Страница 9 из 47
Ученым абсолютно ясно, что до превращения гипотезы гидромагнитного динамо в строгую теорию еще далеко. Для этого гипотеза земного динамо должна четко ответить хотя бы на вопросы, которые сформулировал советский геофизик С. И. Брагинский еще в 1967 г. Л. Г. Касьяненко и А. Н. Пушков привели их в следующем виде.
Почему геомагнитное поле в основном представляет собой диполь, направленный вдоль оси вращения Земли?
Почему существует меньший, но довольно значительный поперечный диполь (наклон магнитной оси), а также сложного вида недипольные составляющие поля?
Почему эти отклонения от осевого диполя испытывают вариации с периодами порядка 1000 лет?
Почему происходят короткопериодные вековые вариации с периодами порядка 100 лет и менее?
Почему происходит западный дрейф поля и вековых вариаций и чем объясняется корреляция неравномерностей дрейфа с флуктуациями в скорости вращения Земли?
Почему основной диполь и другие характеристики поля испытывали колебания с периодом порядка 10 000 лет?
Почему происходили многократные изменения знака оси диполя в прошлом (то есть почему менялись местами Северный и Южный магнитные полюса)?
Почему переполюсовки поля происходили за время порядка 10 000 лет и как именно протекал этот процесс?
Почему за огромные промежутки времени 108– 109 лет величина магнитного поля сохранилась приблизительно неизменной?
Почему за время существования Земли происходили большие систематические перемещения магнитных полюсов по ее поверхности?
Вопросы, вопросы и еще раз вопросы. Со времени их постановки прошло более 20 лет. Но ни на один исчерпывающего, убедительного, количественного ответа еще нет. Как видим, парадоксы земного магнетизма до сих пор не разъяснены. Впереди у геофизиков непочатый край работы, впереди новые экспедиции в далекие моря и океаны.
Существуют ли глубинные реки в океане?
В середине XX в. океанологи в основном описали систему поверхностных течений Мирового океана. Ученые определили многие параметры этих течений: их мощность, то есть количество воды, переносимой в секунду; скорость; температуру поверхностного слоя и др. Но им было ясно, что знания характера движения поверхностных вод явно недостаточно для составления целостной картины движения водных масс в толще океана. А эти знания просто были, необходимы, без них нельзя было объяснить' многие парадоксы полей температур и солености океанических вод, нельзя было подойти к составлению прогнозных математических моделей поведения системы океан – атмосфера.
Первое крупное открытие, изменившее во многом представления океанологов о характере движения океанических масс воды, было сделано в Тихом океане. Как часто бывает, новое явление было обнаружено как бы случайно. В 1951 г. американские рыбаки начали лов рыбы на экваторе с помощью глубинных сетей. С удивлением они обнаружили, что их сети относит на восток, хотя мощное Южное Пассатное течение увлекало рыбацкие суда на запад.
Об этом загадочном явлении стало известно американскому океанологу Таунсенду Кромвеллу. Он организовал исследования в экваториальных водах Тихого океана, результатом которых явилось обнаружение под Южным Пассатным течением на экваторе противотечения со скоростью, достигающей местами 150 см/с.
Эта подводная река протянулась вдоль экватора от Соломоновых до Галапогосских островов на протяжении 8000 миль, имеет ширину 150–250 миль, причем толщина слоя воды, перемещающегося на восток, достигает 300 м. Вначале противотечение назвали Экваториальным. Позднее оно было переименовано в течение Кромвелла, который погиб в 1958 г. в авиационной катастрофе.
В дальнейшем течение Кромвелла исследовали и экспедиции на «Витязе». Чтобы исследовать течение по всему профилю и на разных глубинах, ученые использовали буйковые станции с самописцами течений. Выяснилось, что это течение в поперечном сечении имеет форму буквы «П». Внизу в ложбине этого течения, направленного на восток, обнаружен еще один самостоятельный и тоже мощный поток. И что поразительно, так это постоянство такой сложной гидродинамической модели. Даже если на пути течения оказываются острова, то оно лишь огибает их с двух сторон, сохраняя затем первоначальную структуру.
В 1959 г. на борту «младшего брата» «Витязя» – НИС «Михаил Ломоносов» работала в Атлантическом океане экспедиция под руководством Г. П. Пономаренко. В ходе исследований ученые сделали выдающееся открытие: ими было открыто экваториальное подповерхностное противотечение, названное именем Ломоносова.
В последующих рейсах это глубинное противотечение было детально исследовано. Ученые обнаружили поразительное природное явление: на глубине от 75 до 200–400 м в глубине океанских вод текла как бы мощная подводная река шириной 200–250 миль. По вертикали эта река простиралась приблизительно на 200 м. Течет она вдоль экватора со скоростью 100–120 см/с под поверхностным Южным Пассатным течением и направлена в противоположную сторону, то есть с запада на восток. Его мощность довольно значительна и равна примерно половине мощности Гольфстрима.
Глубинное противотечение Ломоносова представляет собой явно выраженный поток вод, пересекающий Атлантический океан от берегов Южной Америки до берегов Африки. Экспедициями «Михаила Ломоносова» оно было прослежено и изучено на протяжении более 2600 миль. Это открытие самым существенным образом изменило представление ученых о циркуляции водных масс тропической Атлантики и явилось также эпохальным событием в истории океанологии. Мало того, с борта «Михаила Ломоносова» в этот период было открыто и другое глубинное противотечение, струящееся в океане под поверхностным Бразильским течением. Так навсегда в историю океанологии вошло наше НИС «Михаил Ломоносов».
Это судно было построено в 1957 г. для Морского гидрофизического института АН СССР по инициативе его директора академика В. В. Шулейкина и являлось плавучим филиалом института с 17 лабораториями, где 65 ученых – гидрофизиков, морских геологов, гидрохимиков и др. – имели все условия для напряженной исследовательской работы. Судно, построенное в ГДР, было неплохо для того времени оснащено научным оборудованием и исследовательскими лебедками.
Интересно, что непосредственно в ходе экспедиционных рейсов на судне была создана и испытана одна из первых автоматизированных систем сбора, передачи и обработки данных экспедиционных гидрофизических исследований. Судно явилось первым НИС, на котором была установлена и применена для автоматизации сбора и обработки научных материалов ЭЦВМ «Днепр».
Вспоминая о раскрытых учеными «Михаила Ломоносова» загадках морских течений, уместно привести благородные пророческие слова великого Ломоносова, чье имя на борту судна, о пользе мирного научного мореплавания: «О, если бы все труды, заботы, издержки и бесконечное множество людей, истребляемые и уничтожаемые свирепством войны, были обращены на пользу мирного научного мореплавания! Не только бы уже открыты доныне неизвестные области обитаемого мира и соединенные со льдом берега у недоступных доныне берегов, но могли бы быть, кажется, обнаружены неустанным усердием людей тайны самого дна морского. Насколько возросло бы наше благосостояние от обмена избыточествующих вещей между народами и насколько бы ярче заблистал свет наук после раскрытия новых тайников природы!»
Открытие противотечения Ломоносова было воспринято мировой научной общественностью как крупная победа советской морской науки. На сессии Межправительственного океанографического комитета в Париже в сентябре 1962 г. была принята международная программа исследований противотечения Ломоносова. К его изучению, помимо океанологов СССР, подключились ученые США, Аргентины, Бразилии, Франции и других стран. За открытие и исследование этого противотечения тропической Атлантики группа ученых Морского гидрофизического института АН УССР во главе с директором института академиком АН УССР А. Г. Колесниковым была в 1970 г. удостоена Государственной премии СССР. В списке лауреатов достойное место занял первооткрыватель противотечения Ломоносова Георгий Петрович Пономаренко.