Николай Непомнящий - 100 великих загадок природы
Продолжаем наши опыты в ванной: когда волна докатится до стенки, она тут же отступит назад. Совсем иначе ведут себя волны, достигшие берегов континента. Они обычно огибают сушу, а близ экватора — и вовсе поворачивают в открытое море.
Итак, стихия воды, прикасаясь к остову материков, ведет себя неожиданным образом. Еще сложнее описывать отношения океана и атмосферы. Вот идиллическая картина вдали от берегов: бескрайняя морская гладь, покой, безмятежность. Лишь ветер монотонно веет над тихо ропщущей водой. За счет силы трения ветер гонит перед собой волны. Возле берега они набегают друг на друга, сбиваются. Море вздыбливается. Его уровень поднимается порой более чем на метр.
Здесь, у берега, скапливаются огромные массы воды. Даже у самого дна чувствуется, как возросло давление водяной толщи. Под ее напором вода в глубине моря начинает течь назад. Итак, на поверхности моря волны бегут в одну сторону, а в его глубине — в другую. За счет силы Кориолиса оба этих течения — глубинное и поверхностное — отклоняются в сторону. Образуются водовороты. Если в данном месте на поверхность моря поднимаются потоки холодной воды, остужая воздух, возникает циклонический вихрь. В противном случае формируется область антициклона (все зависит от местных атмосферных условий).
Итак, можно уверенно заявить, что роза ветров в этом районе меняется: воздушные потоки крепчают или слабеют. Дело клонится к штилю или буре.
Подобные процессы очень сложны. В атмосфере возникают многочисленные области циклонов или антициклонов. Мы легко можем представить себе метеорологическую карту, испещренную витиеватым узором линий, овалов, кругов. Мы много раз видели нечто подобное на экранах телевизоров. Теперь же ученые убедились, что в океане так же сложно распределяются области течений и водоворотов. Их чересполосица остается скрыта от наших взоров.
Неужели в этом хаосе можно обнаружить хоть какую-то систему? Ученым удалось это сделать. Им помогла важнейшая особенность, отличающая воздушную среду от водной: океан гораздо инерционнее атмосферы! Так, если циклонический вихрь преодолевает какое-то расстояние всего за четыре дня, то водяной вихрь повторяет этот путь в течение нескольких лет. Если воздушные течения остаются неизменными несколько недель кряду, то океанические — несколько десятилетий. Если атмосферные процессы меняются с каждым рассветом и закатом, то морская пучина реагирует разве что на чередование зимних и летних месяцев.
Уже по этому описанию нетрудно догадаться, что «союз Воды и Воздуха» весьма неравноправен. Какие бы бурные изменения не происходили в атмосфере, они мало затрагивают жизнь морских глубин. Там образовался свой мир, почти неподвластный воздушной стихии. Зато атмосферные процессы невольно «вторят» тону, заданному громадным, инертным Океаном. Делаем естественный вывод: чтобы предсказывать погоду, чтобы прогнозировать климатические изменения, надо понимать, что происходит с Океаном. Его бытие определяет судьбу атмосферы планеты.
В пучине морей покоятся точнейшие метеопрогнозы, которые предстоит расшифровать!
Однако понять смысл этого откровения, начертанного движением волн, подводных струй и водоворотов, вовсе не просто. Мировой океан — это огромный, бескрайний мир. Он занимает 71 процент всей поверхности Земли.
Обширная толща океана мало изучена. Первые глубоководные погружения начались всего несколько десятилетий назад. До тех пор людям была ведома лишь тонкая оболочка, укрывающая этот грандиозный резервуар воды. На протяжении многих тысячелетий корабли двигались по водной глади. Навигаторы и натуралисты наблюдали лишь за тем, что происходит на поверхности воды и на небольшой глубине под ней. Морские пучины оставались для них «тайной великой и непостижимой».
Это кругосветное путешествие длится целый век
Проект WOCE предусматривает наблюдение во всех морях Мирового океана. Для этого вдоль заранее определенных маршрутов установили приборы, закрепив их с помощью «якорей». Круглый год эти аппараты собирали информацию обо всем, что происходило в данном районе моря. Даже его глубины были для них прозрачны.
Нетрудно предположить, что основной частью этих устройств были длинные тросы, уходившие в глубину на километры. К нижнему концу троса, изготовленного из кевлара, крепили громоздкую связку отслуживших свое железнодорожных колес Получался якорь, легко уходивший к самому дну. На верхнем конце троса привязывали полые шары из стекла или стали. Они плавали по морю, туго натягивая трос. На нем, как бисеринки на нити, нанизывались целой россыпью термометры, измерители скорости течения, сенсоры, фиксирующие содержание соли, а также уловители осадочного материала. Все эти приборы были оснащены аккумуляторами и запоминающими устройствами и заключены в прочные оболочки, защищавшие их от водной стихии.
Длина троса и место его установки выбираются заранее. Трос, с нанизанными на него приборами, сбрасывают в море… Вернутся к нему лишь через год: вытащат из глубины, снимут показания приборов, запишут на компьютер все, что запечатлелось в их памяти…
Подобная процедура кажется довольно простой, но простота ее обманчива Прежде всего, среди бескрайнего океана, где от горизонта до горизонта тянется одинаково унылая гладь, надо найти то место, где вы когда-то опустили трос с приборами. Когда же наконец трос найден, остается только надеяться, что разъединяющий механизм, приводимый в действие звуковым сигналом, не испортился и балласт — эти массивные колеса — вовремя пойдет ко дну, а трос вместе с приборами можно спокойно будет поднять на борт судна. Впрочем, даже в лучшем случае фраза «спокойно поднять» — это, конечно, преувеличение, языковый штамп, который не дает ни малейшего представления о том, как трудно вытягивать непослушный, скользкий, бесконечный трос, унизанный приборами.
Приборы, закрепленные на якоре посреди океана, — это стационарный метод наблюдения за ним. Если же ученые намерены исследовать морские течения, они используют мобильную технику: плавучие буи.
Новейшие модели буев позволяют наблюдать даже за подводными течениями! Они погружаются на определенную глубину и дрейфуют, изо дня в день отмечая температуру моря и его соленость. Через каждые десять дней они всплывают и передают по спутниковой связи свои координаты и собранные ими данные. Сразу после этого сеанса они снова погружаются на заданную глубину и продолжают вести наблюдения. Сейчас в разных частях Мирового океана используют несколько тысяч подобных буев. Они помогли воссоздать детальную картину глубинных течений.
Еще обширнее информация, собранная метеоспутниками. За три-четыре месяца они успевают обследовать весь земной шар, наблюдая за движением волн и температурой воды. Многие из них определяют и средний уровень моря, фиксируя самые крохотные перепады высот, равные всего нескольким сантиметрам! Казалось бы, эта неровность очень мала, но она порождает морские течения.
Но вот все данные собраны. По ним составляется подробная карта Мирового океана. Только теперь ученые-океанографы узнали, почему их предшественникам было так трудно выяснить местонахождение Гольфстрима. Эта громадная океаническая «река» начинается в Мексиканском заливе, но, приближаясь к Европе, разветвляется на множество мелких потоков, образуя обширную дельту, напоминающую дельту таких крупных континентальных рек, как Волга, Амазонка или Нил. В Северной Атлантике и Северном Ледовитом океане воды Гольфстрима остывают и погружаются вглубь. Здесь, на средних глубинах, эта «безбрежная река» поворачивает на юг. Ее поток достигает окрестности Южного полюса. Здесь образуется самое мощное из всех известных нам морских течений. Оно огибает полюс. Затем часть водяных масс поворачивает на север и, миновав побережье Австралии, достигает южной оконечности Африканского континента. Далее этот поток пересекает Атлантику и впадает в Мексиканский океан, где его воды, совершив кругосветное путешествие, длившееся почти сто лет, вновь питают Гольфстрим.
Ученые уже подсчитали, что лишь один Гольфстрим переносит около 1,4 петаватт (десять в пятнадцатой степени) энергии, что в сотни раз больше всего потребляемого на нашей планете количества энергии. А еще выяснилось, что примерно такое же количество энергии переносят водовороты, образующиеся на всем протяжении Гольфстрима. На экваторе эти водяные вихри достигают нескольких сотен километров в поперечнике, в северных широтах — нескольких десятков.
Идеальный океан встретит вас жутким штормом
Трудно выведать секреты Океана, но еще труднее ими воспользоваться. Без помощи компьютера не обработать собранные данные. Причина очевидна: Мировой океан так громаден, что наблюдениями охвачена лишь малая его часть. Обширные просторы Океана остались бы белым пятном на карте исследователей, если бы не компьютерная интерполяция. Только так можно устранить лакуны и пробелы: заполняя их какими-то усредненными показателями, воссоздавая по обрывочным сведениям целостную картину бытия Мирового океана. «Лишь подобные искусственные модели, тщательно выстроенные на компьютере, позволяют систематизировать наши сведения о мировом климате и прогнозировать его развитие», — говорит Моджиб Латиф, сотрудник Германского центра моделирования климата.
