Направления освоения мирового океана

Освоение Мирового океана

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Января 2013 в 21:26, лекция

Краткое описание

Освоение пространств и ресурсов Мирового океана – одно из главных направлений развития мировой цивилизации в третьем тысячелетии. Сущность национальной политики ведущих морских держав и большинства государств мирового сообщества в обозримом будущем составят самостоятельная деятельность и сотрудничество в освоении Мирового океана, а также неизбежное соперничество на этом пути.

Прикрепленные файлы: 1 файл

освоенеие океана.docx

2. Oсвоения Мирового океана

Освоение пространств и ресурсов Мирового океана – одно из главных направлений развития мировой цивилизации в третьем тысячелетии. Сущность национальной политики ведущих морских держав и большинства государств мирового сообщества в обозримом будущем составят самостоятельная деятельность и сотрудничество в освоении Мирового океана, а также неизбежное соперничество на этом пути[5].

В 20 веке человечество вышло в космос и питает надежду, что 21 век, станет веком освоения Мирового океана. Работать в океане, по мнению специалистов, сложнее, чем в космосе. На расстоянии 6000 км от Земли существует всего лишь перепад в 1 атмосферу между внутренней частью корабля и безвоздушным космическим пространством. На глубине 6 км в океане мы имеем внешнее давление в 600 атмосфер и агрессивную внешнюю среду (электролит). Человеку выйти из глубоководного аппарата практически на любой глубине сложнее, чем из космического аппарата. В отличие от космических аппаратов, которые движутся по определенным траекториям, на движение подводных аппаратов сильно влияют давление, подводные течения, загрязненность воды, коррозия и др. На сегодняшний день вопросы связи под водой решены неудовлетворительно. При освоении Мирового океана человечество, безусловно, столкнется с большими трудностями, чем при освоении космоса[4].

Вода, если ее напор силен, размывает любые преграды. Вот так же стихийно лет триста миллионов назад жизнь преодолела береговой барьер, хлынула на сушу и завладела миром, который прежде ей был недоступен и чужд. А сегодня уже мы, люди, стремимся стать земноводными существами. «Человечеству надо «перестраиваться» на океан — это неизбежно. » — сказал известный советский ученый академик Л. А. Зенкевич, выразив мнение многих.

Зачем нужен этот шаг и что он даст? Обычно в таких случаях говорят, что океан может и должен стать житницей растущего человечества. Это верно. Верно также и то, что на дне Мирового океана неисчислимы запасы нефти и металлов, которых порой уже не хватает на суше, да и в самой воде растворены колоссальные богатства самых редких и ценных элементов. Но ведь и жизнь двинулась в свое время на сушу в погоне за пищей, энергией и пространством. Она все это нашла там, но нашла она и другое: спираль эволюции развернулась на суше, как пружина, и итогом стало возникновение разума. А какой толчок получим мы? Освоение новой среды обогатит наш духовный мир, преграды на пути отточат разум. Освоение океана неразрывно, всеми корнями связано с процветанием человечества. «Через тернии — к звездам», — древние римляне были правы.

Нужно, однако, сказать, что далеко не все ученые едины во мнении, какими методами и средствами следует осваивать морские глубины, для начала — наиболее близкий и доступный нам шельф, континентальный склон, простирающийся на 100—300 километров от берега. Ряд океанологов, например, считает, что научные исследования океана, разведку и добычу полезных ископаемых, установку и ремонт оборудования, прокладку трубопроводов следует передать дистанционно управляемым автоматам и роботам. «Иногда, — возражает известный американский океанолог Артур Флехсиг, — слышится довод против пребывания человека в морской стихии. Речь идет о том, что будто бы вместо людей можно посылать в глубины приборы и машины, которые справятся с задачами так же хорошо, если не лучше, или же, по крайней мере, достаточно успешно. Явно излишне использовать людей, если задачи сугубо просты. Однако, будучи высказанным по поводу изучения сложных явлений, это утверждение, на мой взгляд, представляет собой сущий вздор или более снисходительно — произвольное мнение». И действительно, опыт морских нефтяников показывает, что в подавляющем большинстве случаев при выполнении сложных и ответственных работ под водой присутствие человека необходимо. Техника будет совершенствоваться? Правильно, но будет возрастать и сложность задач, а роботы, столь же совершенные, как и человек, — это в обозримом будущем – утопия[1].

2.1 История освоения океана

Освоение океана часто сравнивают с освоением космоса. Методы освоения, однако, оказались противоположными: в космос первыми вышли автоматические станции, а в океан шагнул сам человек. Сначала «без ничего» — на глубину нескольких десятков метров. Затем — уже в XIX веке — одетый в скафандр, который позволил ему спускаться на глубину до 80 метров и работать там непродолжительное время. Однако, как справедливо заметил Жак-Ив Кусто, «водолаз со своими тяжелыми свинцовыми ботинками оказался жалким и неловким пленником водной стихии».

В корне изменило дело свободное погружение с аквалангом. С аквалангом человек наконец почувствовал себя в воде как рыба. Погружение до глубин в 40—50 метров стало доступным любому здоровому человеку, и люди впервые по-настоящему увидели красоту подводного мира.

Но власти над глубинами акваланг не дал. Чем ниже погружается человек с аквалангом, тем опасней для него сжатый воздух, которым он дышит: перенасыщение кислородом вызывает судороги, повреждает легкие, а перенасыщение азотом «опьяняет» пловца и приводит к кессонной болезни. Эти физиологические барьеры, казалось бы, наглухо закрывают человеку доступ в глубины. Достаточно вспомнить, в чем суть кессонной болезни: нагнетаемый под давлением азот растворяется в тканях организма и затем вскипает при быстром подъеме, словно углекислота при откупоривании шампанского. Чтобы избежать травмы и смерти, человек вынужден подниматься очень медленно, страхуясь на каждом шагу. Для глубины 150—200 метров сроки декомпрессии так велики, что водолазный труд становится непроизводительным: за минуты работы на дне приходится расплачиваться часами изнурительного подъема[3].

Поразительно, однако, как быстро удалось обойти эти «непреодолимые» вроде бы барьеры! Сейчас реальностью становится то, что еще 10—15 лет назад казалось чистой фантастикой: спуск более чем на полукилометровую глубину. Пока, правда, такие глубины достигнуты лишь в гидрокамере. Но фактически это означает, что шельф теперь открыт человеку.

Успех связан прежде всего с именем молодого швейцарского ученого Ганса Келлера, который отважился предположить, что невозможное возможно, проделал колоссальную исследовательскую работу и сам на себе проверил свои теоретические выкладки. Законы физиологии изменить нельзя, зато как угодно можно менять состав дыхательной смеси, режим дыхания, погружения и всплытия. Здесь миллионы и миллионы вариантов! Неужели среди этой бесконечности нет таких, которые «провели» бы человека через все опасности? Об объеме проделанной тут работы говорит хотя бы такой факт. Келлер рассчитал на компьютере 250 тысяч вариантов газовой смеси для дыхания при подъеме человека с глубины 300 метров. Продукция в виде таблиц с различными вариантами режима выхода водолаза на поверхность весила 9 килограммов! С этим поистине драгоценным грузом ученый отправился на озеро Лаго-Маджиоре, где, опустившись на глубину 222 метров, он вынырнул обратно, потратив на подъем всего 53 минуты. Для сравнения: англичанин Джордж Вуки, который в 1956 году достиг рекордной глубины 180 метров, выбирался на поверхность в течение двенадцати часов![4]

Позднее Келлер перекрыл собственный рекорд: «опустившись» в гидрокамере на глубину 300 метров, он «поднялся на поверхность» за 48 минут.

В чем тут секрет? Один из режимов выхода с глубины 300 метров, предложенный Келлером, выглядит так. На глубине 300—90 метров водолаз дышит смесью гелия и кислорода. От 90 до 60 метров пользуется более тяжелой азотно-кислородной смесью. С 60 до 15 метров он дышит уже аргоно-кислородным воздухом, а с 15 метров — чистым кислородом. При этом новые комбинации газов как бы нейтрализуют вредное влияние предшествующих.

Дело пошло быстро, едва был понят, усвоен и испытан общий принцип. В 1960—1962 годах Келлер погружается в специальной барокамере на глубину 400 метров. В 1970 году англичане воспроизводят спуск на глубину 457 метров. В ноябре того же года двое французов достигают отметки 520 метров. В 1972 году взят рубеж 565 метров.

Лишь одно обстоятельство омрачало ликование: во всех этих опытах человек «находился на дне» не более двадцати минут. Получалось так, что человек может достичь полукилометровых глубин, а освоить их — нет. Но огорчение длилось недолго: было открыто, что легко создать такие условия, при которых время декомпрессии практически не зависит от срока пребывания человека на большой глубине. Это означало, что если на дне моря построить дом с постоянной атмосферой и всеми удобствами, то человек может жить в нем недели, месяцы, а декомпрессию ему придется пройти лишь при выходе на поверхность[4].

2.2 Хроника подводного градостроительства

Подводные дома стали возникать один за другим. Первый такой дом был в 1962 году установлен Жак-Ивом Кусто на глубине 10 метров около Марселя («Преконтинент-I»)[6]. Двое акванавтов прожили в нем 196 часов и доказали, что теория верна. Дальнейшая хроника выглядит так. 1963 год: «Преконтинент-II», в котором люди прожили уже месяц (глубина погружения дома — 11 метров). «Преконтинент-II», — писал Кусто, — убедил нашу группу, что еще при нашей жизни станут обычными промышленные и научные станции на дне моря». 1964 год: американцы устанавливают подводный дом «Силэб-I» на глубине 59 метров. Почти одновременно акванавты Джон Линдберг и Робер Стенюи проводят двое суток на глубине 130 метров в «походной палатке». 1965 год: на глубину 60 метров опускается «Силэб-II». Руководитель работ Джордж Бонд на этот раз выбрал «. самую черную, самую холодную, самую страшную. » воду, которую он смог найти на краю подводного каньона. Он «задался целью доказать, что человек в течение длительного времени может выполнять полезную работу в условиях. соответствующих реальной обстановке на больших глубинах. ». Обитатели «Силэб-II» провели на дне 45 дней. «Жизнь в глубинах океана была настолько необычна и увлекательна, что я не прочь устроить для своей семьи дачу под водой», — полушутя заметил один из участников опыта.

Любопытная деталь: первопроходец морских глубин Жак-Ив Кусто предполагал поставить свой «Преконтинент-III» на глубине 33 метров. Узнав о результатах опыта с «Силэбом», он решил погрузить свой подводный дом сразу на глубину 110 метров. «Жизнь коротка, и надо успеть как можно больше сделать!»

В «Преконтиненте-IV» люди провели три недели, работая на глубине 110—130 метров. Это произошло в том же 1965 году. Океанавты, между прочим, смонтировали на дне нефтяную вышку. Было доказано, что на больших глубинах человек может выполнять сложные и трудные работы даже быстрее, чем на суше.

1969 год: в воды Тихого океана на глубину 183 метров опущена подводная лаборатория «Силэб-III». Однако вскоре была замечена утечка воздуха. Последовал вызов с поверхности аварийной команды. Внезапно во время ремонтных работ от сердечного приступа гибнет один из членов экипажа. [4]

Эта трагедия не задержала освоения морских глубин. Десять лет назад правительство США расходовало на подводные исследования и технику 29 миллионов долларов. Сейчас — 500 миллионов. На последующие десять лет запланировано потратить 5 миллиардов[1].

Летопись будет неполной, если не упомянуть о работах исследователей других стран. Около десяти подводных поселений создали советские ученые в Черном море. Ученые Кубы вместе с чехословацкими коллегами неподалеку от Гаваны установили «Карибе-I». К опытам с подводными домами приступили или приступают Голландия, Италия, Япония. Все эти работы выглядят не столь сенсационно, как работы французов и американцев, но в них есть немало уникального. Так, например, голландские акванавты будут питаться в основном продуктами моря. В Италии завершен проект научного городка, который предполагается создать на дне озера неподалеку от Рима.

Ныне почти все ученые мира сходятся в одном: освоение шельфа Мирового океана осуществится в ближайшие десять-пятнадцать лет[3].

2.3 Погружение на тысячу метров

По мнению ряда специалистов, уже в ближайшие 30—40 лет в центре Атлантики будет предпринята попытка возвести город-станцию с квартирами и магазинами, институтами и заводами, больницами и театрами, улицами и ресторанами. Однако для этого придется преодолеть трудности не меньшие, чем при высадке людей на Луну.

Начнем с того, что на глубине 3500 метров, где предполагается построить станцию, давление столь велико, что современная подводная лодка испытала бы там участь спичечного коробка, попавшего под кузнечный пресс. Вообще говоря, металл вряд ли пригоден для такого строительства: сокрушительное давление способно найти в нем самую микроскопическую трещинку и разломать всю конструкцию. То, что металлические батискафы опускались и на большую глубину, не должно нас слишком обнадеживать, ведь сжатие, длящееся часами, — это одно, а сжатие, длящееся годами, — нечто совсем иное.

Кое-что нам подсказывает здесь природа. Так, на идею конструкции «Преконтинента-II» навела морская звезда, а очертания новой, проектируемой американцами станции «Силэб» (экипаж — 40 человек, глубина погружения — 200 метров), напоминают собой распластанного на дне осьминога. Еще более интересные инженерные решения открываются при изучении радиолярий и диатомей. Это поистине неисчерпаемый каталог прекраснейших и опробованных природой на больших глубинах конструкций[3].

Но как быть все-таки с материалом? Если стали и сплавы не годятся, то может ли их что-нибудь заменить?

В принципе материал для подводных городов уже найден. Это стекло. Это хрупкое вещество обладает одной изумительной особенностью: если полый стеклянный шар опускать в воду, то он с каждым метром становится все прочней. Специалисты называют это феноменальное явление глубинным закаливанием. Первая опытная модель будущего шара-жилища была изготовлена из специального сорта стекла и в 1969 году испытана на глубине 3500 метров. Стекло прекрасно выдержало давление.

Ну а как будет чувствовать себя на этих глубинах человек? Телу не придашь другую форму, мускулы другим материалом не заменишь. На человека обрушатся сотни атмосфер давления!

Ганс Келлер собирается нырнуть на глубину тысячи метров. Кусто собирается жить на этой глубине (проект «Преконтинент-VII»). Этих людей нельзя заподозрить в намерении покончить с собой столь экстравагантным способом. Они все трезво рассчитали и взвесили: человек может дышать и плавать на километровой глубине!

Источник

Возможности и риски для экономики мирового океана: обеспечение рационального использования природных богатств

«Океан и изменения климата»

Спецкурс «Тайны пяти океанов». Океан и изменения климата

Изучая изменения климата, в первую очередь стоит учитывать влияние океана, а не суши. Главная причина, по которой воздействие океана на атмосферу так велико, — это инерционность: благодаря его высокой плотности и удельной теплоемкости (в сравнении с аналогичными показателями атмосферы) океан значительно сложнее нагреть и существенно труднее забрать его тепло.

В своей лекции Сергей Гулёв рассматривает механизмы теплообмена между океаном и атмосферой, рассказывает, в каких географических областях они идут активнее и по каким показателям можно спрогнозировать погодные изменения, например будущие тропические ураганы. Вы также узнаете о феномене глобальной межокеанной циркуляции — процессе, который приводит к таянию арктических льдов и который, по мнению ученых, представляет серьезную угрозу стабильности климата Земли.

Проблемы освоения мирового океана.

Мировой океан – хранилище огромного количества полезных ископаемых, биологических ресурсов, энергии и ее носителей, первичного сырья для химической и фармацевтической промышленности. Знания о ресурсах мирового океана показывают, что этот потенциал во многих отношениях сможет со временем заменить истощающиеся запасы ресурсов суши. Таким образом, дальнейшее исследование и освоение Мирового океана способны существенно повлиять на состояние и перспективы решения ряда глобальных проблем[7].

Безусловно освоение Мирового океана связано с рядом проблем, для решения которых создаются специальные программы (как в рамках одного государства, так и международные. Вот основные цели и задачи подобных программ: Комплексное решение проблемы изучения Мирового океана в интересах экономического развития и безопасности стран.

«Будущее ХХI века — океан»

Будущее XXI века — океан

Расширение наших знаний об океане имеет первостепенное значение. Недостаток информации о шельфовых зонах и подводных волнах приносит убытки экономике страны в нефтегазовой отрасли при разработке новых месторождений и в военно-морском деле при составлении маршрутов для субмарин.

Геннадий Матишов рассказывает об основных способах изучения океана: дрейфующих гидробуях и датчиках, прикрепляемых к морским млекопитающим. Результаты этих исследований могут быть использованы не только в океанологии, но и в военной разведке, а также в развитии военно-морского флота.

Может ли глобальное потепление привести к таянию всех ледников и затоплению планеты? Лектор высказывается против этой популярной сегодня гипотезы. Он приводит доказательства того, что в ближайшей перспективе площадь оледенения может возрасти.

Глобальное потепление

Снизить темпы разрушения экосистемы под силу. Если каждый человек будет отдавать себе отчёт и соблюдать правила приличия на морском берегу, выброс отходов в морские просторы значительно уменьшится. Но решение морских проблем не может быть простым. Существует ряд факторов, которые не зависят от человека.

Ещё одной из важных проблем океана является глобальное потепление. Возникла она в результате появления озоновых дыр и значительного повышения температурного режима. Следствием этого является быстрое таяние ледников, что может привести к катастрофическому повышению уровня воды в океане. Самое активное таяние ледников замечено на южных территориях Альп. Его прогноз неутешителен. Учёные рассчитали, что уже к 2100 году, по сравнению с 2003 г, останется всего 4% ледяной массы.

Изменение уровня вод влечёт за собой значительное изменение климатических условий, а также исчезновению некоторых населённых пунктов, что опасно не только с экономической, но и с социальной точки зрения. Ярким примером изменения климата является Тянь-Шань. Регион, утопавший в зелени, превратился засушливую знойную местность.

Некоторые районы используют ледниковые воды для получения электроэнергии в питьевых и сельскохозяйственных целях. Именно они первыми пострадают от таяния ледников.

«Океан и будущее человека»

Океан и будущее человека

Ученые считают, что запасов нефти на суше хватит всего на 40 лет. Однако разработка океанических месторождений поможет обеспечить человечество нефтью на сотни лет. Поиски нефти на шельфе — примыкающей к суше части морского дна — ведутся давно. Шельфовые запасы оцениваются триллионами кубометров, но пока далеко не все из них открыты.

Чтобы объяснить, как в недрах океана синтезируется нефть, Александр Лисицын рассказывает о подводных вулканах и химическом составе глубинного вещества, которое они выбрасывают. Среди элементов, обнаруженных на дне океана, лектор особенно выделяет гелий-3. По всем показателям он полностью совпадает с гелием-3, обнаруженным в межзвездном пространстве. На этом основании ученые делают вывод, что гелий-3 находится в мантии Земли с момента ее основания.

Освоение мирового океана

Освоение ресурсов океана ведется по многим направлениям. Это стало возможным на основе достижений научно-технического прогресса, отмечаемого в послевоенные годы, когда были созданы принципиально новые технические средства для осуществления сложных комплексных океанических проектов. Освоение ресурсов Мирового океана — это комплексная общегосударственная, постоянно действующая программа высшего уровня, характеризующаяся специфическим конечным результатом освоения рассматриваемых ресурсов. Такое определение позволяет характеризовать Мировой океан как сложную динамическую систему ресурсов, освоение которых проводится по различным, специфическим для каждого из них, направлениям. К настоящему времени, сформировались основные направления освоения океана. Использование биоресурсов, в качестве коммуникаций, в политических целях, фундаментальных, научных исследованиях, рекреационной зоны и укрепления морских берегов, человечеством освоены с древних времен[5]. А такие направления как: использование океана в качестве жизненной среды; освоение минеральных, химических и энергетических ресурсов; как источник пресной воды; для прокладки коммуникаций сухопутного транспорта и связи; размещения предприятий; захоронения и уничтожения отходов; воздействия на природу и климат; проведения аварийно-спасательных работ и охраны окружающей среды слабо освоены или находятся на стадии изучения.

Этапы освоения мирового океана:

На первом этапе изучается теоретическая возможность использования того или иного вида ресурсов для удовлетворения потребностей народного хозяйства, делается вывод о практической возможности его использования при данном уровне науки и техники. Проводятся необходимые для этого экспериментальные и лабораторные работы. Обосновывается и формулируется постановка вопроса на освоение данного вид ресурса.

Второй этап начинается создания научных, проектных и промышленных предприятий со своей инфраструктурой, то есть с комплексного развития направления в целях освоения ресурса в практических условиях. Начинают развиваться и формироваться связи направления с другими отраслями промышленности и сферами народного хозяйства. Завершается этап вводом в промышленную эксплуатацию первых предприятий по освоению рассматриваемого ресурса, что соответствует уровню направления «Начало практической реализации». Потенциальные возможности направления предполагают быстрое развитие его в объемных показателях.

Третий этап характеризуется полным и всесторонним освоением ресурса, быстрым и устойчивым ростом объемов производства, установлением прочных двусторонних связей с другими отраслями промышленности и сферами народного хозяйства в целом, развитием международных связей. Удельный вес продукции направления повышается в общем балансе материальных ресурсов одной или многих старн и приобретает существенное значение. Третий этап работ завершается таким уровнем освоения ресурса, который характеризуется объемами производства, близкими к теоретически возможным или необходимым для народного хозяйства.

Четвертый этап – это эксплуатация ресурса на достигнутом необходимом или максимально возможном уровне. Он характеризуется комплексным освоением ресурса. На уровне зрелости происходят изменения объемов производства. А так же изменение потенциального и разведанного объемов ресурса и другими факторами. Освоение ресурса на этом этапе осуществляется всесторонне за счет использования новейших научно-технических достижений и распространяется в конечном итоге практически на все страны. Экономические результаты освоения ресурса оказывают влияние на народное хозяйство отдельных или групп стран, что особенно наглядно демонстрируется на примере освоения нефтегазовых месторождений Северного моря Великобританией, Норвегией и другими странами. Анализ уровней освоения ресурсов океана показывает, что разные направления находятся на различных уровнях своего развития.

Наиболее развиты направления, которые издревле сформировались и использовались человек он заре своего развития. Это судоходство, промысел и использование океана в военных целях. Такие направления как использование солнечной и ветровой энергии в Мировом океане и воздействие на климат находятся на уровне постановки вопроса[6].

Все направления освоения ресурсов океана по общности своих целевых функций можно объединить в четыре группы.

Первая группа – направления по использованию ресурсов как внутренних присущих Мировому океану особых, специфических свойств: в качестве коммуникаций водного транспорта, проведения фундаментальных научных исследований в нем, для создания рекреационной зоны.

Вторая группа – направления по использованию ресурсов океана как сферы размещения объектов различного функционального значения: для прокладки коммуникаций кА продолжения сухопутного транспорта и связи, размещения предприятий народного хозяйства, в качестве жизненной сферы человека, освоения космоса, военно- стратегических и оборонных целей.

Третья группа – направления по использованию различных ресурсов океана: биологических, минеральных, энергетических, химических, как источник пресной воды, солнечной и ветровой энергии в океане.

Четвертая группа – создание оптимальных условий для жизни человека в условиях экологического равновесия; воздействие на климат и природу, осушение мелководных районов, укрепление морских берегов, аварийно-спасательные судоподъемные работы, охрана окружающей среды в Мировом океане.

К настоящему времени затраты на освоение ресурсов по различным направлениям отличаются настолько значительно, что их необходимо учитывать при характеристике самих направлений. Кроме того, уровни освоения направления в отдельных странах не совпадают с мировыми уровнями.

Они могут быть и в пределах одной страны. Так, уровень добычи минеральных ресурсов в мировом масштабе оценивается как развитие. В целом, эта оценка соответствует уровню подобного направления в США. Но отдельные районы добычи минеральных ресурсов в США находятся на различных уровнях. Это наглядно видно на примере освоения добычи нефти и газа, являющихся на сегодня основным видом полезных ископаемых, добываемых в океане. Аналогичны явления характерны для всех направлений, в них находит свое отражение диалектический характер освоения ресурсов океана в целом.

Мировой океан обладает большими запасами различных ресурсов, превышающим иногда запасы суши. В перспективе он будет определять возможности удовлетворения потребностей в них человека по перечисленным и новым направлениям освоения.

Источник