Загадки океана

Микро- и макроструктуры

Неизвестное перед глазами. На это неизвестное долго не обращали внимания. Попросту не замечали, что было связано с недостаточно совершенной техникой и методами измерения. Новые измерительные приборы, как правило, позволяют получить и новые результаты. Иногда новые результаты дают давно известные приборы, примененные по новой методике. Речь идет о тонкой микроструктуре в полях температуры, солености и плотности самого верхнего слоя воды в океане (в первом десятке метров, считая от поверхности вглубь).

Начнем с температуры. Как измеряли температуру воды в этом слое? Главным источником информации долгое время служили данные стандартных гидрологических серий. Так называется способ измерения температуры воды с помощью опрокидывающихся термометров. Термометры в особой оправе прикрепляются к тонкому стальному тросу и опускаются в воду с помощью судовой лебедки. По достижении заданной глубины лебедка останавливается. Производится выдержка в течение 5 мин, после которой с палубы судна по тросу посылается маленький грузик. Он так и называется — посыльный. Грузик падает вдоль троса, достигает оправы первого термометра и ударяет по спусковому рычажку.

В результате удара грузика оправа с термометром переворачивается на 180°. Термометр опрокидывается «вверх ногами». Ртутный столбик в нем обрывается. Ртуть переливается в другой резервуар на противоположном конце термометра. Количество перелившейся ртути соответствует температуре воды в точке измерения. Так фиксируется температура воды на той глубине, где находился термометр.

Опрокидывание — своеобразный способ сохранения информации, придуманный в то время, когда не было современных способов регистрации.

Несколько опрокидывающихся термометров, привязанных к одному тросу, составляют гидрологическую серию приборов. Чтобы зафиксировать показания второго термометра, его тоже необходимо опрокинуть. Эту задачу выполняет второй посыльный грузик. Он отрывается от нижней части оправы первого термометра в момент его опрокидывания. Падая вдоль троса вниз, второй грузик достигает второго термометра и в свою очередь ударяет по спусковому рычажку. Снова оправа переворачивается вместе с термометром. После чего отрывается третий грузик и движется по тросу в глубину к третьему термометру.

Процесс повторяется столько раз, сколько термометров в серии. Это — классическая техника изучения океана, нередко применяющаяся еще и в наше время. Ее преимущество — надежность. Одновременно с измерением температуры определяется соленость вод океана. Для этой цели на тросе укрепляются батометры (цилиндрические сосуды с двумя крышками по концам). При спуске крышки открыты. Они герметично закрываются с помощью посыльных грузиков, и в батометрах оказываются пробы воды с исследуемых горизонтов. После подъема пробы воды анализируются в судовой лаборатории.

Самый верхний термометр серии обычно укрепляется на тросе так, чтобы он оказался на глубине около 1 м после сматывания с барабана лебедки необходимой длины троса. Второй термометр — на глубине 8—10 м. Распределение термометров по глубине зависит от условий задачи.

Применение опрокидывающихся термометров для определения температуры воды в верхнем десятиметровом слое не лучший способ измерения. Особенно это относится к первому термометру. Нередко он выскакивает из воды — судно‑то ведь качается! Размахи бортовой качки бывают достаточно велики — метр и более. Так что показываемая термометром цифра является некоторым средним значением температуры для слоя воды толщиной около метра, а иногда и больше.

Достаточно большие размеры чувствительного элемента термометра, т. е. его баллончика со ртутью, также вносят свою долю в осреднение измеряемой температуры.

Имеется еще один серьезный источник погрешностей при измерениях опрокидывающимися термометрами в верхних метрах океана. Согласно существующим правилам, спуск гидрофизических зондов всегда производится с наветренного борта судна. Поэтому верхний термометр всегда оказывается в слое перемешанной воды. Это замечание относится и ко 2–му термометру. Поверхностный слой воды океана перемешивается корпусом судна, как большой лопатой. Перемешивание происходит из‑за ветрового дрейфа судна. Оно обычно дрейфует бортом, или, как говорят моряки, лагом. А осадка современных больших научно — исследовательских судов достигает 7 м. «Лопата» такого размера способна перемешать воду на глубину более 7 м. И тем самым сгладить физические неоднородности почти в десятиметровом слое. Корпус судна образует в нем дрейфовый след.

Перемешивание — причина, затрудняющая получение точной информации о физических параметрах верхнего десятиметрового слоя океана. Опускать зонд с противоположного, подветренного борта нельзя — длинный трос с висящим на нем зондом может затянуть под киль судна. Это опасно: зонд может разбиться, а трос — намотаться на винт. Произойдет серьезная авария.

Данные гидрологических серий практически всегда показывали отсутствие каких‑либо неоднородностей в поле температуры вблизи поверхности океана. В результате сложилось мнение, что верхний слой океана хорошо перемешан. Появился термин «верхний перемешанный слой океана». Он получил широкое распространение, но оказался далеко не всегда соответствующим истине.

Современный способ исследования физических параметров океана — применение зондов. Они начали широко использоваться в 70–е гг. Зонд — это комплексная измерительная система, одновременно измеряющая, как минимум, три основных параметра — температуру, электропроводность и давление воды. Такие зонды сокращенно часто называются «зонды СТД» (соленость, температура, давление).

Более совершенные зонды способны одновременно измерять еще и содержание кислорода, концентрацию водородных ионов или ионов многих других элементов, встречающихся в морской воде. Они были созданы для исследования глубоких слоев океана. Поэтому практически не могли дать новой информации о структуре верхних слоев океана. Почему?

Потому, что зонд на кабель — тросе можно опускать в океан только с наветренного борта. В верхнем слое толщиной около 10 м в момент входа в воду в датчиках зонда возникают переходные процессы, которые на некоторое время лишают их возможности правильного восприятия информации; в момент входа в воду сам корпус зонда вызывает перемешивание воды в верхнем слое воды; в момент входа корпуса зонда в воду, спускаемого лебедкой, возникает переходный процесс в установлении скорости его погружения; при входе в воду зонд может слегка раскачиваться, что искажает его показания.

В результате суммарного действия ряда причин самые лучшие зонды обычно начинают давать правильную информацию с глубины 6–8 м. По сравнению со средней глубиной океана цифры эти малы. Считалось, что обстоятельство это не имеет особого значения. Все же с помощью гидрофизического СТД-зонда была обнаружена тонкая структура в верхнем слое океана при дневном прогреве.

На основании этих измерений сложилось представление о том, что глубина слоя дневного перемешивания составляет десятки метров, т. е. сравнима с глубиной сезонного однородного слоя океана. Но в рамках таких представлений не удалось объяснить суточные колебания температуры поверхности океана при слабых ветрах, достигавшие 1–2 °C.

Для таких ^больших колебаний температуры в слое толщиной в несколько десятков метров требуется приток тепла, в несколько раз превышающий максимально возможный поток за счет поглощения солнечной радиации. Но откуда ему взяться, этому таинственному потоку тепла?

И еще одно очень странное явление: в штилевую погоду на поверхности океана были замечены скачки температуры воды в 1–2 °C. Такие большие скачки показывали датчики температуры при буксировке их за судном на небольшой глубине. Они происходили через каждые 10—150 м, казалось бы, без какой‑либо заметной закономерности.

Скачки эти получили название «горизонтальные неоднородности штилевой погоды», физическое происхождение которых, однако, нельзя было объяснить с точки зрения имевшихся представлений. По этому поводу было опубликовано несколько работ. Иногда наличие скачков температуры на поверхности океана отвергалось, но потом снова подтверждалось. Почему они возникали в штиль и на ходу? Вопросы эти долго оставались без ответа.

А однажды в верхних метрах океана было зарегистрировано повышение температуры воды на целых 3 °C. Зарегистрировано в дневное время, в штиль с помощью обрывного зонда.

Обрывной зонд катапультируется с судна. На плаву остается катушка, с которой сматывается тончайшая двухжильная хорошо изолированная проволока, соединяющая датчик температуры с регистрирующей аппаратурой на судне. А измерительная часть в виде маленькой торпедки с чувствительным датчиком температуры в лобовой части и второй катушкой такой же проволоки в хвостовой части уходит в глубину. Вся измерительная система функционирует несколько минут — до тех пор, пока торпедка не достигнет предельной глубины. Тогда происходит обрыв соединительных проводов. Но дело сделано — записан профиль температуры (график распределения в координатах глубина — температура). Обрывной термозонд — прибор однократного применения.

С помощью подобного прибора в дневные часы и был получен единственный профиль, отметивший повышение температуры в поверхностном слое. Он не отличался особой детальностью из‑за относительно высокой постоянной времени датчика температуры (0,1 с).

Развитие учения о взаимодействии океана с атмосферой требовало более точной информации о физических процессах вблизи поверхности раздела. Скачки, пятна, неизвестно откуда берущийся мощный поток тепла, значительное превышение температуры — все это требовало объяснения. Может быть, все это — новые загадки океана?

Нет. Все дело в том, что известная аппаратура не годилась для точных измерений в приповерхностном слое океана.

В 1977 г. был создан всплывающий зонд, который помог провести детальные измерения микроструктуры тонкого приповерхностного слоя Атлантического океана. Применение нового метода позволило обнаружить и исследовать неизвестное ранее явление аномального прогрева тонкого слоя океана вблизи поверхности.

Многократными измерениями было установлено, что при скоростях ветра над океаном, не превышающих примерно 5 м/с в течение дневных часов, происходит рост температуры воды в поверхностном слое толщиной в несколько десятков сантиметров примерно на 1–2 °C. Увеличение температуры этого тонкого слоя происходит не одинаково по всей толщине, а распределяется скачками по еще более тонким слоям — порядка нескольких миллиметров.

Перепад температуры по вертикали, т. е. градиент, часто достигает 0,03—0,04 °C на миллиметр. В пересчете на 1 м градиент температуры составит 30–40 °C/м. Это очень большие цифры. Раньше такие данные получали только при измерениях в Красном море в глубоководных впадинах на дне, заполненных горячим рассолом.

Явление аномального прогрева тонкого поверхностного слоя океана вызвано поглощением лучей Солнца и резким ослаблением турбулентного перемешивания при слабом ветре (примерно до 5 м/с). При большей скорости ветра перемешивание усиливается и аномальный прогрев постепенно исчезает. Такая картина наблюдалась во всех обследованных районах Атлантического океана в пределах от экватора до 59° с. ш. Явление это изучалось во многих экспедициях, в том числе международных. С помощью измерений с искусственного спутника Земли было показано широкое распространение явления аномального прогрева тонкого поверхностного слоя в Ат лантическом океане и его связь с зонами слабых ветров.

Обнаружение аномального прогрева тонкого приповерхностного слоя океана позволило объяснить некоторые экспериментальные данные. Например, «горизонтальные неоднородности штилевой погоды», т. е. беспорядочные скачки температуры, наблюдающиеся при буксировке датчика температуры за судном, возникают из‑за того, что датчик идет на разных глубинах. Датчик как бы «прыгает». То он идет почти по поверхности, на небольшой глубине, где вода теплая, то чуть глубже, где вода холодная. Скачки в 1–2 °C соответствуют разности в температуре между поверхностным слоем воды толщиной в пределах 1–2 м и нижележащими слоями воды, обычно более холодными.

Практическое значение открытия аномально высокого прогрева поверхностного слоя океана заключается в том, что оно позволяет уточнить взаимодействие между океаном и атмосферой. Взаимодействие характеризуется потоками тепла, влаги и механических импульсов.

Сильный нагрев поверхности океана вызывает повышенное испарение. Оно приводит к образованию облачности над данным районом океана. Облачность уменьшает солнечную радиацию и приводит к уменьшению нагрева поверхности океана. Возникает обратная связь между явлениями на поверхности океана и в атмосфере. Ученые обратили внимание на особое влияние аномального прогрева на ход этого процесса.

Явление аномального прогрева тонкого поверхностного слоя в океане оказывает существенное влияние на распространение оптических сигналов в приповерхностном слое. За счет эффекта просветления происходит снижение коэффициента ослабления.

Ослабление — за счет увеличения рассеяния и рефракции света на микронеоднородностях с высокими местными значениями градиентов. Наличие аномального прогрева также, видимо, необходимо учитывать при расчете распространения акустических сигналов вблизи поверхности океана.

Наличие высоких градиентов плотности в области аномального прогрева обеспечивает плейстону — многочисленным морским животным, обитающим в верхних метрах воды, близ поверхности, необходимые жизненные условия. Личинки и яйца плейстонных жителей пользуются комфортом, возникающим при наличии слоев с большими градиентами. Как подводные лодки могут лежать в слое «жидкого грунта» в сезонном термоклине, так и члены плейстонного сообщества, несомненно, пользуются высокими градиентами приповерхностных слоев.

Всплывающий зонд подходит к месту исследования, т. е. к поверхностному 10–метровому слою, вполне готовым к проведению измерений. С этой целью перед пуском он выдерживается некоторое время на глубине около 11–12 м, что позволяет избежать отрицательного влияния процессов переходного режима, к началу измерений они уже затухли.

При проведении измерений зонд подходит к исследуемому слою снизу. Вынесенные вверх датчики производят замеры в практически невозмущенной воде. Размеры датчиков малы. Например, датчик электропроводности позволяет исследовать структуру тонкого поверхностного слоя начиная с миллиметровых значений.

Зонд работает в режиме свободного всплытия. Поэтому на скорости его подъема не сказывается влияние качки судна. Скорость зонда быстро стабилизируется после его старта. Практически она становится постоянной уже после прохождения перво го метра вверх. Скорость всплытия зонда достаточно велика — до 2 м/с, чтобы меньше сказывалось влияние поверхностных волн.

Использование чувствительных датчиков с высоким пространственным разрешением позволило исследовать тонкую микроструктуру поверхностного слоя океана, практически избежав искажений во всем диапазоне ее изменений.

Фотография всплывающего зонда перед спуском приведена на рисунке на с. 132. Зонд опускается в океан не с бортов научно — исследовательского судна, а с балки, вынесенной вперед на 7–8 м перед форштевнем судна, и остается там, на глубине 11–12 м, до момента пуска. Его всплытию препятствует тяжелый электромагнит, притянувшийся к нижней крышке зонда. В момент старта выключается ток в обмотке электромагнита, он отпадает и вытаскивается на палубу на проводах питания. А зонд стремительно всплывает вверх. Одновременно с выключением тока в обмотке электромагнита включается осциллограф, на котором записывается информация, поступающая от датчиков зонда. Она идет на судно по тончайшим изолированным проводам, не мешающим всплытию зонда.

На рисунке с. 132 дана фотография верхней крышки зонда с одним из измерительных датчиков. В зависимости от задачи исследования применялись разные датчики.

Например, при исследовании теплового баланса тонкого поверхностного слоя океана использовался датчик температуры. Хорошие результаты давал платиновый пленочный датчик, обладавший постоянной времени в пределах 3 мс (постоянная времени — время, в течение которого показания прибора достигают 63 % истинного значения измеряемой величины). Исследования теплового баланса подтвердили: обнаруженное явление аномального прогрева вызвано дневным прогревом.

Всплывающий зонд перед окруженный защитным спуском в море. Верхняя часть всплывающего зонда. Виден датчик температуры, окруженный защитным ограждением.

В итоге измерений с всплывающим зондом можно считать твердо установленным, что при слабых ветрах в течение полуденных часов происходит рост температуры поверхностного слоя океана толщиной порядка нескольких десятков сантиметров. Относительно нижележащих слоев воды увеличение температуры может достигать нескольких градусов и сопровождается образованием микроструктуры в полях температуры и электропроводности. Физическая причина этого явления связана с поглощением солнечной радиации и резким ослаблением турбулентного перемешивания в поверхностном слое при слабом ветре.

Гашение турбулентных пульсаций скорости в подобных условиях подтверждено измерениями с помощью специального электромагнитного датчика. Он устанавливался на верхней крышке всплывающего зонда вместо датчика электропроводности. В режиме всплытия он фиксировал турбулентные пульсации скорости в двух перпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости либо только пульсации по вертикальному направлению, совпадающему с направлением всплытия. Эти записи важны для научных разработок необычного явления. Подобные исследования дают возможность оценить затухание турбулентной энергии в верхнем слое океана.

Подводные линзы. Эти структурные элементы в океане обнаружены относительно недавно. Своей формой они напоминают чечевицу, т. е. линзу. Вода в форме линзы в воде океана. Как же ученые отличают одну воду от другой? Да еще определяют форму?

Прежде всего по температуре — вода в линзах значительно теплее окружающей воды океана. И еще по солености — в линзах она заметно соленее.

Долго никому не приходила в голову мысль, что повышение температуры воды в глубинах океана может относиться к четко обрисованному объему в форме линзы. Слишком уж необычной казалась мысль о возможности существования (иначе трудно сказать!) в океане автономного громадного объема воды, почему‑то не смешивающегося с окружающей водой. Что‑то вроде микроструктуры в макромасштабе.

Не так просто найти линзу в океане. Ведь сверху ее не видно. Необходимо сделать много измерений температуры или солености воды в обследуемом районе. Тогда по точкам можно оконтурить массу воды с отличающимися параметрами и определить ее форму. Как уже упоминалось, соленость воды в океане обычно вычисляют по измеренным с помощью гидрофизических зондов электропроводности, температуре и давлению.

Первое сообщение о находке линзы в октябре 1976 г. принадлежит Мак Дауэллу. Линза была обнаружена в Атлантическом океане, к северу от Багамских островов, в точке с координатами 25° с. ш., 70° з. д.

Через год Дауэлл и Россби опубликовали еще одно сообщение с удивительными подробностями о той же линзе. Оказалось, что она прошла почти 6 тыс. км от того места, где образовалась. Так показал анализ ее воды. Ядро линзы, т. е. ее центральная часть, состояла из воды Средиземного моря.

Она располагалась на глубинах между 700 и 1300 м, имела диаметр около 200 км и перемещалась на юго — запад со скоростью примерно 6 см/с. Температура воды в ядре была выше температуры окружающей воды примерно на 1 °C, соленость — выше на 0,2 промилле (⁰/₀₀). Средняя соленость океана равна 35 ⁰/₀₀, т. е. 35 г. соли на 1 кг воды.

Выяснились и другие, очень важные подробности. Линза оказалась вихрем! Одиночным глубинным антициклоническим вихрем в форме линзы. Антициклонический означает, что он вращается по часовой стрелке (для северного полушария). Большие вихри на поверхности океана были открыты почти на десять лет раньше. Теперь найдены подводные вихри, еще более удивительные.

Позже учеными разных стран было исследовано много других линз в разных частях Мирового океана.

Большое количество линз было обнаружено советскими учеными Л. Н. Беляковым и В. А. Волковым в бассейне Северного Ледовитого океана, в Чукотско — Аляскинском секторе. Там они имели диаметр 20–30 км и располагались в слое 30—350 м, превышение температуры в их ядрах порядка 1,0–1,5 °C.

Сообщалось также об обнаружении 19 различных линз в Саргассовом море — с диаметрами до 65 км и толщиной до 220 м. Они располагались на глубинах 550–800 м.

В последние годы были и другие находки различных линз в Атлантическом океане.

Но самой интересной является линза, открытая советской экспедицией «Мезополигон-85» в марте — июле 1985 г. в тропической части Северной Атлантики. В этой экспедиции работали три судна «Академик Мстислав Келдыш» (10–й рейс), «Академик Курчатов» (41–й рейс) и «Витязь» (9-й рейс). Центр района исследований имел координаты 20° с. ш., 37° з. д. Линза названа «Мезополигон-85». Она замечательна во многих отношениях. Прежде всего — высокой температурой ядра, достигавшей примерно 10 °C при температуре окружающих вод океана всего 6 °C. На четыре градуса выше!

А соленость в центре ядра линзы была 35,9 ⁰/₀₀ по сравнению с 35,0 ⁰/₀₀ для окружающих вод. Разница в солености 0,9 ^0/₀₀, почти целая единица! Это очень много, потому что для средних условий океана изменение солености на 1 ^0/₀₀ происходит по вертикали на протяжении нескольких тысяч метров. Здесь же такое изменение наблюдалось в пределах относительно скромных размеров. Линза располагалась на глубине в слое между 750–800 м и 1400–1500 м, т. е. ее размер по вертикальной оси был всего около 650–700 м.

Распределение температуры воды в линзе в вертикальной плоскости.

Распределение температуры горизонтальной плоскости воды в линзе на глубине 1 тыс. м.

Диаметр линзы был в пределах 65–74 км, а ее центр находился на глубине примерно 1 тыс. м. Относительно этого горизонта линза имела несимметричную форму: ее нижняя часть несколько более растянута по вертикали, чем верхняя (см. рис. на с. 136).

На рисунке на с. 136 приведены построенные С. Л. Мещановым изотермы, характеризующие распределение температуры воды в линзе и около нее. Это — разрез по меридиональному направлению, сделанный на широте 19°40′ с. ш.

На рисунке на с. 137 дано распределение температуры воды для глубины 1 тыс. м в горизонтальной плоскости. На обоих рисунках линза четко обрисована замкнутыми линиями изотерм.

Объем линзы грандиозен — 2400 км³ воды, более теплой и более соленой, чем окружающая ее вода. Наблюдения за линзой показали, что она двигалась в северо — восточном направлении со скоростью примерно 1,1–1,6 мили в сутки. Одновременно линза вращалась в горизонтальной плоскости. Скорость вращения, измеренная на окружности линзы, около 30 см/с. Направление вращения антициклоническое.

При своем движении в толще океана линза переносит 6,6110¹⁸ Дж тепловой энергии плюс 2,8910¹¹ кг соли.

Вода, из которой состоит линза, средиземноморского происхождения. Она приходит в Северную Атлантику с нижним течением Гибралтарского пролива. Ядро линзы с температурой около 10 °C и соленостью около 36 ⁰/₀₀ образовалось при смешении средиземноморской воды с водами Атлантического океана в районе к юго — западу от материкового склона Пиринейского полуострова между параллелями 34° и 42° с. ш. и 9° и 14° з. д. в слое на глубинах от 800 до 1400 м. Больше подобной воды нигде нет. Этот район является, видимо, местом образования линз. Какие-то еще не вполне понятные причины приводят к тому, что они зарождаются именно! здесь, и в довольно большом количестве. Некоторые ученые считают, что линза образуется каждые 15 суток и живет от 1 до 3 лет. Поэтому одновременно в Северной Атлантике странствуют не менее 50 линз, а возможно, и значительно больше — до 100 и более. При таком большом количестве они, по — видимому, оказывают заметное влияние на тепловой и солевой баланс Северной Атлантики. В чем оно выражается? Все это надо исследовать.

Итак, линзы не такой уж редкий элемент структуры океана. Были они в океанах и раньше. Но их не замечали, хотя иногда измерительные приборы и показывали неожиданное повышение температуры воды в глубинах: его обычно относили за счет инверсии или интрузии.

Найдено много линз. Но еще не найдены ответы на множество вопросов, связанных с ними. Например: как образуются линзы? Почему они не смешиваются с окружающей их водой океана? Почему практически не замечено понижение температуры воды в линзе? Много ли линз в других опанах? Как долго они живут и какую роль играют они там? Зачем‑то ведь они нужны?

Скользкая вода. В 1968 г. английские ученые, наблюдая за движением яхт в прибрежной полосе, заметили, что иногда они движутся быстрее, чем обычно. Этот эффект получил название «скользкое море». Возникновение эффекта было объяснено сни жением потерь корпусов яхт на турбулентное трение.

Коэффициент турбулентного трения в приповерхностном слое воды значительно уменьшался благодаря образованию в водах залива устойчивой стратификации. При наличии устойчивой стратификации турбулентные пульсации в приповерхностном слое воды подавляются. Поэтому корпус яхты, не очень глубоко сидящей в воде, испытывает значительно пониженное сопротивление своему движению. Овладение этим секретом позволило английским яхтсменам одержать победу на Олимпиаде в Акапулько.

Оставался неясным вопрос, имеет ли эффект скользкой воды местный характер, или он возможен и в условиях открытого океана. Физические условия возникновения скользкой воды не были установлены. Никто не связывал образование скользкой воды с особенностями дневного прогрева верхнего слоя океана.

Советские ученые А. В. Соловьев и В. Н. Кудрявцев недавно провели в Атлантическом океане интересные эксперименты, позволившие получить ответы на эти важные вопросы (работа проводилась в экваториальной части Атлантики в 35–м рейсе НИС «Академик Вернадский»). Ученые связали образование скользкой воды с особенностями дневного прогрева самого верхнего метрового слоя океанской воды. Им удалось показать, что слой скользкой воды может образовываться не только в прибрежной зоне, но и в открытом океане. Они установили, что в зоне слабых ветров дневной прогрев верхнего слоя океана сопровождается образованием течения, сосредоточенного в верхнем метровом слое океана. Течение имеет явно выраженный периодический характер (с периодом в одни сутки). Оно затухает после захода Солнца и возобновляется с рассветом. Можно сказать, что это дневное, или «солнечное», течение.

Физическая причина возникновения течения связана с подавлением турбулентности в верхнем слое океана благодаря прогреву. В самом верхнем метре океанской воды поглощается до 60 % энергии солнечных лучей. Значительное поглощение солнечной радиации в этом слое воды приводит к существенному изменению турбулентного режима в нем.

Свои исследования ученые начали с измерения распределения температуры вблизи поверхности океана с помощью всплывающего зонда. Это дало точные данные о профиле температуры. Измерение скорости дневного приповерхностного течения производилось при помощи двух дрифтеров. Так называются небольшие поплавки с подводными парусами.

Один дрифтер имел парус с центром на глубине 35 см от поверхности, второй — на глубине 5 м. Оба дрифтера одновременно выпускались в океан со шлюпки в одной точке на расстоянии примерно в 1 км от судна. Через 20 мин положения обоих дрифтеров определялись при помощи судовой радиолокационной станции. Дрифтер с малозаглубленным парусом двигался значительно быстрее второго, практически остававшегося на месте. Расхождение между дрифтерами позволяло определить скорость течения. Погрешность измерения скорости оценивается экспериментаторами цифрой ±2 см/с. В течение февраля — апреля 1987 г. было проведено 30 серий измерений. Они подтвердили первоначальные результаты. Так было обнаружено новое периодическое течение в открытом океане.

Вместо заключения. Творческий подход, изобретение измерительных приборов или использование давно известных по новой методике непрерывно открывают нам новые стороны «Великого Неизвестного».

Исследования океанологов каждый год приносят нам новые данные о Мировом океане. Например, в ходе эксперимента ХЭБЛ (Heigh Energy Benthic Boundary Layer Experiment) было обнаружено много необыкновенных явлений. Одно из них — подводные штормы. На глубине около 5 тыс. м, у дна, возникают подводные течения со скоростью до 70 см/с. Они поднимают осадки и взмучивают воду. Возникают слои замутненной воды толщиной в несколько сотен метров. Они висят над дном, как тучи песка над Сахарой во время пыльных бурь. Ученые назвали их нефелоидными слоями. Концентрация и распределение по размерам взвешенных частиц в них могут служить важным источником информации об активности придонных течений и свойствах поверхности дна.

Открытия в Мировом океане имеют не только высокое научное значение, часто они важны и для решения практических запросов народного хозяйства. Открытие подводных залежей ценных руд — один из примеров. Для быстрого использования таких открытий необходимо творческое участие новых сил — молодежи.

В заключение хочется привести замечательные слова академика П. Л. Капицы:

«Для правильного обучения современной молодежи нужно воспитывать в ней творческие способности, и делать это надо… начиная со школьной скамьи… Это фундаментальная задача, от решения которой может зависеть будущее нашей цивилизации не только в одной стране, но и в глобальном масштабе, задача не менее важная, чем проблема мира и предотвращения атомной войны».

Краткий словарь специальных терминов

Адвекция — медленный перенос отдельных слоев воды в толще океана в горизонтальном направлении.

Апвеллинг — подъем холодных глубинных вод на поверхность океана.

Волны Россби — особый класс волн, связанных со сферичностью Земли. Такие волны бывают в атмосфере и в океане. В обоих случаях восстанавливающей силой для колеблющихся частиц (воздуха или воды) является сила Кориолиса.

Гидротермы — горячие минерализованные источники на дне океанов.

Градиент — возрастание или убывание какой‑либо физической величины на единицу длины.

Двойная диффузия — физический процесс, вызванный значительной разностью в скоростях молекулярной диффузии тепла и соли в океанской воде; приводит к образованию сложной микроструктуры в толще океана.

Диполь — два электрических заряда, равных по величине и противоположных по знаку. В океанологии этот термин применяется для описания грибовидных течений, где роль разноименных зарядов выполняют два вихря с противоположными направлениями вращения.

Железомарганцевые конкреции — минеральные образования, содержащие гидроокислы марганца и железа, а иногда и более ценные металлы, встречающиеся на дне океанов.

Инверсия — повышение температуры воды с глубиной. Инверсия может быть и в других полях, например — в поле плотности, когда плотность уменьшается с глубиной.

Интрузия — процесс внедрения магмы в толщу земной коры.

Когерентные структуры — применительно к грибовидным течениям этот термин означает согласованность процессов (течений), происходящих в симметричных частях «гриба».

Конвекция — перенос тепла струями воды.

Литосферные плиты — крупные жесткие блоки литосферы (верхней оболочки Земли), находящиеся в постоянном движении. Они перемещаются по астеносфере от зоны растяжения (спрединга) в срединных хребтах к зоне всасывания (субдукции). Наблюдаются также перемещения плит вдоль трансформных разломов.

Промилле (⁰/₀₀) — единица измерения солености морской воды, т. е. сколько весовых частей солей приходится на 1 тыс. весовых частей воды.

Стратификация — разделение водной толщи на слои различной плотности. В Мировом океане она возникает главным образом благодаря изменениям температуры и солености.

Хемолитотрофные бактерии — микроорганизмы, использующие для своего питания минеральные неорганические вещества.