Изучение морей и океанов. Научных исследований мирового океана
Привет дорогие читатели! В этом посте главной темой будет исследование мирового океана. Океан очень красив и заманчив, в нем обитает множество различных видов рыб и не только, также океан помогает нашей Земле в выработке кислорода и играет важную роль в ее климате. Но люди, относительно недавно, детально занялись его изучением, и были удивлены результатами... Об этом читайте далее...
– это наука, которая связана с изучением . Также она нам помогает значительно углубить знания и о природных силах , в их числе горообразование, землетрясения, извержения вулканов.
Первые исследователи считали, что океан является препятствием на пути к отдаленным землям. Их мало интересовало, что находятся в глубинах океана, несмотря на тот факт, что мировой океан занимает более 70% поверхности Земли.
Именно по этой причине, еще 150 лет назад господствовало представление о том, что океанское дно – это лишенная любых элементов рельефа, огромная равнина.
В XX веке началось научное исследование океана. В 1872 – 1876 гг. состоялось первое серьезное плавание с научной целью, на борту британского судна «Челленджер», на котором было специальное снаряжение, а его команда состояла из ученых и моряков.
Во многом результаты этой океанографической экспедиции обогатили человеческие знания об океанах и их флоре и фауне.
В глубине океана.
На «Челленджере» для промера океанских глубин были особые лотлини, которые состояли из свинцовых шаров, весивших 91 кг, эти шары были закреплены на пеньковом канате.
Несколько часов могло длиться опускание на дно глубоководного желоба такого лотлиня, а вдобавок ко всему, этот метод довольно часто не обеспечивал нужной точности измерения больших глубин.
В 1920-е годы появились эхолоты. Это позволило определять океанскую глубина всего за несколько секунд по времени, истекшему между посылом звукового импульса и приемом отраженного дном сигнала.
Суда, которые были оснащены эхолотами, измеряли глубину по ходу следования и получали профиль океанского ложа. Новейшая система глубоководных промеров «Глория» появилась на судах, начиная с 1987 года. Эта система позволяла сканировать дно океана полосами шириной 60 м.
Использовавшиеся ранее для измерения океанских глубин, утяжеленные лотлини, часто были оснащены небольшими грунтовыми трубками для взятия с океанского дна проб грунта. У современных пробоотборников большой вес и размер, а погружаться они могут на глубину до 50 м в мягкие донные отложения.
Крупнейшие открытия.
Интенсивное исследование океана началось после Второй мировой войны. Открытия 1950 – 1960 гг., связанные с породами океанической коры, произвели революцию в науках о Земле.
Эти открытия доказали тот факт, что у океанов относительно молодой возраст, а также подтвердили, что породившее их движение литосферных плит и сегодня продолжается, медленно изменяя земной облик.
Движение литосферных плит вызывает извержения вулканов и землетрясения, а также приводит к образованию гор. Изучение океанической коры продолжается.
Судно «Гломар Челленджер» в период 1968 – 1983 гг. находилось в кругосветном плавании. Оно снабжало геологов ценной информацией, буря скважины в океанском дне.
Судно «Резолюшн» Объединенного океанографического общества глубокого бурения выполняло эту задачу в 1980-е гг. Это судно было способно производить подводные бурения на глубинах до 8300 м.
Сейсмические исследования также обеспечивают данными о донных океанских породах: ударные волны, посланные с поверхности воды отображаются от различных слоев породы по-разному.
В результате этого ученые получают очень ценную информацию о возможных месторождениях нефти и о структуре пород.
Для измерения скорости течения и температуры на разных глубинах, а так же для взятия проб воды используются другие автоматические приборы.
Искусственные спутники также играют важную роль: они осуществляют мониторинг океанических течений и температур, которые влияют на .
Именно благодаря этому мы получаем очень важную информацию об изменении климата и глобальном потеплении.
Аквалангисты в прибрежных водах могут без труда нырять на глубину до 100 м. Но на глубины, которые больше, они погружаются, постепенно повышая и сбрасывая давление.
Такой метод погружения успешно используют для обнаружения затонувших судов и на морских нефтепромыслах.
Этот метод дает намного больше возможностей при погружении, чем водолазный колокол или тяжелые водолазные костюмы.
Подводные аппараты.
Идеальное средство для исследования океанов – это подводные лодки. Но большая их часть принадлежит военным. По этой причине ученные создали свои аппараты.
Первые такие аппараты появились в 1930 – 1940 гг. Американский лейтенант Дональд Уолш и швейцарский ученый Жак Пиккар, в 1960 г. установили мировой рекорд погружения в самом глубоководном районе мира – в Марианском желобе Тихого океана (впадина Челленджера).
На батискафе «Триест» они опустились на глубину 10 917 м, а в глубинах океана обнаружили необычных рыб.
Но, вероятно, наиболее впечатляющими в более недавнем прошлом были события, связанные с крошечным батискафом «Элвин», с помощью которого в 1985 – 1986 гг. изучались обломки «Титаника» на глубине около 4 000 м.
Делаем вывод: огромный мировой океан изучен совсем немного и нам предстоит его изучать все более углубленно. И кто знает, какие нас ждут открытия в будущем... Это большая загадка, которая понемногу приоткрывается перед человечеством благодаря исследованию мирового океана.
В середине XX века началось планомерное изучение дна океана . В экспедиции от-правились специально построенные суда. В России главным кораблем науки стал новый «Витязь», в Америке — судно «Гломар Челленджер», названные так в честь своих славных предшественников. Был изобретен прибор — эхолот , который помо-гал быстро определять морские глубины по всему пути следования судна. На судне «Гломар Челленджер» проводилось бурение океаническою дна, с больших глубин были взяты образцы горных пород .
Перед учеными предстал новый мир. На дне океана были откры-ты огромные хребты, множество гор , крупных равнин , глубоких впадин. Выяснилось, что Срединно-океанические хребты — самые протяженные горы мира. Сплошной полосой длиной более 70000 км они протянулись через все океаны.
Отдельные вершины Срединно-океанических хребтов поднимаются над водой, обра-зуя вулканические острова , например Исландию . Вулка-нов в океанах оказалось го-раздо больше, чем на суше. Особенно много их в Тихом океане. В нем расположены также самые глубокие впади-ны Мирового океана . Одна из них, открытая учеными России, получила имя «Витязь». Оказалось, что на дне даже самых глубоких впа-дин есть жизнь. В 1960 году исследователи Жак Пикар и Дон Уолш в специальном аппарате опустились на дно самой глубокой в мире Марианской впадины , на глубину 11 022 м.
Изучение океана из космоса
Изучение океана велось также с космических кораблей и спут-ников. Были созданы точные карты рельефа дна. На основе по-лученных материалов были раз-работаны гипотезы о развитии Земли. Люди стали добывать со дна моря многие полезные иско-паемые, например нефть и газ.
Путешествие Тур Хейердала на Кон-Тики
Норвежский ученый Тур Хейердал полагал, что люди пе-реплывали через океаны еще в глубокой древности . Чтобы дока-зать это, он вместе с товарищами на легком плоту пересек Тихий океан от берегов Южной Амери-ки до островов Океании. На лодке из тростника — копии древне-египетского корабля из папируса Кон-Тики — Хейердал переплыл Атланти-ческий океан. Среди его спутников был русский врач Юрий Сенкевич. Путешествие должно было доказать, что египтяне задолго до Колумба посещали Америку. Материал с сайта
Среди индейцев Южной и Центральной Америки жили легенды о белокожих бородатых людях — посланцах богов. Когда-то давно покинув земли Америки, они обещали вернуться, приплыть из-за океана. Многие индейцы не оказывали испанским конкистадорам никакого сопротивления, принимая их за вернувшихся богов.
Изобретение акваланга Жаком Кусто
Французский океанолог Жак Кусто в середине XX века изобрел акваланг, с помощью которого человек мог свободно дышать, пла-вая под водой. На своем судне «Калипсо» он побывал в самых раз-ных уголках Мирового океана, изучая подводную жизнь , произ-водя киносъемки и открывая людям совсем незнакомый подвод-ный мир.
Этот неведомый мир составляет 90 процентов обитаемого пространства планеты. Нам известно больше о поверхности Луны, чем о морском дне. В этой вечной темноте обитают странные формы жизни. Лишь несколько десятилетий назад считалось, что жизнь на таких глубинах невозможна, а уже сегодня ученые полагают, что первая жизнь появилась на дне океана. Энергия, ресурсы, пища и даже климат находится под влиянием океанов. Там ли определиться будущее нашей планеты?
Лишь с помощью новейшей техники можно постичь тайны морских глубин. Глубоководные исследования длительны и дороги, поэтому так медленно ученые проливают свет в темноту. Дорогостоящие экспедиции на современнейших судах бороздят моря в поисках ответов. Недавно был запущен один из самых масштабных мировых проектов по исследованию океана, который получил название АРГО. Армии из более 3 тысяч роботизированных буев доставляют данные ученым из семи морей, доступные им по щелчку мыши. Международное научное сообщество, наконец, получило доступ к обширной базовой информации во всех сферах морских исследований. Эти данные также доступны лицам, которые занимаются судоходством и рыболовным промыслом, метеорологам и исследователям климата.
Девяносто процентов всей жизни на Земле обитает в глубинах, но нам знакома лишь небольшая ее часть. Нам удается исследовать лишь те части моря, которые освещаем, но что происходит за их пределами.
Без техники мы слепы в глубинах. Каждый новый вопрос требует новое оборудование. Исследования часто терпят неудачу из-за прерывания связи. Однако изобретательность не знает границ. Ученые, инженеры, механики и моряки входят в международные команды пытающиеся извлечь тайны из морских глубин. Бесчисленное множество специальных устройств и аппаратов опускается на морское дно в поисках ответов.
глубоководный робот ROV Kiel 6000
Одно из самых современных устройств для морских исследований совсем недавно вернулось из своей первой экспедиции. Глубоководный робот ROV KIEL 6000, созданный институтом морских наук имени Лейбница, сейчас еще проходит проверку в порту города Киль. Данный дистанционно управляемый аппарат может опускаться на глубину до 6 тысяч метров. Он управляется и контролируется с помощью кабеля. Дистанционно управляемые аппараты пользуются огромным спросом у морских исследователей. Один экземпляр стоит 5 миллионов евро, но по словам мореплавателей он того стоит. Аппарат ROV KIEL 6000 уже достиг сенсационных результатов за свое первое путешествие в Южную Атлантику.
Только с таким оборудованием как глубоководные аппараты исследователи могут отважиться погрузиться в эту враждебные среду. Дистанционно управляемая система камер это глаза ученого, а манипуляторы это его руки. Вдобавок к ним множество измерительных приборов и сенсоров. Большая часть информации может быть немедленно передана на борт для анализа с помощью 6-километрового кабеля.
исследовательское судно «FS Poseidon»
автономный подводный аппарат SEAL 5000
Базой всех проектов по изучению морских глубин являются . Одним из них является «FS Poseidon». На его борту ученые всего мира недавно начали проверку автономного подводного аппарата SEAL 5000, стоимость которого составляет 1,5 миллиона евро. В отличие от дистанционных аппаратов он абсолютно независим, не соединен кабелем и может создавать очень точные карты морского дна.
Составлять карту морского дна с корабля все равно, что пытаться нарисовать карту Луны, глядя в телескоп. раскачивается вверх-вниз, и звуковые волны эхолота постоянно отклоняются на своем пути между палубой судна и дном океана. Но грубую картину все же получить можно. Как раз задачей аппарата SEAL 5000 и является создания точных топографических карт, которые нужны исследователям морских глубин, открывая экспертам удивительные тайны. С помощью таких карт геологи могут найти различные минеральные отложения.
Могут пройти годы, прежде чем они принесут плоды. А потребность человека в новых ресурсах бесконечна, поэтому исследование морских глубин приобретает все более важное экономическое значение. С помощью таких подробных карт геологи также находят следы гидротермальных источников. Среди прочих веществ они выбрасывают соединение металлов, которые откладываются вблизи. Уже были найдены отложения различных металлов от меди до золота, но когда речь идет о морских сокровищах основное внимание уделяется веществу, которое могло бы разом решить энергетические проблемы всего человечества. Под океанским дном скапливается невообразимое количество метана. Он более чем в два раза превышает общее количество угля, нефти и газа в мире. Но может ли метан решить энергетические проблемы будущего. Морские глубины
так просто не уступит свои сокровища.
На глубине газ находится в виде замороженного гидрата метана, который является своего рода цементом морского дна. Если же ледяное твердое вещество станет газообразным, его объем увеличится более чем в 100 раз. Это делает его извлечение очень опасным, поэтому ученые по всему миру лихорадочно ищут менее опасный метод добычи этого замороженного золота. Добыча была бы особенно рискованной на материковых склонах, ведь если убрать этот цемент, большие части склонов могут внезапно осесть, что приведет к гигантским цунами с катастрофическими последствиями для прибрежных регионов. Кроме того метан очень сильно влияет на парниковый эффект. Он в 30 раз сильнее, чем углекислый газ. Но частично решение проблемы есть. Во время добычи метан можно было бы заменить в углекислым газом. Другими словами морские глубины могли бы быть хранилищем углекислого газа.
Немецкие и японские ученые являются лидерами в этом секторе исследований, работая вместе над различными проектами. Ученые должны ответить на множество вопросов, прежде чем начать рассматривать вариант хранения парниковых газов в море.
Как ни странно, но вокруг скоплений углекислого газа кипит жизнь. Жидкий углекислый газ очень опасное вещество на морском дне Окинавской впадины на побережье Японии. Здесь газ залегает на глубине 3000 метров. Из-за высокого давления и ледяного холода глубин газ превратился в жидкость, создавая скопление газа.
Какое воздействие оказывает это вещество на обитателей глубин. Ученые пытаются это выяснить. Эти формы жизни явно научились выживать в таких жестоких условиях. По словам ученых, скопление углекислого газа в Окинавской впадины уникально.
Непосредственную помощь в исследовании морских глубин оказывают немногочисленные морские суда. Но это не просто , а плавучие обсерватории, причем всегда заняты. В мире имеется всего несколько сотен больших исследовательских судов и за их экспедициями можно наблюдать через Интернет, на сайте sailwx.info .
современное исследовательское судно, проект
Палубы исследовательских судов похожи на научные лаборатории. Исследователи всего мира, используя разнообразное оборудование, теснятся на маленьком пространстве. Они работают по сменам круглые сутки. Но одно устройство найдется на любом .
прибор для взятия проб воды
Прибор для взятия проб воды, измеряющий электропроводность, температуру и глубину. Определение этих величин немного похожи на измерение пульса человека, но они являются базовой информацией, необходимой каждому океанографу. Прибор для взятия проб может черпать воду с точно указанной глубины. Эти и другие функции приводятся в действие с поста управления судна. Этот прибор используется чаще всех на каждом исследовательском судне по всему миру. Как только его поднимают на борт, пробы воды и немедленно обрабатываются. Анализ питательных веществ или микроорганизмов дает важные данные для описания океанской среды. Это стандартная процедура для океанографа.
В морских глубинах были найдены невероятно странные существа, причем большинство из них пока не изучены. Каждое новое положение видеокамеры открывает новые виды. Чтобы узнать больше о морских организмах в 2000 году была начата перепись морской жизни. Это глобальный проект по изучению глубоководных организмов. Все открытые формы жизни будут зарегистрированы. Ученые из 16 стран под руководством Норвегии участвуют в проекте по изучению экосистемы северной части Североатлантического хребта, регистрируя океанские формы жизни. За два месяца они открыли 80000 глубоководных форм жизни. Многие из них прежде не были известны. Ученые предполагают, что в глубинах проживает 10 миллионов видов, а на суше около 1,4 миллиона. Причудливый мир темноты принадлежит исключительно животным, ведь растения не могут существовать без света. Здесь нет даже водорослей, хотя некоторые формы жизни похожие на растения на самом деле животные. Они используют тонкие листовидные отростки, чтобы вылавливать из воды микроорганизмы.
В этой пустынной темноте удаленной от центра жизни найти пищу очень трудно. Так что когда умирает кит это чудо для обитателей морских глубин. Мертвый кит подобен оазису дающий за раз столько пищи, сколько обычно попадает сюда за тысячу лет.
самое современное исследовательское судно в мире «Maria S. Merian»
«Maria S. Merian
» самое . Спущенное на воду в 2007 году, оно является первым научным судном, построенным в Германии за последние 15 лет. На борту судна может работать 20 ученых. В их распоряжении лаборатория, оборудованная для самых разных исследовательских миссий. Это исследовательское судно может идти 48 часов, не загрязняя воды, благодаря технологии «чистый корабль». Данная технология означает, что сточные воды и нечистоты не сливаются в море. Все жидкие отходы отправляются в специальный танк и хранятся там. Часть их может быть позже переработана, и снова использована на борту. Для науки это значит, что сточные воды не попадают ни в морскую воду ни в образцы. Никаких посторонних примесей, только чистая морская вода.
Многие научные проекты зависят от чистоты воды, например, проект по поиску рассеянности металлов. Этим веществам с недавних пор придается особое значение, и это не впервые. Они появляются в морской воде лишь в очень небольших количествах, но без этих элементов микроорганизмы вроде водорослей не могут расти в море. С помощью специального ковша ученые проводят точнейший анализ. Даже подъемное устройство сделано из синтетического волокна, чтобы избежать малейшего замутнения.
Различные измерители на борту исследовательского судна «Maria S. Merian» позволяют ученым следить за сложными экспериментами из центра управления, а чтобы не потерять из вида сложную технику, находящуюся под водой несколько лет, запускается робот-зонд или буй.
Кроме того у буя-измерителя может быть и своя особая задача. Так сотни буев стали частью масштабного проекта по изучению морских глубин мира, который получил название АРГО.
В программе по получению данных из морских глубин в режиме реального времени участвует 26 стран. Учёные очень ценят возможность отправлять такие буи, ведь эти маленькие датчики могут очень им помочь. В мировом океане сейчас находится 3000 буев, которые могут передавать данные в любую погоду, шторм или штиль. Это дает возможность ученым впервые получать достаточно данных, чтобы они могли уверенно сказать нагревается ли океан, уменьшается ли количество кислорода, и как это влияет на соленость. Для этого буй опускается на глубину 2 тысяч метров и дрейфует по течению. Через 10 дней он медленно поднимается на поверхность, одновременно с этим измеряя температуру, соленость и другие параметры. Оказавшись на поверхности, буй передает полученные данные, а также свои координаты на береговые центры через спутник. Каждый буй передает собранные данные каждые 10 дней. Так создается глобальная сеть доступная с каждого компьютера. Впервые эти данные стали доступными каждому ученому в мире.
Проект АРГО это своего рода глобальная океаническая метеостанция, за работой и маршрутом каждого отдельного буя можно следить благодаря компьютерной анимации. Это очень мощный инструмент для изучения климатических изменений. С помощью 3 тысяч однотипных буев-измерителей АРГО собирает данные о состоянии всего мирового океана.
Именно эта информация очень важна для будущей деятельности в морских глубинах, ведь права на разработку ресурсов морских глубин скоро будут пересмотрены. Территория шириной 200 морских миль вокруг континентального шельфа будет принадлежать соответствующему государству, поэтому все прибрежные страны желают тщательно исследовать свою подводную территорию, надеясь расширить свой континентальный шельф и обеспечить себя ресурсами в будущем. Широко известен правовой спор по поводу Северного полюса. Пять стран соперничают за господство над морскими глубинами скованными льдами: Россия, Норвегия, Дания, США и Канада. Причина проста - ресурсы. В соответствии с исследованиями 90 миллиардов баррелей нефти и втрое больше природного газа, не говоря уже о минеральных отложениях, находятся подо льдами северного полюса. Но технологии подводной добычи пока мало используются. Впереди всех Норвегия. Компания StatoilHydro извлекает природный газ на глубине 1000 метров, где построена первая в мире фабрика по добыче природного газа с морского дна.
Исследования пока находятся на ранней стадии. Маленькими шагами, но с большими усилиями ученые приобретают важнейшие знания, но уже стало ясно, что морские глубины сильнее влияют на всю планету, чем когда-либо предполагалось. И никто не знает, что еще ждет нас там. Наши шумные аппараты приносят свет в царство темноты, возможно, отпугивая настоящих властителей подводного мира, и заставляя их опускаться еще глубже.
Почти до начала XX века человечество имело слабое представление об океанах. Основное внимание уделялось континентам и . Именно они открывались взору путешественников в эпоху Великих открытий и в более позднее время. Об океане за это время стало известно в основном лишь то, что он почти втрое больше, чем вся суша. Под поверхностью воды оставался огромный неведомый мир, о жизни которого можно было лишь догадываться и на основе разрозненных наблюдений строить различные предположения. В гипотезах, особенно фантастических, недостатка не было, однако фантазия оказалась беднее действительности.
Океанографическая экспедиция, проведенная на корвете «Челленджер» в 1872-1876 гг., Получила такое количество новых сведений, что над их обработкой 70 ученых трудились целых 20 лет. Изданные результаты исследования составили 50 больших томов.
Этой экспедицией впервые было обнаружено, что дно океана имеет очень сложный рельеф, что и в глубинах океана существует жизнь, несмотря на царящий здесь мрак и холод. Многое из того, что мы сейчас знаем об океанах, было обнаружено впервые, хотя экспедиция «Челленджера» лишь приподняла край завесы над неведомым миром океанских глубин.
В годы первой мировой войны изучение больших глубин океана стало возможным благодаря применению эхолота. Принцип действия его очень прост. В донной части судна установлен прибор, который посылает в глубину океана сигналы. Они доходят до дна и отражаются от него. Специальный звукоулавливатель подхватывает отраженные сигналы. Зная скорость распространения сигнала в воде, по времени, затраченному на прохождение сигнала до дна и обратно, можно определить глубину океана в данной точке. С изобретением ультразвукового эхолота изучение дна океана значительно продвинулось вперед.В 40-е годы нашего века был изобретен акваланг (от лат. aqua - вода и англ. lung - легкое). Это аппарат, помогающий человеку дышать под водой. В двух баллонах акваланга содержится запас воздуха, позволяющий человеку пробыть в океане на глубине погружения не более 100 метров 1,5-2 часа. Изобретен акваланг французами Ж.И.Кусто и Э.Ганьяном.
При исследовании больших глубин применяют такие подводные аппараты, как батискафы и батисферы. Батискаф (греч. bathus - глубокий и skaphos - судно) - самоуправляемый аппарат для исследования морских глубин. Водоизмещение батискафа до 220 тонн, экипаж состоит из 1-3 человек. Он свободно опускается на дно и поднимается на поверхность. Батискаф состоит из прочного шара - гондолы для размещения экипажа и аппаратуры, системы жизнеобеспечения, средств связи. Легкий несущий корпус заполнен балластом и жидкостью, более легкой, чем вода. Эта жидкость обеспечивает батискафу хорошую плавучесть. На батискафе «Триест» в 1960 году Жак Пикар с помощником погружался в Марианский желоб (см. ) глубиной около 11 000 метров для исследования больших глубин океана.
Батисфера, в отличие от батискафа, представляет собой аппарат, состоящий из стальной кабины, которую на стальном тросе опускают с борта корабля. В современных батискафах и батисферах устраиваются специальные отсеки с иллюминаторами, оборудованные прожекторами. Через специальные камеры ученые могут выходить из аппаратов и путешествовать по . В конце 1965 года был благополучно испытан аппарат французского океанолога Ж.И.Кусто. Этот аппарат содержит приспособления, при помощи которых в случае аварии он может всплыть самостоятельно.