Гмуркане до дъното на океана. Как се изучава океанът. Човекът владее дълбините

Потапянето на човека в океана първоначално преследва чисто практически цели: ремонт на подводни части на кораби или пристанищни съоръжения и т.н. И едва много години по-късно човекът започва да се гмурка в дълбините на океана за научни цели. Но осъществяването на тази дългогодишна човешка мечта беше свързано с изключително големи трудности. На първо място, човекът трябваше да бъде изолиран от огромното налягане на водата. Налягането на воден стълб с височина 10 m е 1 atm. Но когато човек се потопи на тази дълбочина, налягането на въздушния стълб, поставен над него, се добавя към налягането на водата, което също е равно на 1 атм. Така, намирайки се на дълбочина 10 м, човек вече изпитва налягане от 2 атм.

Примитивен скафандър (гравюра).

Първият подводен апарат за потапяне на хора, т. нар. водолазен звънец, е построен през 1538 г. в испанския град Толедо и е тестван на река Тежу. През 1660 г. немският физик И. Х. Щурм и през 1717 г. английският астроном и геофизик Е. Халей построяват по-модерни водолазни камбани. Камбаната на Халей, въпреки факта, че е направена от дърво, е била потопена на дълбочина 20 м и е имала специален отвор за издишване на въздух. През 1719 г. селянинът от село Покровское близо до Москва Ефим Никонов предлага първото автономно водолазно оборудване и създава проект за първата подводница, която нарича таен кораб. Според инструкциите на Петър I такъв кораб е построен, но по време на тестването е повреден. След смъртта на Петър I правителството отказа на Никонов средствата, необходими за ремонта на кораба, и изобретението беше забравено.

Хидростат "Север-1".

Впоследствие се появяват много нови дизайни на оборудване за гмуркане, но едва през последната четвърт на 19 век. успя да създаде такива технически устройства, които позволяват на човек да работи свободно под вода. През 1882 г. е открито първото водолазно училище в Русия, което изиграва голяма роля в развитието на гмуркането. През 1930 г. нашите водолази се спускат на дълбочина 100-110 м в специални скафандри. В момента водолазните костюми позволяват на човек да се гмурка на дълбочина над 200 м. Тези тежки водолазни костюми са предназначени за спасителни, ремонтни и други дейности.

Изследователите на моретата и океаните се нуждаеха от леки устройства за гмуркане, които биха осигурили по-голяма човешка мобилност под водата. Такива устройства - резервоари за гмуркане - са създадени през 40-те години на 20 век. френски инженери. Рекордната дълбочина на гмуркането на хора е около 100 m.

Но нито тежките, нито дори по-леките водолазни костюми гарантират, че човек може да се гмурне на голяма дълбочина.

Батискаф "Триест".

Учени и инженери от много страни са разработили подводни превозни средства - хидростати и батисфери, които са били спуснати от кораба върху стоманени кабели.

В СССР хидростатът е построен през 1923 г. и в продължение на много години се работи върху него в Черно море и Финския залив. През следващите години у нас бяха построени подобрени хидростати GKS-6, Sever-1 и др.. С тяхна помощ беше възможно да се гмуркате на дълбочина до 600 м. Хидростати също бяха построени в САЩ, Италия и други страни .

През 40-те години се появяват нови подводни превозни средства - батискафи, които могат самостоятелно да се гмуркат и да излизат от големи дълбочини. Първият батискаф е създаден през 1948 г. от швейцареца О. Пикар и е наречен FNRS-2. Първото гмуркане на него е направено в Атлантическия океан на дълбочина само 25 м. Второто спускане е извършено без хора на дълбочина 1400 м.

През август 1953 г. J. Guo и P. Wilm се гмуркат на дълбочина 2100 м на батискафа FNRS-3.Този рекорд продължава само месец и половина. В края на септември 1953 г. О. Пикард и неговият син Дж. Пикар на батискафа "Триест" край бреговете на Западна Африка достигнаха дълбочина от 3150 м. Но през февруари 1954 г. Дж. Гуо и П. Уилм в същото зона на океана се потопи на дълбочина 4050 м и постави нов рекорд.

През 1957 г. Съединените щати закупиха и преоборудваха Trieste, а през 1959 г. започна нова серия от рекордни гмуркания. На 15 ноември 1959 г. на Марианските острови в Тихия океан Триест достига дълбочина от 5530 м, а на 8 януари 1960 г. - 7025 м. Жак Пикар участва и в двете гмуркания, в първия случай с Андреас Рехницер и във втория с Дон Уолшам. На 23 януари 1960 г. се отбелязва най-великото събитие в историята на навлизането на човека в дълбините на океана. Жак Пикар и Дон Уолш се гмурнаха на батискафа Trieste в Марианската падина на Тихия океан и достигнаха дъното на дълбочина 10 912 m (максималната дълбочина на Световния океан в тази падина е 11 022 m). Триест остана на дъното на Марианската падина 30 минути. Учените са видели със собствените си очи, че въпреки огромното налягане (1100 atm), най-дълбоките слоеве на океанската вода са обитавани от живи организми. Изследователите измерват температурата (+ 3,0 ° C) и радиоактивността на водата в самото дъно на падината.

В СССР, САЩ, Япония и други страни учени и инженери също са работили върху създаването на контролирани подводни апарати за изследване на средни дълбочини. Научните океанографски подводници и мезоскейпи станаха такива устройства. Досега подводниците са получили по-широко разпространение. Първият от тях, „Северянка“, е оборудван в СССР и от 1958 г. провежда изследвания в Баренцово море.

В САЩ през 60-те години са построени двуместни малки лодки „Кабмарин” и „Наутилет” за биологични и геоложки изследвания на малка дълбочина. Капацитетът на подводницата "Алвин" е същият, нейната дълбочина на гмуркане достига 1850 м. Четириместната лодка "Алуминаут" достига 4500 м. В Япония през 1960 г. е построена четириместна изследователска лодка "Куро-Сио". , предназначена за гмуркане до 200 m , а през 1968 г. четириместната изследователска подводница Shinkai. Предназначен е за океанографски, риболовни и геоложки наблюдения на дълбочина до 600 m.

Друг тип подводно превозно средство, двуместната „гмуркаща чиния“ Denise, е построена във Франция. Този апарат е компактен плосък дизайн с диаметър само 2,85 м и височина 1,4 м. Той се транспортира на кораб и се потапя във вода, ако е необходимо. "Дениз" може да плува на дълбочина до 300 м и на разстояние от 3 мили (5,5 км).

Завладяването на океанските дълбини от човека беше изключително важно, особено за изучаването на живите организми и геологията на дъното. С помощта на подводни апарати са получени нови данни за оптичните и акустичните свойства на водата в океаните и моретата.

Основната операция в океанографията е изграждането на хидроложка станция. Всеки океанографски кораб е оборудван с лебедка, която спуска инструментите до максималната възможна дълбочина, а по време на станцията физиците измерват температурата на водата и вземат проби на стандартни, международно договорени дълбочини (хоризонти). Когато корабът е неподвижен и, доколкото е възможно, се държи неподвижно с помощта на винтове, серия от инструменти се спускат зад борда, така че последният от тях да е на максимална дълбочина, с други думи, на самото дъно. Когато операцията приключи, следващата серия се спуска надолу и се изследва горният слой, съседен на първия, и така нататък, докато достигнат самата повърхност.

По време на хидроложката станция се използват два класически океанографски инструмента - наклонна бутилка и наклонен термометър. Това са най-старите инструменти: океанографи от всички страни ги използват от около деветдесет години.

Схематично накланящият се батометър се състои от метална тръба, завършваща с два външни клапана. Оставят го отворено. Специална тежест, изпратена от повърхността, удря вентила, затваря го и обръща бутилката на лостово устройство. Батометърът трябва да се обръща, тъй като към външната му страна са прикрепени два накланящи се термометъра, разположени така, че да измерват температурата на нивото на обръщане. Живачният стълб на термометрите има стеснение, където живакът се счупва; Температурата се определя от обема на отделения живак.

Обикновен термометър, поставен в същата стъклена обвивка или тръба, ви позволява да коригирате грешката, която възниква, тъй като показанията се записват на борда на кораба, тоест при температура, различна от тази в точката на измерване. Дебелостенната стъклена тръба, в която са затворени и двата термометъра, ги предпазва от въздействието на налягането в дълбочина.

Има и друг вид накланящ се термометър, при който защитната тръба е отворена в единия край. Такъв термометър, изложен на налягането на околната вода, в резултат на компресия на стъклото, регистрира температура, която се различава от температурата (показана от защитен термометър. Тогава, знаейки коефициента на компресия на стъклото и обема на освободен живак, когато сравняваме двете температури, получаваме стойността на налягането, с други думи - дълбочината, на която е направено измерването.В такива случаи накланящите се бутилки са оборудвани с две втулки за накланящи се термометри: едната за защитените, другата за Когато серията се вдигне на борда, температурата се записва и водата от бутилките се излива в малки бутилки и се съхранява за последващи анализи.

От всички такива анализи един е основен, а останалите са допълнителни. Тъй като морската вода съдържа средно 35 грама соли на литър, е необходимо да се знае нейната соленост, защото само чрез познаването на тази стойност и температура може да се изчисли точно плътността на ВОДАТА. А концепцията за плътност е крайъгълният камък на океанографията и лежи в основата на всички хипотези за водните маси и всички динамични изчисления на движението на тези водни маси.

Доскоро солеността се определяше по метода на химичния анализ, разработен в началото на века от датчанина Кнудсен. Този метод осигури точност до +0,01°% (ppm) – напълно достатъчна за повечето динамични изчисления. През последните десет години британците и американците създадоха и въведоха в индустрията лабораторни инструменти, които работят на принципа на електромагнитната индукция и определят солеността със същата точност като метода на Кнудсен. Предимството на тези електрически измерватели на соленост е, че, първо, те могат да се използват на борда на кораб, и второ, позволяват непрекъснати измервания. Несъмнено бъдещето принадлежи на този метод.

Преди две години беше предложено още по-практично устройство - сонда, спусната от повърхността на дъното. Измерва температура, съдържание на хлор и налягане. Всички непрекъснати измервания на тези три параметъра се записват от записващо устройство на борда, след което получените резултати се подават в електронен компютър, който изчислява разпределението на температурата и солеността в зависимост от дълбочината. Изглежда, че суматохата със записването на показанията на термометъра, вземането на водни проби и анализите приключи. Най-после морските физици имат идеално устройство!.. Сондата обаче има голям недостатък - неимоверно скъпа е. Ето защо много океанолози са скептични относно този нов продукт. Но освен високата цена, той има и друг недостатък - изисква електрически кабел, който е неудобен за работа и бързо се поврежда.

Идеята за дизайн трябва да следва пътя на създаването на автономна сонда, която свободно потъва на дъното, която, докато се гмурка, ще изпраща информация на борда под формата на ултразвуков код. След като достигне дъното, сондата трябва да изхвърли баласт и да се издигне на повърхността. В нашия век на електронни технологии възможността за създаване на такава сонда е съвсем реална.

От всички анализи на морска вода само определянето на съдържанието на хлор може да се извърши in situ (непрекъснато) с помощта на електронно устройство. Когато става въпрос за определяне на други компоненти на морската вода, океанографите все още са на милостта на инструментите за вземане на проби.

За биологични изследвания и за потвърждаване на някои физични теории за разпределението на водните маси в океана е необходимо да се знае съдържанието на разтворен кислород в морската вода. Това се прави по стария метод на Winkler. Тъй като съдържанието на разтворен кислород в пробата се променя бързо, първият етап от анализа трябва да се извърши на борда, веднага след вземането на пробата. Вторият етап се извършва или в корабната лаборатория, ако има такава, или на брега. В момента се използват електронни устройства за определяне на съдържанието на разтворен кислород в морската вода, но, от една страна, тяхната точност все още е напълно недостатъчна, а от друга, сензорите на тези устройства никога не са били потапяни на средна или голяма дълбочина. .

Биолозите, в допълнение към разтворения кислород, се интересуват от съдържанието на хранителни соли в морската вода: фосфати, нитрати, силициев диоксид, от които зависи животът в океана. За определяне на тези елементи се извършват лабораторни химични анализи или се използва фотометричен метод.

За някои специални изследвания океанографите използват накланящи се бутилки от различен тип от описаните по-горе. Изработват се от метал или пластмаса (последните се използват основно за определяне на съдържанието на разтворен кислород), като капацитетът им е различен.

За изследване на радиоактивността - както естествена, така и в резултат на радиоактивни отлагания - се използват много големи батометри; системата за затварянето им зависи от изобретателността на проектанта.

Температурата на океанската вода е много променлива, особено в горните слоеве. Ето защо е интересно да се определи в точки, разположени възможно най-близо една до друга.

Въпреки това, тъй като корабът не може да бъде спиран твърде често за хидроложки станции, океанографите използват батитермограф, който се спуска от кораба по време на движение. Батитермограф. Конструкцията на този уред позволява той да бъде потопен вертикално във вода, независимо от движението на съда, и веднага да определи разпределението на температурата в дълбочина. Точността на батитермографа не е много висока - не повече от 1/10 от градуса. Използва се от ВМС за регулиране на скоростта на звука за откриване на подводници чрез сонар.

Световният океан, покриващ 71% от повърхността на Земята, изумява със сложността и разнообразието на протичащите в него процеси.

От повърхността до най-големите дълбочини океанските води са в непрекъснато движение. Тези сложни движения на водата, от огромни океански течения до най-малките водовъртежи, се възбуждат от приливни сили и служат като проява на взаимодействието между атмосферата и океана.

Океанската водна маса на ниски географски ширини акумулира топлина, получена от слънцето, и пренася тази топлина на високи географски ширини. Преразпределението на топлината от своя страна възбужда определени атмосферни процеси. По този начин в зоната на сближаване на студени и топли течения в Северния Атлантик възникват мощни циклони. Те достигат до Европа и често определят времето на цялата й територия до Урал.

Живата материя на океана е много неравномерно разпределена в дълбините. В различните райони на океана биомасата зависи от климатичните условия и доставката на азотни и фосфорни соли в повърхностните води. Океанът е дом на голямо разнообразие от растения и животни. От бактериите и едноклетъчните зелени водорасли на фитопланктона до най-големите бозайници на земята - китовете, чието тегло достига 150 т. Всички живи организми образуват единна биологична система със собствени закони на съществуване и еволюция.

Рохкавите седименти се натрупват много бавно на океанското дъно. Това е първият етап от образуването на седиментни скали. За да могат геолозите, работещи на сушата, да дешифрират правилно геоложката история на дадена територия, е необходимо да се проучат подробно съвременните процеси на седиментация.

Както се оказа през последните десетилетия, земната кора под океана е силно подвижна. На дъното на океана се образуват планински вериги, дълбоки рифтови долини и вулканични конуси. С една дума, дъното на океана „живее“ бурно и често там се случват толкова силни земетресения, че огромни опустошителни вълни цунами бързо преминават по повърхността на океана.

Опитвайки се да изследват природата на океана - тази грандиозна сфера на земята, учените срещат определени трудности, за преодоляването на които трябва да използват методите на всички основни природни науки: физика, химия, математика, биология, геология. Обикновено за океанологията се говори като за обединение на различни науки, федерация от науки, обединени от предмета на изследване. Този подход към изучаването на природата на океана се отразява в естественото желание да се проникне по-дълбоко в неговите тайни и неотложната необходимост от дълбоко и цялостно познаване на характерните черти на неговата природа.

Тези проблеми са много сложни и трябва да се решават от голям екип от учени и специалисти. За да си представим как точно се прави това, нека разгледаме трите най-актуални области на океанологичната наука:

• взаимодействие между океана и атмосферата;
• биологична структура на океана;
• геология на океанското дъно и неговите минерални ресурси.

Най-старият съветски изследователски кораб "Витяз" завърши многогодишна неуморна работа. Пристигна на пристанището на Калининград. Приключи 65-ият прощален полет, продължил повече от два месеца.

Ето последния „течащ“ запис в корабния дневник на ветеран от нашия океанографски флот, който за тридесет години плавания остави повече от милион мили зад кърмата.

В разговор с кореспондента на „Правда“ ръководителят на експедицията професор А. А. Аксенов отбеляза, че 65-ият полет на „Витяз“, както и всички предишни, е бил успешен. Всеобхватните изследвания в дълбоководните райони на Средиземно море и Атлантическия океан дадоха нови научни данни, които ще обогатят познанията ни за морския живот.

Витяз ще бъде временно базиран в Калининград. Очаква се след това той да стане основа за създаването на музей на Световния океан.

От няколко години учени от много страни работят по международния проект PIGAP (програма за изследване на глобалните атмосферни процеси). Целта на тази работа е да се намери надежден метод за прогнозиране на времето. Няма нужда да обясняваме колко важно е това. Ще може да се знае предварително за суша, наводнения, валежи, силни ветрове, горещини и студове...

Засега никой не може да даде такава прогноза. Каква е основната трудност? Невъзможно е точно да се опишат с математически уравнения процесите на взаимодействие между океана и атмосферата.

Почти цялата вода, която пада на сушата под формата на дъжд и светлина, навлиза в атмосферата от повърхността на океана. Океанските води в тропиците стават много горещи и теченията пренасят тази топлина до високи географски ширини. Над океана възникват огромни вихри - циклони, които определят времето на сушата.

Океанът е кухнята на времето... Но в океана има много малко постоянни станции за наблюдение на времето. Това са няколко острова и няколко автоматични плаващи станции.

Учените се опитват да изградят математически модел на взаимодействието между океана и атмосферата, но той трябва да е реален и точен, а за това липсват данни за състоянието на атмосферата над океана.

Намерено е решение в много точно и непрекъснато извършване на измервания в малка зона на океана от кораби, самолети и метеорологични спътници. Такъв международен експеримент, наречен "Тропекс", е проведен в тропическия Атлантически океан през 1974 г. и са получени много важни данни за изграждането на математически модел.

Необходимо е да се познава цялата система от течения в океана. Теченията носят топлина (и студ), хранителни минерални соли, необходими за развитието на живота. Преди много време моряците започнаха да събират информация за теченията. Започва през 15-16 век, когато ветроходите навлизат в открития океан. В наши дни всички моряци знаят, че съществуват подробни карти на повърхностните течения и ги използват. През последните 20-30 години обаче бяха направени открития, които показаха колко неточни са съвременните карти и колко сложна е цялостната картина на океанската циркулация.

В екваториалната зона на Тихия и Атлантическия океан са изследвани, измерени и картографирани мощни дълбоководни течения. Те са известни като течението на Кромуел в Тихия океан и течението на Ломоносов в Атлантическия океан.

В западната част на Атлантическия океан е открито дълбокото Антило-Гвианско противотечение. А под известното течение Гълфстрийм се намираше контра-Гълфстрийм.

През 1970 г. съветски учени провеждат много интересно изследване. Серия от шамандури са монтирани в тропическия Атлантически океан. Във всяка станция непрекъснато се записват течения на различни дълбочини. Измерванията продължиха шест месеца, като периодично се извършваха хидроложки проучвания в района на измерване, за да се получат данни за общия модел на движение на водата. След обработката и обобщаването на материалите от измерванията се очерта много важна обща закономерност. Оказва се, че съществуващата преди това представа за относително еднообразния характер на постоянното пасатно течение, което се възбужда от северните пасати, не отговаря на реалността. Този поток, тази огромна река с течни брегове не съществува.

В зоната на пасатното течение се движат огромни вихри и водовъртежи с размери десетки и дори стотици километри. Центърът на такъв вихър се движи със скорост около 10 cm/s, но в периферията на вихъра скоростта на потока е много по-висока. Това откритие на съветските учени по-късно беше потвърдено от американски изследователи, а през 1973 г. подобни вихри бяха проследени в съветски експедиции, работещи в северната част на Тихия океан.

През 1977-1978г Беше проведен специален експеримент за изследване на вихровата структура на теченията в района на Саргасово море в западната част на Северния Атлантик. В продължение на 15 месеца съветски и американски експедиции непрекъснато измерват течения на голяма площ. Този огромен материал все още не е напълно анализиран, но формулирането на самия проблем изисква масивни, специално проектирани измервания.

Особено внимание към така наречените синоптични вихри в океана се дължи на факта, че именно вихрите носят най-голям дял от текущата енергия. Следователно тяхното внимателно проучване може значително да доближи учените до решаването на проблема с дългосрочното прогнозиране на времето.

Друг интересен феномен, свързан с океанските течения, беше открит през последните години. На изток и запад от мощното океанско течение Гълфстрийм са открити много стабилни така наречени пръстени (пръстени). Подобно на река, Гълфстрийм има силни завои (меандри). На места меандрите се затварят и се образува пръстен, в който температурата на дъното рязко се различава в периферията и в центъра. Такива пръстени са проследени и по периферията на мощното течение Курошио в северозападната част на Тихия океан. Специални наблюдения на пръстени в Атлантическия и Тихия океан показаха, че тези образувания са много стабилни, поддържайки значителна разлика в температурата на водата по периферията и вътре в пръстена в продължение на 2-3 години.

През 1969 г. за първи път са използвани специални сонди за непрекъснато измерване на температура и соленост на различни дълбочини. Преди това температурата се измерва с живачни термометри в няколко точки на различни дълбочини, а водата се вдига от същата дълбочина в батометри. След това се определя солеността на водата и стойностите на солеността и температурата се нанасят на графика. Получено е разпределението на тези свойства на водата по дълбочина. Измерванията в отделни точки (дискретни) дори не ни позволиха да приемем, че температурата на водата се променя с дълбочината толкова сложно, както показват непрекъснатите измервания със сонда.

Оказа се, че цялата водна маса от повърхността до големи дълбочини е разделена на тънки слоеве. Разликата в температурата на съседните хоризонтални слоеве достига няколко десети от градуса. Тези слоеве с дебелина от няколко сантиметра до няколко метра понякога съществуват няколко часа, понякога изчезват за няколко минути.

Първите измервания, направени през 1969 г., изглеждаха на мнозина като случайно явление в океана. Невъзможно е, казаха скептиците, мощните океански вълни и течения да не смесват водата. Но в следващите години, когато сондирането на водния стълб с прецизни инструменти беше извършено в целия океан, се оказа, че тънкослойната структура на водния стълб се среща навсякъде и винаги. Причините за това явление не са напълно ясни. Засега го обясняват така: по една или друга причина във водния стълб се появяват множество доста ясни граници, разделящи слоеве с различна плътност. На границата на два слоя с различна плътност много лесно възникват вътрешни вълни, които смесват водата. В процеса на разрушаване на вътрешните вълни се появяват нови хомогенни слоеве, а границите на слоевете се образуват на други дълбочини. Така че този процес се повтаря многократно, дълбочината и дебелината на слоевете с резки граници се променят, но общият характер на водния стълб остава непроменен.

През 1979 г. започва експерименталната фаза на Международната програма за изследване на глобалните атмосферни процеси (PIGAP). Няколко дузини кораби, автоматични станции за наблюдение в океана, специални самолети и метеорологични спътници, цялата тази огромна гама от изследователско оборудване работи в целия Световен океан. Всички участници в този експеримент работят по една съгласувана програма, така че чрез сравняване на материалите от международния експеримент е възможно да се изгради глобален модел на състоянието на атмосферата и океана.

Ако вземем предвид, че в допълнение към общата задача да се намери надежден метод за дългосрочна прогноза за времето, е необходимо да се знаят много конкретни факти, тогава общата задача на физиката на океана ще изглежда много, много сложна: методи за измерване, инструменти, чиято работа се основава на използването на най-модерните електронни схеми, са доста трудни за обработка на получената информация със задължителното използване на компютър; изграждане на много сложни и оригинални математически модели на процеси, протичащи във водния стълб на океана и на границата с атмосферата; провеждане на обширни експерименти в характерни зони на океана. Това са общите черти на съвременните изследвания в областта на физиката на океана.

Особени трудности възникват при изучаването на живата материя в океана. Сравнително наскоро бяха получени необходимите материали за обща характеристика на биологичната структура на океана.

Едва през 1949 г. е открит живот на дълбочина над 6000 м. По-късно дълбоководната фауна - ултраабисалната фауна - се оказа много интересен обект на специални изследвания. На такива дълбочини условията на живот са много стабилни в геоложки времеви мащаб. Въз основа на сходството на ултра-абисалната фауна е възможно да се установят предишните връзки на отделните океански басейни и да се възстановят географските условия на геоложкото минало. Например, сравнявайки дълбоководната фауна на Карибско море и източната част на Тихия океан, учените са установили, че в геоложкото минало не е имало Панамски провлак.

Малко по-късно беше направено удивително откритие - в океана беше открит нов вид животно - погонофора. Задълбочено проучване на тяхната анатомия и систематична класификация формира съдържанието на едно от забележителните произведения на съвременната биология - монографията "Погонофори" на А. В. Иванов. Тези два примера показват колко трудно е било да се изследва разпространението на живота в океана и още повече общите модели на функциониране на биологичните системи на океана.

Сравнявайки разнородни факти и сравнявайки биологията на основните групи растения и животни, учените стигнаха до важни заключения. Общата биологична продукция на Световния океан се оказа малко по-малка от подобна стойност, характеризираща цялата земна площ, въпреки факта, че океанската площ е 2,5 пъти по-голяма от сушата. Това се дължи на факта, че зоните с висока биологична продуктивност са периферията на океана и зоните с издигащи се дълбоки води. Останалата част от океана е почти безжизнена пустиня, в която могат да се намерят само големи хищници. Само малки коралови атоли се оказват изолирани оазиси в океанската пустиня.

Друго важно откритие се отнася до общите характеристики на океанските хранителни мрежи. Първата връзка в хранителната верига е едноклетъчният фитопланктон от зелени водорасли. Следващата връзка е зоопланктонът, след това планктоядните риби и хищниците. От съществено значение са млечните животни - бентосът, който също е храна за рибите.

Възпроизвеждането на всяко ниво на хранителна стойност е такова, че произведената биомаса е 10 пъти по-висока от нейното потребление. С други думи, например 90% от фитопланктона умира естествено и само 10% служи за храна на зоопланктона. Установено е също, че зоопланктонните ракообразни извършват вертикални ежедневни миграции в търсене на храна. Съвсем наскоро беше възможно да се открият съсиреци от бактерии в диетата на ракообразните от зоопланктон и този вид храна представляваше до 30% от общия обем. Общият резултат от съвременните изследвания в океанската биология е, че е намерен подход и е конструиран първият блоков математически модел на екологичната система на открития океан. Това е първата стъпка към изкуствено регулиране на биологичната продуктивност на океана.

Какви методи използват биолозите в океана?

На първо място, разнообразие от риболовни съоръжения. Дребните планктонни организми се улавят със специални конусовидни мрежи. В резултат на риболова се получава средно количество планктон в тегловни единици на единица обем вода. Тези мрежи могат да се използват за риболов на отделни хоризонти на водния стълб или за „филтриране“ на вода от дадена дълбочина до повърхността. Дънните животни се ловят с различни инструменти, теглени по дъното. Риба и други нектонни организми се улавят от средноводни тралове.

Използват се уникални методи за изследване на хранителните взаимоотношения на различни групи планктон. Организмите се „маркират“ с радиоактивни вещества и след това се определя количеството и скоростта на паша в следващото звено от хранителната верига.

През последните години се използват физични методи за индиректно определяне на количеството планктон във водата. Един от тези методи се основава на използването на лазерен лъч, който изследва повърхностния слой на водата в океана и предоставя данни за общото количество фитопланктон. Друг физичен метод се основава на използването на способността на планктонните организми да светят - биолуминесценцията. Специална сонда батометър се потапя във вода и докато се гмурка, интензитетът на биолуминесценцията се записва като индикатор за количеството планктон. Тези методи много бързо и напълно характеризират разпределението на планктона в множество точки на сондиране.

Важен елемент в изучаването на биологичната структура на океана са химическите изследвания. Съдържанието на хранителни вещества (минерални соли на азот и фосфор), разтворен кислород и редица други важни характеристики на местообитанието на организмите се определят чрез химични методи. Внимателните химични определяния са особено важни, когато се изучават силно продуктивни крайбрежни зони - зони на възход. Тук при редовни и силни ветрове от брега се получава силно натрупване на вода, придружено от издигане на дълбоки води и тяхното разпространение в плитката зона на шелфа. Дълбоките води съдържат разтворени количества значителни количества минерални соли на азот и фосфор. В резултат на това фитопланктонът процъфтява в зоната на издигане нагоре и в крайна сметка се образува зона на търговски рибни струпвания.

Прогнозата и регистрирането на спецификата на местообитанието в зоната на възход се извършват с помощта на химични методи. По този начин в биологията въпросът за приемливите и приложими методи на изследване се решава всестранно в наше време. Докато широко използват традиционните методи на биологията, изследователите все повече използват методи на физиката и химията. Обработката на материалите, както и тяхното обобщаване под формата на оптимизирани модели, се извършва с помощта на методите на съвременната математика.

В областта на изучаването на океанската геология през последните 30 години бяха получени толкова много нови факти, че много традиционни идеи трябваше да бъдат радикално променени.

Само преди 30 години измерването на дълбочината на океанското дъно беше изключително трудно. Беше необходимо да се спусне тежка партида във водата с товар, окачен на дълъг стоманен кабел. Освен това резултатите често са грешни, а точките с измерени дълбочини са на стотици километри една от друга. Следователно преобладаващата идея беше за огромните пространства на океанското дъно като гигантски равнини.

През 1937 г. за първи път е използван нов метод за измерване на дълбочини, основан на ефекта на отразяване на звуков сигнал от дъното.

Принципът на измерване на дълбочина с ехолот е много прост. Специален вибратор, монтиран в долната част на корпуса на кораба, издава пулсиращи звукови сигнали. Сигналите се отразяват от повърхността на дъното и се улавят от приемното устройство на ехолота. Времето за обиколка на сигнала зависи от дълбочината и върху лентата се изчертава непрекъснат профил на дъното, докато корабът се движи. Серия от такива профили, разделени на сравнително къси разстояния, позволява да се начертаят линии с еднаква дълбочина на картата - изобати - и да се изобрази релефът на дъното.

Измерванията на дълбочината с ехолоти промениха предишното разбиране на учените за топографията на океанското дъно.

Как изглежда?

От брега се простира ивица, която се нарича континентален шелф. Дълбочините на континенталния шелф обикновено не надвишават 200-300 m.

В горната зона на континенталния шелф се наблюдава непрекъсната и бърза трансформация на релефа. Брегът се отдръпва под напора на вълните, а в същото време под водата се появяват големи натрупвания от отломки. Именно тук се образуват големи находища от пясък, чакъл и камъчета - отличен строителен материал, натрошен и сортиран от самата природа. Различни шишове, насипи, барове от своя страна изграждат брега на друго място, отделят лагуни и блокират речни устия.

В тропическата зона на океана, където водата е много чиста и топла, растат грандиозни коралови структури - крайбрежни и бариерни рифове. Те се простират на стотици километри. Кораловите рифове осигуряват подслон за голямо разнообразие от организми и заедно образуват сложна и необикновена биологична система. С една дума, зоната на горния шелф „живее” с оживен геоложки живот.

На дълбочина 100-200 м геоложките процеси сякаш замръзват. Релефът се заравнява, а на дъното има много скални разкрития. Разрушаването на скалите е много бавно.

На външния ръб на шелфа, обърнат към океана, спадът на дънната повърхност става по-стръмен. Понякога наклоните достигат 40-50°. Това е континентален склон. Повърхността му е разчленена от подводни каньони. Тук протичат интензивни и понякога катастрофални процеси. Тинята се натрупва по склоновете на подводните каньони. На моменти стабилността на натрупванията внезапно се нарушава и по дъното на каньона пада кален поток.

Калният поток достига устието на каньона и тук по-голямата част от пясъка и едрите отломки, отложени, образуват алувиален конус - подводна делта. Мътно течение се появява отвъд континенталното подножие. Често отделни алувиални фенове са свързани и в подножието на континента се образува непрекъсната ивица от рохкави седименти с голяма дебелина.

53% от площта на дъното е заета от океанското дъно, област, която доскоро се смяташе за равнина. Всъщност релефът на океанското дъно е доста сложен: издигания с различна структура и произход го разделят на огромни басейни. Размерът на океанските басейни може да се оцени поне от един пример: северният и източният басейн на Тихия океан заемат площ, по-голяма от цяла Северна Америка.

В голяма част от самите басейни доминира хълмист терен, понякога има отделни подводни планини. Височината на океанските планини достига 5-6 км, а върховете им често се издигат над водата.

В други райони дъното на океана се пресича от огромни, леки вълни, широки няколкостотин километра. Обикновено вулканичните острови са разположени върху тези укрепления. В Тихия океан например има Хавайската стена, на която има верига от острови с активни вулкани и езера от лава.

Вулканичните конуси се издигат от океанското дъно на много места. Понякога върхът на вулкан достига повърхността на водата и тогава се появява остров. Някои от тези острови постепенно биват унищожени и скрити под водата.

В Тихия океан са открити няколкостотин вулканични конуси с очевидни следи от действие на вълните върху плоските им върхове, потопени на дълбочина 1000-1300 m.

Еволюцията на вулканите може да бъде различна. Коралите, изграждащи рифове, се установяват на върха на вулкана. Докато коралите бавно потъват, те изграждат рифа и с течение на времето се образува пръстеновиден остров - атол с лагуна в средата. Растежът на коралов риф може да продължи много дълго време. Проведени са сондажи на някои тихоокеански атоли, за да се определи дебелината на коралинните варовици. Оказа се, че тя достига 1500. Това означава, че върхът на вулкана е потъвал бавно – за приблизително 20 хиляди години.

Изучавайки топографията на дъното и геоложката структура на твърдата кора на океана, учените стигнаха до някои нови заключения. Земната кора под океанското дъно се оказа много по-тънка, отколкото на континентите. На континентите дебелината на твърдата обвивка на Земята - литосферата - достига 50-60 km, а в океана не надвишава 5-7 km.

Оказа се също, че литосферата на сушата и океана се различава по скален състав. Под слоя от рохкави скали - продукти от разрушаването на земната повърхност, има дебел гранитен слой, който е подложен от базалтов слой. В океана няма гранитен слой и рохкави седименти лежат директно върху базалтите.

Още по-важно беше откриването на огромна система от планински вериги на океанското дъно. Планинската система от средноокеански хребети се простира през всички океани на 80 000 км. По размер подводните хребети са сравними само с най-големите планини на сушата, например Хималаите. Гребените на подводните хребети обикновено са нарязани по дължина от дълбоки проломи, които се наричат ​​рифтови долини или рифтове. Тяхното продължение може да се проследи на сушата.

Учените са осъзнали, че глобалната рифтова система е много важен феномен в геоложкото развитие на цялата ни планета. Започва период на внимателно изследване на системата от рифтови зони и скоро са получени толкова значими данни, че настъпва рязка промяна в представите за геоложката история на Земята.

Сега учените отново се обърнаха към полузабравената хипотеза за дрейфа на континентите, изразена от немския учен А. Вегенер в началото на века. Направено е внимателно сравнение на контурите на континентите, разделени от Атлантическия океан. В същото време геофизикът Я. Булард комбинира контурите на Европа и Северна Америка, Африка и Южна Америка не по крайбрежните линии, а по средната линия на континенталния склон, приблизително по изобата от 1000 м. Очертанията на двата бряга на океан съвпадна толкова точно, че дори закоравелите скептици не можеха да се усъмнят в действителното огромно хоризонтално движение на континентите.

Особено убедителни бяха данните, получени по време на геомагнитни проучвания в района на средноокеанските хребети. Оказа се, че изригналата базалтова лава постепенно се придвижва от двете страни на билото на билото. По този начин бяха получени преки доказателства за разширяването на океаните, разпространението на земната кора в района на разлома и в съответствие с това дрейфа на континентите.

Дълбоките сондажи в океана, които се извършват от няколко години от американския кораб Glomar Challenger, отново потвърдиха факта за разширяването на океаните. Те дори установиха средното разширение на Атлантическия океан - няколко сантиметра на година.

Също така беше възможно да се обясни повишената сеизмичност и вулканизъм в периферията на океаните.

Всички тези нови данни послужиха като основа за създаването на хипотеза (често наричана теория, аргументите й са толкова убедителни) за тектониката (мобилността) на литосферните плочи.

Оригиналната формулировка на тази теория принадлежи на американските учени Г. Хес и Р. Диц. По-късно тя е развита и допълнена от съветски, френски и други учени. Смисълът на новата теория се свежда до идеята, че твърдата обвивка на Земята - литосферата - е разделена на отделни плочи. Тези плочи изпитват хоризонтални движения. Силите, които привеждат литосферните плочи в движение, се генерират от конвективни течения, т.е. потоци от дълбокото огнено течно вещество на Земята.

Разстилането на плочите в страни е придружено от образуването на средноокеански хребети, по гребените на които се появяват зейнали рифтови пукнатини. Базалтовата лава тече през разриви.

В други области литосферните плочи се приближават и се сблъскват. При тези сблъсъци, като правило, ръбът на една плоча се движи под другата. В периферията на океаните са известни такива съвременни поднапорни зони, където често се случват силни земетресения.

Теорията за тектониката на плочите се подкрепя от много факти, получени през последните петнадесет години в океана.

Общата основа на съвременните представи за вътрешната структура на Земята и процесите, протичащи в нейните дълбини, е космогоничната хипотеза на академик О. Ю. Шмид. Според неговите идеи Земята, подобно на други планети от Слънчевата система, се е образувала от слепването на студената субстанция на облак прах. По-нататъшният растеж на Земята се случи чрез улавяне на нови порции метеоритна материя, докато преминаваха през облака прах, който някога заобикаляше Слънцето. С нарастването на планетата тежките (железни) метеорити потъват, а леките (каменни) метеорити изплуват. Този процес (отделяне, диференциация) беше толкова мощен, че вътре в планетата веществото се стопи и се раздели на огнеупорна (тежка) част и топима (по-лека) част. В същото време във вътрешните части на Земята действаше и радиоактивно нагряване. Всички тези процеси доведоха до образуването на тежко вътрешно ядро, по-леко външно ядро, долна и горна мантия. Геофизичните данни и изчисления показват, че в недрата на Земята се крие огромна енергия, наистина способна на решителни трансформации на твърдата обвивка - литосферата.

Въз основа на космогоничната хипотеза на О. 10. Шмид, академик А. П. Виноградов разработи геохимична теория за произхода на океана. А. П. Виноградов чрез точни изчисления, както и експерименти за изследване на диференциацията на разтопеното вещество на метеоритите установи, че водната маса на океана и земната атмосфера се е образувала в процеса на дегазация на веществото на горната мантия. Този процес продължава и в наше време. В горната мантия всъщност се извършва непрекъсната диференциация на материята и най-топимата част от нея прониква до повърхността на литосферата под формата на базалтова лава.

Представите за структурата на земната кора и нейната динамика постепенно се уточняват.

През 1973 и 1974г Необичайна подводна експедиция беше проведена в Атлантическия океан. В предварително избран район на Средноатлантическия хребет бяха извършени дълбоководни гмуркания на подводници и беше подробно проучен малък, но много важен участък от океанското дъно.

Изследвайки дъното от надводни съдове по време на подготовката на експедицията, учените проучиха в детайли топографията на дъното и откриха зона, в която имаше дълбока клисура, прорязваща се по гребена на подводен хребет - рифтова долина. В същата зона има трансформен разлом, ясно изразен в релефа, напречен на билото на билото и рифтовата клисура.

Тази типична дънна структура - рифтова клисура, трансформен разлом, млади вулкани - беше изследвана от три подводни съда. Експедицията включваше френския батискаф „Архимед” със специалния кораб „Марсилия Ле Биан”, подпомагащ работата му, френската подводница „Сиана” с кораба „Норуа”, американския изследователски кораб „Кнор”, американската подводница „Алвин” с корабът "Лулу" .

За два сезона са направени общо 51 дълбоководни гмуркания.

При извършване на дълбоководни гмуркания до 3000 м екипажите на подводните кораби срещнаха известни затруднения.

Първото нещо, което първоначално значително усложни изследването, беше невъзможността да се определи местоположението на подводното превозно средство в условия на силно разчленен терен.

Подводното превозно средство трябваше да се движи, като поддържа разстояние от дъното не повече от 5 м. На стръмни склонове и пресичане на тесни долини батискафът и подводниците не можеха да използват системата за акустичен фар, тъй като подводните планини възпрепятстваха преминаването на сигнали. Поради тази причина на спомагателни съдове е пусната в действие бордова система, с помощта на която е установено точното местоположение на подводния съд. Помощният кораб наблюдаваше подводното превозно средство и контролираше движението му. Понякога имаше пряка опасност за подводния апарат и един ден възникна такава ситуация.

На 17 юли 1974 г. подводницата "Алвин" буквално заседна в тясна пукнатина и прекара два часа и половина в опити да се измъкне от капана. Екипажът на Алвин показа удивителна находчивост и хладнокръвие – след като напуснаха капана, не изплуваха на повърхността, а продължиха да изследват още два часа.

В допълнение към преките наблюдения и измервания от подводници, фотографиране и събиране на проби, в района на експедицията бяха извършени сондажи от известния кораб със специално предназначение Glomar Challenger.

И накрая, редовно се извършваха геофизични измервания от изследователския кораб Knorr, допълвайки работата на подводните наблюдатели.

В резултат на това са направени 91 км маршрутни наблюдения, 23 хиляди снимки в малък участък от дъното, събрани са повече от 2 тона скални проби и са направени повече от 100 видеозаписа.

Научните резултати от тази експедиция (известна като Famous) са много важни. За първи път подводните апарати са използвани не само за наблюдение на подводния свят, но и за целенасочени геоложки изследвания, подобни на подробните проучвания, които геолозите извършват на сушата.

За първи път бяха получени преки доказателства за движението на литосферните плочи по границите. В този случай е изследвана границата между американската и африканската плоча.

Определена е ширината на зоната, която се намира между движещите се литосферни плочи. Неочаквано се оказа, че тази зона, където земната кора образува система от пукнатини и където базалтовата лава се стича върху повърхността на дъното, т.е. образува се нова земна кора, тази зона е широка по-малко от километър.

Много важно откритие е направено по склоновете на подводни хълмове. При едно от гмурканията на подводницата Siana бяха открити напукани свободни фрагменти на хълм, много различни от различни фрагменти от базалтова лава. След изплуването на Сиана се установява, че това е манганова руда. По-подробно изследване на района, където се разпространяват манганови руди, доведе до откриването на древно хидротермално находище на повърхността на дъното. Повтарящите се гмуркания дадоха нови материали, доказващи, че всъщност поради появата на термални води от дълбините на дъното до повърхността на дъното, железните и мангановите руди лежат в тази малка част от дъното.

По време на експедицията възникнаха много технически проблеми и имаше неуспехи, но ценният опит от целенасочени геоложки изследвания, натрупан в продължение на два сезона, също е важен резултат от този необикновен океанологичен експеримент.

Методите за изследване на структурата на земната кора в океана се различават по някои характеристики. Релефът на дъното се изучава не само с помощта на ехолоти, но и със странични локатори и специални ехолоти, които дават картина на релефа в рамките на ивица, равна по ширина на дълбочината на мястото. Тези нови методи дават по-точни резултати и позволяват по-точно изобразяване на релефа върху картите.

На изследователските кораби се извършват гравиметрични изследвания с бордови гравиметри и се изследват магнитни аномалии. Тези данни позволяват да се прецени структурата на земната кора под океана. Основният метод на изследване е сеизмичното сондиране. Във водния стълб се поставя малък експлозивен заряд и се генерира експлозия. Специално приемно устройство записва времето на пристигане на отразените сигнали. Изчисленията определят скоростта на разпространение на надлъжни вълни, причинени от експлозия в земната кора. Характерните стойности на скоростта правят възможно разделянето на литосферата на няколко слоя с различен състав.

Понастоящем като източник се използват пневматични устройства или електрически разряд. В първия случай малко количество въздух, компресиран в специално устройство с налягане 250-300 atm, се освобождава във водата (почти моментално). На малка дълбочина въздушният мехур се разширява рязко, като по този начин симулира експлозия. Честото повтаряне на такива експлозии, причинени от устройство, наречено пневматично оръжие, дава непрекъснат профил на сеизмично звучене и следователно доста подробен профил на структурата на земната кора по цялата дължина на халс.

По подобен начин се използва и профилограф с електроразрядник (спаркер). В тази версия на сеизмичното оборудване мощността на разряда, който възбужда трептения, обикновено е малка и се използва искра за изследване на мощността и разпределението на неконсолидирани слоеве от дънни седименти.

За изследване на състава на дънните седименти и получаване на проби от тях се използват различни системи от почвени тръби и дънни грайфери. Почвените тръби имат, в зависимост от изследователската задача, различни диаметри, обикновено носят голямо натоварване за максимално проникване в почвата, понякога имат бутало вътре и носят един или друг контактор (прекъсвач на ядрото) в долния край. Тръбата се потапя във вода и седимент на дъното на една или друга дълбочина (но обикновено не повече от 12-15 m), а така извлечената сърцевина, обикновено наричана ядро, се издига на палубата на кораба.

Грайферите за дъно, които са устройства от тип захващане, изглежда изрязват малък монолит от повърхностния слой дънна почва, който се доставя на палубата на кораба. Разработени са модели на самоплаващи се драги. Те елиминират необходимостта от кабел и палубна лебедка и значително опростяват метода за получаване на проба. В крайбрежните райони на океана на плитки дълбочини се използват вибриращи бутални почвени тръби. С тяхна помощ е възможно да се получат колони с дължина до 5 м върху песъчливи почви.

Очевидно всички изброени устройства не могат да бъдат използвани за получаване на проби (ядра) от дънни скали, които са уплътнени и имат дебелина от десетки и стотици метри. Тези проби се получават с помощта на конвенционални сондажни платформи, монтирани на кораби. За сравнително плитки дълбочини на рафта (до 150-200 m) се използват специални съдове, които носят сондажна платформа и са монтирани в точката на сондаж на няколко котви. Плавателният съд се задържа в точка чрез регулиране на напрежението на веригите, отиващи към всяка от четирите котви.

На дълбочини от хиляди метри в открития океан закотвянето на кораб е технически невъзможно. Затова е разработен специален метод за динамично позициониране.

Сондажният кораб отива до дадена точка, а точността на определяне на местоположението се осигурява от специално навигационно устройство, което получава сигнали от изкуствени спътници на Земята. След това в долната част се монтира доста сложно устройство като акустичен маяк. Сигналите от този маяк се приемат от система, инсталирана на кораба. След получаване на сигнала специални електронни устройства определят водоизместимостта на плавателния съд и моментално издават команда към тласкащите устройства. Включва се необходимата група витла и се възстановява позицията на съда. На палубата на кораб за дълбоко сондиране има сондажна дерик с въртяща се сондажна единица, голям набор от тръби и специално устройство за повдигане и завинтване на тръби.

Сондажният кораб Glomar Challenger (засега единственият) извършва работа по международен проект за дълбоководни сондажи в открития океан. Вече са пробити над 600 сондажа, като най-голямата дълбочина на сондажите е 1300 м. Материалите от дълбоководните сондажи са дали толкова много нови и неочаквани факти, че има изключителен интерес към изучаването им. При изучаването на океанското дъно се използват много различни техники и методи и в близко бъдеще можем да очакваме появата на нови методи, използващи нови принципи на измерване.

В заключение трябва да се спомене накратко една задача в общата програма за изследване на океана - изследването на замърсяването. Източниците на замърсяване на океаните са разнообразни. Заустване на промишлени и битови отпадъчни води от крайбрежни предприятия и градове. Съставът на замърсителите тук е изключително разнообразен: от отпадъци от ядрената промишленост до съвременни синтетични детергенти. Значително замърсяване се създава от изхвърляния от океански кораби, а понякога и от катастрофални петролни разливи по време на аварии на танкери и офшорни петролни кладенци. Има и друг начин за замърсяване на океана – чрез атмосферата. Въздушните течения пренасят на огромни разстояния, например олово, което навлиза в атмосферата с отработените газове на двигателите с вътрешно горене. При обмен на газ с атмосферата оловото навлиза във водата и се намира например във водите на Антарктика.

Дефинициите на замърсяването вече са организирани в специална международна система за наблюдение. В този случай системните наблюдения на съдържанието на замърсители във водата се възлагат на съответните съдове.

Най-разпространеното замърсяване в океана са нефтопродуктите. За контрола му се използват не само химични методи за определяне, но най-вече оптични методи. На самолети и хеликоптери се монтират специални оптични устройства, с помощта на които се определят границите на площта, покрита от масления филм и дори дебелината на филма.

Природата на Световния океан, тази, образно казано, огромна екологична система на нашата планета, все още не е достатъчно проучена. Доказателство за тази оценка са последните открития в различни области на океанологията. Методите за изучаване на Световния океан са доста разнообразни. Несъмнено в бъдеще, с намирането и прилагането на нови изследователски методи, науката ще се обогатява с нови открития.

Желанието за разбиране на непознатото винаги е вдъхновявало човечеството във вечната му борба с природата. И може би една от най-силните страсти беше желанието на човек да посети места, където никога преди не е стъпвал.
Сега, след завладяването на Антарктида, в чието откриване и изучаване руският народ изигра водеща роля, на сушата не са останали големи „бели петна“. Човек прекоси пустини, тропически гори и блата от един край до друг и се изкачи до върховете на най-големите планини. И вече в много от най-трудните за развитие места се появиха пионерски селища. На картата на земното кълбо останаха само няколко „бели петна“, все още неизследвани от хората, не защото бяха особено недостъпни, а главно защото не представляваха никакъв интерес.
Човекът вече не се ограничава до изследване на повърхността на земното кълбо, която познава относително добре. Започва активно изследване на космоса. Не е далеч денят, когато, следвайки пътя, поставен от Ю. Гагарин, изследователите ще се втурнат към други планети. Следващата стъпка е реализирането на проекти за проникване в недрата на земята и океана.
Искаме да говорим за завладяването на океанските дълбини от човека. Тук няма да споменаваме гмурканията на водолази или водолази, въпреки че водолазите, като Жак Кусто и неговите другари, направиха много в изследването на океана, но само в горния му слой, 100-200 м. Това, макар и впечатляващо число , но не надвишават средната дълбочина на „континенталния шелф“ - подводното продължение на континентите, последвано от остър наклон на дъното към по-големи дълбочини на океана. Наскоро се появиха съобщения за достигане на дълбочина от 250 м с водолазно оборудване.Дишането по време на това гмуркане се осигуряваше от специална газова смес, чийто състав се пази в тайна.
Гмуркането на дълбочина от стотици и хиляди метри стана възможно благодарение на използването на издръжливи стоманени цилиндри и сфери (топки), които могат да издържат на огромно налягане.
Първият изследовател, конструирал дълбоководна камера (хидростат) и достигнал големи дълбочини в нея, е американският инженер Ханс Хартман. През 1911 г. в Средиземно море източно от Гибралтарския проток той потъва на дълбочина 458 м. Камерата, предназначена за един човек, е спусната от кораба върху стоманен кабел. Имаше автоматично кислородно устройство, устройство за абсорбиране на въглероден диоксид и електрическо осветление (12 V батерии, поставени вътре в камерата). За наблюдения в стената на хидростата е направен илюминатор. Специалната оптична система, проектирана от Hartmann, направи възможно заснемането на снимки на разстояние до 38 m, т.е. в рамките на видимостта на човешкото око в чиста вода. В хидростата нямаше телефон за връзка с кораба.
Апаратът на Хартман беше доста примитивен. Първо, цилиндричната форма на самата камера не беше напълно успешна; Сферичната форма е по-изгодна, но по-малко удобна за настаняване на екипажа. Фактът, че гмуркането не е завършило трагично, е въпрос на случайност. Ето какво пише Хартман за своето гмуркане: „Когато се достигна голяма дълбочина, веднага се появи мисълта за опасност, за ненадеждността на апарата. Това се показва от прекъсващ пукащ звук вътре в патронника, подобен на изстрели от пистолет. Мисълта, че няма начин да се докладва на върха и няма начин да се даде сигнал за тревога, беше ужасяваща. По това време налягането беше 735 паунда на квадратен инч (52 kg/cm2) от повърхността на апарата. Не по-малко ужасяваща беше мисълта за възможността повдигащият кабел да се скъса или да се оплете. Стените на камерата отново бяха покрити с влага, както се случи в предварителните експерименти. Не е известно дали е било просто изпотяване или водата е била изтласкана през порите на апарата под ужасно налягане.“
По-сполучлив се оказва хидростатът на съветския инженер Г. И. Даниленко, построен от ЕПРОН през 1923 г. С помощта на това устройство ЕПРОН открива потъналия в Балаклавския залив на Черно море английски военен кораб „Черният принц“. Според слуховете в него имало златни монети на стойност £2 милиона, които били предназначени за изплащане на заплатите на английските войници, участвали в Кримската война срещу Русия. Черният принц беше намерен, но върху него нямаше злато. По-късно се оказва, че златото е било разтоварено предварително в Цариград.
С помощта на същия хидростат през 1931 г. във Финския залив на Балтийско море е намерена канонерската лодка „Русалка“, която потъва през 1893 г. по време на прехода от Талин до Хелзинки.
По-нататъшното усъвършенстване на дълбоководния апарат е извършено от американците през 1925 г. Новата камера представлява двустенен стоманен цилиндър с вътрешен диаметър 75 см. В него могат да се настанят 2 души, един над друг. Под камерата имаше баласт, задържан от електромагнити, който при необходимост можеше да се нулира, след което камерата можеше да изплува. Отвън камерата имаше три пропелера за въртене (около вертикална ос) и накланяне във водата за лесна проверка на дъното. Имаше устройство за улавяне на морски организми. Апаратът е оборудван с телефон, уреди за определяне на дълбочина (манометри), компас, електрически нагреватели, хронометър, фотографска техника, термометри за измерване на температурата на водата и електрическо осветление. Въпреки че камерата е проектирана да се спуска на дълбочина от един километър, основната й цел не е била да достига големи дълбочини, а да изследва древните градове, потънали в Средиземно море - Картаген и Посилипо и да открие потънали кораби.
Впоследствие, за да се вдигнат потънали кораби, бяха направени нови подобрения в дизайна на дълбоководните камери: устройствата бяха оборудвани с устройства за пробиване на дупки в страните на корабите, лостове за поставяне на повдигащи куки и нови кислородни и пречистващи въздуха устройства. Устройството е способно на малки независими движения по дъното. В такива хидростати двама души могат да останат под вода 4 часа.
Повечето от тези подобрения бяха използвани от Отис Бартън и Уилям Бийби при създаването на ново дълбоководно превозно средство, което те нарекоха батисфера (бати - дълбоко, сфера - топка).
Идеята за създаване на батисфера датира от 1927-1928 г., когато V. Beebe, ръководител на отдела за тропически изследвания на Нюйоркското зоологическо дружество, започва да разработва проекти за дълбоководни превозни средства за изучаване на живота в големи дълбините на океаните и моретата. В същото време беше необходимо да се осигури огромната здравина на апарата, надеждността на устройствата за нормално дишане и безопасността на спускане и изкачване. Беше необходимо да се използва целият натрупан опит в дълбоководното гмуркане и да се вземат предвид всички предимства и недостатъци на сферичната форма.
През 1929 г. D. Barton и W. Beebe построяват своя батисфера, стоманена топка с диаметър 144 cm, дебелина на стената 3,2 cm и общо тегло 2430 kg.
През 1930 г. те потъват в батисферата на дълбочина от 240 м в Атлантическия океан край Бермудите, на 7-8 мили южно от остров Нонсач. Преди това бяха извършени пробни спускания без екипаж. Малко по-късно в същия район те достигат дълбочина от 435 м. След първите гмуркания Бартън дарява батисферата на Нюйоркското зоологическо дружество. И през следващите години бяха направени още няколко дълбоководни гмуркания с и без наблюдатели.
След редица допълнителни подобрения на батисферата, на 15 август 1934 г. Бийби и Бартън правят известното си гмуркане на дълбочина от 923 м. Батисферата е оборудвана с телефон и мощен прожектор през 1500 г. Кабелът, по който е спусната батисферата в морето, е дълъг само 1067 м, което ограничава дълбочината на потапяне.
Въпреки внимателната подготовка и щателната проверка на готовността на апарата и кабела, спускането все пак беше свързано с известен риск. Факт е, че по време на вълни възникват допълнителни динамични напрежения; освен това на кабела могат да се появят бримки дори при слаби вълни, които при затягане образуват така наречените „колчета“, т.е. рязко огъване на кабела с прекъсване или счупване на отделни нишки. Доста голяма загриженост предизвикаха изследователите от несигурността относно надеждността на връзката на кварцовите отвори със стоманената камера и качеството на уплътнението на входната врата на батисферата. Веднъж, по време на пробно гмуркане в плитка вода с хора (това беше 6 август 1934 г.), вместо десет гайки бяха завинтени само четири, като се има предвид, че за такова кратко и плитко гмуркане това беше напълно достатъчно. Но вече на дълбочина от 1,2 м водата започна бързо да прониква в кабината, чието ниво скоро достигна 25 см. Бийби поиска незабавно издигане по телефона и след това стана по-внимателен и дори придирчив, когато проверяваше апарата преди следващия гмуркам се.
Друг случай заплашваше с по-сериозни проблеми. Един ден Бийби и Бартън решават да заменят стоманената плоча в слота на прозореца с кварц и да проведат тестово спускане без хора на голяма дълбочина. Когато батисферата беше издигната на повърхността след потапяне, тънка струя вода избухна от батисферата на ръба на илюминатора под голямо налягане. Поглеждайки през илюминатора, Бийби видя, че почти цялата камера е пълна с вода и повърхността на водата е покрита с някакви странни вълнички. „Започнах да развивам централния болт на люка, - пише В. Биб, - след първите завои се чу странен висок мелодичен звук. Тогава избухна тънка мъгла. Звукът се повтаряше отново и отново, давайки ми време и възможност да разбера какво видях през прозореца на батисферата: съдържанието на батисферата беше под ужасно налягане. Разчистих палубата пред люка за хора. Кинематографичната камера беше поставена на горната палуба, а втората наблизо, отстрани на батисферата. Внимателно, малко по малко, опръскани от пръските, двама завъртяхме медните болтове. Слушах как постепенно високият музикален тон на нетърпеливата, ограничена стихия става все по-нисък. Осъзнавайки какво може да се случи, ние се отклонихме възможно най-далеч от пряката линия на „огня“.
Внезапно, без ни най-малко предупреждение, болтът беше изтръгнат от ръцете ни и маса тежък метал се понесе по палубата като снаряд от оръдие. Траекторията беше почти права и медният болт се блъсна в стоманена лебедка, разположена на около десет метра, откъсвайки половин инч парче от нея. Болтът беше последван от мощна, плътна струя вода, която бързо отслабна и изби като водопад от отвора на батисферата. Въздухът се смесва с вода и създава впечатление за гореща пара, а не за сгъстен въздух, преминаващ през ледена вода. Ако бях на пътя на този фонтан, със сигурност щях да бъда обезглавен. Така,” продължава Бийби, “аз се убедих във възможните резултати от проникване на вода в батисферата на дълбочина от 2000 фута. В ледената чернота щяхме да бъдем смачкани и превърнати в безформена маса от такива леки вещества като въздух и вода.
В този случай инцидентът е настъпил поради дефектно уплътнение в жлеба на прозореца. И каквото и да говорят за относителната безопасност на спусканията до големи дълбочини, това беше, особено в зората на ерата на дълбоководното гмуркане, изпълнено с голям риск. Пионерите на гмуркането с право могат да бъдат наречени смелчаци и герои.
Уилям Бийб, като зоолог, естествено се интересуваше предимно от живота на големи дълбочини. Той направи много интересни наблюдения върху поведението на животните в естествената им среда и откри няколко нови вида дълбоководни риби.
„По време на потапяне“, отбелязва ученият, „се преживява цяла гама от емоции; първият е свързан с първите признаци на дълбоководен живот, който се появява на дълбочина 200 m и сякаш затваря вратата зад горния свят. Зеленият цвят, цветът на растенията, отдавна е изчезнал от нашия нов космос, точно както самите растения бяха изоставени, далече горе.
Ето истории за две гмуркания, направени от Уилям Бийб край Бермудите на 11 и 15 август 1934 г. на дълбочини от 760 и 923 m.
11 август. Дълбочина 250 м. Батисферата преминава през рояк от малки същества под формата на червеи с форма на тялото, изненадващо напомняща на торпедо (четина-челюст). Тези "торпеда" бяха атакувани от време на време от малки риби. На дълбочина 320 м се появиха цели стада мекотели. Между тях понякога плуваха едри риби, изглеждащи гиганти, достигащи до 1 1/2 m дължина.
След като се гмурна още 10 м по-надолу, Бийби видя значително повече представители на морската фауна, както в броя на екземплярите, така и в разнообразието от видове, отколкото очакваше. Имаше медузи, брадви, змиорки и много скариди, които имаха интересен защитен рефлекс: от време на време те „експлодираха“, тоест изхвърляха облак от светеща течност, за да заслепят врага. С увеличаване на дълбочината не се забелязваше осезаемо обедняване на живота, напротив, всеки следващ десетки метри водеше до неочаквани открития. На дълбочина 360 м в лъча на прожектора се появиха четири продълговати реактивни риби, много подобни на стрели, чийто вид Бийби не можа да определи. За да ги замести, от тъмнината изплува напълно непозната за науката риба, дълга 60 см, с малки очи и голяма уста.
На дълбочина 610 м ученият видял някакво огромно тяло с неясни очертания, което отново проблеснало в далечината по време на обратното изкачване.
На 760 м (този път Биб не се спусна по-ниско), където батисферата се задържа половин час, Бийб предаваше по телефона на всеки 5 секунди на палубата на Реди (корабът, от който се спусна батисферата) за нови впечатления. Покрай илюминатора плуваха саблеуста риба с медни страни, риба-скелет, плоска риба, подобна на лунна риба, и 4 вертикално движещи се риби с удължени и заострени челюсти от неизвестен род и семейство. Накрая се появи още един „странник“, наречен от В. Бийб „тризвездната риба дявол“, в краищата на всяко от трите дълги пипала имаше светлинен орган, който излъчваше доста силна бледожълта светлина.
Докато се издигаше, Биб видя невероятно красива риба, която нарече риба от съзвездие с пет линии. Беше малка, приблизително 15 см дълга, почти кръгла рибка. Отстрани имаше пет светлинни линии - една аксиална „екваториална” и две извити линии над и под нея, състоящи се от множество малки петна, излъчващи бледожълта светлина. Около всяко място светеше малък лилав пръстен.
Гмуркането на 15 август донесе много интересни находки и ярки впечатления. На дълбочина 600 m се срещат големи риби, достигащи до 2 m, със светещи зъби, носещи собствени сигнални светлини в краищата на дълги стъбла, разположени едната под долната челюст, а другата на опашката. Рибите бяха украсени със светлини, като океански параход. И тогава гигантска риба се приближи до батисферата, която Beebe отново не успя да определи, поне 6 m дължина. Очевидно беше малък кит или китова акула.
В допълнение към много зоологически открития и маса уникални биологични наблюдения, тези дълбоководни гмуркания на американски изследователи направиха значителен принос във физическата океанография - науката за физическите явления и процеси, протичащи в океана. Най-интересните наблюдения бяха условията на осветление на различни дълбочини. Ето и записа на V. Beebe, направен от него по време на гмуркане до 760 литра.
Слизане:
„Дълбочината е 6 м. Светлинните лъчи са подобни на лъчите, които проникват през прозорците на църква. Когато погледна нагоре, все още виждам края на кърмата на Redi.
79 м - цветът бързо става синкаво-зелен.
183 м - вода - наситено синьо.
189 м - вода - тъмно, наситено синьо.
290 м - водата е черно-синя, кална на цвят.
610 м - пълен, непрогледен мрак.
Изкачвам се:
527 м - определено става все по-леко. Виждам малко с просто око.
518 м - Мога да се преброя на пръстите си, като ги поставя на прозореца.
488 м - цветът на водата е студена, безцветна светлина, която бавно се усилва.
305 м - воден цвят - сиво-синьо, най-бледо синьо.
213 м - цветът на водата е приятен, сочен, стоманен, син.
180 м - водата е с красив син цвят, изглежда, че можете да четете свободно, но не виждам нищо.
15 години по-късно, на 16 август 1949 г., Д. Бартън се спуска в батисферата близо до Лос Анджелис, на дълбочина 1372 м. Топката му тежи 3170 кг, има диаметър 146 см и виси на кабел с дебелина 12 мм.
По време на това гмуркане Бартън претърпя редица нещастия: якето на Бартън попадна в устройството за регенерация на въздуха и наруши работата му, „нещо“ лежеше на прожектора и не можеше да се обърне, средният прозорец беше засенчен от „нещо неразбираемо“. По време на гмуркането, когато батисферата вече беше достигнала значителна дълбочина, осветлението се влоши. Когато Бартън беше попитан на 1000 метра дали да го намали още, той отговори: „Общо казано, това е достатъчно. Усещам лека морска болест. Спусни ме още 350 м." Бартън остана под водата два часа и деветнадесет минути, а издигането отне 51 минути.
Батисферите и хидростатите, въпреки че имаха редица недостатъци, донесоха много ползи за изучаването на морските дълбини. Тук в Съветския съюз също се работи по изграждането на устройства за гмуркане в морските дълбини. През 1936-1937г Във Всесъюзния научноизследователски институт по рибарство и океанография (ВНИРО) инженерите Нелидов, Михайлов и Кюнстлер конструират батисфера за океанографска и ихтиологична работа. Състоеше се от две стоманени полусфери, закрепени с болтове. Според проекта максималната дълбочина, за която е проектирана камерата, е 600 м. Налягането на водата при потапяне осигурява самоуплътняване на полусферите в точката на тяхното свързване. В допълнение към входния люк, батисферата на VNIRO имаше два илюминатора, разположени в горната и долната полусфера. В долната част имаше стабилизатори, които предотвратяваха въртенето на кабела. В батисферата (диаметър 175 см) можеше да се побере само един човек. През 1944 г. по проект на инженер А. З. Каплановски е построен хидростат GKS-6, също предназначен за един човек. Въпреки че хидростатът е предназначен предимно за аварийно-спасителни операции, той е използван и от Полярния изследователски институт по рибарство и океанография (PINRO) за научни изследвания. За по-малко от една година (от септември 1953 г. до юли 1954 г.) там са направени 82 гмуркания на дълбочина до 70 м. Хидростатът позволява решаването на редица проблеми от практическо значение: поведението на рибите в естествената им среда е изследвана, наблюдавана е работата на трала и редица други.
Опитът от работа с хидростат GKS-6 беше използван от Giprorybflot при проектирането (1959 г.) на нов хидростат, предназначен за потапяне до 600 m и оборудван с прожектор, филмово и фотографско оборудване, компас, дълбокомер и други инструменти и устройства.
През последните години в редица страни бяха произведени още няколко хидростата и батисфери. Така в Япония през 1951 г. е построен хидростатът Kuro-shio. По отношение на техническото оборудване той превъзхожда други подобни устройства. Хидростатът Kuro-shio е оборудван с няколко електрически мотора. Единият задвижва витлото, другият - жирокомпас, третият - вентилатор за почистване на въздуха в кабината, а четвъртият - устройство за вземане на почвени проби. На хидростата има два прожектора, единият е монтиран отгоре по такъв начин, че да може да се върти, променяйки посоката на светлинния лъч; вторият, разположен отдолу, ви позволява да видите дъното под устройството. Камерата е оборудвана с телефон, фото и филмова техника, дълбокомер, наклономер. "Kuro-shio" е предназначен за двама души, но може да побере 4. Теглото му е 3380 кг, диаметър 148 см, височина 158 см, дебелина на страничната стена 14 мм. Основният недостатък на хидростата Kuro-shio е неговата плитка дълбочина на потапяне, само 200 m.
В Италия инженерът Галеаци проектира нов хидростат, който влезе в експлоатация през 1957 г. Специална характеристика на неговия дизайн е крайното натоварване, което не позволява устройството да се разбие в земята, когато достигне дъното. В случай на авария този товар може лесно да бъде отделен и хидростатът изплува. Два реда илюминатори са под ъгъл един спрямо друг, така че почти цялото пространство наоколо се вижда. Електрическият телефонен кабел е монтиран в носещ кабел, който служи за окачване на устройството. Хидростатът Galeazzi е предназначен за един човек.
От хидростатите, построени наскоро, хидростатът, проектиран във Франция и прехвърлен на изследователския кораб Calypso, заслужава внимание. Използва се, когато водолазите работят едновременно, което значително повишава ефективността на работа. В крайна сметка хидростатът е почти неконтролируем снаряд и присъствието на свободно движещ се човек извън хидростата до известна степен компенсира този недостатък.
Пълната зависимост на батисферата и хидростата от кораба, от който се гмуркат, вечната заплаха от потапяне на апарата заедно с хората и необходимостта от спускане на кабела с тях принудиха изследователите да търсят принципно нови решения на въпроса за дълбокото -морско гмуркане. Този проблем е решен от швейцарския учен Огюст Пикар.
Пикар, докато е още млад, прочете доклад за дълбоководните изследвания на експедицията на Карл Хун, извършена от Валдивия. Светещи риби, нови видове животни, открити от тази експедиция, и други открития събудиха интереса му към изучаването на морето. След като завършва техническия факултет на Висшето училище в Цюрих, Пикар оглавява Академичния съюз по аеронавтика. Субсидиран от Белгийския национален фонд за научни изследвания, той построи стратосферния балон FNRS-1, на който достигна рекордната надморска височина от 17 000 m през 1931 г. Няколко години по-късно той излезе с проект за създаване на дълбоководен снаряд - батискаф, който не е свързан с повърхността на морето и кораб, способен да маневрира, т.е. коренно различен от батисферата на Beebe-Barton.
Ако батисферата може да се сравни с балон, тоест с привързан балон, тогава дирижабълът трябва да се счита за аналог на батискаф.
Принципът на батискафа е прост. Балонът се издига, защото е по-лек от въздуха, който измества. За да се гмуркате под вода, е необходимо да се създаде устройство, което с баласт ще бъде по-тежко от водата и следователно ще потъне, а без баласт ще бъде по-леко от водата и ще плува. Picard постига това, като взема бензин в големи резервоари (цистерни), чието специфично тегло е с 25-30% по-малко от специфичното тегло на водата и следователно дава на апарата положителна плаваемост (за издигане). Строежът на батискафа е прекъснат от войната и е възобновен едва през 1945 г.
През септември 1948 г. батискафът, построен по проект на Пикар, е готов. Той беше наречен FNRS-2 в чест на Белгийската национална фондация за научни изследвания (Fonds National de la Recherche Scientifigue), която субсидира изграждането на устройството.
Батискафът се състоеше от стоманена сферична кабина (батисфера) с диаметър 218 cm, с дебелина на стената 9 cm и корпус, съдържащ 6 тънкостенни стоманени резервоара, пълни с бензин.
За да се движи батискафът във водата хоризонтално, от двете страни на кабината са монтирани два двигателя, задвижващи витлата. Верига (хидродроп) с тегло 140 kg, окачена на дъното на камерата, спира апарата при докосване на земята и го задържа на 1 m от дъното. Батискафът може да измине под водата около 10 морски мили (18,5 км) със скорост от 1 възел (1,85 км/ч).
Железни слитъци, държани от електромагнити, служеха като баласт. Кабината на батискафа е пълна до краен предел с контролни уреди и устройства за наблюдение. Има филмова камера за автоматично заснемане под вода, контролен панел за прожектори, електромагнити и механични щипки, с които екипажът може да захваща предмети, намиращи се в близост до подводницата, устройства за кислород и пречистване на въздуха, които гарантират, че 2 души остават в кабината за 24 години. часове и много друго оборудване, включително броячи на Гайгер за регистриране на космическо и радиоактивно лъчение.
Учените се страхуваха, че батискафът ще бъде атакуван от дълбоководни гигантски калмари, които дори биха влезли в битка с китове. За борба с тях са проектирани специални пушки. Устройството беше въоръжено със 7 такива оръдия, които бяха заредени с харпуни с дължина около метър и стреляха с помощта на пневматичен „заряд“. Силата на удара на тези оръдия се увеличава с дълбочината с увеличаване на налягането. На повърхността оръжията не могат да се използват поради ниската сила на удара, но вече на дълбочина от около километър харпун може да пробие дъбова дъска с дебелина 7,5 cm на разстояние 5 m.
За да се засили поразителният ефект, към края на харпуна беше подаден електрически ток през кабела на харпуна и стрихнинът беше поставен във върха на харпуна.
Операцията беше усложнена от факта, че екипажът на батискафа, след като изплува, не можеше самостоятелно да излезе от запечатаната кабина. За целта устройството беше вдигнато на борда на кораба, осигуряващ гмуркането, и там беше отворен люкът на кабината. Ето защо беше изключително важно да се открие и вдигне подводницата своевременно, в противен случай хората, затворени в нея, биха се задушили от липса на въздух. За да се улесни търсенето му след изплуване, на корпуса на устройството имаше радарна мачта - рефлектор, а на спомагателните кораби и фрегати El Monier, освен радари, бяха монтирани ултразвукови локатори, позволяващи да се следи позицията на батискафа по време на гмуркане.
На 1 октомври 1948 г. батискафът FNRS-2 е доставен за практически изпитания на белгийския параход Scaldis в Дакар (западното крайбрежие на Африка), където е разположен параходът El Monier с група френски водолази (Кусто, Дюма, Тайле). ), на мисия, включваща обслужване на батискафа в подготовка за гмуркането и при качване на борда на Skaldis. Тестовете са проведени в залива близо до остров Боависта в архипелага Кабо Верде.
Стартът не беше напълно успешен, изстрелването на батискафа във водата продължи пет дни. Но най-накрая всички препятствия са преодолени и на 26 ноември 1948 г. в пълно спокойствие се извършва пробно гмуркане. Батискафът престоя под водата 16 минути. Пикард и Мрно участваха в първото гмуркане.
Няколко дни по-късно е извършено второ, вече дълбоководно гмуркане край остров Сантяго, без пътници. Дълбочината на океана на мястото на гмуркане достигна 1780 м. Гмуркането премина добре, с изключение на това, че алуминиевият радарен рефлектор изчезна и няколко тънки листа от корпуса на корпуса бяха подути и набръчкани. Апаратът престоя под водата половин час и достигна дълбочина от 1400 м.
Вдигането на батискафа на борда на кораба не беше напълно успешно. Имаше голямо вълнение, апаратът се тресеше силно, а водолазите не можеха да свържат маркучите за изпомпване на бензин. Трябваше да прочистя бензиновите резервоари със сгъстен въглероден диоксид. Облаци от бензинови пари покриха както батискафа, така и Скалдиса и накрая разядоха боята на устройството. Освен това, поради вълнението по време на изкачването, корпусът на батискафа беше доста надупан, а единият двигател беше откъснат заедно с витлото.
Тестовете показват, че батискафът е доста подходящ за дълбоководно гмуркане, но е напълно неподходящ за повдигане от водата на борда на кораб или за дългосрочно теглене. Оказа се, че е търкалящ се и нестабилен на вълната, а корпусът му е много крехък. Открити са недостатъци в системата за закрепване и изхвърляне на баластра. Стана необходимо да се гарантира, че екипажът може да излезе от камерата на палубата на корпуса на батискафа веднага след изплуване.
За реконструкция батискафът е изпратен обратно в Тулон. През 1952 г. Огюст Пикар получава покана от Триест да участва като водещ физик и инженер в изграждането на нова италианска подводница. Конструкцията на плавателния съд протича бързо (III-1952 - VII-1953) и през лятото на 1953 г. новият батискаф, наречен на града, където е построен, "Триест", е готов. От Триест той е отведен в корабостроителницата Кастеламаре, близо до Неапол, в район, удобен за дълбоководно гмуркане, тъй като тук големите дълбочини се доближават до брега.
На 1 август 1953 г. Триест е пуснат на вода. През 1953 г. новият батискаф прави 7 гмуркания, от които 4 плитки и 3 дълбоки:
до дълбочина 1080 м - 26.VI.II южно от остров Капри,
3150 m - 30.IX южно от остров Понца,
650 m - 2.X южно от остров Ишия.
Всички тези гмуркания бяха с тестово естество. Батискафът е пилотиран от Огюст Пикар и неговия син Жак. Няколко години по-късно с тази подводница човекът за първи път достигна максималната дълбочина на океана (около 11 км) в един от най-дълбоките ровове - Марианската падина. Ето защо искаме да поговорим за Триест по-подробно.
Едновременно с Триест е построен и батискафът FNRS-3. Структурно те са братя и сестри и в момента представляват най-модерните дълбоководни снаряди. Нека да им дадем схематично описание, за да покажем поне в най-общи линии трудностите, които е трябвало да преодолеят създателите на тези батискафи.
Дизайнът се основава на концептуалния дизайн на Picard, който той е реализирал преди това под формата на батискафа FNRS-2. Батисферата (затворена сферична камера за екипажа) е използвана от батискафа FNRS-2.
Двама души могат да се поберат удобно в подводницата. Един от тях пилотира подводницата, като вниманието му е изцяло насочено към управлението. Задачата на втория е да прави наблюдения, но той също участва в управлението; провежда визуални наблюдения, като по този начин предупреждава за приближаване до дъното или други препятствия. Той също така отговаря за фотографска техника, осветителни устройства, хидроакустичен локатор, рекордер за дълбочина на гмуркане и ехолот.
Камерата за плаваемост е заварена от тънки стоманени листове и се състои от 6 изолирани отделения. Общият капацитет на камерата е около 110 000 литра. Зареден е със 74 тона лек бензин с плътност 0,70, който осигурява над 30 тона плаваемост. На дъното на камерата има дупки. При потапяне бензинът се компресира под високо налягане, но тъй като водата свободно прониква през тези отвори, компенсирайки тази компресия, тялото на камерата не се деформира. Наличието на дупки не води до забележимо изтичане на бензин, тъй като той (като по-леко вещество) запълва горната част на камерата. Естествено водата, която е преминала в тялото, ще бъде само отдолу. При издигане бензинът ще се разшири и през отворите, разположени в долната част на камерата, водата, проникнала по време на потапяне, първо ще бъде изтласкана.
За да се осигури стабилност на плавателния съд, по цялото тяло на камерата са монтирани странични килове. Върху камерата за плаваемост е поставена палуба, която подсилва твърдостта на конструкцията и носи рулева рубка в централната част, ограждаща входа на вертикалната шахта-шлюз, свързваща палубата с батисферата.
Тази вертикална шахта е място с големи дизайнерски и експлоатационни трудности. Необходимостта от нея се дължи на факта, че мината е единственият начин за влизане и излизане на екипажа от батисферата. В този случай е невъзможно батисферата да се постави на нивото на палубата и по този начин да се отървете от вертикалната шахта. Първо, защото наблюдателите няма да могат да погледнат надолу и да видят дъното, тоест ще бъдат лишени от най-важната линия на видимост, и второ, преместването на най-тежката част от конструкцията би довело до загуба на стабилност на съд. Следователно мината е неизбежна.
Това води до редица усложнения. Правенето на херметичен вал за максималните налягания, за които е проектиран батискафът, е изключително нерентабилно, тъй като теглото на конструкцията ще се увеличи 2-3 пъти. Следователно шахтата трябва да бъде пълна с вода, когато е потопена. Но за да може екипажът да излезе от камерата при изкачване на повърхността, шахтата трябва да бъде освободена от вода. Тук се нуждаете от доставка на сгъстен въздух и устройство, което ще ви позволи да издухате мината в точното време. В батискафа FNRS-2 екипажът не можеше да напусне батисферата без външна помощ. Този недостатък е елиминиран в FNRS-3. Въпреки това, дизайнът на батискафа, както виждаме, изобщо не е опростен. Енергийното оборудване и редица спомагателни устройства също са разположени на палубата. Трябва да се отбележи, че витлото (пропелерите) на батискафа е разположено в носа близо до центъра на последния. Разбира се, това разположение не е най-доброто от гледна точка на ефективността на витлата на кораба. Най-вероятно е продиктувано от желанието да се намали разстоянието от източника на енергия до електродвигателя и от двигателя до витлата.
Безопасността по време на гмуркане се осигурява от въже-водач, хидроакустичен локатор (ехолот), мощни прожектори и специално устройство, което определя скоростта на гмуркане и дава възможност за регулиране на тази скорост.
Безопасността на изкачването на подводницата е много внимателно обмислена. Има редица системи, независими една от друга, всяка от които позволява на батискафа да се издигне от дълбините: 1) пускане на хидравлична капка с тегло 150 kg; 2) изпускане на батерии с тегло около 600 кг; 3) изхвърляне на консумативен баласт (оловен изстрел), чийто резерв в началото на гмуркането е около 8 тона; 4) изхвърляне на 2 тона авариен баласт; 5) продухване на вертикалния вал, което създава допълнителна плаваемост на батискафа.
Освен това, ако по една или друга причина никой от членовете на екипажа не успее да активира устройствата, които контролират изкачването, специален часовников механизъм ще изключи електромагнитите, задържащи баласта, в определеното време и батискафът ще изплува на повърхността. .
Всички горепосочени системи се управляват електрически. Но има възможност за повреда на захранването на системите или счупване на проводници. В този случай аварийният баласт се нулира автоматично.
За да се предотврати възможността от случайни сблъсъци с дъното и други препятствия, има тежък хидродроп, чието тегло е проектирано така, че потапянето на батискафа да спре и той да спре на разстояние от 1 до 3 м от дъното. . Подходът към дъното може да се види визуално от наблюдател. За да се постигне това, илюминаторът е позициониран по подходящ начин и прожекторите са обърнати надолу. Преди водещото въже да докосне земята и преди наблюдателят да види дъното, ехолотът ще отчете разстоянието до дъното. Друго акустично устройство, подобно на ехолот, измерва разстоянието до повърхността; същото това измерване се дублира от друго устройство - дълбокомер.
В допълнение към ехолоти, които измерват вертикални разстояния, батискафът е оборудван с друго акустично сонарно устройство, което позволява да се измери разстоянието и да се определи посоката на всеки обект, който се появява пред батискафа, движещ се под водата.
Скоростта на спускане или изкачване се определя от вертикален скоростомер. Изолирането на външна електрическа верига и запечатването на осветление и други електрически външни устройства е технически сложен проблем. Монтирани са 5 прожектора за осветяване на дълбочината. Носът и кърмата са проектирани главно за осигуряване на безопасност от сблъсък, когато батискафът се гмурка. За научни наблюдения и за фотография и филмиране се използват три (2000 вата) прожектора, монтирани близо до илюминатора. В допълнение към конвенционалните прожектори е инсталирана електрическа светкавица, чиято работа е синхронизирана със затвора на камерата. Вътрешното осветление на батисферата се захранва от две независими вериги. Хоризонталното движение на батискафа се осъществява от два реверсивни витла, чието въртене се осъществява от електродвигатели. Естествено, подводният „дирижабъл“ не развива висока скорост. Способен е да се движи хоризонтално със скорост само около 1 възел (1,5-2 км/ч).
Подготовката на батискафа за гмуркане започва в пристанище, разположено възможно най-близо до мястото на гмуркане. Преди стартиране се проверява работата на всички механизми за управление.
Устройството се закрепва към стрелата на крана със специален такелаж и се спуска във водата. След това, след изстрелването, те започват да пълнят 6-те отделения на плавателната камера с бензин. Те трябва да се пълнят едновременно, за да се избегне претоварване на стените на отделенията. Докато шлюзовата шахта не се напълни с вода, батискафът остава плаващ.
За гмуркане изберете ден с тихо време; това, разбира се, значително ограничава работата. Деликатното тяло на камерата за плаваемост не трябва да бъде подложено на удари дори от малки вълни.
Напълно подготвеният за работа батискаф се изтегля до мястото на гмуркане. Тук той отново е прегледан от водолази. Екипажът заема местата си. Установява се радиовръзка с придружаващия кораб, която е валидна до гмуркане на автомобила. Гмуркането започва с напълване на шлюзовата шахта с вода. След като получи около четири тона вода, подводницата започва да се потапя. Докато се движите надолу, скоростта на спускане намалява, тъй като плътността на водата отдолу се увеличава поради намаляване на температурата и увеличаване на солеността. Увеличаването на плътността на морската вода поради увеличаване на налягането не влияе на скоростта на потъване на батискафа, тъй като плътността на бензина също се увеличава с почти същата сума. Ефектът от спадане на температурата намалява с времето поради постепенното охлаждане на бензина в плавателната камера и увеличаването на неговата плътност.
Увеличаването на солеността с дълбочина, както и намаляването на температурата (охлаждането на бензина в плавателната камера става много по-бавно от спада на температурата на водата) води до факта, че скоростта на потапяне постепенно намалява и накрая, гмуркането спира напълно. За да продължат спускането, хидронавтите трябва да пуснат част от бензина през специален клапан. Когато се приближите до дъното, скоростта на гмуркане намалява. Това се постига чрез изхвърляне на малки количества баласт.
Тежкият гидроп удря дъното първи. Естествено, плаваемостта на батискафа се увеличава и гмуркането спира.
По време на гмуркането се извършват наблюдения през илюминатора. Ясно е, че хидронавтите, а те са само двама, са много заети с работа. Необходимо е да се контролира спускането, да се поддържа връзка с придружаващия кораб чрез хидроакустично устройство, да се наблюдава приближаването на дъното, да се следи работата на оборудването за пречистване на въздуха, да се провеждат наблюдения и да се правят снимки. Не трябва да забравяме, че нервната система на хидронавтите е много напрегната: в края на краищата дори най-опитният изследовател на дълбините има само няколко гмуркания зад гърба си и знанието, че се намирате в двуметрова желязна кутия на дълбочина където налягането е равно на стотици килограми за всеки квадратен сантиметър, изобщо не намалява напрежението.
След като достигнат дъното, дълбоките изследователи имат възможност да проведат кратко плуване по него, като включват електрическите двигатели, които задвижват витлата на батискафа.
След приключване на работата баластът се нулира. Започва изкачването. Разбира се, наблюденията не спират. Най-накрая подводницата достигна повърхността. Но хидронавтите все още нямат възможност да напуснат батисферата - шахтата, водеща към палубата, е пълна с вода. Валът се продухва със сгъстен въздух. Едва след това можете да започнете да отваряте капака на входния люк и да установявате комуникация с придружаващия кораб. Ако визуалната комуникация е невъзможна поради обхвата, включете радиопредавателя. На повърхността подводницата е доста безпомощна. Дори ако запасът от електроенергия не се изразходва по време на гмуркане, то дори и в този случай той ще може да измине не повече от 10-15 км със скорост 2 км/час. С други думи, докато снабдителният кораб не вземе батискафа на буксир, той е играчка на морските течения и вълни.
Първоначално Триест е оборудван много скромно. Не разполагаше с външна камера или редица контролни и навигационни устройства. Имаше и малко научно оборудване. Едва през 1955 г. върху него са монтирани малък ехолот и подводни прожектори.
През 1954 г. работата по Триест започва едва през есента. Дълго време времето не позволяваше подводницата да бъде изведена в открито море, за да достигне големи дълбочини. Поради това през 1954 г. в Неаполитанския залив са направени само 8 плитки гмуркания на дълбочина не повече от 150 метра. В спусканията участваха много изследователи и по-специално шведски учени - зоологът П. Тарден, биологът М. Кобр и А. Полини - италиански геолог от Миланския университет, който взе няколко проби от почвата от дъното. Устройството при тези гмуркания е пилотирано от сина на Огюст Пикар, Жак Пикар.
Гмурканията са извършени без помощта на ехолот. Това затрудни навременната подготовка за „кацане“ на дъното на морето. Хидронавтите не можаха да забавят спускането на батискафа своевременно, постепенно изрязвайки изстрел от баластните резервоари, за да докоснат лесно дъното с хидравличната верига. В резултат на това батисферата потъва два пъти във вискозна тиня на морското дъно. В допълнение към рязкото влошаване на видимостта от прозорците, това заплашваше по-сериозни проблеми: батискафът можеше да се забие на дъното, без да може да изхвърли баласт. Ехолотът, инсталиран по-късно на Trieste, позволи предварително да се намали скоростта на гмуркане и по този начин да се осигури възможност с помощта на направляващо устройство да се монтира устройството в окачено състояние на няколко метра от дъното.
През 1955 г. няма гмуркания поради финансови усложнения, а през 1956 г. са направени 7 гмуркания с J. Picard като пилот: 3 плитки и 4 дълбоки (620, 1100 и 3700 m). В последния като научен наблюдател участва А. Полини.
Всички дълбоководни гмуркания са извършени без биолози, така че наблюденията на живи организми, направени от неспециалисти, не са толкова точни и пълни, колкото при спускането на V. Beebe. Но животът на дълбините в района на тези гмуркания се оказа несравнимо по-беден, отколкото на Бермудските острови, където се гмурка Бийби. На моменти морето изглеждаше почти напълно безжизнено. Средиземно море на изток от Испания има 8 пъти по-малко органична продуктивност от Атлантическия океан на запад от Иберийския полуостров.
Въпреки това, по време на гмуркания през 1956 г. на дълбочини от 1100, 2000 и 3700 m, в някои хоризонти е регистрирана значителна плътност на живот. Между дълбочини от 500 до 900 m батискафът преминава през зони, в които през прозореца могат да се видят едновременно стотици ципести (салпи). Те са почти напълно прозрачни и могат да се видят само когато прожекторът е изключен поради вътрешното трептене на бяла флуоресцентна светлина. В допълнение към салпите, на средна дълбочина са открити и други организми: медузи, сифонофори, птероподи, а веднъж беше открита и малка безцветна скарида с дължина 3 см.
По време на всички дълбоководни спускания, с изключение на горните слоеве на морето, не се виждаше риба. Само два пъти в зрителното поле на наблюдателя се появиха блестящи, луминесцентни движещи се следи, които вероятно могат да бъдат приписани на дълбоко разположени риби.
По време на сравнително плитки потъвания Пикард наблюдава голям брой разпръснати частици, някои от които са в суспензия (жив зоопланктон), а други падат като утайка на дъното (трупове на мъртви микроскопични животни - органичен детрит). На плитки дълбочини, където все още прониква разсеяна слънчева светлина, тези частици са невидими. Но на големи дълбочини в пълна тъмнина, в лъчите на прожектора, те стават различими, като прах в стая, видим в слънчев лъч.
Наблюденията на Пикард на морското дъно от батискафа Триест предоставиха на океанографите ценна информация. По време на гмуркания, когато дълбочината на океана не надвишава 100 м, той често виждаше големи и малки дупки и хълмове на дъното, напомнящи дупки на червеи. Това са убежища за риби, раци и други обитаващи дъното същества, общо наричани бентос. Понякога можеха да бъдат видени да влизат и излизат от тези дупки, обезпокоени от изстреляния баласт. Такива дупки и могили не са наблюдавани на голяма дълбочина.
Обикновено те се гмуркаха на меко и плоско дъно, но близо до остров Капри често трябваше да избират място за „кацане“, тъй като се натъкнаха на твърдо, понякога скалисто дъно, където се забелязваха силни течения. Няколко пъти след гмуркането батискафът беше отнесен от течението по дъното със скорост около 1 възел. За да спре, беше необходимо да се освободи известно количество бензин, за да се притисне батискафът по-здраво към дъното.
Участието на геолога А. Полини определя геоложката насоченост на проучването в Триест. Обикновено водният стълб се преминаваше бързо, но наблюденията на дъното отнемаха часове. Батискафът е оборудван със специално устройство за вземане на малки проби от почвата и Полини ги събира навсякъде, където е възможно. Беше забелязано, че вискозната тиня в някои райони има голяма подвижност: веднага щом няколко десетки килограма баласт са изпуснати от батискафа, лавинообразен облак от тиня се издига от дъното доста бързо на височина от няколко метра и се обгръща. батискафът.
На Trieste нямаше инсталирани специални измервателни уреди за ток, но дънните течения могат да бъдат измерени доста точно. В този случай самият батискаф е като „поплавък“, плаващ по течението. Наблюдателят може само да маркира точка на дъното и да определи движението си спрямо нея. Ако батискафът стои на хидравлична капка на дъното и суспендираните частици плуват покрай него, тогава те се отнасят от течението. Но по време на всички гмуркания на дълбочина над 1000 м не бяха открити течения: водата изглеждаше напълно неподвижна. От тези наблюдения на Пикар обаче не може да се заключи, че във всички райони на Средиземно море няма течения на голяма дълбочина. На големи дълбочини в това море се срещат слаби течения със скорост 5-6 см в секунда. Най-често това се случва в дълбоки проливи. Както ще видим по-късно, на батискафа FNRS-3 наблюдавахме значително течение на дълбочина от 2000 m близо до Тулон.
Пикар също прави наблюдения върху прозрачността на морската вода. Както знаете, Средиземно море е водно тяло с изключително бистра и чиста вода. Една от основните причини за това е бедността на неговия органичен живот. Необичайната чистота и прозрачност на водите придават уникалния тъмносин цвят, характерен за Средиземно море.
Видимостта на обекти под вода без изкуствено осветление се определя от разсеяната слънчева светлина, проникваща в дълбочината. Пикар наблюдава през илюминатора намаляването на видимостта на един от баластните танкове, боядисан в бяло: той напълно се слива с черния фон само на дълбочина около 600 м. Прозрачността на дънните води се доказва от факта, че на светлината на прожектора дъното се виждаше на около 15м.
За Пикард, техник по образование, наблюдението на морското дъно и дълбоководната фауна не беше основната задача. Мислите му бяха насочени към технически проблеми. Той си постави за цел да конструира надеждно дълбоководно превозно средство, което да му позволи да достигне максималните дълбочини на Световния океан. В тази връзка основният му фокус е върху решаването на проблемите с материалното претоварване и всичко, което може да осигури безопасността на гмуркането.
Пикард изчисли, че неговият батискаф ще издържи външно налягане до 1700 атмосфери. Така дори на дълбочина от 11 000 м неговият батискаф ще има достатъчен запас на безопасност. Продължавайки да подобрява технологията за управление, в продължение на няколко години той подготвя батискафа да достигне екстремни дълбочини (както е известно, максималната дълбочина на океана е малко повече от 11 000 м).
Като математик О. Пикар изключва случайността и е уверен в успеха. Когато един ден, във връзка с гмуркане до 3150 м, го попитаха дали има опасения, че опитът му ще се провали, той отговори:
„Математиката никога не греши. Пътуването ми до дълбочина 3150 метра беше безопасно. Какво може да ни се случи? Земетресения, метеорити, бури... Нищо не може да проникне в нашата обител на вечна тишина. Морски чудовища? Не вярвам в тях. Но дори и да съществуваха и да ни нападнаха, нямаше да могат да направят нищо, освен да счупят зъбите си върху стоманената обвивка на нашата лодка. И ако грамаден октопод искаше да ни задържи с пипалата си на дъното на морето, ние бихме създали подемна сила от десет тона - ние не се страхуваме от никакви пипала. Следователно моето подводно пътуване беше безопасно. За мен след гмуркане е много по-опасно да се изкача от малка лодка на кораба по стълбата при буря в силно море.“
Но последва още един въпрос: „Ако батискафът падне под скален ръб, какво ще направите?“ Пикард сви рамене: „Да, тогава... тогава ще трябва да останете долу, ако не успеете да се освободите навреме, като обърнете витлото.“
Разбира се, ученият имаше доста ясна представа за степента на „безопасност“ на гмуркането в подводница. Както показаха спусканията на френския апарат FNRS-3, опасността от падане под перваза на подводна скала се оказа не толкова илюзорна. И освен това, други непредвидени опасности и инциденти очакват смелите пионери на дълбоководното гмуркане на дъното на морето, като мощни свлачища и лавини от мека тиня, търкаляща се по стръмните склонове на подводни каньони и много други неизвестни.
Триест също трябваше да се сблъска с някои от тези изненади.
Както вече беше споменато, преработката на батискафа FNRS-2 започва в началото на 1949 г. Беше решено сферата на батискафа да се остави непокътната и напълно да се замени обвивката на плавателния корпус, който не издържа теста през есента на 1948 г. близо до Дакар . Работата по преобразуването протича много бавно: едва през октомври 1950 г. е сключено споразумение между Франция и Белгия за изграждане на ново тяло на батискаф около старата сфера FNRS-2. През 1951 г. професор Пикард предоставя необходимите консултации по време на изграждането на FNRS-3, но от 1952 г. той фокусира основното си внимание върху Триест.
Основната работа по изграждането на FNRS-5, както и на Trieste, е извършена през 1952 г. Строителството на двата кораба е завършено почти едновременно - FNRS-3 - през май, Триест - през юли 1953 г.
На 6 август 1953 г. на батискафа FNRS-3 лейтенант-командир Уау и лейтенант-инженер Вилм, офицери от френския флот, се спускат на дълбочина 750 m.
На 12 август 1953 г. Уо и Уилям потъват близо до нос Кепет на дълбочина 1550 м, а на 14 август - на дълбочина 2100 м. По време на последното гмуркане ехолотът се поврежда и без него изследователите не осмели се да потъне на дъното в непосредствена близост до скалистия нос.
След тестови гмуркания беше решено да се премести в Дакар, за да направи рекордно гмуркане там до 4000-4500 м. Това спускане беше насрочено за декември - януари - най-доброто време за доминиране на стабилни слаби пасати. Но след като научиха, че на 30 септември професор Пикар потъна на Триест на дълбочина 3150 м, водени от сензационната преса, Уо и Уилм бяха принудени да се опитат незабавно да счупят този рекорд в Средиземно море. Опитът им да поставят рекорд на 30 ноември се провали поради повреда на индикатора за нивото на водата, който замени бензина при потъването на батискафа.
Впоследствие, докато се гмурка в Средиземно море, Уо, заедно с известния гмуркач Кусто, достига дъното на 11 декември 1953 г. на дълбочина 1200 м в каньон близо до нос Кепет, близо до Тулон. По време на спускането си те наблюдават доста богат живот: много плътен планктон, скариди, медузи на средни дълбочини (200-750 m). Под 750 m животът обедня, а на самото дъно, по-дълбоко от 1000 m, отново стана изобилен. Тук Кусто наблюдава калмари, а в самото дъно три големи акули, дълги около два метра, с изпъкнали очи във формата на кълбо.
През януари 1954 г. FNRS-3 е доставен в Дакар и вече на 21 януари Уо и Уилм правят пробно гмуркане на дълбочина 750 м, за да проверят оборудването преди рекордното гмуркане. Докато слизаха, те наблюдаваха изобилен живот. Планктонът може би беше по-малко плътен, отколкото близо до Тулон, но организмите, включени в него, бяха по-големи. Уо и Уилм видяха скариди, медузи и разнообразие от риби. Те, тъй като не са специалисти, не можаха да идентифицират много от тях. Близо до дъното те срещнаха акули с дължина 1,5-2 м, а на дъното гигантски рак с черупка с диаметър 40 см. По време на това гмуркане батискафът беше отнесен по склона на дъното от силно подводно течение със скорост около 1-2 възела.
В края на януари 1954 г. е извършено контролно спускане без хора на дълбочина 4100 м, а на 14 февруари е извършено рекордно гмуркане на батискафа на дъното на дълбочина 4050 м. Уо и Вилм са в камера. Спускането се проведе на 100 км от брега (от Дакар) и завърши доста успешно. Продължи 5 часа и половина, включително доста дълъг престой на дъното на морето.
Скоростта на спускане и издигане беше твърде висока, за да се правят подробни наблюдения на всичко, което се случваше извън подводницата. Необичайната ситуация ни принуди да обърнем по-голямо внимание на всички инструменти. Само в дъното стана възможно да се направят някои случайни наблюдения. Уо уверява, че почвата на дъното е била тънка и бял пясък. Той включи двигателите и накара подводницата да се движи по сравнително равното морско дъно. Понякога на пясъка се появяваше самотно цвете - морска анемона, изненадващо подобна на лале. И накрая, точно преди изкачването, изследователите имаха късмета да видят дълбоководна акула с много голяма глава и огромни очи. Тя не реагира по никакъв начин на ярката светлина на прожекторите на подводницата. Няколко минути след срещата с акулата електромагнитите автоматично се изключиха, което изпусна електрическите батерии на дъното. Това олекотява батискафа със 120 кг и го кара да се издига бързо.
Всички извършени досега гмуркания на FNRS-3 имаха тестов характер и бяха насочени към проверка на надеждността на апарата, съгласуваността на работата на отделните му части и натрупване на опит от екипажа. Но с рекордното гмуркане ерата на тестовете приключи. „От днес нататък подводницата принадлежи на науката“, каза Уо след това спускане. И наистина, оттам нататък почти винаги в спусканията наред с пилота участва и учен, най-често биолог.
Още през април 1954 г. Уо направи две спускания до дъното близо до Дакар заедно с биолога Теодор Моно, а на 16 май същата година FNRS-3 се върна обратно в Тулон, където от юли до септември направи 10 гмуркания. 5 от тях бяха до дъното, на дълбочина 2100-2300 м. По време на едно от тези спускания Уо се приземи на ръба на отвесна скала. Уо се страхуваше, че скалата може да е ръбът на тясна пукнатина, в която може да се вклини батискафът. Не без плах задейства витлото, приближи се до ръба на скалата и продължи спускането си по напълно отвесната стена. Височината на стената достига 20 m.
През следващите години FNRS-3 продължи редовните дълбоководни гмуркания. За 4 години на него са извършени 59 гмуркания, 26 от които с биолози. През 1955 г. батискафът е изложен на изложба в Париж, а през 1956 г. отново изследва дълбините на Атлантическия океан край бреговете на Португалия.
През 1958 г. FNRS-3 е нает от Япония за изследвания в северната част на Тихия океан. През август - септември 1958 г. батискафът извършва 9 гмуркания на изток от Японските острови, като най-дълбокото е до 3000 м. На тази дълбочина, чрез движението на нарушена тиня и планктон спрямо дъното, учените установяват наличието на дънно течение. Скоростта на потока беше около 2 см в секунда.
На друго място, на дълбочина 2800 м, са изследвани ефектите от вулканичната дейност. Тук са открити голям брой големи скални късове (до 1,5 m) със свежа разломна повърхност. Понякога на земята се забелязват следи от движение на тези фрагменти. И на тази дълбочина се забеляза дънно течение.
На дълбочина от около 500 м изследователите откриха слой от скок на температурата на водата. На тази дълбочина температурата рязко пада от 15 до 4-5°. Скоковият слой разделя горната топла вода на Куро Сиво от долната студена вода на Оя Сиво. В слоя имаше натрупване на дълбоководни медузи и ракообразни, но нямаше риба. По отношение на изобилието от живот на големи дълбочини Тихият океан дори надминава Атлантическия океан и Средиземно море.
Изследванията на FNRS-3 донесоха много нови науки. Те по същество отвориха света на дълбините за биолозите, показаха естественото морско дъно на геолозите и съобщиха много ценни наблюдения на океанографите.
Уо даде ясно и точно описание на един непознат досега феномен - подводните лавини: „Често и, за съжаление, опасно явление, което тревожи гмуркачите в каньони: подводни лавини. Контактът на батискафа или неговата хидравлична верига със стената на каньона или дори освобождаването на няколко килограма баласт отделя малки бучки тиня. Под въздействието на собствената си гравитация те започват да се търкалят надолу по склона. В същото време други буци се отделят и, нараствайки, образуват лавина. Над дъното на морето се появява огромен тъмен облак. След това се оказваме потопени в такава тъмнина, че нашите прожектори са безсилни да я пробият и можем само да чакаме, докато въртящите се облаци се разредят. Ако морското течение е слабо, това ще отнеме 15 минути или дори половин час.
Една лавина беше толкова силна, че облакът не се разсея след час. Решихме да напуснем дъното и да излезем от нарушената зона. Беше необходимо да се изкачи приблизително 1000 фута (300 м), за да се стигне до чиста вода."
Уо смята, че едно от откритията на FNRS-3 е откриването на много силни течения на големи дълбочини. Вярно е, че не са правени инструментални измервания на скоростта на тези течения, тъй като все още не беше възможно да се инсталират достатъчно надеждни измервателни уреди на тока на батискафа. Но наблюденията на плаващи суспендирани частици покрай стоящия батискаф позволиха приблизително да се определи силата на течението и с помощта на компас неговата посока. Скоростта на течението на места достига 1-2 възела (2-3 1/2 км в час).
Особено ценни са наблюденията на живи организми в тяхната естествена среда. Редица такива наблюдения се считат в науката за открития. Така се смяташе, че силно удължените тазови и опашни перки на дълбоководната риба бентозавър служат като органи на докосване. След проучвания, проведени от батискафа, стана ясно, че тези „перки“ се използват от рибите като „крака“. Uo никога не ги е виждал в позиция, различна от тази, показана на снимката.
Бяха направени интересни наблюдения върху поведението на скаридите. Те силно се развълнуваха под въздействието на прожекторите и се събраха в такава плътна маса, че понякога се налагаше да спрат работа и да се върнат на повърхността поради пълната невъзможност да се правят каквито и да било наблюдения. Близо до дъното те се гмуркат надолу с висока скорост, докосват дъното, оставяйки отпечатъци върху него и се връщат отново нагоре. Големите скариди с невероятно чист розов цвят се държат по-спокойно.
Батискафът позволи да се установи наличието на големи животни на дъното на дълбокото море (акули на дълбочина 4050 м близо до Дакар). По време на спускането са открити нови видове риби, неизвестни досега на науката. Наблюденията на Уо върху поведението на обитателите на дълбоки морета го накараха да предположи, че много дълбоководни животни най-вероятно са слепи (бентозавър, някои скатове, вероятно дълбоководни акули). Но в същото време те имат своеобразни локаторни инсталации, тоест имат специален апарат като чувствителния орган на прилепа, който им позволява умело да избягват препятствията при сляпото си плуване. Уо направи това заключение, като забеляза, че рибите изобщо не усещат мощната светлина на прожекторите, но в същото време свободно заобикалят всичко, дори и най-малките препятствия на дъното на морето.
Батискафът "Триест" е придобит от САЩ през 1959 г. Във фабриките на Krupp за него е произведена нова запечатана батисферна камера, предназначена да достигне екстремни океански дълбочини. На него 15 ноември 1959 г. в Марианската падина, близо до о. Гуам е направено дълбоководно гмуркане на дълбочина от 5670 m (18 600 фута). Корабът съдържа: синът на Огюст Пикар, Жак Пикар и американецът А. Регнитуер. Получи се снимка на дъното.
На 9 януари 1960 г. в същия район Триест потъва на дълбочина 7320 м (24 000 фута), а на 23 януари Дж. Пикар и неговият помощник американецът Дан Уолш достигат дъното в най-дълбоката част на Марианската падина. Уредите в Триест регистрират дълбочина от 6300 фатома (11 520 м). Въпреки това, след въвеждане на корекции, истинската дълбочина на гмуркането се оказа 10 919 m.
Спускането на батискафа до максималната му дълбочина беше предшествано от внимателна подготовка: проверени бяха оборудването и здравината на всеки квадратен сантиметър от корпуса му. 3 дни преди спускането е извършено щателно сондиране на Марианската падина от спомагателния кораб Lewis. За да постигнем по-точни резултати от измерванията, трябваше да прибегнем до експлозии на океанското дъно. Общо са направени повече от 300 експлозии на заряди с тринитротолуол.
Точката, планирана за гмуркане на батискафа, беше на 200 морски мили югозападно от остров Гуам. Мястото на гмуркане е записано чрез поставяне на плаващ радиопредавател, който периодично изпраща радиосигнали. Освен това в района на спускането бяха разпръснати димни бомби и торби с боя (флуоресцеин), които оцветиха морската вода в ярко зелено. Гмуркането започна в центъра на това място. Операцията беше подкрепена от спомагателни кораби "Wondek" и "Lewis" под ръководството на д-р Андреас Регнитуер.
Спускането протече безопасно, с изключение на временна загуба на комуникация с кораба-майка. Любопитно е, че загубата на комуникация (акустична) е настъпила както при спускане, така и при изкачване на една и съща дълбочина, равна на 3900 m.
На големи дълбочини апаратът стана много студен. От дишането в гондолата се натрупа влага, така че дрехите на Пикард и Уолш скоро се намокриха.
Изследователите излязоха от подводницата напълно мокри. Те трепереха от студ, тъй като температурата в батисферата беше почти равна на температурата на дълбоките слоеве на океана (около 2-3 ° C).
Триест отне 4 часа 48 минути за спускане и 3 часа 17 минути за изкачване. Подводницата остана на дъното 30 минути.
Както по време на спускане, така и по време на изкачване, изследователите, в светлината на мощни прожектори, успяха да открият обитателите на океанските дълбини. Животът беше навсякъде, чак до дъното. В повърхностните слоеве на океана, през илюминатора, можеха да се видят белите тела на акули; в средните слоеве преобладаваха скариди и планктон; в жълтеникавото дъно на падината, в светлината на външен прожектор, изследователите видяха животно със сребрист цвят, подобно на писия, дълго около 30 см и напълно плоско с изпъкнали очи в горната част на главата. Животното се движеше по дъното, приближавайки се до подводницата и изобщо не се страхуваше от светлината на прожекторите. Друг жив организъм беше гигантска скарида (с дължина около 30 см), която спокойно плуваше на два метра от дъното на падината.
Намирането на риба и скариди на такава огромна дълбочина изглежда е голямо научно откритие, тъй като доскоро риба се намираше до 7200 m, а скариди само до 5000 m.
Спускането на Пикард и Уолш до дъното на най-дълбоката депресия в Световния океан доказа пълната възможност за дългосрочен престой на човек в най-големите океански дълбочини в автономно превозно средство. Това открива примамливи перспективи пред човечеството за изследване и промишлено използване на минералните богатства на океанското дъно. Възможно е батискафът да се използва широко в дълбоководни сондажни операции, по-специално при изпълнението на така наречения „проект Мохо“, който включва пробиване през слой от дънни седименти с дебелина около 1 км и през земната повърхност. кора, достигаща само 5-8 метра под дъното на океана.km (под земята дебелината му е 30-40 km). Предполага се, че тези сондажни операции се извършват в открития океан от кораб на котва.
Батискафът е важно средство за съвременни океанографски изследвания. Позволява ви да наблюдавате живота в дълбините, да получите представа за топографията на морското дъно с подробности за неговия релеф, като малки дупки, дупки, могили, средно големи хребети и, така да се каже, саструги на морското дъно . Те са твърде големи, за да бъдат заснети от камерата, но твърде малки, за да бъдат открити на лентата на ехолота. Освен това по време на дълбоководно гмуркане се измерват дънните течения, вземат се селективно почвени проби с визуален контрол на този процес, измерва се гравитацията на дъното на дълбокото море, изследват се условията на разпространение на звука в морската среда и много, много повече.
Не е изненадващо, че дизайнерите в редица страни работят за подобряване на батискафа. В САЩ през 1959 г. е завършено строителството на батискафа Setase. Неговият дизайнер, инженер Едмънд Мартин, взе предвид опита от изграждането и експлоатацията на Trieste и FNRS-3. На първо място, той постигна голяма независимост на апарата от кораба-майка. Батискафът е оборудван с два дизелови двигателя, осигуряващи надводна скорост до 10 възела. Корабът разполага със 160-часов резерв от дизелово гориво, което му позволява да измине 1600 морски мили (3000 км) сам. Под вода, използвайки енергия от батерията, подводницата може да измине 40 мили (72 км) със скорост от 7 възела (13 км/ч).
Друга особеност на Setase е неговият относително голям екипаж. В кабината удобно могат да се настанят 5 души (включително оператор и фотограф). Общото тегло на батискафа във въздуха е 53 тона, дължината на лекия корпус е 13 м. Предполагаемата дълбочина на гмуркане е 6 км.

Водата, ако налягането й е силно, отмива всички препятствия. Също толкова спонтанно преди триста милиона години животът преодолява крайбрежната бариера, излива се на сушата и завладява света, който преди това е бил недостъпен и чужд за него. И днес ние, хората, се стремим да станем земноводни същества. „Човечеството трябва да се „преструктурира“ към океана – това е неизбежно...“ – каза известният съветски учен, академик Л. А. Зенкевич, изразявайки мнението на мнозина.

Защо е необходима тази стъпка и какво ще даде? Обикновено в такива случаи казват, че океанът може и трябва да стане житницата на растящото човечество. Правилно е. Вярно е също, че на дъното на Световния океан има безброй запаси от нефт и метали, които понякога вече са в недостиг на сушата, а колосалните богатства от най-редките и най-ценни елементи са разтворени в самата вода. Но животът също се е преместил на сушата в своето време в преследване на храна, енергия и пространство. Тя откри всичко това там, но откри и нещо друго: спиралата на еволюцията се разви на сушата като пружина и резултатът беше появата на интелекта. Какъв тласък ще получим? Овладяването на нова среда ще обогати нашия духовен свят; препятствията по пътя ще изострят умовете ни. Развитието на океана е неразривно свързано с всичките му корени с просперитета на човечеството. „През тръни до звездите“ древните римляни са били прави.

Трябва да се каже обаче, че не всички учени са единодушни в мнението си какви методи и средства трябва да се използват за изследване на морските дълбини, като за начало - най-близкия и достъпен до нас шелф, континенталния склон, простиращ се на 100 -300 километра от брега. Редица океанолози, например, смятат, че научните изследвания на океана, проучването и добива на минерални ресурси, инсталирането и ремонтът на оборудване и полагането на тръбопроводи трябва да бъдат прехвърлени на дистанционно управлявани машини и роботи. „Понякога — твърди известният американски океанограф Артър Флексиг — се чува аргумент срещу присъствието на човека в морските стихии. Въпросът е, че вместо хора, можете да изпратите в дълбините инструменти и машини, които ще се справят със задачите също толкова добре, ако не и по-добре, или поне доста успешно. Очевидно е ненужно да се използват хора, ако задачите са чисто прости... Въпреки това, като се прави за изследване на сложни явления, това твърдение, според мен, представлява чиста глупост или, по-милосърдно, произволно мнение. Наистина, опитът на офшорните петролни работници показва, че в по-голямата част от случаите при извършване на сложна и важна работа под вода е необходимо човешко присъствие. Ще се подобри ли технологията? Така е, но сложността на задачите също ще се увеличи, а роботите, съвършени като хората, са утопия в обозримо бъдеще.

Така че човек най-вероятно трябва сам да обитава морските дълбини. Способен ли е на това? Вода, налягане, тъмнина... Например, можете да се гмуркате, но да живеете?

Години и метри

Изследването на океана често се сравнява с изследване на космоса. Методите на изследване обаче се оказаха противоположни: автоматичните станции бяха първите, които излязоха в космоса, а самият човек стъпи в океана. Първо, „без нищо“ - на дълбочина от няколко десетки метра. Тогава - вече през 19 век - облечен в скафандър, който му позволява да се спусне на 80 метра дълбочина и да работи там за кратко. Но както правилно отбелязва Жак-Ив Кусто, „гмуркачът с тежките си оловни ботуши се оказва жалък и неудобен пленник на водната стихия”...

Свободното гмуркане с водолазно оборудване коренно промени нещата. С гмуркане човек най-накрая се почувства като риба във водата. Гмуркането на дълбочина 40-50 метра стана достъпно за всеки здрав човек и за първи път хората наистина видяха красотата на подводния свят.

Но гмуркането не ми даде власт над дълбините. Колкото по-ниско се гмурка човек с акваланг, толкова по-опасен е за него сгъстеният въздух, който диша: пренасищането с кислород причинява конвулсии и уврежда белите дробове, а пренасищането с азот „опиянява“ плувеца и води до декомпресионна болест. Тези физиологични бариери изглежда плътно блокират достъпа на човек до дълбините. Достатъчно е да си спомним каква е същността на декомпресионната болест: азотът, инжектиран под налягане, се разтваря в тъканите на тялото и след това кипи по време на бързо покачване, като въглероден диоксид при отпушване на шампанско. За да избегне нараняване и смърт, човек е принуден да се изкачва много бавно, като се осигурява на всяка стъпка. За дълбочина 150-200 метра времето за декомпресия е толкова дълго, че работата по гмуркане става непродуктивна: за минути работа на дъното трябва да платите за часове изтощително изкачване.

Удивително е обаче колко бързо бяха преодолени тези на пръв поглед „непреодолими“ бариери! Сега това, което изглеждаше чиста фантазия само преди 10-15 години, се превръща в реалност: спускане на дълбочина над половин километър. Досега обаче такива дълбочини са постигани само в хидравлична камера. Но всъщност това означава, че рафтът вече е отворен за човека.

Успехът се свързва преди всичко с името на младия швейцарски учен Ханс Келер, който се осмели да предположи, че невъзможното е възможно, извърши огромна изследователска работа и изпробва върху себе си своите теоретични изчисления. Законите на физиологията не могат да се променят, но съставът на дихателната смес, режимът на дишане, гмуркане и изплуване могат да се променят по желание. Тук има милиони и милиони опции! Наистина ли сред тази безкрайност няма хора, които биха „превели” човек през всички опасности? Този факт говори достатъчно за обема на работата, свършена тук. Келер изчисли на компютър 250 хиляди варианта на газовата смес за дишане, когато човек се издигне от дълбочина 300 метра. Продуктите под формата на маси с различни опции за излизане на водолаза на повърхността тежаха 9 килограма! С този наистина ценен товар ученият отиде до езерото Лаго Маджоре, където, след като се спусна на дълбочина от 222 метра, се появи обратно, прекарвайки само 53 минути на изкачване. За сравнение: англичанинът Джордж Ууки, който достигна рекордната дълбочина от 180 метра през 1956 г., му трябваше дванадесет часа, за да достигне повърхността!

По-късно Келър счупи собствения си рекорд: след като "потъна" в хидрокамера на дълбочина 300 метра, той "се издигна на повърхността" за 48 минути ...

каква е тайната Един от режимите на излизане от дълбочина 300 метра, предложен от Келер, изглежда така. На дълбочина 300-90 метра водолазът диша смес от хелий и кислород. От 90 до 60 метра използва по-тежка азотно-кислородна смес. От 60 до 15 метра диша аргоно-кислороден въздух, а от 15 метра - чист кислород. В същото време новите комбинации от газове изглежда неутрализират вредните ефекти на предишните.

Нещата се развиха бързо, веднага щом общият принцип беше разбран, усвоен и тестван. През 1960-1962 г. Келер се гмурка в специална барокамера на дълбочина 400 метра. През 1970 г. британците възпроизвеждат спускането до дълбочина 457 метра. През ноември същата година двама французи достигат 520 метра. През 1972 г. е взета линията от 565 метра. Тогава... Но повече за това по-късно.

Само едно обстоятелство помрачаваше радостта: във всички тези експерименти човекът „беше на дъното“ за не повече от двадесет минути. Оказа се, че човек може да достигне половин километър дълбочина, но не може да ги овладее. Но разочарованието не продължи дълго: беше открито, че е лесно да се създадат условия, при които времето за декомпресия практически не зависи от продължителността на времето, прекарано от човек на голяма дълбочина. Това означаваше, че ако на дъното на морето се построи къща с постоянна атмосфера и всички удобства, тогава човек може да живее в нея седмици, месеци и ще трябва само да се подложи на декомпресия, когато стигне до повърхността.

Хроника на подводното градоустройство

Една след друга започнаха да се появяват подводни къщи. Първата такава къща е инсталирана през 1962 г. от Жак-Ив Кусто на дълбочина 10 метра близо до Марсилия („Преконтинент-I“). Двама акванавти живяха в него 196 часа и доказаха, че теорията е вярна. По-нататъшната хроника изглежда така. 1963: „Преконтинент-II“, в който хората са живели един месец (дълбочината на потапяне на къщата е 11 метра). „Преконтинент II“, пише Кусто, „убеди нашата група, че промишлени и научни станции на дъното на морето ще станат обичайни през целия ни живот.“ 1964: Американците инсталират подводната къща Silab-I на дълбочина 59 метра. Почти едновременно акванавтите Джон Линдберг и Робърт Стенуис прекарват два дни на дълбочина 130 метра в „къмпинг палатка“. 1965: Sealab-II се спуска на дълбочина от 60 метра. Ръководителят на работата, Джордж Бонд, този път избра "... най-черната, най-студената, най-страшната ..." вода, която можеше да намери на ръба на подводния каньон. Той „си постави за цел да докаже, че човек може да извършва полезна работа дълго време при условия... съответстващи на реалната ситуация на голяма дълбочина...“. Жителите на Sealab-II прекараха 45 дни на дъното. „Животът в дълбините на океана беше толкова необичаен и завладяващ, че нямах нищо против да създам лятна вила под вода за семейството си“, отбеляза полушеговито един от участниците в преживяването.

Интересна подробност: пионерът на морските дълбини Жак-Ив Кусто възнамеряваше да постави своя „Преконтинент-III” на дълбочина 33 метра. След като научи за резултатите от експеримента със Силаб, той реши незабавно да потопи подводната си къща на дълбочина 110 метра. „Животът е кратък и трябва да направиш колкото се може повече!“

В Precontinent-IV хората са прекарали три седмици, работейки на дълбочина 110-130 метра. Това се случи през същата 1965 г. Между другото, океанавтите монтираха петролна вишка на дъното. Доказано е, че на голяма дълбочина човек може да извършва сложна и трудна работа дори по-бързо, отколкото на сушата.

1969 г.: подводната лаборатория "Sileb-III" е спусната във водите на Тихия океан на дълбочина 183 метра. Скоро обаче е забелязан изтичане на въздух. Имаше обаждане от повърхността до екипа на Спешна помощ. Внезапно, по време на ремонт, един от членовете на екипажа умира от инфаркт...

Тази трагедия забави ли настъплението в дълбокото море? Преценете сами. Преди десет години правителството на САЩ похарчи 29 милиона долара за подводни изследвания и технологии. Сега - 500 милиона. Предвижда се да бъдат похарчени 5 милиарда през следващите десет години.

Хрониката ще бъде непълна, ако не споменем работата на изследователи от други страни. Около десет подводни селища са създадени от съветски учени в Черно море. Кубински учени, съвместно с чехословашки колеги, инсталираха Caribe-I близо до Хавана. Холандия, Италия и Япония започнаха или започват експерименти с подводни къщи. Всички тези произведения не изглеждат толкова сензационни, колкото произведенията на французите и американците, но имат много уникални неща. Например холандските акванавти ще ядат предимно морски дарове. В Италия е завършен проект за научен град, който се предполага, че ще бъде създаден на дъното на езеро край Рим.

Днес почти всички учени в света са единодушни в едно: разработването на шелфа на Световния океан ще се извърши през следващите десет до петнадесет години.

„Ще се гмурна хиляда метра!“

Човешкият ум е устроен по такъв начин, че никога да не е доволен от постигнатото. Континенталните плитчини скоро ще бъдат разработени, всичко е ясно за това. А какво да кажем за дълбините на океана? Ще станат ли някога достъпни?

да И това най-вероятно ще се случи през нашия век. Според редица експерти през следващите 30-40 години в центъра на Атлантическия океан ще бъде направен опит да се построи гаров град с апартаменти и магазини, институти и заводи, болници и театри, улици и ресторанти. Това обаче ще изисква преодоляване на трудности не по-малко, отколкото при кацането на хора на Луната.

Да започнем с това, че на дълбочина 3500 метра, където трябва да бъде изградена станцията, налягането е толкова голямо, че съвременна подводница там би изпитала съдбата на кибритена кутийка, попаднала под ковашка преса. Най-общо казано, металът едва ли е подходящ за такава конструкция: налягането на смачкване може да намери най-микроскопичната пукнатина в него и да счупи цялата конструкция. Това, че металните батискафи са потънали на голяма дълбочина, не бива да ни успокоява, защото компресията, която продължава с часове, е едно, а компресията, която продължава с години, е нещо съвсем различно.

Вярно, тук природата ни казва нещо. Така идеята за дизайна на „Преконтинент-II“ е вдъхновена от морска звезда, а очертанията на новата станция „Силеб“, проектирана от американците (екипаж - 40 души, дълбочина на гмуркане - 200 метра), приличат на октопод разстелете на дъното. Още по-интересни инженерни решения се откриват при изучаване на радиоларии и диатомеи. Това е наистина неизчерпаем каталог на най-красивите структури, тествани от природата на големи дълбочини.

Но какво да кажем за материала? Ако стоманите и сплавите не са добри, може ли нещо да ги замени?

По принцип материалът за подводните градове вече е намерен. Това е стъкло. Това крехко вещество има една удивителна характеристика: ако куха стъклена топка се спусне във вода, тя става по-здрава с всеки метър. Специалистите наричат ​​това феноменално явление дълбоко втвърдяване. Първият експериментален модел на бъдещата сфера-жилище е направен от специален вид стъкло и през 1969 г. е тестван на дълбочина 3500 метра. Стъклото издържа перфектно на натиска.

Е, как ще се почувства човек на тези дълбини? Не можете да придадете на тялото друга форма, не можете да замените мускулите с друг материал. Стотици атмосфери налягане ще паднат върху човек - но това е като да лежите под ковашка преса!

Въпреки това Ханс Келер заяви, че ще се гмурне на дълбочина хиляди метри. Самохвалство? Морските организми живеят дори в най-дълбоките падини. Но те не дишат въздух, тялото им е "проектирано" за дълбочини от много километри, докато човешкото тяло...

Но се оказа, че явно подценяваме възможностите на тялото си. Преценете сами. Ханс Келер е на път да се гмурне на дълбочина хиляди метри. Кусто планира да живее на тази дълбочина (Проект Преконтинент-VII). Тези хора не могат да бъдат заподозрени в намерение да се самоубият по толкова екстравагантен начин. Те трезво изчислиха и претеглиха всичко: човек може да диша и да плува на дълбочина от километър!

„Но това е границата“, веднага отбелязаха някои експерти. „Дълбочината от хиляда метра е естествената граница, под която човек не може да падне.

Веднага след като тази прогноза беше направена, четирима доброволци затръшнаха люка на барокамерата зад себе си и „потънаха“ на дълбочина от 1520 метра! Храбрите американци прекараха четири часа в барокамерата; без никаква вреда за здравето, между другото.

Трябва ли да се откажа от дробовете си?

Винаги е имало, има и ще има учени, които не харесват традиционните пътища. Хипербарните камери, режими и дихателни смеси печелят сто метра потапяне за човек след друг и въпреки това няма особена надежда, че в резултат на това акванавтите ще се чувстват уверени на всяка дълбочина. Така че не е ли по-добре да вземете заобиколен маршрут? Ако обичайният начин на дишане не позволява на човек да постигне целта, тогава начинът на дишане трябва да се промени, това е всичко. Нека се научи човек да диша... вода!

Ако тази идея беше представена от някой друг, освен от видния холандски физиолог, професор Йоханес Килстри, тогава тя вероятно щеше да бъде третирана меко казано скептично. Могат ли белите дробове да станат хриле?! Хиляди удавници го доказаха ясно. Не, не, не е сериозно...

Наистина. Разбира се, във водата има разтворен кислород. Но в един литър течност има само седем милилитра кислород, докато един литър въздух съдържа около двеста милилитра кислород. Разлика! А структурата на белите дробове е различна от структурата на хрилете.

Въпреки това Килстрий не беше нито луд, нито мечтател. В крайна сметка, преди да се роди, човек диша не въздух, а амниотична течност. Самите бели дробове, макар и различни от хрилете, имат подобна функция: и в двата случая кислородът навлиза в кръвта през тънки клетъчни мембрани, а въглеродният диоксид се изхвърля при издишване.

За да се реши проблемът с водното дишане на човека, разсъждава Килстри, трябва да се премахнат две пречки. Първо, както вече казахме, водата при атмосферно налягане съдържа 30 пъти по-малко разтворен кислород от същия обем въздух. Следователно, човек трябва да премине през белите дробове 30 пъти повече вода, отколкото въздух. За да се отстрани отделеният въглероден диоксид от тялото, е необходимо от своя страна да се „издиша“ два пъти повече течност от въздуха. Като се има предвид, че вискозитетът на водата е 36 пъти по-голям от въздуха, трябва да похарчите около 70 пъти повече усилия за това, което може да доведе до изтощение. Второ, морската и прясна вода се различават по химически състав от кръвта и при вдишване може да увреди деликатните тъкани на белите дробове и да промени състава на течностите, циркулиращи в тялото. За да преодолее тези препятствия, Килстри подготви специален физиологичен разтвор, подобен по свойства на кръвната плазма. В него е разтворено химическо вещество, което реагира с издишания въглероден диоксид. След това в разтвора се въвежда чист кислород под налягане.

Първите експерименти са проведени върху бели мишки. Опитните животни се поставят в затворен резервоар, пълен с физиологичен разтвор. Там се инжектира кислород под налягане от 8 атмосфери (при това налягане животното получава същото количество кислород, както при дишане на въздух). След гмуркането мишките бързо свикнаха с необичайната среда и сякаш нищо не се беше случило започнаха да дишат подсолена и обогатена с кислород вода! И го дишаха десет-петнадесет часа. А една рекордьорска мишка е живяла в течност 18 часа. Нещо повече, в един от експериментите на Килстри малки, незащитени животни са били подложени на налягане от 160 атмосфери, което е еквивалентно на слизане под вода на дълбочина от 1600 метра!

И все пак, когато мишките бяха върнати към нормални условия на дишане, повечето от животните умряха. Според експериментаторите причината за смъртта на мишките е, че техните дихателни органи са твърде малки; когато животните излязат на въздух, останалата вода се забива в белите дробове и животните умират от задушаване.

След това Килстри премина към експерименти върху кучета. Подобно на мишките, кучетата след първите минути на объркване започнаха да дишат вода, сякаш цял живот са правили това. След определен брой часове кучето беше извадено от аквариума, изпомпвана беше водата от белите му дробове и след това, чрез масажиране на гърдите му, то беше принудено отново да диша въздух. Белодробното дишане на кучето е възстановено без никакви вредни последици. По-късно Килстрий и колегите му проведоха серия от експерименти в камера с високо налягане, където бяха разположени както животни, така и експериментатори. Кучетата не са били потопени в течността; те просто са били принудени да дишат през специално устройство с физиологичен разтвор с разтворен в него кислород под налягане. Седем кучета оцеляха без никакви здравословни усложнения. Една от тях роди 9 здрави кученца след 44 дни.

Накрая Килстрий реши да изпробва водно дишане върху човек. Американският дълбоководен гмуркач Франсис Фалейчик се включи доброволец. От съображения за безопасност, изследването е извършено само с един бял дроб. В дихателните пътища беше вкаран двоен маркуч. Краищата му бяха в бронхите. Така всеки бял дроб може да диша отделно. Редовен въздух влезе само в левия бял дроб. Гмуркачът вдишва кислородна солена вода през маркуч в десния си бял дроб. Нямаше никакви усложнения. Франсис Фалейчик не е имал затруднения с дишането. Той... Въпреки това, ето как самият Килстри пише за това: „Фалейчик, който беше в пълно съзнание по време на цялата процедура, каза, че не е забелязал значителна разлика между белодробния дишащ въздух и белодробната дишаща вода. Не е изпитвал и неприятни усещания при вдишване и издишване на поток от белодробна течност...”

Въпреки успеха на първия експеримент с Faleichik обаче, Kilstree е наясно, че е твърде рано за празнуване. Въпреки че респираторната течност снабдява белите дробове добре с кислород, без да уврежда деликатните им тъкани, тя не отстранява достатъчно въглеродния диоксид при издишване.

Но дихателната течност може да бъде повече от просто солена вода; има други, които са по-подходящи. За решаващия експеримент, когато човек вдишва течност с двата бели дроба, се приготвя специална синтетична течност - флуоркарбон, способна да съдържа три пъти повече въглероден диоксид и петдесет пъти повече кислород от въздуха. Следващият етап е пълното потапяне на човека в течността. Ако всичко е наред, човек ще може да се спусне до хиляда метра и да се издигне оттам без никаква декомпресия.

Проблемът с дишането на водата вълнува много учени през последните години. Редица интересни експерименти с "подводни кучета" са проведени от американеца Е. Лампиер. Значителни успехи в опитите с мишки постигнаха съветски учени, служители на Киевската лаборатория по хидробионика В. Козак, М. Иродов, В. Демченко и др. Ентусиастите не се съмняват, че в близко бъдеще ще осигурят на акванавтите дихателно устройство, в което течността ще играе ролята на въздух.

Фентъзи реализъм

Когато през 30-те години писателят научна фантастика А. Беляев представи в романа си подводния човек Ихтиандър, експертите бяха единодушни в коментарите си: „Красива измислица, която никога няма да се сбъдне“. Мина време и се оказа, че писателят на научна фантастика видя нещо, което експертите не видяха: човекът-амфибия е реалността на бъдещето.

И не толкова далеч. Така в началото на 60-те години в американската преса беше публикувано съобщение, че една от американските компании разработва дизайна на миниатюрно устройство за насищане на кръвта с кислород. Идеята е следната. Изкуствени хриле са прикрепени към колана на водолаза, а маркучи, идващи от тях, са свързани към аортата. Белите дробове на акванавта са пълни със стерилна несвиваема пластмаса, така че те са като че ли изключени и човекът, спускащ се в морските дълбини, диша през „хрилете“, или по-скоро той спира да диша напълно, кръвта е наситени с кислород с помощта на изкуствени хриле.

След като научи за американските разработки на „изкуствени хриле“, Жак-Ив Кусто говори от трибуната на Международния конгрес на подводничарите.

„Ако този проект се осъществи, изкуствените хриле ще позволят на хиляди нови ихтиандри да се гмуркат на дълбочина от 2 километра или повече за неограничено време!“

Не по-малко интересно е следното изказване на Кусто: „За да може човек да издържи натиск на голяма дълбочина, трябва да се отстранят белите му дробове. В кръвоносната му система ще бъде поставен патрон, който химически ще окисли кръвта му и ще премахне въглеродния диоксид от нея. Човек вече нямаше да бъде в опасност от декомпресия, той можеше да изкачи Чомолунгма с песен на устни. Ще се чувства еднакво у дома си и в морето, и в космоса. Ние работим върху това. Първите хирургически опити върху животни ще бъдат извършени през 1975 г., а върху хора - през 1980 г....”

Оттогава минаха около десет години. Те се опитват да приложат идеята на Кусто. Но тук не става въпрос само за техническите трудности на проблема. Например, възможно е да се трансформира „човек от сушата“ в „човек под вода“. Необходимо ли е? Хуманно ли е? До какви последствия ще доведе изкуственото разделяне на хората на две раси?

Пътят, предложен от американския инженер Уолтър Роб, е по-примамлив и обещаващ. Днес този изследовател може да демонстрира хамстер, седнал в аквариум. Това не е подводен обитател; тялото му не е променено. И все пак той и рибките, които се движат наблизо, имат нещо общо: и хамстерът, и рибката дишат разтворен във водата кислород. Ролята на хрилете се изпълнява от силиконов филм, който покрива хамстера. Най-тънкият силиконов филм има едно забележително свойство: не пропуска водата, но молекулите на кислорода, разтворени в него, се втурват през него; Той също така премахва молекулите на издишания въглероден диоксид във водата.

Независимо от Роб, инженерът Валдемар Айрес създава изкуствени хриле, този път за хора. На външен вид тези хриле приличат на обемни торби, свързани с маркучи, принципът на тяхната работа е подобен на току-що описания. Заявлението на Ayres дълго време беше игнорирано от Патентното ведомство на САЩ; никой не искаше да повярва във възможността за създаване на хриле за хора. За да убеди недоверчивите служители, Айрес ги покани на плажа, сложи си хрилете и се гмурна. Той остана под водата час и половина и скептиците трябваше да се откажат.

Самият Айрес е уверен, че създаденият от него апарат ще направи човека напълно амфибия. Не всички учени обаче споделят неговия оптимизъм. Но самият принцип едва ли подлежи на съмнение. Съвсем наскоро японците съобщиха за такова подобрение на хрилете, което им позволява да се използват на значителни дълбочини.

Водно дишане... Изкуствена модификация на тялото... Хриле за хората... Все още е невъзможно да се каже със сигурност кое от тези средства ще позволи на човек да стане подводен обитател. Въпреки това, няма съмнение, че хората ще могат да живеят и работят ползотворно на всяка дълбочина. И тогава, не като плах възхитен гост, а като истински господар, напълно въоръжен с наука и технологии, човекът ще дойде в Световния океан. „Не е вярно, пише академик Л. М. Бреховских, че човекът е земно същество. Да живееш на планета, която е три четвърти покрита с вода и да останеш земно създание, не е участ за хората...“

Ясно е, че не говорим за факта, че човек трябва да се установи на дъното на океана завинаги. Дори един ентусиаст на идеята за „homo aquaticus“, Жак-Ив Кусто, в очакване на бъдещи подводни градове, отбеляза: „Ние сме добре под слънцето“. Нека добавим: човекът по принцип е неотделим от слънцето. Той постоянно се нуждае от светлина, топлина, свободен вятър, миризма на цветя, шумолене на листа. След като стане амфибия, човек неизбежно ще се върне от дълбините на земята, в родния си елемент. В противен случай той няма да може да остане човек. И ако стане въпрос на дефиниции, тогава човекът на бъдещето няма да бъде нито „човек от сушата“, нито „човек под водата“: той ще бъде „човек от човечеството“. Такъв, който може да живее на сушата, в дълбините на морето и в дълбините на космоса.

Изотиборис Литинецкис