Настройки шрифта

| |

Фон

| | | |

 

Евгений Сузюмов, Михаил Ципоруха

Открывая тайны океана

Предисловие

Роль Мирового океана в природных процессах, происходящих на нашей планете, а также в жизни всего человечества общеизвестна. Океан – это «кухня погоды», кладезь богатств минеральных и продовольственных, это главный «ассенизатор» планеты, он же – неиссякаемый источник энергии, по нему проходят основные транспортные артерии, связывающие материки и населяющий их народы.

Вместе с тем океан с его разнохарактерными чертами – это сложнейший объект научных исследований. Понадобилось несколько столетий, чтобы человечество получило самое поверхностное представление о его глубинах, течениях, приливах и отливах, живых организмах, населяющих его. И хотя можно без преувеличения сказать, что последние 35–40 лет – это время широкого научного наступления на тайны Мирового океана, он по-прежнему остается для нас «Великим неизвестным».

Современная океанология не ограничивает свои задачи познанием природных явлений и процессов на поверхности вод океанов и морей. Ученые проникают в тайны макро– и микроструктуры и динамики водных масс океана: открыты глубинные противотечения, изучается образование и движение громадных океанских вихрей, внутренних волн. Они пытаются определить влияние этих динамических структур океанских вод на изменчивость полей температуры и солености воды, на водо-, газо– и теплообмен между океаном и атмосферой через поверхностные водные слои. Безусловно, впереди громадный объем новых исследований в этом направлении.

Много сделано и делается в области изучения геоморфологии и геологии океанского дна. Теперь мы знаем, что морское дно, которое раньше считали плоским, вовсе не похоже на бескрайнюю равнину. Материковые склоны, плавно спускающиеся с континентального шельфа, почти повсюду перемежаются подводными ущельями и широкими впадинами, образующимися под действием мощных мутьевых потоков, оставляющих за собой глубоко врезанные долинообразные желоба. Подводные землетрясения, вулканическая деятельность постоянно меняют очертания морского дна вдоль основных подводных океанских глубин.

На современной батиметрической карте Мирового океана уже видны сотни подводных гор и хребтов, долин, глубоководных впадин и ущелий. Удалось установить, что рифтовые зоны – это очень динамичные участки земной коры с высокой сейсмичностью. Здесь нередко наблюдаются выходы глубинных термальных вод, мощные тепловые потоки из недр Земли. В результате проведенных геолого-геофизических исследований обоснованы новые представления о тектоническом развитии Земли как в геологическом прошлом, так и в современный период. Но можно ли утверждать, что все тайны и загадки, связанные с формированием рельефа океанского дна, раскрыты? Безусловно, нет. Главные исследования предстоит провести в ближайшие и будущие годы.

Что же можно. сказать о биологических исследованиях океана? За прошедшие десятилетия проведено биогеографическое районирование океанов, разработаны основные законы развития и динамики экологических систем в океане, построены карты продуктивности морей и океанов, изучены районы промысловых скоплений рыб и морских животных. Но абсолютно ясно, что и в этой области нераскрытых тайн значительно больше, чем раскрытых.

На помощь советским ученым в раскрытии тайн океана приходят технические средства, десятки научно-исследовательских судов, оснащенных самыми совершенными приборами и оборудованием. В практику научно-исследовательских работ в океане широко внедрены автономные буйковые станции и радиобуи, батискафы и глубоководные самодвижущиеся аппараты. Наконец, наблюдения, проводимые с помощью искусственных спутников Земли, в значительной степени поставят раскрытие тайн океана на более высокую ступень.

Авторы этой книги многие годы жизни отдали изучению океана, морскому делу, строительству и эксплуатации морских судов. И вполне закономерно их желание познакомить читателя с историей океанологических исследований, тайнами океана, раскрытыми советскими учеными.

Прочитав эту книгу, читатель узнает об успешном использовании для этих целей сложных технических средств и в первую очередь научно-исследовательских судов. Ведь морские суда остаются и еще длительное время будут оставаться главными средствами изучения океана. Те же автономные буйковые станции, подводные аппараты и приборы можно устанавливать на дне или применять в работе только с помощью морских судов, а информацию с искусственных спутников Земли в большинстве районов Мирового океана можно принимать только с помощью судов космической службы.

Авторы надеются, что эта книга, рассказывающая о раскрытии тайн океана, будет хорошо встречена читателями.

А. А. АКСЕНОВ,

доктор географических наук, профессор

Глава 1

«Витязь» выходит в океан

Впереди океан!.. Он всегда впереди, океан, Где, как тайна, легли Очертанья неведомых стран, И где айсбергов дым, И безбрежие синих оков, И над штормом седым Безответная мгла облаков. Николай Флеров


Из банановоза в корабль науки

Раскрытие тайн океана, его природы, законов, по которым живут обитатели\' глубин, – эти направления исследований позволят в дальнейшем эффективно использовать его биологические и геологические ресурсы, надежно прогнозировать изменения атмосферных процессов, обеспечить развитие мореплавания. Поэтому постоянную вахту в морях и океанах несут корабли науки, оснащенные современной научной аппаратурой и оборудованием.

Первенцем и флагманом экспедиционного флота был «Витязь». С ним связан один из наиболее результативных периодов советской океанологии, период ее становления и выхода в Мировой океан. Инициатива создания «Витязя» принадлежала академику П. П. Ширшову, участнику беспримерного дрейфа на станции «Северный полюс-1» в 1937–1938 гг. В ходе дрейфа был собран уникальный материал наблюдений по географии, океанологии, гидробиологии, метеорологии, геологии обширной области Северного Ледовитого океана. Естественно встал вопрос о необходимости быстрейшей обработки и этих материалов для научного и практического использования. Ширшов в 1941 г. добился организации в Академии наук СССР первой в нашей стране лаборатории океанологии и привлек для работы в ней ведущих советских ученых, которые и занялись обработкой этих материалов.

В конце 1945 г. был организован Институт океанологии для комплексного исследования морей и океанов, который возглавил П. П. Ширшов. Первые исследования в окраинных морях новый институт проводил на арендованных учебных и промысловых судах. Однако было ясно, что плодотворно работать институт сможет только в том случае, если будет владеть собственными исследовательскими судами. Но как это осуществить?

Заместитель директора Института океанологии профессор В. Г. Богоров и опытный капитан дальнего плавания С. И. Ушаков были направлены в морские порты, где находились трофейные суда: Они осмотрели десятки судов и остановили свой выбор на грузовом теплоходе «Марс», бывшем банановозе.

Это судно было переоборудовано в ГДР на судоверфи в г. Висмаре. На нем разместили 12 научных лабораторий, научную библиотеку, экспериментальную мастерскую и помещения для хранения лабораторного имущества. Каждая лаборатория предназначалась для проведения исследований по определенной научной дисциплине: океанологии, геологии и геофизике, биологии и метеорологии. На верхней палубе находились грузовые лебедки для погрузки и выгрузки экспедиционного снаряжения и 11 океанографических лебедок для проведения исследовательских работ.

Переоборудованный корабль назвали «Витязь» в память о славном русском корабле науки, на котором в 1886–1889 гг. С. 0. Макаров проводил исследования в Атлантическом и Тихом океанах. Новое научно-исследовательское судно (НИС) было, по существу, плавучим институтом, где 65 научных сотрудников выполняли сложный объем работ, поднимая пробы пород с океанского дна и исследуя атмосферу над ним. Оборудование научных лабораторий позволяло проводить разностороннюю обработку собранных образцов проб океанической воды, морской флоры и фауны, а также геологических образцов донных осадков и коренных пород.

Свой первый экспедиционный рейс «Витязь» провел в Черном море, а затем совершил переход на Дальний Восток и был постоянно приписан к Владивостоку. С 1949 г. вся история «Витязя» была связана с исследованиями дальневосточных морей и Тихого океана, а позже и Индийского океана. Первую экспедицию на Дальнем Востоке провели в 1949 г. в Охотском море под руководством видного советского гидробиолога профессора Л. А. Зенкевича. Экспедиция получила\" уникальные материалы по гидрологии, гидрохимии, биологии, ихтиологии и геологии этого окраинного моря.

Первые 3 года «Витязем» командовал капитан дальнего плавания С. И. Ушаков. Он много сделал для того, чтобы искоренить так называемое деление участников экспедиций на «паучников» и «извозчиков». Экипаж и научные работники на судне должны составлять единый коллектив с общими задачами. Члены экипажа так же ответственны за выполнение плана научных исследований в экспедиции, как и сами научные работники, поэтому должны помогать последним в проведении исследований. В свою очередь, научные работники – океанологи, морские геологи, гидробиологи – должны освоить особенности работы в море, стать настоящими исследователями-моряками.

Этот принцип, заложенный в первых экспедиционных рейсах «Витязя», выполняется в последующие годы на всех судах экспедиционного флота АН СССР. Именно такой принцип взаимоотношений экипажа НИС и научной экспедиции имел в виду академик Л. А. Зенкевич, сказав, что история океанологии – это история морских экспедиций. Без морских экспедиций невозможно развитие науки о море – океанологии. Никакие лабораторные исследования не могут сами по себе его обеспечить. Вот почему основоположники современной морской науки Нансен, Мюррей, Книпович, Дерюгин, Свердруп, Альберт Монакский и многие другие были настоящими моряками, для которых палуба корабля была исследовательской лабораторией, где рождались и обогащались фактами основы современной океанологии.

Исследовательский корабль, руководящий им научный коллектив и сама наука океанология представляют единое и неразрывное целое, ни одна часть этого триединства не может существовать без двух других, именно оно создает движущие силы науки о морях и океанах. Без этого наша наука была бы мертва.

Тайна погонофор

Уже первые экспедиции «Витязя» внесли огромный вклад в изучение самого крупного океана планеты – Тихого. При этом коренным образом менялись представления ученых о рельефе дна во многих районах океана. Ранее на картах восточнее Курильских островов была нанесена глубоководная впадина Тускарора, где отмечались глубины до 8514 м. Эта впадина была названа именем американского океанографического судна «Тускарора», проводившего в 1873–1876 гг. изыскания по проектированию трассы подводного кабеля Сан-Франциско – Иокогама и впервые открывшего ее.

После этого на протяжении почти 75 лет впадина Тускарора оставалась неисследованной и тревожила воображение многих писателей-фантастов, включая известного ученого-писателя И. А. Ефремова, который в рассказе «Встреча над Тускаророй» наделил воду из ее глубин чудодейственными свойствами.

«Витязь» в течение ряда лет работал в районе впадины. В результате неоднократно проведенных промеров глубин по всему обследуемому району представление об очертаниях впадины Тускароры изменилось. Выяснилось, что максимальная глубина впадины больше на 1200 м и равна 9715 м. Фактически с борта «Витязя» ученые вторично открыли эту. впадину. Было установлено, что ее длина значительно больше, чем ранее предполагалось, и достигает около 2000 км, а ширина – 20–60 км. Впадина протянулась вдоль восточных подводных склонов Курильских островов и южной части Камчатки. По предложению ученых, проводивших исследования, ее переименовали в Курило-Камчатскую впадину (желоб).

Биологические исследования, проведенные в Курило-Камчатской впадине, помогли приоткрыть тайну жизни в глубинах океана, решить принципиальный спор о предельных глубинах, на которых возможно пребывание живых организмов.

Еще в 1948 г. шведский океанолог Г. Петерсон высказал предположение, что на глубинах больше 6500 м жизнь вообще невозможна. Он ссылался на опыты французского физиолога Фонтена, в ходе которых даже бактерии гибли в барокамере при давлении в ней, соответствующем глубине 6500 м.

Тралы «Витязя», опущенные на глубину более 6000 м, обнаружили около 300 видов ультраабиссальных животных (живущих на глубинах более 6000 м) и даже подняли рыбу с глубины 7579 м. Это была сенсация.

Ученых поразили внешние формы глубоководных рыб. Это были мрачные черные хищники с огромной по отношению к длине тела и зубастой пастью. А у одной из глубоководных рыб (большерота) рот больше головы. К маленькой голове подвешена несоразмерно огромная челюсть. Глубоководные, рыбы светятся в темноте и часто именно этим привлекают к себе жертву.

Наиболее глубоководными животными оказались шестилучевые кораллы, кольчатые черви, моллюски, иглокожие. Ученые тщательно изучали найденные образцы необычайных форм жизни. Правда, их изучение крайне затруднено, так как они неизбежно погибают при извлечении с глубин на поверхность.

С древних времен люди были убеждены, что в глубинах океана обитают огромные чудовища: морские змеи, громадные спруты, фантастические драконы. Жизнь опровергла эти домыслы. Большому организму необходимо больше пищи, а с увеличением глубины количество животных уменьшается, следовательно, резко снижается и количество возможных жертв хищников. Пока все известные обитатели океанских глубин относительно небольшого размера. Естественно, что среди обитателей ультраабиссали есть немало неоткрытых видов. Тем не менее маловероятно открытие среди них новых крупных животных.

В связи с этим известный советский гидробиолог член-корреспондент АН СССР В. Г. Богоров приводил курьезный факт. Советская делегация на международной научной конференции, посвященной 100-летию со времени опубликования знаменитого произведения Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора» и 150-летию со дня выхода в свет книги Ж. Б. Ламарка «Философия зоологии», которая прошла в Лондоне в 1959 г., выставила коллекцию глубоководных обитателей, собранную на «Витязе». Коллекция вызвала большой интерес среди ученых и разочаровала журналистов. В баночке были представлены экспонаты, собранные в ультраабиссали Тихого океана. Это были невзрачные на вид организмы небольшого размера, относящиеся к нескольким типам животного царства. На глубинах свыше 7 км найдены относительно немногочисленные виды фораминифер (корненожки), губок, кишечнополостных, червей, иглокожих, ракообразных, моллюсков, погонофор, асцидий. На глубинах более 10 км – несколько видов фораминифер, актиний, нематод, эхиурид, ракообразных, моллюсков и из иглокожих – голотурии. Эти находки доказали, что даже самые большие глубины океана населены.

Ученые до сих пор спорят о происхождении глубоководных животных. Согласно одной из гипотез жизнь на больших глубинах довольно молодая и возникла после последнего великого оледенения. В обоснование» той гипотезы ее приверженцы утверждали, что при каждом оледенении предельно холодные воды попадают из полярных районов на большие глубины и жизнь там прекращается.

Ряд гидробиологов, в том числе и академик Л. А. Зенкевич, считал, что фауна сверхбольших глубин очень древняя. Они утверждали, что жизнь там никогда не прерывалась и, возможно, что на этих глубинах было значительно меньше катаклизмов и резких изменений природных условий, чем в поверхностных слоях океана. Споры эти еще не окончены, нахождение истины связано с новыми находками и открытиями.

Интересно, что и после первых биологических открытий на протяжении многих лет именно «Витязь» был связан с исследованиями глубоководной фауны. Так, важную роль в ее изучении играет регистрация свечения, которое свойственно многим глубоководным морским организмам. В середине 70-х гг советскими и зарубежными специалистами были сконструированы специальные приборы – батифотометры, способные регистрировать даже очень слабые световые вспышки на глубине. С помощью батифотометров, конструкция которых предусматривала передачу на судно принятого светового сигнала по кабелю, удалось зарегистрировать вспышки на глубине 3700 м.

Дальнейшее увеличение длины кабеля не имело смысла. Это приводило в первую очередь к недопустимому усложнению и утяжелению всей конструкции, включая систему передачи сигнала на судно. Как же ученые вышли из положения? Участники рейсов «Витязя» – ученые красноярского Института физики Сибирского отделения АН СССР – создали автономный батифотометр, который мог бы опускаться с борта корабля на металлическом тросе. Прием и запись светового сигнала осуществляются прибором непосредственно в глубинах океана. Прибор был впервые опробован с борта НИС «Витязь». На глубину свыше 7000 м был опущен новый батифотометр. Прибор записал световые вспышки организмов, обитающих в царстве вечной ночи. Эксперимент увенчался успехом.

Что дали науке сенсационные находки «Витязя» на ультраабиссальных глубинах? Зачем они нам? Знание систематического состава ультраабиссальной среды исключительно важно для изучения особенностей распределения живой материи в биосфере, для определения путей эволюции живого на Земле.

Но дело не только в этом. При определении возраста глубоководных впадин океана их фауна является почти единственным надежным критерием. Профессор А. А. Аксенов утверждает по этому поводу, что стабильность условий жизни и невозможность переселения фауны из одной впадины в другую позволяют более надежно реконструировать ход геологической эволюции океана. Установлено, что фауна глубоководных желобов западной части Атлантического океана в районе Карибского моря имеет много общего с глубоководной фауной близлежащих районов Тихого океана. Значит, можно предположить, что в относительно недавнем геологическом прошлом существовала прямая связь двух океанов и не было Панамского перешейка.

В приведенном выше рассказе профессора В. Т. Богорова упомянуто о погонофорах. А ведь именно с экспедициями «Витязя» связаны важнейшие исследования по погонофорам, знаменующие их фактическое открытие для науки. Еще в 1914 г. крупнейший французский зоолог М. Коллери сообщил о загадочном существе, найденном в сборах голландской глубоководной экспедиции на судне «Зибога», работавшей в конце прошлого века в морях Малайского архипелага. Никто тогда не обратил внимания на его сообщение.

В первых экспедиционных рейсах «Витязя» впервые погонофоры были обнаружены в северо-западной части Охотского моря на глубине 3500 м, а затем в тропических районах Тихого и Индийского океанов. Позднее они были найдены и в Атлантическом океане.

Чем же удивительно это нитевидное животное, живущее в длинной хитиновой трубке? Профессор А. В. Иванов изучал эти существа в течение 20 лет и участвовал в ряде экспедиций на «Витязе». Это особый ранее неизвестный тип животных. За исследования в этой области профессор А. В. Иванов в 1961 г. удостоен Ленинской премии.

Сейчас установлено, что погонофоры – одни из древнейших животных, известных еще из палеозоя (570–220 млн. лет тому назад). Таким образом, они одни из немногих выживших древнейших животных, господствовавших миллионы лет назад. Погонофоры – наши дальние родственники, они очень близки к типу хордовых, а следовательно, и к позвоночным. Многие годы зоологи всего мира с интересом наблюдали за. исследованиями Иванова, ведь ему удалось восстановить целое звено в эволюции животного мира.

В настоящее время описано около 130 видов погонофор (в переводе – бородачей). Так они названы из-за хорошо развитого аппарата щупалец на переднем конце тела, напоминающих бороду.

Погонофоры в большинстве являются типичными обитателями абиссали и встречаются, как правило, на глубинах от 2000 до 10 000 м. Они ведут сидячий образ жизни. Погонофоры не способны покидать свою трубку диаметром до 3 мм и длиной от нескольких сантиметров до 1,5 м, так как не приспособлены к перемещениям на открытых пространствах. Однако внутри трубки они могут быстро и активно перемещаться, то высовывая передний конец тела со щупальцами из трубки, то уходя глубоко в нее. Длина трубки значительно превышает длину самого животного и не препятствует таким движениям.

Особенно интересна физиология питания этих животных. Оказывается, микроскопические организмы и Детрит (останки организмов, опустившиеся из поверхностной зоны океана) застревают в густой сети пиннул (выростки на щупальцах). А в межщупальцевое пространство выделяются пищеварительные ферменты и там же происходит переваривание пищи. Питательные вещества всасываются пиннулами, а затем поступают в кровь и разносятся по всему телу. Правда, было также предположение, что погонофоры всасывают также через поверхность тела органические вещества, растворенные в морской воде.

По определению профессора А. В. Иванова, погонофоры представляют собой совершенно исключительный пример свободноживущих (непаразитических) животных, лишенных кишечника и обладающих исключительно наружным пищеварением.

Безусловно, открытие и изучение этих удивительных существ расширило наши представления о формах живой материи и об ее эволюции на Земле.

Загадки марианского желоба

Неоценим вклад экспедиций «Витязя» в определение подлинной картины рельефа дна Тихого океана и его морей, в изменение батиметрической карты Индийского океана. Впечатляет даже перечень открытых глубинных геологических образований. Все началось с обследования Курило-Камчатского желоба, а позже были обнаружены обширные горные хребты и отдельные горы, протяженные долины и глубоководные впадины, многие из которых названы именами видных русских и советских ученых, флотоводцев, космонавтов.

На карте Тихого океана появились подводные возвышенности Обручева и Шатского, желоб и гора «Витязь», подводные хребты Академии наук СССР и Богорова, отдельные подводные горы Макарова, Вавилова, Бардина, Исакова, Папанина, Ширшова, Гагарина, Титова, Павловского. В Индийском океане с борта «Витязя» открыты хребты Восточно-Индийский и Ланка, целых 6 глубоководных желобов, гора Щербакова и много других подобных географических объектов.

С борта «Витязя» изучено 14 глубоководных желобов Тихого океана. Навсегда в истории океанологии останется определение максимальной глубины одного из них – Марианской впадины, которая является на сегодняшний день максимальной глубиной Мирового океана.

Это произошло во время проведения работ по плану Международного геофизического года в 1957 г. Участники экспедиции на «Витязе» проводили исследования глубоководной Марианской впадины. Что она одна из самых глубоководных, сомнений не было. Но какова ее максимальная глубина? Геоморфологи под руководством Г. Б. Удинцева, прошедшего в рейсах «Витязя» путь от аспиранта до доктора наук, поставили перед собой задачу отыскать эту максимальную глубину. Как это произошло, рассказывает участник этих работ И. М. Белоусов. «Эхолот показывает, что «Витязь» приближается к крутому склону. Возможности приборов на пределе. Иногда магическая линия глубины исчезает. Удинцев не покидает лаборатории. Здесь же толпятся многие другие участники экспедиции. Шумно и тесно. Бесстрастный эхолот рисует штрихи. Они медленно ползут вниз: 10 000 м, 10 200 м. Наконец, площадка ровного дна, эхолот показывает 10 600 м. Какая здесь глубина на самом деле – больше или меньше? Загвоздка в том, что прибор решает непрерывную формулу, в которую входит постоянная величина – скорость звука 1500 м/с. На самом деле она меняется с глубиной, она разная в каждом слое, она зависит от температуры, то есть плотности воды. Прибор всего этого не учитывает. Поэтому без поправки на скорость звука, вернее на ее отклонение от расчетной величины, на больших глубинах точные данные не получишь. Запись сделана. «Витязь» остановился. Спускаем за борт батометры и термометры. Эта операция займет около 8 часов. А потом надо отобрать из батометров пробы воды, определить соленость, ввести всевозможные поправки в температуру. Проходят сутки…»

Весь состав экспедиции работает с величайшим напряжением. Геоморфологи и геологи переживают свой звездный час. Еще бы! Вот-вот должно совершиться великое открытие, которое навечно будет закреплено на географической карте нашей планеты. Представляем снова слово И. М. Белоусову: «Удинцев и Зенкевич молча идут в свою каюту. Мы не видели их двое суток. Туда им отнесли гидрологические данные. Там рассчитывались и пересчитывались поправки. Потом Удинцев вышел и показал лист бумаги. На нем крупными цифрами написана измеренная глубина. Новая максимальная глубина Мирового океана 11 034 м (впоследствии данные были уточнены – теперь считается, что глубина Марианской впадины 11 022 м). Сколько акробатов нужно поставить друг другу на голову, чтобы первый стоял на дне, а самый верхний сумел подышать морским воздухом? 6299 человек. И даже если измерение глубины вести одним из семи чудес света – пирамидой Хеопса, то потребуется 76 ее близнецов, стоящих один на другом, чтобы вершина последней скалой возвышалась над морем…»

Ученые многих стран пытались обнаружить большую глубину на дне Мирового океана. В 1960 г. на дно Марианского желоба опустился батискаф «Триест». Гидронавты Жак Пиккар и Дональд Уолш известили, что достигнута глубина 11520 м. Но буквально через несколько дней было сообщено, что это ошибка. Фактически батискаф достиг дна на глубине 10 919 м.

В 1962 г. английское радио принесло весть, что британские географы на судне «Кук» измерили глубину к востоку от Филиппинских островов – 11523 м. Это сообщение было воспринято за рубежом с. восторгом. Но прошло некоторое время, и начальник экспедиции на «Куке» опубликовал извинение: произошла ошибка, глубина оказалась значительно меньшей. Максимальная глубина, измеренная с «Витязя», указана на карте Мирового океана – 11 022 м.

Славный путь и бесславный конец ветерана

«Витязь» побывал в десятках стран обоих полушарий. Зачастую участники его экспедиций оказывались первыми советскими людьми, посетившими эти страны или острова. На «Витязе» выполнены важные исследования по многим национальным и международным программам.

«Витязь» достойно носил звание флагмана советского экспедиционного флота почти два десятилетия, уступив его в 1966 г. новому кораблю науки «Академик Курчатов». Это было вполне закономерно, так как с 1949 по 1966 г. значительно выросло техническое оснащение экспедиционных судов, планы и программы экспедиций соответствовали новым задачам морской науки того времени. Но еще более 10 лет «Витязь» продолжал бороздить воды Мирового океана, делая свой вклад в раскрытие его тайн в тесном сотрудничестве с кораблями нового поколения.

Вспоминая сейчас о его рейсах, мы вполне обоснованно называем «Витязь» долгожителем, так как редкий экспедиционный корабль так активно служил советской науке целых три десятилетия. Все эти годы он был приписан к Владивостоку, откуда выходил в свои длительные походы и туда же возвращался из них, принося людям сведения о новых раскрытых тайнах океана. Жители Дальнего Востока гордились им и говорили ленинградцам: «У вас есть Аврора», а у нас «Витязь». Мы полагали, что, закончив срок своей морской службы, «Витязь» останется на Дальнем Востоке и будет установлен на вечную стоянку как музей морской науки у одного из причалов Владивостока. Однако дирекция. Института океанологии решила иначе: перевести его в порт европейской части СССР, а затем внутренними водными путями – в Москву и установить у одного из столичных причалов кая Морской музей.

7 марта 1977 г. дальневосточники прощались со своим любимым кораблем. Прощание «Витязя» с портом было торжественным и немного грустным. На митинг у борта судна собрались ветераны экипажа, находившиеся на заслуженном отдыхе, портовые рабочие, моряки. Под звуки оркестра буксир отвел корабль на середину бухты. Гудок «Витязя» разнесся над Золотым Рогом. Полукругосветный рейс (61-й по счету) начался… Пройди с попутными исследованиями по Тихому и Индийскому океанам, задержавшись для более детальных работ в Красном море, «Витязь» вошел в Средиземное море, прошел проливом Босфор в Черное море и завершил свой 14 210-мильный рейс в Новороссийском порту.

Два года «Витязь» базировался в Черном море, совершал короткие рейсы в Средиземное море. Но вот подошел финиш – пора отправляться на вечную стоянку. Экспедицию возглавил заместитель директора института доктор географических наук А. А. Аксенов, на борту ветераны «Витязя», участники прежних его рейсов. 17 февраля 1979 г. состоялись торжественные проводы: под оркестр курсантов морского училища «Витязь» покинул Новороссийск. Впереди были Марсель, Барселона, Лиссабон.

Последний 65-й рейс завершился 24 апреля в Калининграде. «Витязь» верно отслужил науке, теперь навечно стал к причалу. Предполагалось превратить его в судно-мемориал, на котором будет открыт музей Мирового океана, но этим радужным надеждам не суждено было сбыться. Как часто бывает, одна сделанная ошибка влечет за собой другие. Не нужно было отрывать судно от родного Дальнего Востока. В Институте решили поставить его на Неве, но ленинградцы отказались – он был для них чужаком. Остановились на Калининграде, но и здесь он тоже был чужим. У института не было ни средств, ни технических возможностей, чтобы выполнить эти планы. Так и стоит сиротливо в Калининграде бывший славный флагман советского экспедиционного флота, постепенно разрушаясь и ржавея.

Мы так подробно остановились на «Витязе» потому, что от него пошла современная история советского экспедиционного флота и что именно его экспедиции заложили первооснову широкого развития советских научных исследований в Мировом океане.

Глава II

На научной вахте в морях и океанах

Корабли науки, словно люди, Выбирают в жизни трудный путь. «Ковалевский» памятью нам будет О годах, каких не зачеркнуть… По волнам и жизни шли мы вместе, Был нам другом, домом и судьбой. Для науки лет и через двести Будет он негаснущей звездой. В. М. Буроменский, капитан дальнего плавания


Загадки глубин Черного моря

В 1890–1892 гг. на Черном море работала русская гидрографическая экспедиция на судах «Донец» и «Запорожец». Ее руководителем был ученый И. Б. Шпиндлер. Когда в ходе работ впервые подняли на палубу опущенный в глубину на тросе медный батометр, то все присутствующие поразились его внешнему виду: медный цилиндр прибора почернел, а проба воды сильно пахла тухлыми яйцами.

Такими в дальнейшем оказались все пробы воды, поднятые с глубины более 150–200 м. Так было открыто наличие в глубинах моря мертвого слоя воды, насыщенного сероводородом – газом, присутствие которого в воздухе всего в количестве 0,002 % убивает птиц, а в количестве 0,1 % вызывает тяжелое заболевание людей.

Оказалось, что воды Черного моря состоят из двух слоев с разными соленостью, температурой и плотностью: верхнего, насыщенного кислородом, где возможна жизнь, и нижнего, более тяжелого и мертвого. Среди ученых преобладающим стало утверждение, что эти два слоя воды не перемешиваются и существуют как бы сами по себе.

Еще в. 1881–1882 гг. тогда еще капитан 2-го ранга С. О. Макаров (1849–1904, вице-адмирал, ученый и флотоводец) установил, что в Босфоре – проливе, соединяющем Черное и Мраморное моря, существует двойное течение: поверхностное за счет поступления более легких, менее соленых вод Черного моря в Мраморное, а по дну – за счет поступления более соленых и тяжелых средиземноморских вод из Мраморного моря в Черное.

Ученые предположили, что более соленая средиземноморская вода, поступая в Черное море, опускается на дно и вытесняет часть воды нижнего слоя наверх. В начале века было подсчитано, что, исходя из обьемов поступающих средиземноморских вод, полное обновление вод нижнего застойного слоя происходит не менее чем за 1500–2500 лет.

Отсюда ряд крупных ученых делали вывод, что Черное море является исключением из правил, в нем круговорот веществ явно нарушен, глубинные воды в течение значительного времени не обновляются. Далее они утверждали, что в результате этого содержание минеральных питательных веществ в верхнем слое незначительно и он не способен обеспечить расцвет производителя первичной органической продукции – фитопланктона (микроскопических водорослей), а как следствие и расцвет многих видов морских животных, находящихся на более высоких ступенях пищевой лестницы. Значит, зоной насыщенной жизни могут быть только прибрежные районы моря, где питательные минеральные вещества выносятся реками с суши.

Именно такую картину рисовала теория гидробиологу Владимиру Алексеевичу Водяницкому, член-корреспонденту АН УССР, когда в середине 30-х гг. он начал активно заниматься вопросами биологической продуктивности Черного моря.

Но сама жизнь, научные наблюдения явно свидетельствовали об ошибочности господствующей теории. Ведь и рыбаки, и ученые наблюдали в открытом море целые стаи дельфинов. В отдельные годы их количество еще более возрастало. А ведь дельфин – хищник, он питается рыбой. Согласно теории в открытом море рыбы очень мало, а дельфиньи стаи жили и процветали и своим существованием, своими веселыми играми у бортов проплывающих пароходов опровергали теоретические утверждения.

Все это и многие другие факты подталкивали вдумчивого ученого на размышления. Выкристаллизовывалась серьезная научная программа: определить поголовье дельфиньих стай в Черном море, установить, сколько они поедают рыбы, а затем двигаться вниз по пищевой цепи – определить, чем питаются рыбы, поедаемые дельфинами, сколько зоопланктона эти рыбы поедают, какова необходимая Концентрация фитопланктона – основной пищи зоопланктона. И наконец, подойти к основанию пищевой цепи и определить, сколько необходимо питательных минеральных веществ, чтобы фитопланктон, пища для зоопланктона, рос, образовывал органические соединения и размножался в необходимом количестве.

И сразу же возникал вопрос об источнике этих питательных веществ и механизме их выноса в верхние слои. Все расчеты приводили ученого к мысли о существовании механизма водообмена между нижними слоями воды, насыщенными питательными веществами, и верхними, где имелся кислород и существовала жизнь.

Как видим, рассмотрение вопросов биологической продуктивности черноморских вод требовало тщательного изучения характера водообмена между слоями: существует ли он в Черном море или нет, и если существует, то какова его интенсивность.

Профессор В. А. Водяницкий впоследствии рассказал, что в своих размышлениях он опирался на новую замечательную работу Николая Михайловича Книповича (1862–1939, почетный член АН СССР, известный русский и советский гидробиолог и гидролог) «Гидрологические исследования в Черном море». В ней были обобщены все опубликованные ранее материалы по Черному морю, а также результаты двух экспедиций – научно-промысловой под руководством самого Н. М. Книповича и гидрографической экспедиции Ю. М. Шокальского (1856–1940, известный русский и советский океанограф).

Еще до начала своей экспедиции Книпович тщательно проработал гидрологические материалы «первой черноморской глубомерной экспедиции» 1890–1892 гг. и установил, что во многих случаях глубинные поверхности равных температур и соленостей (изоповерхности) располагаются в Черном море не горизонтально, а в форме двух куполов – восточного и западного.

Из этого он сделал вывод, что в Черном море преобладают два кольцевых течения, движущихся против часовой стрелки (циклонально). Вследствие движений струй течений под воздействием вращения Земли их наружные области, обращенные к берегам, должны опускаться, а внутренние подниматься, что и вызывает куполообразное строение изоповерхностей в глубинах.

Это важнейшее открытие, сделанное чисто камеральным методом, получило среди океанологов название «велосипед Книповича» из-за сходства формы двух рядом расположенных кольцевых течений с колесами велосипеда и во многом определило направление дальнейших исследований на Черном море.

Оно подсказывало, что глубинные воды Черного моря не являются безнадежно застойными, а в какой-то мере подвижны и потому неизбежно подвержены медленным процессам перемешивания.

Книпович обратил большое внимание на существование довольно значительного промежуточного слоя, в котором содержание сероводорода постепенно уменьшается, а содержание кислорода увеличивается. Этот промежуточный слой является зоной смешения и взаимодействия сероводородной и кислородной водных масс, имеющей чрезвычайно большое значение для биологической продуктивности поверхностных слоев, пронизываемых солнечными лучами, в которых развивается фитопланктон.

Профессор В. А. Водяницкий все больше утверждался в мысли, что в глубинах Черного моря (как и в океанах) имеется высокое содержание питательных для фитопланктона веществ, образующихся в результате разложения падающих из поверхностных слоев отмерших организмов и экскрементов. А затем глубинные воды смешиваются с поверхностными и обогащают их питательными веществами.

Исследования, проведенные соратниками Владимира Алексеевича по Севастопольской биологической станции АН СССР, где он был директором, подтверждали эти предположения. Зоолог М. А. Галаджиев установил, что над большими глубинами моря наличие зоопланктона не меньше, чем в мелководном Каркинитском заливе. Особо порадовали В. А. Водяницкого работы микробиолога Ф. И. Коппа, который определил содержание в в поверхностных слоях моря микроорганизмов. Их оказалось в миллилитре воды до 2–3 млн. с биомассой 0,5 г, что вполне достаточно для питания и нормального развития зоопланктона. И что особенно важно, Ф. И. Копп обнаружил в верхнем слое воды мертвые нитевидные бактерии, происхождение которых явно связано с нижним бескислородным слоем. Значит, водообмен существует, раз их нашли в верхнем слое.

Выводы В. М. Водяницкого строги и бесспорны: дельфины съедают в год до 30Q млн. кг рыбы – это в полтора раза больше, чем ее вылавливали все рыбаки Черного моря в то время. Оттолкнувшись от этих цифр и от всех добытых фактов, Владимир Алексеевич высказывает соображения о биологическом балансе Черного моря уже исходя из новых соображений о масштабах водообмена слоев.

Эти и многие другие данные вошли в его статью «К вопросу о биологической продуктивности Черного моря», которая по независящим от него обстоятельствам и из-за цротиводействия недругов в те сложные годы появилась в печати только в мае 1941 г.

После окончания Великой Отечественной войны В. А. Водяницкий вернулся в Севастополь и вновь взялся за\' решение проблемы водообмена в глубинах Черного моря. Предоставим слово ему самому: «Вновь берусь за черноморские проблемы, затронутые в моей работе 1935 г., опубликованной в 1941 г…Прежде всего вопрос о вертикальном перемешивании вод Черного моря, постановка которого могла показаться ересью…

Кстати, появляется и непосредственный повод для этого. В американском географическом журнале опубликована совместная статья двух гидрологов – американца Ф. Эллиота и турка О. Илгаза, в которой заново пересматривается вопрос о водообмене через Босфор, и в связи с этим подвергаются сомнению результаты босфорских исследований Макарова (1882) и Мерца-Меллера (1912). По мнению Илгаза и Эллиота, мраморноморские воды почти не попадают по дну Босфора в Черное море, так как путь им преграждает порог, расположенный в Черном море против устья пролива. Отсюда они сделали очень ответственные выводы и в отношении общей гидрологической структуры Черного моря, трактуя ее как устойчивую систему двух несмешивающихся водных масс – глубинной и поверхностной».

В. А. Водяницкий глубоко проанализировал баланс прихода средиземноморской воды через Босфор в Черное море, на котором основывались расчеты о 2500-летием периоде обновления глубинных слоев моря.

Галина Васильевна Воройская в своей книге о профессоре В. А. Водяницком ясно и доходчиво изложила основы расчетов водообмена, на которых основывались ученые ранее и которые разработал Владимир Алексеевич.

Первая схема была предельно проста: через Босфор из Средиземного моря в Черное за год поступает 200 км3 воды. Соленость ее – 36промилле (1 промилле соответствует содержанию 1 г солей в одном литре). Как Волее тяжелая и соленая, она опускается на дно и вытесняет столько же воды соленостью 21промилле из сероводородного слоя в верхний слой моря, который имеет соленость всего 18промилле. Если разделить количество воды в море (более 0,5 млн. км3) на количество вытесняемой (200 м3), то получится цифра 2500. При глубине моря в 2243 м выходит, что скорость перемешивания равна примерно 1 м в год.

Безусловно, эта схема водообмена не учитывала многих физических факторов, и это ясно видел В. А. Водяницкий. Ведь бассейн моря представляет собой глубокую впадину с зеркалом поверхности 420 тыс. км2. Учитывая климатический пояс, в котором расположено море, нельзя игнорировать фактор испарения морской воды и переноса в виде облаков, которые изливаются дождем здесь же или орошают земли на побережье и в глубине материка.

Выпавшие в виде дождевых осадков и не впитанные землей воды, а также талые воды при таянии снега и льда стекают в реки, которые несут их опять в море.

Часть морской воды уходит через Босфор в Средиземное море. Навстречу этому потоку по дну пролива идет более соленая и потому более тяжелая вода. Через Босфор уходит до 400 км3воды соленостью 18промилле, а поступает 200 км3с соленостью 33 – 34промилле. Ученый убедился, что солевой баланс сходится: море получает столько же соли, сколько отдает.

И далее Г. В. Воройская образно описывает конечный этап рассуждений ученого и его прозрение: «Но что-то в этом простом балансе было не так, что-то остается неучтенным. Что же?… Но ведь вода из рек поступает в море пресной!..

Владимир Алексеевич разыскивает специальную литературу, заново подсчитывает дебит Дуная, Днепра, Днестра, Буга, Риони и других рек, высчитывает, сколько потребуется воды соленостью в 21промилле, чтобы «подсолить» пресную воду до 18промилле. Результат таков: ежегодно в стадии смешивания находится не 200, а почти 3000 км3 воды… Он заново пересчитывает все, стремясь ничего не забыть, ничего не упустить. Расчеты показали: для полного обновления вод Черному морю требуется не 2500 лет, а меньше.

Но… Водяницкий решает новый каверзный вопрос: откуда уверенность, что речная вода смешивается с глубинными водами, а не остается в верхнем слое?

Новые столбцы цифр свидетельствуют: если бы речные воды смешивались только с верхним слоем, то за 60 лет кислородный слой должен был бы опресниться до 6промилле, а в нем все те же 18. Значит, происходит глубинное перемешивание воды со скоростью 15 м/год».

В. А. Водяницкий доказал, что вполне возможно привести в движение 3000 км3в год. Для этого вполне достаточно таких реальных факторов, как поверхностные течения, сточно-нагонные явления, перемешивание, вызванное охлаждением верхнего слоя и нагреванием глубинного, возникновение внутренних волн и вихревых образований.

И наконец он смог сделать окончательный вывод, что вертикальное перемешивание вод в Черном море происходит на всех его горизонтах, а период обновления воды сероводородного слоя равен 100–130 годам. Все это было изложено в статье «Водообмен и история образования солености Черного моря», опубликованной в 1948 г. и оказавшей глубокое воздействие на наших ученых-океанологов. А последние научные данные свидетельствуют о том, что полный водообмен в Черном море происходит всего за 60–80 лет.

Этот во многом академический, чисто научный вопрос об отсутствии или наличии вертикального водообмен! в одном из окраинных морей СССР в наш беспокойный век превратился в политический. Профессор В. А. Водяницкий получил письмо от академика Л. А. Зенкевича. В нем были такие строки: «…необходимость сбрасывать куда-то отходы радиоактивной промышленности привела к тому, что в США и Англии серьезно дебатировался вопрос об использовании для этой цели Черного моря как водоема с очень низкими показателями вертикальной циркуляции… В январе в Гетеборге я очень решительно возражал против подобного предложения, ссылаясь на Ваши данные. Однако этого мало…» Академик обратился к Владимиру Алексеевичу с просьбой представить дополнительные убедительные аргументы для возражений.

Подготовленные профессором материалы о водообмене в Черном море дали возможность представителю СССР академику Л. А. Зенкевичу на конференции МАГАТЭ в Вене в 1957 г. доказать недопустимость захоронения в нем ядерных отходов. И все же предложения о таком захоронении еще публиковались в Англии и США до 1962 г.

В расширении масштабов исследовательских работ на Черном море большую роль сыграли новые НИС, поступившие в распоряжение ученых в 50-х гг. Первым из них было НИС «Академик А. Ковалевский», принадлежавшее Севастопольской биологической станции АН СССР, которая затем была преобразована в Институт биологии южных морей АН УССР.

Начальник ОМЭР АН СССР И. Д. Папанин договорился с Министерством рыбного хозяйства СССР о передаче ученым трех среднетоннажных рыболовных траулеров для переоборудования в НИС. В 1954 г. заместитель начальника ОМЭР Е. М. Сузюмов и главный морской инспектор С. И. Ушаков подобрали для переоборудования траулер постройки 1949 г. Его срочно перевели в Севастополь, где на судоремонтном заводе в короткий срок переоборудовали в экспедиционное судно водоизмещением 455 т. Уже осенью 1954 г. НИС вышло в свой первый пробный рейс в Черное море. По предложению профессора В. А. Водяницкого ему присвоили имя «Академик А. Ковалевский» в память выдающегося русского биолога Александра Онуфриевича Ковалевского (1840–1901).

В течение двух последующих лет еще два таких же рыболовных траулера были переоборудованы в НИС и получили новые названия «Академик С. И. Вавилов» и «H. H. Миклухо-Маклай». Академик Сергей Иванович Вавилов (1891–1951) – выдающийся советский физик-оптик, президент АН СССР в 1945–1951 гг. Он сыграл важную роль в содействии организации океанологических исследований в послевоенный период. И вполне обоснованно его имя было присвоено новому НИС Института океанологии АН СССР.

Так же вполне объяснимо появление на борту второго НИС Института биологии южных морей имени Николая Николаевича Миклухо-Маклая (1848–1888) – выдающегося русского путешественника, этнографа и антрополога, навсегда оставившего о себе память как об ученом-гуманисте и ниспровергателе расистских теорий о «высших» и «низших» расах.

Профессор В. А. Водяницкий прозорливо выступал за расширение гидробиологических исследований в нашей стране, глубоко осознав их исключительно важную роль в фундаментальном и сугубо прикладном планах, особенно с учетом отставания советской биологической науки, вызванного негативными последствиями лысенковского поветрия.

В известном совместном программном письме академика Л. А. Зенкевича и профессора В. А. Водяницкого в адрес Бюро отделения биологических наук АН СССР говорилось, в частности, о том, что вопросы качественного состава и количественного развития жизни в водоемах, биологических циклов водных организмов, их соотношения со средой, структуры водных сообществ, колебания продуктивности имеют не только существенное значение для рыбной промышленности, морского флота, здравоохранения, климатологии и других отраслей народного хозяйства, но представляют огромный общебиологический интерес, касаясь закономерностей распределения и развития жизни в водоемах в зависимости от исторических и современных условий и хозяйственной Деятельности человека.

В письме ученые изложили конкретную программу развития гидробиологических исследований, предлагая в АН СССР особый упор сделать на изучение закономерностей биологической продуктивности водоемов в самом широком значении этого термина.

Ратуя о развитии гидробиологических исследований, профессор настойчиво доказывал необходимость расширения районов работ в южных морях. Он объяснял, что необходимы сравнительные исследования в цепи южноевропейских средиземноморских морей. Ему было ясно, что работы на Черном море должны обязательно проходить параллельно с соответствующими исследованиями в соседних морях, тем более что многие важные промысловые рыбы совершали регулярные миграции между Черным и Средиземным морями. Он видел, что именно в отношении биологической продуктивности бассейн Средиземного моря изучен очень слабо. Широкая и регулярная работа на больших пространствах моря с полным комплексом необходимых гидрологических, гидрохимических и ихтиологических наблюдений здесь к концу 50-х. гг. почти не проводилась, несмотря на обилие научных учреждений.

Важное место в работах на Черном море заняли наблюдения суточных и многосуточных станций. Они позволили получить непосредственное представление о ряде гидрологических и биологических процессов, протекающих в водоеме, в частности определить суточную продуктивность фитопланктона. К сожалению, для сравнения результатов можно было воспользоваться весьма немногочисленными работами иностранных ученых на Средиземном море, носящими по преимуществу частный или местный характер.

И настойчивость ученого победила. Уже в 1958 г. состоялась средиземноморская экспедиция на НИС «Академик А. Ковалевский», во время которой в 4 лабораториях судна напряженно работали 15 научных сотрудников. Это был переломный момент в работе Севастопольской биологической станции. До этого за 87 лет существования лишь пятеро ее сотрудников вели работы на Средиземном море, причем в те времена, когда проблема продуктивности морей еще не стояла на повестке дня. Собственно, экспедиция на НИС «Академик А. Ковалевский» может считаться первой отечественной гидробиологической экспедицией в Средиземном море.

Ученые работали в Эгейском, Ионическом и Адриатическом морях. Были выполнены важные исследования по гидрологии, гидрохимии, изучению планктона, бентоса (обитатели морского дна), ихтиологии и паразитологии. Удалось провести комплексные работы на нескольких круглосуточных станциях с постановкой судна на якорь на больших глубинах.

В следующем, 1959 г. в Средиземном море гидробиологи работали уже на двух НИС – «Академик А. Ковалевский» и «Академик С. И. Вавилов». Под руководством профессора В. А. Водяницкого ученые биостанции, а затем Института биологии южных морей в последующие годы провели серьезные исследования в Мраморном, Эгейском, Ионическом, Адриатическом, Тирренском, Лигурийском, Красном морях. А затем севастопольские гидробиологи опустили за борт планктонные сети и глубоководные тралы в Индийском и Атлантическом океанах, в Карибском море. По масштабу и глубине проводимых работ институт действительно стал ведущим центром страны по изучению биологии южных морей.

В 1961 г. АН Республики Куба обратилась в АН СССР с просьбой оказать ей содействие в изучении морских и океанских вод, омывающих Кубу. Руководство АН СССР поручило организовать это дело ОМЭР. После обсуждения просьбы кубинцев с участием ведущих советских ученых было решено поручить проведение экспедиции в кубинских водах Институту биологии южных морей АН УССР, учитывая, что кубинскую сторону интересует прежде всего биологическая продуктивность Карибского моря и прилегающих акваторий Атлантического океана.

Решили направить в экспедицию туда НИС «Академик А. Ковалевский». По договоренности с Министерством морского флота СССР судно было переведено на Кубу на буксире, так как самостоятельный переход туда вызвал бы неоправданно большой расход ресурса двигателя. «Академик А. Ковалевский» находился на Кубе три года. За это время советские и кубинские ученые провели на нем несколько экспедиций, которые помогли собрать богатейший материал. И как результат этих продуктивных экспедиций правительство Республики Куба вынесло решение создать в системе АН Кубы Институт океанологии. И он был организован при живейшем сотрудничестве с советскими океанологами.

Сошли с морских путей «Академик С. И. Вавилов» и «Миклухо-Маклай». В строю еще остался корабль-долгожитель «Академик А. Ковалевский». В 1988 г. он совершил свой очередной 109-й рейс в восточную часть Средиземного моря.

А рядом с ветераном работают новые НИС. 5 марта 1977 г. в Севастопольский порт впервые вошло новое НИС, на борту которого было имя» «Профессор Водяницкий». В распоряжении ученых института на новом НИС 9 лабораторий, помещения для биологических коллекций, траловые лебедки и другое научное оборудование.

Лев Николаевич Толстой

Полное собрание сочинений. Том 25

Парадоксы магнитного поля Земли

Произведения

То, что наша Земля является большим магнитом, впервые определил английский ученый-Вильям Гильберт, издавший в 1600 г. в Лондоне трактат «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле, новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов».

1880–х годов

Но в практических целях люди научились использовать поле земного магнетизма с древних времен. В старинных китайских книгах есть намеки на то, что свойство подвижного естественного или искусственного магнита в виде магнитной стрелки устанавливаться в направлении север – юг вдоль магнитных силовых линий использовалось сухопутными путешественниками и, возможно, на кораблях уже в IV в. до н. э.





Пока найден китайский компас, изготовленный в XI в., более ранних образцов еще не обнаружено. Из Китая, видимо через арабов, сведения об использовании магнитной стрелки проникли в Европу. Первое упоминание о применении магнитной иглы для целей навигации у европейских авторов встречается в работах английского монаха Александра Неккама «Об орудиях» и «О природе вещей», датируемых приблизительно 1187 г.

Государственное издательство

«Художественная литература»

Впервые поле земного магнетизма в океане исследовала научная экспедиция во главе с известным астрономом Эдмундом Галлеем. В 1698 г. экспедиция отправилась в Атлантический океан на английском корабле «Пэрамур Пинк» для изучения магнитного склонения. По ее результатам и собрав дополнительные сведения по остальным океанам, Галлей опубликовал первые морские карты магнитного склонения Мирового океана.

Москва — 1937



В дальнейшем ученые продолжили детальное изучение магнитного поля Земли и его изменения во времени. Уже к началу XX в. были определены общие характеристики поля земного магнетизма. Установлено, что все околоземное пространство заполнено силовыми линиями этого поля. Это невидимое, неслышимое и неосязаемое человеческими чувствами силовое поле можно обнаружить и изучать только с помощью специальных приборов, простейшим из которых является магнитный компас.

Электронное издание осуществлено

Воздействие этого поля на магнитную стрелку сейчас достаточно хорошо изучено. Установлено, что поле земного магнетизма заполняет все пространство, окружающее Землю, от ее поверхности до высот равных 36 – 120 тыс. км.

компаниями ABBYY и WEXLER

в рамках краудсорсингового проекта

Стрелка магнитного компаса именно благодаря действию на нее этого поля всегда устанавливается вдоль магнитного меридиана так, что ее концы указывают направление на магнитный полюс. Известно, что в настоящее время магнитный полюс не совпадает с географическим примерно на 11°.

«Весь Толстой в один клик»





Ученые, наблюдая за магнитной стрелкой в различных точках материков и океанов, сумели определить направление магнитных меридианов в каждой точке. Более того, длительные и тщательные наблюдения за положением магнитной стрелки в определенных точках позволили заметить ее колебания в течение суток, года и более длительных интервалов времени.

Организаторы проекта:

Государственный музей Л. Н. Толстого

В процессе подобных наблюдений ученые определили угловые характеристики магнитного поля: магнитное склонение, равное углу между географическим и магнитным меридианом, и магнитное наклонение, определяемое углом между плоскостью горизонта и горизонтальной осью стрелки.

Музей-усадьба «Ясная Поляна»

Компания ABBYY



Кроме этого, магнитное силовое поле характеризуется и силой своего воздействия, или магнитной индукцией. Значит, чтобы изучить распределение магнитного поля в пространстве и изменение его во времени, необходимо накопить громадное количество данных по значениям магнитного склонения, наклонения и магнитной индукции в различных точках поверхности нашей планеты.



Уже в XVIII в. определили, что изменение во. времени магнитного поля Земли носит закономерный характер. Ученые различают в первую очередь медленные изменения – вековые вариации. Из-за этого мировые карты магнитного поля Земли приходится периодически пересоставлять. Хуже всего вековой ход изучен на просторах океана, где магнитные обсерватории размещены только на отдельных островах. В будущем, возможно, магнитные съемки будут производить с борта искусственных спутников Земли. Но пока исключительно велика роль НИС, оснащенных приборами для измерения компонентов этого поля.

Подготовлено на основе электронной копии 25-го тома

Полного собрания сочинений Л. Н. Толстого, предоставленной

При изучении вариаций магнитного поля Земли установлено, что оно сейчас постоянно уменьшается. Увеличение и уменьшение напряженности поля обнаружено учеными и в прошлом. Видимо, эти изменения существенно повлияли на эволюцию живых существ Земли.

Российской государственной библиотекой



Затем ученые определили, что магнитное поле постоянно целиком смещается к западу. Это так называемый западный дрейф поля. За несколько тысяч лет поле, очевидно, делает полный оборот относительно магнитных полюсов. Но поле постепенно смещается и к северу. Наконец, существуют среднепериодичные изменения поля по величине напряженности с выделением двух характерных периодов 300–800 лет и 40–80 лет.



Электронное издание

Безусловно, из-за наличия вековых и других вариаций поле земного магнетизма изучать исключительно сложно и, естественно, значительно сложнее, чем другие геофизические поля, такие, как тепловое, гравитационное и др. Установлено, что глубокое проникновение в законы формирования этого поля крайне важно для познания происхождения, устройства и развития планеты Земля, ее океанов и строения океанского дна. Об использовании знания этих законов для обоснования теории горизонтального перемещения материковых плит будет рассказано позже.

90-томного собрания сочинений Л. Н. Толстого

доступно на портале

www.tolstoy.ru



Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, напишите нам

Как видим, изучение поля земного магнетизма необходимо для решения как чисто практических задач мореплавания, так и для объяснения фундаментальных законов природы. Недаром в связи с этим великий немецкий математик XIX в. Карл Ф. Гаусс, получивший выдающиеся результаты в теории земного магнетизма, отмечал: «Непрестанное усердие, с которым в новейшее время стремятся исследовать направление и величину земной магнитной силы во всех частях земной поверхности, представляет тем более радостное явление, чем очевиднее при этом проявляется чисто научный интерес. В самом деле, сколь ни важно для мореплавателя возможно точнее знать склонение, эта потребность не распространяется далее, и все, что лежит вне ее, остается для мореплавателя почти безразличным. Однако наука, которая охотно способствует материальным интересам, ими не ограничивается, а требует равного усердия для всех элементов своего исследования».

report@tolstoy.ru

Предисловие к электронному изданию

Громадное значение в изучении магнитного поля. Земли имели магнитные съемки океанских просторов. Значителен вклад в это важное дело советских ученых. К началу Международного геофизического года 1956–1957 гг. была построена немагнитная мотопарусная шхуна «Заря», экспедиции на которой в последующем позволили собрать поистине бесценный материал.

Настоящее издание представляет собой электронную версию 90-томного собрания сочинений Льва Николаевича Толстого, вышедшего в свет в 1928—1958 гг. Это уникальное академическое издание, самое полное собрание наследия Л. Н. Толстого, давно стало библиографической редкостью. В 2006 году музей-усадьба «Ясная Поляна» в сотрудничестве с Российской государственной библиотекой и при поддержке фонда Э. Меллона и координации Британского совета осуществили сканирование всех 90 томов издания. Однако для того чтобы пользоваться всеми преимуществами электронной версии (чтение на современных устройствах, возможность работы с текстом), предстояло еще распознать более 46 000 страниц. Для этого Государственный музей Л. Н. Толстого, музей-усадьба «Ясная Поляна» вместе с партнером – компанией ABBYY, открыли проект «Весь Толстой в один клик». На сайте readingtolstoy.ru к проекту присоединились более трех тысяч волонтеров, которые с помощью программы ABBYY FineReader распознавали текст и исправляли ошибки. Буквально за десять дней прошел первый этап сверки, еще за два месяца – второй. После третьего этапа корректуры тома и отдельные произведения публикуются в электронном виде на сайте tolstoy.ru.

Даже опытных мореплавателей приводят в восхищение смелые рейсы этого судна. Надо обладать большим мужеством, чтобы на таком судне водоизмещением всего 600 т пересекать необозримые океанские просторы, бороться с холодными штормами в Гренландском и Норвежском морях, стойко переносить удушающую влажную жару тропиков, выдерживать неожиданные шквалистые ветры Индийского океана и выполнять при этом непрерывно изо дня в день, из месяца в месяц научные наблюдения.

В издании сохраняется орфография и пунктуация печатной версии 90-томного собрания сочинений Л. Н. Толстого.



Шхуна «Заря» – немагнитное судно. Это дает возможность фиксировать на ней истинные величины элементов магнитного поля Земли, что невозможно делать на судах другого типа из-за помех, вызываемых магнитным полем корабля. Буксируемые же за кораблем приборы не дают полного комплекса всех элементов магнитного поля Земли.

Руководитель проекта «Весь Толстой в один клик»

Фекла Толстая



Проведенные на «Заре» магнитные наблюдения в Мировом океане являлись составной частью. международной программы по магнитной съемке Земли, которая выполнялась учеными разных стран. Использование полученных на «Заре» данных дало возможность построить магнитные карты на новом качественном уровне и более высокой точности, получить сведения о суммарном изменении магнитного поля Земли за многие десятилетия, о физических процессах, протекающих в недрах Земли, о связях между характером аномального магнитного поля на водной поверхности с крупнейшими структурными особенностями океанического дна.



Перепечатка разрешается безвозмездно

Помимо магнитных наблюдений на «Заре», по всему маршруту следования судна проводились ионосферные наблюдения с помощью автоматической ионосферной станции и наблюдения за космическими лучами. Исключительно важен и непрерывный эхолотный промер глубин, запись рельефа дна в районе магнитных наблюдений.

————

Reproduction libre pour tous les pays

Мировая научная общественность высоко оценила результаты исследований, проведенных с борта «Зари». Как отмечал многолетний научный руководитель магнитных наблюдений на «Заре» доктор физико-математических наук M. M. Иванов, результаты проведенных исследований показали, что на магнитных картах, составлявшихся в середине 50-х гг., характеристика больших участков Мирового океана (особенно в Южном полушарии, в частности, в Индийском океане) дана со значительными систематическими погрешностями. Было установлено также, что появление этих ошибок объясняется совершенно неудовлетворительным знанием действительного распределения векового хода магнитного поля в океанах. Сопоставление результатов наблюдений на «Заре» с данными прежних наблюдений позволило построить карты суммарных изменений поля за несколько последних десятилетий.

ПРОИЗВЕДЕНИЯ

1880-х годов



Как же устроена шхуна «Заря» и в чем ее принципиальное отличие от других НИС?



РЕДАКТОРЫ:

Н. К.

Конструкторам и судостроителям пришлось проявить большое искусство, чтобы создать судно без собственного магнитного поля. Корпус «Зари», шпангоуты, палубы, мачты – деревянные, все металлические соединения обшивки корпуса – медные, а многочисленные блоки такелажа – из меди и дерева. Ванты, крепящие мачты и стеньги, – из медных тросов. Более того, якорные цени, обычно изготовляемые из прочных стальных звеньев, здесь пришлось делать также из меди, как и якоря и брашпиль. Можно представить, какие трудности встретились при размещении заказов – ведь весь флот применяет эти изделия, изготовленные из стали, которая много прочнее, весит меньше и стоит дешевле.

А. И. НИКИФОРОВ



Но ста большие трудности встретились при насыщении машинного отделения. Все насосы, трубопроводы, генераторы и сам главный двигатель также пришлось изготавливать из меди, бронзы или в крайнем случае из маломагнитной стали. И только гребной вал был изготовлен из стали с учетом предстоящей тяжелой работы, которая была бы не по силам медному валу такого же сечения. Винт на судне установлен бронзовый.



Л. Н. ТОЛСТОЙ В 1885 ГОДУ

Насколько важно было до предела ограничить наличие на судне предметов, обладающих магнитным полем, свидетельствует такой пример. В 1964 г. жители Таллинна могли наблюдать довольно странную картину: старший помощник капитана В. И. Узолин ходил по универмагу и, пользуясь магнитом, подбирал немагнитные ложки, вилки, чайники и прочий кухонный и хозяйственный инвентарь. Поскольку кают-компания расположена над магнитометрическими датчиками, всегда приходится помнить пословицу: «Комар в твоей комнате страшнее льва, который в Африке».

С фотографии ВЕЗЕНБЕРГА и Ко.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ДВАДЦАТЬ ПЯТОМУ ТОМУ.

Обычный срок службы деревянных судов 10–15 лет, но ветеран – шхуна «Заря» благодаря хорошей эксплуатации и заботе об ее техническом состоянии успешно плавает до сих пор.

В двадцать пятый том входят: I. Народные рассказы и II. Статьи, а также шуточные произведения, написанные для «почтового ящика». Народные рассказы относятся: один — к 1881 году, двадцать — к 1884—1886 гг. Они чрезвычайно близки друг к другу по общему строю, характеру и цели написания и в конце концов все предназначались для одного и того же народного книгоиздательства «Посредник», задуманного и осуществленного В. Г. Чертковым, при поддержке Толстого. Поэтому все эти произведения и вошли в один том.

За исключением одного произведения, все были напечатаны при жизни Толстого. Одно — «Нагорная проповедь», не прошедшее целиком старую духовную цензуру, ныне печатается впервые. Кроме того, печатаются впервые некоторые начальные редакции рассказов; они настолько отличаются от последующих, что помещены в «вариантах». То же нужно сказать и относительно набросков и многих отрывков старшего по времени рассказа «Чем люди живы» которые печатаются также впервые, за исключением наброска «Архангел», напечатанного в 1914 г. в газете «Речь».

Многолетние исследования позволили ученым наблюдаемое на поверхности Земли магнитное поле разделить как бы на три части и изучать эти части раздельно. Советские морские магнитологи А. Н. Пушков и Л. Г. Касьяненко в первую очередь выделяли главное геомагнитное поле, предполагая, что его истоки находятся глубоко в Земле и поэтому оно должно иметь существенно плавный, гладкий характер на земной поверхности.

Вторую часть настоящего тома занимают преимущественно статьи Толстого; они написаны им в период 1882—1887 гг.

Центральное место среди этих статей занимает трактат «Так что же нам делать?», отличающийся очень сложной историей своего писания и печатания. Помимо рукописных вариантов к известным в печати произведениям Толстого, здесь публикуются впервые и четыре до сих пор неизвестные статьи Толстого: две законченные — Речь о народных изданиях и «Страдание святых Петра, Дионисия, Андрея, Павла и Христины» — и одна незаконченная — «Китайская мудрость», а также два плана — одной ненаписанной статьи («Московские прогулки») и одной, лишь отчасти написанной («Сиддарта, прозванный Буддой»).

Второй частью является аномальное геомагнитное поле или поле магнитовозмущающих источников, находящихся в земной коре. Верхней границей источников считается сама поверхность Земли, а нижней – глубина, на которой из-за высокой температуры исчезают магнитные свойства пород. Третьей частью является внешнее переменное геомагнитное поле, обусловленное источниками токовой природы, существующими в высокопроводящих слоях атмосферы (ионосфере и магнитосфере) на высотах от сотен до тысяч километров.

Впервые вводится в число произведений Толстого и статья «Греческий учитель Сократ», написанная первоначально А. М. Калмыковой, но настолько радикально переделанная Толстым в первых ее девяти главах, что она с полным правом в этой части может считаться произведением Толстого. Перепечатываем здесь петитом и остальные четыре главы статьи, выделяя корпусом исправления Толстого.

Редакция Народных рассказов, за исключением рассказа «Где любовь, там и бог», редактированного А. И. Никифоровым, принадлежит В. И. Срезневскому. Весь остальной материал, за исключением «Речи о народных изданиях», приготовленный к печати П. С. Поповым, редактирован Н. К. Гудзием.

Как видим, почти 1000 лет используют моряки поле земного магнетизма для определения пути в океане, почти 400 лет изучают это поле ученые и уже многое известно о его распределении в пространстве и изменении во времени. Теперь следует сказать о главном парадоксе, связанном с магнитным полем Земли. Оказывается, что, несмотря на солидный срок практического использования и вполне приличный срок изучения, глубинные причины его возникновения и поддержания до сих пор точно не установлены.

Н. Гудзий.

А. Никифоров.

Второй парадокс заключается в том, что, даже изучив в совершенстве его изменения и вариации, мы мало продвинемся к определению причин его возникновения и объяснению причин изменения. Дело в том, что, основываясь только на внешних проявлениях магнитного поля Земли, нельзя однозначно судить о его природе. Одно и то же магнитное поле может вызываться и электрическими токами в глубинных слоях Земли, и залегающими в литосфере магнитными породами. Все это крайне осложняет разработку теории, объясняющей причины возникновения и поддержания магнитного поля Земли.



РЕДАКЦИОННЫЕ ПОЯСНЕНИЯ.

На этот счет существует несколько гипотез. В настоящее время большинство геофизиков считает, что наибольшую вероятность стать строгой теорией имеет гипотеза гидромагнитного динамо. Исходная идея была изложена еще в 1919 г. английским физиком Дж. Лармором. Суть ее в следующем: предполагается, что в недрах Земли имеется жидкий проводящий слой земного ядра. Если в нем происходит движение вещества, то в результате возникает электрический ток, а следовательно, создается магнитное поле.

Тексты произведений, печатавшихся при жизни Толстого, печатаются по новой орфографии, но с воспроизведением больших букв во всех, без каких-либо исключений, случаях, когда в воспроизводимом тексте Толстого стоит большая буква, и начертаний до-гротовской орфографии в тех случаях, когда эти начертания отражают произношение Толстого и лиц его круга («брычка», «цаловать»).

При воспроизведении текстов, не печатавшихся при жизни Толстого (произведения, окончательно не отделанные, не оконченные, только начатые и черновые тексты), соблюдаются следующие правила:

В последующие годы математически была доказана возможность самовозбуждения магнитного поля в результате движений спирального вида в проводящем слое. Ученые построили несколько моделей, которые приводят к появлению на поверхности Земли магнитного поля, схожего с фактически наблюдаемым. При этом в качестве двигателя, приводящего в движение проводящий слой ядра и поддерживающего это движение, принимаются такие физические процессы, как тепловая и гравитационная конвекция и даже прецессия земной оси (круговые движения полюсов).

Текст воспроизводится с соблюдением всех особенностей правописания, которое не унифицируется, т. е. в случаях различного написания одного и того же слова все эти различия воспроизводятся («этаго» и «этого», «тетенька» и «тетинька»). Слова, не написанные явно по рассеянности, вводятся в прямых скобках, без всякой оговорки.

В местоимении «что» над «о» ставится знак ударения в тех случаях, когда без этого было бы затруднено понимание. Это «ударение» не оговаривается в сноске.

Предполагается, что суммарный результат вызван действием на жидкий слой ядра многих сил, в частности гидростатических сил, наподобие сил поддержания в жидкостях, силы Кориолиса, происхождение которой связано со вращением Земли и многих других факторов.

Ударения (в «что» и других словах), поставленные самим Толстым, воспроизводятся, и это оговаривается в сноске.

Неполно написанные конечные буквы (как, напр., крючок вниз вместо конечного «ъ» или конечных букв «ся» в глагольных формах) воспроизводятся полностью без каких-либо обозначений и оговорок.

Ученым абсолютно ясно, что до превращения гипотезы гидромагнитного динамо в строгую теорию еще далеко. Для этого гипотеза земного динамо должна четко ответить хотя бы на вопросы, которые сформулировал советский геофизик С. И. Брагинский еще в 1967 г. Л. Г. Касьяненко и А. Н. Пушков привели их в следующем виде.

Условные сокращения (т. н. «абревиатуры») типа «к-ый» вместо «который», и слова, написанные неполностью, воспроизводятся полностью, причем дополняемые буквы ставятся в прямых скобках: «к[отор]ый», «т[акъ] к[акъ]» лишь в тех случаях, когда редактор сомневается в чтении.

Слитное написание слов, объясняемое лишь тем, что слова для экономии времени и сил писались без отрыва пера от бумаги, не воспроизводится.

Почему геомагнитное поле в основном представляет собой диполь, направленный вдоль оси вращения Земли?

Описки (пропуски букв, перестановки букв, замены одной буквы другой) не воспроизводятся и не оговариваются в сносках, кроме тех случаев, когда редактор сомневается, является ли данное написание опиской.

Слова, написанные явно по рассеянности дважды, воспроизводятся один раз, но это оговаривается в сноске.

Почему существует меньший, но довольно значительный поперечный диполь (наклон магнитной оси), а также сложного вида недипольные составляющие поля?

После слов, в чтении которых редактор сомневается, ставится знак вопроса в прямых скобках: [?]

На месте не поддающихся прочтению слов ставится: [1 неразобр.] или [2 неразобр.], где цыфры обозначают количество неразобранных слов.

Почему эти отклонения от осевого диполя испытывают вариации с периодами порядка 1000 лет?

Из зачеркнутого в рукописи воспроизводится (в сноске) лишь то, что редактор признает важным в том или другом отношении.

Незачеркнутое явно по рассеянности (или зачеркнутое сухим пером) рассматривается как зачеркнутое и не оговаривается.

Более или менее значительные по размерам места (абзац или несколько абзацев, глава или главы), перечеркнутые одной чертой или двумя чертами крест-на-крест и т. п., воспроизводятся не в сноске, а в самом тексте, и ставятся в ломаных < > скобках, но в отдельных случаях допускается воспроизведение в ломаных скобках в тексте, а не в сноске, и одного или нескольких зачеркнутых слов.

Почему происходят короткопериодные вековые вариации с периодами порядка 100 лет и менее?

Написанное Толстым в скобках воспроизводится в круглых скобках. Подчеркнутое воспроизводится курсивом, дважды подчеркнутое — курсивом с оговоркой в сноске.

В отношении пунктуации соблюдаются следующие правила: 1) воспроизводятся все точки, знаки восклицательные и вопросительные, тире, двоеточия и многоточия (кроме случаен явно ошибочного написания); 2) из запятых воспроизводятся лишь поставленные согласно с общепринятой пунктуацией; 3) ставятся все знаки в тех местах, где они отсутствуют с точки зрения общепринятой пунктуации, причем отсутствующие тире, двоеточия, кавычки и точки ставятся в самых редких случаях.

Почему происходит западный дрейф поля и вековых вариаций и чем объясняется корреляция неравномерностей дрейфа с флуктуациями в скорости вращения Земли?

При воспроизведении многоточий Толстого ставится столько же точек, сколько стоит у Толстого.

Воспроизводятся все абзацы. Делаются отсутствующие в диалогах абзацы без оговорки в сноске, а в других, самых редких случаях — с оговоркой в сноске: Абзац редактора.

Примечания и переводы иностранных слов и выражений, принадлежащие Толстому и печатаемые в сносках (внизу страницы), печатаются (петитом) без скобок.

Почему основной диполь и другие характеристики поля испытывали колебания с периодом порядка 10 000 лет?

Переводы иностранных слов и выражений, принадлежащие редактору, печатаются в прямых [ ] скобках.

Почему происходили многократные изменения знака оси диполя в прошлом (то есть почему менялись местами Северный и Южный магнитные полюса)?

Пометы: *, **, ***, **** в оглавлении томов, на шмуцтитулах и в тексте, как при названиях произведений, так и при номерах вариантов, означают: * — что печатается впервые, ** — что напечатано после смерти Л. Толстого, *** — что не вошло ни в одно из собраний сочинений Толстого и **** — что печаталось со значительными сокращениями и искажениями текста.

Почему переполюсовки поля происходили за время порядка 10 000 лет и как именно протекал этот процесс?



30 июня 1936 года скончался член Редакторского Комитета Юбилейного издания полного собрания сочинений Л. Н. Толстого

Почему за огромные промежутки времени 108– 109 лет величина магнитного поля сохранилась приблизительно неизменной?



Почему за время существования Земли происходили большие систематические перемещения магнитных полюсов по ее поверхности?

ВСЕВОЛОД ИЗМАЙЛОВИЧ СРЕЗНЕВСКИЙ



Вопросы, вопросы и еще раз вопросы. Со времени их постановки прошло более 20 лет. Но ни на один исчерпывающего, убедительного, количественного ответа еще нет. Как видим, парадоксы земного магнетизма до сих пор не разъяснены. Впереди у геофизиков непочатый край работы, впереди новые экспедиции в далекие моря и океаны.

редактор Народных рассказов, вошедших в настоящий том и ряда других произведений и дневников Л. Н. Толстого.