Планета бурь - Олег Орестович Фейгин

Еще не так давно в научной среде бытовало мнение, что Мировой океан, несмотря на отдельные штормы, в целом являет собой нечто неизменное, неторопливое и спокойное. Его приливы и отливы медленно и равномерно накатывают прибрежные волны, повторяя одну и ту же картину изо дня в день, из года в год, из столетия в столетие. Однако против этой модели, описывающей поведение двух третей земной поверхности, в конце концов решительно возразили гидрологи и гидрофизики.

В новой исторической концепции эволюции Мирового океана нет места никакому однообразию и постоянству, ведь, согласно современным воззрениям, моря и океаны интенсивно меняются у нас на глазах, но мы этого просто не замечаем. Именно так представляют себе ученые глобальную модель гидросферы, неожиданно включающей высокую изменчивость океанических процессов. Таким образом получается, что морская стихия наделена непостоянным и буйным норовом, а медлительная торжественность, с которой она катит свои волны, глубоко обманчива.

Все дело в масштабах океанических явлений, ведь происходящие в этой части гидросферы процессы столь грандиозны, что зачастую интуиция нас просто обманывает. Вот простой пример: если мы всплеснем воду в тарелке или чашке, то во все стороны побежит рябь. А вот в океане любое волнение еще и повинуется действию инерционной силы, вызванной суточным вращением Земли, так что волны и любые течения отклоняются от прямой линии. В Северном полушарии они поворачивают вправо, в Южном полушарии – влево.

Приглядимся к волнам в нашей посудине – когда они достигнут стенки, то тут же вернутся назад, встретятся со своими отставшими собратьями и в конечном итоге создадут достаточно сложную волновую картину. Это свойство волновых процессов физики называют интерференцией. Совсем иначе ведет себя необозримый волновой фронт в океане: достигнув берега, там он обычно огибает сушу, а вблизи экватора совершенно неожиданно поворачивает в открытое море.

Еще сложнее взаимодействуют океан и атмосфера. Представим себе вполне идиллическую картину неохватной водной глади вдали от берегов, когда лишь легкий бриз струится вдаль монотонно за счет поверхностного трения, подгоняя перед собой мелкие волны. Но вот вдалеке замаячит берег – и тихие волны сразу же превращаются в шумный прибой, набегая друг на дружку и сбиваясь в пенные гребни. Океан как бы становится на дыбы вблизи препятствия, и его уровень неожиданно поднимается – в среднем более чем на метровую высоту. У берега скапливаются огромные массы воды. Даже у самого дна чувствуется, как возросло давление водяной толщи, и под ее напором вода в глубине моря начинает течь назад.

Ни моряки, ни рыбаки, ни исследователи до сих пор не имеют детальных карт рельефа морского дна. Поэтому есть доля правды в том, что дно океана нам известно хуже, чем поверхность обратной стороны Луны или лик Марса и даже Меркурия. Нужды науки, мореплавания, промысла требуют карт, составленных не по точкам и линиям, а по площадям.

Первые промышленные образцы сканирующих и многолучевых эхолотов, с помощью которых можно получить рельеф дна в полосе шириной до 40 миль, уже созданы. Еще более обнадеживающим представляется метод акустической голографии, который позволяет получить детальные карты важнейших районов дна Мирового океана.

В последние годы ученые значительно продвинулись в изучении гидрофизики океана, открыв удивительные синоптические вихри в океане, подобные тем, что мы наблюдаем в атмосфере. Оказывается, прежние представления о течениях в океане как о широких и глубоких «реках» оказались упрощенными, и в действительности основная энергия океанских течений сосредоточена именно в подобных вихрях. А если рассматривать усредненные за несколько месяцев показатели их движения, то мы придем к тем течениям, которые известны нам со школьной скамьи, что позволяет предложить целый ряд физико-математических моделей, открывающих возможность прогнозировать вихревую изменчивость океана. Помимо синоптических, открыты и описаны так называемые фронтальные вихри – их можно назвать закрутившимися в спираль. Это отколовшиеся ветви таких струйных течений, как Куросио, Оясио, Северо-Тихоокеанское, Гольфстрим. Моделирование вихревых возмущений важно и для морского транспорта, и при освоении биологических и энергетических ресурсов океана.

Наконец, океанологи открыли глубинные противотечения турбулентного движения воды в приповерхностных слоях океана, а также микротечения в толще вод, вызванных изменчивостью температуры и солености тонкослойных придонных течений. Много нового также дало изучение так называемых внутренних волн в океане, возникающих вследствие вертикальной неустойчивости слоев из-за перепада плотности океанских вод.

Таким образом, гидрофизические исследования существенно изменили наши представления о вертикальной и горизонтальной циркуляции вод в океане. Сейчас перед исследователями стоит задача дать единое объяснение процессов, протекающих в океане, включая и поверхностное волнение. Ученые надеются, что в ближайшие годы будет создана единая модель поведения поверхности Мирового океана, включающая и штормы, и полный штиль, и мертвую зыбь. Для этого задействованы океанологические спутники, гидрологические судна и международная глобальная сеть плавучих автоматических станций, с помощью которых океанографы получают регулярную информацию о состоянии морей и океанов. Все это вместе со схемой сбора данных, которой располагают метеорологи благодаря глобальной сети метеостанций, наконец-то позволит выяснить, какие блюда готовит Мировой океан в своей кухне погоды.

Современное гидрологическое оборудование включает многочисленные автоматические приборные станции, закрепленные на якоре посреди океана, – это стационарный метод наблюдения за ним. Если же ученые намерены исследовать морские течения, они используют мобильную технику – плавучие буи. Новейшие модели буев позволяют наблюдать даже за подводными течениями! Они погружаются на определенную глубину и дрейфуют, изо дня в день отмечая температуру моря и его соленость. Через каждые десять дней они всплывают и передают по спутниковой связи свои координаты и собранные данные. Сразу после этого сеанса они снова погружаются на заданную глубину и продолжают вести наблюдения. Сейчас в разных частях Мирового океана используются несколько тысяч подобных буев для воссоздания детальной схемы поверхностных и глубинных течений.

Еще обширнее информация, собранная метеоспутниками. За 3–4 месяца они успевают обследовать весь земной шар, наблюдая за движением волн и температурой воды. Многие из них определяют и средний уровень моря, фиксируя самые крохотные перепады высот, равные всего нескольким сантиметрам! Казалось бы, эта неровность очень мала, но она порождает морские течения.

Но вот все данные собраны. По ним составляется подробная карта Мирового океана. Только теперь ученые-океанографы узнали, почему их предшественникам было так трудно выяснить местонахождение Гольфстрима. Эта громадная океаническая «река» начинается в Мексиканском заливе, но, приближаясь к Европе, разветвляется на множество мелких потоков, образуя обширную дельту, напоминающую дельту таких крупных континентальных рек, как Волга, Амазонка или Нил.

В Северной Атлантике и Северном Ледовитом океане воды Гольфстрима остывают и погружаются вглубь. Там, на средних глубинах, эта безбрежная «река» поворачивает на юг. Ее поток достигает окрестности Южного полюса, где