Бездна Челленджера где находится? - Nti-Travel.ru

Бездна Челленджера где находится?

Что мы знаем о самом глубоком месте в Мировом Океане? Это Марианский желоб или Марианская впадина. Какая у нее глубина? Это не простой вопрос ... ... но точно не 14 километров! В разрезе Марианская впадина имеет характерный V-образный профиль с очень крутыми склонами. Дно плоское, шириной в…

Бездна Челленджера где находится?

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Что мы знаем о самом глубоком месте в Мировом Океане? Это Марианский желоб или Марианская впадина.

Какая у нее глубина? Это не простой вопрос .

. но точно не 14 километров!

В разрезе Марианская впадина имеет характерный V-образный профиль с очень крутыми склонами. Дно — плоское, шириной в несколько десятков километров, разделенное хребтами на несколько почти замкнутых участков. Давление на дне Марианской впадины более чем в 1100 раз превышает показатель обычного атмосферного давления, достигая 3150 кг/см2. Температура на дне Марианской впадины (Марианского жёлоба) на удивление высокая благодаря гидротермальным источникам, прозванным «черными курильщиками». Они постоянно нагревают воду и поддерживают общую температуру во впадине на уровне около 3°С.

Первую попытку измерить глубину Марианской впадины (Марианского жёлоба) предприняла в 1875 г. команда английского океанографического судна «Челленджер» в ходе научной экспедиции по Мировому океану. Англичане обнаружили Марианскую впадину совершенно случайно, во время дежурного промера дна с помощью лота (итальянская пеньковая веревка и свинцовый груз). При всей неточности подобного замера результат был поразителен: 8367 м. В 1877 г. в Германии была издана карта, на которой это место было отмечено как Бездна Челленджера.

Замер, произведенный в 1899 г. с борта американского угольщика «Неро», показал уже большую глубину: 9636 м.

В 1951 г. дно впадины замеряло английское гидрографическое судно «Челленджер», названное в честь своего предшественника, неофициально именуемое «Челленджер II». Теперь уже с помощью эхолота была зарегистрирована глубина 10899 м.

Максимальный показатель глубины получен в 1957 г. советским научно-исследовательским судном «Витязь»: 11 034±50 м. Странно, что юбилейную дату в общем-то эпохального открытия российских океанологов никто и не вспомнил. Однако говорят, что при снятии показаний не была учтена смена условий среды на разных глубинах. Эта ошибочная цифра до сих пор присутствует на многих физико-географических картах, изданных в СССР и России.

В 1959 г. американское исследовательское судно «Стрейнджер» измерило глубину желоба довольно необычным для науки способом — с помощью глубинных бомб. Результат: 10915 м.

Последние известные замеры произведены в 2010 г. американским судном «Самнер», они показали глубину 10994±40 м.

Получить абсолютно точные показания даже с помощью самой современной аппаратуры пока еще не удается. Работе эхолота мешает то, что скорость звука в воде зависит от ее свойств, которые по-разному проявляются в зависимости от глубины.


Так выглядят самые прочные корпуса подводных аппаратов после испытаний на запредельном давлении. Фото: Сергей Птичкин / РГ

И вот сообщается, что в России разработан автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА), способный работать на глубине 14 километров. Отсюда делаются выводы, что наши военные специалисты-океанологи обнаружили в Мировом океане впадину глубже Марианской.

Сообщение о том, что аппарат создан и прошло его тестовое обжатие при давлении, соответствующем глубине 14000 метров, прозвучало во время заурядной пресс-поездки журналистов в один из ведущих научных центров, занимающихся, в том числе, глубоководными аппаратами. Даже странно, что никто на эту сенсацию внимания не обратил и до сих пор не озвучил. Да и сами разработчики откровенничать особо не стали. А может быть просто перестраховываются и хотят добыть железобетонные доказательства? А теперь имеем все основания ждать новой научной сенсации.

Было принято решение создать необитаемый глубоководный аппарат, способный выдержать давление, которое гораздо выше того, что существует в Марианской впадине. Аппарат готов к работе. Если глубина подтвердится, это станет суперсенсацией. Если нет — аппарат по максимуму отработает в той же Марианской впадине, изучит ее вдоль и поперек. К тому же разработчики утверждают, что при не очень сложной доработке АНПА можно сделать обитаемым. И это будет сравнимо с пилотируемыми полетами в дальний космос.

О существовании Марианской впадины известно уже довольно давно, и существуют технические возможности для спуска на дно, но за последние 60 лет только три человека получили возможность сделать это: ученый, военный и кинорежиссер.

За все время исследования Марианской впадины (Марианского жёлоба) на его дно дважды опускались аппараты с людьми на борту и четыре раза (по состоянию на апрель 2017) — автоматические аппараты. Это к слову, меньше чем людей побывало на Луне.

23 января 1960 г. на дно бездны Марианской впадины (Марианского жёлоба) опустился батискаф «Триест». На его борту находились швейцарский океанолог Жак Пикар (1922-2008) и лейтенант ВМС США, исследователь Дон Уолш (род. в 1931). Батискаф сконструировал отец Жака Пикара — физик, изобретатель стратостата и батискафа Огюст Пикар (1884-1962).


На черно-белом фотоснимке полувековой давности — легендарный батискаф «Триест» в момент подготовки к погружению. Экипаж из двух человек находился в шарообразной стальной гондоле. Она крепилась к поплавку, наполненному бензином для обеспечения положительной плавучести.

Спуск «Триеста» продолжался 4 ч 48 мин, экипаж периодически прерывал его. На глубине 9 км треснуло плексигласовое стекло, но спуск продолжился, пока «Триест» не опустился на дно, где экипаж разглядел 30-сантиметровую плоскую рыбину и некое ракообразное существо. Пробыв на глубине 10912 м около 20 мин, экипаж начал подъем, который прошел за 3 ч 15 мин.

Еще одну попытку спуститься на дно Марианской впадины (Марианского жёлоба) человек предпринял в 2012 г., когда американский кинорежиссер Джеймс Кэмерон (родился в 1954) стал третьим, достигнувшим дна Бездны Челленджера. Ранее он неоднократно погружался на российских аппаратах «Мир» в Атлантический океан на глубину свыше 4 км в ходе съемок кинофильма «Титаник». Теперь на батискафе «Дипси Челленджер» он опустился в бездну за 2 ч 37 мин — практически вдове быстрее «Триеста» — и провел 2 ч 36 мин на глубине 10898 м. После чего поднялся на поверхность всего за полтора часа. На дне Камерон увидел только существ, похожих на креветок.
Фауна и флора Марианской впадины изучены слабо.

В 1950-х гг. советские ученые во время экспедиции судна «Витязь» обнаружили жизнь на глубинах более 7 тыс. м. До этого считалось, что там нет ничего живого. Были открыты погонофоры — новое семейство морских беспозвоночных животных, обитающих в хитиновых трубках. Споры об их научной классификации идут до сих пор.

Главные обитатели Марианской впадины (Марианского жёлоба), живущие на самом дне, это барофильные (развивающиеся только при высоком давлении) бактерии, простейшие существа фораминиферы — одноклеточные в раковинах и ксенофиофоры — амебы, достигающие 20 см в диаметре и живущие за счет перелопачивания ила.
Фораминиферы сумел добыть японский автоматический глубоководный зонд «Кайко» в 1995 г, погрузившийся на 10911,4 м и взявший пробы грунта.

Более крупные обитатели желоба живут по всей его толще. Жизнь на глубине сделала их или слепыми, или с очень развитыми глазами, часто телескопическими. У многих имеются фотофоры — органы свечения, своеобразная приманка для добычи: у некоторых на длинных отростках, как у рыбы-удильщика, а у других так вообще сразу в пасти. Некоторые накапливают светящуюся жидкость и в случае опасности обдают ею врага на манер «световой завесы».

С 2009 г. территория впадины входит в состав американской природоохранной зоны Морской национальный памятник Марианский Жёлоб площадью 246608 км2. Зона включает только подводную часть желоба и акваторию. Основанием для такого действия послужил тот факт, что Северные Марианские острова и остров Гуам — фактически американская территория — являются островными границами акватории. Бездна Челленджера в состав этой зоны не включена, так как находится на океанской территории Федеративных Штатов Микронезии.

Марианская впадина: интересные факты

Марианская впадина: UGC

Марианская впадина — одна из малоисследованных точек планеты. Она таит в себе загадку появления жизни на Земле. Впервые на ее дно спустились во второй половине ХХ века, однако до сегодняшнего дня Марианский желоб исследован только на 5%. Прочитайте интересные факты, которые связаны с этим загадочным местом.

Марианская впадина, фото которой отображает лишь небольшую часть величественности и красоты этого природного феномена, — одно из малоисследованных мест на Земле. Поэтому с ней связаны различные домыслы и предположения, фантастические версии ее происхождения и хоррор-истории об обитателях этих подводных глубин.

Где же таится правда, что собой представляет Марианская впадина на карте, кто исследовал ее и что обнаружил на дне?

Самая высокая гора в мире: топ-10 вершин

Фото: YouTube: UGC

Вот самые интересные факты о Марианской впадине:

Местоположение, площадь, происхождение

Марианская впадина образовалась несколько миллионов лет тому в результате разлома земной коры и движения двух литосферных плит. Не многие знают, где находится Марианская впадина, хотя и слышали много увлекательного о ней.

Этот феномен, наряду с Треугольником (Морем) Дьявола, Темехеа-Тохуа, островом Пасхи и лагуной Трук, находится в Тихом океане. Название наибольшему в мире желобу дали соседствующие с ним Марианские острова. Изображение Марианской впадины сверху напоминает полумесяц или букву V. Ее протяженность составляет 2 тыс. км.

Загадочная глубина — «Бездна Челленджера»

Глубина желоба поражает воображение. Ученые установили, что если поместить самую высокую гору мира Эверест в Марианскую впадину, то вершина не достигнет дна.

Самая глубокая впадина на суше в мире и Казахстане

Читайте также  Город Глазго где находится?

Определить, где дно разлома, в конце XIX попыталась команда британского судна «Челленджер». Их глубоководный лот показал отметку 8,4 км, а в 1950-х гг. ученые с помощью эхолота открыли новые показатели: оказалось, что глубина Марианской впадины составляет без малого 11 км. Ту часть желоба, которая продемонстрировала эти показатели, назвали «Бездной Челленджера».

Первые исследователи Марианской впадины

Жак Пикар и Дон Уолш — американские морские специалисты и ученые — стали первооткрывателями глубин знаменитого тектонического разлома.

Они совершили в 1960-м году первое удачное погружение в Марианскую впадину. На самоходном аппарате «Триест» исследователи спустились на ее дно. С этого момента одиннадцатикилометровая глубинная точка Марианской впадины стала носить название «Глубина Триеста».

Самые красивые места на Земле: топ-10

Фото: YouTube: UGC

Самое длительное погружение

Джеймс Кэмерон в 2012 году на батискафе опустился на глубину 10 км 900 м в Марианской впадине. Он стал третьим человеком, который спустился на такую глубину, и первым, кто совершил это в одиночку и пробыл на дне три часа.

Загадка температуры и давления

Известно, что на большие глубины не проникает солнечный свет, поэтому вода не прогревается. В Марианской впадине ближе к дну температура опускается до +1 °С.

Джеймс Кэмерон в бортовом журнале отметил, что градусник показал +2 °С на глубине 5 км. Ему пришлось надеть шерстяные носки, сапоги и шапку, чтобы уберечься от конденсата, который стал быстро появляться на внутренних поверхностях его подводной камеры.

Самое большое море в мире: рейтинг

Однако ученые установили, что в Марианской впадине есть гидротермальные жерла, в которых температура воды достигает +370 °С. Что касается давления, то в этом тектоническом разломе оно превышает атмосферное в 1000 раз.

Фото: YouTube: UGC

Удивительные обитатели Марианской впадины

При описанных выше физических показателях остается гадать, что находится в Марианской впадине, кто обитает в ней? Большинство известных организмов попросту погибли бы при таких условиях.

Благодаря погружениям ученые установили разновидности диковинных существ и микроорганизмов, которые поселились здесь. Среди них: глубоководный удильщик (морской черт), морские огурцы (голотурии), рак-отшельник, светящаяся шарообразная медуза, мегалодикопия, двухметровые черви и осьминоги-мутанты.

Каждый из них по-своему приспособился к жизни в темном и холодном пространстве: у кого-то появились фонарики на голове (специальные железы-приманки), кто-то обзавелся гигантским ртом, чтобы ловить зоопланктон и рачков, а у кого-то есть позвоночник и мозг.

Пентаграмма в Казахстане: что это за символ

Загадочное происхождение и малоисследованный мир Марианской впадины будоражат умы ученых, путешественников, авантюристов и писателей. Ее называют Утробой Геи, о ней пишут романы и научные труды.

Параллель с древнегреческой богиней, которая ассоциировалась с Матерью-Землей, в XXI веке получила научное обоснование. Утроба Геи отображает допущение, которое делают многие исследователи флоры и фауны впадины: считается, что некоторые из ее обитателей могли бы претендовать на звание прародителя человечества.

Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора

Фотосессия на дне Марианской впадины

Фото: Фонд перспективных исследований

Недавно российский аппарат «Витязь-Д» погрузился на дно Марианской впадины и зафиксировал глубину 10 028 метров. Таким образом, он стал первым в мире полностью автономным необитаемым подводным аппаратом, достигшим самой глубокой точки Мирового океана.

Анализом водной среды исследователи не ограничились – была проведена фото- и видеосъемка Марианской впадины при помощи уникальной камеры, способной работать на глубине до 12 километров. Разработана она специалистами холдинга «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех.

О том, как исследовали самую глубокую океанскую «вершину» и что нового удалось узнать об этом загадочном месте – в нашем материале.

Глубинная неопределенность

На западе Тихого океана, в 1800 км от Филиппин, находится самое глубокое место на Земле – Марианская впадина. Открытие и первые измерения глубочайшего океанского желоба были проведены в 1875 году с британского корвета «Челленджер». Тогда замер глубины проводился при помощи ручного диплота – прибора, который представляет собой трос с грузом массой около 25 кг. Неудивительно, что показатели не отличались точностью. В отчете были указаны две глубины – 8184 и 8367 метров, но уже по этим цифрам стало понятно, что удалось найти глубочайший океанский желоб на Земле.


Автономный необитаемый подводный аппарат «Витязь-Д». Фото: Фонд перспективных исследований

Даже развитие техники не помогло определить точную глубину Марианской впадины, в силу непростого рельефа дна. Марианская впадина, как и большинство высоких гор на поверхности Земли, имеет по несколько пиков (в данном случае скорее «обратных пиков») разной глубины.

Впервые дно Марианской впадины было картографировано с более или менее высокой точностью лишь в 2010 году. Тогда это удалось сделать с помощью сверхточного эхолота с разрешением 100 метров. Сегодня согласно официальным данным самая глубокая точка на Земле составляет 10994±40 метров, что дальше от уровня моря, чем вершина горы Эверест. Но покорить эту «вершину» Марианской впадины удалось не сразу.

Хроника покорения океанских «вершин»

Сложно представить, но добраться до дна Марианской впадины почти так же непросто, как и полететь в космос. Поэтому за всю историю лишь несколько аппаратов погружались на дно желоба. Помимо фиксации глубины, каждое погружение рассказывало чуть больше подробностей о загадочном гидрокосмосе.

Интенсивное изучение Марианской впадины началось в середине прошлого столетия. В 1951 году к ее дну направился еще один английский «Челленджер» – на этот раз гидрографическое судно, которое с помощью эхолота зарегистрировало глубину 10 899 метров. Этот «обратный пик» Марианской впадины получил название Бездна Челленджера (Challenger Deep).

В 1957 году советское научно-исследовательское судно «Витязь» с помощью эхолота установило новый рекорд – 11 022 метра. Но позже этот результат назвали сомнительным. Считается, что тогда ученые не учли смену температуры на разных глубинах и не провели необходимый перерасчет показаний приборов.


Научно-исследовательское судно «Витязь» около Музея мирового океана в Калининграде

Три года спустя, 23 января 1960 года, удалось, так сказать, все увидеть своими глазами – состоялось первое погружение человека на дно Марианского желоба. Первыми «гидрокосмонавтами» стали американский лейтенант Дон Уолш и исследователь Жак Пикар. В батискафе Trieste, спроектированном отцом Жака Огюстом Пикаром, они отправились на дно и зафиксировали рекордную глубину – 10 918 метров. Еще более неожиданным фактом стала встреча с обитателями глубоководного мира – плоскими рыбами размером до 30 см. Уолш и Пикар провели на дне около 12 минут, наблюдая через иллюминаторы загадочный мир гидрокосмоса. Никаких особых научных исследований они не проводили, но подтвердили предположение, что на такой глубине возможно существование живых существ.

Вернулись к изучению Марианской впадины не скоро – следующее погружение состоялось только в 1995 году. Ко дну отправился беспилотный японский зонд Kaiko, который зафиксировал глубину 10 911 метра. Результат Trieste он все-таки не побил, но поставил рекорд глубины для беспилотных подводных аппаратов. Кроме этого, Kaiko сфотографировал и заснял на видео ряд организмов, различных креветок и трубчатых червей. Кстати, за всю свою жизнь Kaiko открыл около 350 новых видов живых существ, но судьба его печальна – в мае 2003 года робот пропал во время тайфуна.

Уже в новом столетии, 31 мая 2009 года, на дно Марианской впадины погрузился американский автоматический аппарат Nereus. В общей сложности это стало третьим погружением в Бездну Челленджера и при этом вторым беспилотным. В отличие от японского предшественника, батискаф Nereus получил максимальную степень свободы передвижения – с кораблем его соединял оптоволоконный кабель толщиной всего один миллиметр. Аппарат опустился на глубину 10 902 метра, где в течение 10 часов снимал видео, фотографии и собирал образцы донных отложений.

Путешествие к центру Земли: звездные заплывы

В 2012 году состоялось, пожалуй, самое «звездное» погружение на дно Марианской впадины. В Бездну Челленджера в одиночку направился Джеймс Кэмерон – голливудский режиссер, автор «Терминатора», «Титаника» и «Аватара». Говорят, что идея погружения пришла к нему во время съемок фильма «Бездна».

Батискаф Кэмерона под названием Deepsea Challenger был оснащен в лучших традициях Голливуда – видеокамеры для 3D-съемки, специальное световое оборудование, конструкция из композитных материалов, джойстики для управления. Погружение аппарата длилось 2 часа 37 минут. «Официального дна» он не пробил – достиг глубины 10 898 метров. В Марианской же впадине, как рассказал кинорежиссер, он не видел ни одного живого существа больше 2,5 см. Тем не менее отснятый материал не пропал даром – кадры легли в основу научно-популярного фильма «Джеймс Кэмерон: Путешествие к центру Земли» (2012).


Батискаф Deepsea Challenger. Mark Thiessen / National Geographic

Впрочем, на этом «звездные» заплывы к центру Земли не завершились. Совсем недавно, 7 июня 2020 года, на дно Марианской впадины погрузилась Кэтрин Салливан. И в данном случае гость действительно звездный. Кэтрин Салливан – американский астронавт, первая американка, вышедшая в открытый космос. Таким образом, 7 июня 2020 года она стала первым человеком, побывавшим как в открытом космосе, так и на самом дне океана.

Экспедиция была организована бизнесменом и исследователем Виктором Весково. Год назад он уже совершил несколько одиночных погружений на дно Марианской впадины. Тогда была зафиксирована глубина в 10 927 метров, а во время погружения удалось обнаружить четыре новых вида ракообразных. Но, пожалуй, его самая интересная находка на дне Марианской впадины – пластиковый пакет, что еще раз напомнило человечеству о серьезном загрязнении Мирового океана.

Читайте также  Гатчинский парк как добраться?

Гидрокосмическая одиссея русского «Витязя»

Этой весной пандемия коронавируса не помешала и российским специалистам отправить очередную экспедицию на дно Марианской впадины. Так, 8 мая 2020 года в самую глубокую точку Мирового океана впервые погрузился автономный необитаемый подводный аппарат «Витязь-Д». Назван он в честь того самого научно-исследовательского судна «Витязь», который в 1957 году зафиксировал максимальную глубину Марианского желоба.

Комплекс «Витязь-Д» состоит из самого спускаемого аппарата, глубоководной донной станции связи и навигации, а также комплектов корабельного и вспомогательного оборудования. По гидроакустическому каналу подводный аппарат и донная станция поддерживают связь в режиме реального времени с судном-носителем.


Фото: Фонд перспективных исследований

В отличие от японского Kaiko и американского Nereus, российский «Витязь» функционирует полностью автономно. В его системе управления используются элементы искусственного интеллекта, поэтому «Витязь-Д» может самостоятельно обходить препятствия и решать другие интеллектуальные задачи. Таким образом, российский «Витязь-Д» стал первым в мире полностью автономным необитаемым подводным аппаратом, достигшим дна Марианской впадины.

Во время своего первого погружения «Витязь-Д» зафиксировал глубину 10 028 метров. На дне аппарат провел около трех часов, в течение которых он выполнял свою миссию под управлением с борта судна-носителя. Для этого «Витязь-Д» оснащен эхолотами, гидроакустическими средствами навигации и связи, гидролокаторами бокового обзора, камерами и другим научно-исследовательским оборудованием. В частности, для фото- и видеосъемок использовалась уникальная камера КТ-1200, разработанная заводом «Энергия» холдинга «Росэлектроника». Как отмечают разработчики, это единственная отечественная камера, которая способна работать при давлении более 60 мегапаскалей. Рабочее гидростатическое давление КТ-1200 составляет 127,7 мегапаскаля. Таким образом, она может применяться на глубинах до 12 тыс. метров. Камера обеспечивает изображение в формате 2К с углом обзора 65 градусов.


Камера КТ-1200. Фото: «Росэлектроника»

Впрочем, не только камера, но и вся остальная высокотехнологичная начинка «Витязя» – отечественного производства. И все успешно прошло проверку. Комплекс «Витязь» на деле доказал, что способен работать на экстремальной глубине – производить обзорно-поисковую и батиметрическую съемку, забор проб донного грунта, гидролокационную съемку рельефа дна, осуществлять измерения гидрофизических параметров морской среды. Ожидается, что в будущем на базе «Витязя» будет создана целая серия глубоководных аппаратов, в том числе и для Военно-морского флота.

Человек опустился на самую глубокую точку Земли. Что там происходит?

Ричард Гэрриот (Richard Garriott) — один из самых известных путешественников, который побывал не только в самых отдаленных уголках нашей планеты, но даже слетал в космос. Недавно он стал одним из первых людей, которые спустились в самую низкую точку Земли, а именно в Бездну Челленджера. Это место находится в Марианской впадине, на глубине 10 994 метров, поэтому туда не поступает солнечный свет. Путешественник спустился в бездну внутри аппарата Limiting Factor, который с каждым метром все сильнее сжимался под воздействием высокого давления. Путь вниз занял около 4 часов и почти столько же времени мужчине понадобилось, чтобы всплыть наружу. В ходе погружения он сделал несколько интересных фотографий и оставил сюрприз для будущих смельчаков. А после всплытия он рассказал несколько интересных фактов о необычном месте, в котором ему удалось побывать. Обо всем этом сейчас и пойдет речь.

Ричард Гэрриот перед спуском в Бездну Челленджера

Интересный факт: в 2020 году в Бездну Челленджера спустилась 69-летний астронавт NASA Кэтрин Салливан (Kathryn Sullivan). Она использовала тот же аппарат Limiting Factor и стала первой женщиной, которая побывала на такой большой глубине.

Подводное путешествие

Путешественник Ричард Гэрриот известен тем, что ранее пересек Северный и Южный полюса и даже побывал на Международной космической станции. В июле 2021 года ему исполнится 60 лет и в честь этого события он решил спуститься в самую низкую точку нашей планеты. Для погружения он использовал аппарат Limiting Factor, который был разработан подводным исследователем Виктором Весково (Victor Vescovo). Устройства такого рода называются батискафами и предназначены для исследования океанских глубин. Скорее всего, это единственный в своем роде аппарат, который способен выдержать подводное давление.

Аппарат Limiting Factor

По словам Ричарда Гэрриота, аппарат состоит из титанового корпуса толщиной 9 сантиметров. Это самый маленький аппарат, внутри которого ему доводилось бывать. Изначально диаметр салона составлял 1,46 метра, но из-за высокого давления он сжался до 1,4 метров. Однако, аппарат Limiting Factor все равно оказался более просторным, чем корабль «Союз», на котором путешественник в 2008 году летал на Международную космическую станцию. Помимо высокого давления, на глубине устройство подвергается низким температурам.

Ричард Гэрриот внутри аппарата Limiting Factor

Спуск на дно Бездны Челленджера занял 4 часа. Все это время исследователь делал фотографии. Довольно быстро он уже не мог заниматься подводной съемкой, потому что чем дальше он спускался, тем темнее становилось вокруг. В какой-то момент за стеклами стояла сплошная чернота. Чтобы занять себя во время всплытия на поверхность, он взял с собой фильм Подводная лодка (Das Boot), режиссерская версия которой длится больше 4,5 часов. Однако, он смог посмотреть только часть фильма.

Дно Марианской впадины

Когда путешественник опустился на самое дно, он включил фонари. По его словам, Бездна Челленджера представляет собой пустыню, которая покрыта илом. Однако по своим характеристикам он похож на пух, которым набивают плюшевые игрушки. На дне также можно найти гниющие тела мертвых рыб и других созданий — они медленно опускаются сверху. При этом исследователь заметил на дне и живых существ. В основном ими были полупрозрачные ракообразные.

На дне Марианской впадины исследователь нашел камни, но роботизированная рука не смогла ее поднять

Само собой разумеется, Ричард Гэрриот изучал дно впадины исключительно из кабины аппарата Limiting Factor. Ведь если бы он вышел наружу, он бы попросту погиб из-за высокого давления. С окружающей средой он взаимодействовал при помощи специального манипулятора, который является чем-то вроде роботизированной руки. При помощи него исследователь установил на дне табличку, на которой написано секретное слово. По его словам, если кто-то еще окажется на такой большой глубине, он сможет назвать это слово и доказать факт своего подвига. Весьма интересный способ отсеять самозванцев, не так ли?

Гладкое дно Марианской впадины

Исследователь также надеялся взять твердые образцы морского дна, только ему не удалось до них добраться. Его путешествие было опасным не только потому, что на аппарат воздействовало очень высокое давление. На дне он обнаружил хаотично двигающийся трос, который явно остался после одного из предыдущих погружений. Ведь Марианская впадина интересует ученых из самых разных стран и время от времени они изучают ее при помощи роботов.

Ссылки на интересные статьи, смешные мемы и много другой интересной информации можно найти на нашем телеграм-канале. Подпишитесь!

Стоит отметить, что Ричард Гэрриот является не только известным путешественником. Наверное, для многих станет очень неожиданным факт того, что этот человек также является создателем серий игр Lineage и Ultima. Несколько цитат Ричарда Гэрриота в качестве «создателя термина MMORPG» можно почитать в этом материале. Также этот удивительный человек всерьез занимается иллюзионизмом и коллекционирует фокусы. Вдобавок ко всему этому, он совершал спуск на подводной лодке к затонувшему «Титанику», участвовал в экспедиции к Бермудскому треугольнику, плавал на каноэ вниз по Амазонке… В общем, этот список можно продолжать бесконечно.

Как глубока Бездна Челленджера: измерение глубины

«Надо понимать всю глубину наших глубин» (С) ДМБ

Приветствую вас, глубокоуважаемые!

Всегда поражался, что расстояние до луны измеряется с миллиметровой точностью. Даже при открытии экзопланет методом лучевых скоростей, скорости звезд измеряются с точностью до 0.97 м/с. А вот, например, глубина Бездны Челленджера определена с точностью ± 10 метров.
Почему же с водой все так сложно?

С этим вопросом разбираемся под катом. В качестве вишенки на торт: приложение для визуализации движения звука через воду со слоями разной плотности с исходниками на гитхабе и онлайн-калькулятор.

Напомню, что есть ровно два с половиной фундаментальных способа определения глубины:

  • веревкой =)
  • манометрический, когда глубину определяют по давлению столба жидкости. Принципиальные проблемы, связанные с этим методом я описал в первой части манускрипта. Вкратце: нужно учитывать атмосферное давление, географическую широту (с ней меняется ускорение свободного падения) и изменение плотности воды от температуры, давления и солености.
  • по времени распространения звука — эхолотом.

Вот с последним пунктом сегодня и предлагаю разобраться.

Я люблю всегда рассматривать ситуацию в пределе. Марианская впадина в целом и Бездна Челленджера в частности — это и есть предел ситуации с глубиной на нашей планете. Многие эффекты становятся существенны и отчетливо видны только на больших глубинах.

Итак, история измерения больших глубин берет свое начало от того самого Челленджера — HMS Challenger, чье имя и носит самая глубокая впадина земного океана. Вот, кстати он на фото:

Весной 1875 года экспедиция измерила при помощи веревки глубину, ни много ни мало — 8184 метров. К слову, проблемы измерения глубины веревкой помимо таких очевидных как дрейф судна и течения, описаны в Занимательной Физике у Перельмана: веревка испытывает трение об воду, извивается, скручивается как молекулы белков и вниз, после определенной глубины, уже не идет — не принимает вода ее.

Читайте также  Почаевский монастырь где находится?

С тех пор люди не сидели без дела и в 1952 году глубины марианской впадины измерял уже HMS Challenger II:

При помощи взрывчатки, ручного секундомера, проволоки с грузом в 20 кг, лома и скотча а также первых эхолокаторов они намерили уже 10900 метров. После постобработки результат уменьшили до 10632 м с неоднозначностью в ± 27 метров.

Раскапывая, или что атмосфернее, погружаясь в историю исследования мирового океана, в одной из прошлых статей я упомянул легендарное советское исследовательское судно «Витязь» — в качестве КДПВ использовал изображение почтовой марки с ним:

В 1957 году «Витязь» измерил самую глубокую глубину наших глубин — 11034 м. Измерения были сделаны на пределе диапазона эхолота исходя из постоянной скорости звука в 1500 м/с, после чего были взяты бутылочные пробы воды для построения профиля температуры и солености, по которым в последствие и было получено значение в 11034 метра. Хоть этот результат и попадается всюду, где речь заходит о марианской впадине, современные специалисты смотрят на него скептически.

Далее в 1960 акванавты с Триеста сообщили об измерениях по бортовому датчику давления 10911 метров, а судно сопровождения, при помощи взрывчатки измерило глубину в 10915 ±20 метров. А уже в 1976 при помощи эхолота получили значение 10933 ± 50 метров.

Откуда берутся все эти ±20 и 50? Вдумчивый читатель скорее всего давно сообразил к чему я клоню — скорость звука в воде зависит от температуры, солености и давления, т.е. от плотности среды.

Профиль температуры и солености — это набор измерений с привязкой к глубине.
И ни температуру, ни соленость нельзя измерить дистанционно — необходимо «сунуть» термометр и кондуктометр в нужную точку океана. Желательно сделать много измерений по линии как можно вертикальнее и через каждый метр.

Вот так выглядят некоторые профили:

Американское исследовательское судно «OCEANUS», 10 апреля 2010.
Место измерения на гуглокартах
Кстати, на этом океанусе даже вебкамера есть.

История измерения самой глубокой точки не бедна и курьёзами

В 1992 году (казалось бы!) участники экспедиции университета Токио измерили глубины, как наши соотечественники в 1957 — исходя из постоянной скорости звука в 1500 м/с, но по какой-то причине не собрали профили температуры и солености. Вместо этого они откорректировали данные по таблицам 1980 (!) года и получили значение в 10933 м без указания погрешностей.

Уже в 2002 экспедиция на судне Keirei Японского агентства науки и технологий по изучению морских недр (JAMSTEC) проводила исследования по поиску глубочайшей глубины при помощи довольно продвинутого многолучевого эхолота. Они получили значение в 10920 ±5 м. Они собрали большое количество профилей, но отказ термометра-кондуктометра вынудил их воспользоваться профилями двухлетней давности.
Японцам периодически не везло.

Позднейшие измерения

В 2008 исследователи из университета Гавайев вот на таком красавце Kilo-Moana

Получили глубину в 10903 метра при помощи многолучевого эхолота EM 120 от Kongsberg Maritime.

В 2010 ученые из университета Нью Хемпшира на USNS Sumner при помощи более новой модели EM 122 от тех же норвежцев получили глубину 10944 ± 40 м в точке (позиция на гуглокартах).

В конечном счете

Неоднозначности при определении глубин при помощи эхолотов есть следствия следующих факторов:

  • Погрешности измерения, которая в свою очередь включает и погрешность самого прибора, его угловое разрешение (луч 1°х1° дает пятно диаметром в 140 метров на дне впадины), размытие пика, рефракцию, качку судна, его перемещение и т.д и т.п.)
  • Наличие и изменчивость профиля скорости звука — его нельзя измерить, положить данные на полку а через два года воспользоваться — такие данные интересны только в ретроспективе, мол, а вот взгляните, тогда было вот так, а сейчас — совсем иначе.
  • Несовершенство методов постобработки

Здесь я могу хочу коснуться только одного из факторов — профиля температуры и солености, или, что в нашем случае почти одинаково — профиля скорости звука.
Просто чтобы наглядно оценить: каков эффект?

Мы принимаем допущение о том, что звук у нас почти как мячик от пинг-понга — путешествует исключительно вертикально, отскакивает от дна весь целиком, корабль неподвижен, дно ровное. Время мы измеряем без погрешностей. И единственное что нас путает — наличие профиля скорости звука.
Как при этом он повлияет на измеряемую глубину?

В этом случае наша модель может быть описана простой формулой:

Где — пройденный звуком путь, — скорость звука в i-й интервал времени, длительность которого .

Если мы уменьшаем (а мы не можем) то дело идет к интегралу из школьной физики:

Далее, исходя из измеренного времени распространения звука (от начала излучения до приема отраженного сигнала) нам нужно:

  • через равные временные промежутки примерно прикидывать глубину (с точностью до десятка-другого метров)
  • интерполировать (если необходимо) из имеющегося профиля температуру и соленость для прикинутой глубины
  • по ней вычислять скорость звука, а соответственно и путь, который звук прошел на этой глубине за временной интервал.

Для этих (и других) целей я запилил библиотеку, про которую говорил в первой части статьи. На данный момент она реализована на C/C#/Rust/Matlab/Octave/JavaScript.

Скорость звука считается по формуле Чена и Миллеро. Она нравится мне потому, что там параметром идет давление, которое измеряется непосредственно, а не глубина, как в других моделях. Плюс диапазон по параметрам у этой модели покрывает почти все разумные случаи.

Например, для второго профиля, который получен в этой точке 10 апреля 2010 года, разница между глубиной, полученной по стандартному значению скорости звука и глубиной, полученной по приведеному выше расчету при времени распространения 5 секунд (туда и обратно) получается 18 метров: 3750 против 3768.3 метров, а для 6 секунд разница возрастает до 32 метров.
К сожалению у меня нет профиля из марианской впадины, и вообще мне пока не попадался ни один профиль глубже 6000 метров. Но если принять, что после 4-5 км глубины параметры меняются слабо и скорость звука в основном меняется из-за давления, то получается, что для обсуждаемых глубин разница получается порядка 420 метров, а время от момента излучения сигнала эхолотом до принятия отражения составляет более 14 секунд.

В качестве демонстрационных материалов имеется:

онлайн-калькулятор, в котором можно вручную ввести профиль или использовать одни из трех, так сказать, hard-coded.

Поскольку я толком ничего не смыслю в JavaScript, то мне проще было сделать спустя рукава визуализацию на C#. Проект я положил на GitHub.
Я знаю, что все знают, но опыт показывает что лучше дать прямую ссылку и на Release

Окно приложения выглядит вот так:

По умолчанию стоит время распространения 5 секунд и какой-то профиль с северной части тихого океана всего из 13 точек.

Справа 4 колонки, в каждой из которых (после нажатия кнопки ANIMATION конечно) звук начинает путешествовать с разной скоростью:

  • в первой — 1500 м/с (стандартное значение для пресной воды),
  • во второй — со скоростью, вычисленной по температуре и солености с поверхности воды,
  • в третьей — со скоростью, вычисленной по средней температуре и солености для профиля
  • в четвертой — с пересчетом скорости для каждого шага и суммирование пройденного пути

Отображение заведено на MMTimer с периодом в 0.01 с, с этим же периодом работает и симуляция.

В меню PROFILE можно выбрать один из трех демо-профилей (в них мало точек), также можно загрузить несколько профилей, выдранных мной из World Ocean Database которую бережливо собирает NOAA.
Эти профили лежат в виде CSV и помимо всего прочего содержат информацию о месте замера, времени, стране, управляющем институте и судне, на котором он производился. Более подробно об этом я писал в статье «Кто и как исследовал мировой океан: разбираем базы NOAA».

Совсем для ленивых (каюсь, я такой же) я собрал GIF-анимацию, но GIF везде отображается по-разному, и «полного эффекта присутствия» не получится:

При написании исторического обзора про исследование марианской впадины я пользовался статьей Джеймса Гарднера с сотоварищами. Крайне рекомендую для интересующихся. Там очень хорошо описаны сложности при измерении, казалось бы, такой «простой» вещи, как глубина.

Хочу поблагодарить всех тех, кто голосовал в предыдущей статье. За то, чтобы появилась эта, было отдано аж 109 голосов — ребята, это для вас! Те двое, кто был против — пардон, я прислушался к мнению большинства.

Андрей Белозеров/ автор статьи

Приветствую! Я являюсь руководителем данного проекта и занимаюсь его наполнением. Здесь я стараюсь собирать и публиковать максимально полный и интересный контент на темы связанные с путешествиями по всему миру. Уверен вы найдете для себя немало полезной информации. С уважением, Андрей Белозеров.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Nti-Travel.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: