Николай Вершинский - Загадки океана

Недавно советскими учеными предложен новый метод измерения, основанный на эффекте когерентного антистоксовского рассеяния света (КАРС). Сущность его заключается в том, что поверхность океана освещается поляризованным светом лазера. О температуре воды судят по отношению двух взаимноперпендикулярных компонент отраженных лучей. Ученые предполагают, что разработка метода КАРС позволит измерять поверхностную температуру океана с погрешностью не более ±0,1 °C.

А пока для получения точных данных проводятся одновременные исследования океана с помощью НИС, автоматических буев, самолетов и искусственных спутников Земли.

Удельная электропроводность. Эта величина важна для изучения различных свойств океана. Она представляет собой проводимость столба воды длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м 2. Величиной, обратной ей, является удельное сопротивление.

В морской воде электрическое сопротивление зависит от температуры, солености и гидростатического давления.

Пульсации температуры и солености затухают в океане с различными скоростями. Это очень важная особенность: сравнение затухания двух кривых позволяет установить время начала пульсаций от прошедшего объекта. Можно узнать, когда он прошел.

Исследование нарушений микроструктуры в океане можно анализировать и с помощью других физических свойств: датчиков пульсаций скорости звука или датчиков, регистрирующих изменения коэффициента пропускания света. Параметры эти интересуют океанологов — акустиков и океанологов — оптиков. Они важны не только для изучения микроструктуры. Например, информация о скорости звука позволяет уточнять работу судовых эхолотов и гидролокаторов. Акустическая связь в океане и сверхдальнее распространение звука также нуждаются в информации о скорости звука. А изучение светового режима вод океанов привело к возникновению оптической океанографии, решающей широкий круг задач.

Соленость. Есть несколько определений солености. Общепринятое — общее количество растворенных солей в 1 кг морской воды.

Парадоксальный факт — нет прибора, который мог бы прямо определить содержание соли в воде с достаточной точностью. Она выявляется по электропроводности воды или по показателю преломления света с помощью интерферометра.

Ученые некоторых стран вообще отказались от измерения солености в ходе экспедиций и стали пользоваться упрощенной формулой, полагая, что во многих случаях ни стратификация, ни циркуляция, ни адвекция, ни конвекция не зависят от солености, а все эти процессы определяются только температурой вод.

Однако знание солености воды очень важно для морских биологов. Многие морские животные погибают, если соленость воды становится выше допустимого предела. Это происходит, например, в Азовском море с некоторыми видами рыб (бычками и судаком).

В 1987 г. член — корреспондент АН СССР К. Н. Федоров в докладе на Ученом совете Института океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР отметил, что соленость в Мировом океане играет куда большую роль, чем это принято думать. Он привел много интересных фактов.

Например, по данным советского ученого А. И. Перескокова, более чем в 40 % объема Мирового океана соленость обеспечивает создание стратификации, благоприятной для развития конвекции по типу двойной диффузии. Это очень важно с точки зрения влияния океана на климат. Под влиянием солености происходит трансформация водных масс Мирового океана, обеспечивается вентиляция термоклина, возникает глубокая конвекция и происходят многие другие удивительные явления, в том числе образование солевых пальцев и загадочных гигантских линз.

Советский ученый Б. А. Каган подсчитал, что ледовый режим Северного Ледовитого океана тесно связан с соленостью. Если бы удалось повысить соленость арктических вод, то, возможно, удалось бы полностью освободить Северный морской путь от льда!

А американский ученый У. Брокер отметил, что только благодаря повышенному значению солености в Северной Атлантике последние 9 тыс. лет европейцы живут в относительно теплом климате. Доктор Виллебранд из ФРГ предупреждает: надо следить за тем, чтобы соленость вод Северной Атлантики не понижалась. Иначе направление циркуляции вод в Атлантике может измениться на противоположное, что приведет к наступлению новой ледниковой эпохи. Вот какое важное значение имеет соленость.

Плотность. Гидрофизикам требуется знать плотность воды в океане на разных глубинах. Плотность обычно вычисляют по измеренной температуре и удельной электропроводности с внесением поправки на гидростатическое давление. Это — косвенный метод; прямой метод позволил бы повысить точность измерения одного из самых главных физических параметров океана. Но нет удобного прибора, который мог бы работать в широком интервале глубин — от поверхностных слоев хотя бы до средней глубины океана (3710 м).