Глубоководное погружение: самые значимые достижения в истории. Аппараты для исследования океана Рекордное погружение с аквалангом

Свыше 98% морского дна до сих пор не изучено, но в последние годы достигнут значительный прогресс в разработке методов исследования океанов. Исследовательские суда по-прежнему играют важную роль. Многое можно узнать, буксируя приборы за кораблями, собирая образцы в сети, поднимая материалы со дна океана. Удаленные от берега буйки передают информацию по радио, спутники могут сообщать на такие данные, как , появление ледового покрова, высота волн.

Глубоководное погружение

Подвесное судно должно иметь крепкую обшивку, чтобы выдержать давление воды, средства управления подъемной силой и регулирования глубины и систему двигателей. Батисфера представляла собой тяжелый стальной шар, который можно было спускать с судна на тросе. В 30-х гг. нашего века батисфера достигла рекордной для того времени глубины - 900 м. Батискаф, такой, как FNRS-З, был снабжен бензиновым двигателем и сбрасывал железные ядра, когда ему требовалось подняться на поверхность. В 1960 г. батискаф «Триест» с экипажем из трех, человек сумел погрузится на 11 300 м и достичь дна Марианской впадины, глубочайшей точки Мирового океана.

Подводный аппарат «Бобер-IV» сделан из очень легких материалов, чтобы добиться наилучшей плавучести. «Рыбы» коммерческий подводный аппарат, способный погружаться на глубину 9000 м. Некоторые аппараты, такие, как «Перри» и «Ныряльщик», снабжены переходным шлюзами для высадки аквалангистов.

«Ясон» — устройство с дистанционным управлением, которое исследует затонувшие корабли с помощью видеокамер, управляемых на расстоянии. Аппарат DSRV — спасательный аппарат глубокого погружения предназначен для спасения экипажа затонувших подводных лодок.

«Элвин», сконструированный в 1964 г., - подводный аппарат для экипажа из трех человек; он использовался для исследования обломков «Титаника». «Элвин» совершил более 1700 погружений, в том числе на глубину до 4000 м, и оказал неоценимую помощь в геологических и биологических исследованиях.

Водолазные костюмы

Жесткие костюмы, такие, как «Паук» и «Джим» представляют собой подводные аппараты в миниатюре, позволяющие ныряльщику погружаться на большую глубину и предохраняющие его от давления воды, «Паук» имеет запас воздуха и передвигается с помощью гребных винтов с электродвигателями.

В XVII в. люди опускались под воду в водолазных колоколах, и только в XIX в. был изобретен водолазный костюм с прочным медным шлемом. Воздух в него подавался с поверхности. В 1943 г. произошла революция в подводном плавании. Французский исследователь морей Жак Кусто и инженер Эмиль Каньян изобрели автономный дыхательный аппарат для подводного плавания, или акваланг. Сжатый воздух поступает из баллонов, укрепляемых на спине ныряльщика. Коммерческие акваланги снабжены всевозможными приспособлениями, чтобы облегчить работу ныряльщика. Есть гидрокостюмы с подогревом и даже аккумуляторные скутеры, помогающие ныряльщику передвигаться быстрее.

Мы живем на планете воды, но земные океаны знаем хуже, чем некоторые космические тела. Больше половины поверхности Марса артографировано с разрешением около 20 м — и только 10−15% океанского дна изучены при разрешении хотя бы 100 м. На Луне побывало 12 человек, на дне Марианской впадины — трое, и все они не смели и носа высунуть из сверхпрочных батискафов.

Погружаемся

Главная сложность в освоении Мирового океана — это давление: на каждые 10 м глубины оно увеличивается еще на одну атмосферу. Когда счет доходит до тысяч метров и сотен атмосфер, меняется все. Жидкости текут иначе, необычно ведут себя газы… Аппараты, способные выдержать эти условия, остаются штучным продуктом, и даже самые современные субмарины на такое давление не рассчитаны. Предельная глубина погружения новейших АПЛ проекта 955 «Борей» составляет всего 480 м.

Водолазов, спускающихся на сотни метров, уважительно зовут акванавтами, сравнивая их с покорителями космоса. Но бездна морей по‑своему опаснее космического вакуума. Случись что, работающий на МКС экипаж сможет перейти в пристыкованный корабль и через несколько часов окажется на поверхности Земли. Водолазам этот путь закрыт: чтобы эвакуироваться с глубины, могут потребоваться недели. И срок этот не сократить ни при каких обстоятельствах.

Впрочем, на глубину существует и альтернативный путь. Вместо того чтобы создавать все более прочные корпуса, можно отправить туда… живых водолазов. Рекорд давления, перенесенного испытателями в лаборатории, почти вдвое превышает способности подлодок. Тут нет ничего невероятного: клетки всех живых организмов заполнены той же водой, которая свободно передает давление во всех направлениях.

Клетки не противостоят водному столбу, как твердые корпуса субмарин, они компенсируют внешнее давление внутренним. Недаром обитатели «черных курильщиков», включая круглых червей и креветок, прекрасно себя чувствуют на многокилометровой глубине океанского дна. Некоторые виды бактерий неплохо переносят даже тысячи атмосфер. Человек здесь не исключение — с той лишь разницей, что ему нужен воздух.

Под поверхностью

Кислород Дыхательные трубки из тростника были известны еще могиканам Фенимора Купера. Сегодня на смену полым стеблям растений пришли трубки из пластика, «анатомической формы» и с удобными загубниками. Однако эффективности им это не прибавило: мешают законы физики и биологии.

Уже на метровой глубине давление на грудную клетку поднимается до 1,1 атм — к самому воздуху прибавляется 0,1 атм водного столба. Дыхание здесь требует заметного усилия межреберных мышц, и справиться с этим могут только тренированные атлеты. При этом даже их сил хватит ненадолго и максимум на 4−5 м глубины, а новичкам тяжело дается дыхание и на полуметре. Вдобавок чем длиннее трубка, тем больше воздуха содержится в ней самой. «Рабочий» дыхательный объем легких составляет в среднем 500 мл, и после каждого выдоха часть отработанного воздуха остается в трубке. Каждый вдох приносит все меньше кислорода и все больше углекислого газа.

Чтобы доставлять свежий воздух, требуется принудительная вентиляция. Нагнетая газ под повышенным давлением, можно облегчить работу мускулам грудной клетки. Такой подход применяется уже не одно столетие. Ручные насосы известны водолазам с XVII века, а в середине XIX века английские строители, возводившие подводные фундаменты для опор мостов, уже подолгу трудились в атмосфере сжатого воздуха. Для работ использовались толстостенные, открытые снизу подводные камеры, в которых поддерживали высокое давление. То есть кессоны.

Глубже 10 м

Азот Во время работы в самих кессонах никаких проблем не возникало. Но вот при возвращении на поверхность у строителей часто развивались симптомы, которые французские физиологи Поль и Ваттель описали в 1854 году как On ne paie qu’en sortant — «расплата на выходе». Это мог быть сильный зуд кожи или головокружение, боли в суставах и мышцах. В самых тяжелых случаях развивались параличи, наступала потеря сознания, а затем и гибель.

Чтобы отправиться на глубину без каких-либо сложностей, связанных с экстремальным давлением, можно использовать сверхпрочные скафандры. Это чрезвычайно сложные системы, выдерживающие погружение на сотни метров и сохраняющие внутри комфортное давление в 1 атм. Правда, они весьма дороги: например, цена недавно представленного скафандра канадской фирмы Nuytco Research Ltd. EXOSUIT составляет около миллиона долларов.

Проблема в том, что количество растворенного в жидкости газа прямо зависит от давления над ней. Это касается и воздуха, который содержит около 21% кислорода и 78% азота (прочими газами — углекислым, неоном, гелием, метаном, водородом и т. д. — можно пренебречь: их содержание не превышает 1%). Если кислород быстро усваивается, то азот просто насыщает кровь и другие ткани: при повышении давления на 1 атм в организме растворяется дополнительно около 1 л азота.

При быстром снижении давления избыток газа начинает выделяться бурно, иногда вспениваясь, как вскрытая бутылка шампанского. Появляющиеся пузырьки могут физически деформировать ткани, закупоривать сосуды и лишать их снабжения кровью, приводя к самым разнообразным и часто тяжелым симптомам. По счастью, физиологи разобрались с этим механизмом довольно быстро, и уже в 1890-х годах декомпрессионную болезнь удавалось предотвратить, применяя постепенное и осторожное снижение давления до нормы — так, чтобы азот выходил из организма постепенно, а кровь и другие жидкости не «закипали».

В начале ХХ века английский исследователь Джон Холдейн составил детальные таблицы с рекомендациями по оптимальным режимам спуска и подъема, компрессии и декомпрессии. Экспериментируя с животными, а затем и с людьми — в том числе с самим собой и своими близкими, — Холдейн выяснил, что максимальная безопасная глубина, не требующая декомпрессии, составляет около 10 м, а при длительном погружении — и того меньше. Возвращение с глубины должно производиться поэтапно и не спеша, чтобы дать азоту время высвободиться, зато спускаться лучше довольно быстро, сокращая время поступления избыточного газа в ткани организма. Людям открылись новые пределы глубины.

Глубже 40 м

Гелий Борьба с глубиной напоминает гонку вооружений. Найдя способ преодолеть очередное препятствие, люди делали еще несколько шагов — и встречали новую преграду. Так, следом за кессонной болезнью открылась напасть, которую дайверы почти любовно зовут «азотной белочкой». Дело в том, что в гипербарических условиях этот инертный газ начинает действовать не хуже крепкого алкоголя. В 1940-х опьяняющий эффект азота изучал другой Джон Холдейн, сын «того самого». Опасные эксперименты отца его ничуть не смущали, и он продолжил суровые опыты на себе и коллегах. «У одного из наших испытуемых произошел разрыв легкого, — фиксировал ученый в журнале, — но сейчас он поправляется».

Несмотря на все исследования, механизм азотного опьянения детально не установлен — впрочем, то же можно сказать и о действии обычного алкоголя. И тот и другой нарушают нормальную передачу сигналов в синапсах нервных клеток, а возможно, даже меняют проницаемость клеточных мембран, превращая ионообменные процессы на поверхностях нейронов в полный хаос. Внешне то и другое проявляется тоже схожим образом. Водолаз, «словивший азотную белочку», теряет контроль над собой. Он может впасть в панику и перерезать шланги или, наоборот, увлечься пересказом анекдотов стае веселых акул.

Наркотическим действием обладают и другие инертные газы, причем чем тяжелее их молекулы, тем меньшее давление требуется для того, чтобы этот эффект проявился. Например, ксенон анестезирует и при обычных условиях, а более легкий аргон — только при нескольких атмосферах. Впрочем, эти проявления глубоко индивидуальны, и некоторые люди, погружаясь, ощущают азотное опьянение намного раньше других.

Избавиться от анестезирующего действия азота можно, снизив его поступление в организм. Так работают дыхательные смеси нитроксы, содержащие увеличенную (иногда до 36%) долю кислорода и, соответственно, пониженное количество азота. Еще заманчивее было бы перейти на чистый кислород. Ведь это позволило бы вчетверо уменьшить объем дыхательных баллонов или вчетверо увеличить время работы с ними. Однако кислород — элемент активный, и при длительном вдыхании — токсичный, особенно под давлением.

Чистый кислород вызывает опьянение и эйфорию, ведет к повреждению мембран в клетках дыхательных путей. При этом нехватка свободного (восстановленного) гемоглобина затрудняет выведение углекислого газа, приводит к гиперкапнии и метаболическому ацидозу, запуская физиологические реакции гипоксии. Человек задыхается, несмотря на то что кислорода его организму вполне достаточно. Как установил тот же Холдейн-младший, уже при давлении в 7 атм дышать чистым кислородом можно не дольше нескольких минут, после чего начинаются нарушения дыхания, конвульсии — все то, что на дайверском сленге называется коротким словом «блэкаут».

Жидкостное дыхание

Пока еще полуфантастический подход к покорению глубины состоит в использовании веществ, способных взять на себя доставку газов вместо воздуха — например, заменителя плазмы крови перфторана. В теории, легкие можно заполнить этой голубоватой жидкостью и, насыщая кислородом, прокачивать ее насосами, обеспечивая дыхание вообще без газовой смеси. Впрочем, этот метод остается глубоко экспериментальным, многие специалисты считают его и вовсе тупиковым, а, например, в США применение перфторана официально запрещено.

Поэтому парциальное давление кислорода при дыхании на глубине поддерживается даже ниже обычного, а азот заменяют на безопасный и не вызывающий эйфории газ. Лучше других подошел бы легкий водород, если б не его взрывоопасность в смеси с кислородом. В итоге водород используется редко, а обычным заменителем азота в смеси стал второй по легкости газ, гелий. На его основе производят кислородно-гелиевые или кислородно-гелиево-азотные дыхательные смеси — гелиоксы и тримиксы.

Глубже 80 м

Сложные смеси Здесь стоит сказать, что компрессия и декомпрессия при давлениях в десятки и сотни атмосфер затягивается надолго. Настолько, что делает работу промышленных водолазов — например, при обслуживании морских нефтедобывающих платформ — малоэффективной. Время, проведенное на глубине, становится куда короче, чем долгие спуски и подъемы. Уже полчаса на 60 м выливаются в более чем часовую декомпрессию. После получаса на 160 м для возвращения понадобится больше 25 часов — а ведь водолазам приходится спускаться и ниже.

Поэтому уже несколько десятилетий для этих целей используют глубоководные барокамеры. Люди живут в них порой целыми неделями, работая посменно и совершая экскурсии наружу через шлюзовой отсек: давление дыхательной смеси в «жилище» поддерживается равным давлению водной среды вокруг. И хотя декомпрессия при подъеме со 100 м занимает около четырех суток, а с 300 м — больше недели, приличный срок работы на глубине делает эти потери времени вполне оправданными.

Методы длительного пребывания в среде с повышенным давлением прорабатывались с середины ХХ века. Большие гипербарические комплексы позволили создавать нужное давление в лабораторных условиях, и отважные испытатели того времени устанавливали один рекорд за другим, постепенно переходя и в море. В 1962 году Роберт Стенюи провел 26 часов на глубине 61 м, став первым акванавтом, а тремя годами позже шестеро французов, дыша тримиксом, прожили на глубине 100 м почти три недели.

Здесь начались новые проблемы, связанные с длительным пребыванием людей в изоляции и в изнурительно некомфортной обстановке. Из-за высокой теплопроводности гелия водолазы теряют тепло с каждым выдохом газовой смеси, и в их «доме» приходится поддерживать стабильно жаркую атмосферу — около 30 °C, а вода создает высокую влажность. Кроме того, низкая плотность гелия меняет тембр голоса, серьезно затрудняя общение. Но даже все эти трудности вместе взятые не поставили бы предел нашим приключениям в гипербарическом мире. Есть ограничения и поважнее.

Глубже 600 м

Предел В лабораторных экспериментах отдельные нейроны, растущие «в пробирке», плохо переносят экстремально высокое давление, демонстрируя беспорядочную гипервозбудимость. Похоже, что при этом заметно меняются свойства липидов клеточных мембран, так что противостоять этим эффектам невозможно. Результат можно наблюдать и в нервной системе человека под огромным давлением. Он начинает то и дело «отключаться», впадая в кратковременные периоды сна или ступора. Восприятие затрудняется, тело охватывает тремор, начинается паника: развивается нервный синдром высокого давления (НСВД), обусловленный самой физиологией нейронов.

Помимо легких, в организме есть и другие полости, содержащие воздух. Но они сообщаются с окружающей средой очень тонкими каналами, и давление в них выравнивается далеко не моментально. Например, полости среднего уха соединяются с носоглоткой лишь узкой евстахиевой трубой, которая к тому же часто забивается слизью. Связанные с этим неудобства знакомы многим пассажирам самолетов, которым приходится, плотно закрыв нос и рот, резко выдохнуть, уравнивая давление уха и внешней среды. Водолазы тоже применяют такое «продувание», а при насморке стараются вовсе не погружаться.

Добавление к кислородно-гелиевой смеси небольших (до 9%) количеств азота позволяет несколько ослабить эти эффекты. Поэтому рекордные погружения на гелиоксе достигают планки 200−250 м, а на азотсодержащем тримиксе — около 450 м в открытом море и 600 м в компрессионной камере. Законодателями в этой области стали — и до сих пор остаются — французские акванавты. Чередование воздуха, сложных дыхательных смесей, хитрых режимов погружения и декомпрессии еще в 1970-х позволило водолазам преодолеть планку в 700 м глубины, а созданную учениками Жака Кусто компанию COMEX сделало мировым лидером в водолазном обслуживании морских нефтедобывающих платформ. Детали этих операций остаются военной и коммерческой тайной, поэтому исследователи других стран пытаются догнать французов, двигаясь своими путями.

Пытаясь опуститься глубже, советские физиологи изучали возможность замены гелия более тяжелыми газами, например неоном. Эксперименты по имитации погружения на 400 м в кислородно-неоновой атмосфере проводились в гипербарическом комплексе московского Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН и в секретном «подводном» НИИ-40 Министерства обороны, а также в НИИ Океанологии им. Ширшова. Однако тяжесть неона продемонстрировала свою обратную сторону.

Можно подсчитать, что уже при давлении 35 атм плотность кислородно-неоновой смеси равна плотности кислородно-гелиевой примерно при 150 атм. А дальше — больше: наши воздухоносные пути просто не приспособлены для «прокачивания» такой густой среды. Испытатели ИМБП сообщали, что, когда легкие и бронхи работают со столь плотной смесью, возникает странное и тяжелое ощущение, «будто ты не дышишь, а пьешь воздух». В бодрствующем состоянии опытные водолазы еще способны с этим справиться, но в периоды сна — а на такую глубину не добраться, не потратив долгие дни на спуск и подъем — они то и дело просыпаются от панического ощущения удушья. И хотя военным акванавтам из НИИ-40 удалось достичь 450-метровой планки и получить заслуженные медали Героев Советского Союза, принципиально это вопроса не решило.

Новые рекорды погружения еще могут быть поставлены, но мы, видимо, подобрались к последней границе. Невыносимая плотность дыхательной смеси, с одной стороны, и нервный синдром высоких давлений — с другой, видимо, ставят окончательный предел путешествиям человека под экстремальным давлением.

>>Давление на дне морей и океанов. Исследование морских глубин

Отослано читателями из интернет-сайтов

Календарно-тематическое планирование физики, скачать тесты , задание школьнику 7 класса, курсы учителю физики 7 класса

На земле имеется гораздо больше мест, о которых мы знаем меньше, нежели о необъятных космических просторах. Речь идет прежде всего о непокоримых водных глубинах. Согласно мнению ученых, наука еще фактически не приступила к изучению таинственной жизни на дне океанов, все исследования находятся в начале пути.

Из года в год находятся все новые смельчаки, которые готовы выполнить новое рекордное глубоководное погружение. В представленном материале хотелось бы поговорить о заплывах без снаряжения, с аквалангом и при помощи батискафов, которые вошли в историю.

Самое глубоководное погружение человека

Долгое время рекордсменом в области фридайвинга выступал французский спортсмен Лоик Леферм. В 2002 году ему удалось осуществить глубоководное погружение на 162 метра. Многие ныряльщики пытались улучшить этот показатель, однако погибали в морской пучине. В 2004 году жертвой собственного тщеславия стал сам Леферм. В ходе тренировочного заплыва в океанической впадине Вильфранш-сюр-Мер он погрузился на 171 метр. Однако подняться на поверхность спортсмену так и не удалось.

Последнее рекордное глубоководное погружение совершил австрийский фридайвер Герберт Ницш. Ему удалось опуститься на 214 метров без кислородного баллона. Таким образом, достижение Лоика Леферма осталось в прошлом.

Рекордное глубоководное погружение среди женщин

Несколько рекордов среди женщин установила французская спортсменка Одри Местре. 29 мая 1997 года она осуществила погружение на целых 80 метров на одной задержке дыхания, без баллона с воздухом. Уже через год Одри побила собственный рекорд, опустившись в морскую пучину на 115 метров. В 2001-м спортсменка погрузилась на целых 130 метров. Указанный рекорд, который имеет статус мирового среди женщин, закреплен за Одри по сей день.

12 октября 2002 года Местре совершила свою последнюю попытку в жизни, погрузившись без снаряжения на 171 метр у берегов Доминиканской Республики. Спортсменка использовала лишь специальный груз, не имея при себе кислородных баллонов. Подъем должен был осуществляться с помощью воздушного купола. Однако последний оказался не заправлен. Через 8 минут после того, как стартовало глубоководное погружение, тело Одри было доставлено на поверхность аквалангистами. В качестве официальной причины смерти спортсменки было отмечено возникновение проблем с оборудованием для подъема на поверхность.

Рекордное погружение с аквалангом

Теперь поговорим про глубоководные погружения с аквалангом. Самое значимое из них осуществил французский дайвер Паскаль Бернабе. Летом 2005 года ему удалось опуститься в морскую пучину на 330 метров. Хотя изначально планировалось покорить глубину в 320 метров. Столь значимый рекорд состоялся в результате небольшого казуса. В ходе спуска у Паскаля растянулась веревка, что и позволило заплыть на 10 лишних метров в глубину.

Дайверу удалось успешно подняться на поверхность. Всплытие продолжалось долгих 9 часов. Причиной столь медленного подъема стал высокий риск развития что могло привести к остановке дыхания и повреждению кровеносных сосудов. Стоит заметить, что для установления рекорда Паскалю Бернабе пришлось провести целых 3 года в постоянных тренировках.

Рекордное погружение в батискафе

23 января 1960 года ученые Дональд Уолш и Жак Пиккард установили рекорд по погружению на дно океана в пилотируемом аппарате. Находясь на борту небольшой подлодки Trieste, исследователи достигли дна оказавшись на глубине 10 898 метров.

Самое глубоководное погружение в пилотируемом человеком батискафе было осуществлено благодаря строительству аппарата Deepsea Challenger, на что у конструкторов ушло долгих 8 лет. Эта мини-подлодка представляет обтекаемую капсулу весом более 10 тонн и с толщиной стен 6,4 см. Примечательно, что до введения в эксплуатацию батискаф несколько раз тестировали давлением в 1160 атмосфер, что выше показателя, который должен был воздействовать на стенки аппарата на дне океана.

В 2012 году известный американский кинорежиссер Джеймс Кэмерон, пилотируя мини-подлодку Deepsea Challenger, покорил предыдущий рекорд, установленный на аппарате Trieste, и даже улучшил его, погрузившись в Мариинскую впадину на 11 км.

Этот неведомый мир составляет 90 процентов обитаемого пространства планеты. Нам известно больше о поверхности Луны, чем о морском дне. В этой вечной темноте обитают странные формы жизни. Лишь несколько десятилетий назад считалось, что жизнь на таких глубинах невозможна, а уже сегодня ученые полагают, что первая жизнь появилась на дне океана. Энергия, ресурсы, пища и даже климат находится под влиянием океанов. Там ли определиться будущее нашей планеты?

Лишь с помощью новейшей техники можно постичь тайны морских глубин. Глубоководные исследования длительны и дороги, поэтому так медленно ученые проливают свет в темноту. Дорогостоящие экспедиции на современнейших судах бороздят моря в поисках ответов. Недавно был запущен один из самых масштабных мировых проектов по исследованию океана, который получил название АРГО. Армии из более 3 тысяч роботизированных буев доставляют данные ученым из семи морей, доступные им по щелчку мыши. Международное научное сообщество, наконец, получило доступ к обширной базовой информации во всех сферах морских исследований. Эти данные также доступны лицам, которые занимаются судоходством и рыболовным промыслом, метеорологам и исследователям климата.

Девяносто процентов всей жизни на Земле обитает в глубинах, но нам знакома лишь небольшая ее часть. Нам удается исследовать лишь те части моря, которые освещаем, но что происходит за их пределами.

Без техники мы слепы в глубинах. Каждый новый вопрос требует новое оборудование. Исследования часто терпят неудачу из-за прерывания связи. Однако изобретательность не знает границ. Ученые, инженеры, механики и моряки входят в международные команды пытающиеся извлечь тайны из морских глубин. Бесчисленное множество специальных устройств и аппаратов опускается на морское дно в поисках ответов.

глубоководный робот ROV Kiel 6000

Одно из самых современных устройств для морских исследований совсем недавно вернулось из своей первой экспедиции. Глубоководный робот ROV KIEL 6000, созданный институтом морских наук имени Лейбница, сейчас еще проходит проверку в порту города Киль. Данный дистанционно управляемый аппарат может опускаться на глубину до 6 тысяч метров. Он управляется и контролируется с помощью кабеля. Дистанционно управляемые аппараты пользуются огромным спросом у морских исследователей. Один экземпляр стоит 5 миллионов евро, но по словам мореплавателей он того стоит. Аппарат ROV KIEL 6000 уже достиг сенсационных результатов за свое первое путешествие в Южную Атлантику.

Только с таким оборудованием как глубоководные аппараты исследователи могут отважиться погрузиться в эту враждебные среду. Дистанционно управляемая система камер это глаза ученого, а манипуляторы это его руки. Вдобавок к ним множество измерительных приборов и сенсоров. Большая часть информации может быть немедленно передана на борт для анализа с помощью 6-километрового кабеля.

исследовательское судно «FS Poseidon»

автономный подводный аппарат SEAL 5000

Базой всех проектов по изучению морских глубин являются . Одним из них является «FS Poseidon». На его борту ученые всего мира недавно начали проверку автономного подводного аппарата SEAL 5000, стоимость которого составляет 1,5 миллиона евро. В отличие от дистанционных аппаратов он абсолютно независим, не соединен кабелем и может создавать очень точные карты морского дна.

Составлять карту морского дна с корабля все равно, что пытаться нарисовать карту Луны, глядя в телескоп. раскачивается вверх-вниз, и звуковые волны эхолота постоянно отклоняются на своем пути между палубой судна и дном океана. Но грубую картину все же получить можно. Как раз задачей аппарата SEAL 5000 и является создания точных топографических карт, которые нужны исследователям морских глубин, открывая экспертам удивительные тайны. С помощью таких карт геологи могут найти различные минеральные отложения.

Могут пройти годы, прежде чем они принесут плоды. А потребность человека в новых ресурсах бесконечна, поэтому исследование морских глубин приобретает все более важное экономическое значение. С помощью таких подробных карт геологи также находят следы гидротермальных источников. Среди прочих веществ они выбрасывают соединение металлов, которые откладываются вблизи. Уже были найдены отложения различных металлов от меди до золота, но когда речь идет о морских сокровищах основное внимание уделяется веществу, которое могло бы разом решить энергетические проблемы всего человечества. Под океанским дном скапливается невообразимое количество метана. Он более чем в два раза превышает общее количество угля, нефти и газа в мире. Но может ли метан решить энергетические проблемы будущего. Морские глубины так просто не уступит свои сокровища.

На глубине газ находится в виде замороженного гидрата метана, который является своего рода цементом морского дна. Если же ледяное твердое вещество станет газообразным, его объем увеличится более чем в 100 раз. Это делает его извлечение очень опасным, поэтому ученые по всему миру лихорадочно ищут менее опасный метод добычи этого замороженного золота. Добыча была бы особенно рискованной на материковых склонах, ведь если убрать этот цемент, большие части склонов могут внезапно осесть, что приведет к гигантским цунами с катастрофическими последствиями для прибрежных регионов. Кроме того метан очень сильно влияет на парниковый эффект. Он в 30 раз сильнее, чем углекислый газ. Но частично решение проблемы есть. Во время добычи метан можно было бы заменить в углекислым газом. Другими словами морские глубины могли бы быть хранилищем углекислого газа.

Немецкие и японские ученые являются лидерами в этом секторе исследований, работая вместе над различными проектами. Ученые должны ответить на множество вопросов, прежде чем начать рассматривать вариант хранения парниковых газов в море.

Как ни странно, но вокруг скоплений углекислого газа кипит жизнь. Жидкий углекислый газ очень опасное вещество на морском дне Окинавской впадины на побережье Японии. Здесь газ залегает на глубине 3000 метров. Из-за высокого давления и ледяного холода глубин газ превратился в жидкость, создавая скопление газа.

Какое воздействие оказывает это вещество на обитателей глубин. Ученые пытаются это выяснить. Эти формы жизни явно научились выживать в таких жестоких условиях. По словам ученых, скопление углекислого газа в Окинавской впадины уникально.

Непосредственную помощь в исследовании морских глубин оказывают немногочисленные морские суда. Но это не просто , а плавучие обсерватории, причем всегда заняты. В мире имеется всего несколько сотен больших исследовательских судов и за их экспедициями можно наблюдать через Интернет, на сайте sailwx.info .

современное исследовательское судно, проект

Палубы исследовательских судов похожи на научные лаборатории. Исследователи всего мира, используя разнообразное оборудование, теснятся на маленьком пространстве. Они работают по сменам круглые сутки. Но одно устройство найдется на любом .

прибор для взятия проб воды

Прибор для взятия проб воды, измеряющий электропроводность, температуру и глубину. Определение этих величин немного похожи на измерение пульса человека, но они являются базовой информацией, необходимой каждому океанографу. Прибор для взятия проб может черпать воду с точно указанной глубины. Эти и другие функции приводятся в действие с поста управления судна. Этот прибор используется чаще всех на каждом исследовательском судне по всему миру. Как только его поднимают на борт, пробы воды и немедленно обрабатываются. Анализ питательных веществ или микроорганизмов дает важные данные для описания океанской среды. Это стандартная процедура для океанографа.

В морских глубинах были найдены невероятно странные существа, причем большинство из них пока не изучены. Каждое новое положение видеокамеры открывает новые виды. Чтобы узнать больше о морских организмах в 2000 году была начата перепись морской жизни. Это глобальный проект по изучению глубоководных организмов. Все открытые формы жизни будут зарегистрированы. Ученые из 16 стран под руководством Норвегии участвуют в проекте по изучению экосистемы северной части Североатлантического хребта, регистрируя океанские формы жизни. За два месяца они открыли 80000 глубоководных форм жизни. Многие из них прежде не были известны. Ученые предполагают, что в глубинах проживает 10 миллионов видов, а на суше около 1,4 миллиона. Причудливый мир темноты принадлежит исключительно животным, ведь растения не могут существовать без света. Здесь нет даже водорослей, хотя некоторые формы жизни похожие на растения на самом деле животные. Они используют тонкие листовидные отростки, чтобы вылавливать из воды микроорганизмы.

В этой пустынной темноте удаленной от центра жизни найти пищу очень трудно. Так что когда умирает кит это чудо для обитателей морских глубин. Мертвый кит подобен оазису дающий за раз столько пищи, сколько обычно попадает сюда за тысячу лет.

самое современное исследовательское судно в мире «Maria S. Merian»

«Maria S. Merian » самое . Спущенное на воду в 2007 году, оно является первым научным судном, построенным в Германии за последние 15 лет. На борту судна может работать 20 ученых. В их распоряжении лаборатория, оборудованная для самых разных исследовательских миссий. Это исследовательское судно может идти 48 часов, не загрязняя воды, благодаря технологии «чистый корабль». Данная технология означает, что сточные воды и нечистоты не сливаются в море. Все жидкие отходы отправляются в специальный танк и хранятся там. Часть их может быть позже переработана, и снова использована на борту. Для науки это значит, что сточные воды не попадают ни в морскую воду ни в образцы. Никаких посторонних примесей, только чистая морская вода.

Многие научные проекты зависят от чистоты воды, например, проект по поиску рассеянности металлов. Этим веществам с недавних пор придается особое значение, и это не впервые. Они появляются в морской воде лишь в очень небольших количествах, но без этих элементов микроорганизмы вроде водорослей не могут расти в море. С помощью специального ковша ученые проводят точнейший анализ. Даже подъемное устройство сделано из синтетического волокна, чтобы избежать малейшего замутнения.

Различные измерители на борту исследовательского судна «Maria S. Merian» позволяют ученым следить за сложными экспериментами из центра управления, а чтобы не потерять из вида сложную технику, находящуюся под водой несколько лет, запускается робот-зонд или буй.

Кроме того у буя-измерителя может быть и своя особая задача. Так сотни буев стали частью масштабного проекта по изучению морских глубин мира, который получил название АРГО.

В программе по получению данных из морских глубин в режиме реального времени участвует 26 стран. Учёные очень ценят возможность отправлять такие буи, ведь эти маленькие датчики могут очень им помочь. В мировом океане сейчас находится 3000 буев, которые могут передавать данные в любую погоду, шторм или штиль. Это дает возможность ученым впервые получать достаточно данных, чтобы они могли уверенно сказать нагревается ли океан, уменьшается ли количество кислорода, и как это влияет на соленость. Для этого буй опускается на глубину 2 тысяч метров и дрейфует по течению. Через 10 дней он медленно поднимается на поверхность, одновременно с этим измеряя температуру, соленость и другие параметры. Оказавшись на поверхности, буй передает полученные данные, а также свои координаты на береговые центры через спутник. Каждый буй передает собранные данные каждые 10 дней. Так создается глобальная сеть доступная с каждого компьютера. Впервые эти данные стали доступными каждому ученому в мире.

Проект АРГО это своего рода глобальная океаническая метеостанция, за работой и маршрутом каждого отдельного буя можно следить благодаря компьютерной анимации. Это очень мощный инструмент для изучения климатических изменений. С помощью 3 тысяч однотипных буев-измерителей АРГО собирает данные о состоянии всего мирового океана.

Именно эта информация очень важна для будущей деятельности в морских глубинах, ведь права на разработку ресурсов морских глубин скоро будут пересмотрены. Территория шириной 200 морских миль вокруг континентального шельфа будет принадлежать соответствующему государству, поэтому все прибрежные страны желают тщательно исследовать свою подводную территорию, надеясь расширить свой континентальный шельф и обеспечить себя ресурсами в будущем. Широко известен правовой спор по поводу Северного полюса. Пять стран соперничают за господство над морскими глубинами скованными льдами: Россия, Норвегия, Дания, США и Канада. Причина проста - ресурсы. В соответствии с исследованиями 90 миллиардов баррелей нефти и втрое больше природного газа, не говоря уже о минеральных отложениях, находятся подо льдами северного полюса. Но технологии подводной добычи пока мало используются. Впереди всех Норвегия. Компания StatoilHydro извлекает природный газ на глубине 1000 метров, где построена первая в мире фабрика по добыче природного газа с морского дна.

Исследования пока находятся на ранней стадии. Маленькими шагами, но с большими усилиями ученые приобретают важнейшие знания, но уже стало ясно, что морские глубины сильнее влияют на всю планету, чем когда-либо предполагалось. И никто не знает, что еще ждет нас там. Наши шумные аппараты приносят свет в царство темноты, возможно, отпугивая настоящих властителей подводного мира, и заставляя их опускаться еще глубже.