Почему же океан остается пока недостаточно изученным? Да потому, что океан — грандиозно сложная система, и для понимания его поведения необходимы колоссальные усилия и соответствующее время. Поставим перед собой такой вопрос: какое количество информации нам потребовалось бы только лишь для того, чтобы описать физическое состояние океана, задать скорости течений, температуру и соленость воды на различных уровнях, спектры поверхностных и внутренних волн, а также спектр турбулентности.
Допустим, что мы разделили океан на квадраты 25 X 25 кв. км, чтобы узнать эти характеристики для каждого из квадратов. На площади Мирового океана их уложилось бы около 1 млн. Более крупные квадраты брать нельзя, так как характеристики состояния океана уже не будут в них одинаковыми. (В действительности, например, данные о глубинах океана необходимо получать в значительно более мелких квадратах, нло-щадыо около 1 кв. км.) Для описания таких характеристик океана, скажем на его 20 горизонтах, вместе с характеристиками спектра поверхностных волн нам было бы необходимо использовать, как минимум, 10 000 чисел, а для полного, хотя и сравнительно грубого, описания физического состояния океана в целом потребовалось бы около 10 млрд. чисел. Такое же количество чисел нужно, например, использовать для задания местоположения (координат) каждого из всех жителей нашей планеты. Но и это не все: так как океан «живет», то есть непрерывно изменяет свои характеристики, эти 10 млрд. чисел надо было бы обновлять, скажем, каждые несколько часов.
И это только при описании лишь физического состояния океана. Пас же интересует также химический состав вод, количество растворенного кислорода, количество взвешенных твердых частиц, характеристики биомассы, количество и состав питательных веществ, строение дна до максимальных глубин, сейсмическая деятельность на дне океана и многое другое. Для оценки всего этого требуется почти астрономическое количество информации. Пока мы ее не имеем и едва ли будем иметь в течение ближайшего десятилетия.
Назовем несколько из самых насущных проблем, ждущих своего разрешения.
Это прежде всего все то же течение Гольфстрим. Оно вот уже в течение многих миллионов лет греет западную Европу, и в особенности Скандинавию. Многое в природе течения уже понятно. Оно проходит через Флоридский пролив и течет вначале вдоль восточного берега Соединенных Штатов. Но вот около мыса Гаттерас оно неожиданно отрывается от берега и устремляется на северо-восток в открытый океан. До сих пор ни одна из теорий Гольфстрима не может дать удовлетворительного объяснения причин этого отрыва.
Внутренние волны в океане… Если вы видите совершенно гладкую, спокойную поверхность воды, это совсем не значит, что и во внутренних слоях все спокойно. Там могут «бушевать» настоящие штормы из внутренних волн. Кавычки здесь поставлены потому, что эти волны очень медленные, их периоды составляют десятки минут и часы, но амплитуды могут достигать сотен метров. Что такое внутренние волны — в принципе ясно. Мы привыкли наблюдать колебания поверхности воды. Поверхность воды — это граница воды и воздуха, то есть двух сред с разной плотностью. Но ведь и в глубинах океана находятся слои с разной плотностью. Представые теперь границу между двумя такими слоями. В покое она, как и поверхность воды, горизонтальная. Но вот какая-то причина заставляет тяжелый слой подняться, выгнуться горбом. Потом под действием силы тяжести он идет вниз, и возмущение распространяется во все стороны — это бегут внутренние волны. Каковы главные источники внутренних волн? Как эти волны взаимодействуют друг с другом, с поверхностными волнами и с турбулентностью в толще воды? Как рассеивается энергия внутренних волн? Нет сомнения, что в конечном счете волновая энергия переходит в тепловую, но не сразу, а превращаясь вначале в какие-то более мелкомасштабные движения. В какие и каким путем? Все это еще предстоит выяснить.
Как уже выше говорилось, в последнее время выяснилось (благодаря применению более чувствительных приборов), что океан в сущности можно уподобить огромному по размерам «слоеному пирогу». Он весь состоит из очень тонких по сравнению с глубиной океана, внутренне почти однородных слоев. Допустим, вы ставите эксперимент и определяете, как изменяется плотность воды с глубиной. При этом обнаруживается, что хотя она с глубиной, в общем, возрастает, но очень неравномерно. Она остается почти постоянной, пока вы находитесь в пределах слоя, и резко меняется, когда вы пересекаете границу слоев. Пока нет однозначного ответа, из-за чего возникает такая слоистая структура.
Читать дальше