Анатолий Томилин - Как люди открывали свою землю
И все-таки почему же океан соленый? С самого начала был он таким или посолонел постепенно? Чтобы ответить на эти вопросы, ученым пришлось сначала решить проблему происхождения океана вообще. Вместе ли с Землей образовалась ее гидросфера или позже?
Долгое время существовало мнение, что планеты вначале находились в расплавленном состоянии. Понятно, что в таком случае ни о какой воде на поверхности говорить не приходилось. При таком положении вещей над раскаленной Землей должен был носиться пар, который время от времени проливался бы горячими дождями и тут же снова испарялся и собирался в облака и тучи. Лишь постепенно, по мере остывания планеты вода из атмосферы стала задерживаться в выемках и впадинах рельефа. Появились первые моря и океаны. Какими они могли быть? Конечно, пресными, если произошли от воды из атмосферы, от дождя. И лишь потом, через много лет, воды Мирового океана посолонели от соли, вынесенной в океаны реками из земной коры. Такая довольно стройная картина существовала долгие годы.
Однако в наши дни в ней все изменилось. Прежде всего, сегодня большинство ученых считают, что Земля, как и остальные планеты Солнечной системы, образовалась из холодного газопылевого облака. Слепилась под действием сил притяжения из огромных ледяных и железокаменных глыб, летавших в космосе. Потом постепенно вещество этого начального планетного кома стало расслаиваться. Молодая планета разогревалась. Более плотные, тяжелые глыбы опускались глубже, ближе к центру, а к поверхности выталкивались более легкие вещества, в том числе вода и газы. Газы образовали первичную атмосферу, а вода — гидросферу. Горячие струи под большим давлением пробивали себе путь из недр наверх. По дороге они насыщались минеральными солями. И вырвавшаяся из плена на поверхность молодой Земли вода, наверное, больше походила на насыщенный рассол, столько было в ней растворенных химических элементов. А это означало, что с самого начала, с самого своего рождения океан был уже соленым. Может быть не таким, как сегодня, но о том речь еще впереди.
Мысль о глубинном, магматическом происхождении океанской воды еще в 30-х годах нашего столетия высказал русский и советский ученый Владимир Иванович Вернадский. Сегодня его точку зрения поддерживают большинство специалистов всего мира.
Академик А. П. Виноградов считает, что океан «пережил» три стадии своего развития начиная от рождения. Первая из них приходилась на время «безжизненного» состояния нашей планеты. Было это от четырех до трех миллиардов лет назад. На Земле еще не существовало биосферы. Мировой океан скорее всего был тогда невелик по объему и неглубок. Вулканы выбрасывали из недр массу растворов, летучих дымов, в которых содержались всевозможные кислоты. Дожди с неба лились горячие и едкие. От таких добавок вода в океане должна была обладать резко выраженной кислой реакцией.
Правда, долго эта «кислая стадия» в развитии океана продолжаться не могла. Вырвавшиеся на поверхность горячие растворы вступали в реакции с солями, связывали металлы и уменьшали как свою кислотность, так и кислотность первичного океана.
А потом в какой-то момент времени, примерно три миллиарда лет назад, в первичном «бульоне» стала формироваться жизнь. Сначала примитивнейшая, потом все более сложная.
Эпоха формирования жизни длилась чрезвычайно долго. Живые организмы извлекали из атмосферы углекислый газ и выделяли свободный кислород, которого сначала в первичной атмосфере практически не было. Кислород неузнаваемо менял все, даже главное свойство атмосферы: из восстановительной она превращалась в окисляющую. Кислород окислял и осаждал, делал менее подвижными такие элементы, как железо и сера, кальций и магний, носившиеся в дыме вулканов над поверхностью Земли. Они осаждались и накапливались в воде. Бор и фтор образовывали труднорастворимые соли, которые тоже выпадали в осадок. Вода в океане остывала, и в ней переставал растворяться кремнезем. Мельчайшие живые организмы учились использовать его для постройки своих панцирей, которые после отмирания уходили в осадки…
Примерно шестьсот миллионов лет назад состав воды в океанах и состав атмосферы более или менее стабилизировались. Это подтверждают остатки вымерших животных, которые палеонтологи находят в глубоких земных слоях.
Я думаю, что вам должно быть ясно: соленость воды — это очень важная характеристика Мирового океана. И если она вдруг в каком-то районе меняется, это сигнал: значит, здесь нужно ожидать от Нептуна неожиданностей.
Пробы морской воды берут с помощью специальных приборов — батометров. Снаряды это нехитрые. Обыкновенный полый цилиндр с двумя крышками, которые легко запираются. Процесс этот происходит полуавтоматически с помощью грузика, спускаемого сверху, когда батометры достигают требуемой глубины. Делается это так: гирлянду с привязанными к длинному тросу батометрами опускают с борта исследовательского судна в воду. При этом следят, чтобы каждый прибор в паре с термометром оказались на своем заданном горизонте. Дальше следует немножко подождать, чтобы термометры пришли в тепловое равновесие с окружающей водой. А когда время ожидания истекает, сверху пускают по тросу грузик. Разрезная гиря с дыркой посередине скользит, добирается до первого батометра, освобождает его крышки, которые наглухо защелкиваются. Кроме того, при этом опрокидываются термометры, фиксируя измеренную температуру, и освобождается второй груз — вторая гирька. Она проделывает ту же операцию со вторым батометром, третья — с третьим и так далее до самого последнего прибора на глубине. После этого всю гирлянду можно вытаскивать наверх.
Но главное начинается в лаборатории, где довольно сложными химическими методами определяют сначала хлорность воды, а потом пересчитывают ее на соленость. Правда, за последние годы инженеры сконструировали приборы, которые измеряют соленость непосредственно по электропроводности воды. Ведь чем больше в воде соли, тем меньше сопротивления оказывает она электрическому току. Есть даже специальный так называемый СТГ-зонд (СТГ — соленость, температура, глубина), который показывает непрерывное по глубине распределение всех этих трех важнейших параметров океанской воды.
Обычно соленость океана колеблется между 33 и 38 промилле. (1 промилле равняется десятой части процента. И чтобы составить раствор насыщенностью в 1 промилле, нужно в литре пресной воды растворить 1 грамм соли). Но есть районы, в которых соленость отличается от нормы. Там могут быть выходы подземных рек.
Океан — «кухня погоды»
Что такое «погода»? Некоторые к этому понятию относятся легкомысленно. Говорят: «Погода? Да посмотри в окно — это и будет погода». На самом же деле погода — это состояние атмосферы в данный момент и в данном месте. Если же рассматривать режим погоды в среднем за много лет, то это уже климат. О том, что важно уметь предсказывать погоду и знать, как будет меняться климат, много говорить не нужно. Это и так всем ясно. Совершенствование методов прогнозирования погоды и других явлений природы — важная народнохозяйственная задача. Понятно: от погоды зависит урожай, от погоды зависят работы на стройках, которые ведет наша страна, от погоды зависит, наконец, здоровье людей.
Вы вправе спросить: «А при чем же здесь океан, если мы живем чуть не в центре огромного континента?»
Чтобы ответить на этот вопрос, я расскажу вам об одной интересной работе ученых.
Уже довольно давно синоптики заметили, что среднегодовая температура в некоторых районах Северной Атлантики периодически колеблется. То она поднимается на 1,5 и даже на 3 градуса, то понижается. Специалисты присвоили этим явлениям названия «теплого моря» и «холодного моря». При этом температурные отклонения шагали в ногу с изменениями атмосферного давления. В случае «теплого моря» над Бермудскими островами устанавливался антициклон с повышенным давлением, при «холодном море» в том же районе давление понижалось. Менялась при этом и граница между теплым Гольфстримом и холодным Лабрадорским течением.
Но самое интересное заключалось в том, что ровно через месяц обстановка над Бермудскими островами начинала совершенно определенным образом сказываться в Шотландии и Скандинавии, через 1,5 месяца — в Польше, через 2 месяца погодные изменения добирались и до европейской части нашей страны. Получалось, как писал академик Л. М. Бреховских: «Если вы хотите узнать, какая будет погода через два месяца в районах европейской части СССР, то внимательно изучите, что сейчас происходит в Северной Атлантике у берегов Исландии — каковы там морские течения, каков теплозапас воды, температура воздуха и т. д. Для соответствующего прогноза на четыре месяца вперед необходимо столь же подробно выяснить, что делается в районе Карибского моря».
