Загадки океана

Неизвестное перед глазами. На это неизвестное долго не обращали внимания. Попросту не замечали, что было связано с недостаточно совершенной техникой и методами измерения. Новые измерительные приборы, как правило, позволяют получить и новые результаты. Иногда новые результаты дают давно известные приборы, примененные по новой методике. Речь идет о тонкой микроструктуре в полях температуры, солености и плотности самого верхнего слоя воды в океане (в первом десятке метров, считая от поверхности вглубь).

Начнем с температуры. Как измеряли температуру воды в этом слое? Главным источником информации долгое время служили данные стандартных гидрологических серий. Так называется способ измерения температуры воды с помощью опрокидывающихся термометров. Термометры в особой оправе прикрепляются к тонкому стальному тросу и опускаются в воду с помощью судовой лебедки. По достижении заданной глубины лебедка останавливается. Производится выдержка в течение 5 мин, после которой с палубы судна по тросу посылается маленький грузик. Он так и называется — посыльный. Грузик падает вдоль троса, достигает оправы первого термометра и ударяет по спусковому рычажку.

В результате удара грузика оправа с термометром переворачивается на 180°. Термометр опрокидывается «вверх ногами». Ртутный столбик в нем обрывается. Ртуть переливается в другой резервуар на противоположном конце термометра. Количество перелившейся ртути соответствует температуре воды в точке измерения. Так фиксируется температура воды на той глубине, где находился термометр.

Опрокидывание — своеобразный способ сохранения информации, придуманный в то время, когда не было современных способов регистрации.

Несколько опрокидывающихся термометров, привязанных к одному тросу, составляют гидрологическую серию приборов. Чтобы зафиксировать показания второго термометра, его тоже необходимо опрокинуть. Эту задачу выполняет второй посыльный грузик. Он отрывается от нижней части оправы первого термометра в момент его опрокидывания. Падая вдоль троса вниз, второй грузик достигает второго термометра и в свою очередь ударяет по спусковому рычажку. Снова оправа переворачивается вместе с термометром. После чего отрывается третий грузик и движется по тросу в глубину к третьему термометру.

Процесс повторяется столько раз, сколько термометров в серии. Это — классическая техника изучения океана, нередко применяющаяся еще и в наше время. Ее преимущество — надежность. Одновременно с измерением температуры определяется соленость вод океана. Для этой цели на тросе укрепляются батометры (цилиндрические сосуды с двумя крышками по концам). При спуске крышки открыты. Они герметично закрываются с помощью посыльных грузиков, и в батометрах оказываются пробы воды с исследуемых горизонтов. После подъема пробы воды анализируются в судовой лаборатории.

Самый верхний термометр серии обычно укрепляется на тросе так, чтобы он оказался на глубине около 1 м после сматывания с барабана лебедки необходимой длины троса. Второй термометр — на глубине 8—10 м. Распределение термометров по глубине зависит от условий задачи.

Применение опрокидывающихся термометров для определения температуры воды в верхнем десятиметровом слое не лучший способ измерения. Особенно это относится к первому термометру. Нередко он выскакивает из воды — судно‑то ведь качается! Размахи бортовой качки бывают достаточно велики — метр и более. Так что показываемая термометром цифра является некоторым средним значением температуры для слоя воды толщиной около метра, а иногда и больше.

Достаточно большие размеры чувствительного элемента термометра, т. е. его баллончика со ртутью, также вносят свою долю в осреднение измеряемой температуры.

Имеется еще один серьезный источник погрешностей при измерениях опрокидывающимися термометрами в верхних метрах океана. Согласно существующим правилам, спуск гидрофизических зондов всегда производится с наветренного борта судна. Поэтому верхний термометр всегда оказывается в слое перемешанной воды. Это замечание относится и ко 2–му термометру. Поверхностный слой воды океана перемешивается корпусом судна, как большой лопатой. Перемешивание происходит из‑за ветрового дрейфа судна. Оно обычно дрейфует бортом, или, как говорят моряки, лагом. А осадка современных больших научно — исследовательских судов достигает 7 м. «Лопата» такого размера способна перемешать воду на глубину более 7 м. И тем самым сгладить физические неоднородности почти в десятиметровом слое. Корпус судна образует в нем дрейфовый след.

Перемешивание — причина, затрудняющая получение точной информации о физических параметрах верхнего десятиметрового слоя океана. Опускать зонд с противоположного, подветренного борта нельзя — длинный трос с висящим на нем зондом может затянуть под киль судна. Это опасно: зонд может разбиться, а трос — намотаться на винт. Произойдет серьезная авария.