Слава Кан - Океан и атмосфера

• Название: Океан и атмосфера
• Автор: Слава Кан
• Издательство: Наука
• Жанр: Научпоп
• Год: 1982

Океан, занимающий две трети нашей планеты, и атмосфера, окутывающая ее, играют огромную роль в жизни человечества. Составляя вместе оболочку Земли, они функционируют как единая механическая и термодинамическая система. Совместное изучение этих сфер и их взаимодействия — основное направление современной мировой гидрометеорологической науки. Этим вопросам посвящена и предлагаемая вниманию читателя книга. В пей показано также, что знание процессов, которые происходят в океане и атмосфере, имеет большое практическое значение, и в первую очередь для мореплавания, эксплуатации ресурсов океана, для морских и метеорологических прогнозов.

Для читателей, интересующихся проблемами окружающей среды.

---

Особенно важно знать и изменение во времени гидрологических условий — в первую очередь температуры, солености, содержания газов (в особенности кислорода) — для промысла рыбы. Известно, что в некоторых районах океана существует подъем глубинных вод на поверхность (принято английское название «апвеллинг»). Такие места замечены у берегов Южной Америки и Африки и в открытом океане, в районах встречи вод с различными свойствами (фронтов). При апвеллинге лежащие выше слои воды обогащаются питательными солями, поэтому здесь бурно развивается биологическая жизнь. Определить эти места, объяснить сущность явления и даже попытаться предсказать его — одна из задач современной океанологии.

Распределение рыбных и других промысловых богатств в океане неравномерно — есть богатые «пастбища», есть зоны, подобные бесплодным пустыням. В целом же биологические ресурсы океана далеко не безграничны и в ряде случаев в современных условиях значительно истощены. Вот почему во всем мире принимаются меры для сбережения этого великого богатства, в значительной степени обеспечивающего население Земли животным белком. Но население растет, и уже остро встал вопрос не только об увеличении промысла рыбы и морского зверя, но и других органических веществ, — таких, как протеин.

В то же время вдоль берегов океанов и морей все более развивается строительство различных сооружений: портов, причалов и т. д. При их проектировании и возведении совершенно необходимо знать гидрометеорологические характеристики: колебания уровня, волнения, течения, льды, химический состав вод, биологическую активность (связанную с обрастанием моллюсками и пагубной деятельностью древоточцев), подверженность явлению тягуна, цунами и др. Для нефтяных морских сооружений, покоящихся на металлических сваях, необходим учет возможной коррозии. Здесь бывает опасен подход плавучих льдов, высокие волны.

Можно подумать, что развитие техники уменьшает роль океанологии. В действительности дело обстоит как раз наоборот — значение ее возрастает буквально с каждым годом. Экономика большинства стран, в том числе и тех, которые не имеют прямого выхода в океаны и моря, так или иначе связана с их использованием. Это — дешевые пути сообщения, источник рыбных и минеральных (нефти, алмазов, золота и т. д.) богатств. Из самой воды извлекаются поваренная соль, магний, бром. В целом элементы всей таблицы Менделеева заключены в океане.

Гигантская энергия океанов еще только начинает использоваться. Мощная электростанция Сен-Мало во Франции, советская станция на Белом море и др. основаны на действии приливов. Впереди перспектива освоения многих гигантских энергетических ресурсов океана: морского волнения, течений, тепловой энергии. Можно предположить с достаточным на то основанием, что когда энергетические возможности суши исчерпаются, ее место займет океан.

Итак, в сферу практических интересов человечества в океане входят источники питания, минеральное сырье, энергия, пути сообщения между материками, островами, государствами.

Назревает и новая проблема — улучшение климата отдельных районов Земли. Без использования Мирового океана эту проблему решить нельзя. Сюда относятся проекты использования тепла океанических течений, растапливания полярных льдов и др. Не исключено также, что сам человек, который в какой-то форме вышел из моря, вернется в него на новом, высшем уровне. Но это пока больше относится к области фантастики, которая часто превращается в реальность быстрее, чем можно ожидать.

Мировой океан заметно влияет на состояние атмосферы (это взаимное влияние — весьма важный и сложный вопрос, к которому мы еще вернемся). Изучение теплосодержания морей, взаимодействия океана и атмосферы — один из путей улучшения долгосрочных прогнозов погоды.

Одновременно с увеличением значения Мирового океана возрастает роль океанологии и ее практических рекомендаций. Методологически океанология развивается в трех связанных между собой направлениях: теоретическом, экспериментальном (моделирование) и непосредственные наблюдения в природе. Каждый из них перспективен. В ряде разделов (например, изучение приливов и морского волнения) теория достигла определенных результатов. Достаточно точно можно рассчитать колебания уровня моря и элементы волн. Ведутся исследования в области исключительно сложных проблем: непериодических течений, глубинной циркуляции, термики моря.

Автоматизация наблюдений и механизация их обработки, внедряющиеся в последние десятилетия, — крупный шаг в развитии натурных наблюдений. Основная идея современного развития океанологии — организация сети стационарных станций в открытых частях океанов и морей для сбора возможно более полной информации.

В настоящее время объем этой информации столь огромен, что встал вопрос о том, как успеть ее обработать, проанализировать, сформулировать выводы.

Что понимается под стационарной сетью станций? Это — прежде всего «корабли погоды», которым надлежит находиться в заданном районе океана и проводить обширный комплекс океанологических и метеорологических наблюдений непрерывно в течение нескольких лет; заякоренные буйковые станции (без человека), передающие информацию с моря, судов, самолетов и искусственных спутников Земли на берег; станции, медленно дрейфующие во льдах или в районах океанов с замкнутой циркуляцией. К этим источникам прибавляются давно ведущиеся прибрежные и островные наблюдения на суше и попутные наблюдения судов, курсирующих в океанах и морях. Вся эта гигантская информация, обобщенная, картированная, сведенная в таблицы, является основой для получения режимных характеристик и развития научно-исследовательских работ.

Однако для последних по-прежнему остается обязательным производство специальных тематических экспедиций, ставящих конкретные цели. И иногда для них нужны будут не огромные корабли науки, а суда среднего и малого тоннажа, соответствующие их относительно узким, но важным задачам. Особое место здесь принадлежит подводным кораблям и аппаратам, предназначенным для длительного пребывания человека под водой. Для составления наиболее полной и детальной характеристики элементов морского режима и их изменений во времени организуются наблюдения на так называемых полигонах — выбирается участок в океане и в его пределах расставляются суда и буйковые станции, ведущие строго синхронно однотипные наблюдения. Вопрос о том, как расставить эти наблюдательные точки (расстояния и форма сетки), далеко не прост, и различные варианты вызывают споры, имеют своих сторонников и противников. С одной стороны, не должны пропасть возможные интересные детали, и в то же время лишние наблюдения бесполезны. Результаты наблюдений на полигонах дают наиболее полную картину и позволяют обнаружить прежде неизвестные явления.

В последние годы в ключевых районах океана, оказывающих огромное влияние на погоду и климат всей планеты, организуются под флагом международного сотрудничества специальные экспедиции-эксперименты. Это — ТРОПЭКС (тропический эксперимент), ПОЛЭКС (полярный эксперимент). Советский Союз принимает в них активное участие.

Проблема взаимодействия океана и атмосферы, по которой раньше материалы собирались лишь попутно, также нуждается теперь в более общем организационном решении. Под девизом этой проблемы века (завершающегося и, вероятно, будущего) начаты обширные наблюдения.

Все физико-химические свойства воды, физические явления и процессы, происходящие в Мировом океане, изучает океанология или океанография. Более точно отражает сущность пауки первый термин (от греческого слова «логос» — наука), но «океанография» долгое время был более употребительным, возможно потому, что изучение океана начиналось с его открытия и описания («графо» — по-гречески пишу, описываю).

В современных условиях одна из главных задач океанологии — прогнозирование будущего состояния вод океанов и морей. Таким образом выделилась самостоятельная дисциплина — морские гидрологические прогнозы. Будущее состояние моря можно определить, только обнаружив причины, вызывающие данный процесс или явление, и установив, какие при этом возникнут изменения в гидросфере. Это — очень сложная, кропотливая работа, связанная одновременно с учетом многих факторов.

Широкое развитие в последние годы получили исследования полей некоторых геофизических элементов: гравитационного, магнитного, электрического. Возникли и самостоятельные области знания, прежде входившие в общую океанографию: морская геология, морская метеорология, гидробиология и морская геофизика.

Океанология опирается прежде всего на физические науки, исследующие общие законы динамики жидкостей, и также широко использует математический аппарат. Невозможно обойти и географию, являющуюся наукой о Земле в целом. Неудивительно поэтому, что в океанологической науке работают ученые различных направлений — только так, комплексно, может быть изучен Мировой океан, тайны которого еще до конца не раскрыты. Пользуясь выводами смежных наук, океанология в то же время питает их, дает возможность применять полученные знания.