Гидротермы образуются при взаимодействии горячей магмы и придонной воды. Образование гидротерм — глобальное явление, имеющее большое значение для Мирового океана и для Земли в целом. На дне Красного моря впервые они были обнаружены в 1964 г. Это были впадины, заполненные горячим и очень соленым рассолом. Содержание солей в нем составляет около 300 г. на литр. Примерно в 10 раз больше, чем в обычной океанской воде. Несколько отличается и химический состав. В красноморских гидротермах содержится больше редких и ценных элементов.

Температура воды в красноморских впадинах была около 64 °C. Установлено, что она там постепенно повышается: примерно на один градус каждый год. Но об источниках на дне с температурой в несколько сотен градусов тогда еще никто не знал.

В 1967 г. в Институте океанологии при исследовании образцов осадков из рифтовых зон океана обнаружили, что осадки в рифтовых долинах значительно отличаются от осадков на дне в окружающем их океане. Они образованы в значительной мере из продуктов дробления скальных горных пород дна под действием тектонических движений: громадные блоки горных пород, двигаясь по разломам, растирают, словно жернова гигантской мельницы, самих себя, а продукты перетирания в виде мелких обломков минералов высыпаются на дно океана, где и образуют необычные осадки, свойственные только тектонически активным разломам.

Кроме того, в осадках рифтов срединно — океанических хребтов были найдены минералы, образовавшиеся здесь же, на месте, под действием каких‑то химических реакций. Каких именно — это предстояло выяснить. Возникла догадка — не действуют ли здесь гидротермы — горячие растворы, поднимающиеся из недр океанской коры. Чтобы не ошибиться в выводах, надо было найти хотя бы следы гидротермальных изменений в коренных породах. Нужны были образцы коренных пород, т. е. образцы кристаллических магматических пород, слагающих дно и склоны рифтовых долин.

В 1967 г. были получены и тщательно исследованы два маленьких образца породы (во время второго рейса научно — исследовательского судна «Академик Курчатов» они были подняты прямоточной трубкой со склона рифтовой долины подводного Аравийско-Индийского хребта с глубины 3500 м).

Первое же исследование показало, что оба образца относятся к породам, содержащим сульфидные минералы, т. е. минералы, состоящие из металлов и серы. Самый маленький образец был размером всего 35Х ЗОХ 20 мм. Но, как показали дальнейшие исследования, он состоял из многих минералов, в том числе титаномагентика, ильменита и халькопирита (сульфида меди и железа).

По результатам тщательного исследования, выполненного Т. В. Розановой и Г. Н. Батуриным, в 1971 г. была опубликована статья «О рудных гидротермальных проявлениях на дне Индийского океана», в которой говорилось об обнаружении в образце продуктов распада твердых растворов железо — титановых минералов. Последнее возможно при температурах 400–500 °C.

Изучение под микроскопом халькопирита показало своеобразный характер зерен. Они образовали решетчатую структуру, так называемые двойники превращения, возникающие при температуре не ниже 550 °C. Значит, рудные минералы образовались в результате наложения нескольких стадий гидротермальных минерализаций на кристаллическую породу. Все это было обнаружено в образце породы, найденном на поверхности дна Индийского океана. Кажется, все ясно. Но делать вывод, что минералы, требующие около 500 °C для своего образования, там и появились, было еще рано. Это противоречило всем канонам. Гидротермы с температурой в несколько сотен градусов еще не были найдены на дне океанов…

В 1976 г. Т. В. Розанова опубликовала вторую научную работу — «О керолите, пирротине и триолите в осадках впадины Хэсса». В ней сообщалось о результатах исследования образца породы из впадины Хэсса, который был найден в океане в 1972 г. во время восьмого рейса научно — исследовательского судна «Дмитрий Менделеев». Начальником этой экспедиции был А. П. Лисицын — глава советской школы морских геологов, занимающихся изучением современного осадкообразования в Мировом океане. Осадки на дне океанов образуются непрерывно, круглые сутки. Если будем знать, что сегодня движется в толще воды вниз, то будем знать, какой осадок образуется на дне завтра. Пробы воды с разных глубин и особые ловушки на дне океана дают много ценной информации об этом.

Впадина Хэсса — загадочное образование на дне Тихого океана в точке с координатами 2°12′ с. ш. и 101°35′ з. д. Эту точку вы можете найти на рельефной карте дна Тихого океана (см. рис. на с. 38). Впадина расположена в осевой зоне подводного Галапагосского хребта вблизи его стыка с Восточно — Тихоокеанским поднятием. В последние годы этот район дна Тихого океана привлекает особое внимание исследователей.

На глубине 5 тыс. м впадина Хэсса имеет длину всего 6,5 миль при ширине около 2 миль. Склоны впадины круто уходят вниз. Она похожа на гигантский каньон со слегка наклонным дном, которое находится на глубинах в пределах' 5200–5376 м. Морские геологи называют впадину изолированной тектонической депрессией. Последнее означает, что она образована тектоническими силами.

Впадина была найдена в 1970 г. американской экспедицией. А теперь она привлекает внимание геофизиков как центр раздвижения литосферных плит. Образец из впадины был поднят драгой.

Подъем драги — всегда событие в любой экспедиции. А если драга поднимается из такой малоисследованной впадины, как впадина Хэсса, то событие особое. В этот раз на осмотровый стол из драги вывалилась целая тонна донного ила! Но не серого, как обычно, а пестро окрашенного: оттенки зеленого, голубого, красного цветов. Раньше такое в океане не встречалось. Драга принесла богатый улов.

Окружившие стол сотрудники экспедиции быстро разбирают образцы, каждый — по своей специальности. Кое‑что отобрала для анализа и Т. В. Розанова. А когда она протирала тряпкой стол, почувствовала какой‑то твердый комочек. Осмотрела его — серенький жесткий обломок, залепленный илом. Помыла его под струей воды. Как будто ничего особенного. По всей видимости, обычный фораминиферовый песчаник. Таких было, кажется, много. Хотела бросить за борт. Но — стоп! Почему серый? Решила посмотреть его под микроскопом. Под микроскопом неожиданно засверкали грани кристаллов. Образец оказался очень ценным. Определить его состав в судовой лаборатории не удалось. Только много времени спустя было установлено, что образец относится к редкой ассоциации минералов. Но как он мог образоваться во впадине? Не просто на дне океана, а именно во впадине? Это обстоятельство имело решающее значение. В теоретических построениях Розановой глубокие рифты и впадины в океанской коре уже прочно связались с высокой температурой воды в них. Не во всех, конечно, а только в тех, откуда были взяты образцы пород. После исследования образца из впадины Хэсса она окончательно убедилась в этом.

Два японских автора за несколько лет до этого опубликовали научную работу, в которой описали лабораторные опыты по искусственному созданию ассоциации минералов, по своему составу очень похожей на то, что было найдено во впадине Хэсса. Для этого им потребовалась температура от 400 до 600 °C при давлениях от 0,5 до 3 килобар.

Вторая работа Розановой заканчивалась довольно решительным выводом, что изменению подверглись современные геологические образования. А гидротермальные растворы, преобразовавшие этот осадок, поступавшие на поверхность дна океана, имели температуру более 350 °C.

Однако до признания работы было еще далеко. Убеждение в справедливости доводов советского ученого пришло только после того, как в Тихом океане были действительно обнаружены источники с очень горячей водой, имеющей температуру, близкую к указанной. Горячие гидротермы были открыты с помощью подводного обитаемого аппарата «Алвин». Исследования первоначально были начаты в рифте Срединного атлантического хребта франко — американской экспедицией «Фамоус». Но в этом районе гидротермальная активность оказалась слабой. Поэтому работы были перенесены в Тихий океан. Здесь успех превзошел самые смелые ожидания. Были открыты не только мощные поля гидротерм с разной температурой, но и особые экологические оазисы, населенные невиданными существами.

Подтвердились предположения молодого советского ученого. Пожалуй, это единственное открытие в океанологии, сделанное под геологическим микроскопом.

Ведущие ученые считают наличие сейсмических поясов главным признаком для определения современных границ между отдельными плитами. Границы между плитами на дне океанов определяются экспериментально с помощью особой измерительной техники — многоканального сейсмического профилирования.

При движении плиты могут раздвигаться между собой. Процесс раздвижения соседних плит называется спредингом. Он имеет особое значение для образования гидротерм. Спрединг наблюдается в рифтовых долинах срединно — океанических хребтов.

На рельефной карте дна Атлантического океана в левой части (см. рис. на с. 77) хорошо виден Срединно — Атлантический хребет. Он змейкой вьется по дну почти по меридиану от Антарктиды вверх на Север, к просторам Северного Ледовитого океана. В разных частях по своей длине хребет имеет отдельные названия. В Арктическом бассейне он заканчивается тремя параллельными горными хребтами: Гаккеля, Ломоносова и Менделеева.

В одном месте часть Срединно — Атлантического хребта выходит на поверхность — это остров Исландия. Образован он базальтовой лавой, поднявшейся на поверхность из рифтовой долины хребта. Сам хребет остался, разумеется, внизу.

Исландия — страна огнедышащих вулканов, гейзеров и горячих источников. Отопление более половины жилых домов, школ, больниц, теплиц и промышленных предприятий ведется там за счет гидротерм. Есть даже электростанции на гидротермах, как у нас на Камчатке. Гидротермальные источники дают очень большой тепловой поток: 2,210¹² больших калорий в год на 80 тыс. км срединных хребтов. Эта цифра — до 30 % всего теплового потока на земном шаре. В 250 км от Северного полярного круга тепло гидротерм помогает выращивать огурцы, дыни, помидоры, цветы и бананы!

За счет извержения подводного вулкана 14 января 1963 г. территория Исландии увеличилась на 3,75 км₂ — образовался островок. Извержения вулканов (их около 200, причем 30 — действующих) здесь происходят в среднем каждые пять лет. Страной льдов и огня называют Исландию.

По оси каждого срединного хребта четко прослеживается глубокая рифтовая долина. Хребет как бы рассечен по всей длине на две части — восточную и западную. Симметричность строения склонов вправо и влево по осевой линии хребта свидетельствует о сходстве происходящих здесь процессов по обе стороны. В правой части карты находится Срединно-Индийский хребет. На нем также хорошо видна рифтовая долина.

Дно океанов в основном горы. Этот удивительный факт был установлен всего четверть века назад. Совсем недавно считалось, что дно океанов — плоская равнина и там нет ничего интересного, за исключением редких подводных гор. Вершины некоторых из них выходят на поверхность — это острова. И только.

Глобальная система срединно — океанических хребтов имеет суммарную длину около 80 тыс. км. Подобных гигантских горных систем нет на поверхности Земли. Вершины многочисленных подводных гор возвышаются над дном океана на 2,5–3 км, а ширина хребтов у основания доходит до 2–3 тыс. км.

Как показывают наблюдения с подводных обитаемых аппаратов, склоны рифтовых долин, обращенные к оси хребтов, очень круты. Там часто встречаются обрывистые уступы высотой в несколько сотен метров. По геологическому строению рифтовых долин ученые судят о протекающих в них геофизических процессах. А они там идут довольно бурно. Рифтовая долина — одно из самых загадочных образований срединных хребтов. Это щель в таинственные недра нашей планеты.

Если взять пробы донного грунта, а потом определить в лаборатории их возраст, то окажется, что с удалением от оси рифтовой долины возраст пород будет возрастать.

Именно так поступили американские исследователи в 1968 г., когда с помощью плавучей буровой вышки «Гломар Челленджер» им впервые удалось взять для анализа образцы донных пород на разных расстояниях от оси Срединно — Атлантического хребта. Одновременно был определен возраст намагниченности образцов. Оказалось, что он также увеличивается при удалении от хребта. Периодически измеряется и знак намагниченности.

Исследования привели ученых к выводу, что в рифтовых долинах срединных хребтов образуется новая океанская кора, которая постепенно расползается в обе стороны от породившей ее долины.

На дне океанов как бы работает гигантский конвейер. Он переносит молодые блоки литосферных плит от места их зарождения к континентальным окраинам океанов. Дорога, как правило, длинная — ведь блоки плит должны пересечь половину ширины океана. А скорость движения маленькая.

Пусть плита образовалась в рифтовой долине на расстоянии 1500 км от ближайшего берега. Примем для простоты подсчета скорость ее перемещения ≈10 см/год. Чтобы достичь берега, этой плите потребуется 15 млн. лет. По дороге на плите будут накапливаться различные осадки. К концу путешествия их максимальный возраст, как показали исследования, будет около 10–15 млн. лет. По прохождении своего пути плита опустится в глубоководный желоб и нырнет под континент, обратно в астеносферу, из которой она образовалась в рифтовой долине (конечно, расплавившись по мере погружения). Так замыкается круг жизни каждой литосферной плиты. Литосферный конвейер работает не непрерывно, а дискретно, т. е. прерывисто, скачками. Об этом свидетельствуют последние данные.

На рельефной карте Тихого океана (см. рис. на с. 38) особенно хорошо видно кольцо глубоководных желобов, окружающих океан по окраинам. Его называют огненным кольцом. Кольцо — одно из самых беспокойных мест планеты. Еще не размягчившиеся как следует блоки литосферных плит «со скрипом» погружаются в тесное пространство желобов. Поэтому в районе огненного кольца часто возникают землетрясения.

Когда начинается спрединг и края соседних литосферных плит расходятся, в образовавшуюся между ними щель снизу поднимается магма — базальтовый расплав из астеносферы. Вещество астеносферы находится в состоянии, близком к плавлению. Поэтому оно способно течь. Считается, что расплав обладает свойствами ньютоновской жидкости и имеет вязкость порядка 10²⁰ — 10²¹ пуаз (при ламинарном течении имеет постоянную вязкость, не зависящую от режима течения в области докритических значений числа Рейнольдса). Но не из всей астеносферы, а из ближайшего приповерхностного магматического очага, или камеры. Так называется еще мало изученная горячая ячейка в астеносфере, откуда происходит излияние магмы в рифтовую долину. Не всегда поднимающаяся вверх магма идет на «мирное строительство» новой коры океана. Иногда, и, к сожалению, нередко, она изливается на поверхность Земли. Тогда она грозит бедой всем, кто окажется поблизости. Так, летом 1984 г. в районе порта Рабаула (Новая Гвинея) начались подземные толчки с магнитудой до 5,5 по шкале Рихтера. Магнитудой называется логарифм отношения, в числителе которого стоит максимальное смещение земной поверхности в волне, или максимальная скорость, а в знаменателе — аналогичная величина для землетрясения, магнитуда которого принята за 0. Частота толчков достигала 1400 в месяц! Трясло через каждые полчаса. Ученые связывают это длительное землетрясение с подъемом большого участка земной коры на дне бухты Бланч. За последние 2 года он поднялся примерно на метр. Здесь на дне имеются разломы в коре океана, которые активизировались в последние 10 лет.

Специалисты пришли к выводу, что в этом месте выталкивается на поверхность содержимое магматического очага. Образуется новый вулкан, бурное извержение которого считается вполне реальным. В район развертывающихся событий пришло несколько научно — исследовательских судов. Ученые получили уникальную возможность непосредственно наблюдать процесс образования вулкана.

Но вернемся к процессам в рифтовых долинах. В щель между плитами, образовавшуюся в результате спрединга, сверху низвергается вода. Возникает противоборство огня и воды. Поднявшийся по щели магматический расплав постепенно затвердевает на уровне, соответствующем гидростатическому равновесию. Это означает, что блоки вновь образовавшихся литосферных плит плавают на поверхности астеносферы, как куски льда на поверхности воды.

Одновременно с отвердением идет химическая реакция гидратации (взаимодействие магмы с водой, сопровождающееся образованием гидратных соединений), в результате которой постепенно образуется новая кора океана.

При следующих вспышках тектонической активности вновь образовавшиеся блоки поднимутся выше через верхние края плит, толкая перед собой ранее образованные. Именно поэтому возраст пород дна увеличивается с удалением от оси рифтовой долины. В рифтовых долинах образуется много глубоких трещин. Глубина их достигает 3 км, ширина разная, часто всего несколько миллиметров. Их можно видеть из подводных обитаемых аппаратов. Расчеты показали, что ширины щели всего в 3 мм уже достаточно для циркуляции в ней морской воды. Широкая циркуляция воды по глубоким трещинам приводит к образованию гидротерм.

В трещинах при контакте соленой воды с раскаленным базальтом первоначальный химический состав воды и ее температура изменяются. Вода сильно нагревается и насыщается ионами марганца, железа, кремния, цинка, калия и других элементов. Происходят химические реакции между элементами, содержащимися в соленой воде океана и вымываемыми из слоев базальта. В результате на поверхность дна океана обратно выходят струи гидротерм, значительно отличающиеся по своему химическому составу от обычного состава воды океана. Гидротермы образуются не только в зонах спрединга, но и в зонах трансформных разломов. Так называются места на дне океанов, где края плит скользят друг по другу, не расходясь и не сближаясь, более или менее параллельно. В таких районах также много глубоких трещин, куда проникает вода океана и где, следовательно, может происходить образование гидротерм.

Интенсивность процесса образования новой коры определяется скоростью спрединга (числом сантиметров, на которые расходятся за один год две соседние литосферные плиты). Это очень важный параметр. Скорость считается малой, если она меньше 6 см/год, большой — если больше 6 см/год.

Медленно расширяющиеся хребты составляют половину всей системы срединно — океанических хребтов. В них гидротермальная деятельность не столь интенсивна, как в быстро расширяющихся. Но они считаются перспективными в смысле поиска полезных ископаемых (полиметаллических руд). Предельной еще недавно считалась скорость 15 см/год. А теперь появилось сообщение об обнаружении сверхскоростного спрединга. Он открыт в южной части Восточно-Тихоокеанского поднятия (Галапагосский хребет). Здесь скорость раздвижения плит достигает 16 см/год. Считается, что это — самая высокая скорость спрединга на Земле.

Суммарная скорость расхождения двух плит не означает, что скорости обеих плит равны. Например, в районе Фамоус (Атлантика) суммарная скорость равна 2,4 см/год, но скорость с восточной стороны выше, чем с западной.

Скорость 3 см/год соответствует скорости около одного микрометра в секунду (10^-7 см/с). Примерно с такой скоростью растут некоторые деревья, движутся ледники и частицы при броуновском движении. Скорости такого порядка измеряются с помощью лазерных допплеровских анемометров (ЛДА). Именно с помощью этих интересных приборов были измерены и скорости движения литосферных плит.

Вспомним принцип эффекта Допплера: спектр сигнала, отраженного от движущегося предмета, отличается от спектра первоначального сигнала. Например, тон звукового сигнала электрички, проходящей без остановки мимо платформы, на которой вы стоите, заметно изменяется на слух в процессе ее движения. Когда она быстро подходит, частота звука ее сигнала заметно нарастает — звук становится более высоким, а когда она миновала платформу и удаляется от вас, звук не только делается более тихим, но и понижается его частота — звук становится басовитым. Происходит это потому, что при приближении поезда скорость самого источника, т. е. гудка, складывается со скоростью распространения звука в воздухе. В результате каждую секунду в ухо попадает большее число звуковых волн. Неподвижный наблюдатель слышит повышение тона гудка. При удалении поезда все происходит наоборот — в единицу времени попадает меньшее число звуковых волн, что соответствует кажущемуся уменьшению высоты тона гудка для неподвижного наблюдателя.

При изучении движения литосферных плит пользуются не акустическими сигналами, а электромагнитным излучением от лазеров. Первоначально были созданы стационарные, т. е. неподвижные, установки. Они позволили измерить скорость передвижения отдельных горных вершин. Подобные измерения производятся, например, в Гималаях.

А теперь сделан удачный опыт измерения скорости перемещения литосферных плит, находящихся на поверхности Земли, с помощью спутников.

Для этой цели английские ученые создали космическую систему из одиннадцати искусственных спутников, находящихся на разных высотах: от 1 до 6 тыс. км. На спутниках смонтированы зеркала, отражающие импульсы лучей лазеров, посылаемых с поверхности Земли. Отсчет времени с момента посылки лучей до момента их возврата позволяет с необходимой точностью измерять движения плит, образующих земную кору. Еще никто не измерил скорость перемещения плит на дне океана в зоне рифтов или в зоне сейсмических поясов.

Ученые опускают туда донные сейсмографы — особые магнитофоны, способные улавливать очень низкие частоты. Они часто регистрируют там микроземлетрясения, о которых на поверхности никто и не догадывается. Донные сейсмографы — очень чувствительные приборы. Они записывают шорохи и шумы, возникающие при самых малых подвижках плит, вблизи которых они установлены на дне. Развивается новая область сейсмологии, которая должна помочь людям своевременно получить информацию о надвигающемся землетрясении.

Рифтовые зоны относятся к числу наиболее изученных районов срединных хребтов. Они — в центре внимания ученых разных специальностей. Как устроен гигантский механизм, заставляющий плиты перемещаться? По этому поводу высказано много различных гипотез и сделано большое количество экспериментов, но число вопросов не уменьшилось. Например: почему в низкоспрединговых хребтах наблюдается боковое поднятие сбросовых ступеней по краям рифта? Почему их нет там, где происходит быстрый спрединг?

Что такое субдукция и что она может? Если две литосферные плиты движутся навстречу друг другу, т. е. сходятся, то настает момент, когда они сталкиваются. Развивается процесс поддвига и погружения одной из плит под другую. Такой процесс называется субдукцией. Зоны, где она происходит, интересны с точки зрения поиска полезных ископаемых.

Фотография внутренних волн, образовавшихся в стеклянной трубке.

Диаметр линзы был в пределах 65–74 км, а ее центр находился на глубине примерно 1 тыс. м. Относительно этого горизонта линза имела несимметричную форму: ее нижняя часть несколько более растянута по вертикали, чем верхняя (см. рис. на с. 136).

На рисунке на с. 136 приведены построенные С. Л. Мещановым изотермы, характеризующие распределение температуры воды в линзе и около нее. Это — разрез по меридиональному направлению, сделанный на широте 19°40′ с. ш.

На рисунке на с. 137 дано распределение температуры воды для глубины 1 тыс. м в горизонтальной плоскости. На обоих рисунках линза четко обрисована замкнутыми линиями изотерм.

Объем линзы грандиозен — 2400 км³ воды, более теплой и более соленой, чем окружающая ее вода. Наблюдения за линзой показали, что она двигалась в северо — восточном направлении со скоростью примерно 1,1–1,6 мили в сутки. Одновременно линза вращалась в горизонтальной плоскости. Скорость вращения, измеренная на окружности линзы, около 30 см/с. Направление вращения антициклоническое.

При своем движении в толще океана линза переносит 6,6110¹⁸ Дж тепловой энергии плюс 2,8910¹¹ кг соли.

Вода, из которой состоит линза, средиземноморского происхождения. Она приходит в Северную Атлантику с нижним течением Гибралтарского пролива. Ядро линзы с температурой около 10 °C и соленостью около 36 ⁰/₀₀ образовалось при смешении средиземноморской воды с водами Атлантического океана в районе к юго — западу от материкового склона Пиринейского полуострова между параллелями 34° и 42° с. ш. и 9° и 14° з. д. в слое на глубинах от 800 до 1400 м. Больше подобной воды нигде нет. Этот район является, видимо, местом образования линз. Какие-то еще не вполне понятные причины приводят к тому, что они зарождаются именно! здесь, и в довольно большом количестве. Некоторые ученые считают, что линза образуется каждые 15 суток и живет от 1 до 3 лет. Поэтому одновременно в Северной Атлантике странствуют не менее 50 линз, а возможно, и значительно больше — до 100 и более. При таком большом количестве они, по — видимому, оказывают заметное влияние на тепловой и солевой баланс Северной Атлантики. В чем оно выражается? Все это надо исследовать.

Итак, линзы не такой уж редкий элемент структуры океана. Были они в океанах и раньше. Но их не замечали, хотя иногда измерительные приборы и показывали неожиданное повышение температуры воды в глубинах: его обычно относили за счет инверсии или интрузии.

Найдено много линз. Но еще не найдены ответы на множество вопросов, связанных с ними. Например: как образуются линзы? Почему они не смешиваются с окружающей их водой океана? Почему практически не замечено понижение температуры воды в линзе? Много ли линз в других опанах? Как долго они живут и какую роль играют они там? Зачем‑то ведь они нужны?

Скользкая вода. В 1968 г. английские ученые, наблюдая за движением яхт в прибрежной полосе, заметили, что иногда они движутся быстрее, чем обычно. Этот эффект получил название «скользкое море». Возникновение эффекта было объяснено сни жением потерь корпусов яхт на турбулентное трение.

Коэффициент турбулентного трения в приповерхностном слое воды значительно уменьшался благодаря образованию в водах залива устойчивой стратификации. При наличии устойчивой стратификации турбулентные пульсации в приповерхностном слое воды подавляются. Поэтому корпус яхты, не очень глубоко сидящей в воде, испытывает значительно пониженное сопротивление своему движению. Овладение этим секретом позволило английским яхтсменам одержать победу на Олимпиаде в Акапулько.

Оставался неясным вопрос, имеет ли эффект скользкой воды местный характер, или он возможен и в условиях открытого океана. Физические условия возникновения скользкой воды не были установлены. Никто не связывал образование скользкой воды с особенностями дневного прогрева верхнего слоя океана.

Советские ученые А. В. Соловьев и В. Н. Кудрявцев недавно провели в Атлантическом океане интересные эксперименты, позволившие получить ответы на эти важные вопросы (работа проводилась в экваториальной части Атлантики в 35–м рейсе НИС «Академик Вернадский»). Ученые связали образование скользкой воды с особенностями дневного прогрева самого верхнего метрового слоя океанской воды. Им удалось показать, что слой скользкой воды может образовываться не только в прибрежной зоне, но и в открытом океане. Они установили, что в зоне слабых ветров дневной прогрев верхнего слоя океана сопровождается образованием течения, сосредоточенного в верхнем метровом слое океана. Течение имеет явно выраженный периодический характер (с периодом в одни сутки). Оно затухает после захода Солнца и возобновляется с рассветом. Можно сказать, что это дневное, или «солнечное», течение.

Физическая причина возникновения течения связана с подавлением турбулентности в верхнем слое океана благодаря прогреву. В самом верхнем метре океанской воды поглощается до 60 % энергии солнечных лучей. Значительное поглощение солнечной радиации в этом слое воды приводит к существенному изменению турбулентного режима в нем.

Свои исследования ученые начали с измерения распределения температуры вблизи поверхности океана с помощью всплывающего зонда. Это дало точные данные о профиле температуры. Измерение скорости дневного приповерхностного течения производилось при помощи двух дрифтеров. Так называются небольшие поплавки с подводными парусами.

Один дрифтер имел парус с центром на глубине 35 см от поверхности, второй — на глубине 5 м. Оба дрифтера одновременно выпускались в океан со шлюпки в одной точке на расстоянии примерно в 1 км от судна. Через 20 мин положения обоих дрифтеров определялись при помощи судовой радиолокационной станции. Дрифтер с малозаглубленным парусом двигался значительно быстрее второго, практически остававшегося на месте. Расхождение между дрифтерами позволяло определить скорость течения. Погрешность измерения скорости оценивается экспериментаторами цифрой ±2 см/с. В течение февраля — апреля 1987 г. было проведено 30 серий измерений. Они подтвердили первоначальные результаты. Так было обнаружено новое периодическое течение в открытом океане.

Вместо заключения. Творческий подход, изобретение измерительных приборов или использование давно известных по новой методике непрерывно открывают нам новые стороны «Великого Неизвестного».

Исследования океанологов каждый год приносят нам новые данные о Мировом океане. Например, в ходе эксперимента ХЭБЛ (Heigh Energy Benthic Boundary Layer Experiment) было обнаружено много необыкновенных явлений. Одно из них — подводные штормы. На глубине около 5 тыс. м, у дна, возникают подводные течения со скоростью до 70 см/с. Они поднимают осадки и взмучивают воду. Возникают слои замутненной воды толщиной в несколько сотен метров. Они висят над дном, как тучи песка над Сахарой во время пыльных бурь. Ученые назвали их нефелоидными слоями. Концентрация и распределение по размерам взвешенных частиц в них могут служить важным источником информации об активности придонных течений и свойствах поверхности дна.

Открытия в Мировом океане имеют не только высокое научное значение, часто они важны и для решения практических запросов народного хозяйства. Открытие подводных залежей ценных руд — один из примеров. Для быстрого использования таких открытий необходимо творческое участие новых сил — молодежи.

В заключение хочется привести замечательные слова академика П. Л. Капицы:

«Для правильного обучения современной молодежи нужно воспитывать в ней творческие способности, и делать это надо… начиная со школьной скамьи… Это фундаментальная задача, от решения которой может зависеть будущее нашей цивилизации не только в одной стране, но и в глобальном масштабе, задача не менее важная, чем проблема мира и предотвращения атомной войны».

Краткий словарь специальных терминов

Адвекция — медленный перенос отдельных слоев воды в толще океана в горизонтальном направлении.

Апвеллинг — подъем холодных глубинных вод на поверхность океана.

Волны Россби — особый класс волн, связанных со сферичностью Земли. Такие волны бывают в атмосфере и в океане. В обоих случаях восстанавливающей силой для колеблющихся частиц (воздуха или воды) является сила Кориолиса.

Гидротермы — горячие минерализованные источники на дне океанов.

Градиент — возрастание или убывание какой‑либо физической величины на единицу длины.

Двойная диффузия — физический процесс, вызванный значительной разностью в скоростях молекулярной диффузии тепла и соли в океанской воде; приводит к образованию сложной микроструктуры в толще океана.

Диполь — два электрических заряда, равных по величине и противоположных по знаку. В океанологии этот термин применяется для описания грибовидных течений, где роль разноименных зарядов выполняют два вихря с противоположными направлениями вращения.

Железомарганцевые конкреции — минеральные образования, содержащие гидроокислы марганца и железа, а иногда и более ценные металлы, встречающиеся на дне океанов.

Инверсия — повышение температуры воды с глубиной. Инверсия может быть и в других полях, например — в поле плотности, когда плотность уменьшается с глубиной.

Интрузия — процесс внедрения магмы в толщу земной коры.

Когерентные структуры — применительно к грибовидным течениям этот термин означает согласованность процессов (течений), происходящих в симметричных частях «гриба».

Конвекция — перенос тепла струями воды.

Литосферные плиты — крупные жесткие блоки литосферы (верхней оболочки Земли), находящиеся в постоянном движении. Они перемещаются по астеносфере от зоны растяжения (спрединга) в срединных хребтах к зоне всасывания (субдукции). Наблюдаются также перемещения плит вдоль трансформных разломов.

Промилле (⁰/₀₀) — единица измерения солености морской воды, т. е. сколько весовых частей солей приходится на 1 тыс. весовых частей воды.

Стратификация — разделение водной толщи на слои различной плотности. В Мировом океане она возникает главным образом благодаря изменениям температуры и солености.

Хемолитотрофные бактерии — микроорганизмы, использующие для своего питания минеральные неорганические вещества.