Проблемы международных исследований мирового океана. Первая часть

В 1965 г. Научным комитетом по океаническим исследованиям Международного совета научных обществ был подготовлен и представлен для широкого обсуждения Проект плана исследований Мирового океана.

Автор ставит своей целью в сжатом виде изложить те основные проблемы и направления развития современной океанологии, которые нашли отражение в этом почти официальном документе.

Как указывается в проекте, в нем не ставилась задача отразить полностью все научные проблемы исследования океанов, но этот документ дает освещение основных задач современной океанологии, дает возможность исследователям, работающим в области узких, специализированных направлений, шире представить себе весь тот круг вопросов, которые требуют сейчас детального изучения. В проекте показаны масштабы и разнообразие наук о морях и океанах, предложены некоторые методы осуществления исследований и рассмотрены экономические выгоды, которые может принести расширение знаний в этой области.

Проект состоит из двух частей. Первая часть посвящена основным проблемам современного изучения океана, во второй части рассматриваются рыбопромысловые проблемы.

Впервой части основное место занимают задачи физической океанологии, химии моря, возможностей и проблем морской геологии, геофизики и биологии моря. Таким образом, здесь рассмотрен почти весь комплекс проблем, стоящих сейчас перед океанологией как наукой, объединяющей различные направления изучения океана.

В преамбуле этого документа указывается, что основная задача океанологии заключается в том, чтобы всесторонне изучить океаны — узнать свойства океанских вод, природу живых организмов, населяющих океаны и моря, собрать данные о взаимодействии между океаном и атмосферой, о твердом дне, о форме и строении океанических бассейнов.

Значение океанологии определяется не только научными интересами, но и практическим применением результатов исследований.

Каждая наука опирается на описание предмета своего исследования. В океанологии эта задача очень актуальна. В общих чертах известны направление и расходы основных течений на поверхности морей и океанов, но сейчас вряд ли можно точно описать сезонные или годовые изменения этих течений; бывают даже неожиданности, как, например, открытие подповерхностных течений — Ломоносова в Атлантическом океане и Кромвелла в Тихом океане.

Обращаясь к примерам из биологии моря, можно заметить, что за последнее столетие собраны коллекции тысяч различных морских животных; есє они были описаны и классифицированы. Однако почти каждый раз, когда экспедиционные суда посещают малоисследованные воды, обнаруживаются все новые и новые виды организмов.

Огромная важность океана для человечества объясняется прежде всего тем, что океан — резерв запасов белковой пищи. Уже сейчас в некоторых районах земного шара остро ощущается недостаток белковой пищи. Дефицит животного белка,

испытываемый современным населением земного шара, можно покрыть, увеличив на 30% мировой улов рыбы: от 41 млн. -до 53 млн. т в год. Вероятно, лет через двадцать необходимо будет удвоить мировой улов рыбы, чтобы удовлетворить потребности населения земли. Но для того чтобы это осуществить, необходимо располагать большими знаниями о физических процессах, протекающих в океанах, об их растительном и животном мире, а главное, о возможностях воспроизводства объектов промысла.

Проект рассматривает вопросы международного сотрудничества в области океанологии. Здесь и ускоренное исследование некоторых районов океана, и взаимная калибрация методов; такие крупные системы течений, как Гольфстрим и Куросио, должны быть объектами международных исследований. В перспективе на ближайшее десятилетие — создание международной системы измерений, состоящей из буев и опущенных на дно приборов, которая охватит весь Мировой океан. Для этих целей должны быть привлечены корабли, самолеты и исследовательские подводные лодки многих стран.

С точки зрения физической океанографии в рассматриваемом проекте основное внимание уделяется вопросам изучения поверхностей раздела в океане; внутренним волнам, инерционным движениям и турбулентности; спектру длинных волн; взаимодействию океана и атмосферы; измерению течений в открытом океане и описательной (главным образом региональной) океанографии. При этом авторы плана, понимая сложность задач, стоящих перед современной океанологией, замечают, что в предлагаемом проекте рассматриваются лишь немногие, наиболее острые темы. С равным основанием сюда могли бы быть включены и другие не менее важные темы, в частности изучение закономерностей приливов в глубинах океанов или термодинамика океанских течений.

Важной темой исследования многих океанографических проблем оказывается изучение поверхностей раздела в океане: с одной стороны, между водой и воздухом и, с другой — между водой и грунтом. Изучение поверхностей раздела проводят в нескольких направлениях, например геометрическая форма поверхностей раздела: их динамика, поток тепла через них, баланс вещества на этих поверхностях и другие.

Что касается поверхности раздела «атмосфера — океан», то среди множества узловых вопросов этой проблемы один из- основных заключается в распространении возмущений на -границе, т. е. океанских волн. Очень интересно, указывается в проекте, провести новые исследования взаимодействия волн. Это слабые взаимодействия, но на протяжении многих длин волн в них заложена физическая сущность возникновения и затухания волн. Сейчас есть доказательства того, что при взаимодействии волн расходуется большая часть их энергии на протяжении первой тысячи километров разгона.

Очень интересны исследования, связанные с изучением динамики поверхности раздела «воздух — вода».. Одновременные наблюдения над ветром, течениями и волнами на поверхности океана позволят получить сведения о характере процессов по обе стороны от поверхности раздела. Непосредственные измерения, проведенные при помощи инфракрасной из мерительной техники, дают поток тепла в верхнем слое океана.

Передача количества движения и энергии приводит к неупорядоченной диффузии, волнению и перемешиванию. Про процессы, протекающие в верхнем слое неоднородного океана, обычно связаны с внутренними волнами и турбулентностью. Объекты изучения в этом случае очень разнообразны: от внутренних волн длиной порядка нескольких метров, связанных с очень резкими скачками плотности, до внутренних приливных волн с длиной в сотни километров и, возможно, с периодами в годы. Турбулентные вихри бывают размером от долей сантиметров до сравнимых с радиусом Земли. Эти процессы очень важны для изучения различных аспектов энергетического баланса в море.