Читать книгу: «Как изучают Мировой океан», страница 2

Глава 2
Рельеф дна Мирового океана

Как только человек стал плавать в море, а моряки об этом говорят «ходить по морям», он начал изучать рельеф дна. Чем больше становились суда и чем на большее расстояние они могли отойти от берега, тем 66 лыпие глубины приходилось измерять. На протяжении сотен лет самым глубоководным измерительным прибором был ручной лот — приспособление, позволяющее измерить глубину на несколько десятков метров. О нем будет рассказано в следующих главах. Но помимо выполнения конкретной задачи по обеспечению безопасности судовождения, для решения которой измеряли глубину, человечество всегда интересовал вопрос: а что находится глубже? Ответа на этот вопрос не было.

На карте полуострова Крым начала XIX в. (рис. 2.1 [8]) отчетливо видно, что глубина измерена только до 60 метров. Что далее – неизвестно.

Рис. 2.1. Фрагмент морской карты полуострова Крым начала XIX в.

Полагали, что все Черное море имеет равную глубину, что хорошо видно на общей карте, также изданной в начале XIX в. (рис. 2.2 [8]).

Рис. 2.2. Общая карта Черного моря начала XIX в.

Как видно, только прибрежная полоса имеет измеренные глубины. Дальше информация отсутствует. Анализ информации, представленной на карте, показывает, что остальная часть моря имеет одинаковую глубину. Объясняется это просто – имевшиеся в то время средства измерения не доставали до дна и не позволяли измерить большие глубины.

Первое предположение о том, что на больших глубинах рельеф дна такой же сложный, как и на суше, выдвинул в своей книге «20 тысяч лье под водой», опубликованной в 1869 г., французский писатель Жюль Верн. Если вы до сих пор не прочитали этот крайне занимательный и поучительный роман, то наверняка видели советскую кинокартину «Капитан Немо» (1975 г.) режиссера Василия Левина, в которой подводная лодка «Наутилус» обследовала подводные горы, впадины, каньоны, террасы. Но на протяжении долгих десятилетий это был лишь вымысел фантаста. Документальных подтверждений тому, что рельеф дна такой же сложный, как на суше, не было.

Только появление в первой половине XX в. такого прибора, как эхолот, позволяющего измерять большие глубины, открыло человечеству правду о том, какой на самом деле рельеф дна океана. Оказалось, что он даже более сложный и более изрезанный, чем рельеф суши. Ведь самая большая гора Эверест высотой 8 800 метров значительно меньше самой глубокой впадины – Марианского желоба, имеющего глубину почти 11 000 метров.

Но вернемся к Черному морю. На рис. 2.3 [9] показан фактический рельеф дна.

Рис. 2.3. Рельеф дна Черного моря.

На рис. 2.4 [9] приведена современная морская карта, позволяющая оценить общий рельеф и увидеть, как изменяется глубина от побережья к центральной части моря.

Рис. 2.4. Современная карта Черного моря.

Сейчас известно, что подводный рельеф не менее разнообразен, чем рельеф материков (рис. 2.5 [10]).

Рис. 2.5. Общий рельеф дна океана.

Основные части подводного рельефа – шельф, материковый склон, ложе океана, глубоководные желоба, срединно-океанические хребты, подводные котловины, океанические плато, острова. Более подробно рельеф дна вы будете изучать на уроках географии. Цель книги, которую вы сейчас читаете, показать, как получают и обрабатывают информацию, на основе которой картографы строят модели дна океанов. Получает эту информацию специалист-гидрограф.

Каждый раз, когда вы видите карту, следует понимать, что фактический рельеф значительно сложнее, чем указано. Для примера на рис. 2.6 [10] приведены изображение Тихого океана из школьного атласа и карта фактического рельефа дна. Для того чтобы, глядя на карту, понять, насколько рельеф сложен, необходимо научиться правильно ее читать. Тогда вам не потребуется искать изображение рельефа. Помогут прочитать карту условные знаки, приведенные на карте.

Рис. 2.6. Сравнение рельефа дна Тихого океана, указанного на физической карте, с картой фактического рельефа.

Глава 3
Становление гидрографии как специальности

С незапамятных времен, как только люди начали осваивать просторы морей, стало понятно, что для безопасного плавания необходимо знать глубину. Только в том случае, если глубина достаточно большая, судно может свободно маневрировать на любой скорости, а при приближении к берегу подойти к нему близко и при этом избежать посадки на мель.

Указывались глубины на картах морей и рек. Основным содержанием подобных карт, помимо глубин, были конфигурация береговой черты и подходы к воде со стороны берега. Все элементы, нанесенные на карту, должны были максимально точно соответствовать их фактическому положению на акватории и на местности. Сейчас этот процесс носит название привязка объекта к координатам.

Карты изготавливались в единичных экземплярах и высоко ценились среди моряков. Каждая карта принадлежала специалисту, который ее создал, или тому моряку, кто заплатил за ее изготовление. Изготовители и пользователи морских карт имели комплект только на тот участок моря, где они работали. Морские карты ценились так высоко, что до Средних веков фиксировались случаи пиратских нападений на суда только с одной целью – завладеть имевшимися на борту картами.

На небольшом расстоянии от берега для измерения глубины использовали шест с нанесенными делениями. Если шест полностью уходил под воду и не доставал при этом дна, значит, проход судов безопасный. Если шест доставал дно, то по значению деления, совпадавшему с уровнем воды, определялась глубина в точке выполнения измерений. Шест, как очень простой и надежный инструмент, использовался на протяжении сотен лет. Даже в настоящее время, когда созданы суперсовременные технические средства измерения глубины, в отдельных акваториях такой метод может быть применен. Этот вид работ называется пеший промер и выполняется в труднодоступных участках акваторий (рис. 3.1 [11]).

Рис. 3.1. Измерение глубин шестом. Фотография XIX в.

В местах, где рельеф дна изобилует подводными опасностями и работать с лодки нельзя из-за возможности повредить ее корпус, измерения глубин выполнялись зимой со льда. Этот вид работ носит название ледовый промер (рис. 3.2 [11]).

Рис. 3.2. Измерение глубин шестом со льда в Карелии.

Фотография XIX в.

На фотографии видно, что группа работников состоит из трех человек: руководителя работ (в центре), работника, непосредственно измеряющего глубину (справа), и работника, записывающего значения измеренной глубины (слева). Обратите внимание на высокий шест, находящийся за спиной второго работника. Он поставлен специально для того, чтобы с берега можно было заметить и зафиксировать место на акватории, в которой измерялась глубина.

Промер с помощью шеста позволял выполнять абсолютно точные измерения, но его использование было ограничено глубиной до 5–6 метров.

На больших глубинах, далеко от берега, для измерения использовали простой, но очень надежный прибор – ручной лот. Это длинная веревка с грузом на конце и завязанными через равные промежутки узлами. Чем больше вытравлено веревки, тем глубже. Узлы были особым образом помечены, что позволяло записать значение измеренной глубины. Использование ручного лота позволяло измерить глубины на десятки метров, что обеспечивало безопасное плавание любых надводных судов.

Ручной лот, как и шест, используются настолько давно, что имена тех, кто начал применять их первыми, не сохранились. Да это и невозможно сделать, так как эти приборы настолько просты в применении, что использовались по всему миру (рис. 3.3 [11]).

Рис. 3.3. Измерение глубин ручным лотом.

Рисунок XIX в.

Ручной лот позволял измерять глубину в любом районе, но приходилось учитывать особенности его применения. Моряки понимали, что значения могут быть неточными или, как говорят специалисты, «выполнены с погрешностью». Ошибка в измерении глубины обусловливалась тем, что лот сносит течением, как это показано на рис. 3.4 [11].

Рис. 3.4. Погрешности при измерении глубины ручным лотом.

Чем сильнее течение, тем больше лот сносило в сторону и тем большей была погрешность в измерениях. В случае, если глубина была небольшой, а течение – сильным, могло показаться, что глубина позволяет безопасно пройти судну. Фактически же судно могло сесть на мель. Так выяснилось, что любые измерения, от которых зависит безопасность судна, необходимо тщательно проверять.

Все же лот был и остается очень надежным и простым в использовании средством измерения. На небольших судах, где не требуется использования дорогостоящего оборудования, ручные лоты применяются до настоящего времени (рис. 3.5 [11]).

Максимальная глубина, которую на судне измеряли ручным лотом, составляла несколько десятков метров. С появлением в XVIII–XIX вв. механических лебедок она увеличилась до нескольких километров, что давало возможность описать рельеф дна не только в прибрежной полосе, а на большом удалении от берега. Использование лота положило начало массовому картографированию рельефа дна, выполняемому с целью обеспечения безопасности судовождения.

Рис. 3.5. Современный ручной лот.

Первые сведения о попытке определения глубины Мирового океана на большом удалении от берега относятся к 1520 г. Члены экспедиции португальского и испанского мореплавателя Фернана Магеллана во время первого кругосветного путешествия, находясь в Тихом океане, опустили лот на максимально возможную глубину. Дно обнаружено не было. После нескольких безуспешных попыток измерения были прекращены.

Измерения глубины лотом продолжались только в мелководных районах. Следующие задокументированные сведения об измерении глубины в открытом море относятся уже ко 2-й половине XIX в.

После измерения глубин полученные данные обобщаются, определяются пути для безопасного прохода судов, которые обозначаются на акватории с помощью плавающих буев или стационарных знаков (рис. 3.6 [12]).

Рис. 3.6. Обозначение на акватории безопасного прохода для судов стационарными знаками.

Обозначаются все объекты, представляющие опасность для судов, как видимые, так и скрытые под водой (рис. 3.7 [12]).

Рис. 3.7. Обозначение на акватории навигационных опасностей.

Чем интенсивнее осуществлялось судоходство, тем яснее становилось, что только одного знания о глубине недостаточно для того, чтобы обеспечить безопасное судовождение. Необходимо знать состав грунта. У моряков возникали вопросы. Почему в одних местах судно стоит на якоре, не меняя своего места, а в других постепенно перемещается под воздействием ветра и течения? Почему в одном месте поднять якорь просто, а в других это сделать очень тяжело?

Наблюдения показали, что ответы на эти вопросы дает знание о характере грунта морского дна. Ведь если внизу сплошная каменная плита, то якорю будет не за что зацепиться и судно не сможет устоять в одной точке. Если дно, наоборот, состоит из толстого слоя ила, то судно будет стоять «как вкопанное», но его якорь может настолько сильно в нем завязнуть, что для его поднятия будет недостаточно силы матросов, несущих дежурство, и потребуется привлечение всей команды без исключения. Подобные работы, требующие общего сбора, на судах носят название аврал.

Для получения информации о характере грунта на поверхности дна использовались различные емкости, которые сбрасывали за борт, тащили за судном, чтобы в них набрался грунт, а потом поднимали на борт. Емкость могла быть любой, даже простым ведром. Подобные емкости имеют специальную форму, которая облегчает забор грунта, и носят название драга. Используются драги уже несколько сотен лет.

Во 2-й половине XX в. для получения характера грунта были разработаны специальные гидроакустические приборы, устанавливаемые на судне, о которых будет рассказано далее в главах, описывающих современные технические средства гидрографических исследований.

По мере развития мореплавания работы по съемке глубин и определению характера грунта стали заказываться правительствами прибрежных государств. Стало понятно, что сбор и систематизация подобной информации позволяют не только осуществлять безопасное выполнение различных видов деятельности на море, таких как морская торговля или рыболовство, но и при необходимости вести успешные боевые действия.

Первой страной, которая на государственном уровне в конце XVIII в. создала специальную службу, ответственную за составление и распространение морских карт, стала Англия. Первыми гидрографами, назначенными Английским морским ведомством, или Адмиралтейством, стали Александер Далримпл и капитан Томас Херд, ответственный за сбор информации о прибрежных акваториях. 1795 г. принято считать годом возникновения гидрографии как отдельной специальности.

Первой морской картой, получившей широкое распространение, стала карта залива Киберон, изданная в 1800 г. [13].

Осознав, какие преимущества дают точные и систематизированные данные о глубине, руководство английского Адмиралтейства стало стремительно развивать свою гидрографическую службу. В течение 20 лет были опубликованы первые каталоги с подборкой морских карт, продававшиеся другим странам. К середине XIX в. было издано почти 2 тысячи различных морских карт. Ежегодно выпускалось более 130 тысяч экземпляров карт, из которых около половины продавались в другие страны [14].

В 1833 г. созданы первые таблицы приливов и отливов, а в 1834 г. первые «Уведомления для моряков». Уведомления оказались настолько удобны в работе, что применяются до настоящего времени. Описания, включающие в себя постоянные, неизменяющиеся сведения, такие как описание берегов и подходов к портам, носят название Лоции. Описания, содержащие сведения об изменении условий плавания, например о сносе ветром и течением ограничительного буя, носят название Навигационные предупреждения.

В настоящее время гидрографические службы функционируют во всех странах, имеющих выход к морю.

В России, так же как и в других странах, измерения глубин и определение характера грунта проводились всегда и везде, где было судоходство.

Первые задокументированные сведения о выполнении работ по определению береговой черты относятся к середине XI в., когда был изготовлен Тмутарака некий камень (рис. 3.8). Это мраморная плита с высеченной на ней надписью на древнерусском языке, найденная в 1792 г. на Таманском полуострове сподвижником адмирала Ф. Ф. Ушакова – адмиралом П. В. Пустошкиным. В настоящее время камень хранится в Государственном Эрмитаже в Санкт-Петербурге [15, 16].

Рис. 3.8. Тмутараканский камень.

Осмотреть камень можно в ходе экскурсии.

Текст надписи на камне гласит: «В лето 6576 индикта 6 Глеб князь мерил море по леду от Тмутороканя до Корнева 14 000 сажен».

Примечания:

– лето 6576 индикта 6 – в современном летоисчислении 1068 год;

– индикт – период в 15 лет, используемый при датировке документов в Средние века.

Расположен Таманский полуостров в районе, где в настоящее время построен Крымский мост, соединяющий полуостров Крым с материковой частью России (рис. 3.9).

Тмутарака некий камень является древнейшим свидетельством гидрографических работ Древней Руси.

Работы по измерению глубин и составлению морских карт не прекращались. В 1624 г. была составлена опись портов Каспийского моря, а в середине XVII в. – первая Российская морская карта. При Петре I были изданы карты Азовского и Черного морей, атлас карт реки Дон, карты Финского залива и Каспийского моря. 13 ноября 1777 г. была создана картографическая чертежная, занимавшаяся выпуском морских карт на акваториях Российской империи.

Рис. 3.9. Таманский полуостров на карте России.

Гидрографическая служба Российского флота была основана 13 октября 1827 г. Первым генерал-гидрографом стал вице-адмирал Гавриил Андреевич Сарычев. В октябре 1827 г. гидрографические части Адмиралтейского департамента были объединены в Управление генерал-гидрографа. Русские гидрографы своим трудом обогатили мировую науку.

С 1837 г. Управление стало называться Гидрографическим департаментом, а с 1885 г. и до Великой Октябрьской социалистической революции – Главным гидрографическим управлением. В настоящее время обеспечением безопасного мореплавания, в том числе составлением морских навигационных карт, занимается Управление навигации и океанографии Министерства обороны Российской Федерации, находящееся в Санкт-Петербурге.

Российская коллекция морских навигационных карт самая большая в мире, она насчитывает 6500 наименований.

Таким образом, гидрография возникла на заре мореплавания и первоначально существовала как часть судовождения, обеспечивающая его безопасность. По мере совершенствования средств и методов гидрографических исследований гидрография выделилась в самостоятельную науку.

Учитывая особую важность гидрографической службы в составе Военно-Морского Флота России, различные ее части и подразделения, гидрографические и лоцмейстерские суда, маяки, должностные лица гидрографической службы ВМФ всегда имели специальные флаги, отличающие их от других моряков. Чтобы подробно описать историю их развития, потребуется отдельная книга. В обобщенном виде флаги гидрографической службы представлены на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Флаги гидрографической службы России.

Для координации деятельности по изучению Мирового океана, выполняемой гидрографами разных стран, в 1921 г. образована Международная гидрографическая организация (МГО) – англ. International Hydrographic Organization (IHO). Головной офис находится в Монако. Россия является членом МГО, от ее имени действует Управление навигации и океанографии Министерства обороны Российской Федерации.

МГО разработала стандарты для изучения Мирового океана, которые в ходе своих работ соблюдают гидрографы всех стран, включая Россию.

21 июня, в день образования МГО, отмечается Всемирный день гидрографии. В России, помимо Всемирного дня гидрографии, 13 ноября, в день основания гидрографической службы Российского флота, еще отмечается День военного моряка-гидрографа.