Auf den Grund des Ozeans tauchen. Wie der Ozean erforscht wird Der Mensch beherrscht die Tiefen
Das Eintauchen des Menschen in den Ozean verfolgte zunächst rein praktische Ziele: die Reparatur von Unterwasserteilen von Schiffen oder Hafenanlagen usw. Und erst viele Jahre später begann der Mensch, zu wissenschaftlichen Zwecken in die Tiefen des Ozeans einzutauchen. Doch die Verwirklichung dieses langjährigen Menschheitstraums war mit äußerst großen Schwierigkeiten verbunden. Zunächst musste die Person vom enormen Druck des Wassers isoliert werden. Der Druck einer 10 m hohen Wassersäule beträgt 1 atm. Wenn eine Person jedoch bis zu dieser Tiefe eintaucht, addiert sich der Druck der darüber befindlichen Luftsäule zum Druck des Wassers, der ebenfalls 1 atm beträgt. So erfährt ein Mensch in einer Tiefe von 10 m bereits einen Druck von 2 atm.
Primitiver Raumanzug (Gravur).
Das erste Unterwasserfahrzeug zum Eintauchen von Menschen, die sogenannte Taucherglocke, wurde 1538 in der spanischen Stadt Toledo gebaut und auf dem Fluss Tejo getestet. Im Jahr 1660 bauten der deutsche Physiker I. H. Sturm und 1717 der englische Astronom und Geophysiker E. Halley fortschrittlichere Taucherglocken. Obwohl die Glocke von Halley aus Holz bestand, war sie bis zu einer Tiefe von 20 m eingetaucht und hatte ein spezielles Loch zum Ausatmen von Luft. Im Jahr 1719 schlug Efim Nikonov, ein Bauer aus dem Dorf Pokrowskoe bei Moskau, die erste autonome Tauchausrüstung vor und erstellte ein Projekt für das erste U-Boot, das er als Geheimschiff bezeichnete. Nach den Anweisungen von Peter I. wurde ein solches Schiff gebaut, aber während der Erprobung wurde es beschädigt. Nach dem Tod von Peter I. verweigerte die Regierung Nikonov die für die Reparatur des Schiffes erforderlichen Mittel, und die Erfindung geriet in Vergessenheit.
Hydrostat „Sever-1“.
In der Folgezeit erschienen viele neue Designs von Tauchausrüstung, allerdings erst im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts. gelang es, solche technischen Geräte zu entwickeln, die es einer Person ermöglichten, frei unter Wasser zu arbeiten. Im Jahr 1882 wurde die erste Tauchschule in Russland eröffnet, die eine große Rolle bei der Entwicklung des Tauchens spielte. Im Jahr 1930 tauchten unsere Taucher in speziellen Raumanzügen in Tiefen von 100–110 m ab. Derzeit ermöglichen Taucheranzüge das Tauchen in Tiefen von mehr als 200 m. Diese schweren Taucheranzüge sind für Rettungs-, Reparatur- und andere Arbeiten konzipiert.
Forscher der Meere und Ozeane benötigten leichte Tauchgeräte, die dem Menschen eine größere Mobilität unter Wasser ermöglichen würden. Solche Geräte – Tauchflaschen – wurden in den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts hergestellt. Französische Ingenieure. Die Rekordtiefe beim menschlichen Tauchen liegt bei etwa 100 m.
Doch weder schwere noch leichtere Taucheranzüge gewährleisten, dass ein Mensch in große Tiefen tauchen kann.
Bathyscaphe „Triest“.
Wissenschaftler und Ingenieure aus vielen Ländern haben Unterwasserfahrzeuge entwickelt – Hydrostaten und Bathyspheres, die an Stahlseilen vom Schiff herabgelassen wurden.
In der UdSSR wurde der Hydrostat 1923 gebaut und viele Jahre lang im Schwarzen Meer und im Finnischen Meerbusen daran gearbeitet. In den Folgejahren wurden in unserem Land verbesserte Hydrostaten GKS-6, Sever-1 usw. gebaut. Mit ihrer Hilfe war es möglich, bis zu einer Tiefe von 600 m zu tauchen. Hydrostaten wurden auch in den USA, Italien und anderen Ländern gebaut .
In den 40er Jahren erschienen neue Unterwasserfahrzeuge – Bathyscaphes, die selbstständig tauchen und aus großen Tiefen auftauchen konnten. Das erste Bathyscaphe wurde 1948 vom Schweizer O. Picard geschaffen und FNRS-2 genannt. Der erste Tauchgang erfolgte im Atlantik bis zu einer Tiefe von nur 25 m. Der zweite Abstieg erfolgte ohne Personen bis zu einer Tiefe von 1400 m.
Im August 1953 tauchten J. Guo und P. Wilm mit dem Bathyscaphe FNRS-3 bis zu einer Tiefe von 2100 m. Dieser Rekord hielt nur anderthalb Monate. Ende September 1953 erreichten O. Picard und sein Sohn J. Picard auf dem Bathyscaphe „Trieste“ vor der Küste Westafrikas eine Tiefe von 3150 m. Doch im Februar 1954 erreichten J. Guo und P. Wilm in derselben Tiefe Fläche des Ozeans stürzte auf eine Tiefe von 4050 m und stellte einen neuen Rekord auf.
1957 kauften die Vereinigten Staaten Trieste und rüsteten es um, und 1959 begann eine neue Serie von Rekordtauchgängen. Am 15. November 1959 erreichte Triest auf den Marianen des Pazifischen Ozeans eine Tiefe von 5530 m und am 8. Januar 1960 nahm Jacques Picard an beiden Tauchgängen teil, im ersten Fall mit Andreas Rechnitzer und im zweiten mit Don Walsham. Der 23. Januar 1960 markierte das größte Ereignis in der Geschichte des Vordringens des Menschen in die Tiefen des Ozeans. Jacques Piccard und Don Walsh tauchten mit dem Bathyscaphe Trieste in den Marianengraben des Pazifischen Ozeans und erreichten den Grund in einer Tiefe von 10.912 m (die maximale Tiefe des Weltozeans in diesem Graben beträgt 11.022 m). Triest blieb 30 Minuten lang am Grund des Marianengrabens. Wissenschaftler haben mit eigenen Augen gesehen, dass trotz des enormen Drucks (1100 atm) die tiefsten Schichten des Meerwassers von lebenden Organismen bewohnt werden. Die Forscher haben die Temperatur (+ 3,0 °C) und die Radioaktivität des Wassers ganz unten in der Senke gemessen.
Auch in der UdSSR, den USA, Japan und anderen Ländern arbeiteten Wissenschaftler und Ingenieure an der Entwicklung kontrollierter Unterwasserfahrzeuge zur Erkundung mittlerer Tiefen. Wissenschaftliche ozeanografische U-Boote und Mesolandschaften wurden zu solchen Geräten. Bisher haben U-Boote eine größere Verbreitung gefunden. Die erste von ihnen, „Sewerjanka“, wurde in der UdSSR ausgerüstet und forscht seit 1958 in der Barentssee.
In den 60er Jahren wurden in den USA die zweisitzigen Kleinboote „Kabmarin“ und „Nautilette“ für biologische und geologische Forschungen in geringer Tiefe gebaut. Die Kapazität des U-Bootes „Alvin“ ist gleich; seine Tauchtiefe erreicht 1850 m. Das viersitzige Boot „Aluminaut“ erreicht 4500 m. In Japan wurde ein viersitziges Forschungsboot „Kuro-Sio“ gebaut , konzipiert für Tauchgänge bis 200 m, und 1968 das viersitzige Forschungs-U-Boot Shinkai. Es ist für ozeanografische, fischereiliche und geologische Beobachtungen in Tiefen von bis zu 600 m konzipiert.
Ein anderer Typ von Unterwasserfahrzeugen, die zweisitzige „Tauchuntertasse“ Denise, wurde in Frankreich gebaut. Bei diesem Gerät handelt es sich um eine kompakte, flache Bauweise mit einem Durchmesser von nur 2,85 m und einer Höhe von 1,4 m. Es wird auf einem Schiff transportiert und bei Bedarf ins Wasser getaucht. „Denise“ kann in Tiefen von bis zu 300 m und in einer Entfernung von 3 Meilen (5,5 km) schwimmen.
Die Eroberung der Meerestiefen durch den Menschen war äußerst wichtig, insbesondere für die Erforschung lebender Organismen und der Geologie des Meeresbodens. Mit Hilfe von Unterwasserfahrzeugen wurden neue Daten über die optischen und akustischen Eigenschaften des Wassers in den Ozeanen und Meeren gewonnen.
Die Hauptoperation in der Ozeanographie ist die Einrichtung einer hydrologischen Station. Jedes ozeanografische Schiff ist mit einer Winde ausgestattet, die Instrumente auf die maximal mögliche Tiefe absenkt. Während der Station messen Physiker die Wassertemperatur und entnehmen Proben in standardmäßigen, international vereinbarten Tiefen (Horizonten). Wenn das Schiff stillsteht und mit Hilfe von Schrauben so weit wie möglich bewegungslos gehalten wird, werden eine Reihe von Instrumenten über Bord abgesenkt, sodass sich das letzte von ihnen in maximaler Tiefe, also ganz unten, befindet. Wenn der Vorgang abgeschlossen ist, wird die nächste Serie abgesenkt und die darüber liegende Schicht neben der ersten untersucht, und so weiter, bis sie die Oberfläche erreichen.
Bei der hydrologischen Station kommen zwei klassische ozeanographische Instrumente zum Einsatz – die Kippflasche und das Kippthermometer. Dies sind die ältesten Instrumente: Ozeanographen aller Länder nutzen sie seit etwa neunzig Jahren.
Schematisch gesehen besteht ein Kippbadometer aus einem Metallrohr, das in zwei Außenventilen endet. Sie lassen es offen. Ein von der Oberfläche ausgesandtes Spezialgewicht trifft auf das Ventil, schlägt es zu und dreht die Flasche über eine Hebelvorrichtung um. Das Bathometer muss umkippen, da an seiner Außenseite zwei Kippthermometer angebracht sind, die so angeordnet sind, dass sie die Temperatur in der Kippebene messen. Die Quecksilbersäule von Thermometern weist an der Stelle, an der das Quecksilber bricht, eine Verengung auf; Die Temperatur wird durch das Volumen des abgeschiedenen Quecksilbers bestimmt.
Mit einem gewöhnlichen Thermometer, das in derselben Glashülle oder Röhre angebracht ist, können Sie den Fehler korrigieren, der dadurch entsteht, dass die Messwerte an Bord des Schiffes aufgezeichnet werden, also bei einer anderen Temperatur als am Messpunkt. Das dickwandige Glasrohr, in dem beide Thermometer eingeschlossen sind, schützt sie vor Druckeinwirkungen in der Tiefe.
Es gibt eine andere Art von Neigungsthermometern, bei denen das Schutzrohr an einem Ende offen ist. Ein solches Thermometer, das durch die Kompression des Glases dem Druck des umgebenden Wassers ausgesetzt ist, registriert eine Temperatur, die von der Temperatur (angezeigt durch ein geschütztes Thermometer) abweicht. Wenn man dann den Kompressionskoeffizienten des Glases und das Volumen von kennt freigesetztes Quecksilber, beim Vergleich beider Temperaturen erhalten wir den Druckwert, also die Tiefe, in der die Messung durchgeführt wurde. In solchen Fällen sind Kippflaschen mit zwei Hülsen zum Kippen von Thermometern ausgestattet: eine für das geschützte, die andere für Wenn die Serie ungeschützt an Bord gebracht wird, wird die Temperatur aufgezeichnet und das Wasser aus den Flaschen in kleine Flaschen abgefüllt und für spätere Analysen aufbewahrt.
Von all diesen Analysen ist eine die Hauptanalyse, die übrigen sind Zusatzanalysen. Da Meerwasser durchschnittlich 35 Gramm Salze pro Liter enthält, ist es notwendig, seinen Salzgehalt zu kennen, denn nur wenn dieser Wert und diese Temperatur bekannt sind, kann die Dichte von WASSER genau berechnet werden. Und das Konzept der Dichte ist der Eckpfeiler der Ozeanographie liegt allen Hypothesen über Wassermassen und allen dynamischen Berechnungen der Bewegung dieser Wassermassen zugrunde.
Bis vor kurzem wurde der Salzgehalt durch die Methode der chemischen Analyse bestimmt, die zu Beginn des Jahrhunderts vom Dänen Knudsen entwickelt wurde. Diese Methode lieferte eine Genauigkeit von bis zu +0,01°% (ppm) – völlig ausreichend für die meisten dynamischen Berechnungen. In den letzten zehn Jahren haben Briten und Amerikaner Laborgeräte entwickelt und in die Industrie eingeführt, die nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion arbeiten und den Salzgehalt mit der gleichen Genauigkeit wie die Knudsen-Methode bestimmen. Der Vorteil dieser elektrischen Salzgehaltsmessgeräte besteht darin, dass sie zum einen an Bord eines Schiffes eingesetzt werden können und zum anderen eine kontinuierliche Messung ermöglichen. Zweifellos gehört dieser Methode die Zukunft.
Vor zwei Jahren wurde ein noch praktischeres Gerät vorgeschlagen – eine Sonde, die von der Oberfläche auf den Boden abgesenkt wird. Es misst Temperatur, Chlorgehalt und Druck. Alle kontinuierlichen Messungen dieser drei Parameter werden von einem Rekorder an Bord aufgezeichnet und die erhaltenen Ergebnisse anschließend in einen elektronischen Computer eingespeist, der die Verteilung von Temperatur und Salzgehalt in Abhängigkeit von der Tiefe berechnet. Es scheint, dass die Aufregung um das Aufzeichnen von Thermometerwerten, die Entnahme von Wasserproben und Analysen ein Ende hat. Endlich haben Meeresphysiker ein ideales Gerät! Die Sonde hat jedoch einen großen Nachteil: Sie ist unglaublich teuer. Daher stehen viele Ozeanographen diesem neuen Produkt skeptisch gegenüber. Doch neben dem hohen Preis hat es noch einen weiteren Nachteil: Es benötigt ein Elektrokabel, das unhandlich zu handhaben ist und schnell kaputt geht.
Die Designidee sollte dem Weg folgen, eine autonome Sonde zu schaffen, die frei auf den Boden sinkt und beim Tauchen Informationen in Form eines Ultraschallcodes an Bord sendet. Am Boden angekommen muss die Sonde Ballast abwerfen und an die Oberfläche steigen. In unserem Zeitalter der elektronischen Technologie ist die Möglichkeit, eine solche Sonde zu entwickeln, durchaus real.
Von allen Analysen des Meerwassers kann nur die Bestimmung des Chlorgehalts in situ (kontinuierlich) mit einem elektronischen Gerät durchgeführt werden. Wenn es darum geht, andere Bestandteile des Meerwassers zu bestimmen, sind Ozeanographen immer noch auf Probenahmeinstrumente angewiesen.
Für die biologische Forschung und zur Bestätigung einiger physikalischer Theorien über die Verteilung der Wassermassen im Ozean ist es notwendig, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Meerwasser zu kennen. Dies erfolgt nach der alten Winkler-Methode. Da sich der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in einer Probe schnell ändert, muss die erste Analysestufe direkt nach der Probenentnahme an Bord durchgeführt werden. Die zweite Stufe wird entweder im Schiffslabor (sofern vorhanden) oder an Land durchgeführt. Zur Bestimmung des Gehalts an gelöstem Sauerstoff im Meerwasser werden derzeit elektronische Geräte eingesetzt, deren Genauigkeit jedoch einerseits noch völlig unzureichend ist und andererseits die Sensoren dieser Geräte noch nie in mittlere oder große Tiefen eingetaucht wurden .
Biologen interessieren sich neben gelöstem Sauerstoff auch für den Gehalt an Nährsalzen im Meerwasser: Phosphate, Nitrate, Kieselsäure, von denen das Leben im Ozean abhängt. Zur Bestimmung dieser Elemente werden laborchemische Analysen durchgeführt oder die photometrische Methode eingesetzt.
Für einige spezielle Studien verwenden Ozeanographen Kippflaschen anderer Art als die oben beschriebenen. Sie bestehen aus Metall oder Kunststoff (letztere werden hauptsächlich zur Bestimmung des Gehalts an gelöstem Sauerstoff verwendet) und ihre Kapazitäten variieren.
Zur Untersuchung der Radioaktivität – sowohl natürlicher als auch radioaktiver Niederschläge – werden sehr große Bathometer verwendet; Das System zum Schließen hängt vom Einfallsreichtum des Designers ab.
Die Temperatur des Meerwassers ist besonders in den oberen Schichten sehr unterschiedlich. Daher ist es interessant, ihn an möglichst nahe beieinander liegenden Punkten zu bestimmen.
Da das Schiff für hydrologische Stationen jedoch nicht allzu oft angehalten werden kann, verwenden Ozeanographen einen Bathythermographen, der während der Fahrt vom Schiff abgesenkt wird. Bathythermograph. Das Design dieses Geräts ermöglicht es, es trotz der Bewegung des Gefäßes senkrecht in Wasser einzutauchen und sofort die Temperaturverteilung in der Tiefe zu bestimmen. Die Genauigkeit des Bathythermographen ist nicht sehr hoch – nicht mehr als 1/10 Grad. Es wird von der Marine zur Anpassung der Schallgeschwindigkeit verwendet, um U-Boote per Sonar zu erkennen.
Der Weltozean, der 71 % der Erdoberfläche bedeckt, überrascht durch die Komplexität und Vielfalt der darin ablaufenden Prozesse.
Von der Oberfläche bis in die größten Tiefen ist das Meerwasser in ständiger Bewegung. Diese komplexen Wasserbewegungen, von riesigen Meeresströmungen bis hin zu kleinsten Wirbeln, werden durch Gezeitenkräfte angeregt und dienen als Ausdruck der Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Ozean.
Die Meereswassermasse in niedrigen Breiten sammelt die von der Sonne empfangene Wärme und überträgt diese Wärme an hohe Breiten. Die Umverteilung der Wärme wiederum regt bestimmte atmosphärische Prozesse an. So entstehen im Bereich der Konvergenz kalter und warmer Strömungen im Nordatlantik starke Wirbelstürme. Sie erreichen Europa und bestimmen oft das Wetter im gesamten Gebiet bis zum Ural.
Die lebende Materie des Ozeans ist in der Tiefe sehr ungleichmäßig verteilt. In verschiedenen Bereichen des Ozeans hängt die Biomasse von den klimatischen Bedingungen und der Versorgung der Oberflächengewässer mit Stickstoff- und Phosphorsalzen ab. Der Ozean ist die Heimat einer großen Vielfalt an Pflanzen und Tieren. Von Bakterien und einzelligen Grünalgen des Phytoplanktons bis hin zu den größten Säugetieren der Erde – Walen, deren Gewicht 150 Tonnen erreicht. Alle lebenden Organismen bilden ein einziges biologisches System mit ihren eigenen Existenz- und Evolutionsgesetzen.
Lockere Sedimente sammeln sich sehr langsam am Meeresboden an. Dies ist die erste Stufe bei der Bildung von Sedimentgesteinen. Damit an Land arbeitende Geologen die geologische Geschichte eines bestimmten Territoriums richtig entschlüsseln können, ist es notwendig, moderne Sedimentationsprozesse im Detail zu untersuchen.
Wie sich in den letzten Jahrzehnten herausstellte, ist die Erdkruste unter dem Ozean sehr mobil. Auf dem Meeresboden bilden sich Gebirgszüge, tiefe Rift-Täler und Vulkankegel. Mit einem Wort, der Meeresboden „lebt“ heftig, und dort kommt es oft zu so starken Erdbeben, dass riesige, verheerende Tsunamiwellen schnell über die Meeresoberfläche laufen.
Beim Versuch, die Natur des Ozeans – dieser grandiosen Sphäre der Erde – zu erforschen, stoßen Wissenschaftler auf gewisse Schwierigkeiten, zu deren Überwindung sie die Methoden aller grundlegenden Naturwissenschaften anwenden müssen: Physik, Chemie, Mathematik, Biologie, Geologie. Die Ozeanologie wird üblicherweise als eine Vereinigung verschiedener Wissenschaften bezeichnet, als eine Föderation von Wissenschaften, die durch den Forschungsgegenstand vereint sind. Dieser Ansatz zur Erforschung der Natur des Ozeans spiegelt sich in dem natürlichen Wunsch wider, tiefer in seine Geheimnisse einzudringen, und dem dringenden Bedürfnis, die charakteristischen Merkmale seiner Natur tief und umfassend zu kennen.
Diese Probleme sind sehr komplex und müssen von einem großen Team von Wissenschaftlern und Spezialisten gelöst werden. Um uns genau vorzustellen, wie dies geschieht, betrachten wir die drei aktuellsten Bereiche der ozeanologischen Wissenschaft:
- Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre;
- biologische Struktur des Ozeans;
- Geologie des Meeresbodens und seiner Bodenschätze.
Das älteste sowjetische Forschungsschiff „Vityaz“ hat viele Jahre unermüdlicher Arbeit geleistet. Es kam im Kaliningrader Seehafen an. Der 65. Abschiedsflug, der mehr als zwei Monate dauerte, endete.
Hier ist der letzte „laufende“ Eintrag im Schiffslogbuch eines Veteranen unserer ozeanografischen Flotte, der auf über dreißigjährigen Reisen mehr als eine Million Meilen hinter dem Heck zurückließ.
In einem Gespräch mit einem Prawda-Korrespondenten stellte der Leiter der Expedition, Professor A. A. Aksenov, fest, dass der 65. Flug der Vityaz wie alle vorherigen erfolgreich verlaufen sei. Umfangreiche Forschungen in den Tiefseegebieten des Mittelmeers und des Atlantischen Ozeans haben neue wissenschaftliche Daten hervorgebracht, die unser Wissen über das Leben im Meer bereichern werden.
Vityaz wird vorübergehend in Kaliningrad ansässig sein. Es wird erwartet, dass es dann die Grundlage für die Schaffung eines Museums der Weltmeere bilden wird.
Seit mehreren Jahren arbeiten Wissenschaftler aus vielen Ländern am internationalen Projekt PIGAP (Programm zur Untersuchung globaler atmosphärischer Prozesse). Ziel dieser Arbeit ist es, eine zuverlässige Methode zur Wettervorhersage zu finden. Wie wichtig das ist, muss nicht erklärt werden. Es wird möglich sein, im Voraus über Dürre, Überschwemmungen, Regenfälle, starke Winde, Hitze und Kälte Bescheid zu wissen ...
Bisher kann niemand eine solche Prognose abgeben. Was ist die Hauptschwierigkeit? Es ist unmöglich, die Wechselwirkungsprozesse zwischen Ozean und Atmosphäre mit mathematischen Gleichungen genau zu beschreiben.
Fast das gesamte Wasser, das in Form von Regen und Licht an Land fällt, gelangt über die Meeresoberfläche in die Atmosphäre. Das Meerwasser in den Tropen wird sehr heiß und Strömungen transportieren diese Wärme in hohe Breiten. Über dem Ozean entstehen riesige Wirbel – Wirbelstürme, die das Wetter an Land bestimmen.
Der Ozean ist die Küche des Wetters... Es gibt jedoch nur sehr wenige permanente Wetterbeobachtungsstationen im Ozean. Dabei handelt es sich um einige Inseln und mehrere automatische Schwimmstationen.
Wissenschaftler versuchen, ein mathematisches Modell der Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre zu erstellen, aber es muss real und genau sein, und dafür fehlen Daten über den Zustand der Atmosphäre über dem Ozean.
Eine Lösung wurde gefunden, indem sehr genaue und kontinuierliche Messungen in einem kleinen Bereich des Ozeans von Schiffen, Flugzeugen und meteorologischen Satelliten aus durchgeführt wurden. Ein solches internationales Experiment namens „Tropex“ wurde 1974 im tropischen Atlantik durchgeführt und dabei sehr wichtige Daten für die Erstellung eines mathematischen Modells gewonnen.
Es ist notwendig, das gesamte Strömungssystem im Ozean zu kennen. Strömungen transportieren Wärme (und Kälte) sowie nahrhafte Mineralsalze, die für die Entwicklung des Lebens notwendig sind. Schon vor langer Zeit begannen Seeleute, Informationen über Strömungen zu sammeln. Es begann im 15.-16. Jahrhundert, als Segelschiffe ins offene Meer fuhren. Heutzutage wissen alle Segler, dass detaillierte Karten der Oberflächenströmungen existieren und nutzen diese. Allerdings wurden in den letzten 20 bis 30 Jahren Entdeckungen gemacht, die zeigen, wie ungenau aktuelle Karten sind und wie komplex das Gesamtbild der Ozeanzirkulation ist.
In der Äquatorzone des Pazifischen und Atlantischen Ozeans wurden starke Tiefenströmungen erforscht, gemessen und kartiert. Sie sind im Pazifik als Cromwell-Strom und im Atlantischen Ozean als Lomonossow-Strom bekannt.
Im Westatlantik wurde der tiefe Antilo-Guayana-Gegenstrom entdeckt. Und unter dem berühmten Golfstrom befand sich der Gegengolfstrom.
1970 führten sowjetische Wissenschaftler eine sehr interessante Studie durch. Im tropischen Atlantik wurde eine Reihe von Bojenstationen installiert. An jeder Station wurden kontinuierlich Strömungen in verschiedenen Tiefen aufgezeichnet. Die Messungen dauerten sechs Monate, und im Messgebiet wurden regelmäßig hydrologische Untersuchungen durchgeführt, um Daten über das allgemeine Muster der Wasserbewegung zu erhalten. Nach der Verarbeitung und Zusammenfassung der Messmaterialien ergab sich ein sehr wichtiges Gesamtmuster. Es zeigt sich, dass die bisher bestehende Vorstellung von der relativ gleichmäßigen Beschaffenheit der konstanten Passatwindströmung, die durch nördliche Passatwinde angeregt wird, nicht der Realität entspricht. Diesen Bach, diesen riesigen Fluss mit flüssigen Ufern gibt es nicht.
Riesige Wirbel und Strudel mit einer Größe von Dutzenden und sogar Hunderten von Kilometern bewegen sich in der Zone der Passatwindströmung. Das Zentrum eines solchen Wirbels bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 cm/s, an der Peripherie des Wirbels ist die Strömungsgeschwindigkeit jedoch viel höher. Diese Entdeckung sowjetischer Wissenschaftler wurde später von amerikanischen Forschern bestätigt, und 1973 wurden ähnliche Wirbel bei sowjetischen Expeditionen im Nordpazifik entdeckt.
1977-1978 Ein spezielles Experiment wurde durchgeführt, um die Wirbelstruktur von Strömungen in der Sargassosee-Region im westlichen Nordatlantik zu untersuchen. In einem großen Gebiet haben sowjetische und amerikanische Expeditionen 15 Monate lang kontinuierlich Strömungen gemessen. Dieses riesige Material wurde noch nicht vollständig analysiert, aber die Formulierung des Problems selbst erforderte umfangreiche, speziell konzipierte Messungen.
Besonderes Augenmerk liegt auf den sogenannten synoptischen Wirbeln im Ozean, da diese den größten Anteil der Strömungsenergie tragen. Folglich können ihre sorgfältigen Untersuchungen Wissenschaftler der Lösung des Problems der langfristigen Wettervorhersage deutlich näher bringen.
In den letzten Jahren wurde ein weiteres interessantes Phänomen im Zusammenhang mit Meeresströmungen entdeckt. Östlich und westlich der mächtigen Meeresströmung Golfstrom wurden sehr stabile sogenannte Ringe (Ringe) entdeckt. Wie ein Fluss weist der Golfstrom starke Biegungen (Mäander) auf. An einigen Stellen schließen sich die Mäander und es entsteht ein Ring, in dem sich die Temperatur des Bodens am Rand und in der Mitte stark unterscheidet. Solche Ringe wurden auch am Rande des mächtigen Kuroshio-Stroms im nordwestlichen Teil des Pazifischen Ozeans entdeckt. Spezielle Beobachtungen von Ringen im Atlantischen und Pazifischen Ozean zeigten, dass diese Formationen sehr stabil sind und 2-3 Jahre lang einen signifikanten Unterschied in der Wassertemperatur an der Peripherie und im Inneren des Rings aufrechterhalten.
1969 wurden erstmals spezielle Sonden eingesetzt, um Temperatur und Salzgehalt in verschiedenen Tiefen kontinuierlich zu messen. Zuvor wurde die Temperatur mit Quecksilberthermometern an mehreren Stellen in unterschiedlichen Tiefen gemessen und in Bathometern Wasser aus der gleichen Tiefe gefördert. Anschließend wurde der Salzgehalt des Wassers bestimmt und die Werte für Salzgehalt und Temperatur in einer Grafik aufgetragen. Es wurde die Verteilung dieser Wassereigenschaften über die Tiefe ermittelt. Messungen an einzelnen Punkten (diskret) ließen nicht einmal annehmen, dass sich die Wassertemperatur mit der Tiefe so komplex ändert, wie es kontinuierliche Messungen mit einer Sonde zeigen.
Es stellte sich heraus, dass die gesamte Wassermasse von der Oberfläche bis in große Tiefen in dünne Schichten unterteilt ist. Der Temperaturunterschied benachbarter horizontaler Schichten erreicht mehrere Zehntel Grad. Diese mehrere Zentimeter bis mehrere Meter dicken Schichten bestehen manchmal mehrere Stunden lang, manchmal verschwinden sie innerhalb weniger Minuten.
Die ersten Messungen im Jahr 1969 schienen für viele ein Zufallsphänomen im Ozean zu sein. Es sei unmöglich, sagten die Skeptiker, dass die mächtigen Wellen und Strömungen des Ozeans das Wasser nicht vermischen. Doch als in den Folgejahren im gesamten Ozean die Wassersäule mit präzisen Instrumenten sondiert wurde, stellte sich heraus, dass die dünnschichtige Struktur der Wassersäule überall und immer zu finden war. Die Gründe für dieses Phänomen sind nicht ganz klar. Bisher erklären sie es so: Aus dem einen oder anderen Grund treten in der Wassersäule zahlreiche recht klare Grenzen auf, die Schichten unterschiedlicher Dichte trennen. An der Grenze zweier Schichten unterschiedlicher Dichte entstehen sehr leicht innere Wellen, die das Wasser vermischen. Bei der Zerstörung innerer Wellen entstehen neue homogene Schichten und die Grenzen der Schichten bilden sich in anderen Tiefen. Dieser Vorgang wird also viele Male wiederholt, die Tiefe und Dicke der Schichten mit scharfen Grenzen ändern sich, aber der allgemeine Charakter der Wassersäule bleibt unverändert.
1979 begann die experimentelle Phase des Internationalen Programms zur Erforschung globaler atmosphärischer Prozesse (PIGAP). Mehrere Dutzend Schiffe, automatische Beobachtungsstationen im Ozean, Spezialflugzeuge und meteorologische Satelliten – diese ganze Vielfalt an Forschungsgeräten ist im gesamten Weltmeer im Einsatz. Alle Teilnehmer dieses Experiments arbeiten nach einem einzigen vereinbarten Programm, sodass durch den Vergleich der Materialien des internationalen Experiments ein globales Modell des Zustands der Atmosphäre und des Ozeans erstellt werden kann.
Wenn wir bedenken, dass neben der allgemeinen Aufgabe, eine zuverlässige Methode zur langfristigen Wettervorhersage zu finden, auch die Kenntnis vieler besonderer Fakten erforderlich ist, erscheint die allgemeine Aufgabe der Meeresphysik sehr, sehr komplex: Messmethoden, Instrumente, deren Betrieb auf der Verwendung modernster elektronischer Schaltkreise basiert, stellen eine recht schwierige Verarbeitung der empfangenen Informationen unter obligatorischer Verwendung eines Computers dar; Konstruktion sehr komplexer und origineller mathematischer Modelle von Prozessen, die sich in der Wassersäule des Ozeans und an der Grenze zur Atmosphäre entwickeln; Durchführung umfangreicher Experimente in charakteristischen Bereichen des Ozeans. Dies sind die allgemeinen Merkmale der modernen Forschung auf dem Gebiet der Ozeanphysik.
Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei der Untersuchung lebender Materie im Ozean. Vor relativ kurzer Zeit wurden die notwendigen Materialien für eine allgemeine Charakterisierung der biologischen Struktur des Ozeans gewonnen.
Erst 1949 wurde Leben in Tiefen von mehr als 6000 m entdeckt. Später erwies sich die Tiefseefauna – die Ultra-Abgrundfauna – als sehr interessantes Objekt besonderer Forschung. In solchen Tiefen sind die Lebensbedingungen im geologischen Zeitmaßstab sehr stabil. Basierend auf der Ähnlichkeit der ultraabyssalen Fauna ist es möglich, die früheren Verbindungen einzelner Ozeanbecken herzustellen und die geografischen Bedingungen der geologischen Vergangenheit wiederherzustellen. Durch den Vergleich der Tiefseefauna des Karibischen Meeres und des östlichen Pazifischen Ozeans haben Wissenschaftler beispielsweise festgestellt, dass es in der geologischen Vergangenheit keinen Isthmus von Panama gab.
Etwas später wurde eine erstaunliche Entdeckung gemacht – eine neue Tierart wurde im Ozean entdeckt – Pogonophora. Eine gründliche Untersuchung ihrer Anatomie und systematische Klassifizierung bildeten den Inhalt eines der herausragenden Werke der modernen Biologie – der Monographie „Pogonophoren“ von A. V. Ivanov. Diese beiden Beispiele zeigen, wie schwierig es war, die Verteilung des Lebens im Ozean und vor allem die allgemeinen Funktionsmuster der biologischen Systeme des Ozeans zu untersuchen.
Durch den Vergleich unterschiedlicher Fakten und den Vergleich der Biologie der Hauptgruppen von Pflanzen und Tieren sind Wissenschaftler zu wichtigen Schlussfolgerungen gelangt. Es stellte sich heraus, dass die gesamte biologische Produktion des Weltmeeres etwas geringer war als der ähnliche Wert, der die gesamte Landfläche charakterisiert, obwohl die Meeresfläche 2,5-mal größer als die Landfläche ist. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Gebiete mit hoher biologischer Produktivität die Peripherie des Ozeans und Gebiete mit ansteigendem Tiefenwasser sind. Der Rest des Ozeans ist eine nahezu leblose Wüste, in der nur große Raubtiere zu finden sind. Nur kleine Korallenatolle erweisen sich als isolierte Oasen in der Ozeanwüste.
Eine weitere wichtige Erkenntnis betrifft die allgemeinen Eigenschaften der Nahrungsnetze im Ozean. Das erste Glied in der Nahrungskette ist das einzellige Phytoplankton der Grünalge. Der nächste Link ist Zooplankton, dann planktivierende Fische und Raubtiere. Milchtiere – Benthos, die auch als Nahrung für Fische dienen – sind unerlässlich.
Die Fortpflanzung ist auf jeder Ebene des Lebensmittelwerts so, dass die produzierte Biomasse zehnmal höher ist als ihr Verbrauch. Mit anderen Worten: 90 % des Phytoplanktons sterben auf natürliche Weise ab und nur 10 % dienen dem Zooplankton als Nahrung. Es wurde auch festgestellt, dass Zooplankton-Krebstiere auf der Suche nach Nahrung täglich vertikale Wanderungen durchführen. In jüngerer Zeit konnten in der Nahrung von Zooplankton-Krebstieren Bakterienklumpen entdeckt werden, die bis zu 30 % des Gesamtvolumens ausmachten. Das allgemeine Ergebnis der modernen Forschung in der Meeresbiologie ist, dass ein Ansatz gefunden und das erste mathematische Blockmodell des Ökosystems des offenen Ozeans erstellt wurde. Dies ist der erste Schritt zur künstlichen Regulierung der biologischen Produktivität des Ozeans.
Welche Methoden nutzen Biologen im Ozean?
Zunächst einmal eine Vielzahl von Angelgeräten. Mit speziellen Kegelnetzen werden kleine Planktonorganismen gefangen. Durch den Fischfang wird eine durchschnittliche Planktonmenge in Gewichtseinheiten pro Volumeneinheit Wasser gewonnen. Mit diesen Netzen können einzelne Horizonte der Wassersäule befischt oder Wasser aus einer bestimmten Tiefe an die Oberfläche „gefiltert“ werden. Bodentiere werden mit verschiedenen Werkzeugen gefangen, die über den Boden gezogen werden. Fische und andere Nektonorganismen werden mit Schleppnetzen im mittleren Wasserbereich gefangen.
Mit einzigartigen Methoden werden die Ernährungsbeziehungen verschiedener Planktongruppen untersucht. Organismen werden mit radioaktiven Substanzen „markiert“ und anschließend werden Menge und Häufigkeit der Beweidung im nächsten Glied der Nahrungskette bestimmt.
In den letzten Jahren wurden physikalische Methoden zur indirekten Bestimmung der Planktonmenge im Wasser eingesetzt. Eine dieser Methoden basiert auf der Verwendung eines Laserstrahls, der die Oberflächenwasserschicht im Ozean untersucht und Daten über die Gesamtmenge an Phytoplankton liefert. Eine weitere physikalische Methode basiert auf der Nutzung der Leuchtfähigkeit von Planktonorganismen – der Biolumineszenz. Ein spezielles Sondenbadometer wird in Wasser getaucht und während des Tauchgangs wird die Intensität der Biolumineszenz als Indikator für die Planktonmenge aufgezeichnet. Diese Methoden charakterisieren sehr schnell und vollständig die Verteilung von Plankton an mehreren Sondierungspunkten.
Ein wichtiges Element bei der Erforschung der biologischen Struktur des Ozeans ist die chemische Forschung. Der Gehalt an Nährstoffen (Mineralsalze von Stickstoff und Phosphor), gelöstem Sauerstoff und einer Reihe weiterer wichtiger Eigenschaften des Lebensraums von Organismen wird durch chemische Methoden bestimmt. Sorgfältige chemische Bestimmungen sind besonders wichtig bei der Untersuchung hochproduktiver Küstengebiete – Auftriebszonen. Hier kommt es bei regelmäßigen und starken Winden von der Küste zu einer starken Wasseransammlung, begleitet vom Aufstieg von Tiefenwasser und deren Verteilung im flachen Bereich des Schelfs. Tiefes Wasser enthält gelöste Mengen erheblicher Mengen an Mineralsalzen von Stickstoff und Phosphor. Dadurch gedeiht Phytoplankton in der Auftriebszone und es entsteht letztendlich ein Gebiet mit kommerziellen Fischansammlungen.
Die Vorhersage und Erfassung der spezifischen Beschaffenheit des Lebensraums in der Auftriebszone erfolgt mit chemischen Methoden. Damit wird in der Biologie in unserer Zeit die Frage nach akzeptablen und anwendbaren Forschungsmethoden umfassend gelöst. Während Forscher in großem Umfang traditionelle Methoden der Biologie nutzen, greifen sie zunehmend auf Methoden der Physik und Chemie zurück. Die Verarbeitung von Materialien sowie deren Verallgemeinerung in Form optimierter Modelle erfolgt mit Methoden der modernen Mathematik.
Auf dem Gebiet der Meeresgeologie wurden in den letzten 30 Jahren so viele neue Erkenntnisse gewonnen, dass viele traditionelle Vorstellungen radikal geändert werden mussten.
Noch vor 30 Jahren war es äußerst schwierig, die Tiefe des Meeresbodens zu messen. Es war notwendig, eine schwere Last mit einer an einem langen Stahlseil hängenden Last ins Wasser zu senken. Darüber hinaus waren die Ergebnisse oft fehlerhaft und die Punkte mit gemessenen Tiefen lagen Hunderte von Kilometern voneinander entfernt. Daher herrschte die Vorstellung vor, dass die riesigen Flächen des Meeresbodens riesige Ebenen seien.
Im Jahr 1937 wurde erstmals eine neue Methode zur Tiefenmessung eingesetzt, die auf dem Effekt der Reflexion eines Schallsignals vom Boden beruhte.
Das Prinzip der Tiefenmessung mit einem Echolot ist sehr einfach. Ein spezieller Vibrator, der im unteren Teil des Schiffsrumpfs angebracht ist, sendet pulsierende akustische Signale aus. Die Signale werden von der Bodenoberfläche reflektiert und vom Empfangsgerät des Echolots erfasst. Die Umlaufzeit des Signals hängt von der Tiefe ab, und während sich das Schiff bewegt, wird auf dem Band ein kontinuierliches Profil des Bodens gezeichnet. Eine Reihe solcher Profile, die durch relativ kurze Abstände voneinander getrennt sind, ermöglicht es, auf der Karte Linien gleicher Tiefe – Isobathen – zu zeichnen und das Bodenrelief darzustellen.
Tiefenmessungen mit Echoloten veränderten das bisherige Verständnis der Wissenschaftler über die Topographie des Meeresbodens.
Wie sieht es aus?
Von der Küste erstreckt sich ein Streifen, der Festlandsockel genannt wird. Die Tiefen auf dem Festlandsockel betragen normalerweise nicht mehr als 200–300 m.
In der oberen Zone des Festlandsockels kommt es zu einer kontinuierlichen und schnellen Veränderung des Reliefs. Unter dem Druck der Wellen zieht sich das Ufer zurück, gleichzeitig bilden sich unter Wasser große Ansammlungen von Trümmern. Hier entstehen große Vorkommen aus Sand, Kies und Kieselsteinen – hervorragendes Baumaterial, zerkleinert und sortiert von der Natur selbst. Verschiedene Nehrungen, Böschungen und Barren wiederum bauen an anderer Stelle die Küste auf, trennen Lagunen und blockieren Flussmündungen.
In der tropischen Zone des Ozeans, wo das Wasser sehr sauber und warm ist, wachsen grandiose Korallenstrukturen – Küsten- und Barriereriffe. Sie erstrecken sich über Hunderte von Kilometern. Korallenriffe bieten einer Vielzahl von Organismen Schutz und bilden zusammen ein komplexes und außergewöhnliches biologisches System. Mit einem Wort: Die obere Schelfzone „lebt“ mit einem lebendigen geologischen Leben.
In Tiefen von 100-200 m scheinen geologische Prozesse einzufrieren. Das Relief wird eingeebnet und am Boden gibt es viele Felsvorsprünge. Die Zerstörung von Gesteinen erfolgt sehr langsam.
An der dem Meer zugewandten Außenkante des Schelfs wird das Gefälle der Bodenoberfläche steiler. Manchmal erreichen die Hänge 40-50°. Dies ist ein Kontinentalhang. Seine Oberfläche ist von Unterwasserschluchten durchzogen. Hier finden intensive und teilweise katastrophale Prozesse statt. An den Hängen von Unterwasserschluchten sammelt sich Schlick an. Manchmal wird die Stabilität der Ansammlungen plötzlich unterbrochen und ein Schlammstrom stürzt über den Grund der Schlucht.
Der Schlammstrom erreicht die Mündung des Canyons, und hier lagert sich der Großteil des Sandes und der großen Trümmer ab und bildet einen Schwemmkegel – ein Unterwasserdelta. Jenseits des Kontinentalfußes entsteht ein Trübungsstrom. Oftmals sind einzelne Schwemmkegel miteinander verbunden und am Kontinentalfuß bildet sich ein durchgehender Streifen lockerer Sedimente großer Mächtigkeit.
53 % der Bodenfläche nimmt der Meeresboden ein, ein Gebiet, das bis vor Kurzem als Ebene galt. Tatsächlich ist das Relief des Meeresbodens recht komplex: Hebungen unterschiedlicher Struktur und Herkunft unterteilen ihn in riesige Becken. Die Größe der ozeanischen Becken lässt sich anhand mindestens eines Beispiels abschätzen: Die nördlichen und östlichen Becken des Pazifischen Ozeans nehmen eine Fläche ein, die größer ist als ganz Nordamerika.
Über einen großen Bereich der Becken selbst dominiert hügeliges Gelände; manchmal gibt es einzelne Seeberge. Die Meeresberge erreichen eine Höhe von 5–6 km und ihre Gipfel ragen oft über das Wasser hinaus.
In anderen Gebieten wird der Meeresboden von riesigen, sanften Wellen durchzogen, die mehrere hundert Kilometer breit sind. Typischerweise liegen auf diesen Wällen Vulkaninseln. Im Pazifischen Ozean gibt es beispielsweise die Hawaiianische Mauer, auf der sich eine Inselkette mit aktiven Vulkanen und Lavaseen befindet.
Vielerorts ragen Vulkankegel aus dem Meeresboden empor. Manchmal erreicht die Spitze eines Vulkans die Wasseroberfläche und dann erscheint eine Insel. Einige dieser Inseln werden nach und nach zerstört und unter Wasser versteckt.
Im Pazifischen Ozean wurden mehrere hundert Vulkankegel entdeckt, die auf ihren flachen Spitzen deutliche Spuren von Wellenbewegungen aufweisen und bis zu einer Tiefe von 1000–1300 m unter Wasser liegen.
Die Entwicklung von Vulkanen kann unterschiedlich sein. An der Spitze des Vulkans siedeln sich riffbildende Korallen an. Während die Korallen langsam sinken, bauen sie das Riff auf und mit der Zeit bildet sich eine Ringinsel – ein Atoll mit einer Lagune in der Mitte. Das Wachstum eines Korallenriffs kann sehr lange andauern. Auf einigen pazifischen Atollen wurden Bohrungen durchgeführt, um die Dicke der Korallenkalke zu bestimmen. Es stellte sich heraus, dass es 1500 erreichte. Das bedeutet, dass die Spitze des Vulkans langsam sank – über etwa 20.000 Jahre.
Durch die Untersuchung der Bodentopographie und der geologischen Struktur der festen Meereskruste kamen Wissenschaftler zu einigen neuen Schlussfolgerungen. Die Erdkruste unter dem Meeresboden erwies sich als deutlich dünner als auf den Kontinenten. Auf Kontinenten erreicht die Dicke der festen Erdhülle – der Lithosphäre – 50–60 km und im Ozean nicht mehr als 5–7 km.
Es stellte sich auch heraus, dass sich die Lithosphäre von Land und Ozean in der Gesteinszusammensetzung unterscheidet. Unter der Schicht aus lockerem Gestein – Produkten der Zerstörung der Landoberfläche – befindet sich eine dicke Granitschicht, unter der sich eine Basaltschicht befindet. Im Ozean gibt es keine Granitschicht und lose Sedimente liegen direkt auf den Basalten.
Noch wichtiger war die Entdeckung eines riesigen Gebirgssystems auf dem Meeresboden. Das Gebirgssystem der mittelozeanischen Rücken erstreckt sich über 80.000 km über alle Ozeane. Unterwasserkämme sind in ihrer Größe nur mit den größten Bergen an Land, beispielsweise dem Himalaya, vergleichbar. Die Kämme von Unterwasserkämmen werden in der Regel der Länge nach von tiefen Schluchten durchzogen, die als Rift-Täler oder Rifts bezeichnet werden. Ihr Fortgang lässt sich an Land verfolgen.
Wissenschaftler haben erkannt, dass das globale Grabensystem ein sehr wichtiges Phänomen in der geologischen Entwicklung unseres gesamten Planeten ist. Es begann eine Zeit der sorgfältigen Erforschung des Riftzonensystems, und bald wurden so wichtige Daten gewonnen, dass es zu einem drastischen Wandel in den Vorstellungen über die geologische Geschichte der Erde kam.
Jetzt haben sich Wissenschaftler wieder der halb vergessenen Hypothese der Kontinentalverschiebung zugewandt, die der deutsche Wissenschaftler A. Wegener zu Beginn des Jahrhunderts aufgestellt hatte. Es wurde ein sorgfältiger Vergleich der Konturen der durch den Atlantischen Ozean getrennten Kontinente durchgeführt. Gleichzeitig kombinierte der Geophysiker Ya. Bullard die Konturen Europas und Nordamerikas, Afrikas und Südamerikas nicht entlang der Küstenlinien, sondern entlang der Mittellinie des Kontinentalhangs, etwa entlang einer Isobathe von 1000 m Der Ozean stimmte so genau überein, dass selbst eingefleischte Skeptiker nicht an der tatsächlichen enormen horizontalen Bewegung der Kontinente zweifeln konnten.
Besonders überzeugend waren die Daten, die bei geomagnetischen Untersuchungen im Bereich mittelozeanischer Rücken gewonnen wurden. Es stellte sich heraus, dass die ausgebrochene Basaltlava nach und nach zu beiden Seiten des Bergkamms wandert. Damit wurden direkte Belege für die Ausdehnung der Ozeane, die Ausbreitung der Erdkruste im Riftgebiet und damit einhergehend für die Kontinentalverschiebung gewonnen.
Tiefseebohrungen, die seit mehreren Jahren vom amerikanischen Schiff Glomar Challenger aus durchgeführt werden, haben die Tatsache der Ausdehnung der Ozeane erneut bestätigt. Sie ermittelten sogar die durchschnittliche Ausdehnung des Atlantischen Ozeans – mehrere Zentimeter pro Jahr.
Auch die erhöhte Seismizität und der erhöhte Vulkanismus an der Peripherie der Ozeane ließen sich erklären.
All diese neuen Daten dienten als Grundlage für die Erstellung einer Hypothese (oft als Theorie bezeichnet, weil ihre Argumente so überzeugend sind) über die Tektonik (Mobilität) lithosphärischer Platten.
Die ursprüngliche Formulierung dieser Theorie gehört den amerikanischen Wissenschaftlern G. Hess und R. Dietz. Später wurde es von sowjetischen, französischen und anderen Wissenschaftlern entwickelt und ergänzt. Die Bedeutung der neuen Theorie beruht auf der Idee, dass die starre Hülle der Erde – die Lithosphäre – in einzelne Platten unterteilt ist. Diese Platten erfahren horizontale Bewegungen. Die Kräfte, die Lithosphärenplatten in Bewegung setzen, werden durch Konvektionsströme erzeugt, also durch Ströme der tiefen feurigen flüssigen Substanz der Erde.
Mit der seitlichen Ausbreitung der Platten kommt es zur Bildung mittelozeanischer Rücken, auf deren Kämmen klaffende Riftrisse entstehen. Basaltische Lava fließt durch Risse.
In anderen Gebieten kommen Lithosphärenplatten näher und kollidieren. Bei diesen Kollisionen bewegt sich in der Regel die Kante einer Platte unter die andere. An der Peripherie der Ozeane sind solche modernen Unterschubzonen bekannt, in denen es häufig zu starken Erdbeben kommt.
Die Theorie der Plattentektonik wird durch viele Fakten gestützt, die in den letzten fünfzehn Jahren im Ozean gewonnen wurden.
Die allgemeine Grundlage moderner Vorstellungen über die innere Struktur der Erde und die in ihren Tiefen ablaufenden Prozesse ist die kosmogonische Hypothese des Akademiemitglieds O. Yu. Nach seinen Vorstellungen entstand die Erde, wie auch andere Planeten des Sonnensystems, durch das Zusammenkleben der kalten Substanz einer Staubwolke. Ein weiteres Wachstum der Erde erfolgte durch das Einfangen neuer Teile der Meteoritenmaterie beim Durchgang durch die Staubwolke, die einst die Sonne umgab. Als der Planet wuchs, sanken schwere (Eisen-)Meteoriten und leichte (Stein-)Meteoriten schwebten auf. Dieser Prozess (Trennung, Differenzierung) war so stark, dass die Substanz im Inneren des Planeten schmolz und in einen feuerfesten (schweren) Teil und einen schmelzbaren (leichteren) Teil aufgeteilt wurde. Gleichzeitig kam es auch im Erdinneren zu einer radioaktiven Erwärmung. All diese Prozesse führten zur Bildung eines schweren inneren Kerns, eines leichteren äußeren Kerns, eines unteren und oberen Mantels. Geophysikalische Daten und Berechnungen zeigen, dass im Inneren der Erde enorme Energie lauert, die tatsächlich zu entscheidenden Transformationen der festen Hülle – der Lithosphäre – fähig ist.
Basierend auf der kosmogonischen Hypothese von O. 10. Schmidt entwickelte der Akademiemitglied A.P. Vinogradov eine geochemische Theorie über die Entstehung des Ozeans. A.P. Vinogradov stellte durch genaue Berechnungen sowie Experimente zur Untersuchung der Differenzierung der geschmolzenen Substanz von Meteoriten fest, dass die Wassermasse des Ozeans und der Erdatmosphäre bei der Entgasung der Substanz des oberen Erdmantels entstanden ist. Dieser Prozess setzt sich auch in unserer Zeit fort. Im oberen Erdmantel findet tatsächlich eine kontinuierliche Differenzierung der Materie statt, und der schmelzbarste Teil davon dringt in Form von Basaltlava an die Oberfläche der Lithosphäre vor.
Die Vorstellungen über den Aufbau der Erdkruste und ihre Dynamik werden immer präziser.
1973 und 1974 Im Atlantik wurde eine ungewöhnliche Unterwasserexpedition durchgeführt. In einem vorab ausgewählten Bereich des Mittelatlantischen Rückens wurden Tiefseetauchgänge mit Tauchbooten durchgeführt und ein kleiner, aber sehr wichtiger Abschnitt des Meeresbodens im Detail erkundet.
Während der Vorbereitung der Expedition untersuchten die Wissenschaftler den Boden von Oberflächenschiffen aus, untersuchten die Bodentopographie im Detail und entdeckten ein Gebiet, in dem sich entlang des Kamms eines Unterwasserrückens eine tiefe Schlucht befand – ein Grabenbruch. Im gleichen Gebiet gibt es eine Transformationsstörung, die im Relief deutlich zum Ausdruck kommt und quer zum Gratkamm und zur Grabenschlucht verläuft.
Diese typische Bodenstruktur – ein Grabenbruch, eine Transformstörung, junge Vulkane – wurde von drei Unterwasserschiffen aus untersucht. An der Expedition nahmen das französische Bathyscaphe „Archimedes“ mit dem Spezialschiff „Marseille Le Bihan“ zur Unterstützung seiner Arbeit, das französische U-Boot „Siana“ mit dem Schiff „Norua“, das amerikanische Forschungsschiff „Knorr“ und das amerikanische U-Boot „Alvin“ teil das Schiff „Lulu“ .
Insgesamt wurden in zwei Saisons 51 Tiefseetauchgänge durchgeführt.
Bei Tiefseetauchgängen bis zu einer Tiefe von 3000 m stießen die Besatzungen von Unterwasserschiffen auf einige Schwierigkeiten.
Das erste, was die Forschung zunächst erheblich erschwerte, war die Unfähigkeit, den Standort des Unterwasserfahrzeugs in stark zergliedertem Gelände zu bestimmen.
Das Unterwasserfahrzeug musste sich mit einem Abstand von maximal 5 m zum Boden bewegen. An steilen Hängen und beim Durchqueren enger Täler konnten das Bathyscaphe und die U-Boote das akustische Signalsystem nicht nutzen, da Unterwasserberge den Signaldurchgang verhinderten. Aus diesem Grund wurde auf Versorgungsschiffen ein Bordsystem in Betrieb genommen, mit dessen Hilfe der genaue Standort des Unterwasserschiffes ermittelt werden konnte. Das Versorgungsschiff überwachte das Unterwasserfahrzeug und kontrollierte seine Bewegung. Manchmal bestand eine direkte Gefahr für das Unterwasserfahrzeug, und eines Tages kam es zu einer solchen Situation.
Am 17. Juli 1974 blieb das U-Boot Alvin buchstäblich in einer engen Spalte stecken und versuchte zweieinhalb Stunden lang, der Falle zu entkommen. Die Alvin-Crew zeigte erstaunlichen Einfallsreichtum und Gelassenheit – nachdem sie die Falle verlassen hatte, tauchte sie nicht auf, sondern setzte die Erkundung noch zwei Stunden lang fort.
Neben direkten Beobachtungen und Messungen von Tauchbooten aus, Fotografieren und Sammeln von Proben wurden im Expeditionsgebiet Bohrungen vom berühmten Spezialschiff Glomar Challenger aus durchgeführt.
Schließlich wurden vom Forschungsschiff Knorr aus regelmäßig geophysikalische Messungen durchgeführt, die die Arbeit der Tauchbeobachter ergänzten.
Als Ergebnis wurden 91 km Routenbeobachtungen durchgeführt, 23.000 Fotos in einem kleinen Bereich des Bodens gemacht, mehr als 2 Tonnen Gesteinsproben gesammelt und mehr als 100 Videoaufnahmen gemacht.
Die wissenschaftlichen Ergebnisse dieser Expedition (bekannt als Famous) sind sehr wichtig. Erstmals wurden Unterwasserfahrzeuge nicht nur zur Beobachtung der Unterwasserwelt, sondern auch zur gezielten geologischen Forschung eingesetzt, ähnlich den detaillierten Untersuchungen, die Geologen an Land durchführen.
Zum ersten Mal wurde ein direkter Beweis für die Bewegung von Lithosphärenplatten entlang von Grenzen erbracht. Dabei wurde die Grenze zwischen der amerikanischen und der afrikanischen Platte erkundet.
Es wurde die Breite der Zone bestimmt, die sich zwischen den bewegten Lithosphärenplatten befindet. Überraschenderweise stellte sich heraus, dass diese Zone, in der die Erdkruste ein Risssystem bildet und Basaltlava auf die Bodenoberfläche fließt, also eine neue Erdkruste entsteht, weniger als einen Kilometer breit ist.
An den Hängen von Unterwasserhügeln wurde eine sehr wichtige Entdeckung gemacht. Bei einem der Tauchgänge des Tauchbootes Siana wurden an einem Hang zerklüftete lose Fragmente entdeckt, die sich stark von verschiedenen Fragmenten basaltischer Lava unterschieden. Nach dem Auftauchen der Siana wurde festgestellt, dass es sich um Manganerz handelte. Eine genauere Untersuchung des Gebiets, in dem Manganerze verbreitet sind, führte zur Entdeckung einer alten hydrothermalen Lagerstätte auf der Bodenoberfläche. Bei wiederholten Tauchgängen wurden neue Materialien gefunden, die beweisen, dass in diesem kleinen Bereich des Bodens tatsächlich Eisen- und Manganerze liegen, da Thermalwasser aus der Tiefe des Bodens an die Oberfläche des Bodens gelangt.
Während der Expedition traten viele technische Probleme auf und es kam zu Ausfällen, aber auch die wertvolle Erfahrung gezielter geologischer Forschung, die über zwei Saisons hinweg gesammelt wurde, ist ein wichtiges Ergebnis dieses außergewöhnlichen ozeanologischen Experiments.
Methoden zur Untersuchung der Struktur der Erdkruste im Ozean unterscheiden sich in einigen Merkmalen. Die Bodentopographie wird nicht nur mit Hilfe von Echoloten untersucht, sondern auch mit Side-Scan-Ortungsgeräten und speziellen Echoloten, die ein Bild des Reliefs innerhalb eines Streifens liefern, dessen Breite der Tiefe des Ortes entspricht. Diese neuen Methoden liefern genauere Ergebnisse und ermöglichen eine genauere Darstellung des Reliefs auf Karten.
Auf Forschungsschiffen werden gravimetrische Untersuchungen mit Bordgravimetern durchgeführt und magnetische Anomalien erfasst. Diese Daten ermöglichen eine Beurteilung der Struktur der Erdkruste unter dem Ozean. Die wichtigste Forschungsmethode ist die seismische Sondierung. Eine kleine Sprengladung wird in die Wassersäule gelegt und es kommt zu einer Explosion. Ein spezielles Empfangsgerät erfasst die Ankunftszeit der reflektierten Signale. Berechnungen ermitteln die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Longitudinalwellen, die durch eine Explosion in der Erdkruste verursacht werden. Charakteristische Geschwindigkeitswerte ermöglichen die Aufteilung der Lithosphäre in mehrere Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung.
Als Quelle werden derzeit pneumatische Geräte oder elektrische Entladungen verwendet. Im ersten Fall wird ein kleines Luftvolumen, das in einem speziellen Gerät mit einem Druck von 250-300 atm komprimiert wird, (fast augenblicklich) ins Wasser abgegeben. In geringer Tiefe dehnt sich die Luftblase stark aus und simuliert so eine Explosion. Die häufige Wiederholung solcher Explosionen, die durch ein sogenanntes Luftgewehr verursacht werden, ergibt ein kontinuierliches seismisches Sondierungsprofil und damit ein ziemlich detailliertes Profil der Struktur der Erdkruste über die gesamte Länge der Wende.
In ähnlicher Weise wird ein Profilograph mit elektrischem Entlader (Sparker) verwendet. Bei dieser Version seismischer Geräte ist die Leistung der Entladung, die Schwingungen anregt, normalerweise gering, und ein Sparker wird verwendet, um die Leistung und Verteilung nicht verfestigter Schichten von Bodensedimenten zu untersuchen.
Um die Zusammensetzung von Bodensedimenten zu untersuchen und Proben davon zu gewinnen, werden verschiedene Systeme von Bodenrohren und Bodengreifern verwendet. Bodenrohre haben, je nach Forschungsaufgabe, unterschiedliche Durchmesser, tragen meist eine schwere Last für maximales Eindringen in den Boden, haben manchmal einen Kolben im Inneren und tragen am unteren Ende den einen oder anderen Kontaktgeber (Kernbrecher). Das Rohr wird bis zu der einen oder anderen Tiefe (normalerweise jedoch nicht mehr als 12–15 m) in Wasser und Sediment am Boden eingetaucht und der so entnommene Kern, üblicherweise Kern genannt, wird auf das Deck des Schiffes gehoben.
Bodengreifer, bei denen es sich um Greifgeräte handelt, scheinen einen kleinen Monolithen aus der Oberflächenschicht des Bodenbodens herauszuschneiden, der an das Deck des Schiffes geliefert wird. Es wurden selbstschwimmende Baggermodelle entwickelt. Sie machen ein Kabel und eine Deckwinde überflüssig und vereinfachen die Probenentnahme erheblich. In Küstenbereichen des Ozeans in geringer Tiefe werden vibrierende Kolbenbodenrohre eingesetzt. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, auf sandigen Böden Säulen mit einer Länge von bis zu 5 m zu erhalten.
Offensichtlich können nicht alle aufgeführten Geräte verwendet werden, um Proben (Kerne) von Bodengesteinen zu gewinnen, die verdichtet sind und eine Dicke von Dutzenden und Hunderten von Metern haben. Diese Proben werden mit herkömmlichen Bohrinseln gewonnen, die auf Schiffen montiert sind. Für relativ geringe Schelftiefen (bis 150-200 m) kommen Spezialschiffe zum Einsatz, die eine Bohranlage tragen und an der Bohrstelle auf mehreren Ankern montiert werden. Das Schiff wird an einem Punkt gehalten, indem die Spannung der Ketten eingestellt wird, die zu jedem der vier Anker führen.
In Tiefen von Tausenden Metern im offenen Ozean ist das Ankern eines Schiffes technisch unmöglich. Daher wurde eine spezielle dynamische Positionierungsmethode entwickelt.
Das Bohrschiff fährt zu einem bestimmten Punkt und die Genauigkeit der Standortbestimmung wird durch ein spezielles Navigationsgerät sichergestellt, das Signale von künstlichen Erdsatelliten empfängt. Dann wird unten ein recht komplexes Gerät wie ein akustisches Leuchtfeuer installiert. Die Signale dieses Leuchtfeuers werden von einem auf dem Schiff installierten System empfangen. Nach dem Empfang des Signals ermitteln spezielle elektronische Geräte die Verschiebung des Schiffes und geben sofort einen Befehl an die Triebwerke. Die erforderliche Propellergruppe wird eingeschaltet und die Position des Schiffes wiederhergestellt. Auf dem Deck eines Tiefbohrschiffes befindet sich ein Bohrturm mit einer Drehbohreinheit, einem großen Rohrsatz und einer speziellen Vorrichtung zum Heben und Verschrauben von Rohren.
Das Bohrschiff Glomar Challenger (bisher das einzige) führt Arbeiten an einem internationalen Tiefseebohrprojekt im offenen Ozean durch. Es wurden bereits mehr als 600 Bohrlöcher gebohrt, wobei die größte Tiefe der Bohrlöcher 1300 m beträgt. Die Materialien aus Tiefseebohrungen haben so viele neue und unerwartete Fakten zu Tage gefördert, dass ein außerordentliches Interesse an deren Untersuchung besteht. Bei der Untersuchung des Meeresbodens kommen viele verschiedene Techniken und Methoden zum Einsatz, und wir können in naher Zukunft mit der Entwicklung neuer Methoden mit neuen Messprinzipien rechnen.
Abschließend sei noch kurz auf eine Aufgabe des gesamten Meeresforschungsprogramms hingewiesen – die Erforschung der Umweltverschmutzung. Die Quellen der Meeresverschmutzung sind vielfältig. Einleitung von Industrie- und Haushaltsabwässern aus Küstenbetrieben und Städten. Die Zusammensetzung der Schadstoffe ist hier äußerst vielfältig: von Abfällen aus der Atomindustrie bis hin zu modernen synthetischen Reinigungsmitteln. Eine erhebliche Verschmutzung entsteht durch Einleitungen von Hochseeschiffen und manchmal durch katastrophale Ölverschmutzungen bei Unfällen von Tankern und Offshore-Ölquellen. Es gibt noch einen anderen Weg, den Ozean zu verschmutzen – über die Atmosphäre. Luftströmungen transportieren beispielsweise Blei über weite Strecken, das mit den Abgasen von Verbrennungsmotoren in die Atmosphäre gelangt. Beim Gasaustausch mit der Atmosphäre gelangt Blei ins Wasser und kommt beispielsweise in antarktischen Gewässern vor.
Die Definitionen der Verschmutzung sind nun in einem speziellen internationalen Beobachtungssystem organisiert. Dabei werden systematische Beobachtungen des Schadstoffgehalts im Wasser den jeweiligen Gefäßen zugeordnet.
Die am weitesten verbreitete Verschmutzung im Meer sind Erdölprodukte. Zur Kontrolle werden nicht nur chemische Bestimmungsmethoden eingesetzt, sondern meist optische Methoden. In Flugzeugen und Hubschraubern werden spezielle optische Geräte installiert, mit deren Hilfe die Grenzen des vom Ölfilm bedeckten Bereichs und sogar die Dicke des Films bestimmt werden.
Die Natur des Weltmeeres, dieses im übertragenen Sinne riesigen Ökosystems unseres Planeten, ist noch nicht ausreichend erforscht. Den Beweis für diese Einschätzung liefern neuere Entdeckungen in verschiedenen Bereichen der Ozeanologie. Die Methoden zur Untersuchung der Weltmeere sind sehr vielfältig. Zweifellos wird die Wissenschaft in Zukunft durch neue Entdeckungen bereichert werden, wenn neue Forschungsmethoden gefunden und angewendet werden.
Der Wunsch, das Unbekannte zu verstehen, hat die Menschheit seit jeher in ihrem ewigen Kampf mit der Natur inspiriert. Und vielleicht war eine der stärksten Leidenschaften der Wunsch eines Menschen, Orte zu besuchen, die er noch nie zuvor betreten hatte.
Jetzt, nach der Eroberung der Antarktis, bei deren Entdeckung und Erforschung das russische Volk eine führende Rolle spielte, gibt es an Land keine großen „weißen Flecken“ mehr. Ein Mann durchquerte Wüsten, tropische Wälder und Sümpfe von einem Ende zum anderen und kletterte auf die Gipfel der größten Berge. Und bereits an vielen der am schwierigsten zu entwickelnden Orte entstanden Pioniersiedlungen. Auf der Weltkarte blieben nur noch wenige „weiße Flecken“, die noch nicht von Menschen erkundet wurden, nicht weil sie besonders unzugänglich waren, sondern vor allem, weil sie uninteressant waren.
Der Mensch beschränkt sich nicht mehr nur auf die Erkundung der Erdoberfläche, die er relativ gut kennt. Die aktive Erforschung des Weltraums hat begonnen. Der Tag ist nicht mehr fern, an dem Forscher auf dem Weg von Yu Gagarin zu anderen Planeten eilen. Der nächste Schritt ist die Umsetzung von Projekten, um in die Eingeweide der Erde und des Ozeans vorzudringen.
Wir wollen über die Eroberung der Meerestiefen durch den Menschen sprechen. Wir werden hier nicht die Tauchgänge von Tauchern oder Sporttauchern erwähnen, obwohl Sporttaucher wie Jacques Cousteau und seine Kameraden viel in der Erforschung des Ozeans geleistet haben, allerdings nur in seiner oberen Schicht, 100-200 m. Dies sind zwar beeindruckende Zahlen , aber sie überschreiten nicht die durchschnittliche Tiefe des „Festlandsockels“ – der Unterwasserfortsetzung der Kontinente, gefolgt von einem starken Gefälle des Bodens zu größeren Tiefen des Ozeans. Kürzlich gab es Berichte über das Erreichen einer Tiefe von 250 m in Tauchausrüstung. Die Atmung während dieses Tauchgangs erfolgte durch ein spezielles Gasgemisch, dessen Zusammensetzung geheim gehalten wird.
Das Tauchen in Tiefen von Hunderten und Tausenden Metern wurde durch die Verwendung langlebiger Stahlzylinder und Kugeln (Kugeln) ermöglicht, die enormen Drücken standhalten.
Der erste Forscher, der eine Tiefseekammer (Hydrostat) baute und darin große Tiefen erreichte, war der amerikanische Ingenieur Hans Hartmann. 1911 sank er im Mittelmeer östlich der Straße von Gibraltar auf eine Tiefe von 458 m. Die für eine Person ausgelegte Kamera wurde an einem Stahlseil vom Schiff herabgelassen. Es verfügte über ein automatisches Sauerstoffgerät, ein Gerät zur Absorption von Kohlendioxid und elektrische Beleuchtung (12-V-Batterien in der Kammer). Zur Beobachtung wurde in der Wand des Hydrostaten ein Bullauge angebracht. Das von Hartmann entwickelte spezielle optische System ermöglichte Aufnahmen in einer Entfernung von bis zu 38 m, also im Sichtbereich des menschlichen Auges in klarem Wasser. Im Hydrostat gab es kein Telefon, um mit dem Schiff zu kommunizieren.
Hartmanns Apparat war recht primitiv. Erstens war die zylindrische Form der Kamera selbst nicht ganz gelungen; Die Kugelform ist vorteilhafter, wenn auch weniger praktisch für die Unterbringung der Besatzung. Dass der Tauchgang nicht tragisch endete, ist Zufall. Über seinen Tauchgang schreibt Hartmann: „Als man eine große Tiefe erreichte, kam sofort der Gedanke an die Gefahr, an die Unzuverlässigkeit des Apparates. Dies wurde durch ein zeitweiliges Knistern im Inneren der Kammer angezeigt, ähnlich wie bei Pistolenschüssen. Der Gedanke, dass es keine Möglichkeit gab, sich an die Spitze zu melden und kein Alarmsignal zu geben, war erschreckend. Zu diesem Zeitpunkt betrug der Druck 735 Pfund pro Quadratzoll (52 kg/cm2) der Oberfläche der Vorrichtung. Nicht weniger erschreckend war der Gedanke an die Möglichkeit, dass das Hebeseil reißen oder sich verfangen könnte. Die Wände der Kammer waren erneut mit Feuchtigkeit bedeckt, wie es bei den Vorversuchen der Fall war. Es ist nicht bekannt, ob es nur Schwitzen war oder ob unter schrecklichem Druck Wasser durch die Poren des Apparats gepresst wurde.“
Der 1923 von EPRON gebaute Hydrostat des sowjetischen Ingenieurs G.I. Danilenko erwies sich als erfolgreicher. Mit diesem Gerät fand EPRON das englische Kriegsschiff „Black Prince“, das in der Balaklava-Bucht im Schwarzen Meer sank. Gerüchten zufolge befanden sich darin Goldmünzen im Wert von 2 Millionen Pfund, mit denen die Gehälter englischer Soldaten bezahlt werden sollten, die am Krimkrieg gegen Russland teilnahmen. Der Schwarze Prinz wurde gefunden, aber es war kein Gold darauf. Später stellte sich heraus, dass das Gold vorab in Konstantinopel abgeladen worden war.
Mit Hilfe desselben Hydrostaten wurde 1931 im Finnischen Meerbusen der Ostsee das Kanonenboot „Rusalka“ gefunden, das 1893 auf der Überfahrt von Tallinn nach Helsinki sank.
Eine weitere Verbesserung des Tiefseeapparats erfolgte 1925 durch die Amerikaner. Die neue Kammer war ein doppelwandiger Stahlzylinder mit einem Innendurchmesser von 75 cm. Er bot Platz für 2 Personen übereinander. Unter der Kamera befand sich ein von Elektromagneten gehaltener Ballast, der bei Bedarf zurückgesetzt werden konnte, woraufhin die Kamera schweben konnte. An der Außenseite verfügte die Kamera über drei Propeller, mit denen sie sich im Wasser drehen (um eine vertikale Achse) und neigen ließ, um den Boden leichter untersuchen zu können. Es gab ein Gerät zum Fangen von Meeresorganismen. Das Gerät war mit einem Telefon, Instrumenten zur Tiefenbestimmung (Druckmesser), einem Kompass, elektrischen Heizkissen, einem Chronometer, Fotoausrüstung, Thermometern zur Messung der Wassertemperatur und elektrischer Beleuchtung ausgestattet. Obwohl die Kamera für den Abstieg in eine Tiefe von einem Kilometer ausgelegt war, bestand ihr Hauptzweck nicht darin, große Tiefen zu erreichen, sondern die im Mittelmeer versunkenen antiken Städte Karthago und Posillipo zu erkunden und versunkene Schiffe zu finden.
Um versunkene Schiffe zu heben, wurden anschließend neue Verbesserungen an der Konstruktion von Tiefseekammern vorgenommen: Die Geräte wurden mit Vorrichtungen zum Bohren von Löchern in die Seiten von Schiffen, Hebeln zum Verlegen von Hebehaken und neuen Sauerstoff- und Luftreinigungsgeräten ausgestattet Geräte. Das Gerät war in der Lage, kleine unabhängige Bewegungen entlang des Bodens durchzuführen. In solchen Hydrostaten könnten zwei Personen 4 Stunden unter Wasser bleiben.
Die meisten dieser Verbesserungen wurden von Otis Barton und William Beebe bei der Entwicklung eines neuen Tiefseefahrzeugs genutzt, das sie Bathysphere (Bati – tief, Kugel – Kugel) nannten.
Die Idee, eine Bathysphäre zu schaffen, geht auf die Jahre 1927–1928 zurück, als V. Beebe, Leiter der Abteilung für Tropenforschung der New York Zoological Society, begann, Entwürfe für Tiefseefahrzeuge zu entwickeln, um das Leben in der Natur zu untersuchen Tiefen der Ozeane und Meere. Gleichzeitig galt es, die enorme Festigkeit des Geräts, die Zuverlässigkeit der Geräte für die normale Atmung und die Sicherheit beim Ab- und Aufstieg zu gewährleisten. Es war notwendig, alle gesammelten Erfahrungen des Tiefseetauchens zu nutzen und alle Vor- und Nachteile der Kugelform zu berücksichtigen.
1929 bauten D. Barton und W. Beebe ihre Bathysphere, eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 144 cm, einer Wandstärke von 3,2 cm und einem Gesamtgewicht von 2430 kg.
1930 sanken sie in der Bathysphäre bis zu einer Tiefe von 240 m im Atlantischen Ozean vor Bermuda, 7–8 Meilen südlich von Nonsatch Island. Zuvor wurden Testabfahrten ohne Besatzung durchgeführt. Etwas später erreichten sie im selben Gebiet eine Tiefe von 435 m. Nach den ersten Tauchgängen schenkte Barton die Bathysphäre der New York Zoological Society. Und in den Folgejahren wurden darauf noch mehrere Tiefseetauchgänge mit und ohne Beobachter durchgeführt.
Nach einer Reihe weiterer Verbesserungen an der Bathysphäre unternahmen Beebe und Barton am 15. August 1934 ihren berühmten Tauchgang in eine Tiefe von 923 m. Die Bathysphäre wurde 1500 mit einem Telefon und einem leistungsstarken Suchscheinwerfer ausgestattet. Das Kabel, an dem die Bathysphäre ins Meer abgesenkt wurde, war nur 1067 m lang, was die Eintauchtiefe begrenzte.
Trotz sorgfältiger Vorbereitung und sorgfältiger Prüfung der Einsatzbereitschaft der Vorrichtung und des Kabels war das Absenken dennoch mit einem gewissen Risiko verbunden. Tatsache ist, dass es bei Wellen zu zusätzlichen dynamischen Belastungen kommt; außerdem kann es auch bei schwachen Wellen zu Schlaufen am Kabel kommen, die beim Anziehen sogenannte „Pegs“ bilden, d Bruch einzelner Stränge. Große Bedenken bereiteten den Forschern die Unsicherheit über die Zuverlässigkeit der Verbindung der Quarz-Bullaugen mit der Stahlkammer und die Qualität der Abdichtung der Eingangstür der Bathysphäre. Einmal, bei einem Probetauchgang im flachen Wasser mit Menschen (das war am 6. August 1934), wurden statt zehn Muttern nur vier eingeschraubt, was für einen so kurzen und flachen Tauchgang völlig ausreichend war. Doch bereits in einer Tiefe von 1,2 m begann schnell Wasser in die Kabine einzudringen, deren Pegel bald 25 cm erreichte, und forderte telefonisch einen sofortigen Aufstieg und wurde danach bei der Inspektion des Geräts vor dem nächsten aufmerksamer und sogar wählerischer tauchen.
In einem anderen Fall drohten ernstere Probleme. Eines Tages beschlossen Beebe und Barton, die Stahlplatte im Fensterschlitz durch Quarz zu ersetzen und einen Testabstieg ohne Menschen in große Tiefen durchzuführen. Als die Bathysphäre nach dem Eintauchen an die Oberfläche gehoben wurde, strömte unter großem Druck ein dünner Wasserstrahl aus der Bathysphäre am Rand des Bullauges. Als Beebe durch das Bullauge blickte, sah er, dass fast die gesamte Kammer mit Wasser gefüllt war und die Wasseroberfläche mit einigen seltsamen Wellen bedeckt war. „Ich begann, den zentralen Bolzen der Luke abzuschrauben“, schreibt V. Bib. „Nach den ersten Kurven war ein seltsam hoher, melodischer Ton zu hören. Dann brach ein dünner Nebel hervor. Das Geräusch wiederholte sich immer wieder und gab mir Zeit und Gelegenheit zu verstehen, was ich durch das Sichtfenster der Bathysphäre sah: Der Inhalt der Bathysphäre stand unter schrecklichem Druck. Ich habe das Deck vor der Luke von Menschen geräumt. Die Filmkamera befand sich auf dem Oberdeck und die zweite daneben an der Seite der Bathysphäre. Vorsichtig, nach und nach, von der Gischt bespritzt, drehten zwei von uns die Kupferbolzen. Ich hörte zu, wie der hohe musikalische Ton des ungeduldigen, gezwungenen Elements allmählich immer leiser wurde. Als wir erkannten, was passieren könnte, wichen wir so weit wie möglich von der direkten „Schusslinie“ ab.
Plötzlich, ohne die geringste Vorwarnung, wurde uns der Bolzen aus den Händen gerissen, und eine Masse schweren Metalls fegte über das Deck wie eine Kanonengranate. Die Flugbahn war fast gerade, und der Kupferbolzen prallte gegen eine etwa zehn Meter entfernte Stahlwinde und riss ein halbes Zoll großes Stück heraus. Dem Blitz folgte ein mächtiger, dichter Wasserstrahl, der schnell schwächer wurde und wie ein Wasserfall aus der Öffnung der Bathysphäre hervorbrach. Die Luft vermischte sich mit Wasser und erweckte den Eindruck von heißem Dampf und nicht von komprimierter Luft, die durch Eiswasser strömte. Wenn ich diesem Brunnen im Weg gestanden hätte, wäre ich mit Sicherheit enthauptet worden. So“, fährt Beebe fort, „wurde ich von den möglichen Folgen überzeugt, wenn Wasser in einer Tiefe von 2000 Fuß in die Bathysphäre eindringt.“ In der eisigen Schwärze würden wir von leichten Substanzen wie Luft und Wasser zerquetscht und in eine formlose Masse verwandelt.
In diesem Fall ereignete sich der Unfall aufgrund einer defekten Dichtung in der Fensternut. Und egal, was man über die relative Sicherheit von Abstiegen in große Tiefen sagt, sie waren, insbesondere zu Beginn der Ära des Tiefseetauchens, mit großen Risiken behaftet. Die Pioniere des Tauchsports können mit Fug und Recht als Draufgänger und Helden bezeichnet werden.
Als Zoologe interessierte sich William Beebe natürlich vor allem für das Leben in großen Tiefen. Er machte viele interessante Beobachtungen zum Verhalten von Tieren in ihrer natürlichen Umgebung und entdeckte mehrere neue Arten von Tiefseefischen.
„Beim Eintauchen“, stellt der Wissenschaftler fest, „wird eine ganze Reihe von Emotionen erlebt; Die erste wird mit den ersten Anzeichen von Tiefseeleben in Verbindung gebracht, das in einer Tiefe von 200 m vorkommt und die Tür hinter der Oberwelt zu schließen scheint. Die grüne Farbe, die Farbe der Pflanzen, ist aus unserem neuen Kosmos längst verschwunden, ebenso wie die Pflanzen selbst weit oben zurückgeblieben sind.“
Hier sind Geschichten über zwei Tauchgänge von William Beebe vor Bermuda am 11. und 15. August 1934 in Tiefen von 760 und 923 m.
11. August. Tiefe 250 m. Die Bathysphäre durchquert einen Schwarm kleiner Kreaturen in Form von Würmern, deren Körperform überraschend an einen Torpedo (Borstenkiefer) erinnert. Diese „Torpedos“ wurden von Zeit zu Zeit von kleinen Fischen angegriffen. In einer Tiefe von 320 m tauchten ganze Molluskenschwärme auf. Manchmal schwammen große Fische zwischen ihnen, scheinbar Riesen, bis zu 1 1/2 m lang.
Nachdem Beebe weitere 10 m tiefer getaucht war, sah er deutlich mehr Vertreter der Meeresfauna, sowohl in der Anzahl der Exemplare als auch in der Artenvielfalt, als er erwartet hatte. Es gab Quallen, Beilfische, Aale und viele Garnelen, die einen interessanten Abwehrreflex hatten: Von Zeit zu Zeit „explodierten“ sie, das heißt, sie schleuderten eine Wolke leuchtender Flüssigkeit aus, um den Feind zu blenden. Mit zunehmender Tiefe kam es zu keiner spürbaren Verarmung des Lebens; im Gegenteil, alle weiteren Dutzend Meter führten zu unerwarteten Entdeckungen. In einer Tiefe von 360 m erschienen im Strahl des Suchscheinwerfers vier längliche Jetfische, die Pfeilen sehr ähnlich waren und deren Art Beebe nicht bestimmen konnte. Als Ersatz schwamm ein der Wissenschaft völlig unbekannter Fisch aus der Dunkelheit, 60 cm lang, mit kleinen Augen und großem Maul.
In einer Tiefe von 610 m sah der Wissenschaftler einen riesigen Körper mit unklaren Umrissen, der beim Rückaufstieg erneut in der Ferne aufblitzte.
Auf 760 m (Bib sank dieses Mal nicht tiefer), wo die Bathysphäre eine halbe Stunde verweilte, übermittelte Beeb alle fünf Sekunden per Telefon an Deck der Redi (dem Schiff, von dem die Bathysphäre herabstieg) neue Eindrücke. Vor dem Bullauge schwammen kupferfarbene Säbelmaulfische, ein Skelettfisch, ein Plattfisch, der einem Mondfisch ähnelte, und vier sich vertikal bewegende Fische mit länglichen und spitzen Kiefern einer unbekannten Gattung und Familie. Schließlich erschien ein weiterer „Fremder“, den V. Beebe den „Drei-Sterne-Seeteufel“ nannte. An den Enden jedes der drei langen Tentakel befand sich ein Lichtorgan, das ein ziemlich starkes blassgelbes Licht ausstrahlte.
Während er aufstand, sah Bib einen unglaublich schönen Fisch, den er den fünfzeiligen Sternbildfisch nannte. Es war ein kleiner, etwa 15 cm langer, fast runder Fisch. An seinen Seiten befanden sich fünf Lichtlinien – eine axiale „äquatoriale“ und zwei gekrümmte Linien darüber und darunter, die aus einer Reihe kleiner Punkte bestanden, die blassgelbes Licht aussendeten. Um jede Stelle herum leuchtete ein kleiner violetter Ring.
Der Tauchgang am 15. August brachte viele interessante Funde und lebendige Eindrücke. In einer Tiefe von 600 m traf man auf bis zu 2 m große Fische mit leuchtenden Zähnen, die an den Enden langer Stiele eigene Signallichter trugen, eines unter dem Unterkiefer und das andere am Schwanz. Die Fische waren mit Lichtern geschmückt, wie ein Ozeandampfer. Und dann näherte sich ein riesiger Fisch der Bathysphäre, die Beebe erneut nicht bestimmen konnte, mindestens 6 m lang. Offenbar handelte es sich um einen kleinen Wal oder Walhai.
Neben vielen zoologischen Entdeckungen und einer Vielzahl einzigartiger biologischer Beobachtungen leisteten diese Tiefseetauchgänge amerikanischer Forscher einen wesentlichen Beitrag zur physikalischen Ozeanographie – der Wissenschaft physikalischer Phänomene und Prozesse im Ozean. Die interessantesten Beobachtungen waren die Lichtverhältnisse in verschiedenen Tiefen. Hier ist die Aufnahme von V. Beebe, die er während eines Tauchgangs auf 760 Liter gemacht hat.
Abstieg:
„Die Tiefe beträgt 6 m. Die Lichtstrahlen ähneln den Strahlen, die durch die Fenster einer Kirche dringen. Wenn ich nach oben schaue, kann ich immer noch das Ende des Hecks der Redi sehen.
79 m - die Farbe wird schnell bläulich-grün.
183 m – Wasser – tiefblau.
189 m – Wasser – dunkles, sattes Blau.
290 m – das Wasser ist schwarzblau, schlammig.
610 m – völlige, stockfinstere Dunkelheit.
Steigen:
527 m – es wird definitiv leichter. Ich sehe ein wenig mit dem bloßen Auge.
518 m – Ich kann meine Finger zählen, indem ich sie auf das Fenster lege.
488 m – die Farbe des Wassers ist ein kaltes, farbloses Licht, das sich langsam intensiviert.
305 m – Aquarell – Graublau, das blasseste Blau.
213 m – die Farbe des Wassers ist angenehm, saftig, stählern, blau.
180 m – das Wasser hat eine wunderschöne blaue Farbe, es scheint, als könne man frei lesen, aber ich kann überhaupt nichts sehen.“
15 Jahre später, am 16. August 1949, tauchte D. Barton in der Bathysphäre in der Nähe von Los Angeles bis zu einer Tiefe von 1372 m ab. Sein Ball wog 3170 kg, hatte einen Durchmesser von 146 cm und hing an einem 12 mm dicken Kabel.
Während dieses Tauchgangs erlitt Barton eine Reihe von Unglücken: Bartons Jacke geriet in das Luftregenerationsgerät und störte dessen Funktion, „etwas“ lag auf dem Suchscheinwerfer und ließ sich nicht drehen, das mittlere Fenster war durch „etwas Unverständliches“ verdeckt. Während des Tauchgangs, als die Bathysphäre bereits eine beträchtliche Tiefe erreicht hatte, verschlechterte sich die Beleuchtung. Als Barton bei 1000 Metern gefragt wurde, ob er noch weiter absenken solle, antwortete er: „Im Allgemeinen reicht das.“ Ich fühle mich ein wenig seekrank. Senke mich noch einmal 350 m ab.“ Barton blieb zwei Stunden und neunzehn Minuten unter Wasser und der Aufstieg dauerte 51 Minuten.
Obwohl Bathysphären und Hydrostaten eine Reihe von Nachteilen hatten, brachten sie viele Vorteile für die Erforschung der Meerestiefen. Auch hier in der Sowjetunion wurde am Bau von Geräten zum Tauchen in die Tiefen des Meeres gearbeitet. 1936-1937 Am All-Union Scientific Research Institute of Fisheries and Oceanography (VNIRO) konstruierten die Ingenieure Nelidov, Mikhailov und Künstler eine Bathysphäre für ozeanografische und ichthyologische Arbeiten. Es bestand aus zwei mit Bolzen befestigten Stahlhalbkugeln. Laut Projekt war die maximale Tiefe, für die die Kammer ausgelegt war, 600 m. Der Wasserdruck beim Eintauchen sorgte für eine Selbstabdichtung der Halbkugeln an der Verbindungsstelle. Zusätzlich zur Einstiegsluke verfügte die VNIRO-Bathysphäre über zwei Bullaugen in der oberen und unteren Halbkugel. An der Unterseite befanden sich Stabilisatoren, die eine Drehung des Kabels verhinderten. In die Bathysphere (Durchmesser 175 cm) passte nur eine Person. Im Jahr 1944 wurde nach dem Entwurf des Ingenieurs A. Z. Kaplanovsky der ebenfalls für eine Person konzipierte Hydrostat GKS-6 gebaut. Obwohl der Hydrostat in erster Linie für Notfallrettungseinsätze gedacht war, wurde er auch vom Polar Research Institute of Fisheries and Oceanography (PINRO) für wissenschaftliche Forschungen eingesetzt. In weniger als einem Jahr (von September 1953 bis Juli 1954) wurden dort 82 Tauchgänge in Tiefen von bis zu 70 m durchgeführt. Der Hydrostat ermöglichte die Lösung einer Reihe praktischer Probleme: des Verhaltens von Fischen in ihrer natürlichen Umgebung untersucht, der Betrieb des Schleppnetzes beobachtet und eine Reihe anderer Dinge.
Die Erfahrungen aus der Arbeit mit dem GKS-6-Hydrostat nutzte Giprorybflot bei der Entwicklung (1959) eines neuen Hydrostaten, der für das Eintauchen bis zu 600 m ausgelegt und mit einem Suchscheinwerfer, Film- und Fotoausrüstung, einem Kompass, einem Tiefenmesser und anderen Instrumenten ausgestattet war und Geräte.
In den letzten Jahren wurden in zahlreichen Ländern mehrere weitere Hydrostaten und Bathysphären hergestellt. So wurde 1951 in Japan der Kuro-shio-Hydrostat gebaut. In puncto technischer Ausstattung übertrifft es andere vergleichbare Geräte. Der Kuro-shio-Hydrostat ist mit mehreren Elektromotoren ausgestattet. Einer davon treibt den Propeller an, der andere einen Kreiselkompass, der dritte ein Ventilator zur Reinigung der Kabinenluft und der vierte ein Gerät zur Entnahme von Bodenproben. Am Hydrostat befinden sich zwei Strahler, einer ist oben drehbar montiert und verändert so die Richtung des Lichtstrahls; Mit der zweiten, die sich unten befindet, können Sie die Unterseite des Geräts betrachten. Die Kamera ist mit einem Telefon, einer Foto- und Filmausrüstung, einem Tiefenmesser und einem Neigungsmesser ausgestattet. „Kuro-shio“ ist für zwei Personen konzipiert, bietet aber Platz für 4 Personen. Sein Gewicht beträgt 3380 kg, Durchmesser 148 cm, Höhe 158 cm, Seitenwandstärke 14 mm. Der Hauptnachteil des Kuro-shio-Hydrostats ist seine geringe Eintauchtiefe von nur 200 m.
In Italien entwarf der Ingenieur Galeazzi einen neuen Hydrostaten, der 1957 in Betrieb ging. Ein besonderes Merkmal seiner Konstruktion ist die Endlast, die verhindert, dass das Gerät beim Erreichen des Bodens in den Boden stürzt. Im Falle eines Unfalls kann diese Last einfach abgetrennt werden und der Hydrostat schwimmt auf. Zwei Reihen Bullaugen sind so zueinander geneigt, dass fast der gesamte Raum rundherum sichtbar ist. Das elektrische Telefonkabel ist in einem Tragkabel eingebaut, das zur Aufhängung des Gerätes dient. Der Galeazzi-Hydrostat ist für eine Person ausgelegt.
Von den kürzlich gebauten Hydrostaten verdient der in Frankreich entworfene und auf das Forschungsschiff Calypso übertragene Hydrostat Beachtung. Es wird verwendet, wenn Taucher gleichzeitig arbeiten, was die Arbeitseffizienz deutlich erhöht. Schließlich ist der Hydrostat ein nahezu unkontrollierbares Projektil, und die Anwesenheit einer sich frei bewegenden Person außerhalb des Hydrostaten gleicht diesen Nachteil einigermaßen aus.
Die völlige Abhängigkeit von Bathysphäre und Hydrostat vom Schiff, von dem aus sie tauchen, die ewige Gefahr, den Apparat zusammen mit den Menschen zu versenken, und die Notwendigkeit, das Kabel mit ihnen abzusenken, zwangen die Forscher, nach grundlegend neuen Lösungen für die Frage der Tiefe zu suchen -Tauchen im Meer. Dieses Problem wurde vom Schweizer Wissenschaftler Auguste Picard gelöst.
Als Piccard noch ein junger Mann war, las er einen Bericht über die Tiefseeforschung der Expedition von Karl Hoon, die von der Valdivia aus durchgeführt wurde. Leuchtende Fische, bei dieser Expedition entdeckte neue Tierarten und andere Entdeckungen weckten sein Interesse an der Erforschung des Meeres. Nach seinem Abschluss an der technischen Fakultät der Höheren Schule in Zürich wurde Piccard Leiter der Akademischen Union für Luftfahrt. Mit Unterstützung des belgischen Nationalfonds für wissenschaftliche Forschung baute er den Stratosphärenballon FNRS-1, mit dem er 1931 eine Rekordhöhe von 17.000 m erreichte. Einige Jahre später entwickelte er ein Projekt zur Schaffung eines Tiefseeprojektils - ein Bathyscaphe, das nicht mit der Meeresoberfläche und einem Schiff verbunden ist, manövrierfähig ist, sich also grundlegend von der Beebe-Barton-Bathysphäre unterscheidet.
Wenn eine Bathysphere mit einem Ballon, also einem Fesselballon, verglichen werden kann, dann ist ein Luftschiff als Analogon eines Bathyscaphe anzusehen.
Das Prinzip des Bathyscaphe ist einfach. Ein Ballon steigt auf, weil er leichter ist als die Luft, die er verdrängt. Um unter Wasser zu tauchen, muss ein Gerät geschaffen werden, das mit Ballast schwerer als Wasser wäre und daher sinken würde, und ohne Ballast leichter als Wasser wäre und schwimmen würde. Picard erreichte dies, indem er Benzin in große Tanks (Zisternen) leitete, deren spezifisches Gewicht 25–30 % geringer ist als das spezifische Gewicht von Wasser und dem Gerät daher einen positiven Auftrieb (für den Aufstieg) verleiht. Der Bau des Bathyscaphe wurde durch den Krieg unterbrochen und erst 1945 wieder aufgenommen.
Im September 1948 war das nach Picards Entwurf gebaute Bathyscaphe fertig. Den Namen FNRS-2 erhielt es zu Ehren der belgischen Nationalstiftung für wissenschaftliche Forschung (Fonds National de la Recherche Scientifigue), die den Bau des Geräts subventionierte.
Das Bathyscaphe bestand aus einer kugelförmigen Stahlkabine (Bathysphäre) mit einem Durchmesser von 218 cm, einer Wandstärke von 9 cm und einem Körper, der 6 dünnwandige, mit Benzin gefüllte Stahltanks enthielt.
Um das Bathyscaphe horizontal im Wasser zu bewegen, wurden auf beiden Seiten der Kabine zwei Motoren installiert, die die Propeller antreiben. Eine am Boden der Kammer aufgehängte Kette (Hydrrop) mit einem Gewicht von 140 kg stoppte das Gerät, als es den Boden berührte, und hielt es 1 m vom Boden entfernt. Das Bathyscaphe konnte unter Wasser etwa 10 Seemeilen (18,5 km) mit einer Geschwindigkeit von 1 Knoten (1,85 km/h) zurücklegen.
Als Ballast dienten von Elektromagneten gehaltene Eisenbarren. Die Kabine des Bathyscaphe ist bis zum Rand mit Kontrollinstrumenten und Beobachtungsgeräten gefüllt. Es gibt eine Filmkamera zum automatischen Filmen unter Wasser, ein Bedienfeld für Scheinwerfer, Elektromagnete und mechanische Klauen, mit denen die Besatzung Gegenstände in der Nähe des Tauchboots greifen konnte, Sauerstoff- und Luftreinigungsgeräte, die dafür sorgen, dass zwei Personen 24 Stunden lang in der Kabine bleiben Stunden und viele andere Geräte, darunter Geigerzähler zur Aufzeichnung kosmischer und radioaktiver Strahlung.
Wissenschaftler befürchteten, dass das Bathyscaphe von Tiefsee-Riesenkalmaren angegriffen werden könnte, die sogar mit Walen kämpfen würden. Um sie zu bekämpfen, wurden spezielle Waffen entwickelt. Das Gerät war mit 7 solcher Kanonen bewaffnet, die mit etwa einen Meter langen Harpunen beladen waren und mit einer pneumatischen „Ladung“ abgefeuert wurden. Die Schlagkraft dieser Geschütze nahm mit zunehmender Tiefe und steigendem Druck zu. An der Oberfläche konnten Geschütze aufgrund der geringen Aufprallkraft nicht eingesetzt werden, aber bereits in einer Tiefe von etwa einem Kilometer konnte eine Harpune ein 7,5 cm dickes Eichenbrett aus einer Entfernung von 5 m durchbohren.
Um den Schlageffekt zu verstärken, wurde über das Harpunenkabel ein elektrischer Strom an das Ende der Harpune angelegt und Strychnin in die Harpunenspitze eingebracht.
Der Betrieb wurde dadurch erschwert, dass die Besatzung des Bathyscaphe nach dem Auftauchen die versiegelte Kabine nicht selbstständig verlassen konnte. Dazu wurde das Gerät an Bord des Tauchschiffes gehoben und dort die Kabinenluke geöffnet. Deshalb war es äußerst wichtig, das Tauchboot rechtzeitig zu erkennen und anzuheben, da sonst die darin eingeschlossenen Menschen an Luftmangel ersticken würden. Um die Suche nach dem Auftauchen zu erleichtern, gab es einen Radarmast – einen Reflektor am Rumpf des Geräts, und auf den Hilfsschiffen und Fregatten von El Monier wurden zusätzlich zu den Radargeräten Ultraschallortungsgeräte installiert, mit denen man die Position überwachen konnte des Bathyscaphe beim Tauchen.
Am 1. Oktober 1948 wurde das Bathyscaphe FNRS-2 für praktische Tests auf dem belgischen Dampfer Scaldis nach Dakar (Westküste Afrikas) geliefert, wo sich der Dampfer El Monier mit einer Gruppe französischer Taucher (Cousteau, Dumas, Tailleux) befand ), auf einer Mission, die die Wartung des Bathyscaphe zur Vorbereitung des Tauchgangs und beim Einsteigen in die Skaldis umfasste. Die Tests wurden in der Bucht nahe der Insel Boavista im Kapverdischen Archipel durchgeführt.
Der Start war nicht ganz erfolgreich; der Start des Bathyscaphe ins Wasser dauerte fünf Tage. Doch schließlich wurden alle Hindernisse überwunden und am 26. November 1948 fand in völliger Ruhe ein Testtauchgang statt. Das Bathyscaphe blieb 16 Minuten unter Wasser. Picard und Mrno nahmen am ersten Tauchgang teil.
Wenige Tage später wurde in der Nähe der Insel Santiago ein zweiter, bereits tiefer Tauchgang ohne Passagiere durchgeführt. Die Tiefe des Ozeans am Tauchplatz erreichte 1780 m. Der Tauchgang verlief gut, außer dass der Aluminium-Radarreflektor verschwand und mehrere dünne Bleche der Rumpfschale geschwollen und faltig waren. Das Gerät blieb eine halbe Stunde unter Wasser und erreichte eine Tiefe von 1400 m.
Das Anheben des Bathyscaphe an Bord des Schiffes war nicht ganz erfolgreich. Es herrschte große Aufregung, die Apparatur zitterte heftig und die Taucher konnten die Schläuche zum Abpumpen von Benzin nicht anschließen. Ich musste die Benzintanks mit komprimiertem Kohlendioxid spülen. Benzindampfwolken bedeckten sowohl das Bathyscaphe als auch die Skaldis und korrodierten letztendlich den Lack des Geräts. Darüber hinaus wurde der Rumpf des Bathyscaphe aufgrund der Aufregung während des Aufstiegs ziemlich verbeult und einer der Motoren wurde zusammen mit dem Propeller abgerissen.
Tests haben gezeigt, dass sich das Bathyscaphe durchaus zum Tiefseetauchen eignet, für das Heben aus dem Wasser an Bord eines Schiffes oder für das langfristige Schleppen jedoch völlig ungeeignet ist. Es stellte sich heraus, dass es auf der Welle rollte und instabil war, und sein Rumpf war sehr zerbrechlich. Es wurden Mängel im System zur Ballastsicherung und -ableitung festgestellt. Es musste sichergestellt werden, dass die Besatzung unmittelbar nach dem Auftauchen die Kammer auf das Deck des Bathyscaphe-Rumpfes verlassen konnte.
Zur Rekonstruktion wurde das Bathyscaphe nach Toulon zurückgeschickt. 1952 erhielt Auguste Picard eine Einladung aus Triest, als führender Physiker und Ingenieur am Bau eines neuen italienischen U-Bootes teilzunehmen. Der Bau des Schiffes ging zügig voran (III-1952 – VII-1953), und im Sommer 1953 war das neue Bathyscaphe, benannt nach der Stadt, in der es gebaut wurde, „Triest“, fertig. Von Triest aus wurde er zur Werft von Castellamare in der Nähe von Neapel gebracht, in einer Gegend, die zum Tiefseetauchen geeignet ist, da hier die großen Tiefen nahe an der Küste liegen.
Am 1. August 1953 wurde die Trieste vom Stapel gelassen. Im Jahr 1953 führte das neue Bathyscaph sieben Tauchgänge durch, davon vier flach und drei tief:
bis zu einer Tiefe von 1080 m - 26.VI.II südlich der Insel Capri,
3150 m - 30.IX südlich der Insel Ponza,
650 m - 2,X südlich der Insel Ishiya.
Alle diese Tauchgänge hatten einen anspruchsvollen Charakter. Das Bathyscaphe wurde von Auguste Piccard und seinem Sohn Jacques gesteuert. Einige Jahre später erreichte der Mensch mit diesem Tauchboot erstmals die maximale Tiefe des Ozeans (ca. 11 km) in einem der tiefsten Gräben – dem Marianengraben. Deshalb wollen wir ausführlicher über Triest sprechen.
Gleichzeitig mit der Trieste wurde das Bathyscaphe FNRS-3 gebaut. Strukturell sind sie Geschwister und stellen derzeit die fortschrittlichsten Tiefseeprojektile dar. Lassen Sie uns eine schematische Beschreibung geben, um zumindest allgemein zu zeigen, welche Schwierigkeiten die Schöpfer dieser Bathyscaphes überwinden mussten.
Der Entwurf basiert auf Picards Konzeptentwurf, den er zuvor in Form des FNRS-2 Bathyscaphe umgesetzt hatte. Die Bathysphere (eine versiegelte kugelförmige Kammer für die Besatzung) wurde vom FNRS-2-Bathyscaphe verwendet.
Zwei Personen finden bequem im Inneren des Tauchboots Platz. Einer von ihnen steuert das Tauchboot und seine Aufmerksamkeit ist ganz auf die Kontrolle gerichtet. Die Aufgabe des Zweiten besteht darin, Beobachtungen zu machen, er beteiligt sich jedoch auch an der Leitung; führt visuelle Beobachtungen durch und warnt so vor der Annäherung an den Boden oder anderen Hindernissen. Er ist außerdem verantwortlich für Fotoausrüstung, Beleuchtungsgeräte, ein hydroakustisches Ortungsgerät, einen Tauchtiefenrekorder und ein Echolot.
Die Auftriebskammer ist aus dünnen Stahlblechen geschweißt und besteht aus 6 isolierten Fächern. Das gesamte Kammervolumen beträgt ca. 110.000 Liter. Es ist mit 74 Tonnen Leichtbenzin mit einer Dichte von 0,70 gefüllt, was für über 30 Tonnen Auftrieb sorgt. Am Boden der Kammer befinden sich Löcher. Beim Eintauchen wird Benzin unter hohem Druck komprimiert, aber da Wasser ungehindert durch diese Löcher eindringt und diese Kompression ausgleicht, verformt sich der Kammerkörper nicht. Das Vorhandensein von Löchern führt nicht zu einem merklichen Austreten von Benzin, da es (als leichtere Substanz) den oberen Teil der Kammer ausfüllt. Natürlich gelangt das Wasser nur von unten in den Körper. Beim Aufsteigen dehnt sich das Benzin aus und durch die Löcher im unteren Teil der Kammer wird das beim Eintauchen eingedrungene Wasser zunächst herausgedrückt.
Um dem Schiff Stabilität zu verleihen, sind entlang des gesamten Kammerkörpers Seitenkiele angebracht. Auf der Auftriebskammer ist ein Deck angebracht, das die Steifigkeit der Struktur verstärkt und im Mittelteil ein Steuerhaus trägt, das den Eingang zum vertikalen Schachtschleusen umzäunt, der das Deck mit der Badesphäre verbindet.
Dieser vertikale Schacht ist ein Standort mit großen konstruktiven und betrieblichen Schwierigkeiten. Ihre Notwendigkeit ergibt sich aus der Tatsache, dass die Mine die einzige Möglichkeit für die Besatzung ist, in die Bathysphäre hinein und aus ihr herauszukommen. In diesem Fall ist es unmöglich, die Bathysphere auf Deckshöhe zu platzieren und dadurch auf den vertikalen Schacht zu verzichten. Erstens, weil die Beobachter nicht in der Lage wären, nach unten zu blicken und den Boden zu sehen, d Schiff. Daher ist die Mine unvermeidlich.
Dies führt zu einer Reihe von Komplikationen. Es ist äußerst unrentabel, den Schacht für die maximalen Drücke, für die das Bathyscaphe ausgelegt ist, luftdicht zu machen, da sich das Gewicht der Struktur um das 2- bis 3-fache erhöht. Daher muss der Schacht beim Eintauchen mit Wasser gefüllt sein. Damit die Besatzung jedoch beim Aufstieg an die Oberfläche die Kammer verlassen kann, muss der Schacht vom Wasser befreit werden. Hier benötigen Sie eine Druckluftversorgung und ein Gerät, mit dem Sie die Mine zum richtigen Zeitpunkt sprengen können. Im Bathyscaphe FNRS-2 konnte die Besatzung die Bathysphäre nicht ohne fremde Hilfe verlassen. Dieser Mangel wurde in FNRS-3 behoben. Allerdings wurde das Design des Bathyscaphe, wie wir sehen, überhaupt nicht vereinfacht. Auf dem Deck befinden sich außerdem Energieanlagen und eine Reihe von Zusatzgeräten. Bemerkenswert ist, dass sich der Propeller (die Propeller) des Bathyscaphe im Bug nahe dessen Mitte befindet. Natürlich ist diese Anordnung im Hinblick auf die Effizienz der Schiffspropeller nicht die beste. Dies ist höchstwahrscheinlich auf den Wunsch zurückzuführen, den Abstand von der Energiequelle zum Elektromotor und vom Motor zu den Propellern zu verringern.
Für die Sicherheit während des Tauchgangs sorgen ein Führungsseil, ein hydroakustisches Ortungsgerät (Echolot), leistungsstarke Scheinwerfer und ein spezielles Gerät, das die Tauchgeschwindigkeit ermittelt und es ermöglicht, diese Geschwindigkeit zu regulieren.
Die Sicherheit des Aufstiegs des Tauchbootes ist sehr sorgfältig durchdacht. Es gibt eine Reihe voneinander unabhängiger Systeme, die es dem Bathyscaphe jeweils ermöglichen, aus der Tiefe aufzusteigen: 1) Abwerfen eines hydraulischen Tropfens mit einem Gewicht von 150 kg; 2) Abwerfen von Batterien mit einem Gewicht von etwa 600 kg; 3) Abwerfen von Verbrauchsballast (Bleischrot), dessen Reserve zu Beginn des Tauchgangs etwa 8 Tonnen beträgt; 4) Abladen von 2 Tonnen Notballast; 5) Spülen des vertikalen Schachts, was für zusätzlichen Auftrieb des Bathyscaphe sorgt.
Wenn außerdem aus irgendeinem Grund keines der Besatzungsmitglieder in der Lage ist, die Geräte zu aktivieren, die den Aufstieg steuern, schaltet ein spezieller Uhrmechanismus zum festgelegten Zeitpunkt die Elektromagnete aus, die den Ballast halten, und das Bathyscaphe schwimmt an die Oberfläche .
Alle oben genannten Systeme werden elektrisch gesteuert. Es besteht jedoch die Möglichkeit einer Beschädigung der Stromversorgung der Systeme oder eines Kabelbruchs. In diesem Fall wird das Notvorschaltgerät automatisch zurückgesetzt.
Um die Möglichkeit einer versehentlichen Kollision mit dem Boden und anderen Hindernissen zu verhindern, gibt es einen schweren Hydrops, dessen Gewicht so ausgelegt ist, dass das Eintauchen des Bathyscaphe stoppt und es in einer Entfernung von 1 bis 3 m vom Boden stoppt . Die Annäherung an den Boden ist für einen Beobachter visuell erkennbar. Um dies zu erreichen, wird das Bullauge entsprechend positioniert und die Strahler nach unten gerichtet. Bevor das Führungsseil den Boden berührt und bevor der Beobachter den Boden sieht, meldet das Echolot die Entfernung zum Boden. Ein anderes akustisches Gerät, ähnlich einem Echolot, misst den Abstand zur Oberfläche; Dieselbe Messung wird von einem anderen Gerät dupliziert – einem Tiefenmesser.
Zusätzlich zu Echoloten, die vertikale Abstände messen, ist das Bathyscaphe mit einem weiteren akustischen Sonargerät ausgestattet, das es ermöglicht, die Entfernung zu messen und die Richtung zu jedem Objekt zu bestimmen, das vor dem Bathyscaphe auftaucht und sich unter Wasser bewegt.
Die Abstiegs- oder Aufstiegsgeschwindigkeit wird durch einen vertikalen Geschwindigkeitsmesser bestimmt. Das Isolieren eines externen Stromkreises und das Abdichten von Beleuchtungs- und anderen elektrischen Außengeräten ist ein technisch komplexes Problem. Zur Ausleuchtung der Tiefe sind 5 Strahler verbaut. Der Bug und das Heck dienen hauptsächlich dazu, die Sicherheit vor Kollisionen beim Tauchen des Bathyscaphe zu gewährleisten. Für wissenschaftliche Beobachtungen sowie zum Fotografieren und Filmen werden drei (2.000 Watt) Scheinwerfer verwendet, die in der Nähe des Bullauges installiert sind. Zusätzlich zu herkömmlichen Scheinwerfern ist eine elektrische Blitzlampe installiert, deren Betrieb mit dem Kameraverschluss synchronisiert ist. Die Innenbeleuchtung der Bathysphere wird von zwei unabhängigen Stromkreisen gespeist. Die horizontale Bewegung des Bathyscaphe erfolgt durch zwei reversible Propeller, deren Drehung durch Elektromotoren erfolgt. Natürlich entwickelt das Unterwasser-Luftschiff keine hohe Geschwindigkeit. Es kann sich horizontal mit einer Geschwindigkeit von nur etwa 1 Knoten (1,5–2 km/h) bewegen.
Die Vorbereitung des Bathyscaphe zum Tauchen beginnt in einem Hafen, der so nah wie möglich am Tauchplatz liegt. Vor dem Start wird die Funktion aller Kontrollmechanismen überprüft.
Das Gerät wird mit einer speziellen Takelage am Kranausleger befestigt und ins Wasser abgesenkt. Dann, nach dem Start, beginnen sie, die 6 Kammern der Auftriebskammer mit Benzin zu füllen. Sie müssen gleichzeitig gefüllt werden, um eine Überlastung der Kammerwände zu vermeiden. Solange der Schleusenschacht nicht mit Wasser gefüllt ist, bleibt das Bathyscaphe schwimmfähig.
Wählen Sie zum Tauchen einen Tag mit ruhigem Wetter; Dies schränkt die Arbeit natürlich stark ein. Der empfindliche Körper der Auftriebskammer sollte selbst bei kleinen Wellen keinen Stößen ausgesetzt sein.
Das vollständig für die Arbeit vorbereitete Bathyscaphe wird zum Tauchplatz geschleppt. Hier wird er erneut von Tauchern untersucht. Die Besatzung nimmt ihre Plätze ein. Mit dem Begleitschiff wird eine Funkverbindung hergestellt, die bis zum Tauchgang des Fahrzeugs gültig ist. Der Tauchgang beginnt mit dem Füllen des Schleusenschachts mit Wasser. Nachdem das Tauchboot etwa vier Tonnen Wasser erhalten hat, beginnt es abzutauchen. Wenn Sie sich nach unten bewegen, nimmt die Sinkgeschwindigkeit ab, da die Dichte des Wassers darunter aufgrund der sinkenden Temperatur und des zunehmenden Salzgehalts zunimmt. Eine Erhöhung der Dichte des Meerwassers durch steigenden Druck hat keinen Einfluss auf die Sinkgeschwindigkeit des Bathyscaphe, da auch die Dichte des Benzins um fast genau den gleichen Betrag zunimmt. Der Effekt eines Temperaturabfalls nimmt mit der Zeit ab, da das Benzin in der Auftriebskammer allmählich abkühlt und seine Dichte zunimmt.
Eine Zunahme des Salzgehalts mit der Tiefe sowie eine Abnahme der Temperatur (die Abkühlung des Benzins in der Auftriebskammer erfolgt viel langsamer als der Abfall der Wassertemperatur) führt dazu, dass die Eintauchgeschwindigkeit allmählich abnimmt und schließlich Der Tauchgang stoppt vollständig. Um den Abstieg fortzusetzen, müssen Hydronauten einen Teil des Benzins durch ein spezielles Ventil ablassen. Wenn Sie sich dem Boden nähern, wird die Tauchgeschwindigkeit verringert. Dies wird durch die Ablagerung kleiner Mengen Ballast erreicht.
Das schwere Führungsseil landet zuerst auf dem Boden. Natürlich nimmt der Auftrieb des Bathyscaphe zu und der Tauchgang stoppt.
Während des Tauchgangs werden Beobachtungen durch das Bullauge gemacht. Es ist klar, dass die Hydronauten, und es sind nur zwei davon, sehr beschäftigt mit der Arbeit sind. Es ist notwendig, den Abstieg zu kontrollieren, die Kommunikation mit dem Begleitschiff über ein hydroakustisches Gerät aufrechtzuerhalten, die Annäherung an den Boden zu überwachen, den Betrieb von Luftreinigungsgeräten zu überwachen, Beobachtungen durchzuführen und Fotos zu machen. Wir dürfen nicht vergessen, dass das Nervensystem von Hydronauten sehr angespannt ist: Schließlich hat selbst der erfahrenste Tiefenforscher nur wenige Tauchgänge auf dem Buckel und weiß, dass man sich in einer Tiefe von zwei Metern in einem Eisengehäuse befindet wo der Druck Hunderte von Kilogramm pro Quadratzentimeter beträgt, verringert die Spannung überhaupt nicht.
Am Boden angekommen haben Tiefseeforscher die Möglichkeit, eine kurze Runde entlang zu schwimmen und dabei die Elektromotoren einzuschalten, die die Propeller des Bathyscaphe antreiben.
Nach Abschluss der Arbeiten wird das Vorschaltgerät zurückgesetzt. Der Aufstieg beginnt. Natürlich hören die Beobachtungen nicht auf. Schließlich erreichte das Tauchboot die Oberfläche. Doch die Hydronauten haben noch keine Möglichkeit, die Bathysphäre zu verlassen – der Schacht, der zum Deck führt, ist mit Wasser gefüllt. Der Schaft wird mit Druckluft ausgeblasen. Erst danach können Sie damit beginnen, den Einstiegslukendeckel zu öffnen und die Kommunikation mit dem Begleitschiff herzustellen. Wenn eine visuelle Kommunikation aufgrund der Reichweite nicht möglich ist, schalten Sie den Funksender ein. An der Oberfläche ist das Tauchboot ziemlich hilflos. Selbst wenn der Stromvorrat während eines Tauchgangs nicht aufgebraucht wird, kann er auch in diesem Fall nicht mehr als 10-15 km mit einer Geschwindigkeit von 2 km/h zurücklegen. Mit anderen Worten: Bis das Versorgungsschiff das Bathyscaphe ins Schlepptau nimmt, ist es ein Spielzeug der Meeresströmungen und Wellen.
Triest war zunächst sehr bescheiden ausgestattet. Es verfügte weder über eine externe Kamera noch über zahlreiche Steuerungs- und Navigationsgeräte. Es gab auch wenig wissenschaftliche Ausrüstung. Erst 1955 wurden darauf ein kleines Echolot und Unterwasserscheinwerfer installiert.
1954 begannen die Arbeiten an Triest erst im Herbst. Das Wetter erlaubte es lange Zeit nicht, das Tauchboot aufs offene Meer zu bringen, um große Tiefen zu erreichen. Daher wurden im Jahr 1954 im Golf von Neapel nur acht flache Tauchgänge bis zu einer Tiefe von nicht mehr als 150 Metern durchgeführt. An den Abstiegen nahmen viele Forscher und insbesondere schwedische Wissenschaftler teil – der Zoologe P. Tarden, der Biologe M. Kobr und A. Pollini – ein italienischer Geologe der Universität Mailand, der mehrere Bodenproben vom Boden entnahm. Das Gerät bei diesen Tauchgängen wurde vom Sohn von Auguste Piccard, Jacques Piccard, gesteuert.
Die Tauchgänge wurden ohne die Hilfe eines Echolots durchgeführt. Dies machte es schwierig, sich rechtzeitig auf die „Landung“ auf dem Meeresgrund vorzubereiten. Die Hydronauten konnten den Abstieg des Bathyscaphe nicht rechtzeitig verlangsamen und ätzten nach und nach Schrot aus den Ballasttanks, um mit der Hydraulikkette den Boden leicht zu berühren. Dadurch versank die Bathysphäre zweimal im zähen Schlick des Meeresbodens. Neben einer starken Verschlechterung der Sicht aus den Fenstern drohten noch ernstere Probleme: Das Bathyscaphe könnte am Boden stecken bleiben und keinen Ballast mehr ablassen. Das später auf der Trieste installierte Echolot ermöglichte es, die Tauchgeschwindigkeit vorab zu reduzieren und so die Möglichkeit zu bieten, das Gerät mit einem Führungsseil mehrere Meter über dem Grund schwebend zu installieren.
Im Jahr 1955 wurden aus finanziellen Gründen keine Tauchgänge durchgeführt, und im Jahr 1956 wurden 7 Tauchgänge mit J. Picard als Pilot durchgeführt: 3 flache und 4 tiefe (620, 1100 und 3700 m). An Letzterem nahm A. Pollini als wissenschaftlicher Beobachter teil.
Alle Tiefseetauchgänge wurden ohne Biologen durchgeführt, sodass die Beobachtungen lebender Organismen durch Laien nicht mehr so genau und vollständig waren wie zu der Zeit, als V. Beebe abgesenkt wurde. Doch das Leben in den Tiefen im Bereich dieser Tauchgänge erwies sich als unvergleichlich ärmer als auf den Bermudas, wo Beebe tauchte. Zeitweise schien das Meer fast völlig leblos zu sein. Das Mittelmeer östlich von Spanien weist eine achtmal geringere organische Produktivität auf als der Atlantische Ozean westlich der Iberischen Halbinsel.
Bei Tauchgängen im Jahr 1956 in Tiefen von 1100, 2000 und 3700 m wurde jedoch an einigen Horizonten eine erhebliche Lebensdichte festgestellt. Zwischen 500 und 900 m Tiefe durchquerte das Bathyscaphe Zonen, in denen Hunderte von Manteltieren (Salpen) gleichzeitig durch das Fenster zu sehen waren. Sie sind nahezu vollständig transparent und aufgrund des inneren Flackerns des weißen Leuchtstofflichts nur bei ausgeschaltetem Strahler sichtbar. Neben Salpen wurden in mittleren Tiefen auch andere Organismen gefunden: Quallen, Siphonophoren, Flugsaurier und einmal wurde auch eine kleine farblose Garnele von 3 cm Länge angetroffen.
Bei allen Tiefseeabstiegen wurden mit Ausnahme der oberen Meeresschichten keine Fische gesichtet. Lediglich zweimal erschienen leuchtend leuchtende Bewegungsspuren im Blickfeld des Betrachters, die vermutlich auf tiefsitzende Fische zurückzuführen sind.
Während relativ flacher Senkungen beobachtete Picard eine große Anzahl verstreuter Partikel, von denen einige in Suspension waren (lebendes Zooplankton) und andere als Sediment auf den Boden fielen (die Leichen toter mikroskopisch kleiner Tiere – organischer Detritus). In geringen Tiefen, wo noch verstreutes Sonnenlicht eindringt, sind diese Partikel unsichtbar. Aber in großer Tiefe, in völliger Dunkelheit, im Strahl eines Scheinwerfers, werden sie erkennbar, wie Staub in einem Raum, der im Sonnenstrahl sichtbar wird.
Picards Beobachtungen des Meeresbodens vom Bathyscaphe Trieste aus lieferten Ozeanographen wertvolle Informationen. Bei Tauchgängen, wenn die Meerestiefe 100 m nicht überschritt, sah er oft große und kleine Löcher und Hügel am Boden, die an Wurmlöcher erinnerten. Dabei handelt es sich um Zufluchtsorte für Fische, Krabben und andere am Boden lebende Lebewesen, die zusammen Benthos genannt werden. Manchmal konnte man beobachten, wie sie diese Löcher betraten und verließen, gestört durch den freigesetzten Ballastschuss. Solche Höhlen und Hügel wurden in großen Tiefen nicht beobachtet.
Normalerweise tauchten sie auf einen weichen und flachen Boden, aber in der Nähe der Insel Capri mussten sie oft einen „Landeplatz“ wählen, da sie auf einen harten, manchmal felsigen Boden stießen, wo starke Strömungen spürbar waren. Mehrere Male nach dem Tauchgang wurde das Bathyscaphe von der Strömung am Boden entlang mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 Knoten davongetragen. Um anzuhalten, musste eine bestimmte Menge Benzin freigesetzt werden, um das Bathyscaphe fester auf den Boden zu drücken.
Die Beteiligung des Geologen A. Pollini bestimmte den geologischen Schwerpunkt der Triest-Studie. Normalerweise wurde die Wassersäule schnell durchquert, Beobachtungen am Boden dauerten jedoch Stunden. Das Bathyscaphe war mit einer speziellen Vorrichtung zur Entnahme kleiner Bodenproben ausgestattet, die Pollini nach Möglichkeit sammelte. Es wurde festgestellt, dass zähflüssiger Schlick in einigen Bereichen eine große Beweglichkeit aufweist: Sobald mehrere Dutzend Kilogramm Ballastschrot aus dem Bathyscaphe abgeworfen wurden, stieg eine lawinenartige Schlickwolke vom Boden recht schnell auf eine Höhe von mehreren Metern auf und umhüllte sie das Bathyscaphe.
Auf dem Triest wurden keine speziellen Strömungsmesser installiert, die Grundströmungen können jedoch recht genau gemessen werden. In diesem Fall ist das Bathyscaphe selbst wie ein „Schwimmer“, der mit der Strömung schwimmt. Der Beobachter kann nur einen Punkt auf dem Boden markieren und seine Bewegung relativ dazu bestimmen. Steht das Bathyscaphe auf einem hydraulischen Gefälle am Boden und schweben Schwebstoffe daran vorbei, werden sie von der Strömung mitgerissen. Doch bei allen Tauchgängen bis zu einer Tiefe von mehr als 1000 m konnten keine Strömungen festgestellt werden: Das Wasser schien völlig bewegungslos. Aus diesen Beobachtungen von Picard kann jedoch nicht geschlossen werden, dass es in allen Bereichen des Mittelmeers keine Strömungen in großen Tiefen gibt. In großen Tiefen dieses Meeres herrschen schwache Strömungen mit einer Geschwindigkeit von 5-6 cm pro Sekunde. Am häufigsten geschieht dies in tiefen Meerengen. Wie wir später sehen werden, beobachteten wir auf dem Bathyscaph FNRS-3 eine erhebliche Strömung in einer Tiefe von 2000 m in der Nähe von Toulon.
Picard machte auch Beobachtungen zur Transparenz von Meerwasser. Wie Sie wissen, ist das Mittelmeer ein Gewässer mit außergewöhnlich klarem und sauberem Wasser. Einer der Hauptgründe dafür ist die Armut seines organischen Lebens. Die ungewöhnliche Reinheit und Transparenz des Wassers verleiht dem Mittelmeer die einzigartige tiefblaue Farbe.
Die Sichtbarkeit von Objekten unter Wasser ohne künstliche Beleuchtung wird durch das in die Tiefe eindringende Streulicht des Sonnenlichts bestimmt. Piccard beobachtete durch das Bullauge die abnehmende Sichtbarkeit eines der weiß gestrichenen Ballasttanks: Erst in einer Tiefe von etwa 600 m verschmolz er vollständig mit dem schwarzen Hintergrund. Die Transparenz des Grundwassers wird durch die Tatsache belegt, dass im Licht Der Boden des Suchscheinwerfers war in einer Entfernung von etwa 15 m sichtbar.
Für Picard, einen ausgebildeten Techniker, war die Beobachtung des Meeresbodens und der Tiefseefauna nicht die Hauptaufgabe. Seine Gedanken waren auf technische Probleme gerichtet. Er setzte sich zum Ziel, ein zuverlässiges Tiefseefahrzeug zu konstruieren, das es ihm ermöglichen würde, die maximalen Tiefen des Weltmeeres zu erreichen. In diesem Zusammenhang liegt sein Hauptaugenmerk auf der Lösung von Problemen der Materialüberlastung und allem, was die Tauchsicherheit gewährleisten kann.
Picard berechnete, dass sein Bathyscaphe einem Außendruck von bis zu 1.700 Atmosphären standhalten würde. Somit verfügt sein Bathyscaphe auch in einer Tiefe von 11.000 m über einen ausreichenden Sicherheitsspielraum. Er verbesserte die Steuerungstechnik weiter und bereitete das Bathyscaphe mehrere Jahre lang darauf vor, extreme Tiefen zu erreichen (die maximale Tiefe des Ozeans beträgt bekanntlich etwas mehr als 11.000 m).
Als Mathematiker schloss O. Picard den Zufall aus und war vom Erfolg überzeugt. Als er eines Tages im Zusammenhang mit einem Tauchgang auf 3150 m gefragt wurde, ob er irgendwelche Befürchtungen habe, dass sein Versuch scheitern könnte, antwortete er:
„Mathe ist nie falsch. Meine Reise bis in eine Tiefe von 3150 Metern verlief sicher. Was könnte mit uns passieren? Erdbeben, Meteoriten, Stürme ... Nichts kann unseren Aufenthaltsort der ewigen Stille durchdringen. Seeungeheuer? Ich glaube nicht an sie. Aber selbst wenn sie existierten und uns angreifen würden, hätten sie nichts anderes tun können, als sich die Zähne an der Stahlhülle unseres Bootes auszuschlagen. Und wenn uns ein riesiger Oktopus mit seinen Tentakeln am Meeresgrund festhalten wollte, würden wir eine Auftriebskraft von zehn Tonnen erzeugen – vor Tentakeln haben wir keine Angst. Meine Unterwasserreise war daher sicher. Für mich ist es nach einem Tauchgang bei starkem Seegang viel gefährlicher, über die Sturmleiter von einem kleinen Boot auf das Schiff zu klettern.“
Doch es folgte eine weitere Frage: „Was werden Sie tun, wenn das Bathyscaphe unter einen Felsvorsprung fällt?“ Picard zuckte mit den Schultern: „Ja, dann... dann musst du unten bleiben, wenn du es nicht schaffst, dich rechtzeitig durch Umkehren des Propellers zu befreien.“
Natürlich hatte der Wissenschaftler eine ziemlich klare Vorstellung vom Grad der „Sicherheit“ beim Tauchen in einem Tauchboot. Wie die Abstiege des französischen FNRS-3-Geräts zeigten, erwies sich die Gefahr, unter den Felsvorsprung eines Unterwasserfelsens zu fallen, als nicht so illusorisch. Und darüber hinaus warten noch weitere unvorhergesehene Gefahren und Unfälle auf die mutigen Pioniere des Tiefseetauchens am Meeresgrund, wie zum Beispiel mächtige Erdrutsche und Lawinen aus weichem Schlick, die die steilen Hänge von Unterwasserschluchten hinunterrollen, und vieles mehr Unbekanntes.
Auch Triest musste einige dieser Überraschungen erleben.
Wie bereits erwähnt, begann die Überarbeitung des Bathyscaphe FNRS-2 Anfang 1949. Es wurde beschlossen, die Bathyscaphe-Kugel intakt zu lassen und die Hülle des Auftriebskörpers, die im Herbst 1948 in der Nähe von Dakar den Test nicht bestand, vollständig zu ersetzen . Die Umbauarbeiten gingen sehr langsam voran: Erst im Oktober 1950 wurde zwischen Frankreich und Belgien eine Vereinbarung über den Bau eines neuen Bathyscaph-Körpers um die alte FNRS-2-Kugel geschlossen. Im Jahr 1951 sorgte Professor Picard für die notwendigen Beratungen beim Bau von FNRS-3, doch seit 1952 konzentrierte er sein Hauptaugenmerk auf Triest.
Die Hauptarbeiten zum Bau von FNRS-5 sowie Triest wurden 1952 durchgeführt. Der Bau beider Schiffe wurde fast gleichzeitig abgeschlossen – FNRS-3 – im Mai, Triest – im Juli 1953.
Am 6. August 1953 tauchten Oberleutnant Uau und Oberleutnant Ingenieur Wilm, Offiziere der französischen Marine, auf dem Bathyscaphe FNRS-3 bis zu einer Tiefe von 750 m ab.
Am 12. August 1953 sanken Uo und William in der Nähe von Cape Kepet bis zu einer Tiefe von 1550 m und am 14. August bis zu einer Tiefe von 2100 m. Beim letzten Tauchgang versagte das Echolot, und ohne es kamen die Forscher nicht aus wagen Sie es, in unmittelbarer Nähe des felsigen Kaps auf den Grund zu sinken.
Nach Testtauchgängen wurde beschlossen, nach Dakar zu ziehen, um dort einen Rekordtauchgang auf 4000–4500 m durchzuführen. Dieser Abstieg war für Dezember bis Januar geplant – die beste Zeit für die Dominanz stabiler schwacher Passatwinde. Als Uo und Wilm jedoch erfuhren, dass Professor Picard am 30. September auf der Triest bis zu einer Tiefe von 3150 m sank, waren Uo und Wilm gezwungen, sofort zu versuchen, diesen Rekord im Mittelmeer zu brechen. Ihr Versuch, am 30. November einen Rekord aufzustellen, scheiterte am Ausfall des Wasserstandsanzeigers, der beim Untergang des Bathyscaphe das Benzin ersetzte.
Anschließend erreichte Uo beim Tauchen im Mittelmeer zusammen mit dem berühmten Sporttaucher Cousteau am 11. Dezember 1953 den Grund in einer Tiefe von 1200 m in einer Schlucht in der Nähe von Cape Kepet, in der Nähe von Toulon. Während ihres Abstiegs beobachteten sie recht reichhaltiges Leben: sehr dichtes Plankton, Garnelen, Quallen in mittleren Tiefen (200–750 m). Unterhalb von 750 m wurde das Leben ärmer und ganz unten, tiefer als 1000 m, wurde es wieder reichlicher. Hier beobachtete Cousteau Tintenfische und ganz unten drei große Haie, etwa zwei Meter lang, mit hervortretenden kugelförmigen Augen.
Im Januar 1954 wurde FNRS-3 nach Dakar geliefert und bereits am 21. Januar machten Uo und Wilm einen Testtauchgang in 750 m Tiefe, um die Ausrüstung vor dem Rekordtauchgang zu überprüfen. Als sie hinabstiegen, sahen sie reichlich Leben. Das Plankton war vielleicht weniger dicht als in der Nähe von Toulon, aber die darin enthaltenen Organismen waren größer. Uo und Wilm sahen Garnelen, Quallen und verschiedene Fische. Da sie keine Spezialisten waren, konnten sie viele von ihnen nicht identifizieren. In Bodennähe trafen sie auf Haie mit einer Länge von 1,5 bis 2 m und am Boden auf eine Riesenkrabbe mit einem Panzer von 40 cm Durchmesser. Während dieses Tauchgangs wurde das Bathyscaphe von einer starken Unterströmung mit einer Geschwindigkeit von etwa 1-2 Knoten den Hang des Grundes hinuntergetragen.
Ende Januar 1954 erfolgte ein Kontrollabstieg ohne Personen bis zu einer Tiefe von 4100 m, und am 14. Februar fand ein Rekordtauchgang des Bathyscaphe auf den Grund in einer Tiefe von 4050 m statt Kammer. Der Abstieg erfolgte 100 km vor der Küste (von Dakar) und endete recht erfolgreich. Es dauerte 5 1/2 Stunden, inklusive eines ziemlich langen Aufenthalts auf dem Meeresgrund.
Die Abstiegs- und Aufstiegsgeschwindigkeit war zu groß, um alles, was außerhalb des Bathyscaphe geschah, detailliert beobachten zu können. Die ungewöhnliche Situation zwang uns, allen Instrumenten mehr Aufmerksamkeit zu schenken. Erst ganz unten war es möglich, einige zufällige Beobachtungen zu machen. Uo versichert, dass der Boden aus dünnem und weißem Sand bestand. Er schaltete die Motoren ein und ließ das Tauchboot über den ziemlich flachen Meeresboden fahren. Manchmal erschien eine einzelne Blume im Sand – eine Seeanemone, die überraschend einer Tulpe ähnelte. Und schließlich hatten die Forscher kurz vor dem Aufstieg das Glück, einen Tiefseehai mit einem sehr großen Kopf und riesigen Augen zu sehen. Sie reagierte in keiner Weise auf das helle Licht der Suchscheinwerfer des Tauchboots. Wenige Minuten nach der Begegnung mit dem Hai schalteten sich die Elektromagnete automatisch ab, wodurch die Elektrobatterien zu Boden fielen. Dadurch wurde das Bathyscaphe um 120 kg leichter und ließ es schnell steigen.
Alle bisher durchgeführten FNRS-3-Tauchgänge hatten Testcharakter und zielten darauf ab, die Zuverlässigkeit des Geräts, die Kohärenz der Arbeit seiner einzelnen Teile und den Erfahrungserwerb der Besatzung zu überprüfen. Doch mit dem Rekordtauchgang war die Ära des Testens vorbei. „Von heute an gehört das Tauchboot der Wissenschaft“, sagte Uo nach diesem Abstieg. Und tatsächlich nahm von da an neben dem Piloten fast immer ein Wissenschaftler, meist ein Biologe, an den Abstiegen teil.
Bereits im April 1954 unternahm Uo zusammen mit dem Biologen Théodore Monod zwei Abstiege zum Grund in der Nähe von Dakar, und am 16. Mai desselben Jahres kehrte FNRS-3 nach Toulon zurück, wo es von Juli bis September zehn Tauchgänge unternahm. 5 davon landeten auf dem Grund, bis zu einer Tiefe von 2100–2300 m. Bei einem dieser Abstiege landete Uo am Rand einer senkrechten Klippe. Uo befürchtete, dass die Klippe der Rand eines schmalen Risses sein könnte, in dem das Bathyscaphe verkeilt sein könnte. Nicht ohne Scheu setzte er den Propeller in Bewegung, näherte sich dem Rand der Klippe und setzte seinen Abstieg entlang der völlig senkrechten Wand fort. Die Höhe der Mauer erreichte 20 m.
In den Folgejahren setzte FNRS-3 seine regelmäßigen Tiefseetauchgänge fort. Innerhalb von 4 Jahren wurden dort 59 Tauchgänge durchgeführt, davon 26 mit Biologen. 1955 wurde das Bathyscaphe auf einer Ausstellung in Paris ausgestellt und 1956 erkundete es erneut die Tiefen des Atlantischen Ozeans vor der Küste Portugals.
1958 wurde FNRS-3 von Japan für Forschungszwecke im Nordpazifik gepachtet. Von August bis September 1958 unternahm das Bathyscaph neun Tauchgänge östlich der japanischen Inseln, wobei der tiefste bis zu 3000 m tief war. In dieser Tiefe stellten Wissenschaftler durch die Bewegung von gestörtem Schlick und Plankton relativ zum Boden fest eine Bodenströmung. Die Strömungsgeschwindigkeit betrug etwa 2 cm pro Sekunde.
An anderer Stelle, in einer Tiefe von 2800 m, wurden die Auswirkungen vulkanischer Aktivität untersucht. Hier wurden zahlreiche große Gesteinsfragmente (bis zu 1,5 m) mit frischer Bruchfläche entdeckt. Manchmal waren am Boden Bewegungsspuren dieser Fragmente zu erkennen. Und in dieser Tiefe wurde eine Grundströmung bemerkt.
In einer Tiefe von etwa 500 m entdeckten die Forscher eine Schicht mit einem Temperatursprung im Wasser. In dieser Tiefe sinkt die Temperatur stark von 15 auf 4-5°. Die Sprungschicht trennt das obere warme Wasser von Kuro Sivo vom unteren kalten Wasser von Oya Sivo. In der Schicht gab es eine Ansammlung von Tiefseequallen und Krebstieren, aber es gab keine Fische. Was die Fülle an Leben in großen Tiefen angeht, übertrifft der Pazifische Ozean sogar den Atlantischen Ozean und das Mittelmeer.
Die Forschung zu FNRS-3 hat viele neue wissenschaftliche Erkenntnisse gebracht. Sie eröffneten den Biologen im Wesentlichen die Welt der Tiefsee, zeigten den Geologen den Meeresboden in seiner natürlichen Form und vermittelten den Ozeanographen viele wertvolle Beobachtungen.
Uo beschrieb ein bisher unbekanntes Phänomen – Unterwasserlawinen – klar und präzise: „Ein häufiges und leider gefährliches Phänomen, das Tauchern in Schluchten Sorgen bereitet: Unterwasserlawinen.“ Durch den Kontakt des Bathyscaphe oder seiner Hydraulikkette mit der Canyonwand oder sogar durch die Freisetzung einiger Pfund Ballast werden kleine Schlickklumpen abgetrennt. Unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft beginnen sie, den Hang hinunterzurollen. Gleichzeitig lösen sich andere Klumpen und bilden, wenn sie wachsen, eine Lawine. Über dem Meeresgrund erscheint eine riesige dunkle Wolke. Dann tauchen wir in eine solche Dunkelheit ein, dass unsere Suchscheinwerfer nicht in der Lage sind, sie zu durchdringen, und wir können nur warten, bis sich die wirbelnden Wolken lichten. Bei schwacher Meeresströmung dauert dies 15 Minuten oder sogar eine halbe Stunde.
Eine Lawine war so stark, dass sich die Wolke nach einer Stunde nicht auflöste. Wir beschlossen, den Grund zu verlassen und aus dem gestörten Bereich herauszukommen. Um klares Wasser zu erreichen, musste man etwa 300 Meter aufsteigen.
Waugh glaubt, dass eine der Entdeckungen von FNRS-3 die Erkennung sehr starker Strömungen in großen Tiefen ist. Allerdings wurden keine instrumentellen Messungen der Geschwindigkeit dieser Strömungen durchgeführt, da es noch nicht möglich war, ausreichend zuverlässige Strömungsmesser auf dem Bathyscaphe zu installieren. Aber Beobachtungen von schwebenden Schwebeteilchen am stehenden Bathyscaphe vorbei ermöglichten es, die Stärke der Strömung und mit einem Kompass ihre Richtung annähernd zu bestimmen. Die Strömungsgeschwindigkeit erreichte an einigen Stellen 1-2 Knoten (2-3 1/2 km pro Stunde).
Von besonderem Wert sind Beobachtungen lebender Organismen in ihrer natürlichen Umgebung. Eine Reihe solcher Beobachtungen gelten in der Wissenschaft als Entdeckungen. So wurde angenommen, dass die stark verlängerten Bauch- und Schwanzflossen der Tiefsee-Benthosaurus-Fische als Tastorgane dienten. Nach Untersuchungen am Bathyscaphe wurde klar, dass diese „Flossen“ von Fischen als „Beine“ verwendet werden. Uo hat sie noch nie in einer anderen Position als der auf dem Bild gezeigten gesehen.
Es wurden interessante Beobachtungen zum Verhalten von Garnelen gemacht. Sie wurden unter dem Einfluss der Scheinwerfer sehr aufgeregt und sammelten sich zu einer so dichten Masse, dass es manchmal notwendig war, die Arbeit zu unterbrechen und an die Oberfläche zurückzukehren, weil es völlig unmöglich war, Beobachtungen zu machen. In Bodennähe tauchen sie mit hoher Geschwindigkeit ab, berühren den Boden, hinterlassen dort Abdrücke und kehren wieder nach oben zurück. Große Garnelen von erstaunlich reiner rosa Farbe verhalten sich ruhiger.
Das Bathyscaphe ermöglichte die Feststellung der Anwesenheit großer Tiere am Grund der Tiefsee (Haie in einer Tiefe von 4050 m bei Dakar). Während des Abstiegs wurden neue Fischarten entdeckt, die der Wissenschaft bisher unbekannt waren. Uos Beobachtungen des Verhaltens von Tiefseebewohnern ließen ihn vermuten, dass viele Tiefseetiere höchstwahrscheinlich blind sind (Benthosaurus, einige Stachelrochen, möglicherweise Tiefseehaie). Gleichzeitig verfügen sie aber über eine Art Ortungsanlage, das heißt, sie verfügen über einen speziellen Apparat wie das sensible Organ einer Fledermaus, der es ihnen ermöglicht, beim Blindschwimmen Hindernissen gekonnt auszuweichen. Uo kam zu dieser Schlussfolgerung, indem er feststellte, dass die Fische das starke Licht der Suchscheinwerfer überhaupt nicht spüren, aber gleichzeitig alles frei umgehen, selbst die kleinsten Hindernisse auf dem Meeresgrund.
Bathyscaphe „Trieste“ wurde 1959 von den USA erworben. In den Krupp-Werken wurde dafür eine neue versiegelte Bathysphärenkammer hergestellt, die für den Einsatz in extremen Meerestiefen ausgelegt ist. Darauf, 15. November 1959 im Marianengraben, nahe der Insel. Guam wurde ein Tiefseetauchgang bis zu einer Tiefe von 5.670 m (18.600 ft) durchgeführt. Auf dem Schiff befanden sich: der Sohn von Auguste Picard, Jacques Picard, und der Amerikaner A. Regnitouer. Es wurde ein Foto des Bodens angefertigt.
Am 9. Januar 1960 sank die Trieste in derselben Gegend auf eine Tiefe von 7.320 m (24.000 ft), und am 23. Januar erreichten J. Picard und sein Assistent, der Amerikaner Dan Walsh, den Grund im tiefsten Teil des Meeres Marianengraben. Die Triest-Instrumente zeichneten eine Tiefe von 6.300 Faden (11.520 m) auf. Nach Korrekturen ergab sich jedoch eine tatsächliche Tiefe des Tauchgangs von 10.919 m.
Dem Absenken des Bathyscaphe auf seine maximale Tiefe ging eine sorgfältige Vorbereitung voraus: Die Ausrüstung und die Festigkeit jedes Quadratzentimeters seines Rumpfes wurden überprüft. 3 Tage vor dem Abstieg wurde vom Hilfsschiff Lewis aus eine gründliche Sondierung des Marianengrabens durchgeführt. Um genauere Messergebnisse zu erzielen, mussten wir auf Explosionen am Meeresboden zurückgreifen. Insgesamt kam es zu mehr als 300 Explosionen von Trinitrotoluol-Ladungen.
Der für den Tauchgang des Bathyscaphe geplante Punkt lag 200 Seemeilen südwestlich der Insel Guam. Der Tauchplatz wurde aufgezeichnet, indem ein schwimmender Funksender platziert wurde, der regelmäßig Funksignale sendete. Darüber hinaus wurden im Bereich des Abstiegs Rauchbomben und Beutel mit Farbstoff (Fluorescein) verstreut, die das Meerwasser leuchtend grün färbten. Der Tauchgang begann in der Mitte dieser Stelle. Unterstützt wurde der Einsatz durch die Hilfsschiffe „Wondek“ und „Lewis“ unter der Leitung von Dr. Andreas Regnithuer.
Der Abstieg verlief sicher, abgesehen von einem vorübergehenden Kommunikationsverlust mit dem Mutterschiff. Es ist merkwürdig, dass der Kommunikationsverlust (akustisch) sowohl beim Abstieg als auch beim Aufstieg in derselben Tiefe von 3900 m auftrat.
In großen Tiefen wurde der Apparat sehr kalt. Durch das Atmen sammelte sich in der Gondel Feuchtigkeit, so dass die Kleidung von Picard und Walsh bald nass wurde.
Die Forscher stiegen völlig nass aus dem Tauchboot. Sie zitterten vor Kälte, da die Temperatur in der Bathysphäre fast der Temperatur der tiefen Schichten des Ozeans entsprach (ca. 2-3 °C).
Der Abstieg der Trieste dauerte 4 Stunden 48 Minuten und der Aufstieg 3 Stunden 17 Minuten. Das Tauchboot blieb 30 Minuten lang am Boden.
Sowohl beim Abstieg als auch beim Aufstieg konnten die Forscher im Licht leistungsstarker Suchscheinwerfer die Bewohner der Meerestiefen entdecken. Das Leben war überall, bis in den Grund. In den Oberflächenschichten des Ozeans konnte man durch das Bullauge die weißen Körper von Haien sehen; in den mittleren Schichten überwogen Garnelen und Plankton, am gelblichen Boden der Senke, sahen die Forscher; ein silberfarbenes Tier, ähnlich einer Flunder, etwa 30 cm lang und völlig flach mit hervortretenden Augen an den oberen Teilen des Kopfes. Das Tier bewegte sich am Boden entlang, näherte sich dem Tauchboot und hatte überhaupt keine Angst vor dem Scheinwerferlicht. Ein weiterer lebender Organismus war eine Riesengarnele (ca. 30 cm lang), die ruhig zwei Meter über dem Boden der Senke schwamm.
Das Auffinden von Fischen und Garnelen in so großen Tiefen scheint eine große wissenschaftliche Entdeckung zu sein, da Fische bis vor Kurzem bis zu 7.200 m und Garnelen nur bis zu 5.000 m gefunden wurden.
Der Abstieg von Picard und Walsh auf den Grund der tiefsten Senke des Weltozeans bewies die volle Möglichkeit eines langfristigen Aufenthalts eines Menschen in den größten Meerestiefen in einem autonomen Fahrzeug. Dies eröffnet der Menschheit verlockende Perspektiven für die Erforschung und industrielle Nutzung der Bodenschätze des Meeresbodens. Es ist möglich, dass das Bathyscaphe in großem Umfang bei Tiefseebohrungen eingesetzt wird, insbesondere bei der Umsetzung des sogenannten „Moho-Projekts“, bei dem durch eine etwa 1 km dicke Bodensedimentschicht und durch die Erdoberfläche gebohrt wird Kruste, die nur 5-8 Meter unter den Meeresboden reicht (unter Land beträgt ihre Dicke 30-40 km). Diese Bohrarbeiten sollen im offenen Meer von einem vor Anker liegenden Schiff aus durchgeführt werden.
Das Bathyscaphe ist ein wichtiges Mittel der modernen ozeanographischen Forschung. Es ermöglicht Ihnen, das Leben in der Tiefe zu beobachten und sich ein Bild von der Topographie des Meeresbodens mit Details zu seinem Relief zu machen, wie zum Beispiel kleinen Löchern, Löchern, Hügeln, mittelgroßen Graten und sozusagen Sastrugi auf dem Meeresboden . Sie sind zu groß, um von der Kamera erfasst zu werden, aber zu klein, um auf dem Echolotband erkannt zu werden. Darüber hinaus werden beim Tiefseetauchen Bodenströmungen gemessen, selektiv Bodenproben unter visueller Kontrolle dieses Vorgangs entnommen, die Schwerkraft am Grund der Tiefsee gemessen, die Bedingungen der Schallausbreitung in der Meeresumwelt untersucht und viel viel mehr.
Es ist nicht überraschend, dass Designer in einer Reihe von Ländern an der Verbesserung des Bathyscaphe arbeiten. In den USA wurde 1959 der Bau des Setase-Bathyscaphe abgeschlossen. Sein Konstrukteur, Ingenieur Edmund Martin, berücksichtigte die Erfahrungen beim Bau und Betrieb von Trieste und FNRS-3. Zunächst erreichte er eine große Unabhängigkeit des Apparates vom Mutterschiff. Das Bathyscaphe ist mit zwei Dieselmotoren ausgestattet und ermöglicht eine Oberflächengeschwindigkeit von bis zu 10 Knoten. Das Schiff verfügt über eine Dieselkraftstoffreserve von 160 Stunden, sodass das Schiff allein 1.600 Seemeilen (3.000 km) zurücklegen kann. Unter Wasser kann das Tauchboot mit Batteriestrom 40 Meilen (72 km) mit einer Geschwindigkeit von 7 Knoten (13 km/h) zurücklegen.
Ein weiteres Merkmal der Setase ist ihre relativ große Besatzung. Die Kabine bietet bequem Platz für 5 Personen (einschließlich Kameramann und Fotograf). Das Gesamtgewicht des Bathyscaphe in der Luft beträgt 53 Tonnen, die Länge des leichten Rumpfes beträgt 13 m. Die geschätzte Tauchtiefe beträgt 6 km.
Wasser wäscht bei starkem Druck alle Hindernisse weg. Ebenso spontan überwand das Leben vor dreihundert Millionen Jahren die Küstenbarriere, strömte auf das Land und eroberte die Welt, die ihm zuvor unzugänglich und fremd war. Und heute streben wir Menschen danach, amphibische Wesen zu werden. „Die Menschheit muss sich in Richtung Ozean „umstrukturieren“ – das ist unvermeidlich“, sagte der berühmte sowjetische Wissenschaftler und Akademiker L. A. Zenkevich und brachte damit die Meinung vieler zum Ausdruck.
Warum ist dieser Schritt notwendig und was bringt er? Gewöhnlich heißt es in solchen Fällen, dass der Ozean zur Kornkammer einer wachsenden Menschheit werden kann und soll. Das ist richtig. Wahr ist auch, dass am Grund des Weltmeeres unzählige Öl- und Metallreserven liegen, die an Land teilweise schon Mangelware sind, und dass im Wasser selbst kolossale Reichtümer der seltensten und wertvollsten Elemente gelöst sind. Aber auf der Suche nach Nahrung, Energie und Raum zog das Leben seinerzeit auch an Land. All das fand sie dort, aber sie fand auch noch etwas anderes: Die Evolutionsspirale entfaltete sich an Land wie eine Quelle, und das Ergebnis war die Entstehung der Intelligenz. Welchen Anstoß bekommen wir? Das Meistern einer neuen Umgebung wird unsere spirituelle Welt bereichern; Hindernisse auf dem Weg werden unseren Geist schärfen. Die Entwicklung des Ozeans ist mit all seinen Wurzeln untrennbar mit dem Wohlstand der Menschheit verbunden. „Durch Dornen zu den Sternen“, hatten die alten Römer Recht.
Es muss jedoch gesagt werden, dass nicht alle Wissenschaftler einer Meinung darüber sind, mit welchen Methoden und Mitteln die Tiefen des Meeres erforscht werden sollten, zunächst einmal – des uns nächstgelegenen und am besten zugänglichen Schelfs, des Kontinentalhangs, der sich über 100 erstreckt -300 Kilometer von der Küste entfernt. Einige Ozeanologen glauben beispielsweise, dass die wissenschaftliche Erforschung des Ozeans, die Erkundung und Gewinnung von Bodenschätzen, die Installation und Reparatur von Geräten sowie die Verlegung von Pipelines auf ferngesteuerte Maschinen und Roboter übertragen werden sollten. „Manchmal“, argumentiert der berühmte amerikanische Ozeanograph Arthur Flechsig, „wird ein Argument gegen die Präsenz des Menschen in den Meereselementen vorgebracht.“ Der Punkt ist, dass man statt Menschen Instrumente und Maschinen in die Tiefe schicken kann, die Aufgaben genauso gut, wenn nicht sogar besser oder zumindest recht erfolgreich bewältigen. Es ist eindeutig unnötig, Menschen einzusetzen, wenn es sich um rein einfache Aufgaben handelt ... Da es sich jedoch um die Untersuchung komplexer Phänomene handelt, stellt diese Aussage meiner Meinung nach reinen Unsinn oder, milder gesagt, eine willkürliche Meinung dar.“ Tatsächlich zeigt die Erfahrung von Offshore-Ölarbeitern, dass bei der Durchführung komplexer und wichtiger Arbeiten unter Wasser in den allermeisten Fällen die Anwesenheit von Menschen erforderlich ist. Wird sich die Technologie verbessern? Stimmt, aber auch die Komplexität der Aufgaben wird zunehmen und so perfekte Roboter wie Menschen sind in absehbarer Zeit eine Utopie.
Daher muss ein Mensch höchstwahrscheinlich selbst in den Tiefen des Meeres leben. Ist er dazu in der Lage? Wasser, Druck, Dunkelheit... Man kann zum Beispiel tauchen, aber leben?
Jahre und Meter
Die Erforschung der Ozeane wird oft mit der Erforschung des Weltraums verglichen. Die Erkundungsmethoden erwiesen sich jedoch als gegensätzlich: Automatische Stationen waren die ersten, die in den Weltraum vordrangen, und der Mensch selbst betrat den Ozean. Erstens „ohne irgendetwas“ – bis zu einer Tiefe von mehreren zehn Metern. Dann – bereits im 19. Jahrhundert – bekleidet mit einem Raumanzug, der es ihm ermöglichte, bis in eine Tiefe von 80 Metern abzutauchen und dort für kurze Zeit zu arbeiten. Doch wie Jacques-Yves Cousteau treffend feststellte, „erwies sich der Taucher mit seinen schweren Bleistiefeln als erbärmlicher und unbeholfener Gefangener des Wasserelements“ ...
Das Freitauchen mit Tauchausrüstung hat die Dinge radikal verändert. Beim Tauchen fühlte sich ein Mann endlich wie ein Fisch im Wasser. Das Tauchen in Tiefen von 40 bis 50 Metern wurde für jeden gesunden Menschen zugänglich und zum ersten Mal sahen die Menschen wirklich die Schönheit der Unterwasserwelt.
Aber das Tauchen verschaffte mir keine Macht über die Tiefe. Je tiefer ein Mensch beim Gerätetauchen taucht, desto gefährlicher ist die eingeatmete Druckluft für ihn: Eine Übersättigung mit Sauerstoff führt zu Krämpfen und schädigt die Lunge, eine Übersättigung mit Stickstoff „vergiftet“ den Schwimmer und führt zur Dekompressionskrankheit. Diese physiologischen Barrieren scheinen den Zugang einer Person zur Tiefe stark zu blockieren. Es reicht aus, sich daran zu erinnern, was das Wesen der Dekompressionskrankheit ist: Unter Druck injizierter Stickstoff löst sich im Gewebe des Körpers auf und kocht dann bei einem schnellen Anstieg, wie Kohlendioxid beim Entkorken von Champagner. Um Verletzungen und Tod zu vermeiden, ist eine Person gezwungen, sehr langsam zu klettern und sich bei jedem Schritt zu sichern. Bei einer Tiefe von 150-200 Metern ist die Dekompressionszeit so lang, dass die Taucharbeit unproduktiv wird: Für minutenlange Arbeit am Grund muss man für stundenlangen, anstrengenden Aufstieg bezahlen.
Es ist jedoch erstaunlich, wie schnell diese scheinbar „unüberwindbaren“ Hürden überwunden wurden! Was noch vor 10 bis 15 Jahren reine Fantasie schien, wird nun Realität: ein Abstieg in eine Tiefe von mehr als einem halben Kilometer. Bisher wurden solche Tiefen jedoch nur in einer Hydraulikkammer erreicht. Tatsächlich bedeutet dies jedoch, dass das Regal nun für den Menschen offen steht.
Erfolg ist vor allem mit dem Namen des jungen Schweizer Wissenschaftlers Hans Keller verbunden, der es wagte, das Unmögliche für möglich zu halten, kolossale Forschungsarbeit leistete und seine theoretischen Berechnungen an sich selbst testete. Die Gesetze der Physiologie können nicht verändert werden, wohl aber die Zusammensetzung des Atemgemisches, die Art des Atmens, des Tauchens und des Aufstiegs nach Belieben. Hier gibt es Millionen und Abermillionen von Möglichkeiten! Gibt es in dieser Unendlichkeit wirklich keine Menschen, die einen Menschen durch alle Gefahren „führen“ würden? Diese Tatsache spricht Bände über den Umfang der hier geleisteten Arbeit. Keller berechnete am Computer 250.000 Varianten des Gasgemisches zum Atmen, wenn ein Mensch aus einer Tiefe von 300 Metern aufsteigt. Produkte in Form von Tischen mit verschiedenen Möglichkeiten für den Taucherausstieg an die Oberfläche wogen 9 Kilogramm! Mit dieser wirklich kostbaren Ladung begab sich der Wissenschaftler zum Lago Maggiore, wo er nach dem Abstieg auf eine Tiefe von 222 Metern wieder auftauchte und nur 53 Minuten auf dem Aufstieg verbrachte. Zum Vergleich: Der Engländer George Wookey, der 1956 eine Rekordtiefe von 180 Metern erreichte, brauchte zwölf Stunden, um die Oberfläche zu erreichen!
Später brach Keller seinen eigenen Rekord: Nachdem er in einer Hydrokammer bis zu einer Tiefe von 300 Metern „gesunken“ war, „stieg er in 48 Minuten an die Oberfläche auf“...
Was ist das Geheimnis? Einer der von Keller vorgeschlagenen Ausstiegsmodi aus einer Tiefe von 300 Metern sieht so aus. In einer Tiefe von 300–90 Metern atmet der Taucher eine Mischung aus Helium und Sauerstoff. Von 90 bis 60 Metern wird ein schwereres Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch verwendet. Aus 60 bis 15 Metern Höhe atmet er Argon-Sauerstoff-Luft und aus 15 Metern Entfernung reinen Sauerstoff. Gleichzeitig scheinen neue Gaskombinationen die schädlichen Auswirkungen der vorherigen zu neutralisieren.
Die Dinge gingen schnell voran, sobald das allgemeine Prinzip verstanden, verinnerlicht und getestet wurde. In den Jahren 1960–1962 tauchte Keller in einer speziellen Druckkammer bis zu einer Tiefe von 400 Metern. 1970 reproduzierten die Briten den Abstieg bis zu einer Tiefe von 457 Metern. Im November desselben Jahres erreichen zwei Franzosen 520 Meter. 1972 wurde die 565 Meter lange Strecke übernommen. Dann... Aber dazu später mehr.
Nur ein Umstand überschattete den Jubel: Bei all diesen Experimenten war die Person nicht länger als zwanzig Minuten „unten“. Es stellte sich heraus, dass ein Mensch Tiefen von einem halben Kilometer erreichen, diese aber nicht meistern kann. Doch die Enttäuschung hielt nicht lange an: Es stellte sich heraus, dass es leicht war, Bedingungen zu schaffen, unter denen die Dekompressionszeit praktisch nicht von der Verweildauer einer Person in großen Tiefen abhängt. Dies bedeutete, dass, wenn ein Haus mit einer konstanten Atmosphäre und allen Annehmlichkeiten auf dem Meeresgrund gebaut würde, ein Mensch wochen- oder monatelang darin leben könnte und sich erst beim Erreichen der Oberfläche einer Dekompression unterziehen müsste.
Chronik der Unterwasserstädtebau
Nach und nach tauchten Unterwasserhäuser auf. Das erste Haus dieser Art wurde 1962 von Jacques-Yves Cousteau in einer Tiefe von 10 Metern in der Nähe von Marseille („Precontinent-I“) errichtet. Zwei Aquanauten lebten 196 Stunden darin und bewiesen, dass die Theorie richtig war. Die weitere Chronik sieht so aus. 1963: „Precontinent-II“, in dem seit einem Monat Menschen leben (die Eintauchtiefe des Hauses beträgt 11 Meter). „Präkontinent II“, schrieb Cousteau, „überzeugte unsere Gruppe davon, dass industrielle und wissenschaftliche Stationen auf dem Meeresgrund noch zu unseren Lebzeiten üblich werden würden.“ 1964: Amerikaner installieren das Unterwasserhaus Silab-I in einer Tiefe von 59 Metern. Fast gleichzeitig verbringen die Aquanauten John Lindbergh und Robert Stenuis zwei Tage in 130 Metern Tiefe in einem „Campingzelt“. 1965: Sealab-II sinkt auf eine Tiefe von 60 Metern. Der Arbeitsleiter George Bond wählte dieses Mal „... das schwärzeste, kälteste, gruseligste ...“ Wasser, das er am Rande der Unterwasserschlucht finden konnte. Er „hat sich zum Ziel gesetzt zu beweisen, dass ein Mensch unter Bedingungen, die der realen Situation in großen Tiefen entsprechen, über einen langen Zeitraum hinweg nützliche Arbeit leisten kann ...“. Die Bewohner von Sealab-II verbrachten 45 Tage am Boden. „Das Leben in den Tiefen des Ozeans war so ungewöhnlich und faszinierend, dass es mir nichts ausmachen würde, für meine Familie ein Sommerhaus unter Wasser zu errichten“, bemerkte einer der Teilnehmer des Erlebnisses halb im Scherz.
Ein interessantes Detail: Der Pionier der Tiefsee, Jacques-Yves Cousteau, hatte vor, seine „Precontinent-III“ in einer Tiefe von 33 Metern zu platzieren. Nachdem er von den Ergebnissen des Experiments mit Silab erfahren hatte, beschloss er, sein Unterwasserhaus sofort in eine Tiefe von 110 Metern zu stürzen. „Das Leben ist kurz und man muss so viel wie möglich tun!“
In Precontinent-IV arbeiteten die Menschen drei Wochen lang in einer Tiefe von 110-130 Metern. Dies geschah im selben Jahr 1965. Ozeanauten haben übrigens unten einen Ölbohrturm montiert. Es ist erwiesen, dass ein Mensch in großen Tiefen komplexe und schwierige Arbeiten noch schneller erledigen kann als an Land.
1969: Das Unterwasserlabor „Sileb-III“ wurde bis zu einer Tiefe von 183 Metern in die Gewässer des Pazifischen Ozeans abgesenkt. Allerdings wurde bald ein Luftleck bemerkt. Es gab einen Anruf von der Oberfläche an das Notfallteam. Plötzlich stirbt während Reparaturarbeiten eines der Besatzungsmitglieder an einem Herzinfarkt ...
Hat diese Tragödie den Vorstoß in die Tiefsee verzögert? Urteile selbst. Vor zehn Jahren gab die US-Regierung 29 Millionen Dollar für Unterwasserforschung und -technologie aus. Jetzt - 500 Millionen. Es ist geplant, in den nächsten zehn Jahren 5 Milliarden auszugeben.
Die Chronik wird unvollständig sein, wenn wir nicht die Arbeit von Forschern aus anderen Ländern erwähnen. Ungefähr zehn Unterwassersiedlungen wurden von sowjetischen Wissenschaftlern im Schwarzen Meer gegründet. Kubanische Wissenschaftler installierten zusammen mit tschechoslowakischen Kollegen Caribe-I in der Nähe von Havanna. Holland, Italien und Japan haben mit Experimenten mit Unterwasserhäusern begonnen oder beginnen gerade damit. Alle diese Werke sehen nicht so sensationell aus wie die Werke der Franzosen und Amerikaner, aber sie haben viele einzigartige Dinge. Niederländische Aquanauten essen beispielsweise hauptsächlich Meeresfrüchte. In Italien wurde ein Projekt für eine Wissenschaftsstadt abgeschlossen, die auf dem Grund eines Sees in der Nähe von Rom entstehen soll.
Heutzutage sind sich fast alle Wissenschaftler auf der Welt in einer Sache einig: Die Entwicklung des Schelfs des Weltozeans wird in den nächsten zehn bis fünfzehn Jahren erfolgen.
„Ich werde tausend Meter tauchen!“
Der menschliche Geist ist so konzipiert, dass er sich nie mit dem Erreichten zufrieden gibt. Die kontinentalen Untiefen werden bald erschlossen sein, darüber ist alles klar. Und was ist mit den Tiefen des Ozeans? Werden sie jemals verfügbar sein?
Ja. Und das wird höchstwahrscheinlich noch in unserem Jahrhundert passieren. Nach Ansicht einiger Experten wird in den nächsten 30 bis 40 Jahren versucht, im Zentrum des Atlantiks eine Bahnhofsstadt mit Wohnungen und Geschäften, Instituten und Fabriken, Krankenhäusern und Theatern, Straßen und Restaurants zu errichten. Dies erfordert jedoch die Überwindung von Schwierigkeiten, die nicht geringer sind als bei der Landung von Menschen auf dem Mond.
Beginnen wir mit der Tatsache, dass in einer Tiefe von 3.500 Metern, wo die Station gebaut werden soll, der Druck so groß ist, dass ein modernes U-Boot dort das Schicksal einer Streichholzschachtel erleiden würde, die unter einer Schmiedepresse gefangen ist. Im Allgemeinen ist Metall für eine solche Konstruktion kaum geeignet: Der Quetschdruck kann den mikroskopischsten Riss darin finden und die gesamte Struktur zerstören. Die Tatsache, dass metallene Bathyscaphes in große Tiefen gesunken sind, sollte uns nicht allzu sehr beruhigen, denn eine stundenlange Kompression ist eine Sache, eine jahrelange Kompression jedoch etwas ganz anderes.
Es stimmt, die Natur sagt uns hier etwas. So wurde die Idee für das Design von „Precontinent-II“ von einem Seestern inspiriert, und die Umrisse der von den Amerikanern entworfenen neuen Station „Sileb“ (Besatzung - 40 Personen, Tauchtiefe - 200 Meter) ähneln einem Oktopus auf dem Boden verteilen. Noch interessantere technische Lösungen werden bei der Untersuchung von Radiolarien und Kieselalgen entdeckt. Dies ist ein wahrlich unerschöpflicher Katalog der schönsten Bauwerke, die die Natur in großen Tiefen erprobt hat.
Aber was ist mit dem Material? Wenn Stähle und Legierungen nicht gut sind, kann man sie dann durch irgendetwas ersetzen?
Im Prinzip ist das Material für Unterwasserstädte bereits gefunden. Das ist Glas. Diese fragile Substanz hat eine erstaunliche Eigenschaft: Wenn eine hohle Glaskugel ins Wasser getaucht wird, wird sie mit jedem Meter stärker. Experten nennen dieses phänomenale Phänomen Tiefenverhärtung. Das erste experimentelle Modell der zukünftigen Kugelbehausung wurde aus einer speziellen Glasart hergestellt und 1969 in einer Tiefe von 3500 Metern getestet. Das Glas hielt dem Druck perfekt stand.
Nun, wie wird sich ein Mensch in diesen Tiefen fühlen? Man kann dem Körper keine andere Form geben, man kann Muskeln nicht durch ein anderes Material ersetzen. Hunderte Atmosphären Druck werden auf einen Menschen einwirken – aber es ist, als würde man unter einer Schmiedepresse liegen!
Dennoch gab Hans Keller an, dass er bis zu einer Tiefe von Tausenden Metern tauchen würde. Prahlerei? Selbst in den tiefsten Senken leben Meeresorganismen. Aber sie atmen keine Luft, ihr Körper ist für Tiefen von vielen Kilometern „ausgelegt“, während der menschliche Körper...
Doch es stellte sich heraus, dass wir die Fähigkeiten unseres Körpers deutlich unterschätzen. Urteile selbst. Hans Keller steht vor einem Tauchgang in tausende Meter Tiefe. Cousteau plant, in dieser Tiefe zu leben (Projekt Precontinent-VII). Es kann nicht verdächtigt werden, dass diese Menschen auf solch extravagante Weise Selbstmord begehen wollen. Sie haben alles nüchtern berechnet und abgewogen: Ein Mensch kann in einer Tiefe von einem Kilometer atmen und schwimmen!
„Aber das ist die Grenze“, stellten einige Experten sofort fest. „Eine Tiefe von tausend Metern ist die natürliche Grenze, unter die ein Mensch nicht absinken kann.“
Sobald diese Vorhersage getroffen wurde, schlugen vier Freiwillige die Druckkammerluke hinter sich zu und „sanken“ auf eine Tiefe von 1520 Metern! Die tapferen Amerikaner verbrachten vier Stunden in der Druckkammer; Übrigens ohne gesundheitliche Schäden.
Soll ich meine Lunge aufgeben?
Es gab, gibt und wird immer Wissenschaftler geben, die traditionelle Wege nicht mögen. Überdruckkammern, Modi und Atemmischungen gewinnen für eine Person nach der anderen ein hundert Meter langes Eintauchen, und dennoch besteht keine besondere Hoffnung, dass sich Aquanauten dadurch in jeder Tiefe sicher fühlen. Ist es also nicht besser, einen Umweg zu nehmen? Wenn die übliche Atemweise es einer Person nicht ermöglicht, das Ziel zu erreichen, muss die Atemweise geändert werden, das ist alles. Lassen Sie eine Person lernen, zu atmen ... Wasser!
Wenn diese Idee von jemand anderem als dem bekannten niederländischen Physiologen Professor Johannes Kilstry vorgebracht worden wäre, wäre sie, gelinde gesagt, wahrscheinlich mit Skepsis behandelt worden. Können Lungen zu Kiemen werden?! Tausende ertrunkene Menschen haben dies deutlich bewiesen. Nein, nein, es ist nicht ernst...
In der Tat. Natürlich gibt es im Wasser gelösten Sauerstoff. Ein Liter Flüssigkeit enthält jedoch nur sieben Milliliter Sauerstoff, während ein Liter Luft etwa zweihundert Milliliter Sauerstoff enthält. Unterschied! Und die Struktur der Lunge unterscheidet sich von der Struktur der Kiemen.
Dennoch war Kilstree weder verrückt noch visionär. Schließlich atmet ein Mensch vor der Geburt keine Luft, sondern Fruchtwasser. Die Lunge selbst hat, obwohl sie sich von den Kiemen unterscheidet, eine ähnliche Funktion: In beiden Fällen gelangt Sauerstoff durch dünne Zellmembranen ins Blut und Kohlendioxid wird beim Ausatmen ausgestoßen.
Um das Problem der menschlichen Wasseratmung zu lösen, müssten laut Kilstree zwei Hindernisse beseitigt werden. Erstens enthält Wasser bei atmosphärischem Druck, wie bereits erwähnt, 30-mal weniger gelösten Sauerstoff als das gleiche Volumen Luft. Daher muss ein Mensch 30-mal mehr Wasser durch die Lunge leiten als Luft. Um das freigesetzte Kohlendioxid aus dem Körper zu entfernen, muss wiederum doppelt so viel Flüssigkeit wie Luft „ausgeatmet“ werden. Wenn man bedenkt, dass die Viskosität von Wasser 36-mal höher ist als die von Luft, muss man dafür etwa 70-mal mehr Kraft aufwenden, was zur Erschöpfung führen kann. Zweitens unterscheiden sich Meer- und Süßwasser in ihrer chemischen Zusammensetzung vom Blut, und wenn es eingeatmet wird, kann es das empfindliche Gewebe der Lunge schädigen und die Zusammensetzung der im Körper zirkulierenden Flüssigkeiten verändern. Um diese Hindernisse zu überwinden, stellte Kilstree eine spezielle Kochsalzlösung her, die in ihren Eigenschaften Blutplasma ähnelt. Darin war eine chemische Substanz gelöst, die mit ausgeatmetem Kohlendioxid reagiert. Anschließend wurde unter Druck reiner Sauerstoff in die Lösung eingeleitet.
Die ersten Experimente wurden an weißen Mäusen durchgeführt. Die Versuchstiere wurden in einen geschlossenen, mit Kochsalzlösung gefüllten Tank gegeben. Dort wurde Sauerstoff unter einem Druck von 8 Atmosphären injiziert (bei diesem Druck erhielt das Tier die gleiche Menge Sauerstoff wie beim Atmen von Luft). Nach dem Tauchgang gewöhnten sich die Mäuse schnell an die ungewöhnliche Umgebung und begannen, als wäre nichts passiert, salziges und mit Sauerstoff angereichertes Wasser zu atmen! Und sie atmeten es zehn bis fünfzehn Stunden lang ein. Und eine rekordverdächtige Maus lebte 18 Stunden lang in Flüssigkeit. Darüber hinaus wurden in einem von Kilstrees Experimenten kleine, ungeschützte Tiere einem Druck von 160 Atmosphären ausgesetzt, was einem Untertauchen in einer Tiefe von 1600 Metern entspricht!
Und doch starben die meisten Tiere, als die Mäuse wieder in normale Atembedingungen kamen. Der Grund für den Tod von Mäusen liegt laut Experimentatoren darin, dass ihre Atmungsorgane zu klein sind; Wenn die Tiere in die Luft kommen, bleibt das restliche Wasser in der Lunge hängen und die Tiere ersticken.
Dann wandte sich Kilstree Experimenten an Hunden zu. Wie Mäuse begannen Hunde nach den ersten Minuten der Verwirrung, Wasser zu atmen, als hätten sie genau das ihr ganzes Leben lang getan. Nach einer bestimmten Anzahl von Stunden wurde der Hund aus dem Aquarium entfernt, das Wasser aus seinen Lungen gepumpt und dann durch Massieren seiner Brust gezwungen, wieder Luft zu atmen. Die Lungenatmung des Hundes wurde ohne schädliche Folgen wiederhergestellt. Später führten Kilstree und seine Kollegen eine Reihe von Experimenten in einer Hochdruckkammer durch, in der sich sowohl Tiere als auch Experimentatoren befanden. Die Hunde wurden nicht in die Flüssigkeit eingetaucht; Sie wurden einfach gezwungen, durch ein spezielles Gerät mit einer unter Druck stehenden Kochsalzlösung zu atmen, in der Sauerstoff gelöst war. Sieben Hunde überlebten ohne gesundheitliche Komplikationen. Einer von ihnen brachte nach 44 Tagen 9 gesunde Welpen zur Welt.
Schließlich beschloss Kilstree, die Wasseratmung an einer Person auszuprobieren. Der amerikanische Tiefseetaucher Francis Faleichik meldete sich freiwillig. Aus Sicherheitsgründen wurde der Test nur mit einer Lunge durchgeführt. Ein Doppelschlauch wurde in die Atemwege eingeführt. Seine Enden befanden sich in den Bronchien. Somit konnte jede Lunge separat atmen. Normale Luft gelangte nur in die linke Lunge. Der Taucher atmete sauerstoffhaltiges Salzwasser über einen Schlauch in seine rechte Lunge ein. Es gab keine Komplikationen. Francis Faleichik hatte keine Schwierigkeiten beim Atmen. Er... Allerdings schreibt Kilstree selbst dazu: „Faleichik, der während des gesamten Eingriffs bei vollem Bewusstsein war, sagte, dass er keinen signifikanten Unterschied zwischen der Lungenatemluft und dem Lungenatemwasser bemerkt habe. Er verspürte auch keine unangenehmen Empfindungen beim Ein- und Ausatmen eines Flüssigkeitsstroms aus der Lunge ...“
Doch trotz des Erfolgs des ersten Experiments mit Faleichik ist sich Kilstree bewusst, dass es zum Feiern noch zu früh ist. Obwohl die Atemflüssigkeit die Lunge gut mit Sauerstoff versorgte, ohne das empfindliche Gewebe zu schädigen, entfernte sie beim Ausatmen das Kohlendioxid nicht ausreichend.
Aber die Atemflüssigkeit kann mehr als nur Salzwasser sein; Es gibt andere, die besser geeignet sind. Für das entscheidende Experiment, bei dem eine Person mit beiden Lungen Flüssigkeit einatmet, wird eine spezielle synthetische Flüssigkeit hergestellt – Fluorkohlenstoff, die dreimal mehr Kohlendioxid und fünfzigmal mehr Sauerstoff als Luft enthalten kann. Der nächste Schritt ist das vollständige Eintauchen der Person in die Flüssigkeit. Wenn alles gut geht, kann eine Person ohne Dekompression bis auf tausend Meter absteigen und von dort wieder aufsteigen.
Das Problem der Wasseratmung hat in den letzten Jahren viele Wissenschaftler fasziniert. Eine Reihe interessanter Experimente mit „Unterwasserhunden“ wurden vom Amerikaner E. Lampierre durchgeführt. Bedeutende Erfolge bei Experimenten mit Mäusen wurden von sowjetischen Wissenschaftlern, Mitarbeitern des Kiewer Labors für Hydrobionik V. Kozak, M. Irodov, V. Demchenko und anderen erzielt. Enthusiasten haben keinen Zweifel daran, dass sie Aquanauten in naher Zukunft ein Atemgerät zur Verfügung stellen werden, in dem Flüssigkeit die Rolle von Luft spielt.
Fantasy-Realismus
Als der Science-Fiction-Autor A. Belyaev in den 30er Jahren in seinem Roman einen Unterwassermann, Ichthyander, vorstellte, waren sich die Experten einig: „Eine wunderschöne Fiktion, die niemals wahr werden wird.“ Die Zeit verging und es stellte sich heraus, dass der Science-Fiction-Autor etwas sah, was Experten nicht sahen: Der amphibische Mensch ist die Realität der Zukunft.
Und nicht so weit weg. So wurde bereits Anfang der 60er Jahre in der amerikanischen Presse die Meldung veröffentlicht, dass eines der US-Unternehmen das Design eines Miniaturgeräts zur Sättigung des Blutes mit Sauerstoff entwickle. Die Idee ist diese. Am Gürtel des Tauchers werden künstliche Kiemen befestigt und von ihnen ausgehende Schläuche mit der Aorta verbunden. Die Lungen des Aquanauten sind mit sterilem, inkompressiblem Plastik gefüllt, sie sind also sozusagen ausgeschaltet, und der Mensch, der in die Tiefen des Meeres hinabsteigt, atmet durch „Kiemen“, oder besser gesagt, er hört ganz auf zu atmen, das Blut ist mithilfe künstlicher Kiemen mit Sauerstoff gesättigt.
Nachdem Jacques-Yves Cousteau von den amerikanischen Entwicklungen zu „künstlichen Kiemen“ erfahren hatte, sprach er vom Podium des International Submariners Congress.
„Wenn dieses Projekt wahr wird, werden künstliche Kiemen es Tausenden neuer Ichthyander ermöglichen, für unbegrenzte Zeit in Tiefen von 2 Kilometern oder mehr zu tauchen!“
Nicht weniger interessant ist die folgende Aussage von Cousteau: „Damit ein Mensch dem Druck in großen Tiefen standhalten kann, sollte ihm die Lunge entfernt werden.“ Eine Kartusche würde in sein Kreislaufsystem eingeführt, die sein Blut chemisch mit Sauerstoff anreichert und Kohlendioxid daraus entfernt. Ein Mensch wäre nicht mehr in Gefahr, dekomprimiert zu werden; er könnte Chomolungma mit einem Lied auf den Lippen besteigen. Er würde sich im Meer und im Weltraum gleichermaßen zu Hause fühlen. Daran arbeiten wir. Die ersten chirurgischen Experimente an Tieren werden 1975 und am Menschen 1980 durchgeführt …“
Seitdem sind rund zehn Jahre vergangen. Sie versuchen, Cousteaus Idee umzusetzen. Dabei geht es aber nicht nur um die technischen Schwierigkeiten des Problems. Beispielsweise ist es möglich, einen „Landmann“ in einen „Unterwassermann“ zu verwandeln. Ist es nötig? Ist es menschlich? Zu welchen Konsequenzen wird die künstliche Aufteilung der Menschen in zwei Rassen führen?
Der vom amerikanischen Ingenieur Walter Robb vorgeschlagene Weg ist verlockender und erfolgversprechender. Heute kann dieser Forscher einen Hamster im Aquarium zeigen. Dies ist kein Unterwasserbewohner; sein Körper wurde nicht verändert. Und doch haben er und die in der Nähe huschenden Fische etwas gemeinsam: Sowohl der Hamster als auch der Fisch atmen im Wasser gelösten Sauerstoff. Die Rolle der Kiemen übernimmt eine Silikonfolie, die den Hamster bedeckt. Der dünnste Silikonfilm hat eine bemerkenswerte Eigenschaft: Er lässt kein Wasser durch, aber darin gelöste Sauerstoffmoleküle strömen hindurch; Es entfernt auch Moleküle des ausgeatmeten Kohlendioxids ins Wasser.
Unabhängig von Robb schuf der Ingenieur Waldemar Ayres künstliche Kiemen, diesmal für Menschen. Im Aussehen ähneln diese Kiemen voluminösen Beuteln, die durch Schläuche verbunden sind; das Funktionsprinzip ähnelt dem gerade beschriebenen. Der Antrag von Ayres wurde vom US-Patentamt lange Zeit ignoriert; Niemand wollte an die Möglichkeit glauben, Kiemen für Menschen zu schaffen. Um die misstrauischen Beamten zu überzeugen, lud Ayres sie an den Strand ein, setzte Kiemen auf und tauchte. Er blieb anderthalb Stunden unter Wasser und die Skeptiker mussten aufgeben.
Ayres selbst ist zuversichtlich, dass der von ihm geschaffene Apparat den Menschen zu einem völlig amphibischen Wesen machen wird. Allerdings teilen nicht alle Wissenschaftler seinen Optimismus. Aber das Prinzip selbst ist kaum zweifelhaft. In jüngerer Zeit berichteten die Japaner über eine solche Verbesserung der Kiemen, die den Einsatz in beträchtlichen Tiefen ermöglicht.
Wasseratmung... Künstliche Modifikation des Körpers... Kiemen für den Menschen... Es ist immer noch unmöglich, mit Sicherheit zu sagen, welches dieser Mittel es einem Menschen ermöglicht, ein Unterwasserbewohner zu werden. Es besteht jedoch kein Zweifel daran, dass die Menschen in jeder Tiefe fruchtbar leben und arbeiten können. Und dann wird der Mensch nicht als schüchterner, bewundernder Gast, sondern als wahrer Meister, voll ausgestattet mit Wissenschaft und Technologie, in die Weltmeere kommen. „Es ist nicht wahr“, schreibt der Akademiker L. M. Brekhovskikh, „dass der Mensch ein Landgeschöpf ist.“ Auf einem Planeten zu leben, der zu drei Vierteln mit Wasser bedeckt ist, und ein Landlebewesen zu bleiben, ist für Menschen nicht das Los ...“
Es ist klar, dass wir nicht darüber sprechen, dass sich ein Mensch für immer auf dem Meeresgrund niederlassen sollte. Sogar ein Befürworter der Idee des „homo aquaticus“, Jacques-Yves Cousteau, bemerkte im Vorgriff auf zukünftige Unterwasserstädte: „Unter der Sonne geht es uns gut.“ Fügen wir hinzu: Der Mensch ist im Allgemeinen untrennbar mit der Sonne verbunden. Er braucht ständig sein Licht, seine Wärme, seinen freien Wind, den Duft von Blumen, das Rascheln der Blätter. Als Amphibie kehrt der Mensch unweigerlich aus der Tiefe in die Erde zurück, in sein ursprüngliches Element. Sonst wird er nicht menschlich bleiben können. Und wenn es um Definitionen geht, dann wird der Mensch der Zukunft weder ein „Landmensch“ noch ein „Unterwassermensch“ sein: Er wird ein „universeller Mensch“ sein. Eines, das an Land, in den Tiefen des Meeres und in den Tiefen des Weltraums leben kann.
Izotiboris Litineckis
