Вселенная океана. Как устроена стихия, которая формирует нашу планету - Хелен Черски

В августе 2013 года научно-исследовательское судно Apalachee работало в Мексиканском заливе, поблизости от того места, где тремя годами ранее случился катастрофический взрыв буровой платформы Deepwater Horizon, унесший жизни 11 человек. Недалеко отсюда проходит 29-я параллель северной широты – то есть участок гораздо ближе к экватору, чем к полюсам, – и средняя температура воды в это время года составляет 30 °C. Рейс был организован под эгидой Университета штата Флорида. Методом взятия проб ученые оценивали, как разлив нефти повлиял на фауну глубоководных рыб. И вот как-то раз в улове обнаружилась гренландская полярная акула длиной 3,7 метра – совсем еще молодая серо-бурая особь. На «носилках» из зеленой капроновой сетки тушу подняли на поверхность и водрузили на раскаленную палубу. Такую вот странную приняла она смерть – сопровождаемую не остыванием, а стремительным нагреванием тела. Поскольку это была первая полярная акула, пойманная в этих водах, история разошлась по новостным сайтам, хотя для самих исследователей находка не стала сюрпризом. Но откуда в самый жаркий месяц лета в Мексиканском заливе полярная акула?

Животное попалось на крючок в 1749 метрах от поверхности. Температура воды на этой глубине не более 4 °C – вполне комфортные условия для уроженки полярных морей. Поверхностные слои океана прогреваются под южным солнцем настолько, что купание нас уже не освежает, но глубинные остаются холодными. А значит, для акулы не было особой разницы, где совершать свой моцион: в арктических или тропических широтах. На большой глубине океан почти всюду имеет низкую температуру. Разноцветная карта поверхностных температур моря, перехваченная широким красным поясом вдоль экватора, дает картину именно поверхностных зон. Но между поверхностными водами, получающими вдоволь солнечного света, и глубоководьем, куда солнце не проникает, разница температур подчас огромна. Заметим, что в Мексиканском заливе верхний теплый слой охватывает всего 100–200 метров, тогда как нижние слои водной толщи доходят до дна – на глубину почти 4000 метров. Ниже отметки в 1000 метров этот океанский бассейн заполнен холодной соленой водой, мало отличающейся от глубинных вод Северной Атлантики. Поступает она из Карибского моря и постоянно вносит сюда «свежую струю». Существуют и промежуточные слои с менее резко выраженными градиентами.

Человеку океан предстает как залитое солнцем водное пространство – приятное для тела, богатое жизнью, полное ярких красок и пищи. Но такова лишь крохотная часть сложно организованной системы. И в этом смысле тропические коралловые рифы являются скорее исключением, пусть даже критически важным для морских организмов и бесконечно завораживающим для наших глаз. Любуясь прибрежными красотами, нельзя забывать о глубинных слоях океана, хотя и может показаться, что это какой-то далекий мир, не имеющий к нам отношения. На самом деле холодная темная бездна играет в природных процессах ничуть не менее важную роль, чем то, что происходит на поверхности. Более того, она не менее увлекательна для изучения. Так что если мы и правда хотим лучше узнать океан, одного лишь взгляда на поверхностные температуры явно недостаточно. Необходимо проследить, как картина меняется с глубиной.

Слоеный пирог

Нашу планету окружает жидкая оболочка глубиной 4 километра и диаметром 12 740 километров. Весь этот объем воды имеет своеобразное внутреннее строение, распадаясь на слои, отличающиеся по температуре и солености. Конечно, локальных вариаций не счесть: течения рано или поздно сливаются с основным потоком; какие-то воды поднимаются к поверхности, а какие-то опускаются на глубину; структура водной толщи нарушается при пересечении массивных горных хребтов, вздымающихся на ложе океана. Но это не отменяет глобальной закономерности: в вертикальном разрезе океаническую толщу можно, как правило, разделить на три-четыре больших слоя (океанологи называют их водными массами), каждый из которых обладает собственным характером и историей. Они являются крупнейшими структурными элементами океанской машины. Итак, океан имеет слоистое строение, причем слои практически не смешиваются.

Заметнее всего эта внутренняя неоднородность выражена именно в части температуры. Область температурного перепада именуется термоклином. Вообще термоклин – это сравнительно небольшая прослойка между двумя водными массами с разной температурой, характеризующаяся резким изменением температуры с глубиной. Когда же океанологи говорят о термоклине, не уточняя деталей, то имеют в виду область наиболее сильного температурного скачка: границу между поверхностными, хорошо освещенными и прогретыми солнцем водами и нижележащими, куда более холодными и темными. Теплый верхний пласт (так называемая зона перемешивания или перемешанный слой) существует почти на всем пространстве Мирового океана и служит этакой планетарной трансмиссией, соединяющей генераторную станцию Солнца с жидким двигателем, который питается от этой тепловой энергии. Вместе с тем обширные океанические бассейны заполнены гораздо более холодными водами, давным-давно не видевшими солнечного света. Например, в Тихом океане термоклин залегает на глубине 60–200 метров. После прохождения этой границы характер водных масс меняется радикально. Поэтому нет ничего удивительного в том, что проект NELHA позволяет добывать вблизи Гавайских островов холодную океанскую воду. Ведь насосы работают на глубине порядка 1000 метров, то есть существенно ниже термоклина.

Тот океан, что доступен человеческому зрению, – лишь малая часть планетарной системы, всего лишь верхушка, но она критически важна для функционирования всей машины. Остановимся ненадолго на этом теплом поверхностном слое. Что мы о нем знаем? Как и всему в океане, ему свойственна высокая динамичность. Ранее мы уже отмечали общее правило, согласно которому температура поверхностных вод максимальна на экваторе и равномерно снижается по мере приближения к полюсам. Самое время теперь взглянуть на некоторые исключения из этого правила. Подобные нарушения общих закономерностей, как мы увидим, настоящий подарок для планеты. В этих неожиданных выбросах есть какая-то особая красота и мудрость природы. Правда, когда человек находит способ поставить их себе на службу, то рискует перестараться. Температурный кунштюк

Многие чудачества океана по части температуры были известны мореплавателям уже несколько веков назад. Одним из первых, кто начал выстраивать на основе этих локальных явлений целостную картину, стал неутомимый немецкий естествоиспытатель, сумевший описать просторы нашей планеты с точностью ученого и чуткостью поэта.

Фридрих Вильгельм Генрих Александр фон Гумбольдт был человеком неуемной энергии и пытливого ума и отличался глубоким интересом к постижению тайн природы^[13]. Родился он в 1769 году в столице тогдашней Пруссии – Берлине. Увлекшись научными занятиями, молодой человек избрал стезю путешественника и исследователя, чем наверняка огорчил бы свою мать, случись ей до этого дожить. Она прочила сыну блестящую чиновничью карьеру в