспомните, как ведет себя уставший путник. Он предпочитает держаться теневой, более прохладной стороны, нести на своих плечах как можно меньше груза и двигаться с минимальной скоростью. Ведь только при этих условиях он сможет пройти максимальное расстояние. Звуковой луч в морской воде подобен этому путнику. Выйдя из источника, он уходит вверх от оси звукового канала. Но чем выше, тем теплее, и луч заворачивает вниз, “в холодок”. И углубляется до тех пор, пока не начинает “ощущать” тяжесть повышающегося гидростатического давления».

Американские ученые однажды проделали такой опыт: взорвали в Атлантике небольшой заряд, а спустя некоторое время отголосок взрыва был зафиксирован на Бермудских островах, удаленных от места эксперимента на 4500 километров. Для сравнения: в воздухе взрыв той же силы слышен на расстоянии всего в 4 километра, а в лесу – не более чем в пределах 200 метров.

В другом опыте взрыв был произведен у Бермудских островов, а сигнал услышан у берегов Австралии, то есть на расстоянии в 20 тысяч километров!

Явление сверхдальнего распространения звука в подводном звуковом канале специалисты использовали для создания спасательной системы «Софар». С кораблей и самолетов, терпящих бедствие, сбрасывались небольшие заряды весом от 0,5 до 2,5 килограмма, которые взрывались на глубине залегания оси звукового канала. Береговые посты, зафиксировав место взрыва, оперативно выясняли место катастрофы.

Вечное движение океана

Океанические течения

В океанах и морях в определенных направлениях на расстояния в тысячи километров перемещаются огромные массы воды шириной в десятки и сотни километров и глубиной в несколько сотен метров. Такие потоки – «реки в океанах» – называются морскими течениями. Движутся они со средней скоростью 1–3 километра в час, хотя у некоторых течений она может достигать и 9 километров в час.

Нордкапское течение с температурой воды 4–6 °C считается теплым

В зависимости от направления движения морские течения делятся на зональные – несущие свои воды на запад и на восток, и меридиональные – движущиеся на север или на юг.

В отдельную группу выделяют еще и противотечения, то есть течения, идущие навстречу соседним, более мощным и протяженным. Кроме того, есть и четвертая группа течений, называемых муссонными. К последним относятся течения, которые от сезона к сезону меняют свою силу – в зависимости от направления прибрежных ветров.

Важным моментом в характеристике течений является тот факт, что каждое из них занимает более или менее постоянное географическое положение. При этом в Северном полушарии движение воды происходит преимущественно по часовой стрелке, а в Южном – против часовой стрелки. Наиболее же сильные течения проходят вблизи восточных побережий материков.

Появление течений вызывается многими причинами: например, нагреванием и охлаждением поверхности воды, различиями в плотности водных слоев, осадками и испарением.

Однако основным фактором, способствующим возникновению мощных океанических течений, являются ветры. В частности, пассатные, которые в Атлантике и в Тихом океане не стихают круглый год.

Так, мощные потоки Северного и Южного пассатных (экваториальных) течений, циркулирующих по обе стороны экватора, нагоняют воду к западным окраинам обоих океанов. При этом одна часть этой воды возвращается обратно на восток в виде Экваториального противотечения, а другая, упираясь в барьер из материков и островов, поворачивает на север или на юг, а затем на восток, совершая круговое движение как в Северном, так и в Южном полушариях.

Особенно четко подобная система течений выражена в Тихом океане. В Индийском же океане круговые течения наблюдаются южнее экватора; к северу от него господствуют сезонные течения, вызываемые муссонными ветрами, которые летом дуют с океана на сушу, а зимой – в обратном направлении.

Помимо направления для характеристики течений используют и их температуру. И по этому признаку различают течения теплые и холодные. Правда, не всегда стоит понимать данное деление буквально. Например, хотя температура воды Бенгельского течения у мыса Доброй Надежды составляет 20 °C, тем не менее по сравнению с окружающей водой это течение считается холодным. В то же время Нордкапское течение (одна из северных ветвей Гольфстрима) с температурой воды 4–6 °C считается теплым – оно обогревает прилегающие берега.

Если же коснуться мощности океанических течений, то судить о ней можно хотя бы по такому сравнению: Гольфстрим у полуострова Флорида за год переносит в среднем 750 тысяч кубических километров воды, что в 20 раз больше годового стока всех рек земного шара, а на параллели 38° северной широты и вовсе превышает речной сток в 60 раз.

Вода некоторых мощных течений, например Куро-Сио и Гольфстрима, отличается от окружающих вод цветом, соленостью и температурой. Однако сплошного потока, как в реках, течения не образуют. Так, тот же Гольфстрим разбивается на отдельные струи, часть из которых отходит в сторону, образуя огромные завихрения, которые потом и вовсе отделяются от основного течения.

Следует особо отметить, что объем переносимой течениями воды меняется в очень широких пределах, и это заметно отражается как на погоде, так и на поведении морских организмов и в особенности рыб.

Не так давно считалось, что глубинные, и особенно придонные, океанские воды почти неподвижны. С усовершенствованием измерительной техники выяснилось, что даже у самого дна вода перемещается со скоростью нескольких миль (морская миля – 1852 метра) в сутки, а мощные подповерхностные течения мало чем отличаются от поверхностных. Так, в Тихом океане под пассатным течением обнаружено встречное течение, скорость которого достигает 70 миль в сутки.

В Атлантике советские океанологи открыли такое же подповерхностное течение восточного направления. Его назвали именем Ломоноcoвa. Ширина этого течения простирается до 200 миль, а скорость доходит до 56 миль в сутки. Направлено оно тоже против пассатного течения. Подобное течение обнаружено и в Индийском океане: мощное подповерхностное течение совершает там свой невидимый путь от Антильских островов к берегам Гвианы. Таким образом, было установлено, что вся толща воды в океане находится в непрерывном движении.

Вода в глубинах океана движется и в меридиональном направлении. Охлажденная в полярных областях, она становится более плотной, тяжелой, погружается в глубины и движется в сторону экватора.

Велико значение и вертикальных перемещений воды в океанах и морях, происходящих в результате изменения ее плотности, зависящей, в свою очередь, от температуры и солености. Скорость таких движений невелика. Вертикальная циркуляция происходит также у дна океана, где вода нагревается теплом, выделяющимся из мантии, подстилающей земную кору. Подогретая вода легче, и она поднимается вверх, перемешиваясь с вышележащими массами. Данный процесс может охватить слой толщиной до 4 тысяч метров, считая от дна океана.

Вода поднимается из глубин и в тех случаях, когда течение встречает на пути подводную возвышенность или когда береговой ветер сдувает теплый поверхностный слой воды в море, а на его место снизу поднимается холодный.