Юный техник, 2012 № 02

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ! Какая польза от поющих айсбергов?

Антарктида все время отдает океану сползающую толщу снега и льда. Кроме того, родиной плавучих гор является еще и самый большой в мире остров — Гренландия. Ледяные горы живут в океане около трех лет, постепенно тая. Но каждый год весной в море появляются новые.

Над водой обычно видна лишь верхушка айсберга. Сама же плавучая гора может уходить вглубь на сотню, а то и на две сотни метров.

Нетрудно представить, какую опасность столкновение с такой глыбой несет даже современному кораблю. Кроме знаменитой катастрофы, унесшей в 1912 году около 1500 жизней пассажиров «Титаника», история мореплавания знает немалое количество более мелких происшествий.

Дело в том, что даже современные радары довольно плохо различают лед на фоне воды. В особенности если айсберг плоский и мало возвышается над поверхностью океана. Поэтому ныне за айсбергами специально следят с помощью искусственных спутников и авиации. А чтобы ледовые горы было заметно издали, их метят хорошо заметной краской (например, красной или оранжевой), снабжают радиомаяками.

Впрочем, недавно выяснилось, что и сами айсберги способны сигнализировать о своем приближении. Оказывается, во время плавания они… поют!

Как это часто бывает, открытие было сделано случайно. В 2002 году сотрудники немецкого Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера занимались записью сейсмических сигналов, вызванных тектоническими подвижками на ледяном шельфе Антарктиды. Заодно они записали на пленку и смогли воспроизвести «пение» отколовшегося айсберга.

«Певцом» оказался большой (шириной 20 км и длиной 50 км) айсберг В-09А у восточного побережья Антарктиды. Гигантская глыба врезалась в подводный полуостров и застряла там, а потоки воды, протекающие на большой скорости сквозь расселины и тоннели в айсберге, заставили ее звучать.

Вскоре выяснилось, что подобные звуки издают практически все ледяные горы. Однако звуковые волны, исходящие от айсберга, обычно имеют слишком низкую для нашего слуха частоту. Поэтому океанологи, которые проводят теоретические и экспериментальные исследования в области акустики океана в Центре морских исследований университета Кертин в Перте, обычно проигрывают записанные в четырех диапазонах звуки и шумы Антарктики с повышенной в 10–20 раз скоростью.

Изучение поющих айсбергов — лишь небольшая часть проекта по изучению Антарктики, предложенного австралийскими океанологами-акустиками. Ученые исследовали технические возможности и эффективность длительного акустического обнаружения, классификации и статистического анализа таких событий, как растрескивание льда и откалывание айсбергов на антарктических шельфовых ледниках.

Дело в том, что процессы уменьшения ледников за счет отламывания, отрывания от них крупных айсбергов — один из основных индикаторов глобальных климатических изменений. Процессы откалывания антарктических льдов, наблюдаемые на протяжении последних 20 лет, носят чрезвычайно интенсивный характер и привели к значительным изменениям в антарктическом ледниковом щите. Особую тревогу у ученых вызвали несколько недавних случаев откалывания крупных айсбергов.

Чтобы уследить за их передвижениями, ученые предложили использовать для работы уже существующие уникальные станции Международной наблюдательной сети за нелегальными подводными ядерными испытаниями International Monitoring System (IMS). Эти станции стоимостью около $10 млн. каждая кабелями соединены с берегом, позволяя в реальном времени следить и за Антарктикой.

Скорость звука в воде зависит от ее температуры, солености и плотности. Температура выше у поверхности воды, а также на большой глубине за счет гидростатического давления; соответственно и скорость звука в этих слоях выше. В результате в толще воды образуются «звуковые волноводы» — каналы, по которым акустические волны могут распространяться на огромное расстояние.

Если бы не было материков, то звук, даже не очень сильный, мог бы несколько раз обогнуть Землю практически без потерь. Этим явлением всегда пользовались военные для обнаружения подводных лодок. Им же теперь пользуются и океанологи-акустики для исследования океана.

Бороться с айсбергами издавна пытались самыми разными способами. Например, есть проекты, предлагающие посыпать айсберги с вертолетов угольной пылью или даже поливать кипятком, чтобы они таяли быстрее.

Но, пожалуй, самый интересный способ обращения вреда на пользу предложен сотрудниками Международной академии экологии и жизнеобеспечения человека (С.-Петербург), работающими под руководством доктора технических наук И. П. Калько в рамках программы «Чистая вода».

Они подсчитали: чтобы произвести тонну зерна, необходимо затратить 1000 тонн воды, на тонну картофеля требуется 500 — 1500 тонн, хлопка — 15 000 тонн, курятины — 3500–5700 тонн, говядины — 15 000 — 70 000 тонн… Между тем, 97 % мировой гидросферы составляет соленая морская вода, а две трети запасов пресной воды — это льды Гренландии и Антарктики.

Такова статистика. Она же говорит, что истощение ресурсов пресной воды — одна из самых острых проблем на Земле уже сегодня. А завтра чистая вода может стать дороже золота. Футорологи предвидят военные конфликты, которые начнутся в мире из-за источников чистой воды — примерно так же, как ныне воюют из-за месторождений нефти и газа.

Между тем, ежегодно пятый континент сплавляет в Мировой океан более 10 000 айсбергов, общий объем которых — около 1 млрд. куб. м чистейшего пресного льда, который затем тает без всякой пользы для жаждущего человечества. Как изменить ситуацию?

Мысль о том, чтобы использовать ледяные плавающие горы для снабжения питьевой водой засушливых прибрежных районов стран Южной Америки, Африки и Азии, давно уж обсуждают специалисты. Более того, были попытки претворить коммерческие проекты в жизнь. Скажем, в конце XIX века пароходы отбуксировывали небольшие айсберги в чилийский порт Вальпараисо, а также к побережью Перу. В 50-е годы XX века предприимчивые американцы делали попытки снабжать льдом Антарктиды жаждущий прохлады Сан-Франциско.

В 1973 году американские гляциологи У. Уилкинс и У. Кембелл разработали технико-экономическое обоснование проекта буксировки айсбергов в засушливые районы земного шара. С цифрами в руках они показали, что такая затея вполне может быть выгодной. Их расчеты позднее подтвердили и австралийские специалисты, подсчитавшие: даже если половина массы айсберга растает по дороге, оставшаяся часть все равно оправдает все расходы по транспортировке.

Были даже разработаны детальные планы подобных транспортных операций. Так, согласно одному из проектов, с помощью снимков, сделанных со спутника, выбирается подходящий по размерам, форме и положению айсберг. Предпочтение отдается уже от дрейфовавшим от побережья Антарктиды на чистую воду ледяным горам плоской формы, удобной для буксировки.

Выбранный айсберг дополнительно просвечивают сонаром с вертолета — нет ли где пустот и трещин, из-за которых гора может разрушиться задолго до доставки ее в порт назначения. Если прогноз положительный, на айсберг высаживают бригаду, которая монтирует буксировочные приспособления. Говоря проще, в лед с помощью тепловой обработки «впаивают» 3–4 кнехта, к которым затем крепят буксировочные канаты.

Чтобы улучшить мореходные качества айсберга, его передняя часть может быть заострена электрическими пилами. Кроме того, если, согласно расчетам, получается, что значительная часть айсберга все же растает в пути, подводную часть ледяной горы можно защитить дополнительной теплоизоляцией из пластиковой пленки, протаскиваемой под айсбергом.

По прибытии на место айсберг предполагалось либо резать на пластины и переправлять на сушу в таком виде, либо по мере таяния откачивать на берег уже пресную воду.

Еще более совершенный проект предложил в конце прошлого столетия сотрудник Международной академии экологии и жизнеобеспечения человека со штаб-квартирой в Санкт-Петербурге, доктор технических наук И. П. Калько. «В настоящее время самый простой способ получения питьевой воды из морской — это опреснение, — рассказал Иван Петрович. — Однако чернобыльская и японская экологические катастрофы, неприятности с промышленными стоками могут привести к тому, что вскоре нам нечего будет опреснять. В морской воде появляется все большее количество так называемых легких изотопов, которые не исчезают из воды при кипячении, не устраняются никакими фильтрами и опасны для всего живого…»

Так что волей-неволей нам придется обратиться за чистой водой в Антарктиду. Причем в отличие от проектов прошлых лет, согласно патенту Калько, лед будет перевозиться не на буксире, а в недрах специализированного судна-холодильника водоизмещением около 1,5 млн. тонн. Гигант-матка состоит из нескольких секций, которые по прибытии к берегам Антарктиды или той же Гренландии начинают охоту за льдом самостоятельно. Подходят к ледовой горе и с помощью фрез, пил и прочих добывающих устройств набивают свои трюмы ледовым крошевом. Затем секции снова воссоединяются воедино, и плавающий холодильник доставляет лед по назначению.

Транспортировка именно льда, причем с малыми потерями, намного выгоднее, чем привозить, скажем, воду, подсчитал И.П. Калько. Дело в том, что та же Европа расходует ежегодно тысячи мегаватт электроэнергии, чтобы замораживать воду в холодильниках, а затем бросать ледовые кубики в стаканы с напитками. Доставка льда из высоких широт поможет сэкономить эту энергию. Причем себестоимость одного литра полученной из льда воды, по расчету, составит около одного цента США.

Публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ