«Допустите, что живет человек, который никогда не слышал слова «океан», никогда не видел его, никогда не подозревал о существовании этой синей страны. Ему сказали: «Есть океан, он здесь рядом. Пройди мимо, и ты увидишь его». Что удержало бы в тот момент этого человека?»
Это цитата из «Блистающего мира» Александра Грина. Я с ней согласен. Действительно, океан — это лицо нашей планеты. Три четверти поверхности Земли покрыто океанами и морями, которые люди издревле изучали и использовали в своих целях прежде всего как транспортные пути и как районы рыболовства. Но накопленные человечеством знания об океанах и морях еще далеко не достаточны не только для полного и всестороннего использования океанов, но и для удовлетворения запросов сегодняшнего дня. Поэтому океанологию надо рассматривать как науку, призванную создавать задел для будущего, и служить потребностям людей сегодня. Что же дает океанология человеку?
Обеспечение мореплавания, которое и раньше требовало изучения берегов и прибрежной зоны моря, океанских течений, закономерностей зарождения и развития бурь. Теперь же мореплавание выдвинуло перед наукой еще целый ряд совершенно новых задан, связанных прежде всего с потребностями подводного флота. Одной из первых таких потребностей является обеспечение подводной связи, затрудняемое тем, что в соленой морской воде, способной проводить электрический ток, электромагнитные волны практически распространяться не могут, поэтому техника связи на радиоволнах под водой почти неприменима.
Наиболее удобной здесь оказалась связь на звуковых волнах (распространяющихся в воде со скоростью около 1,5 км/сек). Это свойство поставило гидроакустику на первое место среди разделов физики моря. Возникла необходимость в изучении сложных законов возникновения и распространения звуковых волн в море, изменений с глубиной скорости звука, определяемой плотностью морской воды (которая, в свою очередь, зависит от температуры, солености и давления), наличия тех или иных волноводов или же звукорассеивающих слоев (создаваемых, например, скоплениями рыб, имеющих плавательный пузырь), поглощения и рассеяния звука дном и волнующейся поверхностью моря и т. д.
Перспективы удешевления межконтинентальных перевозок, создаваемые резким увеличением тоннажа судов и возможностями использования буксируемого и самоходного подводного транспортного флота, требуют углубления и расширения исследований динамики водной толщи и рельефа морского дна, законов распространения света, теплового излучения и проникающей радиации, аномалий гидродинамических, гравитационных и магнитных полей в океане.
С использованием биологических ресурсов океанов во многом связаны возможности увеличения количества продуктов питания для людей и сырья для промышленности. Перспективы использования океана как источника получения белков, жиров, углеводов и биологически активных веществ позволяют считать океан в будущем не менее эффективной базой получения пищевых продуктов, чем земледелие. Современное рыболовство ведется не только на материковой отмели, как это было ранее, но и на материковом склоне и даже в открытом океане. Долг ученых — предупредить, что уже сегодня важной задачей становится не только увеличение улова рыбы и морепродуктов, но и организация рентабельного рыбного хозяйства, предотвращающего уничтожение промысловых запасов (в некоторых морях фактически уже исчезнувших).
Неисчерпаемы запасы минерального сырья в океане. Содержатся они в воде, на поверхности дна океанов и в толще пород дна. Уже сейчас во многих случаях экономически выгодно добывать редкие и рассеянные элементы, а также алмазы из пород дна прибрежной зоны моря и нефть на материковой отмели; производятся опыты по добыче со дна океана конкреций, являющихся богатыми марганцево-полиметаллическими рудами. Перспективы получения редких элементов и важного минерального сырья из донных осадков и морской воды способствуют развитию исследований по геологии и химии океана.
Хочется упомянуть и о перспективах технического использования энергетических ресурсов океана, прежде всего — энергии морских приливов. Они могут быть важным источником энергии для ряда береговых районов. Как показывает опыт Франции, эксплуатирующей приливные электростанции мощностью более 300 тыс. кВт и проектирующей электростанцию на приливах с мощностью в 12 млн. кВт, такая энергетика уже сейчас может быть рентабельной. Эти перспективы представляют интерес и для нас: запасы энергии приливов вдоль берегов СССР составляют сотни миллиардов квт-ч. Соответствующие изыскания уже ведутся на Белом море, где «в ряде бухт высота приливов превосходит 10—12 м.
Океанология принадлежит к числу фундаментальных естественных наук, развитием которых в стране руководит Академия наук СССР.
Общей теоретической проблемой океанологии, разрабатываемой в Академии наук СССР, является изучение трансформации и обмена энергии и веществ в океане.
Важной проблемой современной океанологии и, пожалуй, всей геофизики является проблема взаимодействия океана и атмосферы.
Большое значение имеет изучение динамики морских течений, анализ общей циркуляции и перемешивания вод Мирового океана.
В геологии моря важное значение имеет всестороннее изучение закономерностей осадкообразования во всех районах океана от основного ложа до материковой отмели и прибрежной зоны.
Морская геология призвана добывать сведения не только о геологических процессах в море, но и о строении и эволюции нашей планеты в целом и прежде всего — земной коры и лежащей под ней верхней мантии Земли.
Химия моря ставит перед собой такие крупные проблемы, как изучение химической структуры вод океана, его химического баланса и геохимической эволюции.
Из важнейших проблем, разрабатываемых морской биологией, следует в первую очередь назвать изучение биологической структуры океана и основ его биологической продуктивности.
Прогнозы изменчивости биологической продуктивности океана в пространстве и во времени, динамики популяций важнейших видов рыб, возможностей пересадки ценных пород рыбы из одних морей в другие — вот цели, к которым ведут исследования по биологии моря. На очереди — исследования по биохимии и биохимической эволюции морских организмов, по их генетике, биофизике, бионике.
Назовем, наконец, проблему истории Мирового океана, объединяющую все отрасли океанологии. Морская геология дает здесь сведения об эволюции и возрасте тектонических структур дна, об относительном возрасте морских осадков (методами биостратиграфии) и их абсолютном возрасте (изотопными методами). Химия моря анализирует вопросы о происхождении океанских вод и их солености, о геохимической эволюции океана. Морская биология формирует представления о происхождении и эволюции жизни в океанах, о возрасте различных биологических видов и более крупных таксономических единиц. Определение палеотемператур в принципе позволяет реставрировать термодинамический режим, а следовательно, в какой-то мере и динамику океанов в прошлом. Развитие перечисленных генетических и эволюционных представлений приближает нас к «возможности прогнозировать формы жизни на других планетах по некоторым их «внешним параметрам».
Мне представляется, что океанология, может быть, и несколько позже ряда других наук о Земле, в настоящее время вступила в тот период своего развития, когда одно только географическое описание собираемых данных перестает удовлетворять растущие запросы теории и практики и необходимо переходить к количественному объяснению и предсказанию наблюдаемых явлений и процессов. На дне океана есть еще «белые пятна», и можно ожидать географических открытий, но географическое описание тех или иных особенностей океанов уже не может быть самоцелью и остается иногда допустимым лишь как вспомогательный метод при решении современных задач океанологии.
Проблемы океанологии, связанные с проникновением человека в глубины океана, справедливо сравнивают с проблемами проникновения человека в космическое пространство: в обоих случаях речь идет о завоевании и использовании людьми новых областей природы, в которых для обеспечения безопасности и успешной деятельности человека необходима совершенная техника, построенная на основе тонких экспериментов и глубоких теоретических расчетов. Грубые эмпирические методы, применявшиеся в науках о Земле на географическом этапе их развития для ориентировочной оценки некоторых характеристик природных процессов, в современных задачах океанологии оказываются несостоятельными, и необходимо переходить к использованию новейших измерительных приборов, средств телеметрии, физико-химических методой количественного анализа, кибернетических приемов переработки информации при помощи быстродействующих вычислительных машин. Иначе говоря, необходимо продолжать техническое перевооружение океанологии.
Автор: А. С. Монин, доктор физико-математических наук, профессор