С помощью чего изучают моря

Наука, техника, изобретения

Библиотека

наука

Современные технологии и производство

Детская энциклопедия
оглавление

Техника помогает изучать подводный мир

С древнейших времен люди проявляют большой интерес к морским глубинам. Сначала на морское дно — не очень глубоко, разумеется,- спускались ловцы моллюсков, губок, искатели жемчуга. Потом частыми гостями морских глубин стали моряки-водолазы, к ним присоединились подводники-спортсмены, охотники, археологи, океанографы и другие исследователи морских глубин.

Одно из самых древних приспособлений для спуска человека под воду — водолазный колокол. Сначала это был деревянный ящик без крышки. При погружении такого ящика вверх дном в нем остается воздушный пузырь, в котором может находиться и дышать водолаз. Водолазный колокол и в наши дни применяется для доставки водолаза к месту работы под водой.

Постепенно техника для спуска людей под воду усовершенствовалась, появлялись новые аппараты. Наконец изобрели мягкий скафандр. Он состоит из резиновой рубашки и медного шлема со стеклянным иллюминатором. Воздух для дыхания водолаза подается с поверхности насосом по резиновому шлангу. Помогают удерживать вертикальное положение и препятствуют всплытию водолаза тяжелые стальные «галоши» и дополнительные грузы на поясе. До изобретения акваланга мягкий скафандр служил основным средством для погружения в воду на глубину около 100 м. Однако на таких глубинах водолаз в мягком скафандре может находиться очень недолго и его работоспособность весьма ограниченна, подъем на поверхность производится медленно из-за возможности Появления кессонной болезни. Дело в том, что при дыхании под водой в крови растворяется больше воздуха, чем на поверхности. При слишком быстром подъеме водолаза с глубины растворенный в крови азот освобождается, образуя пузырьки газа, закупоривающие кровеносные сосуды. Это и есть кессонная болезнь, грозящая водолазу смертью.

Избавляет водолаза от давления и опасности кессонной болезни жесткий скафандр, состоящий из стального цилиндрического корпуса и шарнирно связанных с ним «рук» и «ног». В нем человек может долго находиться на глубинах до 200 м. Однако большой вес такого костюма (несколько сотен килограммов) не позволяет водолазу самостоятельно передвигаться на дне.

И мягкий и жесткий скафандры «привязывают» водолаза к судну: в подобных костюмах можно удаляться от судна лишь на длину шланга для подачи воздуха. Чтобы увеличить свободу передвижения под водой, человек должен взять воздух для дыхания с собой.

Небольшой автономный кислородный аппарат с запасом кислорода в баллоне позволяет дышать под водой несколько часов. Оказалось, однако, что при дыхании чистым кислородом на большой глубине может случиться кислородное отравление, при котором возникают судороги, возможна потеря сознания и смерть. Кислородный аппарат работает по замкнутому циклу: выдыхаемый водолазом газ проходит через регенератор и снова используется для дыхания. Углекислота и водяные пары из выдыхаемого газа удаляются химическим поглотителем. Спускаться с кислородным аппаратом под воду разрешается только после специальной подготовки.

Схема акваланга. Баллоны со сжатым воздухом позволяют человеку оставаться под водой около часа.

Скутер — буксир для передвижения под водой.

Схема устройства батискафа. Батискаф предназначен для длительных подводных исследований.

Жесткий скафандр для погружения в воду.

Аэробуй — поплавок с бензиновым двигателем и воздушным компрессором. Подводники берут в рот загубник с шлангом и передвигаются под водой вместе с аэробуем.

Более удобен для широкого пользования акваланг («водные легкие»). С его помощью можно погружаться на глубину 20 м, после тренировки — до 40 м, а этдельные рекордсмены опускаются на глубину более 100 м. Акваланг состоит из одного-двух баллонов со сжатым воздухом, редуктора с легочным автоматом, понижающего давление воздуха, и из шлангов для воздуха с загубником. Во время погружения аквалангист обычно надевает маску, чтобы защитить глаза от соленой морской воды.

Пользование аквалангом не грозит кислородным отравлением или отравлением углекислым газом, так как выдыхаемый воздух выбрасывается в воду, а не используется многократно, как в кислородном аппарате. Недостаток акваланга по сравнению с кислородным аппаратом — значительно больший вес и ограниченное количество воздуха для дыхания. На большой глубине возможно азотное опьянение.

Изобретение акваланга позволило широкому кругу специалистов проводить подводные работы — геологические изыскания и научные исследования.

Для буксировки подводников служит подводный скутер с корпусом плоской формы, аккумуляторной батареей и электродвигателями внутри. Внизу сзади расположены гребные винты, ручка, за которую держится аквалангист, и кнопка для включения и выключения двигателя.

Интересные работы вели научные сотрудники Института океанологии Академии наук, жившие в подводном, доме «Черномор», который летом устанавливался на дно Черного моря близ города Геленд-жика, а теперь устанавливается близ города Варны в Болгарии.

Новое средство для подводных работ, получившее известность под названием аэробуй, представляет собой поплавок весом около 18 кг, на котором находится бензиновый двигатель, соединенный с воздушным компрессором. К компрессору присоединены 2 пластмассовых шланга длиной 8-10 м, подающих воздух спортсменам, находящимся под водой. Поплавок движется по поверхности воды вслед за подводниками, которые на небольшой глубине могут находиться около часа.

Много интересных и полезных наблюдений можно сделать с подводного планера, идущего на буксире за моторной лодкой.

Для длительных и далеких путешествий под водой строятся специальные суда — подводные лодки (см. ст. «Водный транспорт»).

Для научных наблюдений за подводным миром в Советском Союзе использовалась подводная лодка «Северянка». У «Северянки» героическая биография — она воевала во время Великой Отечественной войны. Потом судно специально переоборудовали. В носовой его части сделаны иллюминаторы для наблюдения за обитателями моря, смонтированы телевизионные установки и множество научных приборов.

Теперь в нашей стране созданы новые подводные лодки специально для научных исследований. К их числу относится, например, аппарат «ТИНРО-2» -двухместная подводная лодка, построенная для исследования шельфовых зон Мирового океана. Одна из интересных особенностей «ТИНРО-2»-та, что она может неподвижно «висеть» над наблюдаемым объектом. А французский исследователь Жак Ив Кусто создал погружающуюся на довольно большую глубину подводную лодку, названную «ныряющим блюдцем». Это маленькое судно имеет механическую «руку», с помощью которой находящийся в лодке выполняет работы в воде.

В 1969 г. успешно завершено первое подводное исследовательское плавание по течению Гольфстрим на специально построенной для этого подводной лодке «Бен Франклин». Швейцарский ученый Жак Пи-кар прошел на ней 2800 км, проведя под водой в общей сложности около месяца. Плавание проходило на глубинах от 250 до 480 м.

В 30-х годах нашего века американский изобретатель Симон Лэк построил подводный автомобиль, передвигавшийся по морскому дну на больших колесах, похожих на колеса трактора, и совершил на нем увлекательное путешествие под водой вдоль побережья Америки. Затем лишь в начале 1963 г. появился любопытный экспонат на Лондонской международной лодочной выставке — новый подводный автомобиль — аквамобилъ. Этот аквамобиль с прозрачным корпусом грушевидной формы, с 2 винтами и электромоторами с аккумуляторами весит около 200 кг. В нем можно опускаться на глубину до 60 м и передвигаться со скоростью 5 км/ч.

В 1970 г. в США построен подводный автомобиль для экипажа из 6 человек, который может находиться под водой до 10 суток. Он снабжен ультразвуковым локатором для обнаружения препятствий и фарами, поворачивающимися в любую сторону.

Подобные машины очень нужны для выполнения самых различных работ на дне, например для поисков полезных ископаемых, для прокладки подводных кабелей, нефтепроводов, для розыска затонувших кораблей.

Обычные подводные лодки и подводные автомобили не могут погружаться глубоко. А ведь именно на больших глубинах скрыто большинство тайн моря. Первоначально для глубоководных исследований служила батисфера — стальная камера в форме шара с герметическим люком и иллюминаторами из толстого стекла. Запас воздуха хранится в баллонах, углекислота и водяные пары удаляются химическими поглотителями. В океан батисфера опускается с судна на прочном стальном тросе.

Громадные глубины стали доступны исследователям в батисфере. Но вот беда: висит она на тросе в одном месте. Что находится чуть дальше вокруг -не видно. Можно, правда, малым ходом немного продвинуться назад или вперед. Но это довольно опасно.

Это неудобство было устранено с изобретением батискафа. Его корпус состоит из двух частей: легкого корпуса и прочного корпуса. Легкий корпус наполнен бензином. Но бензин нужен не в качестве топлива: он в батискафе играет ту же роль, что гелий или водород в воздушном шаре,- создает подъемную силу. Выпуская часть бензина (как из аэростата — водород), мы уменьшаем подъемную силу батискафа, и он начинает опускаться. Для подъема на поверхность сбрасывается балласт — стальная дробь, которая удерживается электромагнитом. В прочном корпусе батискафа — он напоминает батисферу — находится его экипаж.

Основные аппараты для изучения подводного мира.

Под водой батискаф приводится в движение электродвигателями, получающими энергию от аккумуляторов. Запас электрической энергии ограничен, и к месту погружения батискаф обычно доставляется на буксире.

В батискафе человек достиг огромных глубин. Сейчас все больше для исследований под водой пользуются телевизионной техникой. А соединение подводной телевизионной установки с дистанционно управляемой механической «рукой» — манипулятором — создало новый вид подводной техники. Если все это смонтировать на передвигающейся по морскому дну тележке, то получится настоящий робот. Чтобы оператор мог хорошо управлять манипулятором, надо иметь стереоскопическое телевидение. Иначе он не сможет действовать уверенно, несмотря ни
на какие приспособления. Однако по длинному морскому кабелю трудно передавать не только стереоскопические, но даже обычные телевизионные сигналы: ограничена полоса частот и вода не всегда достаточно прозрачна. Поэтому вместо телевизора исследователи пытаются соединить манипулятор с электронной вычислительной машиной, чтобы робот, ориентируясь по обстановке, мог сам выполнять простейшие задачи без участия оператора.

Подводным роботам принадлежит будущее в освоении средних и больших глубин океана. Неутомимые, способные выполнять работы на любых глубинах, они помогут человеку изучить и освоить дно океана.

Источник

Тайны мирового океана: методы исследования морских глубин

Мировой океан был и остается одним из самых загадочных мест нашей планеты. Даже космос покорен человеком настолько, что там можно побывать в качестве туриста. Но мировой океан не спешит раскрывать своих тайн. Загадочные существа, сумевшие приспособиться к жизни глубине океана, поражают человеческое воображение.

Методы исследования мирового океана

Человечество относительно недавно занялось исследованиями океана. Существует специальная наука — океанология, специализирующаяся на исследованиях океана.

История

Полтора века назад океанское дно представлялось исследователям как огромная равнина, на которой нет ничего. Некоторые даже полагали, что оно является неким порталом между нашим и другим миром, поэтому первые исследования океана пытались направить именно на его дно.

Первое серьезное исследования было организовано в 1822-1826 годах британскими учеными. Судно под названием Челленджер с командой ученых отправилось в экспедицию с целью изучения океанских глубин. Исследователи измеряли глубины с помощью свинцовых шаров весом около центнера. Но метод был далеко не совершенен: шар очень медленно отпускался и неточно определял глубину.

В начале двадцатого века появились эхолоты. Это устройства, позволяющие измерять глубину с помощью звукового импульса, который отталкивается от морского дна. Такое измерение занимает всего несколько секунд. Эхолотами были снабжены практически все суда, измерения проводились в ходе движения судна.

Современная система измерения глубины океанского дна носит название Глория и проводит измерение океанских глубин широкими полосами.

Активные исследования океана начались после окончания Второй мировой войны. В 1950-1960 годах была выявлена природа океанского дна: это открытие перевернуло представление человека о Земле. Открытия доказали относительно молодой возраст океана и факт движения литосферных плит, благодаря которому облик планеты меняется и сейчас.

В 1963 году судно Резолюшен впервые совершило бурение на большой глубине — 8300 метров. Эта возможность помогла исследователям получить новую информацию об океанском дне.

Современные исследования

В настоящее время для исследования применяются современные аппараты, такие, как батискаф и батисфера.

Батискаф — это самоупраляемый аппарат, оборудованный кабиной для экипажа и специальными прожекторами. Аппарат опускается на океанское дно. Корпус батискафов состоит из легкого металла, в нем расположен специальный балласт и жидкость, которая легче воды. Это позволяет батискафу свободно перемещаться по дну. Система жизнеобеспечения рассчитана на экипаж до трех человек.

Батисфера представляет собой стальной шар, который опускают на стальном тросе с борта корабля. Батисфера также оборудована специальными отсеками для экипажа и исследовательской аппаратурой.

Глубоководные аппараты очень прочные, ведь на большой глубине им приходится выдерживать огромное давление: от 800 до 1000 атм. Примерно такое давление на батискаф создадут два опущенных на него авианосца!

В последние десятилетия на глубине 10-20 метров устанавливают специальные лаборатории, которые снабжены всем необходимым оборудованием. Для исследования океана специальной аппаратурой оснащаются и подводные лодки. Также в изучении океанских глубин принимают участие специальные суда, самолеты и спутники Земли.

Для того, чтобы получить наиболее полные сведения, исследователи разных стран объединяются. Изучение Мирового океана имеет большое значение для поиска полезных ископаемых, рыболовства и судоходства.

Как снимают документальные фильмы

Съемка на глубине 8-10 тысяч метров — задача не из легких. Однако человечество решило и эту задачу. Современные батискафы и глубоководные субмарины оснащены множеством камер, что дает возможность снимать трехмерное видео, а также для съемок используется мощнейшее осветительное оборудование, ведь на океанском дне царит кромешная темнота.

Загадки

Океан всегда притягивал человека своей неизвестностью. Несмотря на то, что в последние десятилетия океанография очень продвинулась в своем развитии, некоторым загадкам, связанным с океанскими глубинами, человек так и не нашел объяснения.

Бермудский треугольник

Загадочное место, именуемое Бермудским треугольником, располагается рядом с одноименными островами и Флоридой. Первыми жертвами загадочного места стали члены экипажа военного самолета в 1945 году. Пилоты до последнего выходили на связь с диспетчером и говорили, что на них надвигается белая вода. Далее самолет бесследно исчез вместе с людьми, которые были на борту. Борт, направленный им на помощь, постигла та же участь.

В общей сложности в Бермудском треугольнике исчезло около 50 военных и морских судов. В 80-е годы прошлого века случаи исчезновения стали гораздо реже.

Марианская впадина

Марианская впадина является самым глубоким местом на Земле относительно уровня моря.

Ее глубина составляет более 11 тысяч метров, а давление на дне превышает атмосферное в 1100 раз!

Казалось бы, в таких условиях жизнь невозможна, но некоторые факты говорят об обратном.

Американские исследователи столкнулись с шокирующей ситуацией: глубоководный аппарат с металлическими стенами толщиной 15 сантиметров опускался на дно Марианской впадины. Как только он достиг крайней точки, исследователи услышали страшный скрежет. Аппарат начали тут же поднимать на поверхность. Увидев его, команда пришла в ужас: батискаф был сильно помят, в некоторых местах даже отстала краска, а трос, на котором его погружали (его толщина 20 сантиметров), был почти полностью перекушен. К сожалению, пострадавший борт не был оснащен камерами, и о причине столь серьезных повреждений можно только догадываться.

Подобная история произошла и с немецкими учеными. При спуске борта Хайфиш случилось нечто, что до ужаса испугало всю команду: аппарат внезапно прекратил движение, а камеры начали фиксировать существо, похожее на огромного ящера, который пытался прокусить судно. Команда не растерялась и отпугнула монстра мощным осветительным прибором, после чего он скрылся и больше не появлялся.

В 90-е годы прошлого столетия возникло множество легенд и невероятных историй о Марианской впадине: браконьеры рассказывали о том, что в этом месте часто видно свечение, мелькание огней, а иногда судно начинает буксовать, будто натыкаясь на что то.

Летучий голландец

Легенда о Летучем голландце известна всем, кто какое-либо отношение имеет к морю. Эта история имеет множество интерпретаций, но в общих чертах звучит так: корабль во главе с капитаном, который был пьяницей и богохульником, близ Мыса Доброй Надежды попал в сильный шторм. Команда просила капитана пристать к берегу, но он был непреклонен. За команду вступился штурман и начал спор с капитаном, однако тот достал пистолет и выстрелил в несчастного. Та же участь постигла других матросов, посмевших выразить свое недовольство. Бог проклял капитана вместе с его судном, и теперь он никогда не сможет причалить к берегу.

Многие матросы утверждают, что видели призрак корабля, что по их мнению, сулит большую беду. В 19 веке всего за несколько лет было зафиксировано 1826 обращений, связанных с летучими голландцами. И по сей день мореплаватели рассказывают, что видели в море загадочный корабль без огней.

Волна-убийца

Волна-убийца долгое время относилась к разряду морских суеверий, однако в настоящее время ученые нашли неопровержимые доказательства реальности существования этого природного явления. Волна-убийца представляет собой внезапно возникающую огромную волну высотой 20-30 метров: это высота девятиэтажного дома. Предсказать время и место появления волны невозможно, а ее мощная сила представляет опасность даже для современных лайнеров.

Первый случай столкновения человека с этой страшной волной задокументирован в 1933 году. Жертвой волны стал американский военный корабль. Стихия настигла борт в водах Тихого океана. Члены экипажа, которым удалось выжить, рассказывали о внезапно возникшей волне высотой 24 метра. По их словам, стихия исчезла так же внезапно, как и появилась.

Последнее нападение волны было зафиксировано в 1995 году: экипаж английского лайнера попытался оседлать огромную волну высотой 30 метров, но судно сильно пострадало.

Гигантские обитатели

В открытом океане человеку иногда приходилось встречаться с огромными загадочными существами.

В 1976 году американские исследователи проводили работы неподалеку от Гавайских островов, закинув на глубину 165 метров два трала. Внезапно судно начало сильно вести в сторону: члены экипажа поняли, что в оборудовании запутался кто-то из морских обитателей. Подняв тралы на судно, ученые испытали настоящий шок: в ловушку попалась огромная акула, ее длина составляла около пяти метров, а вес 750 килограмм. Огромная пасть акулы была широко раскрыта, ее обрамляли толстые губы черничного цвета. Акула была доставлена на сушу и изучена специалистами: оказалось, что животное принадлежит к классу тихоходных фильтраторов, но, в отличие от своих сородичей, обитает исключительно на больших глубинах.

В 1915 году неподалеку от острова Ирландия немецкая подводная лодка торпедировала английский корабль. Судно быстро пошло ко дну, но примерно через 15 минут раздался громкий взрыв и в фонтане обломков корабля и морской воды экипаж увидел живое существо огромного размера. Внешне оно напоминало крокодила, имело 4 лапы. Зверь, упав на воду, извивался несколько секунд, а затем исчез в глубине.

В настоящее время многие моряки рискуют пересекать большие расстояния на небольших лодках. Это дает из возможность близко созерцать океанскую гладь и видеть то, что происходит в ней. Английский мореплаватель Джон Риджуей рассказал о необычном случае, который произошел с ним в открытом океане: Джон вместе с напарником в ночное время переплывали на небольшой лодке от полуострова Кейп-Код до Ирландии. Напарник спал, а Джон был на веслах. Далее со слов Джона:

Ночь была темная, даже луна не освещала морскую гладь. Я спокойно работал веслами и смотрел на воду. Вдруг нечто, похожее на торпеду, стало быстро приближаться к нашему судну. От страха я не мог вымолвить ни слова, даже крик застыл у меня в горле. Существо быстро настигло нас, ударилось о лодку и исчезло в глубине воды.

В дальнейших рассказах об этой загадочной ситуации Джон утверждал, что длина зверя, преследовавшего его лодку, была около одиннадцати метров.

Ужасающая находка была обнаружена 2012 году в районе Тоямского залива. Местные рыбаки выловили гигантского кальмара: длина его тела составила 30 метров, а вес — одна тонна. Такое животное запросто может проглотить небольшое судно.

Другие тайны

Множество тайн и загадок таят в себе морские глубины. Ученые шутят, что подводный мир изучен хуже, чем обратная сторона Луны, и это действительно так: жизнь океана изучена человеком всего на пять процентов.

Саргассово море

Еще одно загадочное место нашей планеты, которое часто путают с Бермудским треугольником. Феномен этого места заключается в том, что вода здесь двигается по часовой стрелке, образуя гигантскую воронку. Кроме того, здесь часто можно увидеть миражи: например, солнце одновременно на востоке и на западе. Ранее мореходцы рассказывали, что здесь можно встретить плотоядные водоросли. Разумеется, таких хищников там нет, однако мелкие водовороты, вызванные сейсмической активностью, вполне могут вызвать крушение небольших судов.

Море дьявола

В Тихом океане есть место под названием Море дьявола, оно не отмечено ни на одной карте, однако известно всем мореплавателям, и суда стараются обходить его стороной. Здесь происходило и происходит большое количество кораблекрушений, часто внезапно возникают сильные бури, которые меняются зыбью. Участок океанского дна здесь сейсмически активен, часто и быстро происходит формирование вулканических островов. Кроме того, здесь очень высокая циклоническая деятельность: часто бушуют тайфуны и тропические циклоны.

Водоворот Мальстрема

Это место располагается в Норвежском море. Феномен заключается в том, что ежедневно два раза в сутки здесь возникает водоворот, сила которого в сотни раз превышает силу обычных океанских течений. Интересно, что примерно раз в полгода водоворот внезапно меняет свое направление.

Неопознанные подводные объекты

В Персидском заливе есть место, где периодически возникают огромные светящиеся вращающиеся круги. Ранее ученые объясняли их появление свечением планктона, которое вызвано подводными землетрясениями. Однако эта теория не объясняет правильной формы светящихся объектов и исходящих от них ярких лучей.

Возможные объяснения

Загадки Мирового океана давно терзают умы ученых. Загадочным явлениям, связанным с исчезновением самолетов и кораблей в аномальных зонах, есть несколько объяснений.

Вот некоторые наименее фантастические из них:

1. На дне океана имеются огромные запасы сероводорода и метана. Под воздействием тектонической активности метан переходит в газообразное состояние и поднимается со дна вверх. Газ в виде огромного пузыря концентрируется на поверхности воды, что вызывает сбои в работе навигационных систем самолетов и кораблей. Изменение плотности воды в местах скопления метана вызывает крушение кораблей.
2. Другое объяснение аномальных явлений заключается в воздействии на человека так называемого инфразвука. Это звук, возникающий на опасной для человека частоте под воздействием тех же газов. Инфразвук способен вызвать помутнение человеческого рассудка и необъяснимые приступы паники, во время которых человек может легко выброситься за борт корабля.
3. Существует и еще одно объяснение океанским загадкам: в аномальных зонах сила земного притяжения несколько больше, чем на всей планете. Это вызвано формированием и течением здесь теплого движения Гольфстрим. Уменьшение количества катастроф в опасных зонах океана ученые объясняют развитием технического прогресса и усовершенствованием навигационного оборудования.

Интересные факты

В настоящее время множество усилий прикладывается учеными для изучения Мирового океана, однако до сих пор он изучен не более, чем на пять процентов.

Вот несколько интересных фактов об этой загадочной части нашей планеты:

1. Срединно-океанский хребет имеет длину 70 тысяч километров, а подводные вулканы извергают столько лавы ежегодно, что ее хватило бы, чтобы покрыть толщиной один метр треть территории России.
2. Половину кислорода в мире вырабатывают водоросли-планктоны.
3. В Мировом океане растворено более двадцати семи тонн золота. Это богатство оценено в квадриллион долларов.
4. Океанская среда является идеальным местом для жизнедеятельности вирусов и бактерий. В одном миллилитре морской воды, взятой у берегов Кораллового моря, специалистами было обнаружено несколько тысяч неизвестных микроорганизмов.
5. Если нырнуть в океан на глубину больше 3500 метров, вероятнее всего вам повстречается животное, неизвестное науке, — настолько мало известно об обитателях океана.
6. Талласофобия — боязнь океана. Человека может пугать купание, мысли о морских жителях или даже изображение океана.
7. На долю Тихого океана приходится половина растительного и животного мира всего Мирового океана.
8. В Тихом океане имеется около 30 тысяч подводных гор, из них изучено менее 1%.

Видео

Посмотрите интересное видео о тайнах Мирового океана.

Источник