اکتشاف اقیانوس های جهان. غواصی در اعماق دریا: مهم ترین دستاوردهای تاریخ راه های غوطه ور کردن شخص در اعماق اقیانوس

تحقیقات اقیانوس.

21. از تاریخ فتح دریای عمیق.

مطالعه اقیانوس جهانی بدون غواصی در اعماق آن غیرممکن است. مطالعه سطح اقیانوس ها، اندازه و پیکربندی آنها، جریان های سطحی، جزایر و تنگه ها برای قرن های متمادی ادامه داشته و همواره کاری بسیار دشوار و خطرناک بوده است. مطالعه اعماق اقیانوس ها مشکلات کمتری ندارد و برخی از مشکلات تا به امروز غیرقابل حل هستند.

انسان که برای اولین بار در دوران باستان در زیر آب غواصی کرده بود، البته هدف مطالعه اعماق دریا را دنبال نمی کرد. مطمئناً وظایف او در آن زمان صرفاً عملی یا، همانطور که اکنون می گویند، عملی بود، به عنوان مثال: گرفتن یک اسفنج یا صدف از ته دریا برای غذا.

و هنگامی که گلوله های زیبای مروارید در صدف ها پیدا می شد، غواص آنها را به کلبه خود می آورد و به عنوان تزئین به همسرش می داد یا به همین منظور برای خود می برد. فقط افرادی که در سواحل دریاهای گرم زندگی می کردند می توانستند در آب شیرجه بزنند و غواص شوند. آنها خطر سرماخوردگی یا گرفتگی عضلات زیر آب را نداشتند.

غواص باستانی در حالی که یک چاقو و یک تور برای جمع آوری طعمه برداشته بود، سنگی را بین پاهایش گرفت و خود را به ورطه پرت کرد. این فرض بسیار آسان است، زیرا صیادان مروارید در دریای سرخ و عرب، یا غواصان حرفه ای از قبیله هندی Parawa هنوز هم همین کار را می کنند. آنها نه وسایل غواصی بلدند و نه ماسک. تمام تجهیزات آنها دقیقاً مانند صد یا هزار سال پیش باقی مانده است.

اما غواص غواص نیست. یک غواص در زیر آب فقط از آنچه طبیعت به او داده است استفاده می کند و یک غواص از دستگاه ها و تجهیزات ویژه ای استفاده می کند تا عمیق تر در آب شیرجه بزند و مدت بیشتری در آنجا بماند. یک غواص، حتی غواصی که به خوبی آموزش دیده باشد، نمی تواند بیش از یک دقیقه و نیم زیر آب بماند. حداکثر عمقی که می تواند به آن شیرجه بزند از 25-30 متر تجاوز نمی کند. تنها چند رکورددار می توانند نفس خود را به مدت 3-4 دقیقه حبس کنند و تا حدودی عمیق تر شیرجه بزنند.

اگر از چنین وسیله ساده ای به عنوان لوله تنفسی استفاده می کنید، می توانید مدت زیادی زیر آب بمانید. اما اگر عمق غوطه وری نتواند بیش از یک متر باشد، چه فایده ای دارد؟ واقعیت این است که در اعماق بیشتر استنشاق از طریق لوله دشوار است: برای غلبه بر فشار تنفسی که بر بدن انسان وارد می شود، به قدرت بیشتر عضلات قفسه سینه نیاز است، در حالی که ریه ها تحت فشار اتمسفر معمولی هستند.

قبلاً در دوران باستان، تلاش هایی برای استفاده از دستگاه های بدوی برای تنفس در اعماق کم انجام می شد. به عنوان مثال، با کمک وزنه، نوعی شناور زنگوله ای که وارونه شده بود به پایین پایین می آمد و غواص می توانست از منبع هوای این شناور استفاده کند. اما نفس کشیدن در چنین زنگی فقط برای چند دقیقه امکان پذیر بود، زیرا هوا به سرعت با دی اکسید کربن بازدم اشباع شد و برای تنفس نامناسب شد.

هنگامی که انسان شروع به کاوش در اقیانوس کرد، مشکلاتی با اختراع و ساخت دستگاه های غواصی لازم نه تنها برای تنفس، بلکه برای دید در آب نیز به وجود آمد. فردی که بینایی طبیعی دارد، در حالی که چشمان خود را در آب باز می کند، اشیاء اطراف را بسیار ضعیف می بیند، گویی در مه. این با این واقعیت توضیح داده می شود که ضریب شکست آب تقریباً برابر با ضریب شکست خود چشم است. بنابراین عدسی نمی تواند تصویر را روی شبکیه متمرکز کند و فوکوس تصویر بسیار پشت شبکیه است. معلوم می شود که یک فرد در آب بسیار دور بین می شود - تا به علاوه 20 دیوپتر و بیشتر. علاوه بر این، تماس مستقیم با دریا و حتی آب شیرین باعث سوزش و درد چشم می شود.

حتی قبل از اختراع عینک های زیر آب و ماسک های شیشه ای، غواصان قرن های گذشته بشقاب ها را جلوی چشمان خود محکم می کردند و آنها را با یک تکه پارچه آغشته به رزین مهر و موم می کردند. صفحات از نازک ترین بخش های صیقلی شاخ ساخته شده بودند و شفافیت خاصی داشتند. بدون چنین وسایلی انجام بسیاری از کارها در حین ساخت بنادر، تعمیق بنادر، یافتن و بالا بردن کشتی های غرق شده، بار و غیره غیرممکن بود.

در روسیه، در دوران پیتر اول، زمانی که کشور به ساحل دریا رسید، غواصی اهمیت عملی پیدا کرد.

روس همیشه به‌خاطر صنعتگرانش مشهور بوده است، پرتره‌ای تعمیم‌یافته از آن‌ها توسط نویسنده ارشوف در تصویر لفتی که یک کک انگلیسی را زیر پا گذاشته بود، خلق کرد. یکی از این صنعتگران زیر نظر پیتر اول در تاریخ فناوری ثبت شد. این افیم نیکونوف، دهقانی از روستای پوکروفسکویه در نزدیکی مسکو بود که در سال 1719 یک زیردریایی چوبی ("کشتی مخفی") ساخت و همچنین طرحی را پیشنهاد کرد. یک لباس غواصی چرمی با بشکه ای برای هوا که روی سر می پوشیدند و پنجره هایی برای چشم داشت. اما او نتوانست طرح لباس غواصی را به شرایط کاری مورد نیاز برساند، زیرا "کشتی مخفی" او در آزمایش مقاومت نکرد و در دریاچه غرق شد، در نتیجه از E. Nikonov وجوه محروم شد. البته مخترع نمی توانست بداند که در لباس غواصی خود با بشکه ای از هوا روی سر، یک فرد در هر صورت نمی تواند بیش از 2-3 دقیقه مقاومت کند.

مشکل تنفس زیر آب با تامین هوای تازه برای غواص برای چندین قرن قابل حل نبود. در قرون وسطی و حتی بعد از آن، مخترعان هیچ ایده ای در مورد فیزیولوژی تنفس و تبادل گاز در ریه ها نداشتند. در اینجا یک مثال است که در مرز افراد کنجکاو است. در سال 1774، مخترع فرانسوی Fremins طرحی را برای کار در زیر آب پیشنهاد کرد که شامل کلاه ایمنی است که توسط لوله های مسی به یک مخزن هوای کوچک متصل می شود. مخترع معتقد بود که تفاوت بین هوای استنشاقی و بازدمی فقط تفاوت دما است. او امیدوار بود که هوای بازدمی که از زیر آب از طریق لوله ها عبور می کند، خنک شود و دوباره قابل تنفس شود. و هنگامی که در حین آزمایش این دستگاه، غواص پس از دو دقیقه شروع به خفگی کرد، مخترع به طرز وحشتناکی شگفت زده شد.

هنگامی که مشخص شد برای اینکه یک فرد در زیر آب کار کند، باید به طور مداوم هوای تازه تامین شود، آنها شروع به فکر کردن در مورد راه هایی برای تامین آن کردند. در ابتدا سعی کردند از دم‌هایی مانند آهنگری برای این کار استفاده کنند. اما این روش نتوانست هوا را به عمق بیش از یک متر برساند - دم فشار لازم را ایجاد نکرد.

تنها در آغاز قرن نوزدهم یک پمپ هوا تحت فشار اختراع شد که هوا را تا عمق قابل توجهی در اختیار غواص قرار می داد.

برای یک قرن، پمپ هوا با دست هدایت می شد، سپس پمپ های مکانیکی ظاهر شدند.

اولین لباس‌های غواصی کلاه‌هایی داشتند که در پایین باز بودند و هوا از طریق شلنگ به داخل آن پمپ می‌شد. هوای بازدم از لبه باز کلاه خارج شد. غواصی با چنین لباسی، به اصطلاح، فقط می توانست در حالت عمودی کار کند، زیرا حتی یک شیب جزئی زیردریایی منجر به پر شدن کلاه ایمنی با آب شد. مخترعان این اولین لباس های غواصی، مستقل از یکدیگر، انگلیسی A. Siebe (1819) و مکانیک کرونشتات Gausen (در سال 1829) بودند. به زودی آنها شروع به تولید لباس های غواصی بهبودیافته کردند، که در آن کلاه ایمنی به ژاکت متصل می شد و هوای بازدمی با یک دریچه مخصوص از کلاه خارج می شد.

اما نسخه بهبودیافته لباس غواصی آزادی حرکت کامل را برای غواص فراهم نکرد. شلنگ هوای سنگین در کار اختلال ایجاد می کرد و دامنه حرکت را محدود می کرد. اگرچه این شلنگ برای زیردریایی حیاتی بود، اما اغلب علت مرگ او بود. این اتفاق زمانی رخ داد که شیلنگ توسط یک جسم سنگین فشرده شد یا با نشت هوا آسیب دید.

وظیفه توسعه و ساخت تجهیزات غواصی که در آن زیردریایی به تأمین هوا از منبع خارجی وابسته نباشد و در حرکات خود کاملاً آزاد باشد، با وضوح و ضرورت تمام شد.

بسیاری از مخترعان چالش طراحی چنین تجهیزات مستقلی را پذیرفتند. بیش از صد سال از ساخت اولین لباس غواصی می گذرد و تنها در اواسط قرن بیستم وسیله ای ظاهر شد که به نام معروف شد. غواصی. بخش اصلی تجهیزات غواصی دستگاه تنفس است که توسط کاشف مشهور فرانسوی اعماق اقیانوس ها، بعدها دانشمند مشهور جهان ژاک ایو کوستو و همکارش امیل گاگنان اختراع شد. در اوج جنگ جهانی دوم، در سال 1943، ژاک-ایو کوستو و دوستانش فیلیپ تایله و فردریک دوما برای اولین بار دستگاه جدیدی را برای غوطه وری در آب آزمایش کردند. Scuba (از لاتین aqua - water و انگلیسی ریه - lung) یک دستگاه کوله پشتی است که از سیلندرهای هوای فشرده و یک دستگاه تنفس تشکیل شده است. آزمایشات نشان داده است که دستگاه با دقت کار می کند، غواص به راحتی و بدون زحمت هوای تمیز و تازه را از یک سیلندر فولادی استنشاق می کند. غواص غواصی بدون احساس ناراحتی آزادانه شیرجه می زند و صعود می کند.

در طول عملیات، دنده غواصی از نظر ساختاری اصلاح شد، اما به طور کلی ساختار آن بدون تغییر باقی ماند. با این حال، هیچ تغییری در طراحی به تانک غواصی توانایی شیرجه زدن در عمق را نمی دهد. یک غواص مانند غواصی با لباس غواصی نرم که هوا را از طریق شلنگ دریافت می کند، نمی تواند بدون به خطر انداختن جان خود از سد عمق صد متری عبور کند. مانع اصلی در اینجا مشکل تنفس است.

هوایی که همه افراد روی سطح زمین تنفس می کنند، زمانی که یک غواص تا ارتفاع 40 تا 60 متری شیرجه می زند، مسمومیت هایی مشابه مسمومیت با الکل ایجاد می کند. با رسیدن به عمق مشخص شده، زیردریایی به طور ناگهانی کنترل اعمال خود را از دست می دهد، که اغلب به طرز غم انگیزی به پایان می رسد. مشخص شده است که دلیل اصلی چنین "مسمومیت عمیق" اثر نیتروژن تحت فشار بالا بر روی سیستم عصبی است. نیتروژن در سیلندرهای غواصی با هلیوم بی اثر جایگزین شد و "مسمومیت عمیق" متوقف شد، اما مشکل دیگری ظاهر شد. بدن انسان نسبت به درصد اکسیژن موجود در مخلوط استنشاقی بسیار حساس است. در فشار اتمسفر معمولی، هوایی که فرد تنفس می کند باید حدود 21 درصد اکسیژن داشته باشد. با چنین محتوای اکسیژنی در هوا، انسان تمام مسیر طولانی تکامل خود را طی کرده است. اگر در فشار معمولی، میزان اکسیژن به 16 درصد کاهش یابد، گرسنگی اکسیژن رخ می دهد که باعث از دست دادن ناگهانی هوشیاری می شود. برای یک فرد زیر آب، این وضعیت به ویژه خطرناک است. افزایش محتوای اکسیژن در مخلوط استنشاقی می تواند باعث مسمومیت شود که منجر به ادم ریوی و التهاب می شود. با افزایش فشار، خطر مسمومیت با اکسیژن افزایش می یابد. طبق محاسبات، در عمق 100 متری، مخلوط استنشاقی باید فقط 2-6 درصد اکسیژن داشته باشد و در عمق 200 متر - بیش از 1-3 درصد. بنابراین، ماشین های تنفس باید اطمینان حاصل کنند که ترکیب مخلوط استنشاقی با فرو رفتن زیردریایی در عمق تغییر می کند. حمایت پزشکی برای غواصی در اعماق دریا از یک فرد با لباس نرم از اهمیت بالایی برخوردار است.

از یک طرف مسمومیت با اکسیژن و از طرف دیگر خفگی ناشی از کمبود همان اکسیژن، دائماً فرد را در حال فرود به اعماق تهدید می کند. اما این کافی نیست. همه در حال حاضر در مورد به اصطلاح می دانند بیماری رفع فشار. بیایید به یاد بیاوریم که چیست. در فشار بالا، گازهایی که مخلوط تنفسی را تشکیل می دهند در خون غواص حل می شوند. بیشتر هوایی که غواص تنفس می کند نیتروژن است. اهمیت آن برای تنفس این است که اکسیژن را رقیق می کند. با کاهش سریع فشار، هنگامی که غواص به سطح بالا می رود، نیتروژن اضافی زمان حذف از طریق ریه ها را ندارد و حباب های نیتروژن در خون ایجاد می شود و خون به نظر می رسد که می جوشد. حباب های نیتروژن رگ های خونی کوچک را مسدود می کند و باعث ضعف، سرگیجه و گاهی از دست دادن هوشیاری می شود. اینها تظاهرات بیماری رفع فشار (آمبولی) هستند. هنگامی که حباب های نیتروژن (یا گاز دیگری که مخلوط تنفسی را تشکیل می دهد) وارد عروق بزرگ قلب یا مغز می شود، جریان خون در این اندام ها متوقف می شود، یعنی مرگ رخ می دهد.

برای جلوگیری از بیماری رفع فشار، صعود غواص باید به آرامی و با توقف انجام شود تا به اصطلاح رفع فشار از بدن اتفاق بیفتد، یعنی گاز محلول اضافی زمان داشته باشد که به تدریج از خون از طریق ریه ها خارج شود. بسته به عمق شیرجه، زمان صعود و تعداد توقف ها محاسبه می شود. اگر یک غواص چندین دقیقه را در اعماق زیاد سپری کند، زمان فرود و صعود او در چند ساعت محاسبه می شود.

آنچه گفته شد یک بار دیگر این حقیقت ساده را تأیید می کند که شخص نمی تواند در عنصر آبی زندگی کند که زمانی اجداد دور او را به دنیا آورده است و هرگز فلک زمین را ترک نخواهد کرد.

اما برای درک جهان، از جمله مطالعه اقیانوس، مردم به طور مداوم در تلاش برای تسلط بر عمق اقیانوس هستند. مردم با لباس غواصی نرم و بدون تجهیزاتی مانند تجهیزات غواصی غواصی عمیق انجام دادند.

اولین کسی که به عمق رکورد 135 متر فرود آمد مک نول آمریکایی در سال 1937 بود و دو سال بعد غواصان شوروی ال.کوبزار و پی ویگولارنی با تنفس مخلوط هلیوم به عمق 157 متر رسیدند. ده سال بعد از آن برای رسیدن به 200 متر طول کشید. دو غواص دیگر شوروی به نام های B. Ivanov و I. Vyskrebentsev در سال 1949 به این عمق فرود آمدند.

در سال 1958 دانشمندی که تخصصش دور از غواصی زیر آب بود به غواصی علاقه مند شد. او یک ریاضیدان جوان و در آن زمان ۲۶ ساله بود که قبلاً عنوان استادی در دانشگاه زوریخ داشت. هانس کلر. او به طور مخفیانه از متخصصان دیگر، تجهیزات را طراحی کرد، ترکیب مخلوط گازها و زمان رفع فشار را محاسبه کرد و آموزش را آغاز کرد. یک سال بعد با استفاده از دستگاهی به شکل زنگ غواصی به عمق 120 متری دریاچه زوریخ فرو رفت. جی. کلر به زمان‌های رفع فشار کوتاه رکوردشکنی دست یافت. اینکه چگونه به این امر دست یافت، راز او بود. او آرزوی رکورد جهانی در عمق غواصی را داشت.

نیروی دریایی ایالات متحده به کار G. Keller علاقه مند شد و شیرجه بعدی برای 4 دسامبر 1962 در خلیج کالیفرنیا برنامه ریزی شد. قرار بود G. Keller و روزنامه‌نگار انگلیسی پیتر اسمال از کشتی آمریکایی "Eureka" با استفاده از یک آسانسور زیر آب مخصوص ساخته شده تا عمق 300 متری پایین بیایند، جایی که پرچم‌های سوئیس و آمریکا را برافراشتند. از روی کشتی Eureka، شیرجه با استفاده از دوربین های تلویزیونی نظارت شد. بلافاصله پس از پایین آمدن آسانسور، تنها یک نفر روی صفحه ظاهر شد. مشخص شد که اتفاقی غیرمنتظره افتاده است. پس از آن مشخص شد که نشتی در آسانسور زیر آب وجود دارد و هر دو آبزیان هوشیاری خود را از دست دادند. وقتی آسانسور روی کشتی بلند شد، جی. کلر خیلی زود به خود آمد و پی اسمال قبل از بلند شدن آسانسور مرده بود. علاوه بر او، یکی دیگر از غواصان گروه پشتیبانی، دانش آموز K. Whittaker نیز جان باخت. جستجو برای یافتن جسد او بی نتیجه بود. اینها نتایج غم انگیز نقض قوانین ایمنی غواصی است.

به هر حال، G. Keller سپس بیهوده رکورد را تعقیب کرد: قبلاً در سال 1956، سه غواص شوروی - D. Limbens، V. Shalaev و V. Kurochkin - از عمق سیصد متر بازدید کردند.

در سال های بعد، عمیق ترین غواصی تا 600 متر بود! توسط غواصان شرکت فرانسوی Comex که در کار فنی در صنعت نفت در قفسه اقیانوس مشغول است، انجام شد.

یک غواص با لباس نرم و با پیشرفته ترین تجهیزات غواصی می تواند در عرض چند دقیقه در چنین عمقی بماند. ما نمی دانیم چه موارد فوری، چه دلایلی رهبران شرکت فرانسوی مذکور را مجبور به به خطر انداختن جان غواصان و فرستادن آنها به اعماق شدید کرد. با این حال، ما گمان می‌کنیم که دلیل در اینجا بی‌اهمیت‌ترین دلیل است - همان عشق بی‌علاقه به پول، به سود.

احتمالاً عمق 600 متری در حال حاضر از حد فیزیولوژیکی غواصی برای فردی که لباس غواصی نرم پوشیده است فراتر رفته است. به سختی نیازی به آزمایش بیشتر توانایی های بدن انسان وجود دارد؛ آنها بی حد و حصر نیستند. علاوه بر این، فرد قبلاً به عمقی بیش از 600 متر رفته است، اگرچه نه در لباس غواصی، بلکه در دستگاه های جدا شده از محیط خارجی. مدتهاست که برای محققین روشن شده است که تنها در محفظه های فلزی محکم، جایی که فشار هوا مطابق با فشار معمولی اتمسفر است، می توان فرد را بدون خطر جانی تا اعماق بسیار پایین برد. این بدان معنی است که قبل از هر چیز باید از استحکام و محکم بودن چنین محفظه هایی اطمینان حاصل کرد و یک منبع هوا با امکان حذف هوای خروجی یا احیای آن ایجاد کرد. در نهایت، چنین وسایلی اختراع شدند و محققان تا اعماق زیاد، درست تا اعماق شدید اقیانوس جهانی، در آنها فرود آمدند. این دستگاه ها نامیده می شوند باتیسفر و حمام. قبل از آشنایی با این دستگاه‌ها، از خوانندگان می‌خواهیم صبور باشند و تاریخچه مختصر این موضوع را در صفحه بعدی وب‌سایت دانش است قدرت مطالعه کنند.

اقیانوس جهانی که 71 درصد از سطح زمین را پوشانده است، از پیچیدگی و تنوع فرآیندهای در حال توسعه در آن شگفت زده می شود.

آبهای اقیانوس از سطح تا بزرگترین اعماق در حرکت مداوم هستند. این حرکات پیچیده آب، از جریان‌های عظیم اقیانوسی تا کوچک‌ترین گرداب‌ها، توسط نیروهای جزر و مدی برانگیخته می‌شوند و به عنوان جلوه‌ای از تعامل بین جو و اقیانوس عمل می‌کنند.

توده آب اقیانوس در عرض های جغرافیایی پایین گرمای دریافتی از خورشید را جمع می کند و این گرما را به عرض های جغرافیایی بالا منتقل می کند. توزیع مجدد گرما، به نوبه خود، فرآیندهای جوی خاصی را تحریک می کند. بنابراین، در منطقه همگرایی جریان های سرد و گرم در اقیانوس اطلس شمالی، طوفان های قدرتمندی به وجود می آیند. آنها به اروپا می رسند و اغلب آب و هوا را در سراسر قلمرو آن تا اورال تعیین می کنند.

مواد زنده اقیانوس ها در اعماق بسیار نابرابر توزیع شده اند. در مناطق مختلف اقیانوس، زیست توده به شرایط آب و هوایی و تامین نیتروژن و نمک های فسفر به آب های سطحی بستگی دارد. اقیانوس خانه انواع مختلفی از گیاهان و جانوران است. از باکتری ها و جلبک های سبز تک سلولی فیتوپلانکتون گرفته تا بزرگترین پستانداران روی زمین - نهنگ ها که وزن آنها به 150 تن می رسد همه موجودات زنده یک سیستم بیولوژیکی واحد را با قوانین وجودی و تکاملی خود تشکیل می دهند.

رسوبات سست بسیار آهسته در کف اقیانوس جمع می شوند. این اولین مرحله در تشکیل سنگ های رسوبی است. برای اینکه زمین شناسانی که روی زمین کار می کنند به درستی تاریخ زمین شناسی یک قلمرو معین را رمزگشایی کنند، لازم است فرآیندهای مدرن رسوب گذاری را با جزئیات مطالعه کنند.

همانطور که در دهه های اخیر مشخص شد، پوسته زمین در زیر اقیانوس بسیار متحرک است. رشته کوه ها، دره های شکاف عمیق و مخروط های آتشفشانی در کف اقیانوس شکل می گیرند. در یک کلام، کف اقیانوس با خشونت "زندگی می کند" و اغلب زلزله های شدیدی در آنجا رخ می دهد که امواج سونامی ویرانگر عظیم به سرعت در سطح اقیانوس می گذرد.

دانشمندان در تلاش برای کشف ماهیت اقیانوس - این کره بزرگ زمین با مشکلات خاصی روبرو می شوند که برای غلبه بر آنها باید از روش های تمام علوم طبیعی اصلی استفاده کنند: فیزیک، شیمی، ریاضیات، زیست شناسی، زمین شناسی. اقیانوس شناسی معمولاً به عنوان اتحادیه ای از علوم مختلف صحبت می شود، فدراسیونی از علوم که توسط موضوع تحقیق متحد شده است. این رویکرد به مطالعه ماهیت اقیانوس در میل طبیعی برای نفوذ بیشتر به اسرار آن و نیاز فوری به شناخت عمیق و جامع ویژگی های ماهیت آن منعکس می شود.

این مشکلات بسیار پیچیده هستند و باید توسط تیم بزرگی از دانشمندان و متخصصان حل شوند. برای تصور اینکه دقیقاً چگونه این کار انجام می شود، بیایید سه حوزه فعلی علم اقیانوس شناسی را در نظر بگیریم:

تعامل بین اقیانوس و جو؛
ساختار بیولوژیکی اقیانوس؛
زمین شناسی کف اقیانوس و منابع معدنی آن

قدیمی ترین کشتی تحقیقاتی شوروی "Vityaz" چندین سال کار خستگی ناپذیر را به پایان رسانده است. به بندر کالینینگراد رسید. شصت و پنجمین پرواز خداحافظی که بیش از دو ماه به طول انجامید به پایان رسید.

در اینجا آخرین ورودی "در حال اجرا" در فهرست کشتی یکی از جانبازان ناوگان اقیانوس شناسی ما است که بیش از سی سال سفر بیش از یک میلیون مایل را پشت سر گذاشت.

در گفتگو با خبرنگار پراودا، رئیس اکسپدیشن، پروفسور A. A. Aksenov، خاطرنشان کرد که شصت و پنجمین پرواز Vityaz، مانند همه پروازهای قبلی، موفقیت آمیز بود. تحقیقات جامع در مناطق اعماق دریای مدیترانه و اقیانوس اطلس داده های علمی جدیدی را به دست آورده است که دانش ما را در مورد حیات دریایی غنی می کند.

Vityaz به طور موقت در کالینینگراد مستقر خواهد شد. انتظار می رود که پس از آن به پایه ای برای ایجاد موزه اقیانوس جهانی تبدیل شود.

چندین سال است که دانشمندان بسیاری از کشورها روی پروژه بین المللی PIGAP (برنامه مطالعه فرآیندهای جوی جهانی) کار می کنند. هدف از این کار یافتن روشی قابل اعتماد برای پیش بینی آب و هوا است. نیازی به توضیح نیست که چقدر این مهم است. اطلاع از خشکسالی، سیل، بارندگی، بادهای شدید، گرما و سرما امکان پذیر خواهد بود...

تا کنون هیچ کس نمی تواند چنین پیش بینی کند. مشکل اصلی چیست؟ توصیف دقیق فرآیندهای تعامل بین اقیانوس و جو با معادلات ریاضی غیرممکن است.

تقریباً تمام آبی که به صورت باران و نور بر روی خشکی می ریزد از سطح اقیانوس وارد جو می شود. آب های اقیانوس در مناطق استوایی بسیار گرم می شوند و جریان ها این گرما را به عرض های جغرافیایی بالا می برند. گرداب های عظیمی بر فراز اقیانوس به وجود می آیند - طوفان هایی که آب و هوا را در خشکی تعیین می کنند.

اقیانوس آشپزخانه آب و هواست... اما ایستگاه های رصد دائمی آب و هوا در اقیانوس بسیار کم است. اینها چند جزیره و چندین ایستگاه شناور خودکار هستند.

دانشمندان در تلاشند تا یک مدل ریاضی از تعامل بین اقیانوس و جو بسازند، اما باید واقعی و دقیق باشد و برای این کار، کمبود داده در مورد وضعیت جو بالای اقیانوس وجود دارد.

یک راه حل در اندازه گیری بسیار دقیق و مستمر در منطقه کوچکی از اقیانوس از کشتی ها، هواپیماها و ماهواره های هواشناسی پیدا شد. چنین آزمایش بین المللی به نام تروپکس در سال 1974 در اقیانوس اطلس گرمسیری انجام شد و داده های بسیار مهمی برای ساخت یک مدل ریاضی به دست آمد.

شناخت کل سیستم جریانات در اقیانوس ضروری است. جریان ها گرما (و سرما) و نمک های معدنی مغذی لازم برای توسعه زندگی را حمل می کنند. مدت ها پیش، ملوانان شروع به جمع آوری اطلاعات در مورد جریان ها کردند. این در قرن 15-16 آغاز شد، زمانی که کشتی های بادبانی وارد اقیانوس باز شدند. امروزه همه ملوانان می دانند که نقشه های دقیق جریان های سطحی وجود دارد و از آنها استفاده می کنند. با این حال، در 20-30 سال گذشته، اکتشافاتی انجام شده است که نشان می دهد نقشه های فعلی چقدر نادرست هستند و تصویر کلی گردش اقیانوس چقدر پیچیده است.

در منطقه استوایی اقیانوس‌های آرام و اطلس، جریان‌های عمیق قدرتمندی کاوش، اندازه‌گیری و نقشه‌برداری شده‌اند. آنها به عنوان جریان کرامول در اقیانوس آرام و جریان لومونوسوف در اقیانوس اطلس شناخته می شوند.

در غرب اقیانوس اطلس، جریان متقابل عمیق آنتیلو-گویانا کشف شد. و در زیر گلف استریم معروف، جریان مخالف خلیج قرار داشت.

در سال 1970، دانشمندان شوروی مطالعه بسیار جالبی را انجام دادند. مجموعه ای از ایستگاه های شناور در اقیانوس اطلس گرمسیری نصب شد. در هر ایستگاه، جریان ها به طور مداوم در اعماق مختلف ثبت می شد. اندازه‌گیری‌ها شش ماه به طول انجامید و بررسی‌های هیدرولوژیکی به‌طور دوره‌ای در منطقه اندازه‌گیری انجام شد تا داده‌هایی در مورد الگوی کلی حرکت آب به دست آید. پس از پردازش و جمع بندی مواد اندازه گیری، یک الگوی کلی بسیار مهم پدید آمد. به نظر می رسد که ایده قبلی موجود در مورد ماهیت نسبتا یکنواخت جریان باد تجاری ثابت، که توسط بادهای تجاری شمالی برانگیخته می شود، با واقعیت مطابقت ندارد. این نهر، این رودخانه عظیم با سواحل مایع وجود ندارد.

گرداب‌ها و گرداب‌های عظیم به اندازه ده‌ها و حتی صدها کیلومتر در ناحیه جریان باد تجاری حرکت می‌کنند. مرکز چنین گردابی با سرعتی در حدود 10 سانتی متر بر ثانیه حرکت می کند، اما در حاشیه گرداب سرعت جریان بسیار بیشتر است. این کشف دانشمندان شوروی بعداً توسط محققان آمریکایی تأیید شد و در سال 1973 گرداب های مشابهی در سفرهای شوروی که در اقیانوس آرام شمالی کار می کردند ردیابی شدند.

در سال 1977-1978 آزمایش ویژه ای برای مطالعه ساختار گردابی جریان ها در منطقه دریای سارگاسو در غرب اقیانوس اطلس شمالی انجام شد. در یک منطقه بزرگ، اکسپدیشن های شوروی و آمریکایی به مدت 15 ماه به طور مداوم جریان را اندازه گیری کردند. این ماده عظیم هنوز به طور کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار نگرفته است، اما فرمول بندی این مسئله به خودی خود نیاز به اندازه گیری های عظیم و ویژه طراحی شده دارد.

توجه ویژه به گرداب های سینوپتیک در اقیانوس به این دلیل است که این گرداب ها هستند که بیشترین سهم انرژی فعلی را حمل می کنند. در نتیجه، مطالعه دقیق آنها می تواند دانشمندان را به طور قابل توجهی به حل مشکل پیش بینی بلندمدت آب و هوا نزدیک کند.

یکی دیگر از پدیده های جالب مرتبط با جریان های اقیانوسی در سال های اخیر کشف شده است. حلقه های بسیار پایداری به نام حلقه ها (حلقه ها) در شرق و غرب جریان قدرتمند اقیانوسی گلف استریم کشف شده است. گلف استریم مانند رودخانه دارای پیچ های قوی (پیچ و خم) است. در بعضی جاها پیچ و خم ها بسته می شود و حلقه ای تشکیل می شود که در آن دمای پایین به شدت در حاشیه و مرکز متفاوت است. چنین حلقه هایی در حاشیه جریان قدرتمند کوروشیو در شمال غربی اقیانوس آرام نیز ردیابی شده اند. مشاهدات ویژه حلقه‌ها در اقیانوس‌های اطلس و اقیانوس آرام نشان داد که این سازندها بسیار پایدار هستند و تفاوت قابل‌توجهی در دمای آب در حاشیه و داخل حلقه را برای 2-3 سال حفظ می‌کنند.

در سال 1969 برای اولین بار از کاوشگرهای ویژه برای اندازه گیری مداوم دما و شوری در اعماق مختلف استفاده شد. قبل از این، دما با دماسنج های جیوه ای در چندین نقطه در اعماق مختلف اندازه گیری می شد و آب از همان عمق در حمام سنج ها بالا می رفت. سپس شوری آب تعیین شد و مقادیر شوری و دما بر روی نمودار رسم شد. توزیع این خواص آب در عمق به دست آمد. اندازه‌گیری‌ها در نقاط مجزا (گسسته) حتی به ما اجازه نمی‌دهند که دمای آب با عمق تغییر کند، همانطور که توسط اندازه‌گیری‌های مداوم با یک پروب نشان داده شده است.

معلوم شد که کل توده آب از سطح تا اعماق زیاد به لایه های نازک تقسیم می شود. اختلاف دمای لایه های افقی مجاور به چند دهم درجه می رسد. این لایه‌ها از چند سانتی‌متر تا چند متر ضخامت دارند، گاهی برای چند ساعت وجود دارند، گاهی در چند دقیقه ناپدید می‌شوند.

اولین اندازه گیری ها که در سال 1969 انجام شد، به نظر بسیاری یک پدیده تصادفی در اقیانوس بود. بدبینان گفتند که غیرممکن است که امواج و جریان های عظیم اقیانوس آب را با هم مخلوط نکنند. اما در سال های بعد، هنگامی که صداگذاری ستون آب با ابزار دقیق در سراسر اقیانوس انجام شد، مشخص شد که ساختار لایه نازک ستون آب در همه جا و همیشه یافت می شود. دلایل این پدیده کاملاً مشخص نیست. تا کنون آنها آن را اینگونه توضیح می دهند: به یک دلیل یا دلایل دیگر، مرزهای نسبتاً واضح متعددی در ستون آب ظاهر می شوند و لایه هایی با تراکم های مختلف را از هم جدا می کنند. در مرز دو لایه با چگالی های مختلف، امواج داخلی به راحتی ایجاد می شود که آب را مخلوط می کند. در فرآیند تخریب امواج داخلی، لایه های همگن جدید ظاهر می شوند و مرزهای لایه ها در اعماق دیگر تشکیل می شوند. بنابراین این فرآیند بارها تکرار می شود، عمق و ضخامت لایه های با مرزهای تیز تغییر می کند، اما ویژگی کلی ستون آب بدون تغییر باقی می ماند.

در سال 1979، مرحله آزمایشی برنامه بین المللی برای مطالعه فرآیندهای جوی جهانی (PIGAP) آغاز شد. چندین ده کشتی، ایستگاه‌های رصد خودکار در اقیانوس، هواپیماهای ویژه و ماهواره‌های هواشناسی، مجموعه وسیعی از تجهیزات تحقیقاتی در سراسر اقیانوس جهانی کار می‌کنند. همه شرکت کنندگان در این آزمایش بر اساس یک برنامه واحد کار می کنند تا با مقایسه مواد آزمایش بین المللی، بتوان یک مدل جهانی از وضعیت جو و اقیانوس ساخت.

اگر در نظر بگیریم که علاوه بر وظیفه کلی یافتن روشی قابل اعتماد برای پیش بینی آب و هوای بلندمدت، دانستن بسیاری از حقایق خاص ضروری است، آنگاه وظیفه کلی فیزیک اقیانوس ها بسیار بسیار پیچیده به نظر می رسد: روش های اندازه گیری، ابزارهایی که عملکرد آنها مبتنی بر استفاده از مدرن ترین مدارهای الکترونیکی است ، پردازش اطلاعات دریافتی با استفاده اجباری از رایانه بسیار دشوار است. ساخت مدل های ریاضی بسیار پیچیده و اصلی از فرآیندهای توسعه یافته در ستون آب اقیانوس و در مرز با جو. انجام آزمایشات گسترده در مناطق مشخص اقیانوس. اینها ویژگی های کلی تحقیقات مدرن در زمینه فیزیک اقیانوس ها است.

مشکلات خاصی هنگام مطالعه مواد زنده در اقیانوس بوجود می آید. اخیراً، مواد لازم برای توصیف کلی ساختار بیولوژیکی اقیانوس به دست آمده است.

فقط در سال 1949 حیات در اعماق بیش از 6000 متر کشف شد. بعداً، جانوران اعماق دریا - جانوران فوق العاده پرتگاه - به یک موضوع بسیار جالب برای تحقیقات ویژه تبدیل شد. در چنین اعماق، شرایط زندگی در مقیاس زمانی زمین شناسی بسیار پایدار است. بر اساس شباهت جانوران فوق العاده پرتگاه، می توان اتصالات قبلی حوضه های اقیانوسی را ایجاد کرد و شرایط جغرافیایی گذشته زمین شناسی را احیا کرد. به عنوان مثال، دانشمندان با مقایسه جانوران اعماق دریای کارائیب و شرق اقیانوس آرام، دریافتند که در گذشته زمین شناسی هیچ تنگه پاناما وجود نداشته است.

کمی بعد، کشف شگفت انگیزی انجام شد - نوع جدیدی از حیوانات در اقیانوس کشف شد - pogonophora. مطالعه کامل آناتومی و طبقه بندی سیستماتیک آنها محتوای یکی از آثار برجسته در زیست شناسی مدرن - مونوگراف "Pogonophores" اثر A. V. Ivanov را تشکیل داد. این دو مثال نشان می دهد که مطالعه توزیع حیات در اقیانوس ها و حتی بیشتر از آن، الگوهای کلی عملکرد سیستم های بیولوژیکی اقیانوس چقدر دشوار بوده است.

با مقایسه حقایق متفاوت و مقایسه زیست شناسی گروه های اصلی گیاهان و جانوران، دانشمندان به نتایج مهمی دست یافته اند. کل تولید بیولوژیکی اقیانوس جهانی تا حدودی کمتر از مقدار مشابهی است که کل منطقه خشکی را مشخص می کند، علیرغم این واقعیت که منطقه اقیانوس 2.5 برابر بزرگتر از خشکی است. این به دلیل این واقعیت است که مناطق با بهره وری بیولوژیکی بالا، حاشیه اقیانوس و مناطق بالا آمدن آبهای عمیق هستند. بقیه اقیانوس یک بیابان تقریبا بی جان است که فقط شکارچیان بزرگ را می توان در آن یافت. تنها مرجان های مرجانی کوچک واحه های جدا شده در صحرای اقیانوس هستند.

یافته مهم دیگر مربوط به ویژگی های کلی شبکه های غذایی اقیانوس ها است. اولین حلقه در زنجیره غذایی، فیتوپلانکتون جلبک سبز تک سلولی است. پیوند بعدی زئوپلانکتون است، سپس ماهی های پلانکتیو و شکارچیان. حیوانات شیری - بنتوس ها که غذای ماهی نیز هستند - ضروری هستند.

بازتولید در هر سطح از ارزش غذایی به گونه ای است که زیست توده تولیدی 10 برابر بیشتر از مصرف آن است. به عبارت دیگر، به عنوان مثال، 90٪ از فیتوپلانکتون ها به طور طبیعی می میرند و تنها 10٪ به عنوان غذا برای زئوپلانکتون ها استفاده می شود. همچنین مشخص شده است که سخت پوستان زئوپلانکتون، مهاجرت روزانه عمودی را در جستجوی غذا انجام می دهند. اخیراً امکان کشف لخته های باکتری در رژیم غذایی سخت پوستان زئوپلانکتون وجود داشت و این نوع غذا تا 30 درصد از حجم کل را تشکیل می داد. نتیجه کلی تحقیقات مدرن در زیست شناسی اقیانوسی این است که یک رویکرد پیدا شده و اولین مدل ریاضی بلوک سیستم اکولوژیکی اقیانوس باز ساخته شده است. این اولین قدم به سوی تنظیم مصنوعی بهره وری بیولوژیکی اقیانوس است.

زیست شناسان از چه روش هایی در اقیانوس استفاده می کنند؟

اول از همه، انواع وسایل ماهیگیری. موجودات پلانکتون کوچک با تورهای مخروطی مخصوص گرفتار می شوند. در نتیجه صید، مقدار متوسط پلانکتون بر حسب واحد وزن در واحد حجم آب به دست می آید. از این تورها می توان برای صید افق های منفرد ستون آب یا فیلتر کردن آب از یک عمق معین به سطح استفاده کرد. حیوانات پایین با ابزارهای مختلفی که در امتداد پایین بکسل می شوند، گرفتار می شوند. ماهی ها و سایر موجودات نکتون توسط ترال های میان آب صید می شوند.

روش های منحصر به فردی برای مطالعه روابط تغذیه ای گروه های مختلف پلانکتون استفاده می شود. موجودات زنده با مواد رادیواکتیو علامت گذاری می شوند و سپس میزان و سرعت چرا در حلقه بعدی زنجیره غذایی مشخص می شود.

در سال های اخیر روش های فیزیکی برای تعیین غیرمستقیم مقدار پلانکتون در آب مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از این روش‌ها مبتنی بر استفاده از پرتو لیزر است که لایه سطحی آب در اقیانوس را کاوش می‌کند و داده‌هایی را درباره مقدار کل فیتوپلانکتون ارائه می‌دهد. روش فیزیکی دیگر مبتنی بر استفاده از توانایی موجودات پلانکتون برای درخشش - بیولومینسانس است. یک حمام سنج پروب مخصوص در آب غوطه ور می شود و در حین غواصی، شدت نورتابی به عنوان شاخصی از مقدار پلانکتون ثبت می شود. این روش ها به سرعت و به طور کامل توزیع پلانکتون را در چندین نقطه صدا مشخص می کنند.

یک عنصر مهم در مطالعه ساختار بیولوژیکی اقیانوس، تحقیقات شیمیایی است. محتوای مواد مغذی (نمک های معدنی نیتروژن و فسفر)، اکسیژن محلول و تعدادی دیگر از ویژگی های مهم زیستگاه موجودات با روش های شیمیایی تعیین می شود. هنگام مطالعه نواحی ساحلی با بهره وری بالا - مناطق بالارونده، تعیین دقیق شیمیایی به ویژه مهم است. در اینجا، با وزش بادهای منظم و شدید از سواحل، تجمع شدید آب رخ می دهد که با بالا آمدن آب های عمیق و توزیع آنها در ناحیه کم عمق قفسه همراه است. آبهای عمیق حاوی مقادیر قابل توجهی نمک معدنی نیتروژن و فسفر در محلول هستند. در نتیجه، فیتوپلانکتون ها در منطقه بالا آمدن شکوفا می شوند و در نهایت، منطقه ای از تجمع ماهی های تجاری تشکیل می شود.

پیش بینی و ثبت ماهیت خاص زیستگاه در منطقه بالا آمدن با استفاده از روش های شیمیایی انجام می شود. بنابراین، در زیست شناسی، مسئله روش های تحقیق قابل قبول و کاربردی در زمان ما به صورت جامع حل می شود. در حالی که به طور گسترده از روش های سنتی زیست شناسی استفاده می شود، محققان به طور فزاینده ای از روش های فیزیک و شیمی استفاده می کنند. پردازش مواد و همچنین تعمیم آنها در قالب مدل های بهینه شده با استفاده از روش های ریاضیات مدرن انجام می شود.

در زمینه مطالعه زمین شناسی اقیانوس ها در طول 30 سال گذشته، آنقدر حقایق جدید به دست آمده است که بسیاری از ایده های سنتی باید به طور اساسی تغییر می کردند.

فقط 30 سال پیش، اندازه گیری عمق کف اقیانوس بسیار دشوار بود. لازم بود یک قطعه سنگین را با بار معلق روی یک کابل فولادی بلند در آب پایین بیاوریم. علاوه بر این، نتایج اغلب اشتباه بود و نقاط با عمق اندازه گیری شده صدها کیلومتر از یکدیگر فاصله داشتند. بنابراین، ایده غالب این بود که گستره وسیع کف اقیانوس به عنوان دشت های غول پیکر باشد.

در سال 1937 برای اولین بار از روش جدیدی برای اندازه گیری عمق استفاده شد که بر اساس تأثیر بازتاب سیگنال صوتی از پایین بود.

اصل اندازه گیری عمق با یک اکو صداگذار بسیار ساده است. ویبراتور مخصوصی که در قسمت پایین بدنه کشتی نصب شده است سیگنال های صوتی ضربانی را منتشر می کند. سیگنال ها از سطح پایین منعکس می شوند و توسط دستگاه دریافت کننده صداگیر اکو ضبط می شوند. زمان رفت و برگشت سیگنال به عمق بستگی دارد و در حین حرکت کشتی، یک نمایه پیوسته از پایین روی نوار کشیده می شود. مجموعه ای از این پروفیل ها که با فواصل نسبتاً کوتاه از هم جدا شده اند، ترسیم خطوطی با عمق مساوی بر روی نقشه - ایزوبات ها - و به تصویر کشیدن نقش برجسته پایین را امکان پذیر می کند.

اندازه‌گیری عمق با دستگاه‌های اکو، درک قبلی دانشمندان از توپوگرافی کف اقیانوس را تغییر داد.

چه شکلی است؟

نواری از ساحل کشیده شده است که به آن فلات قاره می گویند. اعماق در فلات قاره معمولاً از 200-300 متر تجاوز نمی کند.

در ناحیه بالایی فلات قاره یک دگرگونی مداوم و سریع نقش برجسته وجود دارد. ساحل تحت فشار امواج عقب نشینی می کند و در عین حال انباشته های بزرگی از زباله در زیر آب ظاهر می شود. در اینجا است که رسوبات بزرگی از ماسه، شن و سنگریزه تشکیل می شود - مصالح ساختمانی عالی که توسط خود طبیعت خرد و مرتب شده است. تفک های مختلف، خاکریزها، میله ها به نوبه خود ساحل را در مکان دیگری می سازند، تالاب ها را جدا می کنند و دهانه رودخانه ها را مسدود می کنند.

در منطقه گرمسیری اقیانوس، جایی که آب بسیار تمیز و گرم است، ساختارهای مرجانی باشکوهی رشد می کنند - صخره های ساحلی و سد. آنها تا صدها کیلومتر کشیده می شوند. صخره‌های مرجانی سرپناهی برای ارگانیسم‌های مختلف فراهم می‌کنند و با هم یک سیستم بیولوژیکی پیچیده و خارق‌العاده را تشکیل می‌دهند. در یک کلام، منطقه قفسه بالایی با یک زندگی زمین شناسی پر جنب و جوش "زندگی" می کند.

در اعماق 100-200 متری، به نظر می رسد فرآیندهای زمین شناسی یخ می زنند. نقش برجسته تراز می شود و سنگ بستر بسیاری در پایین وجود دارد. تخریب سنگ ها بسیار کند است.

در لبه بیرونی قفسه، رو به اقیانوس، قطره سطح پایین تندتر می شود. گاهی اوقات شیب به 40-50 درجه می رسد. این یک شیب قاره ای است. سطح آن توسط دره های زیر آب تشریح می شود. در اینجا فرآیندهای شدید و گاه فاجعه بار اتفاق می افتد. گل و لای در دامنه های دره های زیر آب جمع می شود. گاهی اوقات، پایداری تجمعات به طور ناگهانی شکسته می شود و یک جریان گلی در امتداد کف دره می افتد.

جریان گل به دهانه دره می رسد و در اینجا بخش عمده ای از شن و ماسه و بقایای بزرگ که رسوب کرده اند، مخروط آبرفتی را تشکیل می دهند - یک دلتای زیر آب. یک جریان کدورت فراتر از پای قاره ای ظاهر می شود. اغلب مخروط افکنه های منفرد به هم متصل می شوند و یک نوار پیوسته از رسوبات سست با ضخامت زیاد در پای قاره ای تشکیل می شود.

53 درصد از سطح زیرین را کف اقیانوس اشغال کرده است، منطقه ای که تا همین اواخر یک دشت محسوب می شد. در واقع، نقش برجسته کف اقیانوس بسیار پیچیده است: بالا آمدن ساختارها و منشأهای مختلف آن را به حوضه های عظیم تقسیم می کند. اندازه حوضه های اقیانوسی را می توان حداقل از یک مثال تخمین زد: حوضه های شمالی و شرقی اقیانوس آرام مساحتی بزرگتر از کل آمریکای شمالی را اشغال می کنند.

در سطح وسیعی از خود حوضه ها، زمین تپه ای غالب است؛ گاهی اوقات کوه های دریایی جداگانه وجود دارد. ارتفاع کوه های اقیانوسی به 5-6 کیلومتر می رسد و قله های آنها اغلب بالای آب قرار می گیرند.

در مناطق دیگر، کف اقیانوس توسط موج های عظیم و ملایم به عرض چند صد کیلومتر عبور می کند. به طور معمول، جزایر آتشفشانی در این باروها قرار دارند. به عنوان مثال، در اقیانوس آرام، دیوار هاوایی وجود دارد که روی آن زنجیره ای از جزایر با آتشفشان های فعال و دریاچه های گدازه وجود دارد.

مخروط های آتشفشانی در بسیاری از نقاط از کف اقیانوس بلند می شوند. گاهی اوقات بالای یک آتشفشان به سطح آب می رسد و سپس جزیره ای ظاهر می شود. برخی از این جزایر به تدریج در حال نابودی و پنهان شدن در زیر آب هستند.

صدها مخروط آتشفشانی در اقیانوس آرام با آثار موجی آشکار بر روی قله های مسطح آنها، در عمق 1000-1300 متری زیر آب کشف شده است.

تکامل آتشفشان ها ممکن است متفاوت باشد. مرجان های صخره ساز در بالای آتشفشان مستقر می شوند. همانطور که مرجان ها به آرامی غرق می شوند، صخره ها را می سازند و با گذشت زمان، یک جزیره حلقوی تشکیل می شود - یک جزیره مرجانی با یک تالاب در وسط. رشد یک صخره مرجانی می تواند برای مدت بسیار طولانی ادامه یابد. حفاری بر روی برخی از جزایر اقیانوس آرام برای تعیین ضخامت سنگ‌های آهکی مرجانی انجام شده است. معلوم شد که به 1500 می رسد. این بدان معنی است که بالای آتشفشان به آرامی غرق شد - بیش از 20 هزار سال.

با مطالعه توپوگرافی پایین و ساختار زمین شناسی پوسته جامد اقیانوس، دانشمندان به نتایج جدیدی رسیدند. پوسته زمین در زیر کف اقیانوس بسیار نازک تر از قاره ها بود. در قاره ها، ضخامت پوسته جامد زمین - لیتوسفر - به 50-60 کیلومتر می رسد و در اقیانوس از 5-7 کیلومتر تجاوز نمی کند.

همچنین مشخص شد که لیتوسفر زمین و اقیانوس در ترکیب سنگ متفاوت است. در زیر لایه سنگ های سست - محصولات تخریب سطح زمین، یک لایه گرانیتی ضخیم وجود دارد که توسط یک لایه بازالت زیر آن قرار گرفته است. در اقیانوس، لایه گرانیتی وجود ندارد و رسوبات سست مستقیماً روی بازالت ها قرار دارند.

حتی مهمتر از آن کشف سیستم وسیعی از رشته کوه در کف اقیانوس بود. سیستم کوهستانی پشته های میان اقیانوسی در سراسر اقیانوس ها به طول 80000 کیلومتر امتداد دارد. از نظر اندازه، پشته های زیر آب فقط با بزرگترین کوه های روی زمین، برای مثال هیمالیا قابل مقایسه هستند. تاج پشته های زیردریایی معمولاً توسط دره های عمیق از طول بریده می شوند که به آن دره های شکاف یا شکاف گفته می شود. ادامه آنها را می توان در خشکی ردیابی کرد.

دانشمندان دریافته اند که سیستم شکاف جهانی یک پدیده بسیار مهم در توسعه زمین شناسی کل سیاره ما است. دوره ای از مطالعه دقیق سیستم منطقه شکاف آغاز شد و به زودی چنان داده های قابل توجهی به دست آمد که تغییر شدیدی در ایده ها در مورد تاریخ زمین شناسی زمین ایجاد شد.

اکنون دانشمندان دوباره به فرضیه نیمه فراموش شده رانش قاره ای روی آورده اند که توسط دانشمند آلمانی A. Wegener در آغاز قرن بیان شده است. مقایسه دقیق خطوط قاره های جدا شده توسط اقیانوس اطلس انجام شد. در همان زمان، Ya.Bullard، ژئوفیزیکدان، خطوط اروپا و آمریکای شمالی، آفریقا و آمریکای جنوبی را نه در امتداد خطوط ساحلی، بلکه در امتداد خط میانی شیب قاره، تقریباً در امتداد همسانی 1000 متری ترکیب کرد. خطوط کلی هر دو ساحل اقیانوس به قدری دقیق منطبق شد که حتی افراد بدبین هم نمی توانستند در حرکت افقی عظیم واقعی قاره ها شک کنند.

به ویژه داده‌های به‌دست‌آمده در طول بررسی‌های ژئومغناطیسی در ناحیه پشته‌های میان اقیانوسی قانع‌کننده بود. معلوم شد که گدازه بازالتی فوران شده به تدریج به دو طرف تاج پشته حرکت می کند. بنابراین، شواهد مستقیمی از انبساط اقیانوس ها، گسترش پوسته زمین در منطقه شکاف و بر اساس آن، رانش قاره به دست آمد.

حفاری عمیق در اقیانوس که چندین سال است توسط کشتی آمریکایی گلومار چلنجر انجام شده است، بار دیگر واقعیت گسترش اقیانوس ها را تأیید کرد. آنها حتی میانگین انبساط اقیانوس اطلس را - چندین سانتی متر در سال - تعیین کردند.

همچنین می توان افزایش لرزه خیزی و آتشفشانی در حاشیه اقیانوس ها را توضیح داد.

همه این داده های جدید به عنوان پایه ای برای ایجاد یک فرضیه (که اغلب نظریه نامیده می شود، استدلال های آن بسیار قانع کننده هستند) در مورد تکتونیک (تحرک) صفحات لیتوسفر بود.

فرمول اولیه این نظریه متعلق به دانشمندان آمریکایی G. Hess و R. Dietz است. بعدها توسط دانشمندان شوروی، فرانسوی و سایر دانشمندان توسعه و تکمیل شد. معنای نظریه جدید به این ایده می رسد که پوسته صلب زمین - لیتوسفر - به صفحات جداگانه تقسیم می شود. این صفحات حرکات افقی را تجربه می کنند. نیروهایی که صفحات لیتوسفر را به حرکت در می آورند، توسط جریان های همرفتی، یعنی جریان های ماده مایع آتشین عمیق زمین ایجاد می شوند.

گسترش صفحات به طرفین با تشکیل برآمدگی های میان اقیانوسی همراه است که بر روی تاج آنها شکاف های شکافی ظاهر می شود. گدازه بازالتی از میان شکاف ها جاری می شود.

در نواحی دیگر، صفحات لیتوسفر نزدیکتر می شوند و با هم برخورد می کنند. در این برخوردها معمولاً لبه یک صفحه زیر صفحه دیگر حرکت می کند. در حاشیه اقیانوس ها، چنین مناطق زیر رانش مدرنی شناخته شده است که اغلب زلزله های قوی در آنها رخ می دهد.

تئوری تکتونیک صفحه با حقایق بسیاری که در پانزده سال گذشته در اقیانوس به دست آمده است، پشتیبانی می شود.

اساس کلی ایده های مدرن در مورد ساختار داخلی زمین و فرآیندهای رخ داده در اعماق آن، فرضیه کیهانی آکادمیک O. Yu. Schmidt است. طبق عقاید او، زمین نیز مانند سایر سیارات منظومه شمسی، از چسبیدن ماده سرد یک ابر غبار به هم تشکیل شده است. رشد بیشتر زمین با گرفتن بخش‌های جدیدی از ماده شهاب‌سنگ هنگام عبور از ابر غباری که زمانی خورشید را احاطه کرده بود، رخ داد. با رشد سیاره، شهاب‌سنگ‌های سنگین (آهنی) غرق شدند و شهاب‌سنگ‌های سبک (سنگ) شناور شدند. این فرآیند (جداسازی، تمایز) به قدری قدرتمند بود که در داخل سیاره این ماده ذوب شد و به بخش نسوز (سنگین) و بخش قابل ذوب (سبک تر) تقسیم شد. در همان زمان، گرمایش رادیواکتیو نیز در بخش‌های داخلی زمین فعال بود. همه این فرآیندها منجر به تشکیل یک هسته داخلی سنگین، یک هسته بیرونی سبک تر، یک گوشته پایین و بالایی شد. داده ها و محاسبات ژئوفیزیک نشان می دهد که انرژی عظیمی در روده های زمین کمین کرده است که واقعاً قادر به دگرگونی های تعیین کننده پوسته جامد - لیتوسفر است.

بر اساس فرضیه کیهانی O. 10. Schmidt، آکادمیسین A.P. Vinogradov یک نظریه ژئوشیمیایی در مورد منشاء اقیانوس ایجاد کرد. A.P. Vinogradov با محاسبات دقیق و همچنین آزمایش هایی برای مطالعه تمایز ماده مذاب شهاب سنگ ها نشان داد که توده آب اقیانوس و جو زمین در فرآیند گاززدایی از ماده گوشته بالایی تشکیل شده است. این روند در زمان ما ادامه دارد. در گوشته بالایی، تمایز پیوسته ماده در واقع رخ می دهد و ذوب پذیرترین قسمت آن به صورت گدازه بازالتی به سطح لیتوسفر نفوذ می کند.

ایده ها در مورد ساختار پوسته زمین و دینامیک آن به تدریج دقیق تر می شوند.

در سال 1973 و 1974 یک سفر غیرمعمول زیر آب در اقیانوس اطلس انجام شد. در یک منطقه از پیش انتخاب شده از خط الراس میانی آتلانتیک، غواصی زیردریایی ها در اعماق دریا انجام شد و بخش کوچک اما بسیار مهمی از کف اقیانوس به طور دقیق مورد بررسی قرار گرفت.

دانشمندان با کاوش کف از کشتی های سطحی در طول آماده سازی سفر، توپوگرافی پایین را به طور دقیق مورد مطالعه قرار دادند و منطقه ای را کشف کردند که در آن یک دره عمیق در امتداد تاج یک خط الراس زیر آب - یک دره شکاف وجود داشت. در همین منطقه یک گسل تبدیلی وجود دارد که به وضوح در نقش برجسته، عرضی به تاج یال و تنگه شکاف نشان داده شده است.

این ساختار معمولی پایین - یک دره شکاف، یک گسل تبدیل، آتشفشان های جوان - از سه کشتی زیر آب مورد بررسی قرار گرفت. این اکسپدیشن شامل حمامی فرانسوی "Archimedes" با کشتی ویژه "Marseille Le Bihan"، زیردریایی فرانسوی "Siana" با کشتی "Norua"، کشتی تحقیقاتی آمریکایی "Knorr"، زیردریایی آمریکایی "Alvin" با کشتی "لولو" .

در مجموع 51 غواصی در اعماق دریا طی دو فصل انجام شد.

هنگام انجام غواصی در اعماق دریا تا ارتفاع 3000 متری، خدمه کشتی های زیر آب با مشکلاتی مواجه شدند.

اولین چیزی که در ابتدا تحقیقات را بسیار پیچیده کرد، ناتوانی در تعیین مکان وسیله نقلیه زیر آب در شرایط زمین های بسیار تشریح شده بود.

وسیله نقلیه زیر آب باید حرکت می کرد در حالی که فاصله آن از پایین بیش از 5 متر حفظ نمی شد. در شیب های تند و عبور از دره های باریک، حمام و زیردریایی نمی توانستند از سیستم فانوس صوتی استفاده کنند، زیرا کوه های زیر آب از عبور سیگنال ها جلوگیری می کردند. به همین دلیل یک سیستم روی کشتی بر روی شناورهای پشتیبانی راه اندازی شد که به کمک آن محل دقیق شناور زیر آب مشخص شد. شناور پشتیبانی خودروی زیر آب را زیر نظر گرفته و حرکت آن را کنترل می کند. گاهی اوقات خطر مستقیمی برای وسیله نقلیه زیر آب وجود داشت و یک روز چنین وضعیتی پیش می آمد.

در 17 ژوئیه 1974، زیردریایی آلوین به معنای واقعی کلمه در یک شکاف باریک گیر کرد و دو ساعت و نیم تلاش کرد تا از تله خارج شود. خدمه آلوین تدبیر و خونسردی شگفت انگیزی از خود نشان دادند - پس از ترک تله، آنها به سطح نیامدند، اما دو ساعت دیگر به کاوش ادامه دادند.

علاوه بر مشاهدات و اندازه‌گیری‌های مستقیم از شناورها، عکس‌برداری و جمع‌آوری نمونه، حفاری در منطقه اعزامی از کشتی معروف گلومار چلنجر انجام شد.

در نهایت، اندازه‌گیری‌های ژئوفیزیکی به‌طور منظم از کشتی تحقیقاتی Knorr گرفته شد و کار ناظران شناور را تکمیل کرد.

در نتیجه، 91 کیلومتر مشاهدات مسیر، 23 هزار عکس در منطقه کوچکی از پایین تهیه شد، بیش از 2 تن نمونه سنگ جمع آوری شد و بیش از 100 فیلم ضبط شد.

نتایج علمی این اکسپدیشن (معروف به معروف) بسیار مهم است. برای اولین بار، وسایل نقلیه زیر آب نه تنها برای مشاهده دنیای زیر آب، بلکه برای تحقیقات هدفمند زمین شناسی، مشابه بررسی های دقیقی که زمین شناسان در خشکی انجام می دهند، مورد استفاده قرار گرفتند.

برای اولین بار، شواهد مستقیمی از حرکت صفحات لیتوسفر در امتداد مرزها به دست آمد. در این مورد، مرز بین صفحات آمریکایی و آفریقایی مورد بررسی قرار گرفت.

عرض زون که بین صفحات متحرک لیتوسفر قرار دارد تعیین شد. به طور غیرمنتظره ای مشخص شد که این ناحیه، جایی که پوسته زمین سیستمی از شکاف ها را تشکیل می دهد و گدازه های بازالتی به سطح زیرین می ریزند، یعنی پوسته زمین جدیدی تشکیل می شود، این منطقه کمتر از یک کیلومتر عرض دارد.

یک کشف بسیار مهم در دامنه تپه های زیر آب انجام شد. در یکی از غواصی های زیردریایی سیانا، قطعات شل شکافدار در دامنه تپه کشف شد که بسیار متفاوت از قطعات مختلف گدازه بازالتی بود. پس از روکش سیانا مشخص شد که سنگ معدن منگنز است. بررسی دقیق‌تر منطقه‌ای که سنگ‌های منگنز در آن توزیع می‌شوند، منجر به کشف یک ذخایر هیدروترمال باستانی در سطح کف شد. غواصی های مکرر مواد جدیدی به دست آورد که ثابت می کند در واقع به دلیل ظهور آب های حرارتی از اعماق کف به سطح کف، سنگ آهن و منگنز در این ناحیه کوچک از کف قرار دارد.

در طول سفر، مشکلات فنی زیادی به وجود آمد و نارسایی‌هایی به وجود آمد، اما تجربه گرانبهایی از تحقیقات هدفمند زمین‌شناسی که در دو فصل به دست آمد، نیز از نتایج مهم این آزمایش اقیانوس‌شناسی خارق‌العاده است.

روش های مطالعه ساختار پوسته زمین در اقیانوس در برخی ویژگی ها متفاوت است. توپوگرافی پایین نه تنها با کمک صداگیرهای اکو، بلکه همچنین مکان یاب های اسکن جانبی و اکوی صداگیرهای ویژه، که تصویری از نقش برجسته را در یک نوار برابر با عمق مکان ارائه می دهد، مورد مطالعه قرار می گیرد. این روش‌های جدید نتایج دقیق‌تری را ارائه می‌کنند و اجازه می‌دهند نقش برجسته‌تر با دقت بیشتری روی نقشه‌ها به تصویر کشیده شود.

در کشتی‌های تحقیقاتی، بررسی‌های گرانشی با استفاده از وزن‌سنج‌های درونی انجام می‌شود و ناهنجاری‌های مغناطیسی بررسی می‌شوند. این داده ها قضاوت درباره ساختار پوسته زمین در زیر اقیانوس را ممکن می سازد. روش اصلی تحقیق، صداگذاری لرزه ای است. یک بار کوچک انفجاری در ستون آب قرار می گیرد و یک انفجار ایجاد می شود. یک دستگاه گیرنده ویژه زمان رسیدن سیگنال های منعکس شده را ثبت می کند. محاسبات سرعت انتشار امواج طولی ناشی از انفجار در پوسته زمین را مشخص می کند. مقادیر مشخصه سرعت این امکان را فراهم می کند که لیتوسفر را به چندین لایه با ترکیبات مختلف تقسیم کنید.

در حال حاضر از دستگاه های پنوماتیک یا تخلیه الکتریکی به عنوان منبع استفاده می شود. در حالت اول، حجم کمی از هوا، فشرده شده در یک دستگاه خاص با فشار 250-300 اتمسفر، به آب رها می شود (تقریباً بلافاصله). در عمق کم، حباب هوا به شدت منبسط می شود و در نتیجه یک انفجار را شبیه سازی می کند. تکرار مکرر چنین انفجارهایی که توسط وسیله‌ای به نام تفنگ بادی ایجاد می‌شود، یک نیمرخ لرزه‌ای پیوسته و در نتیجه مشخصات نسبتاً دقیقی از ساختار پوسته زمین در طول کل طول می‌دهد.

پروفیلوگراف با تخلیه کننده الکتریکی (جرقه زنی) نیز به روشی مشابه استفاده می شود. در این نسخه از تجهیزات لرزه نگاری، معمولاً قدرت تخلیه ای که نوسانات را تحریک می کند، کم است و از جرقه برای بررسی قدرت و توزیع لایه های تجمیع نشده رسوبات پایینی استفاده می شود.

برای مطالعه ترکیب رسوبات کف و به دست آوردن نمونه آنها، از سیستم های مختلف لوله های خاک و ته گیر استفاده می شود. لوله های خاک بسته به وظیفه تحقیقاتی دارای قطرهای مختلف هستند، معمولاً بار سنگینی را برای حداکثر نفوذ به خاک حمل می کنند، گاهی اوقات دارای یک پیستون در داخل هستند و یک یا آن کنتاکتور (هسته شکن) را در انتهای پایین حمل می کنند. لوله در آب و رسوب در پایین تا یک یا آن عمق (اما معمولاً بیش از 12-15 متر) غوطه ور می شود و هسته استخراج شده که به این ترتیب معمولاً هسته نامیده می شود، بر روی عرشه کشتی بلند می شود.

به نظر می رسد که گیره های پایین، که دستگاه هایی از نوع چنگ زدن هستند، یک لایه کوچک از لایه سطحی خاک پایین را که به عرشه کشتی تحویل داده می شود، بریده اند. مدل های لایروبی خود شناور توسعه یافته اند. آنها نیاز به کابل و وینچ عرشه را از بین می برند و روش به دست آوردن نمونه را بسیار ساده می کنند. در مناطق ساحلی اقیانوس در اعماق کم، از لوله های خاک پیستونی ارتعاشی استفاده می شود. با کمک آنها می توان ستون هایی به طول تا 5 متر در خاک های شنی به دست آورد.

بدیهی است که از تمامی دستگاه های ذکر شده نمی توان برای به دست آوردن نمونه (هسته) سنگ های زیرین که متراکم شده و دارای ضخامت ده ها و صدها متر هستند، استفاده کرد. این نمونه ها با استفاده از دکل های حفاری معمولی نصب شده بر روی کشتی ها به دست می آیند. برای اعماق قفسه های نسبتا کم (تا 150-200 متر)، از کشتی های مخصوصی استفاده می شود که یک دکل حفاری را حمل می کنند و در نقطه حفاری روی چندین لنگر نصب می شوند. کشتی با تنظیم کشش زنجیر که به هر یک از چهار لنگر می رود در یک نقطه نگه داشته می شود.

در اعماق هزاران متری در اقیانوس باز، لنگر انداختن یک کشتی از نظر فنی غیرممکن است. بنابراین، یک روش موقعیت یابی دینامیکی ویژه ایجاد شده است.

کشتی حفاری به یک نقطه معین می رود و دقت تعیین مکان توسط یک دستگاه ناوبری ویژه که سیگنال های ماهواره های مصنوعی زمین را دریافت می کند، تضمین می شود. سپس یک دستگاه نسبتاً پیچیده مانند یک چراغ صوتی در پایین نصب می شود. سیگنال های این فانوس دریایی توسط سیستم نصب شده بر روی کشتی دریافت می شود. پس از دریافت سیگنال، دستگاه های الکترونیکی ویژه، جابجایی کشتی را تعیین می کنند و بلافاصله فرمانی را به رانشگرها صادر می کنند. گروه مورد نیاز پروانه ها روشن شده و موقعیت کشتی بازیابی می شود. روی عرشه یک کشتی حفاری عمیق یک حفاری با یک واحد حفاری چرخشی، مجموعه بزرگی از لوله ها و یک دستگاه مخصوص برای بلند کردن و پیچ کردن لوله ها وجود دارد.

کشتی حفاری Glomar Challenger (تاکنون تنها) در حال انجام کار بر روی یک پروژه بین المللی حفاری در اعماق دریا در اقیانوس باز است. بیش از 600 حلقه چاه در حال حاضر حفر شده است که بیشترین عمق چاه ها 1300 متر است. مواد حفاری در اعماق دریا حقایق جدید و غیرمنتظره زیادی را به دست آورده است که علاقه فوق العاده ای برای مطالعه آنها وجود دارد. هنگام مطالعه کف اقیانوس از تکنیک ها و روش های مختلفی استفاده می شود و می توان انتظار ظهور روش های جدید با استفاده از اصول جدید اندازه گیری را در آینده نزدیک داشت.

در پایان، باید به یک وظیفه در برنامه کلی تحقیقات اقیانوس اشاره کرد - مطالعه آلودگی. منابع آلودگی اقیانوس ها متفاوت است. تخلیه فاضلاب صنعتی و خانگی از بنگاه ها و شهرها ساحلی. ترکیب آلاینده ها در اینجا بسیار متنوع است: از زباله های صنعت هسته ای گرفته تا شوینده های مصنوعی مدرن. آلودگی قابل توجهی در اثر تخلیه کشتی های اقیانوس پیما و گاهی اوقات نشت نفت فاجعه بار در هنگام تصادفات نفتکش ها و چاه های نفت در دریا ایجاد می شود. راه دیگری برای آلودگی اقیانوس وجود دارد - از طریق جو. جریان های هوا در فواصل بسیار زیاد، به عنوان مثال، سربی را که با گازهای خروجی موتورهای احتراق داخلی وارد جو می شود، منتقل می کند. در هنگام تبادل گاز با جو، سرب وارد آب می شود و به عنوان مثال در آب های قطب جنوب یافت می شود.

در حال حاضر تعاریف آلودگی در یک سیستم مشاهده بین المللی ویژه سازماندهی شده است. در این صورت مشاهدات سیستماتیک محتوای آلاینده ها در آب به شناورهای مربوطه واگذار می شود.

گسترده ترین آلودگی در اقیانوس ها فرآورده های نفتی است. برای کنترل آن نه تنها از روش های تعیین شیمیایی، بلکه بیشتر از روش های نوری استفاده می شود. بر روی هواپیماها و هلیکوپترها دستگاه های نوری ویژه ای نصب می شود که به کمک آنها مرزهای منطقه تحت پوشش فیلم روغن و حتی ضخامت فیلم مشخص می شود.

ماهیت اقیانوس جهانی، این، به بیان مجازی، سیستم اکولوژیکی عظیم سیاره ما، هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است. اثبات این ارزیابی توسط اکتشافات اخیر در زمینه های مختلف اقیانوس شناسی ارائه شده است. روش های مطالعه اقیانوس جهانی کاملاً متنوع است. بدون شک در آینده با یافتن و کاربردی شدن روش های جدید تحقیق، علم با اکتشافات جدید غنی خواهد شد.

سلام خوانندگان عزیز!در این پست موضوع اصلی اکتشاف اقیانوس های جهان خواهد بود. اقیانوس بسیار زیبا و وسوسه انگیز است، زیستگاه گونه های مختلف ماهی و بیشتر است، اقیانوس همچنین به زمین ما در تولید اکسیژن کمک می کند و نقش مهمی در آب و هوای آن دارد. اما مردم نسبتاً اخیراً شروع به مطالعه دقیق آن کردند و از نتایج شگفت زده شدند... در این مورد بیشتر بخوانید...

علمی است که با مطالعه همراه است. همچنین به ما کمک می کند تا به طور قابل توجهی دانش خود را در مورد نیروهای طبیعی، از جمله ساختمان کوه، زلزله، و فوران های آتشفشانی عمیق تر کنیم.

اولین کاوشگران معتقد بودند که اقیانوس مانعی برای رسیدن به سرزمین های دور است. آنها با وجود اینکه اقیانوس های جهان بیش از 70 درصد از سطح زمین را اشغال کرده اند، علاقه چندانی به آنچه در اعماق اقیانوس وجود دارد، نداشتند.

به همین دلیل است که حتی 150 سال پیش، ایده غالب این بود که کف اقیانوس دشتی عظیم و عاری از هر گونه عناصر برجسته است.

اکتشاف علمی اقیانوس در قرن بیستم آغاز شد. در 1872 - 1876 اولین سفر جدی برای اهداف علمی در کشتی انگلیسی چلنجر انجام شد که تجهیزات ویژه ای داشت و خدمه آن متشکل از دانشمندان و ملوانان بودند.

از بسیاری جهات، نتایج این سفر اقیانوس شناسی دانش بشر را در مورد اقیانوس ها و گیاهان و جانوران آنها غنی کرد.

در اعماق اقیانوس.

روی چلنجر برای اندازه گیری اعماق اقیانوس خطوط ویژه ای وجود داشت که شامل توپ های سربی به وزن 91 کیلوگرم بود که این توپ ها به طناب کنفی متصل می شدند.

ممکن است چندین ساعت طول بکشد تا چنین خطی به کف یک ترانشه در اعماق دریا فرود آید، و علاوه بر آن، این روش اغلب دقت لازم را برای اندازه‌گیری اعماق زیاد ارائه نمی‌دهد.

در دهه 1920، صدای اکو ظاهر شد. این امر امکان تعیین عمق اقیانوس را تنها در چند ثانیه بر اساس زمان سپری شده بین ارسال پالس صدا و دریافت سیگنال منعکس شده توسط پایین فراهم می کند.

این شناورها که مجهز به انعکاس صدا بودند، عمق مسیر را اندازه گیری کردند و تصویری از کف اقیانوس به دست آوردند. جدیدترین سیستم صداگذاری در اعماق دریا، گلوریا، از سال 1987 بر روی کشتی ها نصب شده است. این سیستم امکان اسکن کف اقیانوس را در نوارهایی به عرض 60 متر فراهم می کرد.

خطوط بررسی وزنی که قبلا برای اندازه‌گیری عمق اقیانوس‌ها استفاده می‌شد، اغلب با لوله‌های خاک کوچک برای نمونه‌برداری از خاک از کف اقیانوس مجهز بودند. نمونه‌برهای مدرن سنگین و بزرگ هستند و می‌توانند تا عمق 50 متری در رسوبات کف نرم شیرجه بزنند.

اکتشافات عمده

اکتشافات فشرده اقیانوس پس از جنگ جهانی دوم آغاز شد. اکتشافات در دهه 1950 و 1960 مربوط به سنگ های پوسته اقیانوسی علوم زمین را متحول کرد.

این اکتشافات این واقعیت را ثابت کرد که اقیانوس‌ها نسبتاً جوان هستند و همچنین تأیید کرد که حرکت صفحات لیتوسفری که باعث پیدایش آنها شده است امروز نیز ادامه دارد و به آرامی ظاهر زمین را تغییر می‌دهد.

حرکت صفحات لیتوسفر باعث فوران های آتشفشانی و زلزله می شود و همچنین منجر به تشکیل کوه ها می شود. مطالعه پوسته اقیانوسی ادامه دارد.

کشتی "Glomar Challenger" در دوره 1968 - 1983. در حال دور زدن بود با حفاری در کف اقیانوس اطلاعات ارزشمندی را در اختیار زمین شناسان قرار داد.

رزولوشن کشتی انجمن حفاری عمیق اقیانوس شناسی متحد این وظیفه را در دهه 1980 انجام داد. این شناور قادر به حفاری زیر آب تا عمق 8300 متری بود.

بررسی‌های لرزه‌ای همچنین داده‌هایی درباره سنگ‌های کف اقیانوس ارائه می‌دهند: امواج ضربه‌ای که از سطح آب ارسال می‌شود به‌طور متفاوتی از لایه‌های مختلف سنگ منعکس می‌شوند.

در نتیجه، دانشمندان اطلاعات بسیار ارزشمندی در مورد ذخایر نفتی احتمالی و ساختار سنگ ها دریافت می کنند.

D سایر ابزارهای اتوماتیک برای اندازه گیری سرعت و دمای جریان در اعماق مختلف و همچنین برای نمونه برداری از آب استفاده می شود.

ماهواره‌های مصنوعی نیز نقش مهمی ایفا می‌کنند: آنها جریان‌های اقیانوسی و دمایی را که بر آن تأثیر می‌گذارند نظارت می‌کنند .

به لطف این است که ما اطلاعات بسیار مهمی در مورد تغییرات آب و هوا و گرم شدن زمین دریافت می کنیم.

غواصان در آب های ساحلی به راحتی می توانند تا عمق 100 متری غواصی کنند، اما در اعماق بیشتر، با افزایش تدریجی و کاهش فشار، غواصی می کنند.

این روش غواصی با موفقیت برای شناسایی کشتی های غرق شده و در میادین نفتی دریایی استفاده می شود.

این روش در هنگام غواصی انعطاف پذیری بسیار بیشتری نسبت به زنگ غواصی یا لباس های غواصی سنگین می دهد.

شناورها

وسیله ایده آل برای کاوش در اقیانوس ها زیردریایی ها است. اما بیشتر آنها متعلق به ارتش هستند. به همین دلیل، دانشمندان دستگاه های خود را ایجاد کردند.

اولین چنین دستگاه هایی در سال های 1930-1940 ظاهر شدند.ستوان آمریکایی دونالد والش و دانشمند سوئیسی ژاک پیکارد در سال 1960 رکورد جهانی غواصی را در عمیق ترین منطقه جهان - در گودال ماریانا اقیانوس آرام (چالنجر ترنچ) به ثبت رساندند.

در حمام "تریست" آنها تا عمق 10917 متری فرود آمدند و در اعماق اقیانوس ماهی های غیر معمول را کشف کردند.

اما شاید چشمگیرترین آنها در گذشته نزدیکتر وقایع مرتبط با حمام کوچک "آلوین" بود که با کمک آن در سالهای 1985 - 1986. لاشه کشتی تایتانیک در عمق حدود 4000 متری مورد مطالعه قرار گرفت.

نتیجه می گیریم: اقیانوس پهناور جهان بسیار کم مورد مطالعه قرار گرفته است و ما باید آن را بیشتر و عمیق تر بررسی کنیم. و چه کسی می داند در آینده چه اکتشافاتی در انتظار ماست... این یک راز بزرگ است که به لطف اکتشاف اقیانوس های جهان به تدریج به روی بشریت باز می شود.

ما در سیاره ای از آب زندگی می کنیم، اما اقیانوس های زمین را کمتر از برخی اجرام کیهانی می شناسیم. بیش از نیمی از سطح مریخ با وضوح حدود 20 متر نقشه برداری شده است - و تنها 10-15٪ از کف اقیانوس با وضوح حداقل 100 متر مورد مطالعه قرار گرفته است. 12 نفر روی ماه بوده اند، سه نفر. به ته سنگر ماریانا رفته‌اند و همه جرات نداشتند دماغ خود را از حمام‌های سنگین بیرون بیاورند.

بیایید شیرجه بزنیم

مشکل اصلی در توسعه اقیانوس جهانی فشار است: به ازای هر 10 متر عمق، اتمسفر دیگری افزایش می یابد. وقتی شمارش به هزاران متر و صدها اتمسفر می رسد، همه چیز تغییر می کند. جریان مایعات متفاوت است، گازها رفتار غیرمعمولی دارند... دستگاه هایی که قادر به تحمل این شرایط هستند، محصولات تکه تکه باقی می مانند و حتی مدرن ترین زیردریایی ها برای چنین فشاری طراحی نشده اند. حداکثر عمق غواصی آخرین زیردریایی اتمی Project 955 Borei تنها 480 متر است.

غواصانی که از صدها متر پایین می آیند با احترام به آنها آبزیان می گویند و آنها را با کاوشگران فضایی مقایسه می کنند. اما ورطه دریاها در نوع خود خطرناکتر از خلاء فضاست. اگر اتفاقی بیفتد، خدمه ای که در ایستگاه فضایی بین المللی کار می کنند، می توانند به کشتی لنگر انداخته منتقل شوند و در عرض چند ساعت روی سطح زمین خواهند بود. این مسیر برای غواصان بسته است: تخلیه از اعماق ممکن است هفته ها طول بکشد. و این مدت را تحت هیچ شرایطی نمی توان کوتاه کرد.

با این حال، یک مسیر جایگزین برای عمق وجود دارد. به جای ایجاد بدنه های بادوام تر، می توانید غواصان زنده را به آنجا بفرستید. رکورد فشار تحمل شده توسط آزمایش کننده ها در آزمایشگاه تقریباً دو برابر توانایی زیردریایی ها است. هیچ چیز باورنکردنی در اینجا وجود ندارد: سلول های همه موجودات زنده با همان آب پر شده اند که آزادانه فشار را در همه جهات منتقل می کند.

سلول ها مانند بدنه جامد زیردریایی ها در برابر ستون آب مقاومت نمی کنند، بلکه فشار خارجی را با فشار داخلی جبران می کنند. بیهوده نیست که ساکنان "سیگاری های سیاه"، از جمله کرم های گرد و میگو، در کیلومترها اعماق کف اقیانوس احساس خوبی دارند. برخی از انواع باکتری ها می توانند حتی هزاران جو را به خوبی تحمل کنند. انسان در اینجا مستثنی نیست - تنها تفاوت این است که او به هوا نیاز دارد.

زیر سطح

اکسیژنلوله های تنفسی ساخته شده از نی برای موهیکان فنمور کوپر شناخته شده بود. امروزه، ساقه‌های توخالی گیاهان با لوله‌های پلاستیکی، «شکل آناتومیک» و با دهانه‌های راحت جایگزین شده‌اند. با این حال، این آنها را موثرتر نکرد: قوانین فیزیک و زیست شناسی تداخل دارند.

در حال حاضر در عمق یک متری، فشار روی قفسه سینه به 1.1 atm افزایش می یابد - 0.1 atm ستون آب به خود هوا اضافه می شود. تنفس در اینجا نیاز به تلاش قابل توجهی از عضلات بین دنده ای دارد و فقط ورزشکاران آموزش دیده می توانند با این کار کنار بیایند. در عین حال، حتی قدرت آنها نیز طولانی و در عمق حداکثر 4-5 متر دوام نخواهد آورد و مبتدیان حتی در نیم متر نیز با مشکل تنفسی مواجه می شوند. علاوه بر این، هر چه لوله طولانی تر باشد، هوای بیشتری در آن وجود دارد. حجم جزر و مدی "کار" ریه ها به طور متوسط 500 میلی لیتر است و پس از هر بازدم، بخشی از هوای خروجی در لوله باقی می ماند. هر نفس اکسیژن کمتر و دی اکسید کربن بیشتری می آورد.

تهویه اجباری برای انتقال هوای تازه لازم است. با پمپاژ گاز تحت فشار زیاد، می توانید کار عضلات سینه را آسان کنید. این رویکرد بیش از یک قرن است که مورد استفاده قرار گرفته است. پمپ های دستی از قرن هفدهم برای غواصان شناخته شده بودند و در اواسط قرن نوزدهم، سازندگان انگلیسی که پایه های زیر آب را برای تکیه گاه پل ها برپا کردند، قبلاً برای مدت طولانی در فضایی از هوای فشرده کار می کردند. برای این کار، از اتاقک های زیر آب با دیواره های ضخیم و کف باز استفاده شد که در آن ها فشار بالا حفظ می شد. یعنی کیسون ها.

عمق بیشتر از 10 متر

نیتروژندر حین کار در خود کیسون ها هیچ مشکلی ایجاد نشد. اما پس از بازگشت به سطح، کارگران ساختمانی اغلب علائمی را ایجاد کردند که فیزیولوژیست‌های فرانسوی پل و واتل در سال 1854 آن را به عنوان On ne paie qu'en sortant - "بازپرداخت در خروجی" توصیف کردند. این می تواند خارش شدید پوست یا سرگیجه، درد در مفاصل و عضلات باشد. در شدیدترین موارد، فلج ایجاد شد، از دست دادن هوشیاری و سپس مرگ رخ داد.

برای رفتن به اعماق بدون هیچ مشکلی مرتبط با فشار شدید، می توانید از لباس های فضایی سنگین استفاده کنید. اینها سیستم های بسیار پیچیده ای هستند که می توانند غوطه ور شدن صدها متر را تحمل کنند و فشار راحت 1 اتمسفر را در داخل حفظ کنند. درست است، آنها بسیار گران هستند: به عنوان مثال، قیمت یک لباس فضایی که اخیراً از شرکت کانادایی Nuytco Research Ltd معرفی شده است. EXOSUIT حدود یک میلیون دلار است.

مشکل این است که مقدار گاز حل شده در یک مایع به طور مستقیم به فشار بالای آن بستگی دارد. این همچنین در مورد هوا، که حاوی حدود 21٪ اکسیژن و 78٪ نیتروژن است، صدق می کند (سایر گازها - دی اکسید کربن، نئون، هلیوم، متان، هیدروژن و غیره - می توانند نادیده گرفته شوند: محتوای آنها از 1٪ تجاوز نمی کند). اگر اکسیژن به سرعت جذب شود، نیتروژن به سادگی خون و سایر بافت ها را اشباع می کند: با افزایش فشار 1 اتمسفر، 1 لیتر نیتروژن اضافی در بدن حل می شود.

با کاهش سریع فشار، گاز اضافی به سرعت شروع به آزاد شدن می کند، گاهی اوقات مانند یک بطری باز شده شامپاین کف می کند. حباب‌های حاصل می‌توانند بافت‌ها را از نظر فیزیکی تغییر شکل دهند، رگ‌های خونی را مسدود کرده و آنها را از خونرسانی محروم کنند، که منجر به طیف گسترده‌ای از علائم و اغلب شدید می‌شود. خوشبختانه فیزیولوژیست ها این مکانیسم را خیلی سریع کشف کردند و در دهه 1890 می توان از بیماری فشار زدایی با استفاده از کاهش تدریجی و دقیق فشار تا حد طبیعی جلوگیری کرد - به طوری که نیتروژن به تدریج از بدن خارج می شود و خون و مایعات دیگر "جوش نمی آورند". ” .

در آغاز قرن بیستم، محقق انگلیسی جان هالدان جداول مفصلی را با توصیه هایی در مورد حالت های بهینه فرود و صعود، فشرده سازی و رفع فشار گردآوری کرد. هالدان از طریق آزمایش با حیوانات و سپس با افراد - از جمله خودش و عزیزانش - دریافت که حداکثر عمق ایمن بدون نیاز به رفع فشار حدود 10 متر و حتی کمتر برای یک شیرجه طولانی است. بازگشت از اعماق باید به تدریج و به آرامی انجام شود تا زمان آزاد شدن نیتروژن داده شود، اما بهتر است نسبتاً سریع پایین بیایید و زمان ورود گاز اضافی به بافت های بدن را کاهش دهید. حدود جدیدی از عمق برای مردم آشکار شد.

عمق بیشتر از 40 متر

هلیوممبارزه با عمق مانند یک مسابقه تسلیحاتی است. مردم پس از یافتن راهی برای غلبه بر مانع بعدی، چند قدم دیگر برداشتند - و با مانع جدیدی روبرو شدند. بنابراین، پس از بیماری رفع فشار، بلایی ظاهر شد که غواصان تقریباً عاشقانه آن را "سنجاب نیتروژن" می نامند. واقعیت این است که در شرایط هایپرباریک، این گاز بی اثر بدتر از الکل قوی عمل نمی کند. در دهه 1940، اثر مسموم کننده نیتروژن توسط یکی دیگر از جان هالدان، پسر "یک" مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش‌های خطرناک پدرش اصلاً او را آزار نمی‌داد و او به آزمایش‌های سخت روی خود و همکارانش ادامه داد. این دانشمند در مجله نوشت: "یکی از افراد ما دچار پارگی ریه شد، اما او اکنون در حال بهبودی است."

با وجود تمام تحقیقات، مکانیسم مسمومیت با نیتروژن به طور دقیق مشخص نشده است - با این حال، همین موضوع را می توان در مورد تأثیر الکل معمولی نیز گفت. هر دو انتقال سیگنال طبیعی در سیناپس سلول‌های عصبی را مختل می‌کنند و شاید حتی نفوذپذیری غشای سلولی را تغییر می‌دهند و فرآیندهای تبادل یونی روی سطوح نورون‌ها را به آشوب کامل تبدیل می‌کنند. در ظاهر، هر دو خود را به روش های مشابه نشان می دهند. غواصی که "یک سنجاب نیتروژنی را گرفت" کنترل خود را از دست داد. او ممکن است وحشت کند و شلنگ ها را قطع کند، یا برعکس، با گفتن جوک به مدرسه ای از کوسه های شاد، فریفته شود.

سایر گازهای بی اثر نیز اثر مخدر دارند و هر چه مولکول های آنها سنگین تر باشد، فشار کمتری لازم است تا این اثر خود را نشان دهد. به عنوان مثال، زنون در شرایط عادی بی حس می کند، اما آرگون سبک تر فقط در چندین اتمسفر بیهوش می شود. با این حال، این تظاهرات عمیقا فردی هستند و برخی از افراد هنگام غواصی خیلی زودتر از دیگران احساس مسمومیت با نیتروژن می کنند.

با کاهش میزان جذب نیتروژن به بدن می توانید از شر اثر بیهوشی نیتروژن خلاص شوید. این نحوه عملکرد مخلوط های تنفسی نیتروکس است که حاوی نسبت افزایش یافته (گاهی تا 36٪) اکسیژن و بر این اساس، مقدار نیتروژن کاهش یافته است. تغییر به اکسیژن خالص حتی وسوسه انگیزتر خواهد بود. به هر حال، این امکان را فراهم می کند که حجم سیلندرهای تنفسی را چهار برابر کنید یا زمان کار با آنها را چهار برابر کنید. با این حال، اکسیژن یک عنصر فعال است و با استنشاق طولانی مدت، به ویژه تحت فشار سمی است.

اکسیژن خالص باعث مسمومیت و سرخوشی می شود و منجر به آسیب غشا در سلول های دستگاه تنفسی می شود. در عین حال، فقدان هموگلوبین آزاد (کاهش یافته) حذف دی اکسید کربن را دشوار می کند، منجر به هیپرکاپنی و اسیدوز متابولیک می شود و باعث واکنش های فیزیولوژیکی هیپوکسی می شود. انسان با وجود اینکه بدنش اکسیژن کافی دارد خفه می شود. همانطور که هالدان جونیور ثابت کرد، حتی با فشار 7 اتمسفر، نمی توانید بیش از چند دقیقه اکسیژن خالص تنفس کنید، پس از آن اختلالات تنفسی، تشنج شروع می شود - همه چیزهایی که در عامیانه غواصی کلمه کوتاه "سیاهی" نامیده می شود. .

تنفس مایع

روش نیمه خارق العاده برای تسخیر عمق استفاده از موادی است که می توانند انتقال گازها را به جای هوا به عهده بگیرند - به عنوان مثال، جایگزین پلاسمای خون پرفتوران. در تئوری، ریه ها را می توان با این مایع مایل به آبی پر کرد و با اشباع کردن آن با اکسیژن، آن را از طریق پمپ ها پمپ کرد و تنفس را بدون هیچ گونه مخلوط گازی فراهم کرد. با این حال، این روش عمیقاً تجربی باقی می ماند؛ بسیاری از کارشناسان آن را یک بن بست می دانند، و به عنوان مثال، در ایالات متحده آمریکا استفاده از perftoran رسما ممنوع است.

بنابراین، فشار جزئی اکسیژن هنگام تنفس در عمق حتی کمتر از حد معمول حفظ می شود و نیتروژن با گاز ایمن و غیر سرخوشی جایگزین می شود. هیدروژن سبک بهتر از سایرین مناسب است، اگر به خاطر قابلیت انفجاری آن در هنگام مخلوط شدن با اکسیژن نباشد. در نتیجه، هیدروژن به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد و دومین گاز سبک، هلیوم، جایگزین معمولی برای نیتروژن در مخلوط شده است. بر اساس آن، مخلوط های تنفسی اکسیژن-هلیوم یا اکسیژن-هلیوم-نیتروژن تولید می شود - هلیوکس ها و تری میکس ها.

عمق بیشتر از 80 متر

مخلوط های پیچیدهدر اینجا شایان ذکر است که فشرده سازی و رفع فشار در فشارهای ده ها و صدها اتمسفر زمان زیادی می برد. به حدی که کار غواصان صنعتی - به عنوان مثال در سرویس سکوهای نفتی فراساحلی - را بی اثر می کند. زمان صرف شده در عمق بسیار کمتر از فرودها و صعودهای طولانی می شود. در حال حاضر نیم ساعت در 60 متر منجر به بیش از یک ساعت رفع فشار می شود. پس از نیم ساعت در 160 متر، بازگشت بیش از 25 ساعت طول می کشد - و با این حال غواصان باید پایین تر بروند.

بنابراین چندین دهه است که از اتاقک های فشار در اعماق دریا برای این اهداف استفاده می شود. مردم گاهی اوقات برای هفته های کامل در آنها زندگی می کنند، در شیفت کار می کنند و از طریق محفظه قفل هوا به بیرون سفر می کنند: فشار مخلوط تنفسی در "مسکن" برابر با فشار محیط آبی اطراف حفظ می شود. و اگرچه رفع فشار هنگام صعود از 100 متر حدود چهار روز و از 300 متر - بیش از یک هفته طول می کشد، یک دوره کار مناسب در عمق باعث می شود این تلفات زمان کاملاً توجیه شود.

روش هایی برای قرار گرفتن طولانی مدت در محیط های پرفشار از اواسط قرن بیستم توسعه یافته است. مجتمع های هایپرباریک بزرگ امکان ایجاد فشار مورد نیاز را در شرایط آزمایشگاهی فراهم می کرد و آزمایش کنندگان شجاع آن زمان یکی پس از دیگری رکوردها را به ثبت رساندند و به تدریج به سمت دریا حرکت کردند. در سال 1962، رابرت استنوئیس 26 ساعت را در عمق 61 متری سپری کرد و به اولین آبنورد تبدیل شد و سه سال بعد، شش فرانسوی با تنفس ترمیکس، تقریباً سه هفته در عمق 100 متری زندگی کردند.

در اینجا، مشکلات جدید مرتبط با ماندن طولانی مدت مردم در انزوا و در یک محیط ناخوشایند ناخوشایند شروع به ظهور کردند. به دلیل رسانایی حرارتی بالای هلیوم، غواصان با هر بازدم مخلوط گاز گرما را از دست می دهند و در "خانه" خود مجبورند جوی دائمی گرم - حدود 30 درجه سانتیگراد - حفظ کنند و آب رطوبت بالایی ایجاد می کند. علاوه بر این، چگالی کم هلیوم، صدای صدا را تغییر می دهد و ارتباط را به طور جدی پیچیده می کند. اما حتی تمام این مشکلات در کنار هم نمی‌تواند محدودیتی برای ماجراجویی‌های ما در دنیای هایپرباریک ایجاد کند. محدودیت های مهم تری وجود دارد.

زیر 600 متر

حددر آزمایش‌های آزمایشگاهی، تک تک نورون‌هایی که در شرایط آزمایشگاهی رشد می‌کنند، فشار بسیار بالا را به خوبی تحمل نمی‌کنند، که نشان‌دهنده بیش تحریک‌پذیری نامنظم است. به نظر می رسد که این امر به طور قابل توجهی خواص لیپیدهای غشای سلولی را تغییر می دهد، به طوری که نمی توان در برابر این اثرات مقاومت کرد. نتیجه را می توان در سیستم عصبی انسان تحت فشار بسیار زیاد نیز مشاهده کرد. او هر از چند گاهی شروع به "خاموش کردن" می کند و در دوره های کوتاهی از خواب یا بی حالی فرو می رود. درک دشوار می شود، بدن دچار لرزش می شود، وحشت شروع می شود: سندرم عصبی با فشار بالا (HBP) ایجاد می شود که ناشی از فیزیولوژی نورون ها است.

علاوه بر ریه ها، حفره های دیگری نیز در بدن وجود دارد که حاوی هوا هستند. اما آنها از طریق کانال های بسیار نازک با محیط ارتباط برقرار می کنند و فشار موجود در آنها بلافاصله یکسان نمی شود. به عنوان مثال، حفره‌های گوش میانی تنها توسط یک شیپور استاش باریک به نازوفارنکس متصل می‌شوند که اغلب با مخاط نیز مسدود می‌شود. بسیاری از مسافران هواپیما که مجبورند بینی و دهان خود را محکم ببندند و به شدت بازدم کنند و فشار گوش و محیط بیرونی را برابر کنند، مشکلات مربوط به آن آشناست. غواصان نیز از این نوع "دمیدن" استفاده می کنند و وقتی آبریزش بینی دارند سعی می کنند اصلا شیرجه نزنند.

افزودن مقادیر کم (تا 9٪) نیتروژن به مخلوط اکسیژن-هلیوم اجازه می دهد تا این اثرات تا حدودی ضعیف شوند. بنابراین، غواصی رکورد در هلیوکس به 200-250 متر می رسد، و در trimix حاوی نیتروژن - حدود 450 متر در دریای آزاد و 600 متر در یک محفظه فشرده سازی. آبزیان فرانسوی در این زمینه قانونگذار شدند - و هنوز هم هستند. هوای متناوب، مخلوط‌های تنفسی پیچیده، غواصی دشوار و حالت‌های رفع فشار در دهه 1970 به غواصان این امکان را داد که بر میله عمق 700 متری غلبه کنند و شرکت COMEX که توسط دانش‌آموزان ژاک کوستو ایجاد شد، رهبر جهان در نگهداری غواصی سکوهای نفتی دریایی شد. جزئیات این عملیات به عنوان یک راز نظامی و تجاری باقی مانده است، بنابراین محققان کشورهای دیگر در تلاش هستند تا با فرانسوی ها به راه خود برسند.

فیزیولوژیست های شوروی در تلاش برای رفتن به عمق بیشتر، امکان جایگزینی هلیوم با گازهای سنگین تر مانند نئون را مطالعه کردند. آزمایش‌هایی برای شبیه‌سازی شیرجه تا ارتفاع 400 متر در فضای اکسیژن-نئونی در مجتمع هایپرباریک موسسه مشکلات پزشکی و بیولوژیکی مسکو (IMBP) آکادمی علوم روسیه و در موسسه تحقیقاتی مخفی "زیر آب"-40 انجام شد. وزارت دفاع و همچنین در پژوهشکده اقیانوس شناسی به نام. شیرشووا. با این حال، سنگینی نئون جنبه منفی خود را نشان داد.

می توان محاسبه کرد که قبلاً در فشار 35 اتمسفر، چگالی مخلوط اکسیژن-نئون با چگالی مخلوط اکسیژن-هلیوم در تقریباً 150 اتمسفر برابر است. و سپس - بیشتر: راه های هوایی ما برای "پمپ زدن" چنین محیط غلیظی مناسب نیستند. آزمایش‌کنندگان IBMP گزارش دادند که وقتی ریه‌ها و برونش‌ها با چنین مخلوط متراکمی کار می‌کنند، احساس عجیب و سنگینی به وجود می‌آید، «گویی که نفس نمی‌کشید، بلکه هوا می‌نوشید». غواصان باتجربه در حالی که بیدار هستند هنوز می توانند با این مشکل کنار بیایند، اما در طول دوره های خواب - و رسیدن به چنین عمقی بدون گذراندن روزهای طولانی برای فرود و بالا رفتن غیرممکن است - آنها دائماً با یک احساس وحشتناک خفگی بیدار می شوند. و اگرچه آبزیان نظامی NII-40 توانستند به نوار 450 متر برسند و مدال های شایسته قهرمانان اتحاد جماهیر شوروی را دریافت کنند ، اما این مسئله اساساً حل نشد.

ممکن است رکوردهای جدید غواصی همچنان ثبت شود، اما ظاهراً به مرز نهایی رسیده ایم. تراکم غیر قابل تحمل مخلوط تنفسی از یک سو و سندرم عصبی فشار بالا از سوی دیگر ظاهراً محدودیت نهایی سفر انسان را تحت فشار شدید قرار داده است.

این دنیای ناشناخته 90 درصد فضای قابل سکونت سیاره را تشکیل می دهد. ما در مورد سطح ماه بیشتر از کف دریا می دانیم. اشکال زندگی عجیب در این تاریکی ابدی زندگی می کنند. تنها چند دهه پیش اعتقاد بر این بود که زندگی در چنین اعماق غیرممکن است، اما امروزه دانشمندان بر این باورند که اولین حیات در کف اقیانوس ظاهر شد. انرژی، منابع، غذا و حتی آب و هوا تحت تأثیر اقیانوس ها هستند. آیا آنجاست که آینده سیاره ما مشخص خواهد شد؟

تنها با کمک آخرین تکنولوژی می توان اسرار اعماق دریا را درک کرد. کاوش در اعماق دریا زمان بر و پرهزینه است، به همین دلیل است که دانشمندان در پرتاب نور به تاریکی بسیار کند بوده اند. سفرهای گران قیمت در کشتی‌های پیشرفته در دریاها در جستجوی پاسخ هستند. یکی از بزرگترین پروژه های تحقیقاتی اقیانوسی جهان به نام ARGO اخیرا راه اندازی شده است. ارتشی متشکل از بیش از 3000 شناور رباتیک داده‌هایی را در سراسر هفت دریا به دانشمندان ارائه می‌دهد که با کلیک ماوس در دسترس آنهاست. جامعه علمی بین المللی در نهایت به انبوهی از اطلاعات اساسی در تمام زمینه های تحقیقات دریایی دسترسی دارد. این داده ها همچنین برای اپراتورهای کشتیرانی و ماهیگیری، هواشناسان و محققان آب و هوا در دسترس است.

نود درصد از کل حیات روی زمین در اعماق زمین زندگی می کند، اما ما تنها با بخش کوچکی از آن آشنا هستیم. ما فقط می‌توانیم قسمت‌هایی از دریا را که روشن می‌کنیم، کشف کنیم، اما آنچه فراتر از آنها اتفاق می‌افتد.

بدون تکنولوژی ما در اعماق کور هستیم. هر شماره جدید نیاز به تجهیزات جدید دارد. تحقیقات اغلب به دلیل خرابی ارتباطات با شکست مواجه می شود. با این حال، نبوغ هیچ حد و مرزی نمی شناسد. دانشمندان، مهندسان، مکانیک ها و ملوانان بخشی از تیم های بین المللی هستند که سعی در استخراج اسرار از اعماق دریا دارند. دستگاه ها و دستگاه های ویژه بی شماری در جستجوی پاسخ به بستر دریا فرود می آیند.

ربات اعماق دریا ROV Kiel 6000

یکی از پیشرفته ترین دستگاه ها برای تحقیقات دریایی اخیراً از اولین سفر خود بازگشته است. ربات اعماق دریا ROV KIEL 6000 که توسط موسسه علوم دریایی لایبنیتس ساخته شده است، در حال حاضر در بندر کیل در حال آزمایش است. این وسیله نقلیه کنترل از راه دور می تواند تا عمق 6 هزار متری فرود آید. با استفاده از کابل کنترل و نظارت می شود. وسایل نقلیه از راه دور در میان محققان دریایی تقاضای زیادی دارند. یک نسخه 5 میلیون یورو قیمت دارد، اما به گفته ملوانان ارزش آن را دارد. ROV KIEL 6000 قبلاً در اولین سفر خود به اقیانوس اطلس جنوبی به نتایج شگفت انگیزی دست یافته است.

محققان تنها با تجهیزاتی مانند شناورهای زیردریایی در اعماق دریا می توانند وارد این محیط خصمانه شوند. سیستم دوربین کنترل از راه دور چشمان دانشمند است و دستکاری کننده ها دستان او هستند. علاوه بر آنها ابزارهای اندازه گیری و حسگرهای زیادی وجود دارد. بسیاری از اطلاعات را می توان بلافاصله برای تجزیه و تحلیل از طریق یک کابل 6 کیلومتری روی هواپیما منتقل کرد.

کشتی تحقیقاتی "FS Poseidon"

وسیله نقلیه زیر آب خودمختار SEAL 5000

اساس تمامی پروژه های مطالعه اعماق دریا می باشد. یکی از آنها "FS Poseidon" است. دانشمندان در سراسر جهان اخیراً آزمایش وسیله نقلیه زیرآبی خودران SEAL 5000 را آغاز کردند که 1.5 میلیون یورو هزینه دارد. برخلاف کاوشگرهای از راه دور، کاملاً مستقل است، با کابل به هم متصل نیست و می تواند نقشه های بسیار دقیقی از بستر دریا ایجاد کند.

نقشه برداری از بستر دریا از روی یک کشتی مانند تلاش برای ترسیم نقشه ماه با نگاه کردن از طریق تلسکوپ است. بالا و پایین می‌چرخد و امواج صوتی پژواک در مسیر خود بین عرشه کشتی و کف اقیانوس منحرف می‌شوند. اما هنوز هم می توانید یک تصویر خشن داشته باشید. وظیفه دستگاه SEAL 5000 ایجاد نقشه های توپوگرافی دقیقی است که کاوشگران اعماق دریا به آن نیاز دارند و اسرار شگفت انگیزی را برای کارشناسان فاش می کند. زمین شناسان با کمک چنین نقشه هایی می توانند ذخایر معدنی مختلف را بیابند.

ممکن است سال ها طول بکشد تا آنها به ثمر بنشینند. و نیاز انسان به منابع جدید بی پایان است، بنابراین اکتشاف در اعماق دریا از نظر اقتصادی اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. با کمک چنین نقشه های دقیقی، زمین شناسان آثاری از دریچه های گرمابی را نیز پیدا می کنند. در میان سایر مواد، آنها ترکیبی از فلزات را منتشر می کنند که در مجاورت رسوب می کنند. ذخایر فلزات مختلف از مس گرفته تا طلا قبلاً یافت شده است، اما وقتی صحبت از گنجینه‌های دریا به میان می‌آید، تمرکز بر ماده‌ای است که می‌تواند مشکلات انرژی همه بشریت را به یکباره حل کند. مقدار غیرقابل تصور متان در زیر کف اقیانوس انباشته می شود. این مقدار بیش از دو برابر کل زغال سنگ، نفت و گاز در جهان است. اما آیا متان می تواند مشکلات انرژی آینده را حل کند؟ اعماق دریااو به این راحتی از گنجینه های خود دست نمی کشد.

این گاز در عمق به شکل هیدرات متان منجمد است که نوعی سیمان بستر دریا است. اگر جامد یخی گازی شود، حجم آن بیش از 100 برابر افزایش می یابد. این امر استخراج آن را بسیار خطرناک می کند، بنابراین دانشمندان در سراسر جهان با تب و تاب به دنبال روشی کمتر خطرناک برای استخراج این طلای منجمد هستند. استخراج معادن به‌ویژه در دامنه‌های قاره‌ای خطرناک خواهد بود، زیرا در صورت حذف این سیمان، بخش‌های بزرگی از دامنه‌ها به طور ناگهانی ته نشین می‌شوند و منجر به سونامی‌های غول‌پیکر با پیامدهای فاجعه‌بار برای مناطق ساحلی می‌شوند. علاوه بر این، متان تأثیر بسیار قوی بر اثر گلخانه ای دارد. 30 برابر قوی تر از دی اکسید کربن است. اما یک راه حل جزئی برای مشکل وجود دارد. در طول استخراج، متان را می توان با دی اکسید کربن جایگزین کرد. به عبارت دیگر، اعماق دریا می تواند انباری از دی اکسید کربن باشد.

دانشمندان آلمانی و ژاپنی رهبران این بخش تحقیقاتی هستند و با هم در پروژه های مختلف کار می کنند. دانشمندان قبل از اینکه گازهای گلخانه ای را در دریا ذخیره کنند، باید به سوالات زیادی پاسخ دهند.

به اندازه کافی عجیب، زندگی در جریان انباشته شدن دی اکسید کربن است. دی اکسید کربن مایع یک ماده بسیار خطرناک در بستر دریای سنگر اوکیناوا در سواحل ژاپن است. در اینجا گاز در عمق 3000 متری قرار دارد. به دلیل فشار زیاد و سرمای یخی اعماق، گاز به مایع تبدیل شده و تجمع گاز ایجاد می کند.

این ماده چه تأثیری بر ساکنان اعماق دارد؟ دانشمندان در تلاش برای کشف این موضوع هستند. این اشکال زندگی به وضوح یاد گرفته اند که در چنین شرایط سختی زنده بمانند. به گفته دانشمندان، تجمع دی اکسید کربن در سنگر اوکیناوا منحصر به فرد است.

تعداد کمی از کشتی های دریایی کمک مستقیم در کاوش در اعماق دریا می کنند. اما این آسان نیست، اما رصدخانه های شناور، و آنها همیشه مشغول هستند. تنها چند صد کشتی تحقیقاتی بزرگ در جهان وجود دارد و سفرهای آنها را می توان به صورت آنلاین در sailwx.info رصد کرد.

کشتی تحقیقاتی مدرن، پروژه

عرشه کشتی های تحقیقاتی شبیه آزمایشگاه های علمی است. محققان از سراسر جهان با استفاده از تجهیزات مختلف در فضای کوچکی قرار گرفته اند. آنها در شیفت های شبانه روزی کار می کنند. اما یک دستگاه را می توان روی هر دستگاهی یافت.

دستگاه نمونه برداری آب

دستگاه نمونه گیری آب که رسانایی، دما و عمق را اندازه گیری می کند. تعیین این مقادیر کمی شبیه اندازه گیری نبض یک فرد است، اما آنها اطلاعات اولیه ای هستند که هر اقیانوس شناس به آن نیاز دارد. دستگاه نمونه برداری می تواند آب را از عمقی که دقیقا مشخص شده است بکشد. این و سایر عملکردها از ایستگاه سکان کشتی فعال می شوند. این رایج ترین ابزار مورد استفاده در هر کشتی تحقیقاتی در سراسر جهان است. به محض وارد شدن به کشتی، نمونه های آب بلافاصله پردازش می شوند. تجزیه و تحلیل مواد مغذی یا میکروارگانیسم ها داده های مهمی را برای توصیف محیط اقیانوس فراهم می کند. این روش استاندارد برای یک اقیانوس شناس است.

موجودات فوق العاده عجیبی در اعماق دریا پیدا شده اند که بیشتر آنها هنوز مورد مطالعه قرار نگرفته اند. هر موقعیت جدید دوربین فیلمبرداری نماهای جدیدی را باز می کند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد موجودات دریایی، سرشماری حیات دریایی در سال 2000 آغاز شد. این یک پروژه جهانی برای مطالعه موجودات اعماق دریا است. تمام اشکال حیات کشف شده ثبت خواهند شد. دانشمندان 16 کشور به رهبری نروژ در پروژه ای برای مطالعه اکوسیستم شمال ریج اقیانوس اطلس با ثبت اشکال حیات اقیانوسی شرکت می کنند. آنها در عرض دو ماه 80000 نوع حیات در اعماق دریاها را کشف کردند. بسیاری از آنها قبلا ناشناخته بودند. دانشمندان تخمین می زنند که 10 میلیون گونه در اعماق و حدود 1.4 میلیون گونه در خشکی زندگی می کنند. دنیای عجیب و غریب تاریکی منحصراً متعلق به حیوانات است، زیرا گیاهان بدون نور نمی توانند وجود داشته باشند. در اینجا حتی جلبک هم وجود ندارد، اگرچه برخی از اشکال حیات گیاه مانند در واقع حیوانات هستند. آنها از زائده های نازک برگ مانند برای گرفتن میکروارگانیسم ها از آب استفاده می کنند.

در این تاریکی متروک، دور از مرکز زندگی، یافتن غذا بسیار دشوار است. بنابراین وقتی یک نهنگ می میرد، برای ساکنان اعماق دریا یک معجزه است. یک نهنگ مرده مانند یک واحه است که در یک زمان به اندازه ای که به طور معمول هزار سال طول می کشد تا به اینجا برسد، غذا فراهم می کند.

مدرن ترین کشتی تحقیقاتی جهان "ماریا اس مریان"

« ماریا اس مریان" اکثر. این کشتی که در سال 2007 راه اندازی شد، اولین کشتی علمی است که در 15 سال گذشته در آلمان ساخته شده است. 20 دانشمند می توانند روی کشتی کار کنند. آنها یک آزمایشگاه مجهز برای طیف گسترده ای از ماموریت های تحقیقاتی در اختیار دارند. این کشتی تحقیقاتی به لطف فناوری کشتی تمیز می تواند 48 ساعت بدون آلودگی آب حرکت کند. این فناوری به این معنی است که فاضلاب و فاضلاب به دریا تخلیه نمی شود. تمام زباله های مایع به یک مخزن مخصوص فرستاده می شود و در آنجا ذخیره می شود. برخی از آنها را می توان بعداً بازیافت کرد و دوباره در کشتی استفاده کرد. برای علم، این بدان معنی است که فاضلاب نه به آب دریا و نه به نمونه ها وارد نمی شود. بدون ناخالصی خارجی، فقط آب دریا تمیز است.

بسیاری از پروژه های علمی به خلوص آب بستگی دارند، مانند پروژه ای برای جستجوی فلزات کمیاب. اخیراً به این مواد اهمیت ویژه ای داده شده است و این اولین بار نیست. آنها در آب دریا فقط در مقادیر بسیار کم ظاهر می شوند، اما بدون این عناصر میکروارگانیسم هایی مانند جلبک نمی توانند در دریا رشد کنند. دانشمندان با استفاده از یک اسکوپ مخصوص، تجزیه و تحلیل دقیقی را انجام می دهند. حتی دستگاه بالابر از الیاف مصنوعی ساخته شده است تا از کوچکترین تیرگی جلوگیری شود.

مترهای مختلف روی کشتی تحقیقاتی Maria S. Merian به دانشمندان اجازه می دهد تا آزمایشات پیچیده را از مرکز کنترل نظارت کنند و برای اینکه تجهیزات پیچیده ای را که چندین سال زیر آب بوده اند از دست ندهند، یک کاوشگر رباتیک یا شناور به فضا پرتاب می شود.

علاوه بر این، بویه اندازه گیری ممکن است وظیفه خاص خود را داشته باشد. بنابراین صدها شناور بخشی از پروژه بزرگ مقیاس برای مطالعه اعماق جهان شدند که ARGO نام داشت.

26 کشور در این برنامه برای به دست آوردن اطلاعات از اعماق دریا در زمان واقعی شرکت می کنند. دانشمندان واقعاً از فرصت ارسال چنین شناورهایی قدردانی می کنند، زیرا این حسگرهای کوچک می توانند به آنها کمک زیادی کنند. در حال حاضر 3000 شناور در اقیانوس های جهان وجود دارد که می توانند داده ها را در هر آب و هوا، طوفان یا آرامش منتقل کنند. این برای اولین بار به دانشمندان داده های کافی می دهد تا بتوانند با اطمینان بگویند که آیا اقیانوس در حال گرم شدن است، آیا اکسیژن در حال کاهش است یا خیر، و چگونه این موضوع بر شوری تأثیر می گذارد. برای انجام این کار، بویه تا عمق 2 هزار متری پایین می آید و با جریان حرکت می کند. پس از 10 روز، به آرامی به سطح می رسد، در حالی که به طور همزمان دما، شوری و سایر پارامترها را اندازه گیری می کند. شناور پس از روی سطح، داده های دریافتی و همچنین مختصات خود را از طریق ماهواره به مراکز ساحلی مخابره می کند. هر شناور اطلاعات جمع آوری شده را هر 10 روز یکبار ارسال می کند. این یک شبکه جهانی ایجاد می کند که از هر رایانه قابل دسترسی است. برای اولین بار، این داده ها در دسترس همه دانشمندان جهان قرار گرفت.

پروژه ARGO نوعی ایستگاه جهانی آب و هوای اقیانوسی است؛ کار و مسیر هر شناور جداگانه به لطف انیمیشن کامپیوتری قابل نظارت است. این یک ابزار بسیار قدرتمند برای مطالعه تغییرات آب و هوایی است. ARGO با استفاده از 3 هزار شناور اندازه گیری مشابه، داده هایی را در مورد وضعیت کل اقیانوس جهان جمع آوری می کند.

این اطلاعات است که برای فعالیت های آینده در اعماق دریا بسیار مهم است، زیرا حقوق توسعه منابع دریاهای عمیق به زودی تجدید نظر خواهد شد. منطقه ای به وسعت 200 مایل دریایی در اطراف فلات قاره متعلق به دولت مربوطه خواهد بود، بنابراین همه کشورهای ساحلی مایلند قلمرو زیر آب خود را به طور کامل کاوش کنند، به این امید که بتوانند فلات قاره خود را گسترش دهند و منابعی را برای خود در آینده تضمین کنند. اختلاف حقوقی بر سر قطب شمال به طور گسترده ای شناخته شده است. پنج کشور برای تسلط بر اعماق یخی دریاها رقابت می کنند: روسیه، نروژ، دانمارک، ایالات متحده و کانادا. دلیل ساده است - منابع. بر اساس تحقیقات، 90 میلیارد بشکه نفت و سه برابر این مقدار گاز طبیعی، بدون ذکر ذخایر معدنی، زیر یخ های قطب شمال قرار دارد. اما فن آوری های تولید زیر آب هنوز کم استفاده می شود. نروژ از همه جلوتر است. StatoilHydro گاز طبیعی را در عمق 1000 متری استخراج می کند، جایی که اولین کارخانه جهان را برای استخراج گاز طبیعی از بستر دریا ساخته است.

تحقیقات هنوز در مراحل اولیه است. دانشمندان با گام‌های کوچک و تلاش‌های فراوان به دانش حیاتی دست می‌یابند، اما مشخص شده است که اعماق دریا تأثیری بیش از تصور بر کل سیاره دارد. و هیچ کس نمی داند چه چیز دیگری در آنجا در انتظار ما است. کاردستی پر سر و صدا ما نور را به قلمرو تاریکی می آورد، شاید حاکمان واقعی دنیای زیر آب را ترسانده و آنها را وادار کند که حتی عمیق تر غرق شوند.