Загадки океана - [2]
Космическая фотография грибовидного течения в океане.
Схема грибовидного течения.
Грибовидное течение, смоделированное на лабораторной установке.
Что такое океанология? Это комплекс пяти наук: физики и химии океана, его геологии и биологии, техники для исследования. Проблемы, возникающие при изучении Мирового океана, связаны с различными научными дисциплинами. Этими проблемами успешно занимается Институт океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР.
Океанология — советский термин. Примерно тот же комплекс наук на Западе чаще называют океанографией. У нас же под океанографией обычно понимается более узкий комплекс научных дисциплин, без биологии и геологии.
Отдельные науки, входящие в океанологический комплекс, объединяет техника. Прежде всего — научно — исследовательское судно (НИС). Оно — основной инструмент океанологов, без хорошего судна в океане ничего не сделаешь. На борту НИС имеются приборы для измерения основных параметров морской воды. Если экспедиция имеет комплексный характер, то в ней работают представители всех разделов океанологии. Но часто бывают и специализированные рейсы, тогда приглашаются специалисты по теме рейса. Но, каким бы рейс ни был, на борту судна окажутся хоть по одному представителю других наук.
К числу измеряемых в океане физических параметров океанологи относят следующие.
Температура. Информация о температуре воды на разных глубинах океана необходима всем специалистам. Гидрофизики по температуре определяют различные водные массы и находят в океане фронты или пограничные слои между ними. Данные о температуре воды очень важны для биологов. В океане рыбаки ищут рыбу в зоне высоких градиентов температуры, там крнцентрируются планктонные организмы, которые служат пищей рыбам. Синоптики также учитывают температуру воды в океане. Если в энергоактивные зоны или близко к берегам Европы подойдут большие синоптические вихри с пониженной температурой воды, то тепла ждать не приходится.
Особое значение для биологов, акустиков и военных моряков имеет распределение температуры во — ды по вертикали: расположение слоя скачка температуры, известного под названием сезонного термоклина или слоя «жидкого грунта». В нем скапливаются планктонные животные и могут лежать, как на настоящем грунте, подводные лодки. Глубина залегания слоя скачка температуры изменяется в зависимости от сезона года. Зимой он глубже, а летом — ближе к поверхности.
Интересуются температурой воды, особенно в придонных слоях, и морские геологи. Им важно знать распределение температуры по вертикали в слое осадков на дне. По величине и знаку градиента температуры они могут судить о тепловом потоке, идущем в океан из недр Земли.
Измерение температуры океана с борта научно — исследовательских судов занимает много времени и стоит дорого. Поэтому ученые ищут новые способы, позволяющие получать информацию о температуре дешевле и быстрее. Перспективными считаются измерения температуры поверхности океана со спутников, когда используется инфракрасное излучение (ИК) или излучение в области сверхвысоких частот (СВЧ). В этом случае удается быстро получить информацию о распределении температуры по большей части Мирового океана. Но точность измерений не всегда достаточна.
Недавно советскими учеными предложен новый метод измерения, основанный на эффекте когерентного антистоксовского рассеяния света (КАРС). Сущность его заключается в том, что поверхность океана освещается поляризованным светом лазера. О температуре воды судят по отношению двух взаимноперпендикулярных компонент отраженных лучей. Ученые предполагают, что разработка метода КАРС позволит измерять поверхностную температуру океана с погрешностью не более ±0,1 °C.
А пока для получения точных данных проводятся одновременные исследования океана с помощью НИС, автоматических буев, самолетов и искусственных спутников Земли.
Удельная электропроводность. Эта величина важна для изучения различных свойств океана. Она представляет собой проводимость столба воды длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м>2. Величиной, обратной ей, является удельное сопротивление.
В морской воде электрическое сопротивление зависит от температуры, солености и гидростатического давления.
Пульсации температуры и солености затухают в океане с различными скоростями. Это очень важная особенность: сравнение затухания двух кривых позволяет установить время начала пульсаций от прошедшего объекта. Можно узнать, когда он прошел.
Исследование нарушений микроструктуры в океане можно анализировать и с помощью других физических свойств: датчиков пульсаций скорости звука или датчиков, регистрирующих изменения коэффициента пропускания света. Параметры эти интересуют океанологов — акустиков и океанологов — оптиков. Они важны не только для изучения микроструктуры. Например, информация о скорости звука позволяет уточнять работу судовых эхолотов и гидролокаторов. Акустическая связь в океане и сверхдальнее распространение звука также нуждаются в информации о скорости звука. А изучение светового режима вод океанов привело к возникновению оптической океанографии, решающей широкий круг задач.
