Для того чтобы разобраться в вопросе, как и почему движется вода в океане, вначале нужно обратиться к движению воздуха в атмосфере. Солнце неравномерно нагревает Землю: и атмосферу, и поверхность Мирового океана. Экваториальные широты нагреваются сильнее, чем полярные, из-за угла падения солнечных лучей. На экваторе солнечный свет падает почти перпендикулярно поверхности Земли, концентрируя больше энергии на меньшей площади и нагревая ее сильнее, в то время как в высоких широтах солнечные лучи падают под более острым углом, рассеиваясь на большей поверхности. Холодный воздух более тяжелый, чем теплый, и атмосфера стремится прийти к равновесию, когда на всей поверхности Земли снизу находится холодный воздух, а сверху – теплый. Холодный воздух из полярных широт стремится опуститься вниз и растечься вдоль поверхности Земли до экватора. Теплый экваториальный воздух формирует компенсационное течение, то есть поднимается наверх и двигается в обратную сторону, от экватора к полюсам, замещая холодный воздух, уходящий с полюсов к экватору. Эти движения теплого и холодного воздуха между полюсами и экватором охватывают не всю атмосферу, а лишь самую нижнюю ее часть, тропосферу. Верхняя граница тропосферы находится на расстоянии 6–18 километров от поверхности Земли, что составляет очень малую часть атмосферы, чья толщина достигает 2–3 тысяч километров. Но тропосфера – самая плотная часть атмосферы, так как она находится ближе всего к Земле, в ней содержится 80% массы всей атмосферы и 99% массы атмосферного водяного пара и аэрозолей.

Благодаря перераспределению теплых и холодных воздушных масс, в тропосфере формируются так называемые ячейки циркуляции тропосферы. Если бы Земля не вращалась вокруг своей оси, то, вероятно, в атмосфере их было бы всего две – в Северном и Южном полушариях. На экваторе воздух бы поднимался, часть его в верхних слоях тропосферы двигалась бы на север к Северному полюсу, другая часть – на юг к Южному полюсу. На обоих полюсах воздух бы опускался, и возникало бы движение воздуха от полюсов к экватору в нижних слоях тропосферы. В итоге вся крупномасштабная циркуляция воздуха (то есть система замкнутых воздушных течений) на Земле описывалась бы этими двумя круговоротами.

В реальности в земной тропосфере формируется не две ячейки циркуляции, а целых шесть. Причина этому – эффект Кориолиса. Он возникает из-за того, что планета вращается вокруг своей оси: атмосферные и океанические потоки в Северном полушарии постепенно смещаются вправо относительно своей траектории движения, а в Южном полушарии – влево. В частности, горизонтальные ветровые движения в атмосфере оказываются не параллельными меридианам Земли, а заворачивают вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. По этой причине воздух, поднявшийся вверх на экваторе, не добирается до полюса по кратчайшему пути, так как постепенно заворачивает вбок. В районе 30-х градусов широты в Северном и Южном полушариях направление ветра оказывается параллельным экватору. Воздух больше не продвигается на север, из-за чего охлаждается и опускается. По этой же причине в полярных районах опускающийся холодный воздух также доходит только до параллелей, расположенных в районе 60-х градусов северной или южной широты. Там его движение становится параллельным экватору, полярный воздух нагревается и начинает подниматься вверх. Так формируется вторая пара ячеек. Еще одна пара образуется посередине, между 30-ми и 60-ми градусами. Так крупномасштабный процесс горизонтального и вертикального движения воздуха в тропосфере разбивается на шесть ячеек, по три в каждом полушарии, которые как шестеренки крутятся в тропических, умеренных и полярных широтах.

Рис. 7.Ячейки циркуляции в тропосфере

Тропическая пара ячеек тропосферной циркуляции образует пассаты, сильные и стабильные ветры, которые дуют у поверхности Земли от тропиков к экватору: с северо-востока на юго-запад в Северном полушарии и с юго-востока на северо-запад в Южном полушарии. В противоположную сторону направлены западные ветры – аналогичные пассатам стабильные ветры у поверхности Земли, характерные для умеренных широт. Открытие пассатов и западных ветров позволило европейским мореплавателям разработать быстрые и стабильные торговые маршруты для парусных судов вначале через Атлантический, а потом и через Тихий океан. По-английски пассаты даже назвали trade winds, что дословно означает «торговые ветры». Зоны слабых ветров между пассатами и западными ветрами, находящиеся в обоих полушариях в районе 30–35° широты, и по-русски и по-английски назвали конскими широтами. Из-за продолжительных штилей в этих широтах капитаны судов часто избавлялись от лошадей, когда начинались проблемы с пресной водой.

Итак, циркуляция в тропосфере образуется из-за неравномерного нагрева Земли солнечными лучами и затем модифицируется из-за вращения Земли. Пассаты и западные ветры задают направления доминирующих ветров непосредственно над поверхностью океана и разгоняют крупномасштабную циркуляцию в Мировом океане. Если бы на Земле не было суши, то вода в океане между Северным и Южным тропиком двигалась бы на запад, разгоняемая пассатами, а в умеренных широтах – на восток под действием западных ветров. Но океаны ограничены материками, поэтому все западные и восточные течения рано или поздно встречаются с сушей и вынуждены менять свое направление. Есть только одна зона в тропических и умеренных широтах Мирового океана, где можно обогнуть планету, не встречая суши. Это место находится в Южном полушарии к северу от Антарктиды, и в нем формируется самое мощное течение в Мировом океане, называемое Антарктическим циркумполярным течением или течением Западных Ветров.

Рис. 8.Пассаты и западные ветры

Во всех остальных участках тропических и умеренных широт циркуляция Мирового океана разбивается на пять крупных круговоротов: по два в Атлантическом и Тихом океанах и еще один – в Индийском океане. В Тихом и Атлантическом океанах эти пары круговоротов, как сцепленные шестеренки, вращаются в противоположных направлениях: по часовой стрелке к северу от экватора и против часовой – к югу от экватора. Индийский океан практически полностью лежит в Южном полушарии, поэтому в нем формируется только один большой круговорот к югу от экватора.

Рис. 9.Пять основных круговоротов в Мировом океане

Стоит сразу оговориться, что приведенные схемы циркуляции атмосферы и океана – это определенное упрощение и осреднение общей картины. Это не значит, что и воздух, и вода двигаются всегда в указанных направлениях, что их движение непрерывное и постоянное. Эти схемы говорят скорее о том, что в среднем за длительный срок именно в указанном направлении переносятся воздушные или водные массы, то есть это доминирующее направление переноса. При этом в каждый конкретный момент времени и направление ветра, и направление морских течений может быть очень разным и сильно отличаться от этих схем.

Общая схема (пять круговоротов и Антарктическое циркумполярное течение) на базовом уровне описывает, как устроена система течений в Мировом океане. Эта крупномасштабная система течений захватывает верхние несколько километров толщи океана, с глубиной скорости этих течений постепенно уменьшаются. Однако при более подробном рассмотрении простая картина распадается на многочисленные течения более сложного вида. Они зависят от расположения морских берегов и островов, от глубин, от господствующих в тот или иной сезон года ветров, поэтому более подробная карта течений выглядит гораздо сложнее, чем просто пять круговоротов.

Рис. 10.Схема течений в Мировом океане

У многих течений есть названия, и самое известное среди них – Гольфстрим. В бытовом смысле под именем Гольфстрим подразумевают целую систему переходящих друг в друга течений, который образуют северо-западную треть большого круговорота в Северной Атлантике. Все начинается в районе Карибского моря и Мексиканского залива, откуда течение Гольфстрим несет свои воды на север вдоль побережья Северной Америки. Эти теплые воды уже под именем Северо-Атлантического течения пересекают Атлантический океан и достигают берегов Северной Европы. Значительная доля этих вод распространяется дальше на северо-восток вдоль побережья Норвегии под именем Норвежского течения и достигает Мурманской области под именем Нордкапского течения.

Рис. 11. Система течений Гольфстрим

Течения бывают теплые и холодные: это определяется не их абсолютной температурой, а тем, теплее они или холоднее, чем окружающие воды. Если, например, течение направлено с юга на север, то в Северном полушарии в большинстве случаев оно будет переносить более теплые южные воды в северном направлении и будет называться теплым. Гольфстрим и его продолжения – Северо-Атлантическое, Норвежское и Нордкапское течения – это примеры теплых течений; они очень значимы, потому что влияют на климат в одной из наиболее густонаселенных частей мира – Западной и Северной Европе. Не только из-за своего влияния на трансатлантические перевозки, но и благодаря своей роли в формировании европейского климата вся система течений Гольфстрим так хорошо известна и входит в число наиболее изученных течений в Мировом океане. Благодаря Нордкапскому течению не замерзают порт Мурманск и подходы к нему с запада, хотя он расположен на 69° северной широты. От Мурманска до Северного полюса всего 2340 километров, средняя температура зимой в городе составляет –10 °C, но в отдельные дни и недели бывает и гораздо холоднее – до –40 °C. И все равно море никогда не замерзает из-за постоянного притока относительно теплых вод (от +1 до +4 °C) с Нордкапским течением.

Рис. 12. Антарктическое циркумполярное течение

Выше мы уже упоминали Антарктическое циркумполярное течение, единственное крупномасштабное течение, которое не встречает на своем пути никаких препятствий в виде материков. В начале XXI века в дополнение к четырем существующим океанам – Тихому, Атлантическому, Индийскому и Северному Ледовитому – стали выделять Южный океан, который с юга ограничен Антарктидой, а с севера – как раз Антарктическим циркумполярным течением. Это мощное течение фактически создает водный барьер, который изолирует Южный океан от всего остального Мирового океана. Условия в южных частях Тихого, Атлантического и Индийского океанов, к северу от барьера, очень сильно отличаются от условий к югу от него, что и стало причиной выделения Южного океана как отдельной сущности. Существование Антарктического циркумполярного течения и ограниченный водообмен между полярными широтами (Южный океан) и умеренными широтами (южные части Тихого, Атлантического и Индийского океанов) в Южном полушарии – одна из основных причин, почему в Антарктиде так холодно.

В XX веке, благодаря появлению точных океанологических приборов, а потом и спутниковых измерений, систему течений Мирового океана удалось изучить тщательнее, и оказалось, что картина еще более сложная. Вообще из космоса можно измерять очень разные свойства поверхности моря – температуру, соленость, концентрацию различных веществ, высоту волн, уровень моря и многое другое. При этом все эти измерения не прямые, а косвенные. Температура поверхности моря не измеряется термометром, как происходит в случае судовых измерений, а рассчитывается более сложным образом. Любой объект испускает электромагнитные волны, называемые тепловым излучением, с интенсивностью, зависящей от температуры объекта. Тепловое излучение, исходящее с поверхности океана, улавливается специальными спутниками и пересчитывается в температуру над местом пролета спутника. Если скомпоновать данные с различных пролетов и с различных спутников, то строится карта распределения температуры для всего Мирового океана (кроме акваторий, находящихся подо льдом и недоступных для спутниковых измерений).

Соленость поверхностного слоя океана рассчитывается еще более замысловато. Ключ для расчетов – скорость испарения воды с поверхности океана. Очевидно: чем выше температура воды, тем она интенсивнее испаряется. Однако соленость тоже в значительной степени влияет на этот процесс: более соленая вода испаряется медленнее, чем более пресная. Таким образом, зная температуру и соленость поверхности океана, можно рассчитать интенсивность испарения. В чем хорошо проявляется скорость испарения? В концентрации водяного пара в воздухе непосредственно над морской поверхностью. Чем быстрее испаряется вода, тем больше водяного пара оказывается в воздухе. А теперь можно сделать и обратную операцию, на которой и основаны спутниковые измерения солености океана. Вначале спутниковые датчики по излучениям на разных длинах волн определяют, во-первых, температуру воды и, во-вторых, концентрацию водяного пара в воздухе непосредственно над поверхностью океана. По этим данным и вычисляется соленость поверхности океана.

Удивительно, но этот сложный способ измерения солености действительно работает и достаточно точен. Придумать и реализовать его было очень непросто. Если температуру поверхности океана из космоса научились измерять в самом начале космической эры, в конце 1960-х годов, и в наши годы измеряется она с пространственным разрешением в десятки метров, то первые спутники, измеряющие соленость поверхности океана, появились на 40 лет позже, в конце 2000-х, и пространственное разрешение у них в тысячу раз хуже – десятки километров. Вот такое капризное свойство моря – соленость: очень важное и очень сложно измеряется.

А что с течениями? Их тоже можно измерять со спутников, причем также очень косвенным методом. Для этого используется спутниковая альтиметрия: измеряется расстояние от спутника до поверхности океана, по которой строится рельеф поверхности океана. Оказывается, поверхность океана совершенно не плоская, как можно подумать, глядя на стакан воды. Вся она состоит из возвышений и впадин, но они не такие резкие и заметные, как холмы и горы на суше. Характерный масштаб у них следующий: на расстоянии в 100 километров уровень моря меняется на десятки сантиметров. Причина формирования рельефа океана – как бы парадоксально это ни звучало, – уже знакомый нам эффект Кориолиса, возникающий из-за вращения Земли вокруг своей оси. Вихри образуются по всей площади Мирового океана из-за неустойчивости течений. Когда в океане образуется круговорот, в зависимости от направления вращения он формирует либо выпуклость, либо впадину, так как сила Кориолиса либо сгоняет воду в центр круговорота, либо, наоборот, вытягивает ее из центра. Направление вращения, при котором формируется впадина (или дивергенция), называется циклоническим, а выпуклости (или конвергенции) формируются антициклоническим вращением.

Рис. 13. Циклонические и антициклонические вихри в океане

Итак, вода в океане не ровная, но сложный рельеф поверхности океана совершенно не виден глазом с суши или палубы корабля. Полноценное понимание того, как выглядит этот рельеф, сложилось только в 1980-е и 1990-е годы, когда начали достаточно точно измерять уровень моря из космоса, и это стало одним из главных открытий в физической океанологии второй половины XX века. Космические измерения показали, что абсолютно весь Мировой океан покрыт возвышениями и впадинами, то есть круговоротами или вихрями, которые находятся в постоянном движении. Оказалось, что в океане практически нет прямых течений: они все меандрируют, то есть извиваются, в результате чего образуются вихри. Так, например, система течений Гольфстрим – это не просто поток воды, который начинается у Флориды и пересекает Атлантический океан в направлении Европы. С обеих сторон от Гольфстрима отделяется множество вихрей, которые крутятся в разные стороны, но все равно постепенно дрейфуют в одном направлении, к Европе. То же самое происходит и со всеми другими крупномасштабными течениями в Мировом океане. Вращение Земли вокруг своей оси в определенном смысле «перебалтывает» морские течения и разбивает их на множество вихрей. Все это мы видим по данным спутниковой альтиметрии.

Рис. 14. Вихри Гольфстрима

Но можно шагнуть и дальше – научиться рассчитывать скорость течения на поверхности океана по данным спутниковой альтиметрии. Итак, весь океан разбит на вихри. Направление вращения вихрей определить несложно: если возвышение находится в Северном полушарии, то вращение происходит по часовой стрелке, а если для впадины – против часовой. В Южном полушарии ровно наоборот. С направлением течения в вихре разобрались; а что со скоростью? Скорость движения воды напрямую связана с высотой и горизонтальными размерами возвышения или впадины. Чем больше наклон морской поверхности, тем выше скорость вращения, которую можно рассчитать в каждом конкретном вихре по данным альтиметрии. А движение вихрей как отдельных структур можно определять, сравнивая ежедневные данные спутниковой альтиметрии. По ним четко видно, какие вихри в какую сторону двигаются, как они зарождаются, сливаются друг с другом и через некоторое время исчезают. Именно так и рассчитывают течения в Мировом океане в масштабе всей планеты.

До настоящего момента мы в основном говорили о горизонтальной циркуляции в океане. Теперь настало время разобраться с вертикальными движениями воды. Если посмотреть на океан в разрезе, от поверхности до дна, то мы обнаружим, что он состоит из множества разных слоев. Толщина слоев варьируется от нескольких десятков метров до нескольких километров. Вода внутри каждого отдельного слоя имеет относительно однородную температуру и соленость, а вот между разными слоями температура и соленость сильно меняются. Значения температуры и солености воды в слое определяют плотность этого слоя, фактически – насколько он более тяжелый или легкий по сравнению с другими слоями. Самые легкие воды в океане находятся на поверхности, далее идут слои вод с более высокой плотностью, а у дна расположены самые плотные и тяжелые воды.

Итак, океан – это слоеный пирог из вод разной плотности, и каждый слой занимает в этом пироге свой уровень. Если в каком-то месте в этот слоеный пирог откуда-то со стороны притечет новая водная масса, то она будет опускаться вниз или подниматься вверх, вплоть до глубины, где ниже будет лежать вода с большей плотностью, а выше – с меньшей плотностью. Вот такая происходит сортировка слоев воды сверху вниз по возрастанию плотности.

Но если все слои в океане занимают свое стабильное место, то что должно произойти, чтобы морская вода в каком-то слое стала двигаться по вертикали вверх или вниз, то есть всплывать или тонуть? Для этого должна измениться ее температура или соленость. Нагревание воды уменьшает ее плотность, а охлаждение, наоборот, увеличивает. Так же и с соленостью: опреснение воды уменьшает ее плотность, а осолонение – увеличивает. Конвекция, то есть вертикальное движение воды, вызванное изменением ее плотности в результате изменения температуры или солености, происходит во многих местах в Мировом океане. В основном конвекция приводит к опусканию вод, так как почти всегда изменение температуры и солености океана происходит в поверхностном слое – в результате воздействия солнечных лучей, атмосферы, стока рек, морских льдов. На больших глубинах практически нет процессов, которые могли бы изменить температуру и соленость больших объемов морских вод. Процессы нагрева или опреснения поверхностных вод уменьшают их плотность, но эти воды и так были наверху, и им некуда больше подниматься. А вот охлаждение и осолонение вод может приводить к очень значительному опусканию морских вод. В полярных районах охлаждение поверхностных вод приводит к их опусканию на сотни метров и даже несколько километров вниз.

Кроме изменения температуры и солености морских вод, то есть изменения их физических свойств, вертикальные движения воды могут быть вызваны и динамическим внешним воздействием. Эти вертикальные движения воды называются апвеллингом (подъемом вод с глубины на поверхность) и даунвеллингом (опускание вод с поверхности на глубину). Наиболее простой и наглядный пример такого процесса – ветровой прибрежный апвеллинг. Когда ветер дует вдоль берега, что типично для многих прибрежных районов океана, он приводит в движение прибрежные морские воды. Из-за эффекта Кориолиса течение вод отклоняется от направления ветра; это может происходить как в направлении берега, так и в направлении открытого моря. Если поверхностный слой воды отгоняется от берега, то в более глубоком слое возникает компенсационное течение: непосредственно у берега глубинные воды начинают подниматься на поверхность, замещая ушедшие поверхностные воды. Этот процесс называется ветровым прибрежным апвеллингом. Если ветер дует в противоположную сторону и формируется нагон поверхностных вод на берег, то происходит обратный процесс, даунвеллинг. В этом случае, когда поверхностные воды достигают берега, они начинают заглубляться и опускаются на глубину. Воды в океане могут опускаться с поверхности на глубину и подниматься из глубин на поверхность и в результате других динамических процессов, не связанных с ветром, – например, в центрах вихрей, в результате действия приливов и при обтекании подводных хребтов глубинными течениями.

Рис. 15. Апвеллинг и даунвеллинг

Для биологических процессов в Мировом океане особенно важен процесс апвеллинга, подъема вод. Для того чтобы в поверхностном слое океана бурлила биологическая активность – развивался фитопланктон, затем его поедал зоопланктон, рыба и далее вверх по пищевой цепочке, – необходимо сочетание ряда факторов. Во-первых, для биологической активности важно поступление солнечного света, который является основной энергией для живых организмов. Из-за этого высокая биологическая продуктивность (за редким исключением) возможна только в верхнем слое моря, до глубин в 100–200 метров, куда поступает большое количество солнечного света. Второй очень важный фактор развития жизни в океане – наличие растворенных в воде биогенных веществ (углерода, азота, фосфора, кремния, железа и других), из которых фитопланктон и строит свои тела в процессе фотосинтеза, используя солнечную энергию. Если в поверхностный слой нет постоянного притока биогенных веществ, то они постепенно выводятся из этого слоя. Часть умерших организмов опускается в глубинные воды и разлагается там, то есть за пределами верхнего слоя океана. Таким образом, без постоянной подпитки концентрация биогенных веществ со временем снижается, что понижает и биологическую продуктивность. Из-за этого значительная часть поверхности океана имеет достаточно низкую продуктивность. Подпитка биогенными веществами поверхностного слоя происходит в местах, куда впадают реки (чьи воды насыщаются биогенными веществами из почвы) или где происходит апвеллинг. Глубинные воды океана, наоборот, почти везде богаты биогенными веществами, так как их там никто не потребляет: нет солнечной энергии и невозможен фотосинтез. Поэтому в результате апвеллинга в поверхностный слой поступают богатые биогенными веществами глубинные воды. В число наиболее продуктивных акваторий в Мировом океане входят районы частых прибрежных апвеллингов, например, побережья Перу, Намибии, Мавритании и Калифорнии. В этих водах живет огромное количество рыбы, и ведут промысел рыбаки многих стран мира.

Рис. 16.Глобальный океанический конвейер

В Мировом океане есть несколько акваторий в полярных широтах, где происходит активное опускание воды в результате конвекции и переход воды из поверхностного слоя в глубинный или придонный. Также есть несколько мест, где воды из глубинных слоев интенсивно поднимаются на поверхность в результате апвеллингов. Оказалось, что эти вертикальные движения связаны между собой горизонтальными течениями. Вода, которая опускается с поверхности на дно океана в Северной Атлантике, распространяется по дну на юг, огибает Африку, достигает Индийского и Тихого океанов, где возвращается на поверхность. В поверхностном слое эта вода распространяется назад – через Тихий и Индийский океан в Северную Атлантику, – и круг замыкается. Весь этот цикл, называемый глобальным океаническим конвейером, занимает около тысячи лет. Понимание единства системы течений поверхностных, глубинных и придонных вод в Мировом океане стало одним из важнейших открытий физической океанологии в конце XX века.

Выше мы поговорили про горизонтальные и вертикальные течения в океане, которые приводят к перемещению воды на большие расстояния. В океане есть и другие движения, которые, по сути, гоняют воду на одном месте, туда-обратно. Имя этим движениям – приливы. Главная сила, которая вызывает приливные колебания, – это притяжение морской воды Луной и Солнцем. Это единственное значимое движение океана, которое вызывается не солнечной радиацией (прямо или косвенно, например, из-за ветра, который образуется в результате неравномерного нагрева атмосферы), а имеет другой источник энергии. Из-за вращения Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца области наибольшего притяжения воды на Земле к этим космическим объектам все время смещаются, что и приводит к периодическим повышению и понижению уровня по всей площади Мирового океана. Движение по вертикали приводит к формированию и горизонтальных движений, приливных течений.

Рис. 17.Схема образования лунного прилива на Земле

Луна расположена ближе к Земле, чем Солнце, и ее приливообразующая сила примерно в два раза выше, чем у Солнца. Если бы Земля не вращалась и вся ее поверхность была покрыта океаном, то притяжение Луны образовало бы два возвышения поверхности океана: ровно напротив Луны и с противоположной стороны Земли. Из-за вращения Земли вокруг своей оси эти возвышения находятся в движении, поэтому в течение суток (а точнее, в течение лунных суток, которые чуть длиннее земных суток – 24 часа 50 минут) в каждую точку дважды приходит максимальное возвышение (прилив) и максимальное понижение (отлив).

Высокая вода прилива двигается в противоположную сторону относительно вращения Земли и поэтому замедляет его. Земные сутки по этой причине увеличиваются на 1,5 миллисекунды за столетие. Фактически энергия вращения Земли преобразуется в тепловую энергию при трении океанской воды о морское дно. То же самое происходит и с вращением Луны, несмотря на то, что на ней нет океана. Приливообразующая сила Земли влияет на твердую поверхность Луны, в результате чего вращение Луны вокруг своей оси синхронизировалось с ее вращением вокруг Земли. В результате этой синхронизации Луна обращена к Земле всегда одной и той же стороной. Замедление вращения Земли также приводит к постепенному отдалению орбиты Луны от Земли со скоростью около 4 сантиметров в год. Вот так движение вод Мирового океана оказывает значимое влияние на движение Земли и Луны.

Рис. 18.Сизигийный и квадратурный приливы

Влияние Солнца приводит к образованию то более сильных (сизигийных), то более слабых (квадратурных) приливно-отливных колебаний. При наиболее сильных сизигийных приливах Земля, Луна и Солнце выстраиваются в линию, и притяжение воды Солнцем усиливает притяжение Луной. В случае наибольшего квадратурного прилива Солнце притягивает участок океана, находящийся под прямым углом относительно линии между Землей и Луной, и влияние Луны ослабляется.

Из-за наличия суши, разных глубин в океане и влияния эффекта Кориолиса реальные приливные колебания в Мировом океане имеют гораздо более сложный вид. Удивительно, но в Мировом океане есть около 15 амфидромических точек, где приливные колебания отсутствуют. Приливные колебания обегают вокруг этих точек по часовой или против часовой стрелки. Приливы также очень малы в полуизолированных морях, до которых почти не доходят колебания из открытого океана. Так, например, в Черном и Балтийском морях амплитуда прилива не превышает нескольких сантиметров.

Рис. 19.Приливные колебания Мирового океан

В некоторых прибрежных зонах приливные колебания, наоборот, гораздо сильнее, чем в среднем в океане. Когда прилив загоняет воду из открытого моря в сужающийся залив, то из-за инерционности процесса уровень моря в вершине залива может резко увеличиваться. Если в открытом океане амплитуда прилива не превышает нескольких десятков сантиметров, то в некоторых заливах они могут быть больше 10 метров. Самые высокие приливы в России с амплитудой в 13 метров (как высота пятиэтажного дома) наблюдаются в Пенжинской губе, расположенной между полуостровом Камчатка и материком. Приливы в заливе Фанди, расположенном на атлантическом побережье Канады, еще выше – до 18 метров.

Приливные колебания уровня моря особенно хорошо заметны вблизи пологих берегов, когда каждые сутки большие прибрежные зоны осушаются и вновь заполняются морской водой. С одной стороны, это позволяет собирать морские организмы, живущие в приливно-отливной зоне, а с другой стороны – затрудняет судоходство. Именно поэтому прогнозирование приливных колебаний и приливных течений с античных времен было важнейшей прикладной задачей океанологии. Разобраться с этим удалось лишь к середине 18 века. Сейчас приливы и отливы – одно из самых хорошо изученных явлений в океане.

В некоторые порты в отлив даже нельзя войти, приходится ждать прилива, высокой воды. Но есть места, где приливы и отливы влияют на движение не только судов, но и наземного транспорта. Такие места называются отливными дорогами – это сухопутные дороги, которые проходимы только в отлив, а в прилив оказываются под водой. Самые знаменитые отливные дороги находятся в Англии и во Франции. Дорога Пассаж-дю-Гуа длиной 4 километра известна с XVII века. Проехать по ней можно дважды в день, в течение трех часов наиболее низкой воды, и только в хорошую погоду. В другое время или в шторм дорога затапливается водой. На дороге каждые 500 метров стоят вышки, на которых можно спастись в случае резкого ухудшения погоды. На этой дороге проводятся региональные соревнования по бегу и даже периодически проходит один из этапов велогонки «Тур де Франс». Брумвей, еще одна знаменитая отливная дорога в Великобритании, работает уже больше 600 лет. В отличие от Пассаж-дю-Гуа, который представляет собой путь с материка на остров, Брумвей – это дорога вдоль берега моря по мелководью, по которой удобно доехать на острова в дельте реки Крауч. Брумвей достаточно длинный, 8 километров, и открывается для проезда дважды в сутки на 6–7 часов.

Некоторые отливные дороги функционируют не каждый день, а только в периоды наиболее сильного отлива. В предельном случае приливная дорога открывается только несколько раз в год, что, например, происходит между двумя южнокорейскими островами – Чиндо и Модо. В честь такого события устраивается большой фестиваль. В России тоже есть знаменитая отливная дорога, которая, правда, представляет собой скорее отливную тропинку. Эта тропинка расположена во Владивостоке и соединяет маяк Токаревского с берегом. Во время отлива можно посуху дойти до маяка, но если пропустить время и не успеть вернуться, то придется идти либо босиком, либо в мокрой обуви.

Волны – один из главных символов моря, ведь когда мы смотрим на море, то почти всегда их видим. Поверхность воды очень подвижная, и любое достаточно сильное воздействие приводит к появлению поверхностных волн, то есть волн на границе океана и атмосферы. Ветер – главная причина образования поверхностных волн. Как правило, ветровые волны делятся на два типа, длинные и короткие. Ветровые волны, которые образуются в море здесь и сейчас, – короткие. Длина волны, то есть расстояние между соседними пиками волн, в этом случае, как правило, составляет единицы и десятки метров. При сильном ветре длина ветровых волн может достигать сотен метров, а амплитуда, то есть размер волн по вертикали, может быть до 10–20 метров. Когда ветер успокаивается, короткие ветровые волны переходят в длинные волны, которые называются зыбью. Длина волны у зыби – уже сотни метров, и зыбь распространяется далеко от места образования. Бывает, что в безветренную погоду в океане все равно сильно качает – это мертвая зыбь, последствие недавнего сильного ветра где-то в отдалении.

Волны-убийцы – аномально высокие (20–30 метров) и крутые одиночные волны, которые образуются в океане. Эти волны с интригующим названием являются еще одним опасным, но достаточно экзотическим явлением в Мировом океане. Свидетельства об эпизодических наблюдениях волн-убийц имеются с начала XIX века. Видимо, лишь в это время появились достаточно крепкие суда, которые были способны выдержать воздействие этих волн и не затонуть. В открытом океане при спокойной погоде и небольшом волнении неожиданно возникает отдельная очень высокая волна, которая может затопить суда или повредить береговую инфраструктуру. Научное сообщество не доверяло этим свидетельствам, и лишь в конце XX века существование волн-убийц было подтверждено полноценными измерениями и спутниковыми наблюдениями.

Механизм образования волн-убийц до сих пор не до конца понятен. Есть несколько теорий, каким образом энергия нескольких небольших волн складывается и образуется одиночная волна в несколько раз выше фоновых. Ученым даже удалось проверить один из механизмов и экспериментально воспроизвести небольшую волну-убийцу в гидрофизическом бассейне, где проводятся эксперименты с движением воды. Вне зависимости от механизма образования, волна-убийца появляется внезапно, и капитаны судов к ней обычно не готовы. Но такие волны, конечно, редкость. Спутниковые наблюдения позволили оценить, что в среднем во всем огромном Мировом океане они возникают один раз в сутки. Именно поэтому они и остаются малоизученными.

Волны могут образоваться не только на границе океана и атмосферы, но и в толще морских вод, на границе между слоями различной плотности. Такие волны называются внутренними волнами. Внутренние волны, как и поверхностные, образуются в результате возмущений на границе между слоями воды, и чем более четкая эта граница (то есть чем больше различаются два слоя по плотности), тем более выражены внутренние волны. Одной из основных причин образования внутренних волн служат приливы, которые не только влияют на поверхность моря, но и приводят в движение всю его толщу. Другая частая причина формирования внутренних волн – взаимодействие течений с неоднородностями морского дна, например, обтекание возвышенностей на морском дне.

Внутренние волны могут быть очень большими по амплитуде: десятки и даже сотни метров. В глубинных слоях океана, куда не доходит энергия ветра, внутренние волны – это один из основных механизмов вертикального перемешивания вод. Они могут никак не проявляться на поверхности, а могут приводить к образованию сликов, полос и пятен на поверхности моря. Если посмотреть в хорошую погоду на открытое море с возвышенности, то можно увидеть, что его поверхность не однородная, она покрыта множеством сликов самой причудливой формы. Многие из этих сликов и есть проявления внутренних волн, которыми полон океан.

В идеальных условиях волна – это колебания воды вверх-вниз, которое не приводит к ее движению по горизонтали. В реальном море ветровое волнение неоднородно, поэтому волны переносят воду на поверхности моря в направлении своего распространения. Из-за этого переноса, называемого дрейфом Стокса, на берегу моря сразу за зоной прибоя накапливаются разные плавучие объекты: водоросли, обломки деревьев, пластиковые бутылки и прочий мусор. Все это приносят к берегу и оставляют на нем накатывающие волны.

Когда ветер дует в сторону берега и в этом же направлении бегут волны, то из-за дрейфа Стокса в прибрежной зоне формируется сложная система течений. Одна из наиболее известных конфигураций течения, которая часто наблюдается в прибрежной зоне, – это разрывные, или отбойные, течения. Они очень опасны для людей, плавающих в прибережной зоне. Часто на пляжах есть специальные таблички с предупреждениями о том, что здесь могут формироваться разрывные течения. И все равно из-за них каждый год значительное число людей тонет в море.

Рис. 20.Разрывные течения

В результате волнового нагона при пологом рельефе дна и ровной линии берега перенос воды на большей части побережья направлен на берег. Из-за этого формируются мощные узкие компенсационные течения, которые выносят воду в обратную сторону – от берега в открытое море. Если купальщик попадает в подобное разрывное течение, которое начинает относить его от берега, чаще всего он просто пытается плыть назад, на берег. Так как разрывное течение очень сильное, то купальщик не приближается к берегу, у него иссякают силы, и кончиться это может трагически. Чтобы выйти из неприятной ситуации, не нужно бороться с этим течением и плыть ему навстречу. Нужно, наоборот, плыть поперек течения вдоль берега и пытаться попасть в спокойную зону, что обычно несложно сделать, так как течение узкое, не больше нескольких десятков метров. Другая тактика – успокоиться и просто неподвижно полежать на воде. Подождать пока течение вынесет в открытое море, и потом плыть к берегу – это звучит парадоксально, но разрывные течения сильны только вблизи от берега и обычно не выносят далеко в море. Есть и более общий совет: купаться лучше в зоне мысов, где нет никаких разрывных течений (иначе бы мыс размывало), а не на ровных участках берега. Эти знания очень важны для людей, которые плавают в районах, где есть разрывные течения, например, на курортах Балтийского моря. Конечно, кроме разрывных течений в море может быть множество других сильных прибрежных течений, при попадании в которые, тактики «плыть вдоль берега» или «подождать, пока течение ослабнет» не сработают. Поэтому лучше просто не купаться в море в сильный ветер, в сильную волну и в необорудованных местах.

Почему вода в море соленая? Основная причина в том, что, когда вода испаряется с поверхности моря, то есть переходит из жидкой фазы в газообразную, соль не испаряется, а остается в море. Реки, образующиеся из атмосферных осадков или в результате таяния ледников, имеют практически нулевую соленость. Тем не менее, пока реки текут по суше и взаимодействуют с ней, они вымывают горные породы. Поэтому в речной воде накапливаются в относительно небольших концентрациях (по сравнению с морской водой) разные растворенные вещества, в том числе и соль. Так миллиарды лет соль вымывается реками из суши и выносится в Мировой океан, где и остается. Именно поэтому соленость морской воды на несколько порядков выше солености рек. Существуют некоторые механизмы выведения соли из морской воды, в частности ее выпадение в виде осадка на дно, однако эти процессы достаточно медленные. Именно поэтому большая часть соли и вообще растворенных веществ, которые попадают в морскую воду, в морской воде и остаются.

В различных концентрациях в водах Мирового океана присутствуют почти все элементы таблицы Менделеева. Основной вклад в соленость океана вносят хлориды, а именно, натрий хлор (85%), а также сульфаты, гидрокарбонаты и другие соединения, представленные солями брома, фтора, калия, натрия, магния, кальция и стронция. Композиция растворенных солей (или солевой состав) в океане очень однородна: соленость в океане может быть немного больше или меньше в разных частях океана, а соотношение концентраций различных солей в открытом океане везде одно и то же. Это связано с тем, что открытый океан непрерывно перемешивается и по горизонтали, и по вертикали и солевой состав в нем выравнивается.

В составе морской воды, кроме солей, также находятся так называемые биогенные вещества – растворенные углерод, азот, фосфор, кремний, железо и другие. Они необходимы для постройки тел многих морских организмов, поэтому являются основой развития жизни в океане. Кроме того, в океане растворены многие газы: кислород, азот, углекислый газ, сероводород, метан и другие. Мировой океан играет важную роль в регулировании концентрации этих газов в атмосфере, что, в частности, влияет на климат Земли через парниковый эффект. Из-за деятельности человека парниковых газов выбрасывается больше, чем поглощается природным образом. От изменения свойств океана – в первую очередь температуры поверхностного слоя – зависит, насколько больше или меньше он будет поглощать парниковых газов, а это определяет усиление или ослабление глобального парникового эффекта.

Что может уменьшить соленость морских вод? Основные причины опреснения морских акваторий – реки, атмосферные осадки и таяние морского льда. Осадки и таяние льда, как правило, вносят небольшой и кратковременный вклад в уменьшение солености океана, не более нескольких промилле. А вот крупные реки действительно могут сильно опреснить то или иное полуизолированное море или морской залив. Увеличивать соленость морских вод могут два процесса, обратных процессам опреснения: испарение и выделение соли в процессе образования льда. Когда морская вода замерзает, часть соли не попадает в лед, а выпадает в море виде рассола.

Соленость в большей части Мирового океана достаточно однородна и составляет 32–35 промилле, то есть 3,2–3,5% от массы воды. Однако в океане есть области, где соленость сильно отличается от характерных значений. Это свойственно внутренним морям, то есть морям, водообмен которых с открытым океаном сильно ограничен и происходит через узкие проливы. Воды внутренних морей перемешиваются с водами открытого океана достаточно медленно, поэтому в них могут сформироваться аномально высокие или низкие значения солености.

Если в полуизолированное море или морской залив впадают крупные реки, и это происходит в зоне с относительно прохладным климатом, где испарение с поверхности воды невелико, то такая акватория сильно опресняется. Таких акваторий в океане достаточно много, наиболее крупные – Балтийское море, Карское море, море Лаптевых, Восточно-Сибирское море, Азовское море, Бенгальский залив, Гудзонов залив. Опреснение поверхностного слоя может влиять и на глубинные воды. Так, в Черном море поверхностная соленость в два раза ниже средней солености Мирового океана из-за большого количества речных вод, поступающих из Дуная, Днепра, Днестра и других рек. Кроме того, у Черного моря очень ограниченный водообмен со Средиземным морем через узкие и неглубокие проливы Босфор и Дарданеллы. При этом, начиная с глубин в 150–200 метров, соленость воды в Черном море повышается на 10–20%. Из-за значительного перепада солености между верхним слоем и глубинными водами между ними практически отсутствует перемешивание. Это приводит к тому, что кислород из атмосферы проникает только в поверхностный слой и не попадает ниже стометровой глубины. В результате органика, которая отмирает в верхнем слое и оседает на дно моря, разлагается в бескислородной среде, что приводит к образованию сероводорода и сероводородному заражению глубинных вод Черного моря.

А какие места в океане самые соленые? Это тоже изолированные моря, но находящиеся в жарком климате, где очень сильное испарение. Самое сильное осолонение в Красном море и Персидском заливе, соленость в них достигает 40–41‰, несколько меньше – в Средиземном море, до 38–39‰. Надо сказать, что если самые пресные области Мирового океана могут быть в два или более раз преснее, чем в среднем Мировой океан, то самые соленые акватории Мирового океана всего лишь на 15–20% более соленые.

Что же дальше происходит с более соленой и более пресной морской водой, когда она все-таки попадает из своих полуизолированных акваторий в Мировой океан? Более пресная морская вода остается на поверхности из-за того, что у нее пониженная плотность. В открытом океане на поверхность моря воздействует ветер, что вызывает интенсивное перемешивание. Поэтому соленость опресненных вод достаточно быстро повышается до средней океанической солености. Более соленые воды, наоборот, более тяжелые, поэтому, попадая в открытое море, они погружаются на большие глубины. Так как на больших глубинах перемешивание слабое, осолоненные воды могут формировать стабильные водные массы в промежуточных и придонных слоях, что и происходит в Атлантическом океане с водами из Средиземного моря и в Индийском океане с водами из Красного моря и Персидского залива.

Еще одно важное свойство морской воды – изменение ее плотности в зависимости от температуры и солености. Когда замерзает пресная вода в реке или озере, вода на поверхности остывает до температуры в 0 °C и, оставаясь на поверхности, замерзает, превращается в лед. В результате этого пресноводные водоемы замерзают достаточно быстро. Океан же замерзает медленно, потому что у морской воды при охлаждении плотность существенно увеличивается. Морская вода на поверхности моря охлаждается до температуры 4 °C, при которой достигается максимальная плотность. Вода становится более тяжелой и опускается вниз. На ее место поднимается вода еще не охлажденная и поэтому более легкая. Далее вода на поверхности опять охлаждается до 4 °C, опускается вниз, а на ее место опять поднимается еще не охлажденная вода, и все повторяется. Из-за этого океан замерзает гораздо дольше, чем пресноводные водоемы. Чтобы лед образовался на поверхности океана, необходимо охладить не верхние 10–20 сантиметров воды, как в случае пресноводных водоемов, а десятки и даже сотни метров. Из-за этого в некоторых полярных районах океана лед вообще не образуется, хотя температура воздуха там может быть достаточно низкой: за несколько месяцев холодного периода слой в сотни метров морской воды просто не успевает охладиться до температуры замерзания.

У морской воды есть очень характерные органолептические свойства – то, как наши органы чувств, то есть глаза, нос и рот, воспринимают цвет, запах и вкус морской воды. Сама по себе морская вода прозрачна, но в ней всегда плавает что-то еще: кусочки земли или ила, планктон, растворенное органическое вещество. Все это ухудшает прозрачность воды и придает ей какой-то оттенок. Морская вода может быть коричневой около устьев рек или зеленой в случае активного цветения фитопланктона. Прозрачность моря измеряется с помощью диска Секки, это просто металлический диск диаметром около 30 сантиметров, покрашенный белой или черной и белой краской. Его постепенно опускают в воду и фиксируют глубину, на которой он становится полностью не виден. Минимальные значения этой глубины могут быть 10–20 сантиметров, если вода очень мутная. Максимальные глубины, на которых можно различить диск Секки, – 50–70 метров, это возможно в самых чистых и прозрачных океанических акваториях. Рекорд в 80 метров был поставлен в море Уэдделла у берегов Антарктиды.

В большинстве случаев, когда сторонних примесей в морской воде немного, цвет у нее синий, ведь он медленнее всего поглощается в морской воде. Красный свет исчезает уже на глубине в несколько метров, желтый – на глубине 20–30 метров. Глаза глубоководных животных не различают красный цвет, поэтому можно проводить съемку подводной фауны, подсвечивая пространство перед камерой красным светом. Люди потом на видеозаписи увидят то, что было подсвечено красным, а среди снимаемых животных никто этот свет даже не заметит. Глубоководные рыбы часто и окрашены в этот незаметный красный цвет. По каким-то причинам рыбам гораздо проще вырабатывать красный пигмент для кожи, чем черный, и красный так же эффективно скрывает, как и черный.

У морской воды есть и свой ярко выраженный запах, тот самый аромат моря. Главный источник этого запаха – диметилсульфид, который вырабатывают бактерии при разложении мертвого фитопланктона. Свой вклад в морской запах вносят и водоросли и вырабатываемые ими соединения брома и йода. Сильный запах моря – верный признак повышенной биологической продуктивности!

Вкус у морской воды тоже очень характерный, горько-соленый. Соленость воде придает хлорид натрия, то есть обычная поваренная соль, которая составляет около 80% солевого состава морской воды. Горечь – это вклад хлорида магния, на который приходится еще 10%. Сульфаты магния и калия (еще 7%) придают менее явный металлический вкус. Из-за своего солевого состава морская вода вредна для человеческого организма, и пить ее нельзя. Употребление слишком соленой воды запускает процесс извлечения жидкости из клеток и межклеточного пространства, что приводит к постепенному обезвоживанию. Кроме того, сульфат магния обладает слабительным эффектом, и утоление жажды морской водой приводит к диарее и усиливает обезвоживание. Рыбы прекрасно пьют морскую воду, а человеку для утоления жажды не стоит пить ничего соленее минеральной воды. Это большая проблема для людей, оказавшихся без средств к существованию посреди океана, например, в результате кораблекрушения.

В середине 20 века француз Ален Бомбар задался целью опровергнуть биологические законы. Он отправился в плаванье через Атлантический океан в одиночку на маленькой резиновой лодке. Питаться он собирался планктоном (который он ловил носком) и сырой рыбой, а пить – сок, выжатый из рыб (каждые 4 из 5 дней), и морскую воду (в оставшийся пятый день цикла). Бомбару действительно удалось пересечь Атлантику от Канарских островов до Барбадоса за 65 дней и не умереть, хотя к концу путешествия он был уже очень близок к этому состоянию. По итогам своего путешествия он написал книгу «За бортом по своей воле», которая стала гимном безграничным человеческим возможностям и получила в те годы огромную популярность. Многие моряки, правда, подвергали большим и обоснованным сомнениям описанное в книге, в том числе то, что Бомбар действительно полностью обошелся без запасов еды и воды.

Что представляет собой Мировой океан? Это непрерывная водная оболочка земного шара, которая занимает впадины на нашей планете. Воды Мирового океана – это тонкая прослойка между твердой литосферой и газовой атмосферой. А откуда вообще взялась эта водная оболочка, откуда взялась вода на нашей планете? И как на ней появились впадины, которые занимает Мировой океан? Ответы на эти базовые вопросы не так и просты, и человечество нашло их лишь сравнительно недавно.

Вопрос о времени образования океанов до сих пор вызывает много споров среди ученых. Вода на Земле появилась в далекое даже по геологическим меркам время. Этот процесс происходил 3–4,5 миллиарда лет назад, когда планета только формировалась. Наиболее ранние представители живых форм (бактерии, археи и сине-зеленые водоросли), известные в настоящее время, жили 3,8 миллиарда лет назад. С этого времени считается доказанным существование скоплений водных растворов на Земле. Про сам процесс происхождения воды на Земле мы знаем достаточно мало, но по ряду косвенных признаков удалось создать две основные теории. Первая связывает происхождение воды с кометами и метеоритами: они падали на Землю и приносили с собой – в своем составе – воду. Вторая теория не предполагает вмешательства извне: когда-то Земля представляла собой жидкий расплавленный шар, и со временем более тяжелые вещества погрузились в центр шара и образовали железное ядро Земли, а более легкие, наоборот, были вытеснены наверх, создав мантию и земную кору. В процессе дегазации мантии и земной коры, а также вулканической активности на Земле появилась вода. Независимо от того, какой процесс был решающим для появления воды на Земле, на поверхности нашей планеты воды очень много. И большая часть этой воды содержится в Мировом океане, то есть в понижениях земной поверхности.

Рис. 21.Материковое и океаническое полушария

Воды океанов и морей на Земле распространены неравномерно. Условно поверхность Земли можно разделить на два одинаковых по площади полушария. В одном полушарии сосредоточена большая часть суши (материковое полушарие) – Евразия, Северная Америка и большая часть Африки. В другом – больше воды (океаническое полушарие); здесь находится небольшая часть Южной Америки, а также Австралия, Антарктида и часть австралийских и азиатских островов.

Если изучить и измерить рельеф всей планеты Земля, то можно составить гипсографическую кривую Земли, то есть на распределение высот и глубин на земном шаре, и увидеть, что оно очень неравномерное. На всем диапазоне значений – от –11 022 метров (глубина Марианской впадины) до +8848 метров (высота Эвереста) – есть два сегмента, которым соответствует большая часть поверхности нашего земного шара. Примерно четверть площади поверхности Земли приходится на первый сегмент – от –200 до +900 метров, – что соответствует невысокой суше и неглубокому морю. Второй сегмент – морские глубины от 3 до 6 километров – занимает около половины площади поверхности Земли.

Геологические исследования показали, что эти два максимума соответствуют двум типам земной коры – континентальной и океанической. Каким же образом они связаны? Для этого надо обратиться к строению Земли. Большая часть Земли состоит из ядра и мантии. Земная кора и верхняя часть мантии (до глубин 100 километров под океанами и 350 километров под континентами) образуют твердую литосферу, которая разбита на блоки двух типов – континентальные и океанические. Они и составляют твердую поверхность суши и дна Мирового океана.

Рис. 22.Гипсографическая кривая Земли

Строение земной коры под океанами отличается от строения земной коры у континентов. Океаническая кора довольно тонкая – около 10 километров, поэтому она невысоко поднимается над мантией. Половина поверхности Земли, занятая глубинами от 3 до 6 километров, – это и есть проявление наиболее типичной мощности (то есть толщины) океанической коры. Континентальная кора имеет мощность в разы больше, от 15–20 до 70–75 км, поэтому она возвышается над мантией гораздо сильнее. При этом ее минимальные значения присущи шельфовым морям, а максимальные – молодым горным сооружениям (Анды, Памир, Гималаи).

Кроме того, континентальная и океаническая кора имеют очень разный возраст. Вся океаническая кора под современными океанами сформировалась не раньше 200 миллионов лет назад (то есть вся она моложе 200 миллионов лет), а большая часть континентальной – не менее, чем 2,5 миллиарда лет назад (то есть почти вся она старше 2,5 миллиарда лет). Таким образом, океаническая кора гораздо моложе, чем континентальная.

Рис. 23.Континентальная и океаническая кора

Принципиальные различия в строении и возрасте континентальной и океанической коры стали ключевым элементом теории движения литосферных плит. Еще в XVII веке люди заметили, что контур восточного побережья Южной Америки очень похож на западное побережье Африки. Такое сходство породило разные теории о том, что когда-то эти материки были вместе. Со временем стало известно, что твердая поверхность Земли состоит из восьми крупных, десятков средних и большого количества маленьких литосферных плит. Они представляют собой внутренне жесткие блоки, которые находятся в медленном (несколько сантиметров в год), но непрерывном движении, расходятся и сталкиваются между собой, периодически погружаются друг под друга. Под литосферой лежит слой мантии с пониженной вязкостью, называемый астеносферой, по которой и скользят литосферные блоки.

На протяженных участках морского дна расположены срединно-океанические хребты. В осевой части этих хребтов есть глубокие долины, там океанская кора имеет самую маленькую мощность. Через протяженные разломы в этих долинах изливается магма и превращается в новую океаническую кору. Срединно-океанические хребты образуются в местах, где земная кора расходится. Они образуют самую протяженную горную цепь на планете, их обнаружение стало одним из наиболее громких и значимых открытий в морской геологии.

Рис. 24.Расположение литосферных плит на Земле

При столкновении тонкой океанической и толстой континентальной плит более легкая океаническая плита погружается под континентальную и исчезает, расплавляясь в мантии. Бывает и так, что одна океаническая плита погружается под другую океаническую плиту. В любом случае при погружении океанической плиты формируются высокие горы, островные дуги и глубоководные желоба. Таким образом, океаническая кора непрерывно формируется в одних районах и непрерывно исчезает в других. Именно поэтому нет океанической коры старше 200 миллионов лет. Континентальная кора, напротив, представляет собой стабильные блоки, которые медленно формируются и медленно исчезают.

Одним из важнейших свидетельств формирования и расползания в стороны новой океанической коры в океанических разломах стало исследование магнитных свойств океанической коры. У Земли есть Северный и Южный полюса, через которые проходит ось вращения. Также у Земли есть магнитные полюса, северный и южный, через которые проходит ось магнитного поля Земли. Оказывается, магнитные полюса Земли не стоят на месте, а постоянно смещаются и даже периодически меняются местами. Эта смена полярности, инверсия магнитного поля Земли, происходит достаточно редко – с частотой от сотен тысяч до десятков миллионов лет. Последний раз инверсия магнитного поля произошла около 773 тысяч лет назад.

Рис. 25.Возраст океанической коры в Атлантическом океане

Когда магма изливается из океанических разломов и застывает в виде океанической коры, у нее формируются некие магнитные свойства, остаточная намагниченность, которая указывает, как в момент застывания были ориентированы Северный и Южный магнитные полюса Земли. Неоднократные инверсии магнитного поля планеты за десятки и сотни миллионов лет приводят к формированию полос прямой и обратной намагниченности параллельно и симметрично линии океанических разломов.

Рис. 26.Остаточное намагничивание океанической коры в районе срединно-океанического хребта

В местах, где литосферные плиты соприкасаются, формируются очаги землетрясения и места активного вулканизма. Если нанести на карту активные вулканы и очаги землетрясений, то проявятся контуры литосферных плит. А почему вообще плиты двигаются? Нижняя часть мантии нагревается от земного ядра и поднимается вверх. Горячая мантия, которая находится у нижней поверхности земной коры, остывает и поэтому опускается вниз. Так формируются огромные ячейки циркуляции вещества в мантии, включающие в себя вертикальные и горизонтальные движения, приводящие к сдвигам континентальных и океанических плит.

Переходная зона между континентом и глубоким океаном называется континентальной окраиной, которая может быть активной (если океаническая кора погружается под континентальную) или пассивной (если нет активного взаимодействия литосферных плит).

Пассивная континентальная окраина разделяется на континентальный шельф, континентальный склон и континентальное подножие. Самая мелководная зона, шельф, – это окраины континентов, затопленные океаном, поэтому его глубины обычно не превышают 100–200 метров. Континентальный склон – это окраина континентальной коры, которая непосредственно граничит с океанической. Из-за их разной толщины на континентальном склоне происходит резкое увеличение глубин до 2–2,5 километров ниже уровня моря. Далее наклонная поверхность континентального склона становится более пологой, и с этих глубин начинается континентальное подножие – плавное продолжение континентального склона вплоть до глубин около 4 километров. Активные континентальные окраины включают в себя узкий шельф, континентальный склон и глубоководный желоб, глубокую и длинную впадину на дне океана в зоне погружения океанической плиты под континентальную. Ложе океана – самая обширная область океанического дна с глубинами от 4 до 6 километров. Ложе океана находится на коре океанического типа и имеет сложную и разновозрастную структуру. В ложе океана есть свои горы и впадины: уже упомянутые срединно-океанические хребты, глубоководные желоба и океанские котловины.

Рельеф дна океана был очень плохо изучен вплоть до второй половины XX века. До этого времени определение глубины океана производилось непосредственным опусканием лота, то есть груза на тросе, с судна. Когда лот касался морского дна, фиксировалась глубина океана в определенной точке. Очевидно, что измерения глубин таким способом очень долгие, а для больших глубин еще и не очень точные, так как трос с лотом не опускается вертикально, а сносится морскими течениями. В начале XX века были изобретены эхолоты, которые испускают акустический сигнал в направлении морского дна и по времени его возврата рассчитывают расстояние до дна, то есть глубину моря. Эхолот позволяет определять глубину океана значительно быстрее и точнее, чем лот. При этом измерения все равно привязаны к судну: современные многолучевые эхолоты и гидролокаторы бокового обзора могут считывать рельеф дна только вдоль небольшой полосы непосредственно под судном, шириной от сотен метров до 20 километров.

Рельеф поверхности суши или поверхности Луны известен достаточно точно, с шагом в сотни и десятки метров, потому что его можно определять со спутников широкой полосой. Спутниковые измерения внесли некоторый вклад и в измерения рельефа морского дна, правда, весьма косвенным образом. Спутниковые гравиметрия, то есть измерение гравитационного поля Земли, позволяет выявлять аномалии, связанные с подводными горами и подводными хребтами, так как они влияют на локальные значения гравитации. Спутниковая альтиметрия позволяет выявлять области со стабильно повышенной или пониженной высотой поверхности моря, которые коррелируют с наличием крупных подводных объектов. Тем не менее рельеф морского дна со спутников с высокой точностью и подробностью до сих пор определять не получается. Его приходится закрывать измерениями непосредственно под судами, оборудованными гидролокаторами, которые ведут съемку рельефа дна. В настоящее время среднее разрешение цифровых моделей рельефа для открытого океана составляет единицы километров.

Рельеф дна очень сильно зависит от распределения осадочного вещества. Базальтовые лавы океанической коры сверху впоследствии засыпаются осадочным веществом. Процесс океанского осадконакопления формируется поступающими в воду частицами минеральной и органической природы. Осадочное вещество состоит, во-первых, из минеральных частиц, которые выносятся с суши в океан с реками или ветром в результате выветривания (то есть разрушения) горных пород суши или мелководного дна. Деятельность вулканов, выбрасывающих огромные объемы пепла, тоже является важным источником осадочного вещества. В полярных и субполярных районах осадочный материал также активно разносится айсбергами и морским льдом. Во-вторых, осадочное вещество формируется органической взвесью: живыми и мертвыми организмами (особенно имеющими твердый и медленно разлагающийся скелет) и продуктами их жизнедеятельности. За десятки и сотни миллионов лет оседания взвеси и ее переноса морскими течениями и лавинообразными потоками на крутых участках морского дна может накапливаться очень значительный слой осадочного вещества. Под собственной тяжестью рыхлые осадки преобразуются в твердые осадочные породы. Мощность этого слоя, осадочного чехла, в большинстве случаев не превышает нескольких километров, но в отдельных районах достигает 20–25 километров.

В некоторых прибрежных районах океана осадки накапливаются на морском дне очень быстро. В частности, это происходит около устьев крупных и мутных рек, которые выносят в море огромные потоки взвешенного вещества. Нередко такие приустьевые области находятся на узком шельфе, то есть на небольшом расстоянии от берега моря и речного устья шельф переходит в континентальный склон. Что же случится в таком месте, где взвесь в огромном количестве оседает и накапливается на дне, которое имеет крутой уклон от шельфа к континентальному склону? Случится что-то похожее на оползень или снежную лавину, когда осадков станет слишком много, они не удержатся и покатятся вниз по морскому дну. Эти турбидные (или мутьевые) потоки, так же, как и их аналоги на суше, обладают чудовищной разрушительной силой. Они сметают и ломают все на своем пути длиной в сотни и тысячи километров: не только обитателей морского дна, но и подводные телекоммуникационные кабели. Кстати, именно по зафиксированному времени последовательных обрывов телекоммуникационных кабелей удается измерить скорости некоторых турбидных потоков, рекордные значения составляют более 50 километров в час.

На геологических масштабах времени турбидные потоки прорывают огромные подводные каньоны на континентальном склоне. По своей сути эти каньоны похожие на гигантские речные русла на суше, глубиной в несколько тысяч метров. Через русла рек огромные объемы твердого вещества переносятся с суши на морской шельф, а потом часть этого вещества через подводные каньоны поступает на глубоководные абиссальные равнины. Река Конго, вторая по полноводности в мире после Амазонки, в океане продолжается подводным каньоном длиной 800 километров.

Рис. 27.Абразионный и аккумулятивный берега моря

Пройдя континентальный склон, турбидные потоки замедляются и останавливаются, и все двигавшееся твердое вещество оседает на абиссальной равнине. Так образуются подводные конусы выноса с характерной формой. Из крупных рек через подводные каньоны в подводные конусы выноса поступает большое количество органического вещества, которое со временем может превратиться в нефть и природный газ. Самый большой конус выноса сформировался в Бенгальском заливе благодаря стоку рек Ганг и Брахмапутра (в сумме примерно равному стоку Конго), поступающему в океан через общую дельту. Площадь его составляет более 4 миллионов квадратных километров, а максимальная мощность – 16,5 километра!

Взаимодействие моря с прибрежной зоной в чем-то похоже на действие турбидных потоков: оно разрушает одни участки берега, и в то же время увеличивает берег и формирует новую сушу на других участках. Так море перераспределяет горные породы между абразионными (высокими и крутыми) и аккумулятивными (низкими и плоскими) берегами.

Механическая абразия, то есть разрушение высокого и крутого берега непосредственно в результате действия морских волн и течений, может быть усилена, если горные породы постепенно растворяются морской водой или вступают с ней в реакцию, трансформируются и становятся более рыхлым веществом. Такое происходит, например, с известняками, в результате чего образуются разнообразные лунки, ниши, гроты и целые пещеры в прибрежных скалах. Особенно хорошо морские воды разрушают берега, сложенные ледниками или многолетнемерзлыми породами, которые представляют собой пресный лед, перемешанный с горными породам, что часто называют вечной мерзлотой. Прибой не только механически разрушает вечную мерзлоту, но брызги воды осолоняют лед. Если температура воды выше нуля, то лед еще и плавится под воздействием волн, и этот процесс называется термоабразией. В некоторых морях российской Арктики, где берега сложены вечной мерзлотой, скорость отступления берега под действием термоабразии составляет от нескольких метров до нескольких десятков метров в год. Это становится серьезной угрозой для населенных пунктов и построек, которые находятся на берегу моря.

Абразия разрушает береговой уступ (клиф) и из получившихся рыхлых горных пород создает пологое дно (бенч), которое расширяется по мере разрушения берега и смещения клифа. Когда бенч становится большим, и волны перестают добираться до берега, так как гасятся на пологом бенче, берег перестает разрушаться. На низких и плоских берегах морские волны, наоборот, способствуют приращению суши. Прибой двигается к берегу и выносит твердые наносы на мелководье и на берег. Так образуется пляж на аккумулятивном морском берегу. Если где-то на мелководье скорость волн сильно замедляется, то наносы выпадают раньше, чем достигают берега и пляжа. Длительное оседание наносов на одном и тоже же участке морского дна в прибрежной зоне приводит к образованию подводного вала. Если оседание продолжается, то вал может вырасти до острова и стать баром, а бар может даже соединиться с берегом и стать косой или стрелкой. Такие процессы очень часты, и около 10% всей линии берега Мирового океана имеют береговой бар, который в большей или меньшей степени отгораживает их от моря. Иногда узкие бары и косы достигают огромной длины: Куршская коса в Балтийском море и Арабатская стрелка в Азовском море вытянулись на 100 километров, а ширина их в самых своих узких частях – всего несколько сотен метров.

Какая гора на планете самая высокая? Если считать относительно уровня моря, то Эверест – он известен также под именами Джомолунгма, Сагарматха и Шэнмуфэн (все окрестные народы дали самой высокой горе свое имя). Высота Эвереста – 8848 или 8849 метров. Но если считать не от поверхности моря, а от подножия самой горы, то первенство уйдет другой вершине. Она представляет собой один из Гавайских остров (который, кстати, так и называется – остров Гавайи), а вот ее подножие находится на морском дне. Если представить Землю без океана, то гора Мауна-Кеа высотой 10 200 метров будет видна целиком: к 4200 метрам горы, находящимся над водой, прибавится еще 6000 метров под водой.

Остров Гавайи, который венчает гора Мауна-Кеа, – самый большой остров Гавайского архипелага. В этом месте под земной корой находится мантийный плюм – горячий поток в мантии (температурой 1500 °C!), который по каким-то причинам поднимается на несколько сотен километров от границы мантии и ядра Земли к коре. Мантийный плюм прожигает тонкую океаническую кору, толщина которой всего 5–10 километров, в результате чего образуется подводный вулкан. На дно океана изливается магма, застывает, и подводный вулкан растет и растет вверх. Если мантийный плюм прожигает земную кору достаточно долго, то вулкан может дорасти до поверхности океана и стать островом. Вулкан, образовавший остров Гавайи, активно рос примерно полмиллиона лет и вырос на 10 километров от океанического дна.

Место, где мантийный плюм периодически усиливается и прожигает земную кору, называется вулканической горячей точкой. Вообще в английском языке это словосочетание hot spot для чего только не используется, обозначая локальную интенсификацию каких-либо процессов, но в данном случае термин очень походит: точка более чем горячая! Итак, мантийный плюм периодически (раз в несколько сотен тысяч лет) прожигает земную кору в вулканической горячей точке, в результате чего образуется большой вулкан или даже остров. Но за несколько сотен тысяч лет литосферная плита, то есть участок земной коры, успевает сдвинуться на несколько десятков или сотен километров. Поэтому вулканы образуются в разных местах земной поверхности; более того, образуются прямые цепочки островов и подводных вулканов.

Рис. 28.Схема образования цепочки вулканических островов

Гавайские острова – один из наиболее ярких примеров такой цепочки островов. Гавайская горячая точка прожигает океаническую кору уже 85 миллионов лет, за это время образовалась Гавайско-Императорская цепь подводных гор длиной 5800 километров. Императорская цепь подводных гор (названная в честь японских императоров) вытянута от Камчатки почти строго на юг примерно на 2500 километров. 47 миллионов лет назад что-то случилось, тихоокеанская плита изменила направление своего движения на 60 градусов, а цепочка вулканов и островов стала расти в юго-восточном направлении. Остров Гавайи – предпоследнее творение Гавайской горячей точки. Рядом с ним в наши дни растет новый вулкан Лоихи. Он почти достиг 1000 метров в высоту (относительно морского дна), а выше уровня моря станет примерно через 100 тысяч лет.

Рис. 29.Цепочка вулканических островов в Тихом океане

Правда ли, что Земля имеет форму шара? Вопрос о форме земного «шара» не так-то прост. Идея о шарообразности Земли известна со времен Древней Греции. Ньютон предположил, что Земля сплюснута у полюсов из-за вращения и возникающей центробежной силы. Действительно, Земля – это сплюснутый шар (то есть эллипсоид): на полюсах до центра Земли ближе на 21 километр, чем на экваторе.

Из-за этого дно моря на Северном полюсе ближе к центру Земли, чем дно Марианской впадины, а вершина вулкана Чимболасо, расположенного в Эквадоре почти на экваторе, дальше от центра Земли, чем вершина Эвереста.

Рис. 30.Геоид Земли

А теперь представим, что вся Земля покрыта неподвижным океаном. Плотность внутреннего строения Земли неоднородна, из-за этого в каких-то точках на поверхности сила тяжести немного больше, в каких-то – немного меньше. По этой причине планета, полностью покрытая неподвижным океаном, приняла бы отражающую эти неоднородности форму: там, где внутреннее строение Земли менее плотное и сила тяжести меньше, уровень океана образовал бы впадину, в местах с более плотными недрами в океане было бы возвышение. Например, крупная подводная гора обладает огромной массой и искажает гравитационное поле Земли, она как бы притягивает к себе океанскую воду. В результате над подводными горами на поверхности океана формируются возвышения, а над подводными желобами – впадины. Именно по этому принципу и работает связь между спутниковой гравиметрией и альтиметрией и определением рельефа морского дна. Насколько велики были эти возвышения и впадины, то есть насколько такая форма (она называется геоид) отличалась бы по высоте от эллипсоида? Не больше, чем на 100 метров, что сильно меньше и сплюснутости Земли, и размеров гор и впадин.

Итак, есть понятная концепция реальной Земли как сплюснутого шара, или эллипсоида. Зачем же изобретать какой-то непонятный геоид, какую-то гипотетическую Землю, покрытую неподвижным океаном? Еще и почти неотличимую по форме (с разницей меньше 100 метров) от понятного эллипсоида. Ответ таков: виртуальный геоид оказался совершенно необходим для создания точной космической навигации. Спутники летают вокруг Земли благодаря силе тяжести, и неоднородность силы тяжести на поверхности Земли влияет на расстояние между спутниками и Землей. Геоид позволяет учитывать эти неоднородности, правильно рассчитывать высоту спутников и точно вычислять координаты объектов на Земле.

Из-за геоида и спутниковой навигации Гринвичский меридиан полвека назад сбежал из Гринвичской обсерватории. В конце XIX века было проведено несколько конференций для выбора положения нулевого меридиана, и это почетное право досталось Гринвичской обсерватории. Линия меридиана прошла через ось одного из телескопов на территории обсерватории. Кстати, в обмен на привилегию иметь нулевой меридиан в своей национальной обсерватории Великобритания перешла на общеевропейскую метрическую систему. Среднее солнечное время, рассчитанное для этой точки Гринвичского меридиана, было зафиксировано как отсчетное время для всех мировых часов и для расчета долготы, исходя из того, что Земля – эллипсоид.

Прошло почти сто лет, человечество создало космическую навигацию, координаты стали рассчитывать не по эллипсоиду, а по геоиду. В точке Гринвичского меридиана среднее солнечное время в конце XIX века рассчитали на поверхности суши. Оказалось, что для целей космической навигации его нужно было рассчитать на поверхности геоида, который на 50 метров выше. Рассчитанное среднее время, которым к тому моменту уже почти сто лет пользовался весь обитаемый мир, из-за этого стало соответствовать не Гринвичскому меридиану, а точке в 100 метрах к востоку от него. Встал выбор: либо время сдвигать, либо меридиан.

Проще, конечно, оказалось подвинуть меридиан, ведь общемировой сдвиг времени вызвал бы очень большие проблемы. Перемещение нулевого меридиана прошло на удивление незаметно для широкой общественности. Только в 2015 году ученые обратили внимание на странный эффект сбежавшего меридиана и разобрались в его причинах. Удивительно, как долго этот алмаз лежал незаметным в пыли на многолюдной дороге! Раньше туристы в Гринвичской обсерватории едва ли сверялись с GPS, ведь возможность посмотреть свою координату в GPS появилась совсем недавно – с широким распространением смартфонов. А сейчас даже если сверяются и видят, что на экране не 0°0’0’’, а 0°0’5’’, то не придают этому значения. Я тоже однажды был в Гринвичской обсерватории (знаковое место для любого географа!) и увидел на телефоне, что нулевой меридиан где-то в стороне. Мне даже в голову не пришло выяснять причину этого разночтения! Правда, пришло в голову найти место, где телефон показывает 0°0’0’’: это оказалась абсолютно пустая и нетронутая лужайка в стороне от толп туристов у Гринвичской обсерватории.

Что будет, если растает весь лед в Антарктиде? Без ледника толщиной в несколько километров Антарктида будет выглядеть очень странно. Примерно треть материка находится ниже уровня моря. Некоторые участки Антарктиды очень глубокие: самая низкая точка материка находится на 2870 метров ниже уровня моря. Сейчас над материком несколько километров льда, но, если убрать лед, там будет несколько километров воды. Более того, когда Антарктический ледниковый щит растает, уровень Мирового океана поднимется еще на 60 метров. И что останется от Антарктиды? Западная часть (находящаяся в Западном полушарии) практически исчезнет, останутся только отдельные гористые острова на месте высоких Трансантарктических гор. Вершины Трансантарктических гор, продолжения Анд на юг, и сейчас возвышаются над поверхностью Антарктического ледника – настолько они высоки. Восточная часть Антарктиды сохранит свои очертания, но превратится в озерный край, как Юго-Восточная Финляндия или Северная Канада.

Рис. 31.Рельеф Антарктиды без льда

На помощь Антарктиде придет гляциоизостазия. Когда на поверхности суши намерзает ледник толщиной в несколько километров, земная поверхность под такой тяжестью прогибается, как пружинный матрас. Прогибается серьезно, на одну треть или одну четверть толщины ледника, то есть в случае Антарктиды примерно на 1 километр. Если ледниковый щит растает, то со временем уровень земной поверхности восстановится. Ждать придется долго, десятки тысяч лет, но, если дождаться, Антарктида будет уже куда больше по площади и куда больше похожа на себя с ледником.

Гляциоизостазия, восстановление поверхности суши после исчезновения ледника, сейчас происходит в Северном полушарии. Ледник, покрывавший Северную Европу во время последнего ледникового периода, сошел 11 тысяч лет назад. С тех пор поверхность суши поднимается, и особенно сильно – в наиболее прогнувшемся центре бывшего ледника, который приходится на Швецию и Финляндию. Скорость поднятия в этих краях составляет 1 сантиметр в год, или 1 метр в сто лет. В Швеции и Финляндии еще в Средние века заметили, что море постепенно отступает, морские заливы становятся озерами, порты приходится раз в 100–200 лет переносить ближе к воде. Объяснение нашлось только к концу XIX века, а точные измерения этого процесса стали возможны на сто лет позже с появлением спутников.

Если где-то поверхность земли становится выше, значит, где-то рядом она становится ниже. Из-за подъема в Швеции и Финляндии происходит опускание в Нидерландах, следствием которого стала многовековая борьба голландцев с морем за сушу. Но есть и хорошие новости: площадь Швеции увеличивается на 7 квадратных километров в год. В Швеции даже есть отработанная юридическая процедура определения, кому эти новые километры суши будут принадлежать.

Жизнь зародилась в океане, и все живые организмы до сих пор в среднем состоят на 70% из воды и на 1% – из минеральных солей: и то, и другое необходимо для поддержания биохимических процессов. Возможно, именно поэтому разнообразие жизни до сих пор выше в океане, чем на суше. Однако при этом океан остается малоизученным с точки зрения биоразнообразия, и количество видов животных в океане до сих пор неизвестно даже приблизительно.

Рис. 32.Лов морских организмов донным тралом

Из-за трудностей изучения морские животные открывались и изучались людьми гораздо позже, чем те, которые представлены на суше. Ученые осознали все величайшее разнообразие морской жизни по сравнению с жизнью на суше только в XX веке. А все потому, что ловить живых существ в море очень сложно – гораздо сложнее, чем проводить физические или химические измерения морской воды, особенно на глубинах в сотни и тысячи метров. Если существа совсем маленькие, то их достают на поверхность вместе с пробами морской воды или донного грунта, то есть непосредственно в среде их обитания. Существ побольше ловят разными сетями в толще воды и на морском дне, фактически сгребая в одну большую сеть всех, кто попадается у нее на пути. В результате хрупкие организмы попадают на борт судна в переломанном виде, что очень затрудняет их исследование. Более того, существа, обитающие на больших глубинах, имеют высокое внутреннее давление, чтобы компенсировать давление воды. При попадании на поверхность давление окружающей среды резко падает, и многих глубоководных обитателей раздувает и разрывает изнутри.

Сифонофоры – один из ярких примеров хрупких организмов, которые в большом количестве присутствуют в океане, но вплоть до недавнего времени ускользали от внимания исследователей. Отдельные части сифонофор в течение многих лет извлекали из сетей и изучали морские биологи, но не представляли, что все эти части составляют единый организм. Сифонофоры – это тонкие нити длиной в десятки метров, однако при попадании в сети и потом на борт судна сифонофоры разрываются на бесформенные желеобразные фрагменты. Только подводная видеосъемка дала возможность зафиксировать существование многих из них и исследовать поведение этих тонких длинных колониальных существ. Недавно была зафиксирована сифонофора длиной 116 метров, что делает ее самым длинным морским обитателем, длиннее самых больших китов.

Рис. 33.Сифонофора

Киты, одни из самых известных обитателей океана, тоже изучены очень плохо. Чтобы исследовать внутреннее строение кита, необходимо провести его вскрытие. Однако кита сложно поймать и вытащить на борт почти любого научного судна: он слишком велик для этого. Более того, в последние десятилетия ловля китов практически полностью запрещена. В годы активного китобойного промысла во второй половине XIX и вплоть до середины XX века биологи лишь эпизодически попадали на китобойные суда. Так историческая возможность исследовать китов для науки была упущена. Современные исследования физиологии китов опираются на изучение редких трупов, которые находят на берегу моря. В большинстве случаев эти трупы успевают разложиться и становятся непригодными для изучения. Так, редкий вид зубатых китов, южноамериканский ремнезуб, обитающий в Тихом океане, остается практически неизученным, потому что за всю историю учеными было найдено и исследовано всего шесть особей этого вида.

Рис. 34.Планктон, нейстон, нектон и бентос

В последние десятилетия возможности морской биологии существенно увеличились благодаря возможности секвенирования, то есть прочтения последовательности ДНК и РНК. Теперь ученые могут отличать два вида-близнеца, которые выглядят одинаково, но могут принадлежать к совершенно разным биологическим видам. С помощью расшифровки генома можно изучать физиологические возможности организма, определять живое существо по кусочку его щупальца или состав целого сообщества всего по одной пробе. Наконец, прочитав ДНК, выделенные просто из пробы морской воды, можно узнать, кто недавно проплывал в этом месте в океане. Секвенировать можно и донные осадки: и морское дно оказалось очень богатым на жизнь, причем не только в верхнем слое. Множество новых видов бактерий, архей и грибов были обнаружены живущими вплоть до глубин в тысячи метров ниже морского дна.

Несмотря на огромное разнообразие морских животных, их можно разделить на две основные группы в зависимости от места их обитания в океане. В толще и на поверхности воды живут пелагические организмы. Бентос – совокупность организмов, которые живут на морском дне. Среди пелагических организмов выделяют планктон, плейстон и нектон. Планктоном называются существа небольшого размера, которые лишь в небольшой степени двигаются сами, а в основном пассивно висят в воде и переносятся морскими течениями. Несмотря на свою пассивность, многие виды планктона все же могут влиять на свое перемещение в пространстве, в частности подниматься и опускаться на десятки и сотни метров в поисках оптимальных условий для существования. Нейстон состоит из существ, которые малоподвижны и живут на границе между водой и атмосферой. Нектоном называют существ, которые достаточно хорошо двигаются самостоятельно. Самые известные представители нектона – это рыбы, киты и дельфины. На границе воды, воздуха и суши живут обитатели литорали, то есть приливно-отливной зоны, которая периодически покрывается морской водой. Литораль – очень сложная зона для обитания, ведь в ней то мокро и темно, то сухо и светло, поэтому нужно спасаться от высыхания, перепадов температуры и солености, а также воздействия солнечных лучей.

У морских существ часто бывают очень сложные жизненные циклы, один организм на разных стадиях своего развития может побывать планктоном, нейстоном и бентосом. Многие сидячие бентосные организмы имеют планктонные личинки, которые разносятся течениями от места своего появления на свет и, таким образом, хорошо расселяются. Со временем личинки вырастают во взрослых особей и начинают вести стандартный для них образ жизни уже на новом месте. У крабов, классических представителей бентоса, планктонные личинки зоэа парят в толще воды и больше похожи на креветок, и только потом трансформируются в следующую стадию, мегалопу, которая оседает на дно моря и становится взрослым крабом. Особенно важно иметь планктонные формы личинок для организмов, взрослые особи которых могут жить только в очень специфических условиях. Погонофоры, живущие на метановых сипах, участках морского дна, где высачивается метан, или черви-костоеды, которые заводятся в костях трупов млекопитающих, упавших на дно моря, не могут жить за пределами своих изолированных мест обитания. Зато их планктонные личинки могут эти места покинуть, переместиться на очень большие расстояния, найти себе подходящее место и заселить новые метановые сипы или новые трупы на дне.

Рис. 35.Жизненный цикл медуз

Некоторые морские жители делают ровно наоборот: личинки у них растут неподвижно на дне, а взрослые особи плавают в толще воды. Так, например, происходит у медуз. Планулы, личинки медуз, падают вниз на дно и прикрепляются к нему, перерождаясь в новую форму, сцифистому. После того как сцифистома достаточно вырастет и сложатся благоприятные условия для следующего этапа, происходит стробиляция, а именно, от сцифистомы отпочковывается эфира, плавающая в толще воды и уже похожая на взрослую медузу, в которую эфира со временем и вырастает.

Если рассмотреть весь Мировой океан – от литорали до морских глубин, – оказывается, что в океане очень важна вертикальная зональность, потому что наверху тепло и светло, а внизу темно и холодно. Самые благоприятные условия находятся в эуфотической зоне, верхнем слое океана, куда поступает много солнечной энергии. Толщина эуфотической зоны варьирует от нескольких метров в мутных прибрежных водах до сотен метров в прозрачном океане. Планктон в этой зоне фотосинтезирует, то есть поглощает солнечную энергию и строит свои тела из углекислого газа, и воды и различных биогенных веществ, растворенных в морской воде. В тех местах, где есть избыток биогенных веществ, формируются области повышенной биологической продуктивности. Таким образом, фитопланктон – это аналог растений на суше. На суше травоядные животные питаются растениями, а в океане фитопланктон поедается зоопланктоном. Зоопланктон в свою очередь едят рыбы, птицы и млекопитающие; так в океане выстраивается пищевая цепочка из «растений», «травоядных» и «хищников».

Фитопланктон играет огромную роль в производстве кислорода: в Мировом океане производится примерно половина атмосферного кислорода Земли. Вторая половина выделяется наземными растениями. И фитопланктон, и наземные растения не только производят кислород в процессе фотосинтеза, но и активно его потребляют в процессе клеточного дыхания, чтобы получать энергию в темноте и обеспечивать свою жизнедеятельность. Более того, после смерти растения обычно остаются лежать на поверхности земли и разлагаются. На это тоже расходуется кислород, ранее ими же и произведенный. Выходит, что наземные растения, хотя и производят половину кислорода на Земле, почти все произведенное потом снова поглощают.

Совсем по-другому устроен процесс в океане. В отличие от наземных растений, значительная доля фитопланктона оседает на дно океана, где неорганические покровы фитопланктонных водорослей становятся осадочными породами. На больших глубинах на морском дне кислорода мало, поэтому если органика разлагается, то в основном анаэробным образом, то есть без участия кислорода. Поэтому целых 40% кислорода, вырабатываемого фитопланктоном, в итоге поступает в атмосферу.

Когда на Земле зародилась жизнь, кислорода в атмосфере практически не было. Первый миллиард лет своего существования живые существа не разлагали углекислый газ и не производили кислород, так как в достатке были более простые для разложения сероводород, аммиак и метан. Потом появился оксигенный фотосинтез, то есть фотосинтез, приводящий к выделению кислорода. Живые существа стали активно выделять кислород, но он сразу поглощался океаном и горными породами на суше и морском дне. Только через 1,5 миллиарда лет после появления оксигенного фотосинтеза все доступные горные породы на суше и морском дне оказались окислены и кислород начал быстро накапливаться в атмосфере.

Рис. 36.Как менялась концентрация кислорода в атмосфере

Кислород в атмосфере произвел полный переворот, кислородную катастрофу! Живые организмы, не приспособленные к жизни в кислородных условиях, практически полностью вымерли. Кислород в атмосфере сформировал озоновый слой, поглощающий наиболее жесткую часть солнечного ультрафиолетового излучения. Защитный озоновый экран позволил сложным формам жизни выйти из моря и свободно функционировать на суше.

Появление кислорода в атмосфере изменило ее химический состав: до этого в ней было высокое содержание метана, а с появлением кислорода большая его часть разложилась на углекислый газ и воду. Метан имеет в несколько десятков раз более сильный парниковый эффект, чем углекислый газ, поэтому с исчезновением метана началось глобальное похолодание, Гуронское оледенение, которое продолжалось 300 миллионов лет. Земля тогда почти полностью покрылась льдом – от полюсов до тропиков. Вот так морские фотосинтезирующие существа заморозили планету, настроили под свои нужды океан и атмосферу, заморили старых жителей Земли и заняли их место.

Рис. 37.Космический снимок скопления кокколитофорид в Баренцевом море

Роль фитопланктона очень важна и в цикле углерода, которому в последние десятилетия уделяется повышенное внимание из-за глобального потепления. При строительстве своего тела фитопланктон переводит углерод из растворенной формы в твердую: не только в смысле органического вещества, но и в самом прямом смысле – тела большинства планктонных водорослей имеют твердые оболочки, состоящие из силикатов, карбонатов или органических полимеров типа целлюлозы. Одноклеточные водоросли кокколитофориды, которые строят карбонатный панцирь, – главные фиксаторы СО₂ в океане. Они играют колоссальную роль в круговороте углерода и в климатических процессах. Скопления кокколитофорид в поверхностном слое моря могут занимать огромные площади в десятки и сотни тысяч квадратных километров, так что их даже видно из космоса. Оседание твердых скелетов планктона на морское дно в течение тысяч и миллионов лет формирует осадочные породы мощностью в десятки километров.

Морские фотосинтезирующие организмы имеют очень разное происхождение, которое эволюционно сильно отличается от наземных растений. Вообще фотосинтезировать могут представители самых разных царств живых организмов. Когда-то, 2,5 миллиарда лет назад, цианобактерии научились совершать оксигенный фотосинтез, то есть не только получать энергию света, но и выделять кислород. Независимо от этого примерно 2 миллиарда лет назад произошел эндосимбиоз: одна бактерия съела другую, но не переварила, а оставила ее как хранилище ДНК и стала эукариотом. Еще через миллиард лет произошел еще один эндосимбиоз: эукариот съел цианобактерию и стал фотосинтезировать. Эволюция фотосинтетического аппарата, появившегося таким образом у эукариотов, стала развиваться эффективнее, чем у цианобактерий, первичного носителя этой способности. Дальше последовательность событий становится гораздо сложнее.

В обычной клетке фотосинтезирующего организма, например в клетке листа березы, находится несколько наборов ДНК. Первый и главный – это ядерная ДНК, то, что мы подразумеваем, когда говорим о передаче наследственной информации от родителя к потомку. Затем идет митохондриальная ДНК, которая кодирует гены, необходимые для дыхания и энергетических процессов. Митохондрии способны синтезировать некоторые белки для внутренних нужд. Эта ДНК не подвергается половому процессу, она наследуется из клеток матери. У растений, кроме того, есть ДНК в хлоропластах, которая кодирует некоторые белки, необходимые для фотосинтеза. Хлоропласты тоже легко делятся и передаются с материнской клеткой. Стабильность всей конструкции обеспечивает то, что многие гены митохондрий и хлоропластов в ходе эволюции «утекли» в ядро, и одно без другого не работает. Получается три набора ДНК у растений и два набора ДНК у животных. Каждая итерация эндосимбиоза оставляет свой след в виде дополнительной мембраны хлоропласта и остатков ДНК. У водорослей, которые, в отличие от наземных растений, несколько раз проходили через эндосимбиоз, остается ДНК от каждого из съеденных симбионтов. Суммарно количество генетических комплектов может доходить до пяти!

Эндосимбиоз происходил независимо много раз в ходе эволюции, и таким образом многие независимо развивающиеся группы организмов получали хлоропласты и приобретали способность к фотосинтезу. По строению хлоропласта и количеству его мембран мы можем восстановить историю эволюции разных фотосинтезирующих организмов. Истории эти могут быть очень запутанными с потерями и вторичными приобретениями возможности фотосинтезировать. Эволюция возможности фотосинтеза может затрагивать длинные цепочки разных существ. Например, водоросль Dinophysis получает хлоропласты от инфузории Myrionecta rubra, которая, в свою очередь, берет их у водоросли Geminigera cryophila, у которой вторичный эндосимбиоз с красной водорослью. А теперь просто подумайте о том, что все участники этой цепи – одноклеточные планктонные организмы.

Эндосимбиоз встречается и у морских животных. Прямо сейчас эволюционный процесс эндосимбиоза проходит голожаберный моллюск Elysia chlorotica. Элизия питается зелеными водорослями и складывает хлоропласты съеденных клеток себе в выросты тела, где они благополучно фотосинтезируют. Постепенно этот процесс превращается в настоящий эндосимбиоз, потому что гены некоторых фотосинтетических белков перемещаются в геном элизии, и таким образом она становится способна поддерживать фотосинтез дольше, чем живут украденные хлоропласты.

Солнечный свет достаточно быстро рассеивается в океане, и на глубинах в несколько тысяч метров должно быть совершенно темно. Тем не менее у многих рыб, живущих там, есть глаза, причем очень большие, будто бы приспособленные к тусклому свету. Некоторые глубоководные организмы действительно используют свое свечение, биолюминесценцию, для различных целей: коммуникации, приманки для пищи, отпугивания. В глубоком океане есть и неожиданный источник света. Имя ему – черенковское излучение. Из-за распада радиоактивных изотопов, содержащихся в небольших концентрациях в морской воде, происходит испускание высокоэнергетических электронов. При движении в воде эти электроны вызывают слабое свечение, которое глаза глубоководных рыб могут улавливать. Вот так совершенно незаметный для нас, людей, световой физический эффект может оказаться значимым для обитателей глубин. А жили бы мы сами в толще воды – и для нас это было бы совершенно очевидно.

Рис. 38.Самка и самец удильщика

Черенковского излучения, тем не менее, совершенно недостаточно, чтобы подпитывать энергией жизнь в темных океанических глубинах. Главным источником энергии в этих местах служит разложение органики, которая опускается сверху. Поток мелких частиц органического вещества из верхних слоев океана в морские глубины называется морским снегом: его движение напоминает медленное падение снежинок. Периодически на дно океана опускается большая порция органики, например мертвый кит или затонувший деревянный корабль. В таких местах на дне быстро расцветает жизнь и бурлит до тех пор, пока кита или дерево не съедят целиком. После того как рыбы, рачки и другие обитатели морского дна съедят все мясо, в дело вступают черви-костоеды, которые выделяют кислоту, разлагающую костную ткань и остаточный жир. У этих червей нет рта и кишечника, зато есть симбиотические бактерии, которые переваривают жидкость, получившуюся после действия кислоты, питая червя. Все эти черви – самки, а в полости их тела живут карликовые самцы, часто по несколько штук.

Рис. 39.Черный курильщик на дне океана

Карликовые самцы характерны не только для червей-костоедов, но и для других обитателей морских глубин, где мало жизни и так сложно встретить партнера. После вылупления из икринки самцы глубоководной рыбы-удильщика дорастают до небольшого размера и стараются как можно скорее найти самку. Как это происходит – неведомо, но у них довольно большие глаза, чтобы лучше видеть и искать. Как только самец находит самку, он вцепляется в нее зубами и уже больше никогда не отпускает, врастая в ее тело. Их жизненные системы сливаются, и от самца остаются самостоятельно работающими только половые органы и маленькие плавнички, по которым их можно распознать. Разница в размерах огромна – самка в 500 000 раз тяжелее самца.

Еще одно удивительное явление на морском дне – это гидротермальные источники. В основном они находятся на срединно-океанических хребтах, где тектонические плиты расходятся, позволяя морской воде проникать вглубь земной коры, нагреваться от магмы и затем выходить обратно в океан в виде горячих, богатых минералами струй. Гидротермальные источники извергают из себя фонтаны морской воды, нагревшейся от взаимодействия с магмой до температур в десятки и сотни градусов. Эти фонтаны называются флюидами и представляют собой сложную смесь жидкости, газов и растворенных минералов. Они не только очень горячие, но и находятся под давлением в сотни атмосфер. Вода в этих флюидах может переходить в сверхкритическое состояние, при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой. Кроме аномально высоких температуры и давления, гидротермальный флюид имеет совершенно иной химический состав, чем окружающие океанические воды. Гидротермальный флюид обогащен сульфидами металлов – соединений различных металлов с серой, которые придают ему черный или белый цвет. Черные курильщики извергают высокотемпературный флюид, насыщенный сульфидами железа, меди и никеля, из-за чего он приобретает темную окраску. Флюид белых курильщиков содержит сульфиды цинка и марганца, что придает ему светлый оттенок.

В районах гидротермальных источников на дне океана в XX веке были обнаружены уникальные экосистемы, основанные на хемосинтезе – процессе создания органического вещества за счет энергии химических реакций (без использования солнечного света). Хемосинтезирующие бактерии, обитающие в таких сообществах, получают энергию для синтеза органических соединений не от солнечного излучения (в отличие от фотосинтезирующих организмов), а путем окисления неорганических веществ, например сероводорода, поступающих из гидротермальных флюидов. Хемосинтезирующие бактерии, обитающие на гидротермальных источниках, участвуют в образовании полезных ископаемых.

Хемосинтез, по-видимому, доминировал на Земле в далекие времена, когда в атмосфере не было кислорода. Хемосинтезирующие организмы, существовавшие примерно 3,8 миллиарда лет назад, стали предками всех ныне существующих живых существ. Биологические сообщества, основанные на хемосинтезе, встречаются не только на морском дне. В 20 веке был открыт десяток пещер в разных регионах Евразии и Северной Америки, которые в течение миллионов лет остаются изолированными от внешнего мира, в том числе от солнечного света и притока кислорода из атмосферы. В них сформировались и эволюционировали уникальные экосистемы, в основе которых лежат хемосинтезирующие бактерии.

В океане есть безжизненные места, а есть оазисы жизни. Если в какую-то часть эуфотического слоя происходит постоянный приток биогенных веществ, например, в результате апвеллинга или с речным стоком, то там развивается повышенная биомасса, то есть общее количество живых существ. Очень часто повышенная биомасса обеспечивается небольшим количеством видов, то есть живых существ много, а видовое разнообразие низкое. Высокое видовое разнообразие формируется там, где много удобных мест, чтобы спрятаться от хищников, например в коралловых рифах, подводных скалах или зарослях водорослей.

Коралловые рифы, самый известный пример оазиса жизни в океане, – это колонии маленьких коралловых полипов, которые строят свои известковые скелеты и сцепляют их вместе в большие структуры. Самый большой отдельный коралл, известный ученым, имеет размер 32 на 34 метра и построен примерно миллиардом генетически идентичных полипов. Кораллы построили самый большой объект на Земле, созданный живыми существами. Это Большой Барьерный риф, который протянулся на 2300 километров вдоль восточного побережья Австралии и прекрасно виден из космоса, как и скопления кокколитофорид.

Рис. 40.Распространение коралловых рифов в Мировом океане

Внутри коралловых полипов обитают одноклеточные организмы зооксантеллы, которые фотосинтезируют и питают полипы, таким образом, создают более благоприятные условия для построения полипом своего известкового скелета. Именно зооксантеллы придают кораллам разные цвета, отчего коралловые рифы становятся такими зрелищными и красивыми подводными садами. Необходимость обеспечивать фотосинтез зооксантелл налагает большие ограничения на акватории, где могут расти колонии полипов. Эти места должны быть не слишком глубокими, с теплой, соленой и прозрачной водой. По этой причине коралловые рифы не образуются в пресноводных водоемах, а в море – на глубинах больше нескольких десятков метров, их мало в умеренных широтах и совсем нет в полярных широтах. Впрочем, в умеренных и полярных живут кораллы, которые не образуют рифов.

Коралловые рифы – очень важное место для экосистемы океана. Они занимают менее 0,1% площади дна Мирового океана, но служат домом для четверти всех видов рыб в океане на разных этапах их жизненного цикла. При этом кораллы очень медленно растут, меньше 1 сантиметра в год, и очень чувствительны к внешним условиям. В случае стресса, например слишком высокой температуры окружающей морской воды, коралловые полипы отторгают зооксантеллы, от чего обесцвечиваются, то есть теряют свой яркий цвет и становятся белыми. Обесцвеченные колонии полипов растут очень медленно и гораздо легче разрушаются.

Современное потепление верхнего слоя океана, которое происходит во многих акваториях, заселенных кораллами, приводит к их массовому обесцвечиванию. Больше половины всех кораллов Большого Барьерного рифа обесцветилось за последние десятилетия. Еще одна большая проблема для кораллов – это асидификация или закисление океана. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере из-за сжигания топлива приводит к увеличению его концентрации и в верхнем слое океана. Чем выше концентрация углекислого газа – тем сложнее строить свои твердые скелеты из карбоната кальция, которые могут даже начать растворяться при слишком высокой кислотности морской воды. Многие прогнозы предсказывают вымирание подавляющего большинства кораллов из-за потепления и закисления океана к середине или концу XXI века. Конечно, далеко не все полипы настолько чувствительны к повышению температуры, особенно те, что живут и эволюционируют в самых жарких акваториях, например в Красном море и Персидском заливе. Кроме того, благодаря потеплению кораллы могут вымирать в тропических водах, но расселяться дальше на север и юг в умеренных широтах. Тем не менее расселение кораллов на новые места обитания – очень медленный процесс, а обесцвечивание и отмирание – быстрый. Жизнь кораллов и их реакция на изменения внешних условий по-прежнему остаются малоизученными. Это дает надежду, что кораллы смогут перестроиться под новые условия и выжить, что они уже не раз делали на протяжении своей эволюционной истории длиной в десятки миллионов лет.

Кстати, обесцвечиваются и кораллы, которые ныряльщики отламывают от рифа, пытаясь взять с собой кусочек разноцветной красоты. При этом есть множество украшений из кораллов, есть даже отдельно выделяемый коралловый цвет, один из оттенков красного. Эти красные кораллы, представители так называемых восьмилучевых кораллов, которые не образуют рифы, могут жить на больших глубинах, и их цвет не меняется после их смерти. Красные кораллы живут в большом количестве в Средиземном море, и украшения из них известны со времен Древнего Египта.

Рис. 41.Распространение мангровых лесов на Земле

Мангровые леса, растущие по берегам морей в приливно-отливной зоне, – пример еще одного оазиса жизни в океане. Берега морей, затапливаемые водой в прилив, не самое благоприятное место для жизни обычных наземных растений из-за высокой солености и низкого содержания кислорода в почве. Впитывая соленую воду из почвы, не подготовленные к этому растения умирают, так как переизбыток соли нарушает обмен веществ. Растения, которые образуют мангровые леса, приспособились к этим условиям приливно-отливной зоны. Одним из этих приспособлений стали воздушные корни, которые развиваются над поверхностью земли и обеспечивают дополнительное дыхание и устойчивость мангровым деревьям. Эти воздушные корни, подобно коралловым рифам в океане, становятся прекрасным убежищем для морских организмов от хищников. Именно поэтому мангровые леса входят в число самых продуктивных зон в океане.

Мангры играют важную роль и в захоронении органического углерода. Мертвые деревья в обычном лесу достаточно быстро разлагаются, и накопленный в их телах углерод возвращается в атмосферу. В мангровых лесах этот процесс происходит гораздо медленнее из-за недостатка кислорода в почве приливно-отливной зоны. Мангровые леса растут узкой полосой вдоль берега в основном в тропических широтах и покрывают менее 0,1% площади суши. Они непроходимы для человека, который стремится осваивать прибрежную зону, поэтому во многих странах мангровые леса активно вырубаются. За последние десятилетия их общая площадь сократилась на треть и продолжает уменьшаться.

Еще одна причина формирования локальных оазисов жизни – возможность куда-то прикрепиться. Многим морским организмам для полноценного развития или размножения необходимо прикрепляться к твердой поверхности. Это приводит к обрастанию живыми организмами всего, что плавает в океане, особенно в верхней эуфотической зоне, – причалов, обшивки судов, оснований ветряков, поплавков, измерительных приборов и даже морского мусора и микропластика. Кстати, именно обрастание – один из немногих механизмов, в результате которого у микропластика увеличивается плотность и он тонет, то есть опускается и захоранивается на дне океана. Проблема биообрастания остро стоит и перед научным сообществом: измерительные приборы, которые ученые устанавливают в океане на долгий период, часто обрастают и из-за этого начинают неправильно работать.

Сотни лет ходят легенды о кракенах, гигантских кальмарах, чудищах морских глубин, способных захватывать и топить корабли. Гигантские кальмары действительно живут по всему Мировому океану. Плавают они несколько глубже обычных кальмаров, на глубинах 500–1500 метров, поэтому редко попадаются в рыболовные сети. Иногда их выбрасывает на берег, и выброшенные останки поражают воображение. Первые описания гигантского кальмара были сделаны еще в IV веке до нашей эры, однако первого живого гигантского кальмара поймали только в 2002 году, а впервые зафиксировали подводной видеосъемкой в естественной среде – в 2004 году. Три года японские ученые вешали камеру с приманкой – и чудище наконец выплыло из темноты и даже оставило на память свое щупальце для дальнейших исследований.

Рис. 42.Антарктический гигантский кальмар

Гигантские кальмары имеют вес до 300 килограммов и вырастают до 12 метров в длину, но данные об их длине сильно разнятся, поскольку эластичные щупальца исследуемых образцов можно вытянуть и до 20 метров. Таким образом, это одно из самых больших беспозвоночных животных – и яркий пример такого явления, как глубоководный гигантизм. А вот самое тяжелое беспозвоночное, антарктический гигантский кальмар, весит полтонны. Щупальца у него поменьше, чем у гигантского кальмара, зато у него самые большие в мире животных глаза – до 27 см в поперечнике (тогда как диаметр головы человека всего 18 см). Колоссальный кальмар живет только в Южном океане и вообще никогда не попадался в сети, из людей его до недавнего времени никто не видел. В течение столетий единственным свидетельством существования колоссального кальмара были его клювы (да, у кальмара клюв, которым он ест), которые находили в желудках пойманных китов и антарктических клыкачей. Впервые живого колоссального кальмара увидели и засняли российские ихтиологи в 2008 году.

Кальмары – хищники, одни из самых быстрых морских существ. Есть оценки, согласно которым они развивают скорость до 55 километров в час в рывке. И еще они необычайно социальны и умеют совместно охотиться, загоняя добычу. Кальмары охотятся с помощью зрения, и их глаза очень похожи на наши: в них есть хрусталик, сетчатка и стекловидное тело. Удивительное сходство, хотя головоногие моллюски и млекопитающие устроены совершенно по-разному! У кальмаров, обитающих в поверхностном слое океана, глаза поделены на две части. Нижняя часть смотрит в глубину и улавливает биолюминесценцию, а верхняя настроена на солнечный свет. Кроме того, кальмары способны сами себе светить с помощью органа, в котором живут симбиотические люминесцентные бактерии. Кальмары используют зрение и цвет, чтобы общаться друг с другом, меняя окраску тела. Например, самцы, ухаживая за самкой, обманывают соперников, демонстрируя мужские узоры самке с одной стороны тела и женские узоры – самцу с другой стороны, тем самым не давая ему помешать ухаживанию. Потом победитель «надевает» подходящие полосочки, а соперник принимает оттенок проигравшего. Для того чтобы быть такими глазастыми и быстрыми, кальмары отрастили мощный мозг. Можно спорить о том, кто умнее, осьминог или кальмар, но в любом случае нервная система головоногих беспрецедентно сложно устроена для беспозвоночных животных. Работа мозга осьминогов и кальмаров даже имеет механизмы, схожие с работой мозга приматов и человека.

Тихий океан – самый большой океан на Земле: на него приходится примерно половина объема всего Мирового океана, а его площадь превышает площадь всей суши и составляет примерно треть от площади планеты. На огромном пространстве Тихого океана почти нет суши, только мелкие острова. Крупные острова тоже есть – это Новая Гвинея, острова Индонезии и Японский архипелаг, – но они расположены около материков.

Рис. 43.Тихий океан

В Тихом океане очень много вулканов, в том числе подводных. Так называемое Тихоокеанское огненное кольцо фактически окружает Тихий океан со всех сторон. Это не только огромное количество вулканов, но множество землетрясений, связанных с глубоководными желобами. Три процесса – землетрясения, вулканизм и образование глубоководных желобов – являются следствиями столкновения океанических и континентальных плит по границе Тихого океана.

Рис. 44.Тихоокеанское огненное кольцо

Маленькие вулканические острова и атоллы в тропической и экваториальной частях Тихого океана даже имеют свое собирательное название – Океания. Острова, образующие Океанию, разбросаны на огромных пространствах океана площадью около 50 миллионов квадратных километров, что составляет 10% площади нашей планеты. Именно поэтому Океания выступает как равноправный партнер Австралии в словосочетании Австралия и Океания при перечислении частей света.

Из-за обширных водных пространств и незначительного количества суши Тихий океан был заселен позже всех остальных. На островах около современной Индонезии люди начали появляться после 2000 года до нашей эры, а заселение Новой Зеландии произошло только в 1200 году нашей эры. Тихий океан в наибольшей степени удален от Европы, и европейцы увидели его лишь в начале XVI века. Достаточно быстро после открытия Америки Колумбом в 1492 году, примерно за 20 лет, испанцы добрались до Панамского перешейка и вышли к Тихому океану с востока. Что интересно, примерно в те же годы европейские мореплаватели добрались до Тихого океана и с запада, на своем пути в Китай. Магеллан первым из людей пересек океан в 1520 году и назвал его Тихим, так как ему повезло попасть в хорошую погоду на всем своем пути от Южной Америки до Филиппин. Обладая определенной монополией на освоение Америки, испанцы в XVI–XVII веках успешно не пускали других европейцев в Тихий океан. Когда эпоха испанской монополии закончилась, южную часть Тихого океана стали активно осваивать голландцы, португальцы, французы, англичане, немцы.

Океания делится на три макрорегиона – Микронезию, Меланезию и Полинезию. Несмотря на рифмующиеся названия, регионы эти очень разные. Полинезия («много островов») – это квинтэссенция нашего представления об одиноких тропических островах, затерянных в бескрайнем океане. Островов в Полинезии действительно много, больше тысячи, и расположены они в треугольнике между Гавайями на севере, Новой Зеландией на юго-западе и островом Пасхи на востоке. Большинство островов Полинезии образованы коралловыми рифами. В большинстве случаев в Полинезии острова изначально представляют собой подводные вулканы, которые выросли на много километров вверх и доросли от морского дна до поверхности моря. На подводных склонах этих вулканических островов и образуются коралловые рифы – именно поэтому они имеют характерную кольцевую форму. Если вулкан по какой-то причине начинает медленно погружаться под воду или разрушаться, например, если уровень моря растет и вулкан затапливает, то кораллы продолжают нарастать и оставаться на глубинах не больше нескольких десятков метров. В результате этого от вулкана может остаться только плоская площадка округлой формы, по границе которой вырос коралловый риф. Риф все равно остается под водой, хотя и на небольшой глубине. Если уровень моря понизится или суша начнет подниматься, то риф поднимется над поверхностью моря и превратится в кольцевой остров, атолл, ограничивающий лагуну, мелководье внутри атолла. Дальнейшее поднятие атолла приведет к тому, что дно лагуны тоже станет выше уровня моря и кольцевой остров превратится в круглый остров, поднятый атолл. Так вот, Полинезия – это царство всех этих переходных форм, от небольших вулканических островов до поднятых атоллов. Полинезийские народы, населяющие эти острова, имеют общее происхождение, а их языки относятся к одной группе.

Рис. 45.Схема образования атолла

Некоторые острова Полинезии были открыты и описаны русскими мореплавателями в XIX веке. Так, например, в 1820 году экспедиция Беллинсгаузена нашла на просторах Полинезии новый архипелаг и присвоила ему имя – острова Россиян. Отдельные острова получили имена русских генералов и адмиралов, героев недавней войны с Наполеоном. Уже к концу века острова Россиян вошли в число французских колоний и были переименованы в Туамоту. Эти острова и по сей день – периферийная часть Французской Полинезии (которая сама по себе очень периферийная часть обитаемого мира). Все отдельные острова также получили свои новые названия, кроме островов Раевского. По неизвестной причине Îles Raéffsky, названные в честь генерала Раевского, бравшего Париж, остались на карте, окруженные такими названиями, как Марутеа, Хараики, Рарориа и Таенга.

Меланезия («черные острова») – это относительно большие и гористые острова вулканического или материкового происхождения между Индонезией и Новой Зеландией, огибающие Австралию с востока. Эти острова изначально были выделены в отдельный регион из-за темного цвета кожи коренных жителей, «черной расы Океании», в противоположность более светлому цвету кожи полинезийцев, близких народам Юго-Восточной Азии. Меланезийцы известны удивительным для такой скромной площади суши разнообразием языков: здесь их более 1300! В среднем в Меланезии на каждые 716 квадратных километров приходится один язык. Еще в Меланезии очень много блондинов: на этих островах возникла мутация светлых волос, независимая от аналогичной европейской мутации.

Микронезия («маленькие острова») расположена к северу от Меланезии между Новой Гвинеей, Филиппинами и Гавайями. Микронезию составляют более чем 2000 островов, то есть их еще больше, чем в Полинезии. Острова в Микронезии действительно очень маленькие, их средняя площадь всего 1,5 квадратных километра. В отличие от Полинезии и Меланезии, обладающих неким внутренним национально-историческим и культурным единством, Микронезия – это полностью собирательный образ: кроме географического расположения эти острова мало что объединяет. Кстати, одна из пяти стран в регионе Микронезия так и называется – Федеративные Штаты Микронезии, или просто Микронезия. Каролинские острова, на которых расположено государство Микронезия, были открыты русскими мореплавателями и изначально назывались островами Сенявина в честь русского адмирала.

Государство Микронезия примечательно своими деньгами из камней, которые достигали очень больших размеров. Каменные диски с отверстием в центре, которые называются раи, с огромным трудом вырезались из известняка на соседнем острове Палау, а затем перевозились 400 километров по морю на острова Микронезии. Транспортировка каменных дисков через океан ограничивала массу и размеры раи, так как диски диаметром больше 2 метров и весом больше 2 тонн просто не помещались на маленьких каноэ и плотах. Крупные диски, перевозившиеся на отдельных плотах, дрейфовали с течениями от Палау к островам Микронезии под контролем гребцов на каноэ и лишь на финальном этапе буксировались к берегу. Весь процесс путешествия на Палау, изготовления раи и перевозки их на острова Микронезии мог занимать несколько лет и требовать усилия десятков человек. Так и складывалась большая ценность этих каменных дисков.

Рис. 46.Каменные деньги раи

На островах Микронезии раи использовали как деньги для особых случаев: свадеб, похорон, крупных праздников. Смена владельца раи, если тот был достаточно большой, не предполагала его транспортировку или перемещение. Просто теперь все микронезийцы знали, что этот огромный диск-монета принадлежит новому хозяину. Это действовало даже в отношении камней, утонувших при перевозке с Палау. Раи, лежащие на дне моря, оставались в обращении, меняли владельцев и продолжали быть средством оплаты.

Раи активно использовались с XV по конец XIX века. Европейцы завезли на тропические острова металлические орудия, которыми стало гораздо легче вырезать каменные диски из известняка. Микронезийцы начали договариваться с европейскими судами о перевозке раи из Палау в Микронезию. Так появились самые большие раи диаметром 3,5 метра и весом 4 тонны. Но другим естественным итогом прогресса стала инфляция, то есть обесценивание каменных дисков. Кстати, на Палау, где, в отличие от Микронезии, известняка было в достатке, раи не представляли особенной ценности и не использовались. Спустя много десятилетий что-то похожее на каменные диски раи стал делать весь цивилизованный мир, но только не с камнями, а с виртуальными деньгами. Вот так финансовые инновации Микронезии предвосхитили будущее, в котором мы все сейчас живем.

Атлантический океан занимает примерно четверть площади Мирового океана. Это самый молодой океан, он образовался 160 миллионов лет назад и постепенно расширяется. Примерно посередине Атлантики с севера на юг протянулся Срединно-Атлантический хребет, в котором и происходит формирование океанической коры. По ряду причин некоторые части этого подводного хребта оказались выше уровня моря, и Исландия – наиболее крупная из них. Зона разлома проходит посередине Исландии, и в некоторых местах острова можно явным образом увидеть, как раздвигается пространство между Северо-Американской и Евразийской литосферными плитами.

Характерная особенность Атлантического океана – большое число внутренних и полуизолированных морей, то есть участков океана, в значительной степени окруженных сушей. Это Мексиканский залив и Карибское море между Северной и Южной Америкой, Северное море и Балтийское море в Северной Европе, Средиземное, Черное и Азовское моря между Европой, Азией и Африкой. В Атлантическом океане, в отличие от Тихого, не так много островов в открытой части океана. Тому причиной молодой возраст океана: Атлантика еще не успела обрасти вулканическими островами. При этом в Атлантическом океане много островов во всех внутренних морях, перечисленных выше. Среди наиболее крупных островов – Куба, Гаити, Ямайка в Карибском море, Сицилия, Сардиния, Корсика, Крит и Кипр в Средиземном море. Вообще внутренние моря Атлантического океана и острова в этих морях расположены в очень благоприятной для жизни климатической зоне. Именно поэтому на этих островах зарождались цивилизации, вырастали города, расцветало судоходство, прятались пираты – и вообще это места были и остаются очень привлекательными для человека.

Рис. 47.Атлантический океан

Острова в открытой части Атлантического океана, расположенные на пути из Европы в Америку и Азию, такие как Канарские острова, Азорские острова, острова Кабо-Верде (или острова Зеленого Мыса), в эпоху великих географических открытий становились важными опорными пунктами для европейских колонизаторов. Редкие острова в открытой части Атлантики, вдали от континентов, наоборот, до сих пор остаются малонаселенными. Остров Святой Елены, расположенный в 1800 километрах к западу от Анголы, настолько удаленный и изолированный, что в XIX веке стал местом ссылки Наполеона. Аэропорт на острове Святой Елены был открыт только в 2015 году, а до этого долгий путь на корабле был единственным способом попасть на остров.

Атлантический океан – это единственный океан, который имеет выход и к южным, и к северным полярным областям. В полярных областях происходит интенсивное охлаждение морской воды в результате взаимодействия с атмосферой. Охлаждение увеличивает плотность морских вод, они опускаются вниз и формируют глубинные воды. Наиболее активное формирование глубинных и придонных вод происходит в Южном океане, вокруг Антарктиды, но Северная Атлантика также служит важным источником таких холодных и плотных вод. Воды, охладившиеся и опустившиеся в Северной Атлантике на глубины от 1,5 до 4 километров, распространяются на юг вплоть до Южного океана. Этот процесс называется Атлантической меридиональной циркуляцией и очень важен для климатической системы Земли, так как связывает между собой поверхностные и глубинные воды. Одна пятая всего объема вод Мирового океана образована в сравнительно небольшой по площади акватории в Северной Атлантике.

Именно в Северной Атлантике происходит активное взаимодействие с водами Северного Ледовитого океана, что отличает ее от северной части Тихого океана, связанного с Северным Ледовитым океаном лишь узким и неглубоким Беринговым проливом. Значительные климатические изменения, которые в последние десятилетия в Арктике происходят особенно быстро, в немалой степени связаны с процессами в Северной Атлантике. С одной стороны, увеличивается влияние более теплых вод, поступающих из Северной Атлантики в Северный Ледовитый океан, что приводит к повышению температуры в Арктике (этот процесс называется атлантификацией). С другой стороны, изменения в Северном Ледовитом океане могут влиять на процессы в Северной Атлантике. Океанологи активно изучают перенос вод из Северного Ледовитого океана в Северную Атлантику и его влияние на Атлантическую меридиональную циркуляцию в контексте происходящих климатических изменений. Периодически результаты этих работ в сильно упрощенной и искаженной форме попадают в средства массовой информации под заголовками в стиле «замедление и остановка Гольфстрима».

Рис. 48.Атлантическая меридиональная циркуляция

В северо-западной части Атлантического океана расположено Саргассово море – единственное море, чьи границы определяются не сушей, а течениями. Выделение этой акватории в отдельное море обусловлено историческими причинами. Эта часть Западной Атлантики лежала на пути активного судоходства между Европой и Северной Америкой. Отличительная особенность этой акватории – огромное количество водорослей саргассум, плавающих на поверхности воды. Плавучие водоросли скапливаются в Саргассовом море из-за течений, огибающих границы моря по часовой стрелке и формирующих в этом море зону конвергенции. Любой объект, дрейфующий на поверхности моря, например водоросль саргассум, а в наши дни и микропластик, попадая в этот круговорот, с большой вероятностью будет вынесен внутрь, где и останется на долгое время.

Бискайский залив, расположенный у атлантического побережья Франции, стал местом, где океанологи добывают эталонную морскую воду, так называемую нормальную воду. Глубинные воды Бискайского залива используются как эталонные воды для калибровки океанологических приборов, так как они имеют стабильное и «круглое» значение солености в 35 промилле. Не менее важным обстоятельством в выборе вод Бискайского залива в качестве эталонных стала и его близость к Европе. Бискайский залив также хорошо известен морякам благодаря очень сильным штормам и высоким волнам. Вплоть до второй половины XX века в Бискайском заливе происходили регулярные кораблекрушения, да и сейчас многие моряки с содроганием вспоминают, в какие сильные шторма они там попадали.

Северная часть Атлантического океана на протяжении последних столетий находится в эпицентре мировых событий из-за своего расположения между Европой и Северной Америкой. Викинги были первыми, кто пересек Северную Атлантику еще в X–XI веках, а массовый трансатлантический поток кораблей из Испанской Америки в Европу начался только в XVI веке. Маршрут перевозки золота и серебра из американских колоний через Гавану в испанскую Севилью стал первым постоянно действующим трансатлантическим торговым маршрутом (и насколько же сильно она развилась впоследствии!). Золота было настолько много, что за первые сто лет в Испанию его вывезли в пять раз больше, чем в тот момент было во всех остальных государствах Европы, вместе взятых.

К концу XVI века у испанцев появились сильные оппоненты, которые тоже хотели поживиться американскими богатствами. Британцы, французы и голландцы стали вести охоту за испанскими торговыми судами, причем наиболее удобно это было делать в отдаленном Карибском море, а не посреди Атлантического океана и точно не у берегов Испании. Огромное количество необитаемых или малообитаемых островов сделали Карибское море идеальным местом для создания пиратских баз. Знаменитые пиратские столицы Тортуга и Порт-о-Пренс на Гаити, Порт-Ройал на Ямайке, Нассау на Багамах выросли до полноценных городов и успешно отбивались от испанцев на протяжении многих десятилетий. И не только отбивались: пиратские флоты и армии периодически захватывали испанские города в Америке, в том числе и самые крупные: Панаму и Веракрус.

Пираты пользовались полной поддержкой своих правительств и приносили серьезный доход в казну. Некоторые пиратские рейды были настолько успешными, что захваченная добыча была сравнима с годовым бюджетом их стран. Так, в 1628 году голландский капер Пит Хайн захватил испанский Серебряный флот, который вез 80 тонн серебра и другие сокровища из испанских колоний. Полученная добыча составила 2/3 годового содержания всей голландской армии. Серебро было благополучно переправлено в Голландию и потрачено на новый флот, а сам Пит Хайн меньше чем через полгода после своего блестящего успеха погиб в морском бою. Расцвет пиратства в Карибском море продолжался совсем недолго. Уже к концу XVII века изменились экономические обстоятельства, и поток золота и серебра из Америки в Испанию, основной источник благополучия пиратов, значительно сократился. Но примерно в то же время в Карибском море появился другой источник богатства – белое золото под названием сахар.

Люди очень любят есть сладкое, ведь глюкоза – лучшее топливо для клеточного метаболизма, и наш мозг чего только не сделает ради сахара. При этом в повседневной жизни обычного европейского человека в Античности и Средние века доступного сладкого было очень мало. Сахар завозили в Европу в небольших количествах в качестве лекарственного средства еще во времена Римской Империи, но это был исключительно дорогой и редкий продукт. Сахарному тростнику нужен теплый и влажный климат, поэтому даже в Южной Европе он растет плохо.

Уже на следующий год после открытия Америки, в своем втором плавании, Колумб завез сахарный тростник на Гаити, где он великолепно прижился. За сто лет плантации сахарного тростника распространились в Бразилии, Карибском море и Центральной Америке. Особенно хорошо тростник рос на островах Карибского моря, где и промышляли пираты. Кстати, многие богатые пираты покупали плантации и занимались ими в свободное от основной деятельности время.

Рис. 49.Треугольная торговля

Выращивание сахарного тростника и производство из него сахара – трудозатратный и технологически сложный процесс. Индейцы в Карибском море были достаточно быстро уничтожены, наемные европейские рабочие умирали от тропических болезней, поэтому на сахарные плантации стали завозить рабов из Африки. Система течений в Северной Атлантике сформировала так называемую треугольную торговлю, которая пришла на смену первому линейному трансатлантическому торговому маршруту из Гаваны в Севилью. С морскими течениями легко попасть из Европы в Африку, из Африки в Центральную Америку и из Центральной Америки в Европу. Из Европы в Африку везли промышленные товары, оружие, ткани. В Африке их обменивали на рабов, которых привозили на плантации в Бразилии, Центральной Америке и Карибском море. Рабов обменивали на сахар и другие местные продукты – табак, хлопок и ром. Дальше все это везли в Европу, где продавали и покупали европейскую мануфактуру.

Сахарные плантации в Карибском море приносили баснословные прибыли. В XVIII веке сахар, поставляемый с этих плантаций в Великобританию, приносил больше денег, чем весь товарооборот с Северной Америкой или Индией. Британская империя заполучила все французские владения в Канаде в обмен на несколько небольших островов в Карибском море (Гваделупа, Мартиника и Сент-Люсия), с которых Франция стала получать сахарные дивиденды. Сделка получила название «сахар в обмен на снег». Налоги на торговлю сахаром и ромом стали одной из ключевых причин начала войны за независимость североамериканских колоний Великобритании и последующего создания США. Как уж тут было выжить пиратам в Карибском море, подданным Великобритании и Франции, когда вокруг крутятся такие большие деньги, требующие безопасности.

Британская империя завозила больше рабов на свои плантации в Карибском море, чем все остальные европейские страны, вместе взятые. После постепенной отмены рабства в XIX веке вновь появилась острая необходимость в работниках на сахарных плантациях. В британских колониях эта проблема была решена привычным образом – завозом бесправных рабочих кули, просто на этот раз не из Африки, а из Британской Индии. В некоторых странах, впоследствии ставших независимыми, индийцы даже стали самой многочисленной национальностью. Удивительно, но даже сейчас индийцы составляют почти половину населения в таких отдаленных от Индии странах, как Суринам, Гайана и Тринидад и Тобаго в Карибском море, Маврикий в Индийском океане около Мадагаскара и Фиджи в Тихом океане. Тогда же появились общины индийцев, говорящих на французском (на Маврикии) и на голландском (в Суринаме) языках.

Рис. 50.Бескрылая гагарка

Активная многолетняя хозяйственная деятельность человека в Северной Атлантике изменила местные экосистемы. Одним из ярких примеров служит треска, запасы которой в северо-западной Атлантике казались бесконечными, но практически закончились во второй половине XX века из-за многолетнего перевылова. Еще более печальная судьба постигла бескрылую гагарку. Все мы прекрасно знаем, что белые медведи живут на севере, а пингвины – на юге. Оказывается, раньше пингвины жили и на севере тоже. Имя этого северного пингвина – бескрылая гагарка. Черно-белая, нелетающая, отлично плавающая птица жила в Северной Атлантике от Флориды до Северной Испании. Бескрылой гагарке не повезло оказаться в эпицентре трансатлантических маршрутов. В XVI веке ее численность сильно упала, а к середине XIX века ее полностью истребили: моряки употребляли ее в пищу. Так она стала одной из первых птиц, попавших под охрану, и одной из первых птиц, уничтоженных человеком. Именно бескрылую гагарку и назвали пингвином, Pinguinus. То ли от латинского pinguis «толстый», то ли от валлийского pen gwyn «белая голова». Когда европейские моряки приплыли к Южной Африке, а потом и к Антарктиде, они нашли там птиц, похожих на бескрылую гагарку. Так и назвали этих птиц гагарками – точнее, пингвинами.

Этот океан очень маленький: его площадь составляет всего 4% от площади Мирового океана, а объем – всего 1% от объема Мирового океана. Иногда Северный Ледовитый океан считают не отдельным океаном, а северной частью Атлантического океана. Северный Ледовитый океан с Атлантическим соединяет широкий и глубокий пролив Фрама (шириной 450 километров и глубинами более 2000 метров), а также многочисленными проливами между островами Канадского Арктического архипелага, расположенными между Гренландией и Северной Америкой. С Тихим океаном Северный Ледовитый океан сообщается лишь через мелководный и узкий Берингов пролив (шириной 86 километров и максимальной глубиной 90 метров). Поэтому в определенном смысле Северный Ледовитый океан действительно является продолжением Атлантического океана на север, в полярные широты.

Тем не менее Северный Ледовитый океан все-таки считают отдельным океаном, потому что у него есть особенные свойства. Главное из них заключается в том, что значительную часть года почти весь океан покрыт льдом. Площадь этого ледяного покрова сильно колеблется от зимы к лету и от года к году, что влияет на климат Земли. Ледяной покров Северного Ледовитого океана значительно сократился с начала XXI века, что усиливает глобальное потепление и поэтому привлекает очень серьезное внимание ученых.

Рис. 51.Северный Ледовитый океан

В Северном Ледовитом океане множество островов, в том числе очень больших. Среди десяти крупнейших островов мира четыре находятся в Северном Ледовитом океане: Гренландия и три острова Канадского Арктического архипелага – Баффинова Земля, Виктория и Элсмир. Канадский Арктический архипелаг очень примечателен количеством островов – 36,5 тысяч – и их общей площадью в 1,4 миллиона квадратных километров. По обоим этим параметрам на земном шаре Канадский Арктический архипелаг может сравниться только с островами Малайского архипелага, на котором расположены Индонезия и Филиппины. Но население у этих архипелагов очень разное: меньше 20 тысяч человек на островах Канадского Арктического архипелага и почти 400 миллионов на Малайском архипелаге. В евразийском секторе Северного Ледовитого океана также находится много крупных и малообитаемых островов и архипелагов: Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, Новая Земля, Северная Земля, Новосибирские острова, остров Врангеля.

В Северный Ледовитый океан впадает много крупных рек: на него приходится 11% всего речного стока в Мировой океан. Из-за этого и из-за значительной изоляции Северного Ледовитого океана в нем формируется мощный опресненный поверхностный слой толщиной около 50 метров. Это совершенно не характерно для других океанов: подобный опресненный слой образуется лишь в небольших по размеру и изолированных акваториях, например в Черном или Балтийском море. Стабильный опресненный поверхностный слой в Северном Ледовитом океане – главная причина его ледовитости, ведь опресненные воды замерзают гораздо лучше, чем соленый океан. В частности, в Северной Атлантике температура воздуха зимой низкая, но океан почти нигде не замерзает, так как в нем отсутствует опресненный поверхностный слой. В последние два десятилетия Северный Ледовитый океан вызывает большой интерес у ученых, потому что его ледяной покров очень важен с точки зрения происходящих климатических изменений.

Рис. 52.Отражение солнечных лучей морским льдом и океаном

Когда Солнце нагревает Землю, солнечные лучи достигают поверхности суши или поверхности океана, то какая-то их часть отражается от поверхности, а какая-то – поглощается. Отношение отраженного потока света к исходному потоку от Солнца называется альбедо. Солнечные лучи очень хорошо отражаются от морского льда, так как он светлый и у него высокое альбедо: до 90% солнечной радиации отражается морским льдом. Если морского льда нет, а есть вода, то отражается только 6% солнечной энергии, а все остальное поглощается и нагревает поверхность воды. Морской лед в Арктике позволяет сохранять эту область холодной. Охлаждающий эффект Арктики распространяется на очень большие площади Северного полушария, и поэтому изменчивость морского льда в Арктике – ключевой фактор изменчивости климата Земли в целом и температуры воздуха в Северном полушарии в частности.

Рис. 53.Северный морской путь и Северо-Западный проход

Из-за своего северного расположения Северный Ледовитый океан был и остается местом, где люди практически не живут. В эпоху Великих географических открытий многие европейские страны в поисках альтернативного пути в Индию предпринимали попытки пройти через евразийскую или канадскую часть Северного Ледовитого океана в Тихий. Многие исследователи Арктики полагали, что в центральной части океана находится суша (по аналогии с Антарктидой) или безледный участок (по аналогии с Северной Атлантикой). Из-за того, что Северный Ледовитый океан почти полностью покрыт льдом, к концу XIX века это была последняя неисследованная часть Мирового океана. В 1876–1880 годах шведский полярник Адольф Эрик Норденшельд впервые прошел из Атлантического океана в Тихий через Северо-Восточный проход, или Северный морской путь, то есть через Российскую Арктику. Северо-Западный проход, то есть путь через острова Канадского арктического архипелага, был впервые пройден Руалом Амундсеном в 1903–1906 годах. В Северном Ледовитом океане произошло и последнее крупное географическое открытие. В 1913 году был обнаружен архипелаг Северная Земля, последний неизвестный крупный участок суши. Северная Земля отделена от полуострова Таймыр узким – шириной 55 километров – проливом Вилькицкого, через который проходит тот самый Северный морской путь вдоль побережья Евразии.

Из-за круглогодичного или почти круглогодичного ледяного покрова на большей площади Северного Ледовитого океана он остается наименее изученным среди всех других океанов. Морской лед в Арктике не только осложняет организацию научных экспедиций, но и не дает проводить спутниковые измерения морской поверхности, она остается скрытой подо льдом. Даже автономные дрейфующие буи-измерители «Арго» не улучшили ситуацию. Буи «Арго» периодически заплывают в Северный Ледовитый океан и проводят там измерения, однако достаточно быстро они оказываются в акватории, покрытой льдом. После этого буи уже не могут всплывать на поверхность и передавать по спутниковой связи результаты своих измерений. Вот так ледяной покров и в наши дни скрывает от ученых происходящее в Северном Ледовитом океане.

Труднодоступную Арктику, в том числе ее центральную часть, наиболее далекую от морских берегов, все равно нужно изучать. С этой целью СССР и Россия уже почти 90 лет организуют дрейфующие станции, представляющие собой небольшие и временные поселки ученых на дрейфующем морском льду. Первая в мире станция «Северный полюс» была создана в 1937 году. Недалеко от Северного полюса приземлились несколько самолетов и доставили на лед четырех полярников: Папанина, Ширшова, Федорова и Кренкеля, а также команду из нескольких десятков человек для постройки лагеря. Через две недели все самолеты улетели, а четыре полярника остались и дрейфовали еще 9 месяцев.

Кроме очевидных научной и политической составляющих, одной из целей станции «Северный полюс» была метеорологическая поддержка беспосадочных авиаперелетов из СССР в США. 6 июня 1937 года начала работу дрейфующая станция, а уже 18 июня экипаж Чкалова начал свой легендарный беспосадочный перелет Москва – Северный полюс – Ванкувер. Меньше чем через месяц, в середине июля, состоялся еще один и еще более дальний беспосадочный перелет Москва – Северный полюс – Сан-Джасинто под командованием летчика Громова. Метеосводки с полюса, которые передавали дрейфующие полярники, стали залогом успеха этих перелетов.

Рис. 54.Индийский океан

Экспедиция полярников чуть было не закончилась трагедией. Медленный и спокойный дрейф в центральной части Северного Ледовитого океана сменился на быстрый, когда льдину вынесло к берегам Гренландии. Океаническая вода стала заметно теплее, начались сильные шторма, приходящие из Северной Атлантики. После одного из штормов, который случился 1 февраля 1938 года, льдина с лагерем полярников раскололась, папанинцы очутились на обломке размером 200 на 300 метров. Полярники запросили экстренную эвакуацию, но обломок льдины дрейфует у берегов Гренландии, а помощь вышла из СССР. Еще один такой же шторм – и никто бы на льдине не выжил. Советские суда «Мурман» и «Таймыр» добрались до осколка льдины через две недели, и 19 февраля папанинцы были спасены.

Следующая дрейфующая станция в Арктике была организована лишь спустя 12 лет, в 1950–1951 годах, и дала начало полноценной программе научных исследований. С 1955 по 1991 год в Северном Ледовитом океане проработало еще 29 рейфующих станций, каждый год работали по 2–3 советские станции одновременно, а в сезоне 1970–1971 года – даже 4. Рекорд по продолжительности принадлежит станции «Северный полюс – 22», она проработала целых 8,5 лет, с 1973 по 1982 год. После распада Советского Союза из-за экономических неурядиц проект дрейфующих станций был поставлен на паузу и возобновился лишь в 2000-х годах. С 2003 по 2015 год было организовано еще 10 станций. Потом опять наступила пауза, на этот раз связанная с потеплением климата. К середине 2010-х годов в центральная часть Северного Ледовитого океана стала покрыта в основном тонкими однолетними льдами, и строительство станций на таких льдах стало опасным. Для того чтобы продолжать важнейшие измерения в центральной части Арктики, было построено специальное судно – ледостойкая самодвижущаяся платформа «Северный полюс». В 2022–2024 году эта платформа совершила свой первый полуторагодовой дрейф в Арктике.

Индийский океан занимает примерно 20% от площади Мирового океана. От других больших океанов, Тихого и Атлантического, он отличается тем, что занимает только южную половину земного шара, то есть фактически представляет собой половинку большого океана.

Это формирует важную особенность Индийского океана – сильные муссонные ветра, которые меняют направление два раза в год. Муссонные ветра образуются из-за соседства суши и океана в тропической и экваториальной зонах. Зимой поверхность материка значительно холоднее поверхности океана, и сильный ветер дует с суши в океан. Летом картина меняется на противоположную: ветер дует с более холодного океана на горячий материк. Сезонная смена направления ветра приводит к тому, что в северной и северо-западной частях Индийского океана течения также сезонно меняют направление на противоположное. Это единственное место в Мировом океане, где крупномасштабные течения меняют свое направление в течение года.

Рис. 55.Муссонные течения в Индийском океане

На материке летний муссон приносит влагу с океана, что приводит к формированию сезона дождей. На этот период приходится почти 80% осадков в Индии, и от свойств муссона в значительной степени зависит сельское хозяйство в Южной Азии. Мировые рекорды по количеству осадков регистрируются в Западной Индии благодаря муссонному климату. В городе Мосинрам в среднем выпадает почти 12 метров осадков в год. В соседнем городе Черапунджи в один из годов выпало больше 26 метров осадков. Сравните: в Москве в год в среднем выпадает всего 60–70 сантиметров осадков, а в Сочи – 160–170 сантиметров.

В Индийском океане есть два крупных острова – Мадагаскар и Шри-Ланка, а также остров Тасмания и острова Малайского архипелага на границе с Тихим океаном. Хотя в Индийском океане, в отличие от Тихого, находится небольшое количество вулканических и коралловых островов в открытой части моря, извержения вулканов и землетрясения достаточно часто приводят к катастрофическим последствиям из-за высокой плотности населения на берегах Индийского океана. Так, в результате наводнения в Восточном Пакистане в 1970 году, вызванном тропическим циклоном, пришедшим на сушу из Индийского океана, погибло 500 000 человек. Тропический циклон, обрушившийся на восточное побережье Индии в 1839 году, привел к гибели 300 000 человек. Почти 250 000 человек стали жертвами цунами, последовавшего за землетрясением в восточной части Индийского океана около острова Суматра в 2004 году.

Индийский океан с древнейших времен был в эпицентре развития мировой цивилизации. Египетские и шумерские мореходы совершали прибрежные плавания в северно-западной части Индийского океана за несколько тысяч лет до нашей эры. Впоследствии торговлей с Индией занимались античные мореплаватели Ближнего Востока. Исламская морская торговля связала Аравийский полуостров с Юго-Восточной Азией и Восточной Африкой в Средние века, параллельно развивалась и морская торговля с Китаем. Португальцы нашли путь в Индию вокруг Африки и через Индийский океан только в конце XV века, но за этим последовала очень активная экспансия европейских стран в Южную и Юго-Восточную Азию. В отличие от Тихого океана, где полинезийцы заселили множество островов в открытом океане, почти все острова в открытой части Индийского океана были необитаемы до начала европейской колониальной экспансии.

На некоторых островах Индийского океана до сих пор живут люди в относительно первозданном состоянии. Андаманские и Никобарские острова, расположенные между островом Суматра и Мьянмой, административно принадлежат Индии и в большинстве своем заселены индусами, выходцами с материка. Тем не менее на ряде островов живут изолированные сообщества аборигенов общей численностью несколько сотен человек, которые избегают контакта с современной цивилизацией. Эти темнокожие и невысокие (средним ростом 1,5 метра) народы относятся к негритосам, потомкам первой волны людей, вышедших из Африки и заселивших Южную Азию. От негритосов произошли папуасы, меланезийцы, айны и австралийские аборигены, а сами они были практически везде ассимилированы и остались только на отдельных островах в Индийском океане. Негритосы на Андаманских и Никобарских островах живут охотой и собирательством, изготавливают луки и гарпуны, но, по-видимому, не умеют добывать огонь. Некоторые племена негритосов стали ограниченно контактировать с индийскими поселенцами, в частности, обменивают фрукты на разные полезные вещи.

Сентинельцы, жители острова Северный Сентинел, наоборот, известны своим активным сопротивлением любым попыткам контакта извне. Европейцы и индийцы, начиная со второй половины XIX века, периодически высаживались на остров, но в ответ местные жители обстреливали их из луков или прятались в лесу. Остров не представлял никакой ценности для колонизации, что и позволило племени дожить в неизменном виде до наших дней. В 1956 году Северный Сентинел был объявлен запретной зоной, индийские власти патрулируют воды вокруг острова для предотвращения появления посторонних людей. В 1981 году около острова село на мель торговое судно, из которого сентинельцы научились добывать железо для наконечников стрел и копий. В последние десятилетия на острове были убиты все чужаки: периодически заплывавшие туда рыбаки и 26-летний американский миссионер, который тайно пробрался на остров и попытался обратить сентинельцев в христианство.

Постройка Суэцкого канала в 1869 году интенсифицировала судоходство в Индийском океане и придала огромную важность Красному морю, бывшему до этого совершенно тихим, периферийным и малонаселенным регионом. В середине XX века в Персидском заливе стали разрабатывать нефтяные и газовые месторождения, и северно-западная часть Индийского океана стала ключевым регионом и для морских нефтегазовых перевозок. Современные конфликты и неустроенность в Сомали, Йемене и Эритрее – прямое следствие влияния крупных держав, которые пытаются контролировать подходы к Суэцкому каналу и с этой целью не дают развиться местным странам. Йемен в 1960-е годы был поделен на две части между СССР и США, как ранее случилось с Германией, Кореей и Вьетнамом. Единственная в истории коммунистическая арабская страна, Народно-Демократическая Республика Йемен, с красной звездой на флаге из панарабских цветов, прекратила свое существование в 1991 году. Но неустроенность в Йемене никуда не делась, и современная гражданская война – прямое следствие разделения Йемена в середине XX века.

Влияние Суэцкого канала распространилось не только на Красное море, но и на большую часть Африки. Первыми большими колониями Великобритании в Африке стали Южная Африка и Египет, важные для обеспечения пути из метрополии в Индию. Вся дальнейшая экспансия Великобритании в Африке была посвящена идее соединения двух важнейших колоний, чего удалось добиться к 1918 году. Цепь британских колоний от Каира до Кейптауна, которой пытались, но не смогли помешать Франция, Германия и Португалия, – еще одно следствие постройки Суэцкого канала. Показательна и история архипелага Чагос, небольшой группы островов в северо-западной части Индийского океана. В настоящее время административно эти острова представляют собой заморскую территорию Великобритании под незамысловатым названием Британская Территория в Индийском Океане. Острова эти лежат в очень оживленном по морским меркам месте – на пересечении морских путей из Африки в Индию и Юго-Восточную Азию.

Открыты они были Васко да Гамой еще в начале XVI века, то есть на заре эпохи Великих географических открытий. До середины XX века архипелаг Чагос имел типичную судьбу многих других маленьких тропических островов в Индийском океане. Поначалу необитаемый архипелаг был включен в состав Французской империи, потом был продан Британской империи. На него переселили вначале африканских рабов, а потом индийских кули для работы на кокосовых плантациях. Когда в 1960-х британские колонии стали массово получать независимость, архипелаг Чагос с населением в 2000 человек вполне мог бы стать очередной богом забытой микроскопической независимой страной. Другой альтернативой было войти в состав Сейшельских Островов или Маврикия, более населенных, расположенных рядом и недавно тоже ставших независимыми. Но история распорядилась по-другому.

Во второй половине XX века в разгар холодной войны США понадобилось построить военную авиабазу в западной части Индийского океана, столь важной для мировых транспортных путей. Конечно, лучше всего это было делать на необитаемом острове. В Тихом океане с этим проблем нет: островов полно, пространства большие, людей мало. Так у США появились военные колонии: остров Гуам, остров Уэйк, атолл Джонстон. В Индийском океане все наоборот: необитаемых островов, еще и достаточно больших для постройки серьезного аэродрома, почти нет. Кроме того, очень удобно иметь базу на острове около экватора, так как там не бывает тропических циклонов, этой страшной разрушительной силы, ведь экватор не просто магическая линия на карте, а место, где сила Кориолиса становится близкой к нулю, из-за чего циклоны не могут вращаться и останавливаются.

Выбор пал на архипелаг Чагос, точнее, на его единственную пригодную для этого часть – остров Диего-Гарсия. На этом острове-атолле, узком кольце суши длиной 60 километров и шириной 500 метров, и жили почти все 2000 обитателей архипелага. Всех их в 1971 году без лишних разговоров выселили на выбор на Сейшелы или Маврикий. На следующий год на всякий случай выселили всех людей и с двух других обитаемых островов архипелага – Перос-Баньос и Саломон. Итак, чагосцы выселены, получившиеся острова стали американской военной базой с огромным аэропортом, портом и персоналом в те же 2–3 тысячи человек, только уже с другим паспортом. Взамен американцы продали британцам баллистические ракеты для атомных подводных лодок. Административно архипелаг стал относиться к заморским территориям Великобритании; так его и назвали – Британская Территория в Индийском Океане. Почему? Возможно, чтобы подчеркнуть, что острова необитаемые, просто какая-то территория, никто там жить не будет, и теперь это навечно военная база.

Маврикий с 1980-х годов стал оспаривать отделение от него архипелага Чагос, бывшие жители архипелага также активно требовали возможности вернуться на родные земли. В 2000 году верховный суд Великобритании даже признал их депортацию незаконной и предоставил право вернуться, но в реальности ничего не изменилось. Судебные решения были оспорены, проигнорированы, все утонуло в войне пересмотров и апелляций. В 2019 году Международный суд ООН обязал Великобританию вернуть Маврикию архипелаг Чагос, но и тут ничего принципиально не изменилось. Совсем недавно, 3 октября 2024 года, Великобритания и Маврикий заключили соглашение, что острова Чагос будут переданы Маврикию, но одновременно с этим Великобритания возьмет остров Диего-Гарсия в аренду на 99 лет с сохранением американской военной базы. А через 99 лет что-нибудь еще придумают.

Южный океан стали считать отдельным океаном сравнительно недавно, на рубеже XX и XXI веков. Фактически это воды, которые окружают Антарктиду, а именно: Южный океан ограничен с севера 60° южной широты, а с юга – побережьем Антарктиды. Южный океан был выделен как отдельная сущность благодаря Антарктическому циркумполярному течению, которое омывает Антарктиду. Это самое мощное течение в Мировом океане, так как область вокруг Антарктиды – единственное место на планете, где можно обойти всю Землю по широте и не встретить материка. Существование этого мощного течения отделяет воды непосредственно вокруг Антарктиды от вод к северу от этого течения в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах.

Рис. 56.Южный океан

В Южном океане вокруг Антарктиды происходят очень интенсивные вертикальные движения: как апвеллинг, так и даунвеллинг, но в разных частях океана. В самой холодной южной части Южного океана около берегов Антарктиды из-за низкой температуры воздуха формируются холодные и тяжелые антарктические глубинные воды, подобно холодным водам, образующимся в Северной Атлантике. Антарктические глубинные воды растекаются на север и формируют донные воды больше чем на половине площади Тихого, Атлантического и Индийского океанов. Треть всего объема вод Мирового океана образована в результате охлаждения и опускания вод вокруг Антарктиды, поэтому процессы около Антарктиды важны даже для очень отдаленных акваторий Мирового океана.

В северной части Южного океана, напротив, происходит интенсивный апвеллинг. Эти широты знамениты своими сильными ветрами – моряки их называют «ревущие сороковые», «неистовые пятидесятые» и «пронзительные шестидесятые». Западные ветры, которые разгоняют Антарктическое циркумполярное течение, также вызывают перенос поверхностного слоя в северном направлении из-за эффекта Кориолиса. Это приводит к постоянному подъему на поверхность более глубоких вод, богатых биогенными веществами. Из-за практически круглогодичного апвеллинга на огромной площади Южный океан – это место очень высокой биологической продуктивности. Акватория вокруг Антарктиды богата планктоном и рыбой, там живут самые большие популяции китов и тюленей. Численность антарктического тюленя-крабоеда достигает нескольких десятков миллионов особей. Это один из немногих видов млекопитающих, чья численность сравнима с численностью человека и домашних животных. Несмотря на свое название, тюлень-крабоед не ест крабов, а питается в основном антарктическим крилем, мелкими рачками, которые в огромном количестве живут в Южном океане. Общая биомасса криля составляет 500 миллионов тонн, что немного больше всей биомассы людей или домашних животных и в 100 раз больше всей биомассы диких млекопитающих. Популяция антарктического криля играет важную роль в климатических процессах, так как с фекалиями криля огромное количество углерода опускается на дно Южного океана, где захоранивается в донных осадках.

Рис. 57.Образование глубинных вод и апвеллинг вокруг Антарктиды

Еще один символ Южного океана – это айсберги. В течение года в океане может находиться до 100 тысяч айсбергов разного размера, что очень осложняет судоходство. От Антарктиды откалываются и огромные айсберги – плавучие острова толщиной в сотни метров и площадью тысячи квадратных километров. Площадь самого большого зарегистрированного айсберга B-15 была 11 000 квадратных километров, что примерно равно площади таких стран, как Ямайка или Катар. Такие гигантские айсберги достаточно медленно дрейфуют, могут сесть на мель и находиться на ней десятилетиями, а потом сняться с мели и продолжить движение. Эти огромные глыбы льда сильно влияют на региональные процессы в океане, но постепенно раскалываются на более мелкие айсберги и бесследно исчезают. Чистая пресная вода становится все более и более ценным ресурсом на Земле, а айсберги – огромные запасы такой воды. Проекты буксировки крупных айсбергов по морю в регионы с дефицитом пресной воды озвучиваются уже много десятилетий, однако до практической реализации они пока не доходит.

Антарктида была открыта самым последним из материков. 28 января 1820 года шлюпы «Восток» и «Мирный» под командованием русских моряков Беллинсгаузена и Лазарева подошли к шельфовому леднику Антарктиды – почти точно в районе гринвичского меридиана. Практически одновременно с ним Антарктиду обнаружил американский мореплаватель Джордж Пауэлл. Кстати, именно в честь шлюпа «Восток» через полтора столетия назвали первую серию советских пилотируемых космических кораблей, и в 1961 году Юрий Гагарин облетел Землю именно на космическом корабле «Восток». А традиция называть космические корабли в честь морских кораблей прижилась. В частности, в честь знаменитых кораблей первооткрывателей и научных экспедиций были названы пять американских космических шаттлов: «Дискавери» и «Индевор» – корабли Джеймса Кука; «Колумбия» – первый американский корабль, совершивший кругосветное плавание; «Челленджер» – корабль первой морской научной экспедиции; «Атлантис» – знаменитое научно-исследовательское судно США.

В начале 1960-х люди не только покоряли космос, но и активно осваивали Антарктиду. Одно из морей вокруг Антарктиды советские полярники в 1962 году назвали морем Космонавтов в честь первых советских космонавтов. Это название до сих пор в некотором роде неофициальное, так как любое название географического объекта в море должно быть одобрено Международной гидрографической организацией. Вообще любое согласование нового названия моря или залива Международной гидрографической организацией, как правило, занимает десятилетия и часто ни к чему не приводит, особенно если есть конфликт интересов. Так, в арабских странах Персидский залив много десятилетий называют Арабским заливом, но это названия используется только в отдельных странах, а международными, скорее всего, никогда не станет.

Напротив моря Космонавтов относительно Южного полюса в южной части Тихого океана находится кладбище космических кораблей. В этом районе, не рекомендованном для судоходства, затапливают остатки космических аппаратов после выведения их из эксплуатации. К настоящему моменту там затоплено почти три сотни аппаратов – правда, большая их часть сгорает в атмосфере, и лишь обломки попадают в океан. Выходит, океан – это последнее пристанище не только земного, но и космического мусора. Что-то из него доплывает и до моря Космонавтов.

В Антарктиде и Южном океане действует договор об Антарктиде. Он предписывает сохранять Антарктиду и Южный океан, которые последними из участков Земли остались нетронутыми человеком. Материк и океан – демилитаризованная безъядерная зона, где запрещены ядерные испытания и вообще любое оружие. В Южном океане есть и серьезные ограничения на добычу биологических ресурсов, и запрещена любая добыча полезных ископаемых. Из-за сложнейших климатических условий территория Антарктиды не принадлежит ни одному государству мира, однако два десятка стран поддерживают там свое присутствие. Летом на научных станциях в Антарктиде и на островах Южного океана, а также в самом океане на судах ведут научные исследования или морской промысел несколько тысяч человек, зимой их количество сокращается до тысячи. Семь стран, Аргентина, Чили, Австралия, Новая Зеландия, Великобритания, Франция и Норвегия, предъявляют претензии на разные части континента. На Антарктический полуостров, где самый мягкий климат и проще всего добраться из Южной Америки, претендует сразу три страны – Чили, Аргентина и Великобритания. Удивительно, но в Антарктиде есть и сектор, на который вообще никто не претендует! Это последняя действительно ничья территория на Земле, и закономерно, что попасть на нее довольно сложно, ведь она сильно удалена от Южной Америки, Африки и Австралии.

Рис. 58.Территориальные претензии разных стран в Антарктиде

Наибольшую активность в своих территориальных притязаниях на Антарктиду и прилегающие воды Южного океана проявляют Аргентина и Чили из-за своей относительной близости от Антарктического полуострова. Обе страны организовали по одному поселению, которые имеют черты не просто научной станции, а полноценного поселка. С конца 1970-х по середину 1980-х на них даже привозили беременных женщин, которые рожали детей в Антарктиде: восемь родилось на аргентинской станции и трое – на чилийской. С помощью этих антарктических детей Чили и Аргентина укрепляли основания для своих территориальных притязаний, впрочем, принципиально ситуация от этого не поменялась.

Верхний слой океана – самая динамичная и, в определенном смысле, самая важная его часть. Сверху океан граничит с атмосферой, и в него поступает энергия ветра, верхний слой океана нагревают солнечные лучи. Из-за того, что солнечная энергия в океане быстро рассеивается с глубиной, только в поверхностном слое возможны фотосинтез и высокая биологическая продуктивность. В верхнем слое океана вода переходит в другие состояния: превращается в лед при замерзании и испаряется в атмосферу. В верхнем слое происходит и взаимодействие океана с сушей. С реками и ветром, а также в результате размывания берега с суши в океан поступают огромные объемы различных веществ, в том числе антропогенных загрязнений, отходов деятельности человека. На поверхности океана ходят морские суда, плавают люди, это единственная часть необъятного океана, в которой мы как вид реально присутствуем. Поверхность океана при этом еще и самая изученная его часть из-за наиболее полного покрытия натурными измерениями этой самой доступной для человека зоны и, конечно, благодаря спутниковым наблюдениям.

Океан и атмосфера – две одновременно похожие и непохожие друг на друга субстанции, одна из которых влияет на свойства другой, и наоборот. Их взаимодействие описывается достаточно простой схемой. Из-за того, что атмосфера прозрачна для длинноволновой радиации, то есть для большей части энергии солнечных лучей, непосредственно от Солнца она нагревается очень слабо. В океане же солнечные лучи быстро рассеиваются и сильно нагревают его. Точно так же солнечные лучи нагревают и поверхность суши. Поэтому температура верхнего слоя океана и поверхности суши в среднем гораздо более высокая, чем температура нижнего слоя атмосферы. Океан и суша фактически выступают аккумуляторами тепла, которые вначале нагреваются сами, а потом нагревают атмосферу.

Из-за того, что океан нагревается сверху, он стратифицирован: менее плотные (более теплые и поэтому более легкие) слои в нем, как правило, лежат выше, чем более плотные (более холодные и поэтому более тяжелые). Именно поэтому вертикальные движения в океане достаточно слабые, водные массы почти всегда двигаются по горизонтали. В предыдущих главах мы обсуждали, что в океане есть места, где водные массы достаточно значимо поднимаются или опускаются, но таких мест немного, хотя они очень важны для формирования общей циркуляции в Мировом океане.

Атмосфера же нагревается снизу от океана и суши, подобно воде в кастрюле, которая стоит на плите. Воздух в атмосфере, как и вода в кастрюле, от этого приходит в вертикальное движение. Нагретый нижний слой воздуха поднимается, а более холодные слои воздуха опускаются. Поэтому в атмосфере постоянно поддерживается конвекция, вызванная нагреванием снизу. Плотность атмосферы на несколько порядков меньше, чем плотность океана, поэтому характерные скорости движения в атмосфере (десятки метров в секунду) гораздо выше, чем в океане (десятки сантиметров в секунду). Атмосфера, получая от океана тепло и приходя в активное движение, обратно передает океану динамический импульс. Практически все течения в океане, за исключением приливных, возникают в результате воздействия атмосферы. И течения на маленьком масштабе, такие как волны и нагоны, и крупномасштабные течения вызваны именно влиянием атмосферы.

Итак, океан, который непрозрачен для солнечной радиации, нагревает атмосферу. Легкая и подвижная атмосфера от этого приходит в движение и передает динамический импульс назад в океан, что приводит к движению океана. Таким образом, взаимодействие океана и атмосферы двустороннее, и это образует очень сложную систему связей. Объемная теплоемкость у морской воды достаточно большая, примерно в три тысячи раз больше, чем у воздуха. Поэтому в океане накапливается огромное количество тепловой энергии. При этом непосредственно солнечной энергией нагревается не вся толща океана, а только верхний слой толщиной 100 метров, в котором поглощается 90% приходящей солнечной энергии. И даже этот верхний слой содержит в себе огромное количество тепла, ведь его суммарная теплоемкость в 40 раз больше, чем у всей атмосферы. По этой причине даже небольшие колебания температуры поверхности океана приводят к очень серьезным колебаниям температуры атмосферы. Но происходит это не за счет непосредственного теплообмена между океаном и атмосферой, а за счет испарения.

Испарение – это самый энергетически мощный процесс, который происходит при взаимодействии океана и атмосферы. Энергия, которая затрачивается на испарение одного килограмма воды, равна энергии, которая требуется, чтобы поднять этот килограмм воды на высоту в 250 километров. С поверхности океана за год испаряется примерно один метр воды, а в некоторых районах и того больше – до 3–4 метров. Испарение воды с поверхности океана увеличивает содержание влаги в атмосфере – из-за этого формируются облака, которые потом переходят в осадки, тоже влияющие на свойства поверхности океана. В отсутствие речного стока именно испарение и осадки – самые важные факторы, определяющие повышенную или пониженную соленость океана. Испарение и осадки могут влиять на формирование региональных течений в океане, потому что от солености воды (как и от температуры) зависит ее плотность. Процессы испарения и выпадения осадков формируют круговорот воды в природе, известный каждому из школьного учебника природоведения. При этом большая часть осадков проливается непосредственно в океан, а не на сушу, потому что площадь океана гораздо больше, чем площадь суши. Осадки, которые попадают на сушу, формируют реки и поступают в океан в виде материкового стока.

В полярных областях Мирового океана из морской воды формируется лед, который тоже значительно влияет на взаимодействие океана с атмосферой. Ледяной покров изолирует океан от атмосферы, так как лед (особенно лед, покрытый снегом) очень плохо проводит тепло. Ледяной покров также снижает передачу импульса, ветровой энергии между океаном и атмосферой. Таким образом, лед становится серьезным барьером между океаном и атмосферой, препятствуя передаче энергии и вещества. Именно поэтому циркуляция океана при наличии сплошного ледяного покрова, например в Северном Ледовитом океане, очень отличается от процессов, происходящих на открытой воде.

Средний период круговорота воды в атмосфере составляет примерно две недели, то есть каждые две недели вода в атмосфере полностью обновляется. Именно поэтому достоверный прогноз погоды рассчитывается на период не более двух недель, так как на более длинном временном интервале стирается память атмосферы о ее начальных условиях. Состояние атмосферы и состояние более консервативного океана на временных масштабах до двух недель определяется их начальным состоянием. Состояние океана и состояние атмосферы на более длительных периодах – месяцы, годы и десятки лет – определяется уже внутренними связями, которые существуют между океаном и атмосферой. Из-за того, что атмосфера влияет на океан, а океан влияет на атмосферу, в этой системе возникают автоколебательные процессы. Подобно тому, как маятник качается то вправо, то влево, различные характеристики климатической системы «океан – атмосфера» также постоянно меняются то в большую, то в меньшую сторону. Но в отличие от простого и предсказуемого движения маятника, автоколебательные процессы в системе «океан – атмосфера» очень сложны, и человечество до сих пор не научилось достоверно их предсказывать и, соответственно, к ним готовиться.

Рис. 59.Влияние Эль-Ниньо на осадки в разных частях мира

Явление Эль-Ниньо и обратное ему явление Ла-Нинья – пример одного из важнейших автоколебаний климатической системы «океан – атмосфера». Эль-Ниньо начинается в районе тихоокеанского побережья Перу. Для этого региона характерен юго-восточный пассат, сильный ветер, дующий над экваториальной и тропической частью Тихого океана. Если по каким-то причинам южный пассат ослабевает, то поверхность Тихого океана в обширном районе к западу от побережья Перу становится более теплой. Это, в свою очередь, увеличивает испарение из океана в атмосферу и перестраивает атмосферную циркуляцию в тропической части Тихого океана. Эль-Ниньо приводит к более обильным осадкам в Перу, на юге США и в Кении, но при этом приносит засуху в Амазонию, Колумбию, Индонезию и Австралию. События Эль-Ниньо происходят с нерегулярными интервалами от двух до семи лет и длятся от девяти месяцев до двух лет. Средняя продолжительность периода Эль-Ниньо составляет пять лет.

Аномально теплое и влажное лето в Перу, которое в Южном полушарии длится с декабря по февраль, и дало название явлению Эль-Ниньо. Это слово с испанского переводится как «мальчик», так в Перу называют младенца Иисуса Христа. Им же назвали и теплое течение у берегов Перу, которое наблюдали, в том числе, на Рождество. Впоследствии оказалось, что это не просто теплое течение, а часть глобального климатического автоколебания. Когда Эль-Ниньо ослабевает, климатическая система «океан – атмосфера», как маятник, переходит в противоположное состояние, называемое Ла-Нинья. Кстати, это переводится как «девочка», но уже не в честь какой-то конкретной девочки, а просто как противоположность мальчику.

В период Ла-Нинья поверхность Тихого океана к востоку от побережья Перу становится более холодной, что приводит к засухам в США и наводнениям в Индонезии и Австралии. Таким образом, сравнительно небольшие изменения скорости ветра в восточной части Тихого океана приводят к очень серьезным изменениям в структуре океана. Потом эти серьезные изменения в океане приводят к трансформации атмосферной циркуляции, испарения и выпадения осадков, причем настолько сильной, что она распространяется и на Южную Америку, и на Северную Америку, и на Азию, и на Африку.

Автоколебательный процесс «Эль-Ниньо – Ла-Нинья» очень существенно влияет на человека, причем воздействие Эль-Ниньо гораздо более разрушительное, чем воздействие Ла-Нинья. Неурядицы, вызванные экстремальными наводнениями и засухами в разных районах Земли, приводят к увеличению социальной напряженности. Сильный Эль-Ниньо в 1789–1793 годах вызвал неурожай в Европе, что стало одним из толчков к Великой французской революции. Засуха 1876 года в результате сильного Эль-Ниньо привела к гибели 13 миллионов человек в Северном Китае. Во второй половине XX века, в годы, когда действовал сильный Эль-Ниньо, в тропических странах в два раза чаще начинались или возобновлялись гражданские войны.

Человечество до сих пор не научилось предсказывать колебания «Эль-Ниньо – Ла-Нинья» – ни их периодичность, ни их силу. Через сколько месяцев и лет завершится текущая фаза этого колебания и какой силы будет следующая обратная фаза? Умение отвечать на этот вопрос сэкономило бы десятки и даже сотни миллиардов долларов, но до сих пор это никому не удается сделать. Именно невозможность предсказывать поведение автоколебательных процессов, таких как «Эль-Ниньо – Ла-Нинья», и является главной причиной отсутствия достоверного прогноза погоды на периоды в месяцы, годы и десятилетия (такие прогнозы могут быть только статистическими). Грубо говоря, качество этих прогнозов такое: погода в определенный день будет, скорее всего, не сильно отличаться от погоды в этот же день год назад. Очень значительных ошибок такой прогноз давать практически не будет, ведь зимой всегда относительно холодно, а летом всегда относительно тепло. Тем не менее польза от такого прогноза невелика: он почти не отличается от здравого смысла, который есть в голове у человека и без всякого прогноза.

Современные изменения климата особенно сильно проявляются в Арктике. В первую очередь это повышение температуры атмосферы: в Арктике становится теплее в несколько раз быстрее, чем в среднем по планете. С начала индустриальной эпохи, то есть с 1880-х годов, когда человечество начало активно выбрасывать в атмосферу парниковые газы, средняя температура воздуха на Земле повысилась на 1–1,5 °C, а температура воздуха в Арктике – в среднем на 2–3 °C. При этом наиболее значительное потепление произошло в последние десять лет – на 0,75  °C. Таким образом, треть или четверть от общего повышения температуры воздуха в Арктике за более чем сто лет произошла за последние десять лет. Именно это стало причиной особенно пристального внимания в наше время к изменению климата в Арктике.

Температура воздуха по всему земному шару полноценно измеряется только последние несколько десятков лет, что связано с появлением спутникового зондирования Земли и возможностью проводить мониторинг температуры по всей планете. На большинстве метеорологических станций на суше температура воздуха регулярно измеряется на протяжении не более сотни лет. Наиболее длительные ежедневные измерения температуры воздуха ведутся в Центральной Англии с 1772 года. Тем не менее в настоящее время есть достаточно достоверная информация о том, как менялась температура атмосферы на земном шаре на протяжении последних 66 миллионов лет. Температура на таком далеком временном отрезке восстанавливается по разным косвенным признакам: по годичным кольцам деревьев, по структуре кернов ледников, по донным осадкам в озерах и морях. Эти данные показывают, что температурные изменения, которые происходят сейчас, аномально быстрые. В течение последних десятков миллионов лет на нашей планете ничего подобного не происходило.

Арктика стала теплеть гораздо быстрее, чем поверхность Земли, только в начале XXI века. Это связано в первую очередь с таянием морского льда, с сокращением площади ледяного покрова. Достоверные измерения площади льда в Арктике также начались лишь с началом полномасштабных спутниковых наблюдений. Эта площадь очень сильно меняется в течение года. Зимой и весной в Арктике холодно, полярная ночь в разгаре или только недавно закончилась, и практически весь Северный Ледовитый океан покрывается льдом. Потом наступает лето, световой день становится длиннее, и лед начинает интенсивно таять. Минимальной площади ледяной покров в Арктике достигает к середине сентября, а не летом, так как у таяния льда есть некоторая инерционность. Дальше снова начинается зима, лед опять начинает нарастать и возвращается к своим максимальным значениям к середине марта. Поэтому есть большая разница в том, как меняется лед в Арктике зимой из года в год и как он меняется летом из года в год.

Рис. 60.Температура атмосферы в среднем на Земле и в Арктике

С начала спутниковых наблюдений с 1979 года прошло чуть меньше 50 лет, и за это время площадь льда сократилась и зимой, и летом. Но сократились они по-разному: зимой площадь льда сократилась гораздо меньше, чем летом. В частности, наименьшая зимняя площадь льда в середине марта наблюдалась в 2016 году. Она была всего лишь на 7% меньше, чем среднее значение за 30 лет в конце XX и начале XXI веков. При этом наименьшая летняя площадь льда в середине сентября, которая была зафиксирована в 2012 году, была на целых 44% меньше, чем среднее значение с 1981 по 2010 год. Это очень большая площадь – 2,5 миллиона квадратных километров, что примерно равно площади Аргентины или Казахстана. Таким образом, огромные акватории Арктики становятся летом и осенью свободны ото льда по сравнению с тем, что наблюдалось в предыдущие годы. В первую очередь это относится к российским арктическим морям. Из-за особенностей течений в Северном Ледовитом океане канадский и гренландский секторы Арктики, как правило, круглый год покрыты льдом, а российский сектор в последние годы стал гораздо более безледным летом и осенью.

Рис. 61.Ежемесячные изменения площади морского льда в Северном Ледовитом океане

Итак, за эти 45 лет летом площадь морского льда в Арктике становится все меньше и меньше, а зимой площадь льда восстанавливается почти одинаково, лишь с небольшим трендом на сокращение. При этом летнее сокращение арктического льда происходит очень неравномерно. До начала 2000-х годов площадь льда уменьшалась очень медленно. Если не знать, что происходило со льдом потом, то можно было бы сказать, что его площадь практически не менялась. Дальше в 2000-х и в начале 2010-х произошло резкое уменьшение площади льда летом. Это было совершенно неожиданное явление, и оно привлекло очень серьезное внимание к потеплению в Арктике. Многие ученые прогнозировали, что резкое сокращение площади льда продолжится и что уже к 2020-м или 2030-м годам Арктика осенью будет полностью свободна ото льда. Тем не менее после резкого сокращения площадь льда стабилизировалась и последние десять лет остается на уровне начала 2010-х годов. Прогнозы о безледной Арктике в теплый период года пока не сбылись, но и не отменились, а скорее отложились на несколько десятилетий.

Рис. 62.Минимальная площадь морского льда в Северном Ледовитом океане в среднем в 1981–2010 годах и в 2020 году

Вообще в настоящее время речь идет не о том, будет ли площадь льда в Арктике в ближайшие десятилетия сокращаться или, наоборот, увеличиваться. Вопрос ставится по-другому: останется ли льда столько же, сколько есть сейчас, или произойдет его дальнейшее сокращение вплоть до полного или почти полного исчезновения летом и осенью. Значимое увеличение площади ледяного покрова и возврат его к значениям 1980-х и 1990-х годов крайне маловероятны по следующим причинам. Во-первых, температура воздуха и на Земле, и особенно в Арктике продолжает расти, и до сих пор нет никаких предпосылок к тому, что этот рост может остановиться и смениться на похолодание. Во-вторых, именно в Северном Ледовитом океане крайне важным климатическим фактором служат толщина и возраст морского льда.

Рис. 63.Минимальные ежегодные значения площади морского льда в Северном Ледовитом океане

Каждый год в конце осени наступают холода, морская вода начинает замерзать и превращается в лед. Этот лед постепенно нарастает и к концу холодного периода достигает толщины в 1,5–2 метра. Такой лед называется однолетним. В течение лета и осени часть этого однолетнего льда полностью растает и исчезнет, а другая часть останется: она не успевает полностью растаять за весь теплый сезон. Следующей зимой на этот лед опять начинает намерзать новый лед. Совершенно естественным образом лед, который пережил вторую зиму, становится существенно толще, чем однолетний лед. Толщина двухлетнего льда достигает уже 2,5–3 метров, и он уже с гораздо большей вероятностью переживет следующие лето и осень. Еще один значимый параметр – пропорция однолетнего и многолетнего льда. Ситуация с многолетними льдами в Арктике еще более показательна, чем сокращение площади льда осенью. В 1980-х и 1990-х годах лед возрастом более пяти лет составлял 40%, то есть почти половину от площади всего арктического льда в середине сентября. Начиная с 2010 года доля такого льда не превышает 5–10%, то есть площадь льда летом сократилась примерно вдвое, а площадь толстого многолетнего льда – почти в 10 раз.

Рис. 64.Возраст льда в Северном Ледовитом океане в 1985 и 2018 годах

Возраст льда очень важен с точки зрения инерционности ледяного покрова. Если в Арктике находится много толстого многолетнего льда, то он успешно переживает теплый период, период таяния. Эта инерция в Северном Ледовитом океане была очень хорошо представлена в 1980-х и 1990-х годах, а сейчас ее нет. В последнее десятилетие бо́льшая часть поверхности Северного Ледовитого океана покрыта тонким однолетним льдом. Таким образом, даже если температура воздуха в Арктике вдруг начнет понижаться (к чему пока нет никаких предпосылок), то для восстановления того количества многолетнего льда, что было 30–40 лет назад, потребуется очень значительное время. Растаять все может очень быстро, а восстанавливаться будет куда медленнее.

Морской лед образуется не только в Арктике, в Северном Ледовитом океане, но и вокруг берегов Антарктиды в Южном океане. Площадь антарктического морского льда в период его максимального распространения в конце октября составляет 17–19 миллионов квадратных километров. Эта площадь примерно равна площади морского льда в Арктике в холодный период года и почти в полтора раза больше площади континента Антарктида. Летом антарктический морской лед почти полностью тает, его площадь сокращается до нескольких миллионов квадратных километров. К концу февраля (разгар лета в Южном полушарии) морской лед в Южном океане в основном остается только к востоку от Антарктического полуострова в районе моря Уэдделла и моря Амундсена. В отличие от льда в Арктике, площадь которого существенно сократилась за последние десятилетия, площадь морского льда вокруг Антарктиды гораздо более стабильна. При этом в последние десять лет площадь льда вокруг Антарктиды летом все же имеет более низкие значения, чем до 2015 года, а минимальная площадь льда в Южном океане наблюдалась в конце февраля 2023 года.

Когда в Южном полушарии наступает зима и начинает образовываться лед, на его движение очень сильно влияют катабатические ветра – холодный воздух, который с большой скоростью спускается с антарктического ледника. Эти ветра отрывают и отгоняют морской лед от побережья Антарктиды, в результате чего образуются полыньи, области открытой воды. В полыньях практически сразу начинает образовываться новый лед, так как воздух очень холодный; но достаточно быстро этот новый лед опять отрывается ветром. Таким образом, в местах вокруг Антарктиды, где часто образуются полыньи, происходит очень интенсивное ледообразование. Морской лед менее соленый, чем морская вода, поэтому при ледообразовании часть соли выдавливается в воду. Соленая вода очень быстро охлаждается, ведь температуры воздуха низкие, ветры сильные и в полыньях нет ледяного покрова, который бы замедлял теплообмен океана и атмосферы. В результате образуется очень соленая и холодная, а поэтому очень тяжелая вода. Эта водная масса имеет наибольшую плотность среди всех вод в Мировом океане. Это и есть Антарктические донные воды, про которые мы уже говорили в главе про Южный океан. Они опускаются на дно вокруг Антарктиды и затем растекаются по дну почти по всей площади Тихого, Атлантического и Индийского океанов.

Рис. 65.Минимальные ежегодные значения площади морского льда в Южном океане

Морской лед вокруг Антарктиды не стоит путать с Антарктическим ледяным щитом, который покрывает континент Антарктиду. Антарктический ледяной щит имеет толщину в несколько километров и образуется из снега, который выпадает на поверхность ледника и спрессовывается до льда. На краю материка эти ледники сползают в море со скоростью от нескольких сотен метров до нескольких километров в год и образуют шельфовые ледники, состоящие из пресного льда. При этом лед, который образуется из морской воды, слабосоленый и толщиной не превышает нескольких метров.

Рис. 66.Морской лед летом и зимой в Северном и Южном полушариях

Кроме Северного Ледовитого и Южного океанов, морской лед образуется в некоторых морях Тихого и Атлантического океанов в Северном полушарии, где зимой достаточно холодно и есть опреснение верхнего слоя моря. Каждый год замерзают значительные части Берингова, Охотского и Японского морей в Тихом океане, залива Святого Лаврентия и Балтийского моря в Атлантическом океане. В отдельные годы лед может образовываться в приустьевых районах в Черном, Азовском и даже Желтом море, которые находятся достаточно далеко от Арктики, но все равно зимой там бывает очень холодно.

Современное повышение уровня Мирового океана – одно из наиболее известных проявлений климатических изменений и следствие глобального потепления. Одна из основных причин повышения уровня моря – это таяние ледников, в первую очередь Антарктического ледяного щита, приводящее к поступлению дополнительных объемов воды в Мировой океан. При этом таяние морских льдов, в частности сокращение льдов в Северном Ледовитом океане, никак не влияет на уровень моря. По закону Архимеда, объем погруженного в воду морского льда будет замещен после таяния льда таким же объемом воды: если в стакане воды плавает лед и этот лед растает, то уровень воды в стакане никак не изменится.

Второй важнейший фактор увеличения уровня Мирового океана, по своему вкладу примерно равный таянию материковых ледников, – это термическое расширение воды. В результате глобального потепления температура поверхностного слоя океана постепенно увеличивается. Это удалось достоверно установить благодаря запуску буев-измерителей «Арго», которые в последние десятилетия стали проводить массовые измерения в верхних двух километрах почти по всей площади Мирового океана. Так как жидкости при нагревании расширяются, то нагревание Мирового океана приводит к увеличению его уровня.

За последние 150 лет средний уровень океана повысился примерно на 25 см. Уровень океана меняется не везде одинаково, в каких-то акваториях он растет быстро, в других медленно, в некоторых местах он вообще снижается. Тем не менее среднее значение, которое очень точно измеряется в последние десятилетия благодаря спутниковой альтиметрии, устойчиво растет, причем аномально быстро (как и средняя температура воздуха). В последние десятилетия эта скорость составляет 3–5 миллиметров в год. Если этот темп сохранится, то к концу XXI века уровень моря повысится еще на несколько десятков сантиметров. Наиболее драматичные прогнозы, которые предполагают существенное ускорение этого процесса, говорят о росте уровня моря на 1–1,5 метра к 2100 году. Сможет ли человечество подготовиться к этому процессу? Скорее всего, сможет: повышение на один метр за 100 лет – это не так уж и много. Строительство берегозащитных сооружений – дорогое, но эффективное средство решения проблемы повышения уровня моря. Разумеется, богатые страны смогут лучше подготовиться и выделить средства под подобные проекты, чем бедные страны.

Рис. 67.Повышение теплосодержания верхних двух километров Мирового океана

Кроме обмена водой и теплом между атмосферой и океаном, для глобальных климатических процессов очень важен обмен газами. В первую очередь это относится к кислороду, необходимому для дыхания живых существ. Также важен обмен парниковыми газами между океаном и атмосферой – это важнейшая часть климатической системы Земли. Скорость растворения парниковых газов в океане определяется как концентрацией газов в атмосфере, так и температурой океана. Увеличение интенсивности растворения парниковых газов в океане может в какой-то степени скомпенсировать увеличение антропогенных выбросов парниковых газов. Сейчас океан поглощает четверть всей антропогенной эмиссии углекислого газа.

Рис. 68.Повышение среднего уровня Мирового океана

Кроме горизонтального переноса тепла на поверхности океана, морские течения также переносят тепло и по вертикали – с поверхности в глубины. В условиях происходящего глобального потепления, которое выражается в увеличении солнечной энергии, поглощаемой Землей (из-за парникового эффекта и сокращения площади льда в Арктике), происходит постепенное потепление и атмосферы, и поверхности океана. При этом почти неизвестно, как реагируют глубинные слои океана на глобальное потепление, так как активные измерения на больших глубинах начались сравнительно недавно и охватывают далеко не всю площадь Мирового океана. Впрочем, массовые измерения температуры воздуха начались тоже не так давно, примерно сто лет назад. Важно то, что косвенных источников информации о распределении температуры по глубине в океане в прошлом нет, в то время как для атмосферы такие косвенные источники есть, и они позволяют заглянуть на десятки миллионов лет назад. Один из потенциальных (и относительно реальных) механизмов, почему глобальное потепление может замедлиться или даже смениться похолоданием, как раз связано с вертикальным переносом тепла в океане. Если из-за нагревания поверхности океана циркуляция в нем перестроится таким образом, что тепла в толще воды станет захораниваться больше, чем сейчас, это станет механизмом поглощения тепла из атмосферы. Конечно, в этом случае толща вод Мирового океана станет нагреваться сильнее, но человечество все же в первую очередь зависит от процессов в атмосфере и в поверхностном слое океана.

Еще один возможный вариант развития событий – ослабление меридиональной циркуляции океана, то есть поступления холодных вод из Арктики и Антарктиды в более теплые широты и наоборот, из тропических широт в полярные. Это может привести к охлаждению вод в Северном Ледовитом и Южном океане и увеличению ледяного покрова, а вместе с ним и альбедо Земли. Но все эти сценарии все же остаются гипотетическими, ведь температура атмосферы и верхнего слоя океана продолжает неуклонно расти, а площадь ледяного покрова уменьшается.

В мире есть огромное количество рек: маленькие реки сливаются в более крупные реки и в конце концов впадают в океан. Чуть больше 80% площади суши относится к водосборному бассейну Мирового океана, то есть вода, которая течет по этим участкам суши, попадает в море. Значительно меньше площадь суши, по которой текут реки, впадающие в какие-то внутренние водоемы (например, в Каспийское море) и не попадающие в Мировой океан.

Итак, большая часть суши сообщается с морем через реки, это основной путь взаимодействия океана и суши. С реками в океан выносится огромное количество не только пресной воды, но и различных взвешенных и растворенных веществ, которые попадают в речную воду. Вся огромная поверхность суши, составляющая водосбор Мирового океана и весь огромный Мировой океан сообщаются друг с другом через довольно узкие области – речные устья. Они составляют менее процента всей береговой линии океана, но именно через них в океан поступают вещества с суши.

Рис. 69.Водосборные бассейны разных океанов

Речная вода менее соленая и, соответственно, более легкая, чем морская. Поэтому, когда реки впадают в море, речная вода растекается по поверхности моря тонким слоем, аналогично тому, как жидкое масло растекается по поверхности воды. Этот тонкий слой постепенно перемешивается с морскими водами, его соленость увеличивается, но он все равно остается гораздо более пресным и легким, чем окружающие его морские воды. Такой слой опресненных вод называется речным плюмом. Речные плюмы, как правило, очень хорошо видны глазом, на аэрофотосъемке и из космоса, потому что у них другой цвет, чем у окружающих морских вод. Речные воды в большинстве случаев более мутные, они текут по поверхности земли и собирают в себя частички грунта. У небольшой реки дальность распространения плюма от речного устья составляет примерно несколько километров, а толщина плюма – 1–2 метра. Плюмы, которые образуют крупнейшие реки мира, например Амазонка, Ганг или Лена, распространяется на расстояния до 1000 километров от устья, а толщина таких плюмов составляет всего 10–20 метров. Вот так, для реных плюмов характерны такие различия на несколько порядков в вертикальных и горизонтальных масштабах.

Рис. 70.Образование речного плюма при впадении реки в море

С речным стоком в Мировой океан попадает огромное количество веществ, которые в определенном смысле являются инородными для океана. Так, в море выносится терригенная взвесь, то есть взвешенные в воде частицы, которые образовались в результате размывания горных пород, или просто кусочки земли, попавшие в реку. Эта взвесь переносится и оседает в прибережной зоне, что влияет на образование новых островов и изменение береговой линии. Также с речным стоком в море выносится большое количество биогенных элементов. Кроме того, с речными водами в море поступает огромное количество антропогенных загрязнений. То, куда распространяется речной плюм, где и как он перемешивается с морскими водами, определяет как места повышенной биологической продуктивности, так и накопления загрязнений в прибрежных районах.

Реки, которые впадают в море, имеют очень разные размеры: от крупнейших рек мира до небольших ручьев. Влияние речных плюмов на окружающие морские воды очень разное. У маленьких рек это влияние региональное, оно ограничивается небольшой окрестностью устья этой реки. Крупнейшие реки мира, такие как Амазонка или Миссисипи, формируют большие по размеру плюмы, сравнимые с размерами больших заливов и даже отдельных морей, в которые они впадают. Эти речные плюмы влияют на физические и биологические процессы в масштабе целого моря.

Есть единственное место в океане, где речные плюмы влияют на процессы в глобальном масштабе. Это место – Северный Ледовитый океан. В него впадает непропорционально большой речной сток – в несколько раз больший на единицу площади, чем в среднем в Мировой океан. В результате этого в Северном Ледовитом океане формируются огромные речные плюмы. Этот процесс очень важен для глобального климата по следующим причинам. Соленая вода замерзает существенно медленнее, чем пресная. Чем дальше распространились речные плюмы в Арктике, чем ниже в них соленость, тем быстрее будет образовываться лед в холодный период года. При этом формирование льда в Арктике – это ключевой процесс с точки зрения глобального климата.

Речные плюмы – мои любимые объекты в океане. Так получилось, что одна из первых задач, с которой мне пришлось разбираться, когда я пришел работать в Институт океанологии, была как раз задача про речные плюмы. С тех пор я их изучаю: защитил по ним кандидатскую и докторскую диссертации, написал статью в Википедии, написал и издал книгу, которая так и называется – «Речные плюмы». Речные плюмы есть почти во всех прибрежных районах Мирового океана, поэтому география их изучения очень большая. У меня есть шуточная цель – написать научные статьи про речные плюмы в каждом из морей, омывающих Россию. И я почти достиг ее – осталось написать только про Берингово море, что в планах на ближайший год.

Пластиковое загрязнение тоже попадает в океан в основном с речным стоком. Значительная доля пластика, которая поступает в реки и потом в море, не тонет, так как его плотность меньше, чем плотность морских вод. Из-за этого пластик выносится из рек в открытое море. Пластик разрушается под воздействием солнца и волн и распадается на маленькие частички, которые называются микропластиком. Эти микропластиковые частички, также плавучие, остаются в поверхностном слое и сбиваются в так называемые мусорные острова, наиболее знаменитые из которых находятся в Тихом океане. В Мировом океане есть пять основных ячеек циркуляции, пять основных круговоротов, в которых и накапливается пластик.

Не стоит думать, что мусорные острова действительно похожи на острова, то есть в этих местах море покрыто сплошным слоем пластика. Если искать в интернете фотографию мусорных островов, то поиск выдаст изображения поверхности воды, полностью покрытой бутылками и другим пластиковым мусором. На самом деле концентрация микропластика даже в самых загрязненных районах Мирового океана, в центрах этих крупных океанических круговоротов не настолько высока. Максимальная концентрация – это две-три частички микропластика общей площадью несколько квадратных сантиметров, которые плавают на квадратном метре воды. Иными словами, эти частички различимы глазом, и, если бы вы купались в воде, где несколько пластиковых частичек плавают на каждом квадратном метре поверхности, вам бы казалось, что эта вода грязная. Однако площадь этого микропластика достаточно мала по сравнению с площадью воды, в которой они плавают. Поэтому мусорные острова не видны из космоса, птицы не свили на них гнезда, растения не выросли, и вообще это не острова, а рассеянные частички пластика.

В настоящее время пока не придумали эффективного способа очистки океана от пластикового загрязнения. Гораздо проще и дешевле собирать, утилизировать или захоранивать мусор на суше, чем ловить его, когда он попал в Мировой океан. Микропластик в океане со временем оседает на дно в результате ряда процессов, которые увеличивают его плотность. Во-первых, частицы микропластика обрастают живыми существами, которые утяжеляют его, и его плотность становится больше плотности морской воды. Второй механизм – поедание мельчайших частиц пластика зоопланктоном, после чего с фекалиями либо отмершими телами зоопланктона пластик тонет и попадает на дно океана.

Рис. 71.Распределение микропластика на поверхности океана

Для ученых микропластик – это некий новый вид вещества, который в огромном количестве поступает в Мировой океан, долго не тонет и где-то накапливается. Исследование этого вопроса является одной из наиболее актуальных тем океанологии в последние годы. При этом пластиковое загрязнение океана – это очень медийная тема, к ней приковано огромное внимание мирового сообщества. Это действительно большая проблема и угроза для человечества, но угроза скорее в будущем, чем в настоящем. В настоящий момент не доказано, что пластиковое загрязнение представляет критическую, экзистенциальную угрозу для морских экосистем. Тем не менее количество пластика в океане продолжает быстро расти, и в будущем его негативное влияние на морские экосистемы вполне может усилиться и привести к плачевным последствиям.

Человеческая цивилизация развивается по пути увеличения качества жизни. Производство пластика или электричества, сопровождающееся выбросами парниковых газов, – это очень важный фактор комфортной жизни для человека. Поэтому человечество не готово глобально отказываться от этих благ. Казалось бы, есть очень простой способ решить проблему пластикового загрязнения. Для этого нужно всего лишь заложить стоимость утилизации пластика в стоимость пластиковых предметов. Иными словами, если пластиковая бутылка от воды будет стоить существенные деньги, то никто не будет ее выбрасывать. Наоборот, люди будут дисциплинированно приносить пластиковую тару в централизованные пункты утилизации. Таким образом, проблема сбора и утилизации фактически будет переложена на каждого, кто покупает воду в пластиковой бутылке. Однако в этом случае вода станет стоить гораздо дороже, так как ее цена увеличится на цену бутылки. А ведь пластик изобрели именно с той целью, чтобы тара не сильно увеличивала стоимость продукта, при этом была стабильной и долго не разлагалась. Даже если отдельные богатые страны или сообщества могут отказаться от использования пластика или сделать его дорогим, то другие страны не пойдут по этому пути, потому что имеют более насущные проблемы. Альтруизм отдельных людей едва ли может распространиться на все человечество. Поэтому и потребление пластика, и потребление электроэнергии будут продолжать расти, так как их сокращение препятствует повышению качества жизни людей.

Мировой океан полон различных ресурсов, которые использует человек. Ловля рыбы, сбор съедобных водорослей и моллюсков на мелководьях, который с древних времен кормил людей, со временем развился в индустрию по вылову, а затем и по выращиванию биологических ресурсов моря. В XX веке началась добыча нефти и газа из морского дна, появились возможности производить электроэнергию на ветровых, приливных и волновых электростанциях в море.

Чем больше люди используют ресурсы моря, тем острее становится вопрос – как их поделить? Как в море можно провести границы и, тем более, отслеживать их соблюдение? На материке или острове можно установить свой флаг и построить поселение, а в море ничего подобного сделать нельзя. Исторически океан считался ничейной территорией, страны пытались контролировать только узкую полосу прибрежных вод, шириной в несколько километров, что соответствовало дальности пушечного выстрела с берега. Дальше выстрелить было невозможно, и вплоть до XX века не было никаких эффективных способов контроля морских просторов за пределами прибрежных акваторий.

К середине XX века суда стали быстроходными, многие ресурсы моря оказались не бесконечными, и назрел вопрос более четкого и единообразного разграничения морских пространств. Итогом работы нескольких международных конференций по морскому праву под эгидой ООН стали следующие правила. Вдольбереговая полоса моря шириной 12 морских миль (около 22 километров) стала считаться территориальными водами, которые составляют часть государственной территории. Если судно отошло от берега или человек пошел купаться в море, то они остаются в пределах государства, пока не отплывут на 22 километра от берега. Граница территориальных вод имеет статус государственной границы, ее пересечение требует оформления выезда за границу и соответствующего таможенного досмотра. Еще 12 морских миль от границы территориальных вод занимает прилежащая зона, в которой прибрежное государство обладает правом осуществлять миграционный и таможенный контроль для предотвращения возможных или наказания за совершенные нарушения в территориальных водах.

Рис. 72.Морские зоны в соответствии с морским правом

Также к государственной территории относятся некоторые исторические моря и заливы, которые в силу разных причин тоже считаются внутренними водами прибрежного государства, как реки и озера. Так, например, весь берег Белого моря на протяжении многих столетий был заселен и полностью контролировался Российским государством, и сейчас все море относится к внутренним водам России. По этой же логике к территориям островных государств относятся архипелажные воды, расположенные внутри островов одного архипелага.

Рис. 73.Территориальные воды и исключительные экономические зоны разных стран в Балтийском море

Кроме территориальных вод государства, имеющих выход к морю, государства имеют гораздо большие акватории, где они имеют приоритетное право для своей экономической деятельности. Это включает в себя добычу биологических, геологических и энергетических ресурсов в морских водах, на морском дне и в недрах, создание искусственных островов, проведение научных исследований. Эта исключительная экономическая зона простирается на расстояние в 200 морских миль (или 370 километров) от линии берега, что почти в 15 раз больше, чем территориальные воды.

Очень часто в небольших морях 200-мильные зоны разных стран пересекаются и накладываются друг на друга. В этом случае необходимо проводить границы исключительных экономических зон, согласованные между всеми соседними странами. В результате этого исключительные экономические зоны могут оказаться гораздо меньше, чем 200-мильная акватория. Так, например, в Балтийском море исключительная экономическая зона России у Санкт-Петербурга полностью совпадает с территориальными водами, зажатыми между водами Финляндии и Эстонии в узком Финском заливе. Граница второй исключительной экономической зоны России на Балтике в районе Калининградской области расположена втрое дальше от берега, чем граница территориальных вод, но гораздо ближе, чем 200 морских миль.

Приоритетное право для экономической деятельности прибрежного государства может быть и значительно расширено за пределы 200-мильной акватории. Это происходит, если континентальный шельф простирается в море дальше, чем на 200 миль от берега. Континентальный шельф считается продолжением континента, хоть и просто покрытым водой, поэтому юридически он, как и суша, целиком делится между государствами. Эти государства имеют права на разведку и разработку ресурсов континентального шельфа. При этом принадлежность многих акваторий к континентальному шельфу, а не к океанической коре бывает совершенно не очевидна и требует геологического обоснования. Так, в 2024 году после более чем 20 лет специализированных научных исследований и обоснования в ООН шельф Российской Федерации был расширен на 1,2 миллиона квадратных километров вплоть до Северного полюса. В 2023 году США в одностороннем порядке объявили о расширении зоны, относящейся к континентальному шельфу в Беринговом море и море Бофорта. А самая большая исключительная экономическая зона – у Франции, но не за счет континентального шельфа, а из-за многочисленных колоний на островах Тихого, Атлантического и Индийского океанов. Каждый маленький отдельно стоящий остров диаметром в несколько километров имеет вокруг себя исключительную экономическую зону площадью в 430 000 квадратных километров. Так и набралось у Франции почти 12 миллионов квадратных километров исключительной экономической зоны, что чуть меньше площади Антарктиды и больше площади любой страны мира, кроме России.

Рис. 74.Исключительные экономические зоны в Мировом океане

А что же происходит в открытом океане, за пределами исключительных экономических зон? Эти ресурсы считаются общим достоянием человечества, но все равно регулируются международными организациями при ООН. Добыча минерально-сырьевых ресурсов дна океана регулируется Международным комитетом по морскому дну, биологических ресурсов – региональными рыбохозяйственными организациями, ответственными за разные акватории Мирового океана.

Доступ к источникам пищи был важнейшим фактором развития на протяжении почти всей истории человечества, ведь относительное изобилие еды – это достижение совсем недавнего времени. За последние столетия отдельные виды морских животных нередко становились как источником благополучия, так и причиной экспансии разных стран и народов в отдаленные регионы мира. Поговорим о нескольких характерных примерах из прошлых лет.

Сельдь в большом количестве водится в Северном море и является стайной рыбой, поэтому ее промысел вести довольно легко. Однако до конца XIV века ее практически не ловили: это была рыба для бедных, потому что после заготовки селедка горчила. В конце XIV века в Голландии была разработана технология, позволяющая справиться с этой проблемой. Во-первых, выяснили, что горчат жабры, и их стали удалять при заготовке. Во-вторых, придумали, как солить селедку непосредственно на судне. Благодаря этим нововведениям голландцы получили доступ к дешевой рыбе, что привело к расцвету голландской экономики, связанной именно с промыслом сельди. Выгодный промысел подстегнул судостроение, что привело к развитию экспортно-импортных отношений Голландии с другими странами. Судостроение требовало завозить необходимые материалы и вывозить сельдь на экспорт.

Экономическое оживление довольно быстро привело к развитию банковского дела, страхования. Появилась необходимость правового регулирования процесса ловли сельди, чтобы конкуренты из других стран не воспользовались новой технологией, а потом и рыболовецким флотом Голландии. Так Амстердам стал одним из финансовых центров Европы, а маленькая Голландия вошла в сравнительно небольшое число колониальных государств, которые совершали географические открытия и основывали свои колонии в Азии, Африке и Южной Америке.

В отдаленной Исландии сельдь считалась несъедобной рыбой вплоть до начала XX века, хотя вокруг острова были колоссальные запасы этой рыбы. Норвежские рыболовецкие суда, начавшие промысел сельди в исландских водах в 1903 году, показали хороший пример местным жителям, и в Исландии начался селедочный бум. Прибыльное дело стало одной из причин эмансипации женщин (зарабатывавших на очистке рыбы), роста национального самосознания и борьбы за независимость Исландии от Дании. Через 50 лет на долю сельди приходилось 40% всего экспорта Исландии, она стала национальным блюдом.

Еще одним важнейшим рыбным ресурсом в Средние века и Новое время была треска. Она очень хороша тем, что долго не портится и имеет прекрасные пищевые свойства. Треска была отличным источником белка, который можно засушить и беспроблемно хранить. Эта рыба играла важную роль дешевой еды для снабжения европейских армий, а также рабов в колониях Вест-Индии. До открытия Америки Колумбом в конце XV века треску ловили только в европейских морях. Есть противоречивые свидетельства, что баски, которые ловили треску у берегов Европы, задолго до Колумба пересекали Атлантику, в частности, плавали за треской к берегам Северной Америки. Баски якобы не оставили об этом никаких прямых свидетельств, потому что не хотели выдавать рыбные места. Так или иначе, огромные скопления трески действительно находились в районе Ньюфаундлендской банки у берегов Северной Америки.

Очень скоро после экспедиций Колумба в этом районе была развернута активная ловля и заготовка трески, которая стала одной из причин борьбы между Великобританией и Францией за территорию Восточной Канады. Ко второй половине XX века треска на Ньюфаундлендской банке, казавшаяся бесконечной, неожиданно начала иссякать. К этому моменту в Великобритании сформировалось пристрастие к фиш-энд-чипс, который, собственно, готовился из ньюфаундлендской трески. После того как британцы выловили почти всю треску на Ньюфаундлендской банке, в 1970-х годах они стали делать то же самое вокруг Исландии. Исландия стала защищать свои ресурсы, в одностороннем порядке расширила исключительную экономическую зону вокруг острова и запретила британцам ловить там треску. Это привело к дипломатическому конфликту и даже разрыву дипломатических отношений между двумя странами в 1972–1976 годах. Сейчас основным местом, где ловится треска, стало Баренцево море и Тихий океан, из баренцевоморской или тихоокеанской трески и готовится почти весь современный английский фиш-энд-чипс.

Киты – еще один очень важный морской ресурс в историческом контексте. Примитивным образом китов добывали с VII–IX века нашей эры разные народы: европейцыt, эскимосы, народы Центральной Америки. Ловля китов происходила следующим образом: к киту подплывали на шлюпках, в него кидали гарпун и при удачном раскладе загарпунивали. Это не убивало кита, а лишь удерживало его «на удочке». Кит пытался избавиться от гарпуна, нырял, но в конце концов обессиливал и всплывал, после чего его уже добивали. Мертвые киты некоторых видов оставались плавать на поверхности моря, потому что были достаточно жирными, но при этом не очень большими. Такие виды, наиболее удобные для промысла, практически полностью истребили к середине XIX века. Остались широко распространенные и крупные виды усатых китов из семейства полосатиковых (синий кит тоже относится к ним), которых было невозможно эффективно добывать. Убитый кит тонет и утаскивает за собой гарпун, а вместе с ним и шлюпку на дно океана.

Рис. 75.Гарпунная пушка

Гарпунная пушка, изобретенная в конце XIX века, решила эту проблему, что стало настоящим переворотом в китобойной индустрии. На конце гарпуна устанавливалась граната, которая при удачном попадании взрывалась и мгновенно убивала кита. Дальше к убитому киту привязывали плавучие буи или закачивали внутрь воздух по специальному шлангу, чтобы туша не тонула. Это позволило добывать все виды китов, а не только тех, чьи трупы плавают на поверхности. Следующим шагом стало создание плавучих китобойных баз, то есть специальных больших кораблей, которые работают как консервный завод посреди моря. Китобойные суда непрерывно привозят убитых китов на плавучую базу, где их разделывают и заготавливают. Таким образом, лов китов мог продолжаться длительное время без захода в порт.

К концу XIX века добыча китов стала важнейшим источником топлива для освещения помещений и городов, потому что китовый жир горит очень ярким пламенем. Китовый жир использовался для смазки механизмов, которых стало много после начала промышленной революции. Китовый ус использовался при производстве одежды, китовая амбра (вещество, образующееся в пищеварительном тракте кашалотов) – в парфюмерии.

Изобретение китовой пушки, естественно, нанесло очень серьезный удар по популяции китов. В конце XX века китов стало очень мало, и в 1986 году ввели мораторий на их промышленную добычу. В настоящее время она возможна либо с научными целями, либо для национальных сообществ Чукотки, Гренландии, Северной Америки и островов Сент-Винсент и Гренадины в Карибском море. Тем не менее в Японии до сих пор массово ловят китов – сотни в год, – декларируя, что это делается для научных целей.

Среди морских млекопитающих объектами промысла исторически служили не только киты, но также моржи и тюлени. На Русском Севере таким промыслом занимались поморы, которые отправлялись в длительные плавания за морским зверем на Шпицберген и Новую Землю. Моржи и тюлени не приносили настолько легкого дохода, как треска или середка, и не стали причиной экономического бума. Как и во всех других случаях, добыча моржей и тюленей практически закончилась к XVIII–XIX векам, когда популяции этих животных сильно сократились. Немного ранее, в XVII–XVIII веках расцвел русский промысел другого морского зверя – морского бобра, или калана.

Добыча пушнины была главной причиной продвижения русских землепроходцев в Сибири и на Дальнем Востоке в XVI–XVIII веках. К 1761 году была открыта Аляска, которая тогда оставалась последней незаселенной и неосвоенной областью Земли за пределами полярных пустынь. На Аляске русские землепроходцы обнаружили стаи каланов. У калана, в отличие от других морских млекопитающих, почти нет подкожного жира. Он сохраняет тепло и плавучесть в морской воде за счет уникального непромокаемого меха с очень высокой плотностью ворсинок. Шкурки каланов (из которых был сделан бобровый воротник у состоятельного Евгения Онегина) стоили очень дорого и особенно высоко ценились в Китае. Промысел калана стал причиной русской колонизации Аляски. Российско-американская компания, созданная по примеру Голландской Ост-Индской компании, Британской Ост-Индской компании и Компании Гудзонова залива, в начале XIX века была одной из самых дорогих коммерческих компаний в мире – это единственный подобный прецедент в истории России. Неслучайно для Русской Америки рассматривалось название Славороссия со столицей в городе Славороссийск, который в итоге назвали Новороссийском. Аляскинский Новороссийск просуществовал всего 10 лет и был разрушен индейцами. При этом русское население Русской Америки было невелико – около тысячи человек в период расцвета. Около 20 тысяч индейцев, местных аборигенов, работало на Российско-американскую компанию, в основном на добыче калана.

Развитие Русской Америки было сопряжено с большими трудностями, связанными в первую очередь со снабжением и вывозом заготовленных шкурок. Именно для этих целей Российско-американская компания в середине XVIII века начала организовывать кругосветные экспедиции. Половина первых русских кругосветных экспедиций, в том числе самая первая в 1803–1806 годах под командованием И. Ф. Крузенштерна и Ю. Ф. Лисянского, были организованы Российско-американской компанией с целью завоза снабжения на Аляску из европейской части Российской империи и с целью вывоза шкурок каланов для продажи в Китай. Прямыми следствиями этой деятельности стала не только торговля с Китаем, но и закрепление Российской империи на Курильских островах в первой половине XIX века, попытки установить торговые отношения с Японией в 1805 году, открытие Антарктиды Беллинсгаузеном и Лазаревым в 1820 году, открытие многочисленных островов в Тихом океане, попытка установить российский протекторат на Гавайских островах в 1816–1817 годах. Вся эта деятельность стала постепенно угасать с исчерпанием популяции калана, и к середине XIX века Российско-американская компания перестала быть рентабельной. Решающим фактором к продаже Аляски стало открытие месторождений золота и последующий наплыв старателей из США на ее территорию, который было невозможно контролировать. В конце концов Аляска была продана за 7 200 000 долларов в 1867 году.

США тоже вели активную добычу калана в районе Калифорнии, и именно эта прибыльная деятельность позволила накопить первоначальный капитал крупным компаниям на Восточном побережье США. Эти капиталы были инвестированы в текстильную промышленность на юго-востоке США, что позволило развить промышленную базу нового типа и стало причиной развития рабовладения в южных штатах.

Итак, из-за тюленей и моржей люди, хоть и временно, но заселяли Новую Землю и Шпицберген, из-за калана освоили Аляску и тихоокеанское побережье Северной Америки, треска стала причиной заселения атлантического побережья Северной Америки. Из-за китов люди осваивали воды вокруг Антарктиды и создавали китобойные базы на местных островах. Морской промысел постоянно становился источником очень серьезных миграций, что значительно отличалось от промысла на суше. На суше люди постепенно развивали свои охотничьи навыки, а полноценного доступа в море очень долго не существовало. Когда же с развитием технологий появилась возможность добывать и заготавливать большое количество рыбы или морского зверя, это не раз и не два приводило к взрывному потреблению ресурсов, к сверхприбылям, что было почти не характерно для охоты на зверей на суше.

В наши дни море все так же остается одним из ключевых источников пищи для человечества. В год один человек в среднем съедает около 20 килограммов морепродуктов – это всего в два раза меньше, чем среднее потребление мяса. Рыба обеспечивает 16% потребления белка населением Земли. Более 500 миллионов человек во всем мире вовлечены в рыбную промышленность, которая включает в себя рыболовство и рыбоводство, а также переработку морепродуктов: рыбы, моллюсков, ракообразных, медуз и других морских животных. В настоящее время наиболее активная ловля рыбы ведется в северной части Тихого океана, хоть вплоть до середины XX века лидером в этом была Северная Атлантика.

Рис. 76.Пять главных морских промысловых рыб

Сравнительно небольшое число видов обеспечивает почти весь мировой вылов морепродуктов: сельди, трески, анчоусов, тунца, скумбрии, кальмаров, креветок, крабов, омаров, устриц и гребешков. Около 90% добываемых морепродуктов съедается людьми, а остальное перерабатывается в рыбную муку и идет на корм свиньям, домашним птицам и другим сельскохозяйственным животным. Рыбная мука – это и один из основных источников питания для искусственного разведения самих рыб. Изобретение технологии производства рыбной муки, недорогой белковой добавки к корму, богатой минералами и микроэлементами, стало мощным фактором развития сельского хозяйства во второй половине XX века. С другой стороны, эта технология сделала востребованной вылов многих видов рыб, которые по разным причинам не употребляются человеком в пищу: небольшого размера, костистых, слишком жирных или просто невкусных. В частности, перуанский анчоус, который водится в огромных количествах в зоне апвеллинга у берегов Перу, многие десятилетия занимает первое место по уловам на Земле, но почти целиком идет на рыбную муку. Тунцы, еще один лидер по уловам, в противоположность анчоусам входят в число самых вкусных и дорогих рыб. В Токио проводятся аукционы по продаже особо ценных экземпляров, и цена самого дорогого голубого тунца весом в 222 килограмма, проданного в 2020 году, составила чуть больше 3 миллионов долларов США, или 11 000 долларов за килограмм.

За XX век объем промышленного рыболовства вырос более чем в 10 раз и достиг уровня в 90 миллионов тонн в год. Это случилось благодаря многим техническим новшествам: косяки рыбы в океане стало проще искать с помощью эхолота, а холодильные установки позволяют замораживать улов и заготавливать огромные объемы рыбы разом. Современные средства морской навигации сделали возможным рыбный промысел в акваториях со сложным рельефом и береговой линией. Все это в сумме становится угрозой для морских биологических ресурсов в мировом масштабе. Значительная доля основных добываемых видов рыб в Мировом океане находится на стадии перевылова, когда популяция не успевает воспроизводиться. Велика и проблема прилова, когда рыболовецкие суда ориентируются на какие-то конкретные (как правило, наиболее дорогие) виды рыб, а другие пойманные и травмированные рыбы просто выбрасываются назад в океан, где и умирают. Рыболовецкие суда становятся источником загрязнения океана, в частности, оторвавшимися или выброшенными рыболовными сетями. Эти сети-призраки дрейфуют в океане, в них запутываются и погибают морские животные. Остро стоит и проблема браконьерства, ведь большая часть Мирового океана юридически никем не контролируется. Государственные законы распространяются только на исключительные экономические зоны. За их пределами экономические законы фактически не работают, с браконьерами некому бороться. Поэтому, даже если ученые смогут сосчитать объемы добычи ресурсов, не приводящие к перевылову, все равно будет крайне трудно регулировать этот процесс.

Рис. 77.Свечение кальмароловного флота у Аргентины ночью на космическом снимке

Ярким примером ничем не ограниченного рыболовства за пределами исключительных экономических зон служит ловля кальмаров между Аргентиной и Фолклендскими, или Мальвинскими, островами в Южной Атлантике. Ночью этот регион светится как большой город, и это даже видно из космоса. Все дело в том, что ночью кальмара можно ловить просто на свет прожектора, который приманивает его к судну. В районе к востоку от побережья Аргентины, который особенно богат кальмаром, сотни судов стоят на якоре (море там неглубокое, менее 200 метров) на самой границе исключительной экономической зоны Аргентины, то есть максимально близко к берегу, но вне вод, которые контролирует Аргентина. Это позволяет находиться в рыбном (то есть «кальмарном») месте и при этом не иметь ограничений на количество вылавливаемых кальмаров. Двигаться для ловли кальмара никуда не надо: стоишь на месте и только ночью включаешь прожектор. Вывоз пойманного кальмара и завоз снабжения для этих судов осуществляется другими судами. В итоге сотни судов-кальмароловов, в основном из Китая, годами стоят без движения. Можно даже не иметь работающего двигателя, только работающий прожектор.

Рис. 78.Объемы мирового рыболовства и рыбоводства

На суше человечество перешло от экстенсивной добычи пищи (охота и собирательство) к интенсивной (сельское хозяйство) еще в 12 тысячелетии до нашей эры. А вот в море этот переход происходит только сейчас, и только в последнее десятилетие рыбоводство по объемам продукции сравнялось с рыболовством. Почему нельзя сразу же заменить вылов диких рыб культивируемыми организмами? Главная проблема заключается в том, что движение воды, а с ним и перемещение в ней морских обитателей сложно контролировать. В наземном сельском хозяйстве большинство выращиваемых видов содержатся в ограниченных загонах поодиночке или небольшими группами. Это позволяет осуществлять адресный контроль жизненного цикла животных. На морских рыбных фермах делать аналогичные действия гораздо сложнее. Даже просто убирать остатки корма и экскременты с морских ферм, которые разносятся во все стороны и приводят к цветению вод, – непростая задача по сравнению с уборкой за наземными домашними животными. Тем не менее, несмотря на все сложности, рыбоводство будет продолжать развиваться. Именно это должно стать решением глобальной проблемы перевылова диких морских организмов и загрязнения океана в результате промышленного рыболовства.

В отличие от биологических ресурсов океана, которые добывались людьми еще на заре человечества, промышленная добыча минеральных ресурсов морского дна (таких как нефть, газ и полиметаллические руды) началась сравнительно недавно – чуть более ста лет назад. Собирать твердые полезные ископаемые, находящиеся на дне моря, или бурить морское дно для добычи нефти и природного газа куда более сложное занятие, чем ловить рыбу или моллюсков. Сложности встречаются на каждом шагу: от поиска, картирования и оценки запасов морских месторождений до создания технологий по их добыче и переработке, причем с минимальным влиянием на морские экосистемы. Но все, конечно, определяет цена вопроса, то есть добываемых полезных ископаемых морского дна. На создание и развитие технологий для них тратят силы и средства, только когда они серьезно дорожают или начинают истощаться аналогичные ресурсы на суше.

Среди всех минеральных ресурсов, которые добываются в море, в первую очередь стоит выделить нефть и природный газ. Промышленная добыча нефти в море началась в конце XIX и начале XX века у побережья Калифорнии, в Каспийском море и в Мексиканском заливе. Бурение дна и добыча нефти осуществлялись с насыпных островов или стационарных платформ, которые строили на мелководьях. В 1950-е и 1960-е годы появились плавучие буровые платформы, позволяющие добывать нефть с глубин до 200 метров. В эту сферу инвестировали большие деньги, и постепенно росли глубины дна, на которых производится добыча нефти: 500 метров в 1970-е годы, 1300 метров в 1990-е и до 3000 метров в начале XXI века. Все эти рекорды были поставлены при освоении нефтяных месторождений в Мексиканском заливе. В настоящее время добыча нефти и газа в море на глубинах более 200 метров ведется во многих морских акваториях: в Северном море, Гвинейском заливе, у берегов Анголы и Мозамбика, Бразилии, Индии, Австралии.

Строительству нефтяных и газовых платформ предшествует геологическая разведка. Она начинается с геофизических исследований строения морского дна, после чего следует бурение разведочных скважин. Если запасы признаны достаточными для промышленной добычи, то бурятся оценочные скважины для более точной оценки запасов углеводородов на морском дне. Финальный этап – строительство эксплуатационных скважин и инфраструктуры для добычи, хранения и транспортировки добываемой нефти или газа. В последние десятилетия, благодаря развитию новых технологий по поиску углеводородов, улучшению техники бурения и истощению запасов на мелководьях, активно развивается разработка глубоководных месторождений. Маленькая южноамериканская страна Гайана стала неожиданным бенефициаром этого процесса.

Гайана расположена в северо-восточной части Южной Америки между Венесуэлой, Бразилией и Суринамом. Почти вся площадь страны покрыта непроходимыми джунглями, а сравнительно небольшое население в 800 000 человек сосредоточено в городах и поселках вдоль берега моря. По этой причине Гайана входит в десятку стран с наименьшей плотностью населения вместе с Ливией, Ботсваной и Австралией (с безлюдными пустынями), Канадой и Исландией (с безлюдными арктическими пустынями).

Еще 10 лет назад почти половина населения Гайаны жила за чертой бедности, страна была одной из самых бедных в Южной Америке. В 2015 году у берегов Гайаны нашли нефть, причем море в этих местах глубиной в 1,5–2 километра, а сама нефть находится еще на 5–6 километров ниже морского дна. Разведка нефти в этой акватории велась и раньше, но только в 2010-х технологии позволили ее там не только найти, но и добывать на таких больших глубинах. Для месторождений Гайаны были построены три морских платформы по добыче, хранению и отгрузке нефти. Месторождения оказались настолько богатыми, что в 2019 году, всего через 4 года после их открытия, началась промышленная добыча нефти.

Нефть и нефтедоллары полились рекой. Гайана за несколько лет ворвалась в число крупных производителей сырой нефти. Экономика стала расти на 40–60% в год, при среднемировом уровне роста в 2–3%. С 2019 по 2025 год ВВП Гайаны вырос в 4 раза, ВВП на душу населения поднялся до уровня США и Швейцарии, оставив далеко позади все страны Южной Америки. Сырая нефть стала занимать 85% экспорта Гайаны. Сейчас Гайана входит в тройку мировых лидеров по добыче нефти в пересчете на душу населения.

И это еще не конец, в ближайшие годы планируется ввод в эксплуатацию новых месторождений. Еще несколько лет подобного роста, и Гайана станет бороться за первое место в мире по ВВП на душу населения. При этом контроль над добычей остается у иностранных корпораций из США, Канады, Франции, Китая. Собственных технологий у Гайаны нет и в обозримом будущем не предвидится. Повседневная жизнь населения за эти годы принципиально не изменилась, правда, однажды всем гражданам Гайаны была выплачена субсидия в размере 500 долларов.

Вдобавок Венесуэла активизировала свои территориальные претензии примерно на три четверти территории Гайаны, в том числе на нефтяные морские районы. Претензии берут исток из времен колониального британско-испанского раздела этого региона, но стали куда более актуальными именно в последние годы. В декабре 2023 года в Венесуэле был проведен референдум, по итогам которого был принят закон о присоединении спорной территории. При этом граница Венесуэлы и Гайаны – непроходимый и необитаемый лес, через нее нет даже дороги: из Венесуэлы в Гайану можно проехать, только сделав круг через Бразилию.

Кроме нефти и природного газа, на дне океана есть значительное количество твердых полезных ископаемых: горючие полезные ископаемые (ископаемые угли, торф, горючие сланцы), металлические полезные ископаемые (руды металлов, самородные металлы), неметаллические полезные ископаемые (строительные материалы, химическое сырье). Их добыча пока еще находится в зачаточном состоянии, но в ближайшем будущем вполне может развиться до промышленных масштабов. Наиболее просто добывать россыпные месторождения, то есть руду, лежащую непосредственно на поверхности морского дна или на небольшой глубине под ним, особенно на мелководном шельфе. Подобные месторождения золота, платины, олова, вольфрама, титана, циркония, алмазов, ильменита, рутила, монацита, магнетита и титаномагнетита есть во многих прибрежных акваториях. Помимо россыпных месторождений существует промышленная добыча угля, серы, руды (железа, марганца, меди, никеля, кобальта, олова), фосфоритов и янтаря из месторождений на морском дне.

Рис. 79.Железомарганцевые конкреции на дне океана

Потенциальный интерес представляет добыча железомарганцевых конкреций, которые представляют собой полиметаллические рудные образования округлой формы с высоким содержанием железа и марганца. Конкреции формируются на дне морей и океанов и нарастают слой за слоем вокруг ядра, например, осколка горной породы или зуба акулы. Осаждение происходит за счет физико-химических и микробиологических процессов с ионами различных химических элементов, содержащихся в морской воде и в поровой воде, которая заполняет поры, капилляры и микротрещины в морских донных отложениях. Железомарганцевые конкреции растут со скоростью нескольких миллиметров за миллион лет и достигают размеров до нескольких десятков сантиметров в диаметре. Их запасы в основном сосредоточены на океанском дне на глубинах в 4–6 километров (в основном в Тихом и Индийском океанах), но есть скопления конкреций и на шельфе (например, в Балтийском море и в арктических морях). Только глубоководные океанические железомарганцевые конкреции образуют рудные поля, перспективные с точки зрения разработки полезных ископаемых. Железомарганцевые конкреции представляют практический интерес как потенциальный источник минерального сырья.

На дне океана обнаружены и запасы фосфоритовых конкреций и кобальтоносных корок, которые, в отличие от конкреций, не нарастают вокруг ядра, а покрывают участки морского дна на вершинах и склонах подводных гор и возвышенностей. Также на больших глубинах на морском дне в районах гидротермальных источников образуются гидротермальные сульфидные руды. Эти месторождения рассматриваются как перспективный источник металлов для зеленой экономики – производства электромобилей или использования возобновляемых источников энергии. Несколько участков в Мировом океане, наиболее перспективные с точки зрения добычи рудных полезных ископаемых на дне, были выделены Международным органом по морскому дну как полигоны для выработки технологий по оценке запасов и последующей добыче. Но пока промышленное освоение этих ресурсов не ведется из-за высокой стоимости и технической сложности.

Рис. 80.Рудные месторождения Мирового океана

С химическими ресурсами морской воды дело обстоит так же, как и с рудными месторождениями на дне океана. Оба этих направления являются перспективными, но требуют больших вложений, разработки сложных технологий для добычи и переработки. В морской воде в растворенной форме содержатся самые разные химические элементы, и многие из них востребованы человеком, в частности, магний, бром, йод, сера, медь, уран, серебро и золото. Среди них промышленная добыча из морской воды ведется только для элементов, которые содержатся в самых высоких концентрациях: поваренной соли, солей магния, калия и кальция. Все остальные вещества слишком дорого извлекать из воды, и пока выгоднее добывать эти вещества более традиционными способами.

Драгоценные камни, алмазы, изумруды, рубины и разные другие, добывают из недр земли, но и в море есть свои драгоценные камни – жемчуг и янтарь. Они, конечно, никакие не камни и даже не минералы, а представляют собой органическое вещество (хотя жемчуг состоит одновременно и из органического, и из минерального вещества). К драгоценным камням жемчуг и янтарь относятся из-за их активного использования в ювелирном деле, наряду с настоящими драгоценными камнями-минералами.

Отдельное регулирование оборота драгоценных камней привело к четкому перечню веществ, которые считаются драгоценными камнями. Согласно российскому законодательству, к драгоценным камням относятся алмаз, сапфир, рубин, александрит, изумруд, уникальные янтарные образования и органический морской жемчуг. Вот так, два из шести «драгоценных камней» вовсе и не камни.

Жемчуг образуется внутри раковин моллюсков (например, в устрицах, мидиях и гребешках) как реакция на инородное тело, которое по каким-то причинам попало внутрь раковины. Иммунная система моллюска дает команду обезвредить чужеродный объект. Поскольку объект большой, единственный выход – окружить его «саркофагом». Там иммунные клетки приносят себя в жертву, умирая и образуя слои перламутра (из которого строится и сама раковина), которые постепенно обволакивают инородное тело. Благодаря этому и образуется гладкий шарик – жемчужина.

Жемчуг образуется как в пресноводных, так и в морских моллюсках, но морской жемчуг гораздо крупнее и более ценный, чем речной и озерный жемчуг. Морской жемчуг с древних времен активно добывали арабы, персы, индусы и ланкийцы в Южной Азии, китайцы, японцы и корейцы в Восточной Азии. Кстати, по-английски жемчужный промысел называется pearl hunting или pearl fishing, ведь сложно определиться – это больше похоже на охоту или на рыбалку?

Жемчужный промысел был главным источником благополучия стран Персидского залива (Бахрейна, Катара, Кувейта и ОАЭ) до середины XX века, когда там стали активно добывать нефть. В начале XX века четверть населения Персидского залива была вовлечена в торговлю жемчугом. С приходом европейских колонизаторов жемчуг стали интенсивно добывать в Карибском море и Мексиканском заливе, а также вдоль северного побережья Австралии. Почти везде опасный труд ныряльщика за жемчугом выполняли рабы. Лишь в некоторых странах эта профессия была уважаемой и высокооплачиваемой, там образовывались гильдии ныряльщиков за жемчугом (ама в Японии и хэне в Корее).

Жемчужный промысел рухнул в начале XX века после изобретения технологии выращивания культивированного жемчуга. Японцы Микимото Кокити и Мицубиси Ивасаки несколько десятилетий экспериментировали с подсадкой твердого раздражителя, вокруг которого формируется жемчужина, в раковины моллюсков. К 1920 годам культивированный жемчуг стал неотличим от природного жемчуга и захватил мировой рынок, а профессия ныряльщика за жемчугом ушла в прошлое, как профессии трубочиста и молочника. В настоящее время практически все продаваемые жемчужины – культивируемые.

Янтарь, как и жемчуг, совсем не камень и не минерал, а окаменевшая ископаемая древесная смола, то есть аморфный полимер. Янтарь не ведет свое происхождение из моря, как жемчуг, который формируется в моллюсках в морской воде. Тем не менее есть две причины, почему янтарь имеет тесную связь с морем.

Для того чтобы застывшая смола стала янтарем, ей необходимо каким-то образом законсервироваться, иначе она разложится под воздействием солнца, бактерий и других процессов, разрушающих органику. Для смолы самый распространенный способ сохраниться и превратиться в янтарь – это попасть в глубокую воду, например в море. Так образуется первая важная связь янтаря с морем, оно дает возможность янтарю появиться.

Море дает янтарю и возможность попасть в руки человека. Во-первых, море размывает древние осадки, в которых хранится янтарь, но какие только осадки море не размывает. Важен другой фактор – плотность янтаря лишь немногим больше плотности морской воды. Янтарь тонет в морской воде, но не очень быстро, а штормом его может поднять со дна и вынести на поверхность воды, а затем и выбросить на берег. Именно на берегах морей с древности люди и находили янтарь, особенно много янтаря вымывает во время сильных бурь.

Так вышло, что самое крупное в мире месторождение янтаря называется Приморским месторождением и тоже подсказывает связь янтаря с морем. Месторождение расположено на берегу Балтийского моря в Калининградской области и содержит 90% всех мировых запасов янтаря. В год на Приморском месторождении добывается около 600 тонн янтаря. Добыча ведется карьерным способом, что позволяет достигать таких больших объемов.

Рис. 81.Янтарь с инклюзом

Но вернемся к драгоценностям. Согласно российскому законодательству, куски янтаря весом более 1 кг приравниваются к драгоценным камням. Самый большой экземпляр янтаря был найден на острове Суматра и весит 47 килограмм. Крупнейший янтарь, добытый в России, гораздо меньше, всего 4 килограмма. Также к драгоценным камням в России относят янтари с инклюзом размером более 1 сантиметра. Инклюз – это ископаемые остатки растения или животного, попавшего в янтарь, и окаменевшие на миллионы лет. Наиболее часто в янтаре находят инклюзы с членистоногими и растениями, но в янтаре находят змей, лягушек, ящериц, и даже птицу и хвост динозавра.

Инклюзы в янтаре дают единственную возможность увидеть своими глазами живых существ, обитавших на Земле десятки миллионов лет назад. Благодаря инклюзам палеонтологами были открыты тысячи новых видов насекомых и сотни видов растений. С появлением электронного микроскопа стало возможно подробно исследовать строение древних насекомых и позвоночных. Но ДНК из инклюзов выделить не удается, несмотря на некоторый оптимизм в этом вопросе, который был у ученых в 1990-е годы. Органическое вещество в инклюзах в янтаре не сохраняется, так как оно разрушается и во многих случаях заменяется на минеральное. Форма та же, а содержание уже совсем другое.

Мировой океан – это источник огромного количества энергии. Кубометр воды, примерный объем пяти стандартных ванн, весит одну тонну. Когда в море в тихую погоду вдоль берега плещутся волны, то в поле зрения с легкостью перемещаются десятки и сотни тысяч тонн воды. Вообще весь океан находится в непрерывном движении, которое подпитывается энергией Солнца, а в случае приливов – энергией притяжения Земли к Луне и Солнцу. Движение вод в океане естественным образом рассматривается как источник энергии для человечества. Существует большое количество проектов, которые добывают энергию различных движений воды в океане – волн, приливов, течений. Кроме того, в океане очень много источников потенциальной энергии. В первую очередь, это разница температуры и солености воды в различных слоях в океане, которая может достигать значительных значений на расстояниях всего в десятки метров по вертикали в отдельных акваториях.

Огромная сила океана с одной стороны – прекрасный источник энергии, а с другой – главное препятствие для ее получения. Когда начинается шторм, массы воды могут повреждать, отрывать и уничтожать энергетические установки. Сила движения воды, которая обеспечивает эффективную добычу энергии в нормальных условиях, в экстремальных условиях становится очень большой проблемой. Поэтому все энергетические установки в океане должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать высокие нагрузки в штормовых условиях.

Вторая проблема морской энергетики заключается в том, что в море практически любые объекты достаточно быстро обрастают водорослями, моллюсками и другими морскими существами. Это негативный фактор для движущихся частей энергетических установок, в частности турбин. Еще одна проблема морской энергетики заключается в том, что она оказывает негативное воздействие на окружающую среду: морские млекопитающие, рыбы могут быть повреждены турбинами, им часто мешает шум, производимый объектами энергетики.

Поэтому сейчас морская энергетика находится все еще на ранних стадиях развития. Хороший пример – потенциал использования энергии поверхностных волн в океане. Почти повсеместно в океане существует достаточно сильное поверхностное волнение, качка очень хорошо знакома морякам. Энергия этой качки на порядки больше, чем энергия, которую вырабатывают двигатели этих кораблей. Тем не менее до сих пор нет реально работающих электростанций, которые преобразовывали бы энергию волн в электрическую энергию. А ведь если бы можно было придумать такой корабельный преобразователь качки в электричество, то корабли ходили бы по морю почти без затрат топлива. К сожалению, это до сих пор не сделано, несмотря на то, что это кажется очень перспективным проектом. Многочисленные попытки создания прибрежных волновых электростанций также пока не привели к ощутимому результату, не продвинувшись дальше опытных образцов.

Гораздо лучше обстоят дела с энергией приливов. Во-первых, приливные течения гораздо более предсказуемы, чем ветровое волнение. Во-вторых, приливные электростанции можно строить в изолированных заливах, защищенных от штормов. Именно поэтому существуют реально работающие крупные приливные электростанции: «Ля-Ранс» во Франции и «Сихва» в Южной Корее. Приливная электростанция есть и в России – это Кислогубская электростанция, расположенная в заливе Баренцева моря, в Мурманской области. Мощность ее невелика, всего 1,7 мегаватта, в то время как у приливных электростанции «Ля-Ранс» и «Сихва» – около 250 мегаватт, а у самой мощной в мире гидроэлектростанций «Три ущелья» в Китае – 22 500 мегаватт.

Рис. 82.Схема работы приливной электростанции

При этом приливы могут быть очень мощным источником энергии. Самые высокие в мире приливы наблюдаются в Канаде, в заливе Фанди. Средняя высота этих приливов больше 15 метров! Объем воды, который в течение суток затекает в залив Фанди в прилив и затем вытекает в отлив, в два раза превышает суточный объем стока всех рек в Мировой океан. Если перегородить залив Фанди дамбой с турбинами, то получаемая энергия будет сравнима с мощностью крупнейших мировых гидроэлектростанций. К сожалению, в настоящее время построить такую электростанцию не представляется возможным из-за слишком больших размеров залива. В заливе Фанди была построена экспериментальная приливная электростанция «Аннаполис», дамба которой перегораживала не весь пролив, а лишь его небольшую часть в месте впадения одноименной реки. Мощность этой электростанции тоже была небольшой, 20 мегаватт, она проработала с 1984 по 2019 год. Более серьезного продолжения этот энергетический проект пока не получил.

Рис. 83.Прилив и отлив в заливе Фанди

В России есть залив с очень высокими приливами, лишь немногим меньше приливов в заливе Фанди. Средняя высота приливов в Пенжинской губе, расположенной в северной части Охотского моря между полуостровом Камчатка и материком, достигает 9 метров. Рельеф в Пенжинской губе гораздо более удобный для строительства приливной электростанции, чем в заливе Фанди. Еще в 1970-е годы появились первые полноценные проекты строительства Пенжинской приливной электростанции мощностью в 21 400 мегаватт, то есть почти как у крупнейшей гидроэлектростанции мира. Планы эти так до сих пор и остаются нереализованными из-за отсутствия крупного потребителя электроэнергии в этом малонаселенном и отдаленном регионе.

Рассказывая про морскую энергетику, нельзя не упомянуть про ветровую энергию. Ветер в океане в среднем дует гораздо мощнее, чем на суше. Благодаря этому ветряки строят не только на суше, где это делать гораздо проще, но и в море на мелководьях. Морские ветряки приводит в действие не движение воды, а движение воздуха, поэтому оффшорную ветроэнергетику нельзя в полной мере отнести к морской энергетике. Тем не менее строительство крупных скоплений ветроэлектростанций в море, морских ветряных парков, на площади в сотни квадратных километров изменяет морские течения, перенос взвешенных веществ и морские экосистемы. Самые крупные морские ветряные парки построены в прибрежных водах Великобритании, Китая и Голландии. Тем не менее морская ветроэнергетика имеет суммарную мощность в 10 раз меньше мощности наземной ветроэнергетики, а та, в свою очередь, составляет лишь 7% мирового производства электроэнергии.

В море очень много разных волн, как поверхностных, на границе океана и атмосферы, так и внутренних, где-то на границе слоев в толще воды. Но бывает, что из-за какого-то сильного воздействия вся толща воды от поверхности до дна вовлекается в волновое колебание, и имя ему – цунами. Для цунами характерны очень длинные волны (десятки и сотни километров), которые возникают в основном в результате землетрясений, но также и в результате падения в воду каких-то больших объектов (оползень, обвал или даже метеорит), либо в результате извержения подводного вулкана. Также цунами могут возникать из-за резких изменений атмосферного давления – они называются метеоцунами.

Когда землетрясение где-то в середине океана встряхнуло морское дно, вся толща моря от поверхности до дна (толщиной в сотни метров или километры) приходит в вертикальное, а затем и горизонтальное движение. Из-за этого по океану начинает распространяться волна со скоростью в несколько сотен километров в час. Когда эта волна бежит в глубоком океане, высота волны не превышают нескольких метров. Когда волна цунами выходит на мелководье, она замедляется до десятков километров в час, уменьшается ее длина, но увеличивается высота. Из-за того, что вся толща океана, то есть очень большая масса воды, находится в движении, высота волны цунами при выходе на берег достигает десятков метров и может привести к очень серьезным разрушениям.

Рис. 84.Образование и распространение цунами

Более 70% всех цунами формируется в результате подводных землетрясений, и эти цунами обычно распространяются на большие расстояния и наносят большой ущерб на берегу. При этом цунами, которые формируются в результате оползней или извержений вулканов, как правило, локальны и быстро затухают, так как явления, ставшие их причиной, обладают гораздо меньшей энергией, чем землетрясения. Тем не менее особенно сильные извержения вулканов могут вызывать разрушительные цунами, как было после извержения вулкана Кракатау в 1883 году, в результате чего погибло более 30 тысяч человек. В середине января 2022 года произошло извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в Тихом океане, которое было сопоставимо по своей мощности с извержением вулкана Кракатау. Высота волн цунами достигала 20 метров.

Самые высокие цунами формировались в результате оползней и обвалов. В 1958 году в результате землетрясения недалеко от залива Литуйя на Аляске оползень сошел в залив. Поднявшаяся на противоположной стороне залива волна цунами поднялась на 524 метра. Это цунами произошло в безлюдной местности, никто не наблюдал его непосредственно в эпицентре. Высоту волны цунами удалось восстановить только по лесу, уничтоженному вплоть до высоты в 524 метра. Но уже на расстоянии нескольких десятков километров от этого места волна цунами затухла.

Самое разрушительное цунами по количеству жертв произошло сравнительно недавно, в 2004 году в Индийском океане. Сильное землетрясение около острова Суматра вызвало цунами, которое накрыло густонаселенное побережье Юго-Восточной и Южной Азии. По разным оценкам, погибло от 225 до 300 тысяч человек. Цунами с сопоставимыми масштабами, накрывшее восточное побережье Японии в 2011 году, привело к гораздо меньшему количеству жертв – около 20 тысяч человек. Десятикратная разница в количестве жертв объясняется как большей подготовленностью Японии к цунами, так и более гористым рельефом, чем в Юго-Восточной и Южной Азии. Тем не менее в результате этого цунами в Японии произошла авария на АЭС «Фукусима-1», что привело к радиоактивному выбросу в размере до 20% от выброса после аварии на Чернобыльской АЭС.

Итак, цунами, которые формируются в результате землетрясений, эпизодически приносят огромные разрушения. Казалось бы, стоит только научиться предсказывать время и силу землетрясения, и цунами перестанут быть смертоносной опасностью для людей. Однако до сих пор человечество не смогло решить проблему прогноза землетрясений, в том числе в океане. Тем не менее существуют различные системы предупреждения о цунами. Эти системы направлены на то, чтобы своевременно детектировать распространение цунами в океане и предупреждать население прибрежных районов. Сейсмические волны от эпицентров землетрясений распространяются в земной коре на 1–2 порядка быстрее, чем бежит волна цунами. Распределенная сеть сейсмических датчиков на суше регистрирует землетрясения, потенциально вызывающие цунами, после чего службы предупреждения о цунами рассчитывают направление и скорость распространения волн цунами. После этого начинается оповещение населения всеми возможными способами. При угрозе цунами очень важно расстояние от эпицентра землетрясения до берега, потому что если цунами накатывает на берег через несколько минут после землетрясения, то никакая система предупреждения о цунами не успеет донести эту информацию до людей. Важная часть системы предупреждения о цунами – мероприятия по обучению населения правилам поведения во время цунами: люди должны знать, куда бежать и где прятаться.

Также должно проводиться цунамирайонирование, то есть оценка вероятности воздействия цунами на те или иные участки побережья, что важно для планирования строительства на берегу.

Еще одно очень опасное для человека явление в океане, которое может вызвать даже большее количество жертв на побережье, чем цунами, – это ветровые или штормовые нагоны. Когда ветер долго дует на берег и низкое атмосферное давление, морская вода может выйти на побережье и затопить его. Особенно легко это происходит в устьях крупных низинных рек, уровень которых практически совпадает с уровнем моря, так что морской воде легче затопить берега. Прибрежные наводнения, которые вызываются сильными ветровыми нагонами, могут быть очень разрушительными, так как устья рек очень часто представляют собой очень плотно заселенные территории. От ветровых нагонов страдало в прошлом или страдает сейчас побережье Нидерландов, побережье США в районе Мексиканского залива, побережье Индии и Бангладеш в Бенгальском заливе.

Санкт-Петербург до недавнего времени тоже регулярно подтоплялся морем. Наводнения с момента основания города были важной частью петербургской повседневности. Литераторы и художники, жившие или посещавшие Санкт-Петербург, посвятили петербургским наводнениям немало художественных произведений. Наводнения в Санкт-Петербурге происходили в среднем раз в год, были годы затишья и годы с несколькими наводнениями. Несколько раз вода поднималась на 3–4 метра выше стандартного уровня, что приводило к катастрофическим последствиям. Для защиты от ветровых нагонов было принято решение построить комплекс дамб поперек Невской губы Финского залива, которые в закрытом состоянии не дадут морской воде распространиться в город. Комплекс защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений с различной интенсивностью строили более 30 лет и осенью 2011 года наконец-то достроили и ввели в эксплуатацию. Последнее наводнение в Санкт-Петербурге случилось в 2011 году – создание дамбы позволяет сэкономить огромные средства.

Наиболее разрушительное стихийное бедствие морского происхождения за всю историю человечества произошло в 1970 году в Южной Азии, и тоже было вызвано ветровым нагоном. Сильный тропический циклон Бхола, вышедший из Бенгальского залива на берег в очень неудачном месте, в районе густонаселенной дельты реки Ганг, и в очень неудачное время, в момент высокого прилива, вызвал наводнение, затопившее огромные территории. Вода поднялась на 10 метров над средним уровнем моря. В результате погибло от 300 до 500 тысяч человек, в некоторых прибрежных районах погибла половина населения.

Рис. 85.Комплекс защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений

Дельта Ганга в те годы была провинцией Восточный Пакистан в составе единого Пакистана. Восточный Пакистан и Западный Пакистан, географически разделенные территорией Индии, в те годы составляли единую страну – результат разделения Британской Индии в 1947 году на две страны с преобладающим индуистским (Индия), и исламским (Пакистан, состоящий из Восточного Пакистана и Западного Пакистана) населением. Неспособность властей Западного Пакистана провести своевременную ликвидацию последствий наводнений обострила давние противоречия Восточного и Западного Пакистана, что на следующий год привело к гражданской войне между этими провинциями. Объективные сложности ведения боевых действий на отдаленной территории и военная поддержка Восточного Пакистана Индией привели к отделению Восточного Пакистана. Теперь эта страна называется Бангладеш. Вот так стихийное бедствие перекроило политическую карту Южной Азии.

Ветровые нагоны, в отличие от цунами, развиваются в течение нескольких дней, и в настоящее время они достаточно хорошо прогнозируются. Достоверный прогноз погоды на срок в неделю позволяет своевременно подготовиться к наводнению. Тем не менее даже в XXI веке возможны ветровые нагоны, которые приводят к гибели людей. Сравнительно недавно, в 2008 году, циклон Наргис, внезапно изменивший траекторию, привел к сильному штормовому нагону в Мьянме. В сумме от циклона и штормового нагона погибло 138 тысяч человек. Разрушительная сила ветрового нагона зависит и от фазы прилива, которая тоже в настоящее время точно прогнозируется. Кроме того, из-за глобального потепления за последние 100 лет уровень Мирового океана вырос на 25 сантиметров, и скорость подъема с каждым годом увеличивается. Это постепенно повышает разрушительную силу ветровых нагонов.

Кроме ветрового нагона есть и обратный процесс – ветровой сгон. Повышение уровня воды за счет ветрового нагона может привести к понижению уровня в другой части водоема. Особенно хорошо это работает в небольших по площади и глубине морях и заливах. Ветровые сгоны не приводят к каким-то катастрофическим явлениям, но затрудняют работу портов и судоходство в мелководных акваториях. В России ветровые сгоны величиной 1–2 метра часто происходят в Азовском море, от них страдает портовая деятельность в Таганроге и Ростове-на-Дону, а также в северной части Каспийского моря.

Тропические циклоны, которые вызывают сильные штормовые нагоны, – очередное очень разрушительное явление, имеющее отношение к океану. Тропические циклоны представляют собой интенсивные вихри в атмосфере диаметром в сотни километров, которые формируются в результате интенсивного испарения воды с поверхности океана именно в теплых тропических широтах. Тропические циклоны приносят интенсивные осадки и шквалистый ветер (более 70 метров в секунду у сильных циклонов). Самые сильные ветры (за исключением смерчей) образуются именно в тропических циклонах. Двигаясь над океаном, тропические циклоны постоянно подпитываются энергией в результате испарения воды с поверхности океана. Когда же они выходят на сушу, их энергия быстро падает, они быстро рассасываются. Поэтому тропические циклоны наносят большой ущерб из-за штормового ветра (который может сопровождаться штормовым нагоном) и ливней на маленьких островах и в приближенных к ним зонах. Ущерб от урагана Катрина в 2005 году и урагана Харви в 2017 году в США составил по 125 миллиардов долларов, правда, это не превышает и половины процента ВВП США. А вот для маленьких островных стран Карибского моря разрушения после особо крупных ураганов становятся действительно серьезным ударом для экономики.

В центральной части тропических циклонов, вокруг которой они вращаются, формируется так называемый глаз циклона. Это область с безветренной погодой и безоблачным небом, как правило, диаметром в несколько десятков километров. В глазе циклона очень низкое атмосферное давление, рекордно низкие значения давления на Земле были зафиксированы именно в этих частях циклонов. Самый сильный ветер в тропическом циклоне образуется на внешней границе глаза циклона.

Из-за своей разрушительной силы у тропических циклонов исторически есть региональные названия, в Азии их называют тайфунами, а в Америке – ураганами. Более того, отдельным сильным ураганам и тайфунам тоже присваивают свои собственные имена. Для всех тропических регионов с частыми тайфунами есть список имен, которые по очереди присваивают тропическим циклонам. Имена наиболее разрушительных тайфунов из суеверия выводят из обращения.

Рис. 86.Области образования тропических циклонов

Тропические циклоны концентрируют в себе огромную энергию. Общее количество энергии в среднем по размеру тропическом циклоне лишь в два раза меньше всего мирового производства электроэнергии энергии за год. В среднем в год на Земле формируется чуть меньше 100 циклонов. При этом из-за потепления поверхности океана средняя интенсивность, время жизни и количество аномально сильных циклонов постепенно растет.

Распыление сравнительно небольшого количества определенных реагентов в атмосфере может существенно повышать или понижать температуру конденсации влаги, то есть управлять формированием облаков. В частности, всем известно, как на отдельно взятой небольшой территории можно «разогнать» облака перед праздничными мероприятиями, выбросив с самолета в атмосферу йодид серебра. Так почему бы не научиться формировать тропический циклон в желаемом месте и в желаемое время? В 1960-е и 1970-е годы в СССР и США были попытки вызывать формирование тропических циклонов и управлять их траекторией, фактически создать климатическое оружие. К счастью, из этого ничего не вышло: тропические циклоны оказались слишком плохо управляемыми, с непредсказуемой траекторией движения.

Катастрофические события, связанные с перестройкой циркуляции в Мировом океане, и вызванные этим резкие климатические изменения не раз становились сюжетом фильмов-катастроф. Пока ничего подобного на памяти современного человечества не случалось, но определенная реальная подоплека у этих страхов, безусловно, существует.

В Северном Ледовитом океане есть два основных поверхностных течения: Трансарктическое течение и круговорот Бофорта. Трансарктическое течение – это быстрая транзитная зона в Арктике. Течение начинается в море Лаптевых и Восточно-Сибирском море, пересекает Северный Ледовитый океан примерно в районе Северного полюса и дальше вытекает в Северную Атлантику вдоль восточного побережья Гренландии. Вместе с Трансарктическим течением двигается и лед: если вморозить судно в северной части моря Лаптевых или Восточно-Сибирского моря (куда можно добраться летом по открытой воде), то при благоприятном развитии событий через год можно оказаться в районе Северного полюса, а еще через год – вынесет в Северную Атлантику, где весь лед растает. Именно так Нансен пытался достичь полюса в конце 19 века, но ему не повезло, и судно продрейфовало в стороне от полюса. Именно так дрейфовали на льдине участники первой в мире дрейфующей станции «Северный полюс», и чуть было не погибли, когда льдина стала стремительно ломаться и таять около побережья Гренландии. Именно так и в последние годы дрейфует ледостойкая самодвижущаяся платформа «Северный полюс».

Круговорот Бофорта, наоборот, это застойная зона Арктики. Течение крутится по часовой стрелке, и вода в этом круговороте задерживается на годы и десятилетия. Круговорот Бофорта из-за эффекта Кориолиса работает как пылесос, который засасывает в себя опресненные поверхностные воды в Северном Ледовитом океане. Круговорот Бофорта раскручивается ветрами: чем сильнее ветер, тем быстрее он двигается. В годы с сильными ветрами опресненных вод в круговорот принесет побольше. Если на следующий год ветер будет слабее, то круговорот ослабнет, и часть вод сбросится в Трансарктическое течение, и через несколько лет их вынесет в Северную Атлантику.

Рис. 87.Круговорот Бофорта и Трансарктическое течение

Именно этот механизм накопления и сброса опресненных вод в круговороте Бофорта и держал в напряжении исследователей Арктики последние 15 лет. Все дело в том, что начиная с 2005 года количество опресненных вод в круговороте Бофорта все время росло. И ветер был аномально сильный, и пресной воды в том районе Арктики стало больше из-за более сильного таяния морского льда в теплый период года. Так вот, с 2005 года круговорот Бофорта все рос и рос, затягивал в себя все больше и больше опресненных вод. А что дальше? В какой-то год ветер ослабнет, и большой объем воды будет сброшен из круговорота, дойдет до Северной Атлантики и там гипотетически может замедлить или даже остановить Атлантическую меридиональную циркуляцию, что приведет к драматическим последствиям для климата в Западной Европе.

Рис. 88.Содержание пресной воды в круговороте Бофорта

Несколько лет назад так и случилось. Ветер в Канадской Арктике ослаб в 2019–2021 годах, за ним замедлился круговорот Бофорта, и опресненные воды сбросились в Трансарктическое течение. А что же мировая общественность, внимательно следила за этим, затаив дыхание? Нет, весь мир в эти годы был занят эпидемией ковида. Ну а что же опресненные воды, добрались до Северной Атлантики и остановили там Атлантическую меридиональную циркуляцию? Нет, можно сказать, что все это перемешалось по пути, и угроза миновала. Вот так, а какова была интрига!

С древних времен океан таил в себе большую опасность для мореплавателей. Погодные условия в открытом море очень переменчивы по сравнению с погодой на суше. Шторма в море сложно предсказать, они приходят быстро и внезапно и приводят к кораблекрушениям. Во-первых, большие волны могут сами по себе разрушить судно, проделать в нем пробоину и залить водой, после чего судно идет на дно. Очень сильная качка может привести и к потере устойчивости: центр тяжести поднимается слишком высоко, корабль переворачивается и тонет. Но гораздо чаще кораблекрушения происходили по другой причине. В шторм корабль теряет управление, особенно парусный, после чего его может вынести на рифы или на скалистый берег, где судно получает пробоины и разбивается, а люди тонут.

В последнее столетие мореплавание стало гораздо более безопасным, и кораблекрушения из частого и вполне вероятного события превратились в большую редкость. Причиной этому стало развитие самых разных технологий: корпуса судов стали прочнее, появились достоверные прогнозы погоды, спутниковый мониторинг неблагоприятных и опасных явлений в океане, возможность получать информацию по спутниковой связи, были изобретены судовые радары. Если раньше шторм мог налететь внезапно и стать полной неожиданностью, то в наши дни появление штормов, как правило, заблаговременно предсказывается, в том числе благодаря спутниковому мониторингу надвигающихся циклонов. Корабли могут прокладывать и изменять свой маршрут таким образом, чтобы избегать сильных штормов.

Высокоточные навигационные карты и возможность определять свое местоположение благодаря системам спутникового позиционирования дают возможность понять, куда двигается корабль, даже в самый сильный шторм. Даже в условиях плохой видимости судовые эхолоты и радары показывают глубину моря и появление объектов в море вокруг, в том числе других кораблей, участков суши и айсбергов. В современном мире корабль может вынести на скалы, только если он совершенно обездвижен, например, в случае отказа двигателя. И все же кораблекрушения в наши дни происходят регулярно, в том числе с сотнями и тысячами погибших. Их причина в большинстве случаев – человеческий фактор, когда судно работает в неисправном состоянии, перегружено или используется не по своему назначению, например, если речные или озерные суда начинают работать в море. Подобные аварии с большими человеческими жертвами случаются с паромами в странах Африки и Юго-Восточной Азии, а в XXI веке – с лодками, перевозящими нелегальных мигрантов в Средиземном море.

Рис. 89.Дрейф «Седова» в 1938–1940 годах

При плавании в высоких широтах возможно попадание судна в ледовый плен, когда оно оказывается окружено слишком толстыми, непроходимыми льдами и начинает дрейфовать вместе с ними без возможности выбраться самостоятельно. Морские льды находятся в постоянном движении из-за ветра и течений, поэтому очень сложно прогнозировать их расположение. Если судно недостаточно крепкое, его может раздавить льдами, как случилось с советским пароходом «Челюскин» в Чукотском море в 1934 году. Судно затонуло, но все 104 человека были спасены и вывезены на материк самолетами, проведя два месяца в лагере, разбитом на льдине.

В 1937 году из-за сложных ледовых условий в Арктике почти весь советский ледокольный флот оказался заблокирован во льдах. Вначале в ледовый плен попал караван из 25 судов, к ним на выручку отправились ледоколы «Георгий Седов», «Садко» и «Малыгин», но из-за морозов не смогли вывести караван на чистую воду и тоже застряли. Большинство судов смогло выйти из льдов в следующем, 1938 году, но у «Георгия Седова» оказалось повреждено рулевое управление, и его дрейф продолжался в течение 812 дней, пока его не вынесло льдами в более теплое Гренландское море в начале 1940 года. Суда, работающие в Северном Ледовитом и Южном океане, попадают в ледовый плен даже в наши дни, правда, теперь им на выручку могут прийти мощные ледоколы. Осенью 2021 года из-за раннего ледообразования восемнадцать судов попали в ледовый плен на Северном морском пути. Все они были освобождены в течение нескольких дней и недель.

Обледенение – еще одна реальная опасность при плавании судов в высоких широтах. Оно может возникнуть в шторм в холодную погоду, когда температура атмосферы опускается заметно ниже нуля. Очень часто в таких условиях море тоже холодное и близко к температуре замерзания (около –2 °C), но все же не замерзает. Когда из-за шторма брызги морской воды попадают на палубу или борта корабля, они превращаются в лед. Обледенение возможно и из-за дождя, когда температура воздуха чуть ниже нуля, но идет дождь, и вода замерзает от холодного корпуса судна. Сильное обледенение утяжеляет судно и, что более важно, смещает его центр тяжести, что в штормовую погоду может привести к переворачиванию и затоплению судна.

Рис. 90.Обледеневшее судно

Самая известная авария в высоких широтах, которая стала символом кораблекрушения, связана с айсбергом. «Титаник», построенный в 1912 году как самое большое, роскошное и надежное судно, в своем первом же рейсе столкнулся с айсбергом и затонул. В силу стечения множества обстоятельств меры по спасению людей оказались недостаточными, и три четверти пассажиров и членов экипажа (больше 1500 человек) погибли.

У «Титаника» было два судна-близнеца, «Олимпик» и «Британник», чья судьба тоже сложилась непростым образом. В начале XX века Северную Атлантику ежегодно пересекали сотни тысяч человек, и делали они это на морских судах. В те годы – годы расцвета морских пассажирских перевозок – это был маршрут с самым большим пассажиропотоком. Среди судовладельцев развернулась борьба за самое быстрое пересечение Атлантики на рейсовом лайнере. Победителю вручался переходный приз, голубая лента Атлантики, который представлял собой голубой вымпел, поднимавшийся на мачте самого быстрого судна. Обладание этим престижным призом становилось самой лучшей рекламой судовладельца и трансформировалось в высокую прибыль. При этом вопрос комфорта на судне тоже стоял очень остро, ведь в пути приходилось проводить несколько дней, и на самое удобное и роскошное судно можно было привлечь наиболее богатых пассажиров.

В рамках борьбы за самое быстрое и шикарное судно британская компания «Уайт Стар Лайн» намеревались построить три однотипных лайнера – «Титаник», «Олимпик» и «Гигантик», названых в честь могущественных созданий древнегреческой мифологии: титанов, олимпийцев и гигантов. «Олимпик» и «Титаник» построили с разницей в год, и к моменту гибели «Титаника» «Олимпик» уже многократно пересек Атлантику и успел столкнуться с портовым буксиром и крейсером. В день, когда «Титаник» тонул, «Олимпик» тоже находился в рейсе через Атлантику и даже обменивался радиограммами с «Титаником», но был слишком далеко от места крушения.

После трагедии «Титаника» рейсы «Олимпика» отложили почти на год, чтобы доработать судно и обеспечить безопасность пассажиров. Изменения настигли и строящийся «Гигантик». Во-первых, его переименовали в «Британник», так как, согласно греческим мифам, гиганты и титаны погибли в битве с олимпийцами. Во-вторых, конструкцию «Британника» модернизировали для повышения живучести при авариях. Еще через год началась Первая мировая война, и «Олимпик» был переделан в военный транспорт. Вскоре достроили «Британник» – и сразу же сделали плавучим госпиталем. Кстати, «Олимпик», «Титаник» и «Британник» на момент спуска на воду были самыми большими судами в мире: каждое новое судно строили немного больше, чем предыдущее.

В самом конце войны, в 1918 году, «Британник» подорвался на мине и затонул в Средиземном море. Примерно в это же время «Олимпик» в Атлантике дважды таранил немецкие подводные лодки, находящиеся в надводном положении и не успевшие погрузиться под воду. Одна из этих лодок затонула, что стало единственным случаем в истории, когда гражданское судно потопило военное. После окончания войны «Олимпик», единственный выживший из трех судов-близнецов, продолжил работать как трансатлантический лайнер вплоть до 1935 года.

В океан попадает множество антропогенных загрязнений в повседневном режиме. Морские перевозки, ловля рыбы и марикультура, добыча полезных ископаемых – все это загрязняет море в большей или меньшей степени. В последние годы внимание ученых и общественности привлекают загрязняющие вещества, которые очень медленно разлагаются и даже в малых дозах могут негативно влиять на морских животных. В число этих веществ входят пестициды, тяжелые металлы и даже лекарства, такие как антибиотики и антидепрессанты. Люди научились синтезировать огромное количество химических веществ, которые не встречаются в природе. Если эти вещества становятся частью продуктов широкого потребления людьми, они неизбежно попадают и в окружающую природу. В частности, это происходит с лекарствами, которые как раз и созданы, чтобы воздействовать на живых существ. Изучать влияние лекарств на поведение животных очень сложно, ведь эксперименты с ними в лабораторных условиях сильно отличаются от того, что их окружает в реальности. Тем не менее таких работ много, и с недавнего времени они стали очень модными. Чего только не публиковали на эту тему: амфетамины формируют бессвязное общение у дельфинов, антидепрессанты делают раков излишне бесстрашными, а каракатиц забывчивыми, антибиотики вызывают развитие в воде устойчивых патогенных бактерий. Очень широкое поле для исследований!

Гораздо больший единовременный ущерб приносят загрязнения, возникающие из-за непредсказуемых происшествий. В результате крупных аварий нефтяных танкеров, которые вплоть до начала XXI века случались каждый год или раз в несколько лет, в океан попадали десятки и сотни тысяч тонн нефтепродуктов. От разлива нефтепродуктов сильно страдают морские обитатели, а последствия разливов сохраняются в течение как минимум нескольких лет. Самый крупный разлив нефти в XXI веке случился после аварии на нефтедобывающей платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе в 2010 году – более 500 000 тонн. Особняком стоит и загрязнение Персидского залива в результате Ирако-Кувейтской войны в 1991 году, сопровождавшейся поджогом сотен скважин в прибрежной зоне и разливом миллионов тонн нефти.

Рис. 92.Красный прилив

Нередко бывают случаи загрязнения моря токсичными веществами, имеющими природное происхождение, которые тоже приводят к массовой гибели морских организмов. Выделяют эти токсины в морскую воду мельчайшие существа, микроводоросли динофлагелляты и диатомеи. Эти микроводоросли живут повсеместно в Мировом океане, но, как правило, в небольших количествах, и выделяемые ими токсины размешиваются в воде в малых, безвредных концентрациях. Если же по каким-то причинам для них складываются благоприятные условия для жизни, то они могут очень быстро размножиться и в течение нескольких дней достигнуть концентраций в миллионы особей на литр морской воды. Это приводит к резкому повышению концентраций токсичных веществ в воде и гибели рыб и других более крупных морских обитателей. Массовое размножение микроводорослей через некоторое время приводит к такому же массовому вымиранию, и на разложение мертвых тел бактериями активно расходуется растворенный в воде кислород. Результатом становится гипоксия, недостаток кислорода – еще один удар по зоопланктону, рыбам и другим не фотосинтезирующим морским организмам.

Сама вода от такого наплыва разноцветных водорослей окрашивается в кислотные красные, синие или зеленые цвета. Красный прилив, который наблюдался на побережье Камчатки в 2020 году и привел к гибели морских млекопитающих, был вызван именно этим процессом. В мире красные приливы случаются во многих акваториях, в том числе регулярно в Мексиканском заливе и у берегов Калифорнии. Красный прилив может отравить и людей, причем не только купающихся в море. Токсины попадают из морской воды в воздух и разносятся ветром в прибрежной зоне. Также многие моллюски накапливают токсины в результате поедания микроводорослей, употребление их в пищу человеком даже значительно позже окончания красного прилива заканчивается отравлением, в том числе и со смертельным исходом.

Все мы знаем, как сильно изобретение самолета изменило человеческую цивилизацию. Самолет тяжелее воздуха, но летает благодаря тому, что на крыло действует подъемная сила. Грубо говоря, из-за формы крыла воздух сверху крыла проходит по более длинной траектории, чем воздух снизу крыла. Поэтому ветер дует навстречу самолету, а подъемная сила действует на крыло перпендикулярно, то есть вверх. Из-за этого самолет не падает на землю, когда движется вперед.

Оказывается, крыло, аналогичное крылу самолета, появилось в мореплавании еще в XIV веке, и оно тоже повернуло ход истории. Португалия, со всех сторон зажатая Испанией на Пиренейском полуострове, в какой-то момент сделала ставку на мореплавание. В те годы торговля между Европой и Индией значительно осложнилась с появлением сильных арабских и турецких государств на Ближнем Востоке. Многие португальские моряки отправлялись на юг вдоль африканского берега в поисках пути в Индию. Они могли плыть только в направлении господствующих ветров и течений. Течения от Пиренейского полуострова действительно некоторое время следуют на юг, но дальше они поворачивают на запад. И не имея ни попутного ветра, ни попутных течений, продвинуться далеко на юг вдоль Африки у моряков не получалось. Точнее, продвинуться далеко на юг было возможно, а вот вернуться назад – нет. Камнем, точнее, мысом преткновения, был мыс Бохадор на территории современного Марокко. Никто из заплывших южнее него не возвращался назад. Это был настоящий край Земли.

Рис. 93.Схема работы треугольного паруса

Требовалось технологическое решение, чтобы корабль мог плыть в нужную ему сторону, а не в направлении попутного ветра. Решение этой проблемы было найдено: фактически это было изобретение вертикального крыла у морского судна на несколько сотен лет раньше, чем появилось горизонтальное крыло для судна воздушного. Это вертикальное крыло представляет собой треугольный парус. Ветер огибает одну его сторону по более длинной траектории, а другую – по более короткой. Если ветер дует в бок корабля, то корабль двигается перпендикулярно ветру, то есть вперед. Это звучит парадоксально, но даже в случае встречного ветра с треугольным парусом можно двигаться вперед галсами, то есть зигзагами.

Рис. 94.Движение навстречу ветру с треугольным парусом

Треугольный парус был известен еще в Античности, но именно португальцы в XIV веке резко продвинулись в его применении. Они создали корабль нового типа – каравеллу. В 1413 году три каравеллы португальского короля Генриха Мореплавателя совершили невозможное – прошли мыс Бохадор и вернулись назад. Через 40 лет португальские каравеллы прошли самую западную точку Африки, еще через 30 лет обогнули Африку с юга, еще через десять – достигли Индии. Технологическая инновация помогла совершить прорыв: океан стал доступным для человека.

В современном мире сложно представить себе человека без часов или без телефона с часами. Необходимость знать время с точностью до минуты стала важнейшим ориентиром для взаимодействия людей. В древности жизнь текла гораздо медленнее, и знать точное время не было так уж важно. Солнечные и водяные часы, известные со времен Древнего Египта, минутной точности не давали, но позволяли знать время с точностью до часа, чего было вполне достаточно. Острая необходимость знать время с точностью до минуты появилась в Средние века в море, но вовсе не потому, что средневековые моряки куда-то торопились.

Морякам крайне важно уметь определять свое местоположение на земном шаре, что в открытом море в отсутствие ориентиров затруднительно. В XI веке был изобретен компас, и определение правильной траектории движения в открытом море стало в принципе возможно. В XIII–XIV веке появились карты-портоланы, на которых все возможные маршруты по суше и морю рисовали густой сеткой прямых отрезков, где были подписаны расстояния. Чтобы добраться из одного места до другого, особенно внутри Средиземного или Черного моря, окруженных со всех сторон сушей, нужно было лишь идти в нужном направлении по компасу – и через заданное расстояние попадаешь в точку назначения.

Когда европейские мореплаватели стали осваивать Мировой океан и совершать дальние плавания, появилась необходимость определять свое местоположение другим способом. Астрономия к тому моменту развилась достаточно для того, чтобы знать, что Земля – это шар, вращающийся вокруг своей оси. Местоположение корабля на шаре определяется широтой и долготой. Технически широту определить несложно: это расстояние до экватора, которое не меняется из-за вращения Земли. Широту рассчитывали по высоте солнца над горизонтом в полдень или по высоте Полярной звезды ночью. Долготу же рассчитать таким образом невозможно, так как Земля вращается и нет никакой особенной («нулевой») долготы.

Проблема определения долготы в открытом море столетиями стояла нерешенной. Уже в конце XVI века испанский король назначил огромное вознаграждение за разработку действенного метода расчета долготы. Достаточно быстро свои вознаграждения назначили и другие морские страны – Португалия, Венеция, Голландия, Великобритания и Франция. Великие умы брались за эту задачу. Поначалу задачу долготы пытались решить астрономическими методами, по аналогии с задачей широты. Галилей, например, придумал определять долготу по времени затмения спутников Юпитера! Не стоит и говорить, что для судовой практики подобный метод оказался совершенно бесполезным.

Второй путь решения задачи долготы, который со временем и сработал, заключался в создании точных часов. Синхронизация судовых часов со временем в порту выхода позволяет сравнивать полдень в точке нахождения корабля (когда Солнце в зените) и полдень в исходной точке. Это однозначно пересчитывается в долготу. Мы все сталкиваемся с этим эффектом, когда перелетаем в другой часовой пояс: чем больше расстояние по долготе от точки вылета, тем больше отличается местное время.

Итак, потребовались судовые часы, определяющие время с точностью до минуты, не ломающиеся в качку и шторм, стабильно работающие при разных температурах. Создание таких часов стало непростой задачей и заняло несколько веков. Солнечные и водяные часы для этой цели не подходили. В море вообще некоторые обычные для суши вещи отказываются работать, например, обычные весы. Даже сейчас, в XXI веке, взвесить что-то на корабле в качку с большой точностью – сложно решаемая задача. Но вернемся к часам.

В XIII веке изобрели песочные часы, которые вполне можно использовать на судах, если не пропускать моменты переворота часов. Кстати, довольно быстро в песочных часах стали использовать молотую яичную скорлупу, а не песок, который царапает стекло и делает его мутным. И все равно песочные часы имеют массу неудобств.

В середине XVII века голландский механик Гюйгенс включился в решение задачи по созданию точных морских часов для голландского флота. Гюйгенс придумал использовать маятник как основу для часового механизма. Это впервые позволило получить очень точные часы, но только для суши. В морскую качку маятник работал плохо, и морские часы у Гюйгенса так и не получились. Он предложил заменить маятник на пружину, но до ума пружинные часы довести не успел. Лишь в середине XVIII века, через сто лет непрерывных экспериментов и испытаний, вначале в Великобритании, а потом и во Франции разработали точные пружинные часы, которые надежно работали в море. В Великобритании в середине XVIII века изобрели и секстант, который позволил более точно определять широту. Удивительно, но на многих современных судах до сих пор хранят секстант на случай, если электронные навигационные приборы откажут.

Первенство Великобритании в морской навигации и создании морских часов стало одной из причин принятия Гринвичской обсерватории в качестве места прохождения нулевого меридиана. Символично, что к середине XVIII века Голландия сошла со сцены морских сверхдержав, проиграв борьбу за колонии в Индии, Африке и Северной Америке. Символично и то, что Гюйгенса, главного голландского часовщика, в зените карьеры переманили во Францию, где он возглавил созданную Французскую академию наук с четкой ориентацией на прикладные исследования.

Морские часы еще долго оставались штучным товаром, самым ценным прибором на судне. Если приходилось оставлять судно, первым делом спасали судовой журнал и судовой хронометр. В морских портах стали подавать оптические (спуск шара или флага на мачте) или звуковые сигналы (выстрел из пушки) в фиксированные часы для сверки судовых часов. В Санкт-Петербурге в Петропавловской крепости до сих пор ежедневно в полдень производится выстрел из пушки, а на мачте Гринвичской обсерватории ежедневно в час дня опускается шар. Только к середине XIX века появилось промышленное производство точных морских часов, одним из лидеров которого стала Швейцария. Наручные часы, один из главных символов роскоши в современном мире, – это прямое следствие многовековой эпопеи по созданию точных морских часов.

В настоящее время для человечества очень важно изучение Мирового океана, которое невозможно без научных морских экспедиций и проведения измерений в океане. Но так было далеко не всегда. Несмотря на то, что еще в античные времена люди научились строить хорошие суда и ходить в далекие плавания, наука об океане не была востребована. Даже в эпоху Великих географических открытий, когда мореплавание стало ключом к военному и экономическому благополучию европейских стран, научные исследования в океане не воспринимались как важная и полезная деятельность. Моряки, конечно, обращали внимание на процессы в океане, но только на его поверхности. Глубины океана интересовали человека только в вопросе опасности посадить корабль на мель, измерения глубин больше нескольких десятков метров практически не велись. Только в середине XIX века с развитием технологий и возможностей человека по использованию природных ресурсов появилось понимание, что процессы на суше, в атмосфере и в Мировом океане полезно изучать. Тогда появились первые реальные проекты морских научных экспедиций.

Первая океанологическая экспедиция была организована правительством Великобритании на парусно-паровом судне «Челленджер», большом корабле с экипажем в 240 человек. Королевскому научному обществу были выделены средства на переоборудование судна (изначально «Челленджер» был военным кораблем) и покупку научного оборудования. На «Челленджере» были организованы биологические и химические лаборатории, которых не было на военном корабле. Также были установлены лебедки, которые опускают приборы с поверхности моря на большие глубины, чтобы производить измерения всей толщи воды. Кроме того, на судно были закуплены приборы, которые позволяют проводить измерения в толще воды, брать пробы воды и донного грунта. Стоит отметить, что примерно такое же переоборудование торговых или военных судов под научно-исследовательские задачи было и остается обычной практикой в океанологии. Только во второй половине XX века стали строить специализированные научно-исследовательские суда.

Рис. 94.Маршрут экспедиции «Челленджера» в 1872–1876 годах

Экспедиция «Челленджера» прошла в 1872–1876 годах, ученые поработали в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах и заложили основы современной океанологии с особым вниманием к морским глубинам. В первой морской научной экспедиции было описано несколько тысяч новых видов морских животных. Впервые были проведены масштабные измерения глубин океана (почти 500 измерений), и была составлена первая карта глубин Мирового океана. Максимальная измеренная на «Челленджере» глубина океана составила 8367 метров – это измерение было сделано в Марианском желобе, совсем недалеко от самого глубокого места в Мировом океане. До этих измерений не было известно, что океан может быть настолько глубоким, так как глубины в сотни метров и километры не так просто измерить. На «Челленджере» впервые были взяты пробы морского грунта почти в полутора сотнях точек Мирового океана. До этой экспедиции была популярна теория, что дно океана покрыто батибиусом, из которого образуется живое вещество, то есть промежуточным звеном между неорганической материей и органической жизнью. Измерения донных осадков на «Челленджере» показали, что никакого батибиуса в природе не существует. На «Челленджере» впервые была исследована температура морской воды на разных глубинах, были взяты десятки проб морской воды для исследования их химического состава.

Переоборудование судна, закупка приборов и работа 240 человек на судне в течение 3,5 лет – все это стоило довольно дорого. Тем не менее Великобритания, ведущая морская держава, вложилась в эту программу. Исследования процессов на дне океана были в те годы очень актуальны из-за развития технологии прокладки телеграфных кабелей по дну моря. Благодаря этому во второй половине XIX века люди впервые стали активно осваивать и изучать морское дно. Сам «Челленджер», к большому сожалению, не дожил до наших дней: его пустили на слом в 1921 году.

К началу XX века на карте Земли практически не осталось белых пятен. Последними крупными неисследованными районами оставались только Арктика и Антарктида. То, что Антарктида – большой материк, стало понятно уже в середине XIX века, но гораздо дольше оставалось неизвестным: есть ли аналогичный большой участок суши в районе Северного полюса? Чтобы это проверить, необходимо было добраться до полюса или хотя бы до центральной части Арктики, что безуспешно пытались сделать британские, американские, шведские и немецкие экспедиции. В 1870-е годы появилась гипотеза, что добраться до полюса можно, дрейфуя во льдах. Надо лишь иметь крепкий корабль и вморозить его в лед в нужном месте, а затем течения сами принесут лед и вместе с ним и полярную экспедицию к полюсу. Но для этого необходимо было построить корабль с принципиально новой конструкцией. В те годы попадание корабля в ледовый плен неминуемо приводило к разрушению корпуса из-за сжатия льдинами.

Для этой цели в 1892 году в Норвегии было построено судно «Фрам» – по заказу полярного исследователя Фритьофа Нансена и на деньги норвежского правительства. «Фрам» стал одним из первых судов, созданных специально для научных исследований. Он был спроектирован таким образом, чтобы сжатие льдинами не ломало корпус, а выталкивало судно наверх. Эта идея корпуса яйцеобразной формы впоследствии стала основной конструктивной особенностью ледоколов.

Рис. 95.Дрейф «Фрама» и путь отряда Нансена на лыжах в 1893–1896 годах

Дрейф экспедиции Нансена на «Фраме» начался в сентябре 1893 года к западу от Новосибирских островов. В целом его расчет оказался верным, и «Фрам» действительно пересек центральную часть Северного Ледовитого океана и закончил дрейф у Шпицбергена. Однако на это ушло три года и, кроме того, дрейф прошел сильно южнее полюса. То, что «Фрам» проносит в сотнях километров от полюса, стало понятно уже через год после начала дрейфа. Нансен и еще один член экспедиции, Йохансен, попытались достичь Северного полюса весной 1895 года, после полутора лет дрейфа. У них было 28 собак и почти тонна груза на трех нартах. Из-за нехватки продовольствия и плохого снаряжения им пришлось повернуть назад, пройдя примерно половину пути и не дойдя до полюса всего 400 километров. Вернуться назад на «Фрам» уже не было никакой возможности, ведь местоположение непрерывно дрейфующей шхуны стало неизвестно. К июлю они вышли на Землю Франца-Иосифа, где выкопали землянку, заготовили туши белых медведей и моржей и в тяжелейших условиях перезимовали. Следующим летом они чудом встретили другую арктическую экспедицию, которая исследовала Землю Франца-Иосифа и вывезла Нансена и Йохансена в Норвегию. «Фрам» со всеми остальными полярниками дрейфовал до Шпицбергена, освободился из ледового плена и благополучно вернулся в Норвегию в августе 1896 года – всего на неделю позже, чем Нансен и Йохансен.

Через 14 лет после дрейфа через Северный Ледовитый океан, в 1910 году, «Фрам» повез еще одного норвежского полярника, Руала Амундсена, в Антарктиду. Спустя два года Амундсен вернулся триумфатором в Норвегию, первым в мире покорив Южный полюс, а «Фрам» застрял в Южной Америке: его деревянный корпус был сильно испорчен древоточцами. После возвращения в Норвегию «Фрам» оказался заброшен. Только в конце 1920-х годов легендарное судно решили превратить в музей и восстановили. Теперь все желающие могут подняться на борт «Фрама» в пригороде Осло и ощутить себя покорителями Арктики и Антарктиды.

Советский Союз, обладая огромным арктическим побережьем, тоже был заинтересован в освоении Северного Ледовитого океана. Закономерно, что советская океанология началась с арктических экспедиций – на научно-исследовательском судне «Персей». «Персей» был построен как зверобойное судно в 1916 году, но оказался бесхозным после Гражданской войны. В 1922 году судно было передано Плавучему морскому научному институту (Плавморнину), первому советскому мореведческому институту, созданному для изучения Северного Ледовитого океана. Несмотря на серьезную разруху, «Персей» восстановили, переоборудовали для нужд науки и стали проводить научные исследования. Из Плавморнина, изучавшего Арктику на «Персее», впоследствии выросла вся советская и российская океанология. Сам «Персей» сходил примерно в сотню научных экспедиций, пока не был потоплен немецкой авиацией летом 1941 года около Мурманска.

После окончания Второй мировой войны начался расцвет советской океанологии, который во многом был связан с созданием полноценного научно-исследовательского флота. Первой ласточкой стал грузопассажирский теплоход «Марс», спущенный на воду в Германии в 1939 году и после войны по репарациям переданный СССР. Как раз тогда в 1946 году создавался Институт океанологии, и ему потребовалось научно-исследовательское судно. «Марс» был перестроен для научных целей и в 1949 году получил новое название – «Витязь». Подобно «Челленджеру», «Витязь» проводил исследования по всему Мировому океану, на нем были открыты больше тысячи новых видом морских животных и растений, найдены новые подводные хребты и желоба. Именно на «Витязе» в 1957 году была измерена максимальная глубина в Мировом океане – 11 022 метра в Марианской впадине. «Витязь» закончил ходить в рейсы в 1979 году и долго стоял заброшенным. Слава богу, его спасли от утилизации, и с 1994 года на отремонтированный «Витязь» можно попасть с экскурсией, он стоит в Калининграде как часть музея Мирового океана. На «Витязе» можно даже переночевать: шесть кают работают как гостиница.

Не только большие суда оставили след в исследованиях Мирового океана. Шхуна «Гусар» была построена как шикарная быстроходная яхта в 1923 году для американского миллиардера Эдварда Хаттона. В 1930 году «Гусар» был продан в Норвегию (американский миллиардер решил построить судно еще лучше), получил новое имя «Вима», потом попал в США, где судовладельцем стал Колумбийский Университет. На «Виму» поставили новейшее акустическое оборудование, которое позволяет изучать дно Мирового океана. Радиолокация получила серьезное развитие как раз во время Второй мировой войны: она использовалась для обнаружения самолетов и кораблей. Оказалось, что эту технологию можно использовать и для сканирования рельефа морского дна. «Вима», получив самое современное оборудование, открыла множество подводных гор, разломов, каналов. Подробное картирование рельефа дна Мирового океана показало, что в центре океанов расположены срединно-океанические хребты, что подтвердило теорию движения литосферных плит, которая была принята научным сообществом как раз в 1960-е годы. Парусник «Вима» прожил долгую жизнь, с 1980-х до 2020-го он катал туристов по Карибскому морю под именем «Мандалай», но в настоящее время стоит заброшенным. Надеюсь, что из этого легендарного научного судна тоже сделают музей.

Судно «Калипсо», сначала британский минный тральщик, а впоследствии – паром на Мальте, получило новую жизнь как научное судно в 1950 году, когда на нем стал работать Жак-Ив Кусто. На «Калипсо» Кусто занимался океанологическими исследованиями, но – что прославило его куда больше – испытывал акваланги, подводные фотокамеры и другие технические средства для проведения подводных съемок. На «Калипсо» было две маленькие подводные лодки, «ныряющие блюдца», на двух человек. В корабельном бульбе, выступе на носу судна, располагающемся ниже ватерлинии, который снижает сопротивление воды при движении судна, были сделаны иллюминаторы для подводного наблюдения. Кусто снял множество фильмов, написал прекрасные книги про океан и стал одним из первых популяризаторов океанологии. «Калипсо» затонул в 1996 году в порту Сингапура, впоследствии был поднят, долго ремонтировался, перевозился из порта в порт и даже горел. В настоящее время судьба «Калипсо» неизвестна.

В продолжение темы подводных съемок и научно-исследовательских судов нельзя не вспомнить съемки фильма «Титаник», которые проводились с российского научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш». Это судно использовалось как носитель глубоководных обитаемых аппаратов для подводных океанологических исследований. С 1982 по 1987-й на «Келдыше» стояли два глубоководных обитаемых аппарата «Пайсис», а с 1987 по 2006-й – два аппарата «Мир». «Миры» могли погружаться на глубины до шести километров, что в те годы могло сделать только очень небольшое количество подводных аппаратов. Джеймс Кэмерон использовал эти аппараты при съемках двух фильмов про «Титаник», вначале документального в 1991 году, а потом и знаменитого художественного в 1995 году. Кэмерону были необходимы два глубоководных аппарата, чтобы один снимал, а второй перемещался в кадре на фоне обломков «Титаника». Выбор пал на аппараты «Мир», в результате чего и они, и «Академик Мстислав Келдыш» попали в кадр. Фильм «Титаник» начинается как раз с прилета вертолета с выжившей и дожившей до старости пассажиркой лайнера на судно «Академик Мстислав Келдыш». «Академик Мстислав Келдыш» до сих пор активно работает в море, это самое крупное российское научно-исследовательское судно. Надеюсь, что после окончания его славной деятельности «Академику Мстиславу Келдышу» тоже найдется место рядом с «Витязем» в Музее Мирового океана в Калининграде.

Еще одно удивительное судно – это судно FLIP, которое переворачивается на 90° и из горизонтального становится вертикальным. FLIP переводится с английского как кувырок, но американцы любят акронимы, поэтому также FLIP расшифровывается как Floating Instrument Platform, то есть плавучая инструментальная платформа. FLIP был построен в 1962 году по заказу военно-морского флота США как экспериментальное судно для исследования верхнего слоя океана. У FLIP нет двигателя, на самом деле это исследовательская платформа. Она буксируется другим кораблем в место работ, после чего переворачивается из горизонтального положения в вертикальное, а затем встает на якорь или дрейфует. Из 108 метров судна при переходе в вертикальное положение под водой оказывается примерно 90 метров, а над водой торчит 18 метров того, что в горизонтальном положении было кормой. На судне все основные системы продублированы для использования в вертикальном и горизонтальном состоянии: двери, столы, кровати, раковины, ящики и так далее. FLIP – совсем небольшая платформа, на ней помещалось не более 12 человек команды и научного состава.

В вертикальном состоянии FLIP может находиться несколько недель, проводя измерения вокруг своего корпуса, то есть до глубины почти в сто метров. Отсутствие двигателя у судна позволяет проводить очень качественные акустические исследования, в том числе эксперименты по распространению звука в морской воде в отсутствие посторонних источников. Акустические исследования в океане стали чрезвычайно актуальны во второй половине XX века – в связи с развитием подводного флота. Причина такого интереса к гидроакустике заключается в том, что это единственный надежный способ обеспечивать связь и навигацию в толще воды, что важно для подводных лодок. Проблемы надежной связи и навигации столетиями стояли и для суши, но были успешно решены в XX веке с появлением радиосвязи, а потом и с запуском искусственных спутников Земли. Кстати, первое практическое применение радиосвязи в России было организовано для операции по спасению броненосца «Генерал-адмирал Апраксин», севшего на мель и попавшего в ледовый плен в Балтийском море в 1900 году.

Рис. 96.Схема переворота судна FLIP

В морской воде радиоволны затухают гораздо быстрее, чем в атмосфере. Радиосвязь с частотами, которые в основном используются на Земле и в космосе, под водой малопригодна. Звуковые сигналы, наоборот, затухают в морской воде гораздо медленнее и могут распространяться на большие расстояния. Распространение и ослабление звука сильно зависит от температуры и солености морской воды, рельефа морского дна и поверхности моря. Частицы взвешенного вещества, планктон и пузырьки газов, находящиеся в толще воды, приводят к искажению звуковых сигналов. В каких-то районах Мирового океана звуковые сигналы распространяются на сотни и даже тысячи километров, образуется подводный звуковой канал. В каких-то районах, наоборот, звуки сильно искажаются или быстро затухают. Именно поэтому эффективное, но скрытное использование гидроакустики для подводной связи и навигации – очень сложная, востребованная и секретная часть океанологии.

Если кто-то испускает скрытные звуки под водой, то, конечно, найдется и тот, кто будет их перехватывать и пытаться найти источник звука. Крупные морские державы отслеживают акустическую активность в океане, организуют системы подводного обнаружения подводных лодок, и вся эта деятельность покрыта завесой государственной тайны. По интернету гуляет история, не имеющая документальных подтверждений, но великолепно звучащая. Якобы с начала 1980-х по середину 1990-х шведский центр мониторинга подводной обстановки в Балтийском море регистрировал тысячи странных и однотипных акустических сигналов. Эти сигналы интерпретировались как признаки скрытного проникновения советских подводных лодок в шведские воды. И якобы один датский ихтиолог в 1996 году по заказу шведских военных установил, что это были звуки флатуленции, то есть испускания газов косяками селедки, а вовсе не подводные лодки. У селедок действительно плавательный пузырь соединен с желудком и глоткой, и флатуленцию они используют для разных целей, в том числе для общения между собой. Вот так гидроакустику для связи в морских водах используют и рыбы, и подводные лодки.

Но вернемся к экспериментальному судну FLIP, которое так и осталось единственным в своем роде: видимо, в современных условиях затраты на его ремонт или на строительство аналогичного судна не окупятся прорывными научными результатами. Последний научный рейс FLIP состоялся в 2017 году, а в 2023 году после 60 лет работы оно было списано, однако до сих пор не утилизировано. FLIP был выкуплен компанией по проектированию подводных конструкций как уникальный объект в истории освоения океана. Возможно, что платформу модернизируют, у нее начнется новая жизнь музейного экспоната.

Поначалу море разъединяло человечество и надежно изолировало разные сообщества людей друг от друга. В процессе изобретения более эффективных и безопасных способов перемещения по морю водные пространства становились все более и более преодолимыми. Вплоть до изобретения авиации море было способом наиболее быстрого передвижения людей и перевозки грузов. Сейчас 80% всех грузов перевозятся морским путем. А вот дальние пассажирские морские перевозки, которые доминировали вплоть до второй половины XX века, развитие авиации практически уничтожило. Сейчас морские пассажирские перевозки в основном ограничиваются паромными переправами на небольшие расстояния. Конечно, до сих пор есть отдаленные острова, где живут люди, но нет аэропорта и куда можно попасть только морским транспортом. Но это уже капля в море по сравнению с тем, что было сто лет назад.

В отличие от пассажирских перевозок, морские грузовые перевозки сохраняют свое доминирующее положение. Их главное преимущество заключается в том, что корабли можно построить гораздо больше по размеру, чем любые наземные виды транспорта, поэтому морским транспортом можно перевозить очень массивные и объемные грузы. И железнодорожный, и автомобильный транспорт не может быть слишком тяжелым: он будет разрушать дороги, по которым перемещается. Корабль же идет по морю, не нанося ему никакого вреда. Современные морские суда достигают гигантских размеров: они могут иметь сотни метров в длину и десятки метров в ширину. Грузоподъемность крупнейших торговых судов составляет сотни тысяч тонн, что на 1–2 порядка превышает грузоподъемность железнодорожного транспорта. Бо́льшая часть морских перевозок – это перевозки в контейнерах на контейнеровозах, сыпучих грузов на сухогрузах и жидких грузов на танкерах. Тем не менее спектр типов торговых судов достаточно широк.

Рис. 97.Длина Knock Nevis и высота известных высотных зданий

Танкеры перевозят нефть, газ и другие жидкие (или наливные) грузы, например, вино, масло или питьевую воду. Наиболее известны, конечно, нефтяные танкеры – отчасти благодаря бурному росту нефтедобывающей промышленности в Персидском заливе, где для вывоза нефти в 1960-е и 1970-е годы стали строить супертанкеры. В 1979 году построили самое большое судно в мире – супертанкер Knock Nevis длиной 458 метров, который мог взять на борт 4 миллиона баррелей нефти. При этом экипаж у этого огромного судна составлял всего 40 человек. Из-за огромных размеров супертанкер не мог проходить не только через Суэцкий и Панамский каналы, но даже через Ла-Манш.

Судно имело непростую судьбу. Танкер возил нефть из Персидского залива в США, но в 1986 году во время Ирано-Иракской войны был подстрелен иракским истребителем, загорелся и сел на мель, где и простоял до конца войны. Проработав еще чуть более 10 лет, Knock Nevis перестал соответствовать экологическому законодательству США и Евросоюза и в 2004 году был превращен в плавучее хранилище нефти, а в 2009 году утилизирован. В настоящее время в море работают два танкера длиной 380 метров, TI Europa и TI Oceanis – крупнейшие танкеры наших дней.

Судно размерами больше Knock Nevis было построено только в 2018 году. Это было не просто судно, а целый плавучий завод по производству сжиженного природного газа. Создание эффективной технологии сжижения природного газа перевернуло мировой углеводородный рынок в начале XXI века. До создания этой технологии природный газ транспортировался на далекие расстояния только газопроводом – по причине большого объема. При этом жидкую нефть было вполне выгодно перевозить судами, в том числе супертанкерами. Газопровод строить сложно и дорого, велики и геополитические риски, если соседние страны препятствуют строительству. Сжижение природного газа предполагает его охлаждение до –160°, что технологически непросто. Однако сжижение позволяет уменьшить объем газа в 600 раз, после чего он, подобно нефти, может перевозиться на танкерах. Первые эксперименты по промышленному сжижению природного газа велись в середине XX века, но только к 1990-м годам технологии стали достаточно дешевы и доступны, чтобы началось массовое производство сжиженного природного газа в разных странах мира.

Одним из главных бенефициаров технологий сжиженного природного газа стал Катар. Имея доступ (наряду с Ираном) к крупнейшему нефтегазовому месторождению в мире, Катар не имел возможности построить газопровод к потребителям в Турции и Европе из-за противодействия соседних стран, Саудовской Аравии и Ирана, прямых конкурентов Катара на нефтегазовом рынке. Все изменилось в 1990-е годы, когда Катар стал одним из флагманов производства СПГ. Первый завод по производству сжиженного природного газа в Катаре был построен в 1996 году, после чего деньги потекли рекой. За 10 лет ВВП Катара увеличился в 10 раз – с 12 миллиардов долларов в год в 1999 году до 115 миллиардов в 2008 году.

Микроскопический Катар внезапно стал сказочно богат. Влияние технологии производства СПГ на Катар можно сравнить с экономическим возвышением Голландии благодаря новой технологии заготовки селедки в XVII веке. К неудовольствию соседних стран, Катар стал инвестировать значительные средства в региональное влияние, в частности стал поддерживать оппозиционные политические силы в арабских странах. Государственный переворот и попытка гражданской войны в Египте, гражданская война в Сирии и Ливии – все это происходило при активном участии катарских денег. Для продвижения своего международного влияния в Катаре была создана телекомпания «Аль Джазира». Что характерно, «Аль Джазира» запрещена не только в Израиле, но и во многих арабских странах, соседствующих с Катаром: Саудовской Аравии, Бахрейне, Кувейте, Египте и Иордании.

Но вернемся к судоходству. Технология сжиженного природного газа привела к появлению огромных танкеров-газовозов, аналогичных нефтяным супертанкерам. Крупнейшие серийные газовозы транспортируют природный газ из Катара и относятся к классу Qatar-Max или Q-Max. Газовозы Q-Max имеют длину в 345 метров и могут пройти Суэцкий канал, но не Панамский. В период пиковых цен на природный газ в конце 2000-х годов было построено 14 газовозов Q-Max.

Технология сжижения природного газа привела к появлению еще одного совершенно нового типа судна – плавучего завода по производству сжиженного природного газа. Если месторождение газа находится в море, необходимо пригнать туда такой плавучий завод для охлаждения и сжижения газа, а также последующей отгрузки его на газовозы. Первый подобный завод, Prelude FLNG, запущенный в эксплуатацию в 2018 году, как раз и стал самым большим в мире судном, длиной 488 метров. Prelude FLNG был отбуксирован в Тиморское море недалеко от берегов Австралии, где и находится до сих пор, разрабатывая одноименное шельфовое месторождение. В России тоже строятся такие плавучие заводы, предназначенные для работы в Арктике. Центр строительства крупнотоннажных морских сооружений, верфь для строительства таких заводов, недавно была запущена в эксплуатацию около Мурманска. Первый завод по производству сжиженного природного газа был построен и отбуксирован на место работы в Обскую губу в 2023 году.

Рис. 98.Размеры Prelude FLNG и здания Парламента Великобритании

Нефтегазовая индустрия настолько прибыльна, что еще одно современное гигантское судно, лишь немногим уступающее по длине Prelude FLNG, тоже относится к этой сфере. Судно Pioneering Spirit, длиной 382 метра, было построено в 2018 году. Оно предназначено для монтажа, перевозки и демонтажа буровых платформ весом в несколько десятков тысяч тонн. Также «Pioneering Spirit» может производить укладку трубопроводов по морскому дну на глубинах до 3,5 километра и, в частности, принимал участие в строительстве «Турецкого потока» и «Северного потока – 2». В настоящее время в мире есть только две компании, которые могут осуществить полный технологический цикл по строительству подводных трубопроводов, – настолько это сложная задача.

Если танкеры перевозят жидкости, то сухогрузы транспортируют твердые грузы. Сухогрузы составляют чуть меньше половины всего торгового флота в мире, как по количеству судов, так и по их общей грузоподъемности. Существует множество разновидностей сухогрузов в зависимости от типа перевозимых грузов. Балкеры транспортируют сыпучие неупакованные грузы, такие как зерно, песок или руда. На мировом рынке балкерных перевозок доминируют Греция, Япония и Китай, которым принадлежит больше половины всех таких судов. Крупнейшие в мире балкеры длиной 362 метра возят железную руду из Бразилии в Европу и Китай.

Контейнеровозы – еще один распространенный тип морских судов, перевозящих грузы в стандартных морских контейнерах. Изобретение контейнера в середине XX века позволило упростить сложный процесс перевозки груза от отправителя к потребителю и придало большой импульс морским перевозкам. Однажды загруженный контейнер может перевозиться по железной дороге, на автомобильном транспорте или на судне. Контейнеры перегружают с одного транспорта на другой, не выкладывая их содержимое. Двадцатифутовый контейнер, наиболее распространенный в мире, даже стал мерой измерения грузоподъемности грузовых судов и вместимости портовых складов. Самые большие контейнеровозы имеют в длину 400 метров и могут перевозить 24 000 стандартных двадцатифутовых контейнеров.

Ролкер – еще один тип судов для перевозки специализированных грузов, а именно, колесного транспорта. Первыми ролкерами были железнодорожные паромы, которые начали использовать с середины XIX века в тех местах, где строительство железнодорожных мостов было сложным или невозможным. С развитием массового автомобильного транспорта появилась необходимость строить специальные суда и для перевозки автомобилей на водных переправах. По аналогии с контейнеровозами, чья грузоподъемность измеряется количеством контейнеров, грузоподъемность ролкеров измеряется в метрах пространства, где могут быть поставлены автомобили или вагоны.

Грузовые корабли могут перевозить не только автомобили и вагоны, но и другие суда. Успех изобретения контейнера и контейнеровоза, упростивший перевозку грузов, вдохновил судостроителей на создание лихтеровоза, который перевозит лихтеры (плавучие платформы для грузов), причем с заранее уложенным грузом. После разгрузки в порту лихтер с грузом буксируется дальше уже на небольшие расстояния по морю или по реке. Лихтеровозу для разгрузки необязательно заходить в порт: он может оставаться на рейде, то есть в море напротив порта, так как лихтеры нужно разгружать не на сушу, а на воду.

По ряду причин лихтеровозы не стали так же успешны, как контейнеровозы. Тем не менее в отдельных регионах использование лихтеровозов остается востребованным, и одно из таких мест – Российская Арктика. Именно там до сих пор работает единственный в своем роде атомный лихтеровоз «Севморпуть». «Севморпуть» стал последним из четырех построенных грузовых судов с атомной силовой установкой (то есть с атомным реактором внутри) и единственным, который ходил в реальные коммерческие рейсы. Три остальных атомных грузовых судна были построены для получения опыта использования атомных реакторов на судах. «Севморпуть» работал в Арктике и Антарктиде вплоть до 2023 года.

Лихтеровоз «Севморпуть» – это не просто лихтеровоз, но и атомный ледокол. Ледоколы, то есть суда, которые могут прокладывать себе путь во льдах, разрушая их своим движением, появились еще в середине XIX века. Изначально разрабатывались два основных способа разрушения льда: наползание на лед и продавливание его весом судна (ледоколы) или разрезание его узким и заостренным носом корабля (ледорезы). Ледорезы и ледоколы строились для работы в полярных морях на рубеже XIX и XX века, но ледорезы не дожили до нашего времени из-за более низкой эффективности. Ледоколы же, наоборот, активно используются как для доставки грузов, так и для ледовой проводки – прокладки во льдах судоходного пути для других судов.

Рис. 99.Атомный ледокол за работой

Вершиной ледокольного флота стали атомные ледоколы, которые строились и эксплуатировались только в СССР и России. Атомные ледоколы могут преодолевать лед толщиной в несколько метров и несколько лет не перезагружать ядерное топливо. В настоящее время в России работает восемь атомных ледоколов, еще три находятся на стадии строительства. В продолжение уникального опыта строительства атомных ледоколов в России в 2020 году была построена первая в мире плавучая атомная теплоэлектростанция «Академик Ломоносов». Плавучая АЭС не раскалывает лед, а стоит в порту города Певек на Чукотке и должна заменить выводимую из эксплуатации Билибинскую АЭС в соседнем городе Билибино. Электроэнергия в этом малонаселенном районе Чукотки в огромном количестве потребляется местными золотодобывающими предприятиями. Сложность организации любого другого мощного источника генерации электроэнергии и привела к необходимости строительства атомных электростанций: вначале обычной, а потом и плавучей.

Суэцкий канал и Панамский канал – одни из наиболее эффективных вмешательств человека в географию Земли. Два океана находятся совсем рядом, но по воде приходится огибать целый континент. Однако стоит прорыть всего 100 километров канала, и проблема решена. Больше не надо гнать суда вокруг Африки или Южной Америки, морские перевозки сразу становятся гораздо быстрее и дешевле.

Рис. 100.Морские пути через Суэцкий и Панамский каналы

Суэцкий канал с древних времен был расположен в эпицентре цивилизации, где рыть научились очень давно! Несколько попыток прорыть канал между Нилом и Красным морем, канал фараонов, предпринимались еще в Древнем Египте, начиная с XIX века до нашей эры, однако неизвестно, насколько они были реально реализованы. Достоверно канал появился в VI веке до нашей эры, его проложили персы, в тот момент завоевавшие Египет. Исторические свидетельства успешной постройки канала персами были найдены во время строительства современного Суэцкого канала, трасса которого в значительной степени совпадает с трассой древнего канала.

Древний канал периодически приходил в негодность и снова восстанавливался, но проработал 1300 лет! В конце VIII века арабы засыпали канал, чтобы перекрыть морской торговый путь из Средиземного моря в Индийский океан и перенаправить торговые потоки через контролируемые ими сухопутные маршруты на Ближнем Востоке. Арабская монополия просуществовала почти 700 лет, и только к концу XV века португальцы смогли проложить альтернативный маршрут из Европы в Индию вокруг Африки. Для этого пришлось изобрести треугольный парус, навигацию, огнестрельное оружие и много что еще. Ну а новый канал между Средиземным и Красным морями восстановили только через 1100 лет после уничтожения древнего канала.

В конце XVIII века Наполеон завоевал Египет и активно продвигал идею восстановления старого канала. Наполеон впоследствии отвлекся на другие дела, которые довели его до острова Святой Елены, но идея с каналом осталась во французских умах. Новый заход в середине XIX века оказался успешным, Суэцкий канал был благополучно построен за 11 лет и открыт в 1869 году. Поначалу каналом владели построившие его французы, но довольно быстро его отобрали англичане, которые, кстати, очень препятствовали постройке канала, считая его угрозой своим владениям в Индии. Но если не можешь противостоять, то возглавь, что англичане успешно и сделали. Всего через 6 лет после открытия канала Великобритания забрала за долги значительную долю компании, которой принадлежал канал. Еще через 7 лет Великобритания просто ввела войска в Египет и забрала Суэцкий канал целиком.

160 километров Суэцкого канала кардинально изменили не только мировые транспортные потоки, но и облик этого региона. Канал придал огромную важность региона Красного моря, бывшему до этого совершенно тихой, периферийной и малонаселенной частью суши. Влияние Суэцкого канала распространилось не только на Красное море, но и на большую часть Африки. Первыми большими колониями Великобритании в Африке стали Южная Африка и Египет, а всё для обеспечения пути из метрополии в Индию. Вся дальнейшая экспансия Великобритании в Африке была посвящена идее соединения двух важнейших колоний, чего удалось добиться к 1918 году. Цепь британских колоний от Каира до Кейптауна, которой пытались, но не смогли помешать Франция, Германия и Португалия, – еще одно следствие постройки Суэцкого канала.

Постройка Суэцкого канала соединила воды Атлантического и Индийского океана не только для морских судов, но и для живых организмов, которые тоже постоянно пользуются каналом. В частности, канал позволяет морским организмам мигрировать между разными морями. Это привело к лессепсианской миграции (названной в честь Фердинанда де Лессепса, который руководил строительством Суэцкого канала) – очень активному проникновению и заселению инвазивных (то есть чужеродных) видов, – которая в основном проходит по направлению из Красного моря в Средиземное. Инвазии усилились после реконструкций Суэцкого канала, в ходе которых его постепенно углубили с 7 до 24 метров и расширили с 22 до 360 метров, а также после того как построили вторую трассу канала параллельно старой в 2014–2015 годах.

Суэцкий канал неоднократно оказывался закрыт для судоходства. Самое известное подобное событие последних лет – авария контейнеровоза Ever Given в Суэцком канале в 2021 году, которая остановила движение по каналу на 8 дней. Убытки составили 10 миллиардов долларов в день. Но были паузы и подольше. Канал не работал полгода во время Суэцкого кризиса в 1957 году, разразившегося в результате национализации канала Египтом (наконец-то канал вернулся в родную гавань) и последующего ввода войск Англии, Франции и Израиля на территорию Синайского полуострова.

Но и полгода простоя – не самая большая пауза в работе Суэцкого канала. Шестидневная война между Израилем и арабскими странами заблокировала движение по Суэцкому каналу на 8 лет, с 1967 по 1975 год, когда по каналу проходила линия фронта между Израилем и Египтом. Примерно посередине Суэцкого канала расположено Большое Горькое озеро, и в этом озере на все 8 лет конфликта оказались заперты 14 грузовых судов различных европейских стран. За 8 лет сидения в безлюдном озере посреди египетской пустыни чего только не сделаешь. Команды судов проводили спортивные соревнования, просмотры кино, религиозные диспуты, регаты на спасательных шлюпках, которые для этой цели оборудовали парусами. Но миру они запомнились выпуском собственных самодельных марок от имени Ассоциации Большого Горького озера (так себя назвали моряки, застрявшие на озере). В те годы был бум коллекционирования марок, этим занимались больше 100 миллионов человек! Самодельные марки, которые рисовали и рассылали моряки с судов, застрявших посреди Суэцкого канала, неожиданно стали пользоваться большим спросом у филателистов. Вот так, чем только не начнешь заниматься, если на 8 лет застрять посреди Суэцкого канала.

Панамский канал – второй ключевой канал в мире, и построить его оказалось гораздо сложнее, чем Суэцкий канал. Панамский канал вдвое короче, но Суэцкий канал пролегает через плоскую пустыню, где легко копать и не нужно строить шлюзы. Именно поэтому канал фараонов построили еще до нашей эры. Панамский перешеек, наоборот, гористый, поэтому строительство канала требует создания системы шлюзов, что намного сложнее. Как и в случае Суэцкого канала, первый проект постройки Панамского канала был разработан во Франции в 1879 году, причем тем же самым Фердинандом де Лессепсом, руководителем постройки Суэцкого канала. Через 10 лет строительства оказалось, что все деньги давно потрачены, бюджет превышен в несколько раз, а канал не построен даже наполовину. Закончилось все банкротством компании, разорившимися вкладчиками, скандалом и судебным разбирательством.

После всех этих событий строительством Панамского канала стали заниматься США, которые в 1902 году выкупили все построенные сооружения и оборудование за 40 миллионов долларов. Еще 10 миллионов долларов было предложено правительству Колумбии, в состав которой в те годы входила современная Панама. Взамен Колумбия должна была передать полосу земли вдоль канала в аренду США сроком на 100 лет. Парламент Колумбии не ратифицировал этот договор, после чего в течение нескольких месяцев в 1903 году было организовано отделение Панамы от Колумбии при прямой поддержке США. Стоит отметить, что и в начале XX века, и сейчас Колумбию и Панаму разделяют непроходимые болота и джунгли, так называемый Дарьенский пробел. Дарьенский пробел – единственное место, где прерывается Панамериканское шоссе, которое связывает Аляску с Огненной Землей. В начале XX века сообщение между Колумбией и Панамой было возможно только по морю. Американский военный флот перекрыл все подходы к Панаме, и независимость оказалась в кармане.

Панама, естественно, сразу же передала землю вокруг Панамского канала под юрисдикцию США, ради чего все и затевалось. Получив свои 10 миллионов долларов вместо Колумбии, вся Панама стала протекторатом США до 1939 года. Через 18 лет после отделения Панамы от Колумбии, в 1921 году, когда страсти улеглись, США благополучно купили у Колумбии признание независимости Панамы за 25 миллионов долларов. А сам Панамский канал строили еще 10 лет и открыли только в 1914 году. Общая стоимость проекта составила 500 миллионов долларов, так что выплаты Панаме и Колумбии были незначительными тратами.

В 1960-е и 1970-е в Панаме стали сильны настроения о возвращении прибыльного Панамского канала из юрисдикции США. В 1979 году началось совместное панамско-американское управление каналом, а в 1999 году Панамский канал полностью передали Панаме.

В современном состоянии через Панамский канал за год проходят грузы общей стоимостью 270 миллиардов долларов, что составляет около 5% мировой торговли. Средняя плата за прохождение канала одним судном – 54 тысячи долларов. Проход по всегда загруженному Панамскому каналу без стандартной очереди в 9–11 дней может стоить до 200–300 тысяч долларов. Доходы Панамского канала составляют 3–5 миллиардов долларов в год, что в два раза меньше доходов Суэцкого канала в 7–9 миллиардов долларов. Строительство каналов также внесло новые стандарты в судостроение. Суда стали строить так, чтобы их габариты позволяли проходить основные каналы и проливы в Мировом океане. Наиболее известные среди них – Панамакс, Суэцмакс и Малаккамакс – это максимальные габариты, позволяющие пройти через Панамский канал, Суэцкий канал и Малаккский пролив, один из основных проливов, соединяющих Тихий и Индийский океаны.

Международное право требует, чтобы каждое судно было зарегистрировано в определенной стране, то есть имело свой национальный флаг. Как правило, национальный флаг вывешивается на корме, когда судно стоит в порту. Судно без флага – это, вообще говоря, пиратское судно! Судно не может случайным образом выбрать себе страну и флаг, между судном и государством флага должна существовать реальная связь. Одной из особенностей морской транспортной деятельности в XX веке стало то, что очень часто суда регистрируются в странах, где есть для этого удобное законодательство, которое позволяет быстро и с минимальными проблемами эксплуатировать судно. Эти страны называются удобными флагами, они, как любой другой офшор, предлагают судовладельцам сниженные налоги и упрощенное трудовое законодательство, но при этом берут определенные деньги за регистрацию судов под своим флагом. При этом судовладелец, капитан и команда судна в подавляющем большинстве случаев вообще не имеют никакого отношения к странам регистрации судна.

Причины регистрации судна под чужим флагом могут быть довольно экзотическими. В 1920-х годах американские суда переходили под юрисдикцию стран Центральной Америки, чтобы свободно продавать алкоголь пассажирам в период действия в США. В наши годы Cunard Line, крупнейший британский судовладелец круизных лайнеров, регистрирует суда на Багамских островах, чтобы иметь юридическую возможность регистрировать браки на судах в открытом море – это имеет стабильный спрос у туристов.

Самый яркий пример удобного флага – Панама. Более 8500 судов ходят в настоящее время под флагом Панамы. Это составляет 15% всего мирового торгового флота. Три крупнейших страны по зарегистрированному торговому флоту, Панама, Либерия и Маршалловы острова (покажете их все на карте?), обеспечивают почти половину общего тоннажа всего мирового торгового флота. Для административной поддержки такого большого флота эти страны открывают консульства практически во всех крупнейших морских портах.

Есть некоторое количество стран, такие как Монголия или Боливия, которые вообще не имеют выхода к морю, однако тоже предоставляют услуги по регистрации судов. Вообще в начале XX века этот вопрос стоял остро: может ли государство, не имеющее выхода к морю, регистрировать морские суда и разрешать им плавать под своим флагом? До Первой Мировой войны правильный ответ был «нет», так решили крупнейшие державы того времени. После войны новые страны Центральной Европы, Чехословакия, Австрия и Венгрия, получили возможность перевозить грузы и персонал через территорию Германии в морские порты на Балтийском море. Естественным следствием этого стала и возможность регистрировать суда под своим национальным флагом, что было согласовано на конференции Лиги Наций в 1921 году.

Когда судно заходит в территориальные воды или тем более в порт другого государства, оно должно вывешивать флаг принимающей страны, что заставляет иметь на борту все потенциально возможные флаги. Всего в мире 195 стран, из них примерно 150 имеют выход к морю и морские порты. Но кроме флагов разных стран, на каждом большом корабле хранятся и международные морские сигнальные флаги, которые используются для аналоговой передачи сигналов в море.

Идея передавать сигналы на море с помощью цветных флагов появилась в незапамятные времена. Регламентация и унификация флагов и сигналов проводились с XVII века и со временем превратились в Международный свод сигналов. Флаги можно использовать по-разному. Каждому флагу соответствует буква латинского алфавита или цифра, поэтому теоретически флагами можно передавать любое текстовое сообщение. Но современном мире главная цель сигнальных флагов состоит в том, чтобы обеспечить связь в ситуациях, связанных с навигацией и безопасностью, когда возникают трудности с языком или с электронными средствами связи. Поэтому за каждым флагом закреплено одно из наиболее распространенных или критически важных сигналов в море, например, «Человек за бортом!», «Мне необходима помощь» или «Приостановите выполнение ваших намерений и наблюдайте за моими сигналами».

У морских флагов бывают и совсем неожиданные применения. Флаг, обозначающий букву С, в течение нескольких лет был государственным флагом Бизонии, которая потом трансформировалась в Тризонию. Бизония – это вовсе не страна бизонов, а название для объединенной зоны оккупации Германии войсками США и Великобритании после Второй мировой войны. Бизония существовала с 1946 по 1949 год, после чего к ней присоединилась и французская зона оккупации, и все это стало называться Тризонией, которая в том же году стала Федеративной Республикой Германии. Германия и Япония после Второй мировой войны были лишены права использовать свои государственные флаги. Однако же какой-то флаг у страны должен быть, даже если у нее пока нет правительства, как минимум для морских дел (чтобы не стать пиратским судном без флага). Видимо, исходя из морской логики, Германии в качестве флага досталась буква С, Окинаве – буква D, Японии – буква Е. Почему начали с буквы С, а не с А? Видимо, потому что флаг буквы B полностью красный, как флаг СССР.

Кроме морского транспорта, который перевозит людей и грузы, море – это место, где пролегают телекоммуникационные кабели. Укладка кабелей в море – очень сложная техническая задача. Первые попытки проложить по морю телеграфную линию были предприняты в конце XIX века Сэмюэлем Морзе, изобретателем азбуки Морзе, в 1842 году в Нью-Йоркской бухте, а на следующий год – британцем Чарльзом Уитстоном в бухте Свенси в Уэльсе. Главной проблемой была ненадежная изоляция кабеля от морской воды, которая должна была выдерживать изгибание при прокладке и перепады температур на морском дне, а также не должна была разлагаться в морской воде. Отдельные технологии были необходимы и для опускания кабеля на дно, и для соединения отрезков кабеля при обрыве. В 1851 году со второй попытки были проложен 30-километровый телеграфный кабель по дну Ла-Манша, соединивший Великобританию и Францию. А уже в 1858 году – первый трансатлантический кабель из Ирландии до Канады. Меньше чем за год кабель перестал работать, потому что тогда было неизвестно, что кабель может разрушаться от электрических сигналов, проходящих по нему. За несколько лет эта неполадка была выявлена и устранена, а технология усовершенствована. Следующие трансатлантические кабели были успешно проложены в 1865 и 1866 годах. Великобритания, осознав большую пользу от подводных телеграфных кабелей, обеспечивающих быструю связь с колониями, стала активно развивать их сеть. Во второй половине XIX века две трети всех кабельных систем в мире и 24 из 30 кораблей для укладки кабеля принадлежали британским компаниям. Подводные кабели стали в буквальном смысле опутывать всю Землю. В 1863 году подводный кабель дотянулся до Индии, в 1872 году – до Австралии, еще через четыре года – до Новой Зеландии. В 1902 году был проложен первый телеграфный кабель через Тихий океан из Канады в Австралию.

Рис. 101.Схема основных телекоммуникационных кабелей в Мировом океане

Изобретение спутниковой связи стало альтернативой подводным телекоммуникационным кабелям. Однако спутниковая связь по-прежнему довольно медленная и дорогая, поэтому возможность проложить стационарный кабель по-прежнему более выигрышная стратегия, которая обеспечивает устойчивую скорость связи. В настоящее время через подводные телекоммуникационные кабели проходит 99% всего трафика интернета.

Из-за стратегической важности подводные кабели не раз становились объектом диверсий. В первые же часы начала Второй мировой войны Великобритания уничтожила кабели, которые соединяли Германию с Францией, Испанией и Северной Америкой. Кабели рвутся и в результате случайного воздействия: из-за подводных вулканов и оползней, воздействия акул и китов, трения при приливе и отливе. Бывают случаи, когда перебитый якорем кабель оставляет целые страны без связи. Остров Тонга в Тихом океане дважды оставался без интернета: из-за повреждения подводного кабеля якорем в 2019 году и извержения подводного вулкана в 2022 году.

В современной цивилизации отдых на море считается одним из самых классических видов отдыха. В Древней Греции морской воздух и купание в морской воде считались полезными для здоровья. Тогда не существовало морских курортов из-за низкой мобильности населения, тем не менее некоторые прибрежные зоны считались престижным местом для жизни. После Античности идея морского курорта была забыта вплоть до середины XVIII века. Первый морской курорт Нового времени появился в Англии на берегу Ла-Манша. Английский врач Ричард Рассел придумал использовать морскую воду для лечения болезней лимфатических узлов. Успешное лечение будущего короля Георга IV превратило захолустную прибрежную деревню во всемирно известный курорт Брайтон. После того как в Брайтон провели железную дорогу из Лондона и появилась возможность за несколько часов доехать до моря, лечение в Брайтоне отошло на второй план, уступив место развлечениям.

Примеру Брайтона последовали в других европейских странах. В XIX веке у европейской аристократии появилась мода на отдых у моря, которая не заканчивается до сих пор. Модные курорты Биарриц, Довиль и Лазурный Берег во Франции, Кранц в Восточной Пруссии (ставший со временем Зеленоградском в Калининградской области), Крым в Российской империи создали новое направление в экономике прибрежных регионов. Попадая на море, люди стали учиться плавать – до этого плавали только моряки и рыбаки и только по необходимости. С легкой руки британца Томаса Кука в середине XIX века придумавшего организовывать междугородние экскурсии, а потом и международные туры, появилась индустрия туризма.

Развитие морских курортов естественным образом привело к появлению морских круизов. В 1844 году первый круизный рейс отправился из Англии в Средиземное море. В зимний сезон штормов в Северной Атлантике пассажирские суда трансатлантических линий стали возить круизы по южным европейским морям, стали строиться и специализированные круизные суда. К концу XX века пришла мода на гигантские круизные лайнеры, вмещающие по несколько тысяч человек. На таких судах можно найти самые разные развлечения: аквапарки, казино, ледовые катки, теннисные корты, спортивные площадки. Особняком стоят морские круизы в Арктику и Антарктиду, куда сложно или невозможно попасть другим способом, кроме как по морю.

Icon of the Seas – в настоящее время крупнейший в мире круизный лайнер, построенный в 2024 году. Компания Royal Caribbean International, которой принадлежит Icon of the Seas, в последние 25 лет регулярно строит самое большое в мире круизное судно, понемногу увеличивая его длину и добавляя новые развлечения. Пять судов класса Voyager длиной 311 метров, строившиеся каждый год с 1999 по 2003 годы, имели на борту баскетбольную площадку, несколько бассейнов, скалодром и каток. Три судна следующей серии, Freedom, построили на 27 метров длиннее и ко всему уже имеющемуся великолепию добавили бассейн с волной для серфинга и боксерский ринг. Следующие серии, Oasis и Quantum, удлинились до 350–360 метров, на судах появились парки с деревьями и вертикальная аэродинамическая труба. Первое судно новой серии, «Icon of the Seas», построенное в 2024 году, выросло до 365 метров и оснащено искусственным водопадом. Какая же вместимость последнего рекордного судна? 7600 пассажиров и 2300 членов экипажа – небольшой город.

Рис. 102.Линейка круизных лайнеров компании Royal Caribbean International

Символами отдыха на море в последние десятилетия стали два морских вида спорта – серфинг и дайвинг. Катание по волнам в прибойной зоне на разных плавучих объектах было известно в Южной Америке и в Африке, но во что-то сложное эта забава развилась в Полинезии. В XX веке на волне интереса к спорту серфинг получил популярность на Гавайях, а затем школы серфинга открылись и на материковой части США в Калифорнии, там же в 1928 году прошли и первые соревнования по серфингу. Дальше благодаря изобретению гидрокостюма, новых легких и прочных материалов для изготовления досок пошло бурное развитие серфинга, вовлечение множества людей и открытие новых районов мира для катания. С развитием индустрии авиаперелетов и путешествий серфинг стал очень модным занятием. Про него сняли множество фильмов, романтизирующих его как образ жизни, связанный с путешествиями, приключениями и единением с природой. В 2021 году серфинг даже вошел в число олимпийских видов спорта.

Однако далеко не везде в мире есть океанические волны, подходящие для серфинга. Альтернатива серфингу в городе – флоурайдинг, когда вместо морских волн – искусственная волна в бассейне. У серфинга появились и другие многочисленные ответвления: вейксерфинг, катание на искусственных волнах, создаваемых за катером в реке или озере, виндсерфинг и кайтсерфинг, когда доску для серфинга тянет парус или воздушный змей. На доске можно просто стоять и потихонечку грести веслом по спокойной воде без волн, больших скоростей и постоянной возможности перевернуться – это сапсерфинг, самое спокойное порождение серфинга. Катание на доске переместилось с волн на асфальт, снег и песок, так появились скейтбординг, сноуборд и сэндбординг. Кстати, два первых вида спорта тоже вошли в число олимпийских: скейтбординг одновременно с серфингом, а сноуборд – на 20 лет раньше. Теперь очередь за сэндбордингом.

Серфинг – это великолепно, но на тех же Гавайях под водой скрываются удивительной красоты коралловые рифы, и к ним тоже хочется добраться. Разные технические приспособления, в первую очередь акваланг, изобретенный в середине XX века, открыл эту возможность для всех желающих. Главное препятствие при дайвинге, погружении под воду с аквалангом, – повышенное давление под водой, каждые 10 метров глубины добавляют давление в одну атмосферу. Давление воды на кожу при погружении приводит к оттоку крови из кровеносных сосудов, уменьшению объема легких, замедлению пульса. Человеческий организм реагирует на это притоком крови к жизненно важным внутренним органам, защищая их от избыточного давления. Гораздо более опасно всплытие, когда давление воды быстро падает и может развиться декомпрессионная болезнь. Если открыть бутылку с газировкой, то из-за падения давления газы, растворенные в жидкости, начинают выделяться в виде пузырьков. То же самое происходит в крови человека при быстром всплытии: она пузырится и закипает, что травмирует кровеносные сосуды. Чтобы этого избежать, бутылку надо открывать медленно, а всплывать – постепенно.

Нырять глубоко в море можно и без акваланга, и это занятие называется фридайвингом. Сборщики жемчуга и морских моллюсков многие столетия ныряли в море на задержке дыхания, но лишь на сравнительно небольшие глубины. Только во второй половине XX века энтузиасты фридайвинга, Энцо Мафорка и Жак Майоль, на собственном примере показали, что при должной подготовке погрузиться без акваланга можно и на 50, и даже на 100 метров. Современный рекорд глубины погружения на задержке дыхания – 214 метров, что сложно себе представить! Фантастически звучат и рекорды фридайверов по задержке дыхания в неподвижном состоянии – 11,5 минут у мужчин и 9 минут у женщин.

Человечество всегда интересовала возможность осваивать новые места для жизни. Людям удалось заселить практически всю Землю, в том числе построить временные поселения в самых непригодных для обитания местах – Арктике и Антарктиде. Люди с большей или меньшей регулярностью присутствуют на Северном и Южном полюсах, на вершинах высочайших гор, и даже в космосе на земной орбите уже много десятилетий летают различные обитаемые космические станции. Естественно, что появилось желание заселить и воды Мирового океана. С одной стороны, это было связано с возможностью более качественно исследовать и осваивать биологические и геологические ресурсы Мирового океана. С другой стороны, это были и амбиции человечества, связанные с покорением новых пространств.

Активные попытки заселить океан, построить там обитаемые объекты пришлись на середину XX века, то есть примерно на то же время, когда было положено начало освоению космического пространства. За много десятилетий до этого фантасты писали про обитаемые города и объекты в океане: вспомним книги «Двадцать тысяч лье под водой» Жюля Верна, «Маракотова бездна» Артура Конан Дойля, «Подводные земледельцы» Александра Беляева, «Тайна двух океанов» и «Изгнание владыки» Григория Адамова. В этих повестях и романах описывалась жизнь в подводных лодках и подводных городах, гидрополисах.

В реальности первое подводное поселение создал Жак-Ив Кусто, изобретатель акваланга и энтузиаст освоения подводных глубин. В 1962 году под его руководством был создан первый в мире подводный дом «Преконтинент-1». Этот объект представлял собой переделанную металлическую цистерну и был расположен в гавани Марселя, совсем недалеко от берега на глубине в 10 метров. Два первых в истории человечества подводных жителя провели одну неделю на «Преконтиненте-1». Проект был признан успешным, и появились планы постепенно увеличивать количество домов и людей, глубину и продолжительность пребывания. В следующем году «Преконтинент-2» расширили до двух домов и построили на коралловом рифе в Красном море. Первый дом также был расположен на глубине 10 метров, но стал гораздо больше и вмещал уже шесть человек. Второй дом на двух человек стоял на глубине 28 метров. Гидронавты прожили на «Преконтиненте-2» целый месяц. Еще через два года «Преконтинент-3» установили на глубине 100 метров, и шесть человек прожили в нем три недели.

По примеру Кусто эксперименты по строительству подводных домов стали проводить в США и СССР. Все эксперименты шли успешно, но ограничивались десятком человек, проживающих на глубинах в несколько десятков метров в течение нескольких недель или месяцев. Эти дома не были автономными: они требовали бесперебойного снабжения электроэнергией и воздухом, поэтому располагались недалеко от берега. Попытки увеличить глубину расположения дома даже до 100–200 метров приводили к проблемам из-за давления воды. Чем больше размер и чем сложнее форма объекта, тем труднее обеспечить его прочность и герметичность на больших глубинах.

Рис. 103.Подводный дом проекта «Преконтинент-2»

Еще одной проблемой стали штормы, которые могли разрушить подводные дома, расположенные на глубинах в несколько десятков метров. Так, сильный шторм стал причиной закрытия советского проекта «Черномор». В 1971 году группа гидронавтов в подводной лаборатории «Черномор-2М» пыталась побить рекорд непрерывного проживания под водой, который тогда составлял два месяца. Когда до рекорда оставалось чуть больше недели, сильный шторм выбросил подводный дом на отмель. Гидронавтов удалось спасти, их быстро переместили в барокамеру на берегу для декомпрессии после всплытия. Однако эта история очень показательна. Подводные дома, которые строили и испытывали в те годы, могли существовать только в хороших погодных условиях и только при сильной поддержке с берега. Но как только начинались какие-то серьезные проблемы с электроэнергией, связью с сушей, разгерметизацией, поломкой, то поддержание жизнеспособности подводного дома было невозможно без помощи с суши.

Рис. 104.Подводный дом проекта «Черномор»

Все программы по созданию подводных домов были в итоге свернуты к середине 1970-х годов из-за высокой стоимости, низкой надежности и невозможности масштабирования. В отличие от освоения космоса, которое как минимум позволило создать спутниковую связь и навигацию, строительство подводных домов не дало существенного продвижения ни в научном, ни в технологическом плане. В настоящее время от таких проектов осталась лишь одна подводная гостиница во Флориде, расположенная на глубине 8 метров и рассчитанная на шесть человек. Речи о создании подводных городов даже на небольшой глубине не идет.

Людям не удалось заселить морские глубины, но все же в некоторых местах в море есть подобия городов. Они представляют собой искусственные острова, и имя этим островам – нефтяные платформы. Идея добычи нефти не только на суше, но и со дна моря начала реализовываться еще в конце XIX века на мелководьях в Мексиканском заливе. Для этого строился пирс на сваях, закрепленных на морском дне, или пригонялся буксир и ставился на якорь. Первую полноценную морскую нефтяную платформу «Нефтяные Камни» в 1949 году построили в СССР на мелководье в Каспийском море, в 40 километрах от Баку. Для создания твердой поверхности в первые годы затапливали списанные корабли, потом стали делать насыпные острова и соединять их эстакадами. Сейчас Нефтяные Камни разрослись до вахтового поселка в несколько тысяч человек с многоэтажными зданиями, парком, футбольным полем и сотнями километров эстакад, соединяющих дома с буровыми площадками.

Рис. 105.Эстакады поселка Нефтяные Камни

Во второй половине XX века буровых платформ становилось все больше и больше. На глубинах до 500–600 метров строят платформы с основанием на морском дне. В Мексиканском заливе стоят нефтяные платформы Petronius (высотой 640 метров), Baldpate (высотой 581 метр) и «Bullwinkle (высотой 529 метров) – одни из самых высоких сооружений на Земле. Правда, над водой возвышаются только 117 метров у платформы Bullwinkle и 75 метров – у Petronius. Некоторые платформы строят непосредственно в море, другие – на берегу, после чего их транспортируют к месту установки. Платформа по добыче газа Troll A высотой 472 метра и весом 683 600 тонн стала самым тяжелым объектом, который люди перемещали в пространстве. После постройки в Норвегии ее за неделю отбуксировали на 280 километров до газового месторождения Тролль в Северном море. На больших глубинах буровая платформа прикрепляется к морскому дну с помощью натяжных опор или тросов. Полупогружная платформа Perdido все в том же Мексиканском заливе удерживает рекорд по наибольшей глубине: нефть качается из морского дна глубиной 2450 метров. Одна из морских буровых платформ, Ocean Odyssey, была переделана в плавучий космодром, с которого в 1999–2014 годах было запущено 36 ракет в космос.

На больших нефтяных и газовых платформах единовременно живут и работают до нескольких сотен человек, это как небольшой поселок посреди моря. Добыча нефти и газа ведется круглосуточно, а люди приезжают работать вахтами, которые обычно длятся по несколько недель. Жизнь на нефтегазовом месторождении как на пороховой бочке, поэтому на платформах царит повышенная противопожарная безопасность, строжайшая дисциплина, сухой закон, постоянные проверки электрического оборудования.

В некоторых местах добыча нефти и газа требует особой прочности и защищенности платформ от морской стихии. В Печорском море в 2013 году была построена платформа «Приразломная» – единственная на настоящий момент нефтяная платформа, которая работает в море, покрывающемся льдом на значительную часть года. Сложность постройки такой платформы заключается в огромной массе дрейфующих ледовых полей, давление которых должна выдерживать неподвижная платформа. Еще две ледостойкие нефтегазовые платформы, «Орлан» и «Беркут», работающие у берегов Сахалина, способны не только выдерживать давление ледяных полей (правда, гораздо менее мощных, чем в Печорском море), но и не ломаться под ударом 18-метровых волн и землетрясения мощностью в 9 баллов.

Рис. 106.Размеры нефтяной платформы Troll A и Эйфелевой башни

Нефтяные платформы проектируются с большим запасом прочности от воздействия морской стихии, в частности, они должны продолжать бесперебойно работать при экстремальных явлениях (ветер, волны, землетрясения), вероятность появления которых – 1 раз в 100 лет. Несмотря на все это, и на платформах бывают разрушительные аварии, как из-за технологических ошибок, так и вследствие человеческого фактора. Платформы Alexander L в Северном море в 1980 году и Ocean Ranger в Северной Атлантике в 1982 году затонули из-за штормового ветра и волн. Утечки углеводородов, пожары и взрывы стали причиной разрушения платформы Ixtoc I в Мексиканском заливе в 1979 году, Piper Alpha в Северном море в 1988 году и Deepwater Horizon все в том же Мексиканском заливе в 2010 году. Крупнейшая на начало XXI века платформа Petrobras 36 вела добычу нефти у берегов Бразилии, но затонула в 2001 году также в результате пожара и серии взрывов. Нефтегазовая отрасль делает выводы из всех этих аварий с ущербом на десятки и сотни миллионов долларов, человеческими жертвами и разливами нефти в море. Меры безопасности усиливаются, контроль усложняется – крупных аварий на нефтегазовых платформах не было уже 15 лет.

Но и до нефтегазовых платформ люди строили искусственные острова, когда им не хватало суши. Самый древний искусственный остров в море, про который нам известно, был построен еще в XIII веке! Древние обитатели Микронезии не только пересекали огромные пространства Тихого океана на своих маленьких лодках, но и насыпали целый искусственный архипелаг Нан-Мадол. Фундаментом для постройки стал коралловый риф, окружающий остров Понпеи, строительным материалом – базальтовые блоки вулканического происхождения. Острова сами по себе небольшие, не больше 100 метров в длину, но их много. Искусственный архипелаг занимает площадь в несколько квадратных километров и сохранился в хорошем состоянии до наших дней. До сих пор неизвестно, откуда взялись трудовые ресурсы для такой масштабной постройки у берегов малонаселенного острова Понпеи.

Рис. 107.Насыпные острова пальма Джумейра и архипелаг Мир в ОАЭ

Дэдзима – один из первых больших искусственных островов, построенных в XVII веке в бухте города Нагасаки в Японии. Изоляционистская политика средневековой Японии не позволяла иностранцам ступать на священную японскую землю. Однако ограниченная торговля с европейскими странами приносила большую пользу и требовала организации постоянного европейского поселения. Выход был найден: в порту города Нагасаки насыпали искусственный остров Дэдзима, который 200 лет был единственный местом жительства европейцев в Японии. На острове длиной 120 метров помещалось полтора десятка складов, административных и жилых зданий, в которых жило не больше нескольких десятков человек. Дэдзима, к сожалению, не дожил до наших дней, а все пространство вокруг острова засыпали в начале XX века и застроили новыми домами.

В современном мире самые знаменитые насыпные острова находятся в ОАЭ. В начале 2000-х годов Дубай захлестнула волна строительства искусственных островов. Планировалось построить три острова в форме пальм (Джумейра, Джебель Али и Дейра) и еще два архипелага: в форме карты мира (архипелаг Мир) и в форме Млечного Пути и Солнечной системы (архипелаг Вселенная), что бы это ни значило. В итоге застроили домами и заселили только одну пальму Джумейра, построенную самой первой, еще до мирового экономического кризиса 2008 года. Из-за сложной формы острова в «ветках» и «листьях» пальмы застаивается и зацветает морская вода. Для защиты от размывания вокруг пальмы Джумейра возвели волнорез, который только ухудшил эту проблему. Создание насыпного острова оказалось слишком дорогим, и две другие пальмы в итоге так и не достроили. Архипелаг Мир, который так красиво выглядит сверху, достроили, но, судя по фотографиям, заселили только один остров из 300. К архипелагу Вселенная так и не приступили.

Рис. 108.Платформа-государство Силенд

Искусственный остров Силенд (что в переводе означает «морская земля») стал самым знаменитым виртуальным государством и вдохновил многих людей на создание таких образований. Силенд представляет собой морскую платформу в 10 километрах от побережья Великобритании, которую построили в 1942 году для размещения зенитных орудий и гарнизона в 200 человек. После окончания войны платформу благополучно забросили, пока один предприимчивый британец в 1967 году не объявил Силенд независимым государством, а себя – его королем. С одной стороны, Силенд – это явный коммерческий проект по продаже сувенирной продукции с атрибутикой виртуального государства: монет и марок, паспортов и титулов. С другой стороны, автор идей явно любит ролевые игры и виртуальную реальность: игра в монарха Силенда с титулами, указами и правительством ведется от души. В особенности монарху удаются театральные действия в попытке получить признание других государств.

Примеру Силенда последовал итальянец Джорджо Роза, построивший искусственную платформу на границе территориальных вод Италии недалеко от города Римини и микрогосударства Сан-Марино. Независимость Республики Острова Роз была объявлена 1 мая 1968 года, но она пала всего через 55 дней. Уже в конце июня итальянское правительство отправило четырех полицейских для наведения порядка, а еще через полгода платформа была уничтожена и затоплена вместе с построенными на ней рестораном, баром, ночным клубом, сувенирным магазином и почтовым отделением. Республика Острова Роз была уж слишком откровенным коммерческим проектом, что ее и погубило.

Искусственные острова насыпаются в рамках борьбы морских держав за контроль над морскими пространствами. Очень активные территориальные споры ведутся в Южно-Китайском море сразу между всеми странами региона: Китаем, Тайванем, Вьетнамом, Малайзией, Филиппинами и Брунеем. Предмет спора – Парасельские острова, острова Спратли и другие многочисленные мелкие острова и рифы. Активная борьба за эти участки суши вызвана желанием контролировать как интенсивное судоходство в Южно-Китайском море (составляющее до трети мировой морской торговли), так и богатые рыбные и нефтегазовые ресурсы. Китай, Филиппины и Вьетнам ведут активное строительство на мелководьях, превращая скалы и рифы в искусственные острова, после чего объявляют своей территорией 12-мильную зону вокруг этих островов.

Помимо создания новой суши люди пытаются трансформировать и морское дно. Во многих прибрежных акваториях и портах ведутся дноуглубительные работы, строятся и постоянно обновляются морские судоходные каналы. Эти каналы дают возможность прохода больших судов через участки мелководья и чем-то похожи на обычные каналы, прорываемые через участки суши. Так, без дноуглубительных работ в порт Кенигсберга могли проходить суда с осадкой не более 4 метров, что стало большим препятствием для работы порта уже в конце XIX века. Кенигсбергский канал (позже переименованный в Калининградский морской судоходный канал) был открыт в 1901 году, впоследствии он неоднократно расширялся и углублялся. Максимальная осадка судов, которые могут дойти до Кенигсберга-Калининграда, за сто лет увеличилась вдвое: с 4 до 8 метров. В конце XIX века был построен и Волго-Каспийский канал, позволяющий судам проходить из Каспийского моря до Астрахани через мелководную дельту Волги. Уже в наши годы был построен Морской канал Обской губы длиной 50 километров, шириной 300 метров и глубиной 15 метров. Этот канал дал возможность большим газовозам проходить из Карского моря до порта Сабетта в Обской губе, где был построен крупнейший в России завод по производству сжиженного природного газа.

После эксплуатации природных богатств люди часто пытаются исправить свое негативное влияние на природу, эффект которого накапливался в течение десятилетий и столетий. Одно из самых ярких и действенных примеров такого исправления – это лесовосстановление, то есть выращивание леса на тех местах, где он был уничтожен. За последнее столетие в рамках различных государственных и международных программ были восстановлены десятки и сотни тысяч квадратных километров леса в Советском Союзе, Китае, Африке и Южной Америке. В Южной Корее леса, практически полностью сведенные к середине XX века, были успешно восстановлены к началу XXI века.

Что-то подобное люди пытаются делать и на дне Мирового океана, а именно, создавать искусственные рифы. Многие морские организмы на определенном этапе развития должны прикрепиться к твердому субстрату. Если дно песчаное или илистое, прикрепляться не к чему, а вот скалистые и коралловые рифы становятся оазисами жизни: есть к чему прикрепиться, есть где спрятаться. На рифе живут самые разные морские организмы, которые фильтруют морскую воду, очищая ее. На рифе обычно наблюдается высокое биоразнообразие и продуктивность, много рыбы. Одни преимущества – прямо как от леса на суше.

Проблема создания искусственного рифа, казалось бы, решается очень просто. Бросил на дно моря что-нибудь твердое и не разлагающееся в морской воде – вот и готов риф. Что только не затапливали с этой целью. В XVII–XIX веках в воду бросали камни, бревна и строительный мусор. В XX и XXI веке дошли до автомобильных покрышек, холодильников, тележек из супермаркетов, вагонов метро, танков и даже списанных авианосцев и нефтяных вышек.

Некоторые организации печатают блоки для искусственных рифов на 3D-принтере из специального бетона, не разлагающегося в воде. Есть рифы, на которые подают слабый электрический ток, чтобы на них быстрее осаждался известняк из морской воды.

Искусственные рифы создают и для привлечения дайверов. С этой целью на дно погружают танки, корабли, статуи и другие необычные объекты. Квинтэссенцией подобной деятельности стало создание рифа-кладбища Нептун около берегов Флориды. Подводное кладбище открылось в 2006 году и с тех пор постепенно расширяется. За сумму в несколько десятков тысяч долларов прах любого человека смешают со строительным материалом и изготовят из него колонну, арку, морскую звезду, раковину или какой-нибудь более сложный объект. Этот объект потом встраивают в бетонное основание рифа-кладбища. В настоящее время на кладбище Нептун похоронено нескольких тысяч человек, в основном это дайверы или люди, каким-то образом связанные с морем.

Кроме живописных коралловых рифов, привлекающих дайверов, на морском дне можно найти огромное количество объектов, созданных человеком: затонувшие корабли и самолеты, затопленные древние города и окружающие их культурные ландшафты. Следы человеческой деятельности, имеющие культурное, историческое или археологическое значение, которые находятся под водой на протяжении не менее 100 лет, образуют подводное культурное наследие.

Рис. 109.Искусственные рифы, напечатанные на 3D-принтере

Особенно богаты на подводное культурное наследие прибрежные воды Средиземного и Черного морей. В этих местах столетиями и тысячелетиями плавали и тонули морские суда. Более того, многие античные поселения, стоявшие на берегу моря, погрузились под воду из-за постепенных или резких (в результате землетрясений) опусканий прибрежных участков суши. Античные и средневековые корабли, статуи, монеты, керамика, ювелирные изделия – все это лежало на дне и ждало своих исследователей.

Только в начале XIX столетия люди стали заниматься подводной археологией благодаря изобретению водолазного снаряжения. После изобретения акваланга и глубоководных обитаемых аппаратов в середине XX века подводная археология вышла на новый уровень. Один из шедевров подводной археологии – корабль «Васа», 64-пушечный флагман шведского военно-морского флота длиной 70 метров (что очень солидно для XVII века), построенный в 1628 году. Из-за слишком высокого центра тяжести корабль затонул в первом же своем плавании, едва выйдя из Стокгольмской гавани, и пролежал 333 года на 30-метровой глубине недалеко от берега. В 1961 году «Васу» подняли на поверхность и еще 22 года реставрировали, в частности, заместили полиэтиленгликолем морскую воду, впитанную древесиной судна. Только к 1990 году вокруг корабля был построен павильон, ставший музеем «Васы», самым посещаемым музеем Швеции. Это единственный в мире корабль XVII века, сохранившийся в хорошем состоянии – на 98% процентов он состоит из оригинальных деталей.

Рис. 110.Морские археологи за работой

Бывает, что подводное наследие становится объектом слишком пристального внимания общественности. Так произошло с обломками «Титаника» и сотнями тысяч различных предметов с корабля, разбросанных вокруг по морскому дну. В первые десятилетия после его обнаружения в 1985 году тысячи артефактов были подняты на поверхность, в том числе обломок борта с 4 иллюминаторами размером 4,5 на 7,5 метров и весом 20 тонн. На суше быстро развернулась юридическая борьба – кому должны принадлежать предметы и обломки «Титаника»? Особенное оживление вокруг места крушения судна наступило после выхода знаменитого фильма в 1997 году. К обломкам «Титаника» стали возить туристов на глубоководных обитаемых аппаратах, таким туром стоимостью около 100 тысяч долларов воспользовалось более 150 человек. В 2001 году, в том числе вследствие ситуации с «Титаником», была принята конвенция ЮНЕСКО об охране подводного культурного наследия, направленная на его защиту от разрушения, разграбления и ненадлежащего использования. Была сформулирована и главная задача подводной археологии – фиксировать и изучать подводное культурное наследие. Подъем на поверхность чреват разрушением объектов, поэтому все находки, извлеченные из моря, должны быть отреставрированы и сохранены.