Тихоокеанские румбы

Сейчас в США идет подготовка к изданию Международного океанографического атласа тропической зоны Атлантического океана. Он будет более чем на 90 % состоять из новых, оригинальных карт советских ученых — сотрудников Морского гидрофизического института Академии наук УССР. Это наглядное свидетельство того, сколь весом вклад наших соотечественников в познание природы второго по величине океана планеты.

Примерно в те же годы советские ученые обнаружили глубинный поток, подобный течению Кромвелла и Ломоносова, в экваториальной зоне Индийского океана. Одновременно в нескольких районах удалось «поймать» движение воды на больших глубинах. В одном километре от поверхности приборы зарегистрировали скорость водной струи, равную 60 сантиметрам в секунду, а на глубине в три километра — 30 сантиметров. И даже у самого дна в Атлантике был обнаружен поток, ползущий со скоростью 6 сантиметров в секунду.

В последние десятилетия открыты и изучены глубинные потоки, двигающиеся под другими крупнейшими течениями океана: Бразильским, Западно-Австралийским, Перуанским, Куросиво. Все это позволило группе сотрудников Института океанологии имени П. П. Ширшова — В. Г. Корту, В. А. Буркову, А. С. Монину предположить, что противотечения существуют под всеми крупными течениями Мирового океана. Глубинные потоки замыкают собой гигантские круговороты, в результате которых в океане происходит вертикальный обмен вод.

Многочисленные измерения, проведенные за последние десятилетия в районах, где проходят крупнейшие океанские течения, значительно изменили представления и об этих давно известных поверхностных потоках. Раньше «реки в жидких берегах» считали монолитными. Ученые думали, что вся вода в них течет в строго определенном направлении, практически не меняя своего хода из года в год. Но вот в 1970 году советские физики моря провели уникальный эксперимент. Они расставили почти в центре Атлантики 17 заякоренных буев с приборами, охватив измерениями большую площадь. Буи расположили в форме огромного (креста. Район для эксперимента специально был избран такой, где, по данным прежних исследований, течения отличались стабильностью и где ровное дно не создает препятствий для движения воды. Однако и в этих, как будто идеальных условиях, картина жизни течения оказалась весьма далекой от той простоты, которая прежде ей приписывалась.

Даже на поверхности здесь обнаружились струи, которые текли в направлении, противоположном основному потоку. Этот факт говорит о том, что представление о течении как о монолитной реке, вероятно, скоро придется сдать в архив. Оно годится лишь как приблизительное описание среднегодовой динамики вод. А более точная картина, видимо, изобразит каждую «реку в жидких берегах» в виде нескольких струй, разделенных слабыми противотечениями.

Кроме того, в последние годы было установлено, что и утверждение о постоянстве поверхностных потоков тоже нуждается в значительном уточнении. Измерения показывают — течения несут неодинаковое количество воды в разные сезоны и в разные годы. Их жизнь подвержена и многочисленным кратковременным изменениям. Практическое значение этого открытия чрезвычайно велико. Ведь от течений во многом зависит климат приморских районов земного шара. Об этом в свое время очень удачно сказал профессор Воейков. Он назвал течения трубами водяного отопления земного шара. И, как каждому из нас отнюдь не безразлично, сколько воды поступает в отопительные радиаторы нашей квартиры, так и жителям океанских побережий важно, какой силы будет течение, омывающее их берега не «в среднем за столетие», а конкретно в ближайшие годы.

Поэтому уже самый факт того, что ученые сумели уловить изменение течений, дает основания надеяться — дальнейшие исследования приведут к разработке методики прогнозов этих изменений.

Впрочем, это лишь один из многих вопросов, который еще предстоит решить морским физикам. Ведь до сих пор неясно, какие причины рождают и глубинные противоречия, и движения водных масс вблизи океанского дна. А здесь есть признаки работы быстрых потоков воды. Единой теории течений пока нет. Для ее создания необходимо провести еще много длительных наблюдений в зоне движения водных потоков. Большие перспективы для этих наблюдений открывает метод океанских «полигонов», предложенный советскими морскими физиками. Полигон — это целый комплекс стоящих на якоре буев, к которым прикреплены самописцы, рассчитанные на длительную работу. Расставленные на расстоянии друг от друга приборы позволяют синхронно регистрировать изменения динамики вод на довольно большом протяжении.

Полигоны найдут широкое применение в огромном общепланетном эксперименте, к которому сейчас готовятся морские физики всего мира. Эксперимент получил название ОГСОС — объединенная глобальная сеть океанографических станций. В ходе его проведения в морях и океанах Земли будет работать от 100 до 300 долговременных буйковых станций, оборудованных самописцами течений и другими приборами, собирающими всевозможную информацию о физических параметрах океанской воды.

Развенчание мифа о том, что в глубинах царит вечный покой, связано не только с открытиями горизонтальных течений в толще воды и у ее дна. Не меньше сенсаций принесло и детальное изучение вертикальных перемещений водных масс. О том, что вода из-за разности в плотности слоев поднимается из глубин на поверхность в одних районах и опускается с поверхности в глубины в других, было известно давно. Но долгое время оставалось неясно, до какого слоя идут эти перемещения и с какой скоростью работает «водный лифт». А между тем потребность в таких данных весьма велика. Ибо от процесса перемещения зависит биологическая продуктивность районов океана. Дело в том,

что поверхностные воды богаты кислородом, и их приток в нижние слои — своеобразная вентиляция, благодаря которой только и возможна жизнь глубинных животных. Зато вода глубин богата питательными солями кремния, фосфора, азота, необходимыми для развития живых организмов. И их приток на поверхность способствует распространению многих обитателей моря. Кроме того, без изучения вертикальных перемещений невозможно составить сколько-нибудь полную картину динамики водных масс в океане.

Вот почему морские физики в последние десятилетия уделили большое внимание исследованиям вертикального перемещения. И хотя до сих пор не удалось сконструировать приборы, которые бы непосредственно улавливали скорость «водного лифта», по косвенным данным удается составить довольно точное представление о его работе. Сейчас для многих районов океана, где регулярно проводились гидрологические исследования, теоретически рассчитана скорость и мощь вертикальных потоков, построены карты подъема и опускания водяных масс на различных горизонтах океана для каждого месяца.

Первые исследования скорости движения «водного лифта» провели в 50-х годах американские ученые. По их расчетам получилось, что вода из глубин поднимается на поверхность через тысячи и даже десятки тысяч лет. Руководители Пентагона поспешили использовать эти данные в своих целях и предложили сбрасывать на дно океана радиоактивные отходы. Они заявили, что тысячелетия, которые уйдут на подъем воды к поверхности, полностью нейтрализуют вредные вещества.

С научных конференций спор двух школ физиков моря был перенесен в залы Организации Объединенных Наций. В специальной международной комиссии ученые нашей страны убедительно доказали верность своих методов исследований, доказали, как опасно превращать океан в дешевую помойку. Так работа советских морских физиков спасла будущие поколения от угрозы радиоактивного заражения.

Могила человеческого любопытства

Когда посетитель был выдворен слугой за дверь, и его тяжелая суковатая палка с золотым Буддой вместо набалдашника, которая чуть было не опустилась на седеющую голову хозяина кабинета, дробно застучала по торцам мостовой, сэр Исаак Ньютон, наконец, почувствовал себя в безопасности. Уже не в первый раз приходила к нему мысль, что жажда познания, обуревавшая его чуть не с первых лет жизни, заставила его сделать на одно открытие больше, чем было уготовано природой. Стоило бы ему вычеркнуть из своей известной книги «Начала» всего несколько страниц, и он был бы избавлен от столь неприятных и, к сожалению, нередких визитеров. Но открытие было сделано, а таблицы приливов, составленные на основе теории, созданной сэром Исааком, подводили то у далеких Мальдивских островов, то у родного Плимута. И капитаны, ожидавшие, что под килем будет не меньше десятка футов, вдруг с треском сажали корабль на каменный грунт. Дальше случилось то, что не раз описано в печальных морских сагах. Зловещий скрежет, с палубы срываются бочки, ящики, рвутся снасти, со скрипом выламываются мачты, трещат шпангоуты, ломается обшивка. Несколько часов работы наката — и на волнах колышется лишь бесформенная груда досок. И тогда к президенту Лондонского королевского общества, директору монетного двора и прочая и прочая приходил, громыхая увесистой тростью, разгневанный судовладелец…

Обычно, когда ученый берется за исследование какой-нибудь новой проблемы, он первым делом изучает труды своих предшественников. Естественно, что сэр Исаак, принимаясь за изучение приливов, последовал этому мудрому правилу. И на его столе взгромоздилась целая гора фолиантов. Он увидел, что люди рассуждают о происхождении этого странного явления со времен античности. Но Ньютона поразило, сколь неосновательны, плоски и бездоказательны их суждения.

В греческих источниках он обнаружил лишь глухие упоминания о том, что наиболее сильные приливы бывают в полнолуния. Почтенный средневековый философ Фома Аквинат говорил о том, что допускает возможность влияния на морскую воду звезд, ничем не подкрепляя этого заявления. И звучало оно астрологически — так же можно сказать, что звезды влияют на людские судьбы. Великий Галилей, отвергая всякую астрологию, отказывал небесным телам в каком-либо участии в делах земных и пытался доказать, что приливы порождены вращением Земли. Однако Ньютон сразу увидел нелогичность в рассуждениях мудрого предшественника. Если б вращение Земли порождало эти странные колебания уровня океана, интервал между двумя приливами был бы равен солнечным суткам (24 часам), а в действительности он, как правило, равен лунным суткам (24 часам 50 минутам) или их половине (12 часам 25 минутам). И, наконец, в одном из теологических трудов сэр Исаак нашел объяснение столь невероятное, что даже он, человек глубоко религиозный, не мог не расхохотаться, читая его. Автор сочинения утверждал, что прилив и отлив зависят от ангела, вернее, даже от его пятки. Когда ангел опускает пятку в океан, наступает прилив, когда вынимает — отлив.

Прямые же предшественники Ньютона, отчаявшись понять, какие силы, словно гигантский насос, то вычерпывают, то наполняют до краев чаши морей, назвали приливы «могилой человеческого любопытства».

Да, сэр Исаак не мог всерьез отнестись ни к одной из точек зрения, зафиксированной в фолиантах. И потому он приступил к задаче с самого начала так, будто до него никто и не пытался решить проблему приливов, будто вместо груды древних трудов перед ним лежал белый лист бумаги. Иначе Ньютон поступить не мог. Ибо верил не приблизительным рассуждениям, а точным доказательствам. Не зря же предания донесли до наших дней его презрительную фразу «гипотез не изобретаю». Его устраивали только законченные теории. И, взявшись за проблему приливов, он и здесь решил возвести стройный замок, сложенный, словно из кирпичей, из бесспорных формул.