По следам финикийских кораблей
Одним из древнейших описаний дальнего морского плавания, вернее, нескольких морских экспедиций считается «Перипл Ганнона». Этот текст, выставленный в свое время в храме верховного бога Кроноса в Карфагене для ознакомления с ним народа, как полагают, является отчетом царя карфагенян Ганнона о плавании вдоль Атлантического побережья Африки. Специалисты считают, что целью перипла было основание первых колоний карфагенян за геркулесовыми столбами. В экспедиции участвовало 60 пентеконтер — целый флот крупных галер, на которых разместились несколько тысяч человек и все необходимые для длительного путешествия припасы. По мере продвижения вдоль Африканского берега сначала на юго-запад, а потом на юг карфагеняне строили опорные пункты, поселения, храмы.Миновав пустынное побережье современного Марокко и Мавритании, а потом и устье реки Сенегал, Ганнон со своими спутниками двигался еще много дней на юг, пока не вышел «на неизмеримый морской простор». Здесь карфагеняне, видимо, достигли Гвинейского залива, вдоль берегов которого они плыли еще несколько дней. В конце своего пути моряки увидели «землю, заполненную огнем; в середине же был огромный костер, достигавший, казалось, звезд. Днем оказалось, что это была большая гора, называемая Колесницей богов». Как полагают исследователи, это описание относится к Теон Охема — вулкану на побережье Камеруна, который активен до сих пор (последнее извержение его произошло в 1929 г.). Ганнон не пошел дальше на юг, считая свою миссию завершенной. Торговать было не с кем, и карфагеняне повернули обратно. Составленный Ганноном перипл, по существу, является первым отчетом о длительной морской экспедиции, имевшей не только коммерческое, но и большое научное значение. В нем мы жаходим описания природы и быта населения Западной и Северо-Западной Африки. Недаром на «Перипл Ганнона» ссылались многие античные географы и историки, что убеждает в его подлинности. Надо сказать, что плавание Ганнона, совершенное, как полагают, в середине VI в. до н. э., было не первым проникновением в океан. Значительно более дерзкий и успешный поход совершили за несколько десятилетий до него финикияне, находившиеся на службе у египетского фараона Нехо II, который правил в 609—594 гг. до н. э. Краткое описание этого самого невероятного из предприятий древних на море мы находим у Геродота: «Финикияне вышли из Красного моря и затем поплыли по Южному. Осенью они приставали к берегу и, в какое бы место в Ливии ни попадали, всюду обрабатывали землю; затем дожидались жатвы, а после сбора урожая плыли дальше. Через два года на третий финикияне обогнули геркулесовы столбы и прибыли в Египет. По их рассказам (я-то этому не верю, пусть верит, кто хочет), во время плавания вокруг Ливии солнце оказывалось у них на правой стороне. Так впервые было доказано, что Ливия окружена морем».То, что вызвало в свое время недоверие Геродота, как раз сейчас доказывает, что финикияне действительно обогнули Африку: солнце, встававшее в начале плавания у них слева, во второй его половине поднималось уже справа (за мысом Доброй Надежды, когда они повернули на север). Финикийским морякам, совершившим это беспримерное плавание, в конце концов не повезло. Вернувшись в Египет, они не застали в живых фараона Нехо, а вступивший на престол его преемник не проявлял интереса к географическим открытиям. Потому результаты экспедиции и не нашли достойного отражения в древних памятниках Египта. Это великое предприятие было вскоре забыто, и, если бы не Геродот, мы ничего бы о нем не знали. В VI в. до н. э. финикиянин Скилак Кариандский совершил плавание в Индийский океан (тогда его называли Эритрейским морем). Он оставил описание своего путешествия, которое получило широкую известность в античном мире, но дошло до нас лишь в более поздних извлечениях греческих авторов. Другой Скилак, которого стали именовать псевдо-Скилаком во избежание путаницы со Скилаком Кариандским, через 100 лет повторил плавание Ганнона вдоль Атлантического побережья Северо-Западной Африки, добравшись, однако, только до самой дальней колонии финикиян — Керны. Результатом этого плавания была составленная псевдо-Скилаком лоция. Она содержала довольно подробное описание побережья, вплоть до предостережений о всякого рода препятствиях для плавания судов. Так, лоция предупреждала, что побережье за Керной малопригодно для плавания из-за мелей, обилия ила и водорослей.
После разгрома Карфагена и установления владычества римлян в Средиземноморье в истории мореплавания наступил длительный перерыв. Лишь спустя многие столетия была открыта новая страница в летописи морских путешествий, и сделали это народы, населявшие побережья Скандинавии и Ютландского полуострова. Суровые природные условия поневоле заставляли скандинавов осваивать морское дело. В море они добывали рыбу и зверя. По морю пролегали самые удобные дороги, связывавшие не только далеко отстоявшие друг от друга области, но и соседние фьорды. Путь же по гористым и пустынным тропам через разделявшие их хребты был опаснее и длительнее плавания по морю. Ограниченность пригодных для земледелия и скотоводства земель и частые недороды вынуждали скандинавов искать новые земли, вести оживленную торговлю с соседями. При раскопках курганов в Южной Норвегии и Дании были обнаружены остовы древних кораблей, носы которых были обращены на юг, в сторону моря. Судно из Гокстада (Норвегия) поразило корабелов совершенством конструкции: мощный глубокий киль, мачта для паруса и 16 пар 6-метровых весел (помимо большого рулевого весла). Такая оснастка позволяла легко управлять кораблем и придавала ему большую маневренность. Суда викингов могли двигаться как по ветру, так и против него. Их борта были сшиты из гибких, сужавшихся к носу и корме деревянных планок, связанных вместе шпангоутом. Длина судов, на которых викинги совершали дальние походы, достигала 20—25 м. Благодаря мелкой осадке на них можно было не только совершать морские плавания, но и подниматься вверх по течению неглубоких рек. Киль судна делали из ствола одного дерева, поэтому максимальная длина кораблей не превышала 30 м. Однако и такое судно с 20 и более парами гребцов могло принять на борт крупный отряд воинов или несколько семей переселенцев с имуществом и скотом. На рубеже VIII и IX вв. норвежцы стали осваивать и заселять острова в Северо-Восточной Атлантике — Шетландские, Оркнейские, Гебридские, Фарерские, где климатические условия благоприятствовали земледелию и овцеводству. Норвежские мореходы неоднократно высаживались на берегах обширного острова, названного ими сначала Страной снегов, а затем Страной льдов,— Исландии. И хотя здесь уже обитали ирландцы (в основном отшельники), крупных поселений до викингов, однако, не было. Природные условия в Исландии для норвежцев были привычными, и в последней четверти IX в. они начали переселяться сюда вместе с семьями и домашними животными. Норвежская знать занимала земли вдоль побережья острова, где были лучшие пастбища и стоянки для кораблей. Скандинавы в ту эпоху были язычниками и не имели письменности. Поэтому о своих походах они рассказывали в сагах —устных преданиях. Скальды — древние сказители — не только воспели героику той эпохи, по и отразили истинные исторические события, нравы и быт своих современников. Сочинители саг не были профессиональными литераторами, однако умение их складывать ценилось не меньше, чем подвиги храброго воина. Поэтому скальдами нередко становились знатные викинги и даже некоторые из их предводителей — конунги. Наибольшую известность получили исландские саги, в которых отражена история заселения Исландии. Правда, в исландских сагах очень мало места уделено ландшафтам и необычным природным явлениям. Ведь Исландия — остров не только льдов, но и гейзеров, горячих источников и других вулканических проявлений. Уже на нашей памяти здесь произошло несколько мощных вулканических извержений. Исландия не просто вулканический остров. Она является частью мощной системы срединно-океанических подводных хребтов, разделивших Атлантический океан на западную и восточную половины. Плодородие земель на острове во многом обусловлено разложением вулканических лродуктов под влиянием физических и химических агентов выветривания. По-видимому, заселение Исландии происходило в период относительного тектонического покоя. Во всяком случае, извержения вулканов викингов не пугали. Значение же горячих источников они оценили сразу. Первый поселенец Ингольд Арнарсон стал осваивать новые земли в районе города Рейкьявика вблизи горячих источников. В сагах они упоминаются довольно часто. Суда викингов, промышлявших рыбу и морского зверя, нередко уносило далеко в океан. Возвращаясь из плавания, моряки рассказывали, что видели на западе неизвестную землю. Эйрик Рыжий, приговоренный за убийство к изгнанию из Исландии, решил спустя столетие после начала ее заселения отправиться на поиски этой новой земли. После нескольких недель плавания он действительно обнаружил неведомый остров, богатый пастбищами и плодородными почвами. Таким образом, викинги стали, по-видимому, первыми людьми, которым удалось пересечь океан, а ведь только от Исландии до Гренландии расстояние превышает 2 тыс. км (в общей сложности Эйрик Рыжий преодолел расстояние 4,5 тыс. км). Викинги не только переплыли океан, но и, ш существу, сделали этот путь проторенным. На протяжении примерно трех столетий поддерживалось сообщение между Исландией и Гренландией. В южной части Зеленого острова существовали крупные поселения выходцев из северных стран Европы: более 300 дворов было обнаружено археологами на его побережье. Обосновавшись в Гренландии, исландцы стали продвигаться дальше. Уже в 986 г. Бьерни Херьюльфссон на пути из Исландии в Гренландию сбился с курса и увидел новые земли. На их поиски вскоре отправился сын Эйрика Лейф. Сначала Лейф высадился на берегу, покрытом плоскими камнями (вероятно, это были каменистые пляжи побережья Лабрадора), и обозначил эту местность как Хеллюланд (в переводе страна плоских камней). Затем южнее он обнаружил берега, поросшие лесом. Эту страну он назвал Меркланд (страна лесов). Спустя два дня, согласно «Саге о гренландцах», Лейф открыл Винланд — землю плодородных лугов (в другом варианте — страну дикого винограда). Перезимовав в Винланде, Лейф вернулся в Гренландию, после чего получил прозвище Лейф Счастливый. Археологические изыскания на острове Ньюфаундленд подтвердили многое из того, о чем сообщается в сагах. Здесь обнаружили следы строений, почти как у викингов, и остатки кузницы.
Обитатели исчезнувших морей в отложениях на суше
При прокладке каналов в Северной Италии в пластах древних отложений Леонардо да Винчи (1452—1519) нашел раковины морских моллюсков. Заинтересовавшись тем, как они оказались в горах, вдали от морского побережья, он пришел к выводу, что эти моллюски когда-то обитали на морском дне и были впоследствии засыпаны осадками. Причем многие из них сохранили следы механической переработки под воздействием волн. Таким образом, стало ясно: там, где раньше было море, выросли горы. Церковь увидела в подобных находках подтверждение библейской истории о всемирном потопе. «Я не понимаю, куда девались воды моря, если они когда-либо покрывали всю землю и горы. Ископаемые раковины не являются следствием таких наводнений, а являются предшественниками животных, живущих теперь в море». Так писал Леонардо да Винчи, предвосхитив важнейшие принципы, лежащие ныне в основе геологической науки. Один из вопросов, который разрешил великий ученый эпохи Возрождения, касался превращения мягких осадков в твердую породу и остатков морских организмов в ископаемую фауну. Взгляды Леонардо да Винчи были развиты в XVII в. датским натуралистом Н. Стено (1638—1687). Изучая органические остатки, которые встречались в осадочных толщах, обнажающихся в долинах Тосканы (Северная Италия), Н. Стено первым научился отличать слои морского происхождения от горизонтов, отложенных в пресноводных обстановках, по заключенным в них ископаемым остаткам. Один из крупнейших мыслителей Западной Европы — Г. Лейбниц (1646—1716) писал о том, что море первоначально покрывало всю Землю. Об этом свидетельствовали морские раковины, встречавшиеся почти повсеместно в древних осадочных слоях на территории европейских стран. Лишь впоследствии, по мысли Г. Лейбница, в результате обрушений на дне из первичного океана обособилась суша. Следовательно, уже на раннем этапе формирования взглядов на геологическую историю Земли была выдвинута идея о первичности океанов и вторичности суши. Великий русский ученый М. В. Ломоносов, посвятивший геологии несколько крупных работ, писал о возникновении континентов и океанов, об изменениях во времени границ суши и моря. Именно М. В. Ломоносов ввел в арсенал геологической науки принцип актуализма, согласно которому, изучая современные процессы, можно воссоздавать геологическое прошлое Земли. В конце XVIII в. в среде натуралистов утвердились взгляды, созвучные идеям Г. Лейбница. Сторонников этих взглядов стали называть нептунистами. Они полагали, что земной шар на раннем этапе его существования был покрыт водами Всемирного океана. В дальнейшем уровень их понизился и обнажились материки. Крупнейшим представителем этой школы был немецкий геолог А. Вернер (1750—1817). Нептунистам противостояли плу-тонисты, отдававшие предпочтение магматическим, в том числе вулканическим, процессам: именно эти, эндогенные, факторы были главной движущей силой в истории Земли. Швейцарский геолог А. Грессли (1814—1865) пошел дальше своих предшественников. Среди древних морских отложений, содержавших различные фаунистические остатки, он стал выделять осадки, формировавшиеся а различных физико-географических условиях. Вслед за А. Грессли, сформулировавшим понятие фации, геологи научились распознавать по различным структурным - и текстурным признакам осадков древние обстановки седиментации: литоральные, неритовые и абиссальные. Был сделан важный вклад в воссоздание истории древних океанов.
Экспедиция на корвете «Челленджер»
Один из крупнейших географов античности — Страбон оставил очень интересное описание побережья Красного моря с перечнем расстояний между наиболее важными пунктами, служившими ориентирами для многих поколений моряков. Ученых и сейчас поражает точность, с которой были измерены эти расстояния. Монах Беде (673—735) писал, что фазы Луны контролируют приливы и отливы, а кардинал Н. Кью изобрел в XV столетии метод определения глубины моря. Он предложил измерять скорость всплывания буя в водах с известной глубиной, а затем освобождать тот же объект на дне океана, засекая то время, которое требуется для его подъема до поверхности воды. В эпоху позднего Ренессанса ученым удалось измерить диаметр Земли, что дало толчок для составления карты всего Мирового океана. В XVII в. Р. Бойль (1627—1691) стал изучать температуру океанской воды и состав растворенных в ней солей. Он же исследовал разрушительное действие штормовых волн на побережья. С конца XV в. в открытый океан снаряжались многочисленные экспедиции. Однако научный характер они приобрели только в XIX столетии. К тому времени все еще оставались недоступными полярные районы Земли, Весьма неясными были представления о распределении глубин в океане, об изменениях температур и солености, о структуре водной толщи. Круг биологических знаний был ограничен поверхностными горизонтами водного столба. О строении морского дна вообще не было известно ничего определенного. Первый реальный прорыв был совершен Чарлзом Дарвином, принявшим участие в кругосветном плавании на «Бигле». Результатом его наблюдений в этой экспедиции стала не только теория эволюции биологических видов. Он по праву считается одним из основателей морской геологии. В этой области ему принадлежит теория формирования коралловых атоллов в океане, которая не потеряла своего значения и в наше время. Другим исследователем, внесшим существенный вклад в изучение океана, был Дж. Росс (1800—1862). Еще юношей он -вместе со своим дядей участвовал в поисках Северо-Западного прохода из Атлантического океана в Тихий. В возрасте 29 лет Дж. Росс в составе другой арктической экспедиции достиг магнитного полюса Земли. В 1839 г. он отправился к берегам Антарктиды, незадолго перед этим открытой Беллинсгаузеном и Лазаревым. До 1843 г. он совершил три плавания в район Антарктиды, закартировав большую часть побережья. На борту экспедиционных судов «Эребус» и «Террор» велись сборы биологических материалов. Были осуществлены пробные траления, попытки измерить температуру на недоступных тогда глубинах (до 5000 м). Однако из-за больших давлений и примитивных приборов были получены ошибочные данные. Отсутствие достоверных знаний и неудачи ранних исследований глубоких слоев океана привели к распространению весьма сомнительных теорий. Согласно одной из них, у океанского дна господствуют условия, при которых жизнь невозможна, так как кислорода практически нет. Подобные взгляды были опровергнуты лишь в 60-х годах прошлого века, когда в морях стали прокладывать телеграфные кабельные линии. При ремонте кабеля, проложенного по дну Средиземного моря, вместе с ним были подняты с большой глубины живые кораллы. Интерес к изучению океанских глубин возродился. Однако организация долгосрочных экспедиций в океан требовала значительных средств, которыми не располагали в то время ни научные организации, ни тем более отдельные ученые. В конце 60-х годов в Англии были снаряжены два судна для исследования глубоководных впадин Северной Атлантики. Во время этой экспедиции было доказано перемещение водных масс на больших глубинах, а при тралении на глубине 1200 м были пойманы виды морских животных, неизвестные до того времени науке. Благодаря этому успеху вскоре был разработан самый смелый по тем временам проект организации комплексной морской экспедиции на корвете «Челленджер». Последний, помимо полной парусной осяаеткн, был оборудован паровой машиной мощностью 1200 л. с. Экспедицию, целью которой было исследование «всего, что имеет отношение к океану», возглавил зоолог В. Томсон (1830— 1882). Планировалось изучить физико-химические характеристики вод, биологические сообщества, выявить факторы, которые влияют на размещение живого в различных средах. Во время плавания, начавшегося в 1872 г, и закончившегося в 1876 г., ученые измеряли температуру воды у дна и на поверхности, отбирали ее пробы, выявляли направления и скорости подводных течений, мерили давление, наконец, проводили отбор проб донных осадков.. Первоначальной целью изучения грунтов было обнаружение живущих на их поверхности или в глубине живых организмов. За время плавания, продолжавшегося более трех лет, «Челленджер» прошел 68 тыс. миль, были проведены исследования во всех океанских водоемах (за исключением Северного Ледовитого океана), во многих районах осуществлялись промеры океанского дна. На борт судна были подняты 153 образца коренных пород дна и многочисленные пробы осадков с поверхности ложа океана. Удалось собрать также богатейшую коллекцию морской фауны и флоры, причем впервые было описано 4717 новых видов организмов. После того как «Челленджер» вернулся в Англию, научные материалы экспедиции продолжали изучаться в лабораториях. На это ушли годы. Результаты экспедиции были опубликованы в 50 объемных томах, в работе над которыми участвовали 76 авторов. Коллекцию осадков, включавшую материалы не только экспедиции на «Чел-ленджере», но и других (всего 12 тыс. проб), описали Дж. Мэррей и А. Ренар. Впоследствии А. Ренар издал монографию, посвященную морским, в том числе глубоководным, осадкам. Этот труд наряду с книгой Дж. Мэррея «Глубины океана» долго оставался наиболее популярной работой по океанологии и морской геологии. Успех экспедиции на «Челленджере» подтолкнул к изучению морей и океанов ученых разных стран. В России пионером морских геологических исследований стал Н. И. Андрусов, который в 1890 г. на судне «Черноморец» изучил первые образцы осадков, поднятые со дна Черного моря. Н. И. Андрусов обнаружил наличие сероводородного заражения глубинных вод в этом водоеме. В США первые карты, которые содержали информацию о преобладающих ветрах и течениях, были составлены в первой половине XIX в. морским офицером М. Mayри. При составлении карт Атлантического океана проводились промеры дна и отбирались пробы донных осадков. В 1882 г. под руководством С. Бэйрди в США было построено первое океанографическое судно «Альбатрос», специально оборудованное для работы в океане. Усилиями того же Бэйрди на мысе Код (штат Массачусетс), в Вудсхоле, был создан океанографический институт. В многочисленных экспедициях на «Альбатросе» в 1888— 1920 гг. была собрана богатая коллекция морских осадков.
Время быстрого накопления фактов
Новый этап в развитии океанологии и морской геологии начался после окончания первой мировой войны. В 1922 г. в нашей стране был создан Плавморнин — плавучий морской институт на борту океанографического судна «Персей». Из числа сотрудников этого института вышли многие замечательные советские исследователи, среди которых были и морские геологи М. В. Кленова и Т. И. Горшкова, принимавшие участие в исследованиях северных, восточных и южный морей СССР. По книге М. В. Кленовой «Геология моря» обучалось не одно поколение советских морских геологов.
Важный вклад в познание дна Атлантического океана был сделан немецкими учеными в экспедиции на «Метеоре» в 1925—1927 гг. За период плавания судно 14 раз пересекало Атлантический океан между 20° с. ш. и 65° ю. ш., не только измеряя температуру и соленость в разных слоях водной толщи, но и выполняя детальные промеры океанского дна с помощью нового метода — эхолотирования. Использование эхолота, изобретенного первоначально для выявления подводных лодок в морских глубинах, позволило получать непрерывную запись рельефа океанского дна при различных скоростях хода судна. В экспедиции на «Метеоре» были получены данные о процессах, происходящих в обширной зоне океана на разных широтах. Спустя два года, плавая на судне «Виллиборд Снеллиус», датские исследователи с помощью нового устройства взяли колонки донных осадков длиной около 2 м. Работы проводились в морях Индонезийского архипелага. Появилась возможность изучать последовательность слоев в верхах осадочной толщи, а следовательно, и реконструировать недавнюю геологическую историю морей и океанов. Благодаря установке эхолотов на океанографических и гидрографических судах многих стран в 20—30-х годах нашего столетия было накоплено огромное количество данных о глубинах в различных районах океана. Стали составляться карты рельефа дна, постоянно обновлявшиеся по мере поступления новых сведений. Применение эхолотов позволило выявить неоднородную структуру ложа океана, где отчетливо выделились две области — приконтинентальная, относительно мелководная и собственно океаническая, глубоководная. Постоянными элементами приконтинентальнои зоны, согласно данным эхолотных промеров, были плоская, полого падающая от берега подводная равнина с глубинами от 0 до 200 м (шельф) и круто падающая в сторону абиссали поверхность (континентальный .склон). Исследования, предпринятые Береговой и Геодезической службой США, вскоре выявили подводные ложбины, прорезавшие континентальный склон. Их вершины нередко уходили далеко в глубь шельфа. Собственно говоря, эти подводные, ущелья, названные каньонами, были известны еще раньше. Однако только в конце 30-х годов стало ясным их широкое распространение, причем самые крупные подводные каньоны находились на продолжении речных дельт и эстуариев. В 1938 г. вышла книга А. Д. Архангельского и Н. М. Страхова «Геологическое строение и история развития Черного моря. В ней были обобщены полевые описания и результаты лабораторных исследований многих проб и колонок донных осадков, взятых в разных структурно-морфологических зонах Черноморской впадины, в том числе на шельфе и континентальном склоне Южного Крыма и Кавказа. В книге впервые были детально охарактеризованы осадки со следами гравитационного оползания и течения, сапропеля, гидротроилитовые илы и другие специфические для Черного моря образования. В начале 40-х годов у побережья Калифорнии американские геологи К. Эмери, Ф. Шешард и др. тщательно исследовали осадки и рельеф морского дна. В те же годы Г. Хесс с помощью эхолота обнаружил в различных районах Тихого океана многочисленные подводные горы — плосковершинные потухшие вулканы, названные гайотами. Г. Хесс продолжал их исследовать и позже. Это позволило ему, исходя из данных о возрасте подводных гор, предположить, что дно Тихого океана очень медленно перемещается по направлению к глубоководным желобам, расположенным в западной и северо-западной периферии океана. Здесь, по мысли Г. Хесса, происходило его поглощение. Небывалый ранее размах приобрели геологические исследования в океане в послевоенные годы. В историю науки вошли работы советских ученых на «Витязе» и «Михаиле Ломоносове» в дальневосточных морях, различных зонах Тихого, Индийского л Атлантического океанов, в арктических и антарктических широтах. Значительный вклад в расшифровку структуры осадочного чехла внесли шведские и датские ученые, в начале 50-х годов работавшие на «Галатее» и «Альбатросе». В этих экспедициях использовались поршневые грунтовые трубки, способные брать колонки осадков длиной более 10 м. К концу 50-х годов акцент в экспедиционных исследованиях стал делаться на геофизических методах, разработка которых была начата еще в 30-х годах голландским ученым Ф. Венинг-Мейнесом. Первые же гравиметрические исследования в океане связаны с именем Ф. Нансена, измерявшего силу тяготения во время легендарного дрейфа «Фрама» в арктических льдах. Создание новой высокочувствительной аппаратуры и новых методов ведения сейсмических, гидромагнитных, гравиметрических исследований в океане резко расширило возможности изучения океанского дна, позволило геологам заглянуть через многокилометровую толщу воды в глубинные слои земной коры, выявить сначала крупные, а затем и более мелкие геофизические аномалии в структуре ложа океана. Сделанные в этой области открытия в конечном итоге привели к пересмотру всей системы взглядов на океан, да и на геологическую историю всей планеты. После изобретения Ж. И. Кусто и Д. Ганьоном акваланга геолог смог непосредственно наблюдать морское дно на глубинах до 60—70 м. Особенно большую роль акваланг сыграл в исследованиях на коралловых рифах и атоллах. В первые послевоенные годы для проникновения на дно абиссальных котловин и даже в глубоководные желоба использовались батискафы. Однако батискаф жестко связан с судном-носителем тросом и не приспособлен для автономного плавания. Находящийся в нем ученый лишен возможности приблизиться к объекту наблюдения и отбирать образцы пород и осадков. Потому применение батискафов оказалось малоэффективным. Глазами геолога в океанской пучине стали иодводные фотокамеры. Этому способствовало создание прочных корпусов, сохранявших герметичность при высоких давлениях на больших глубинах. С помощью подводного фотографирования были открыты многие любопытные образования на абиссальном ложе океана: скопления железо-марганцевых конкреций, знаки течений и поля подводных дюн на поверхности осадка, следы подводной эрозии дна. На этом этапе развития морской геологии и геофизики выдающийся вклад в познание строения и развития океана внесли многие советские и зарубежные ученые: П. Л. Безруков, А. П. Лисицын, В. П. Петелин, Г. Б. Удинцев, Г. Менард, Б. Хизен, Г. Хесс, М. Юинг, Ф. Кюнен, К. Ле Пишон, Д. Кариг и др. Следующий шаг в раскрытии тайн океанских недл был связан с созданием подводных обитаемых аппаратов, способных погружаться на большие глубины, и с постройкой бурового судна «Гломар Челленджер», благодаря которому стали возможными бурение практически на любой глубине и получение керна пород из глубоких слоев осадочного чехла и базальтового слоя океанической коры. Океаны в сравнении Океаны и моря покрывают 361,26 млн км2, или 70,8% земной поверхности. В северном полушарии суша занимает 39,4% поверхности нашей планеты, океаны — 60,6%, в южном полушарии на сушу приходится всего лишь 19%, тогда как на океан — 81%. Более одной трети земной поверхности занимает Тихий океан. Это самый глубокий, холодный и наименее соленый океан, хотя в него поступает сравнительно небольшая часть речного стока. Вблизи экватора ширина Тихого океана достигает 17 тыс. км. Второй по величине океан — Атлантический относительно узок. Его ширина равна примерно 5000 км. Извилистой лентой он протягивается между полюсами. Если площадь, занимаемая Тихим океаном, достигает 178,7 млн км2, то площадь Атлантического океана 91,6 млн км2. Он мельче Тихого океана. Его средняя глубина 3597 м (Тихого — 3940 м). В этом отношении он уступает Индийскому океану, средняя глубина которого составляет 3711 м при площади 76,17 млн км2. В Атлантический океан сбрасывают воды многие крупные реки. Объем воды, выносимой только Амазонкой и Конго, составляет около 25% всего стока рек, впадающих в океан. Несмотря на это, атлантические воды самые соленые — 34—37,3% (средняя соленость океанских вод 34,71%о). Это и самые теплые воды, средняя их температура достигает 3,99° С (Мирового океана —3,51°). Столь парадоксальная ситуация обусловлена высоким уровнем обмена Атлантического океана с окраинными морями, Средиземным морем и Мексиканским заливом, воды которых отличаются высокой температурой и повышенной соленостью. Третий но величине океан — Индийский большей своей частью расположен в южном полушарии. Максимальной ширины он достигает на самом юге, между Южной Африкой и Новой Зеландией,— 15 тыс. км. В-бассейн Индийского океана впадают три крупнейшие реки — Ганг, Инд и Брахмапутра. Средняя температура воды в Индийском океане 3,88° С, средняя соленость 34,78%, т. е. близка к средней для Мирового океана [Gross, 1982]. Самый небольшой по размерам и мелкий — Северный Ледовитый океан. Соленость его невелика, поскольку он со всех сторон окружен сушей, с которой стекает много мелких и крупных рек. Значительная часть поверхности океана покрыта льдами. Хотя современные океаны имеют разные размеры, строение их примерно одинаково. В любом океане можно выделить примерно три равнозначные зоны: континентальные окраины, абиссальные котловины и срединно-океанические хребты. Континентальные окраины, включающие шельф, склон и его подножие, занимают примерно 20,5% поверхности дна океанов, на абиссальные котловины приходится 41,8% их площади, на срединно-океанические хребты и поднятия центральноокеанического типа—32,7%. Последняя величина характерна для всех океанов. Соотношение же между континентальными окраинами и абиссальными котловинами меняется в довольно значительных пределах. Так, в Атлантическом океане, где ширина шельфов наибольшая, континентальные окраины занимают приблизительно 28% площади дна, а абиссальные котловины— 38%. В Тихом океане положение обратное: 15,7% —это подводные окраины континентов, 43%—абиссальные котловины. Правда, здесь много глубоководных желобов, однако их площадь составляет лишь 2,9% всей площади океана. Отдельно стоящие подводные вулканы и вулканические хребты наиболее многочисленны в Тихом океане, но они занимают здесь меньшую площадь, чем в Индийском океане (2,5% по сравнению с 5,4%). Впрочем, многие из этих цифр еще нуждаются в уточнении. В океанах сложились устойчивые системы поверхностных и придонных течений. Схема распространения теплых и холодных поверхностных течений в крупнейших океанических бассейнах примерно одинакова. В экваториальных районах доминирует ветровой перенос с востока на запад, который порождает северное и южное экваториальные течения. Первое действует в северном полушарии, второе — в южном. Их разделяет довольно узкая зона, в пределах которой перенос воды происходит в обратном, восточном направлении. Это так называемое Экваториальное противотечение. G каждым из экваториальных течений связана относительно замкнутая система других течений, образующих макроциркуляционную ячейку. Так, Северное экваториальное течение в Атлантическом океане, отклоняясь близ гряды Малых Антильских островов на север, порождает теплое течение Гольфстрим. Последнее двигается сначала вдоль континентальной окраины Северной Америки, а затем пересекает Северную Атлантику. Отсюда охлажденные воды начинают перемещаться на юг, к экватору, образуя холодное Канарское течение. В северной части Тихого океана роль Гольфстрима играет другое теплое течение — Куросио, поднимающееся в умеренные и высокие широты вдоль берегов Японии. Охлаждаясь, принесенные Куросио воды устремляются на юг, двигаясь вблизи Тихоокеанского побережья Северной Америки. Это холодное пограничное течение получило название Калифорнийского. Крупные макроциркуляционные ячейки возникли и в южной половине Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Здесь в высоких широтах под влиянием преобладающих западных ветров вокруг Антарктиды действует мощное течение Западных Ветров. Отдельные его ветви, отклоняясь на север, в виде холодных пограничных течений устремляются к экватору вдоль западных побережий Африки, Австралии и Южной Америки. Отклоняясь под действием пассатных ветров, основные ветви этих течений следуют далее через тропики к западным континентальным окраинам, откуда уже в виде теплых сточных течений движутся на юг. Эти субтропические макроциркуляционные ячейки, как и в северном полушарии, носят антициклонический характер. Другие ветви холодных компенсационных течений, отклоняясь на восток, формируют в восточной периферии тропической зоны океанов небольшие циркуляционные ячейки циклонического типа. В субполярных и полярных районах северного полушария, в областях исландского и алеутского минимума, существуют циклонические круговороты, хорошо выраженные в осенне-зимние сезоны. Различия в плотности и температуре поверхностных и придонных вод порождают вертикальный водообмен. Следствием этого является возникновение придонных геострофических течений, направленных из высоких широт к экватору. Так как эти подводные реки текут вдоль континентальных склонов и над их подножиями, т. е. вдоль; контуров материков в западных районах океанов, их называют контурными течениями. Самые мощные из них пересекают экватор, проникая в другое полушарие. Таковы в самых общих чертах особенности современной океанической циркуляции. Все вышесказанное свидетельствует о том, что океанические бассейны представляют собой отдельные ячейки единой целостной системы, построенной в структурно-морфологическом и океанологическом отношении достаточно однотипно. Далее мы покажем, что эволюция океанов и протекающие в них геологические процессы подчиняются одним и тем же законам.
Одним из древнейших описаний дальнего морского плавания, вернее, нескольких морских экспедиций считается «Перипл Ганнона». Этот текст, выставленный в свое время в храме верховного бога Кроноса в Карфагене для ознакомления с ним народа, как полагают, является отчетом царя карфагенян Ганнона о плавании вдоль Атлантического побережья Африки. Специалисты считают, что целью перипла было основание первых колоний карфагенян за геркулесовыми столбами. В экспедиции участвовало 60 пентеконтер — целый флот крупных галер, на которых разместились несколько тысяч человек и все необходимые для длительного путешествия припасы. По мере продвижения вдоль Африканского берега сначала на юго-запад, а потом на юг карфагеняне строили опорные пункты, поселения, храмы.Миновав пустынное побережье современного Марокко и Мавритании, а потом и устье реки Сенегал, Ганнон со своими спутниками двигался еще много дней на юг, пока не вышел «на неизмеримый морской простор». Здесь карфагеняне, видимо, достигли Гвинейского залива, вдоль берегов которого они плыли еще несколько дней. В конце своего пути моряки увидели «землю, заполненную огнем; в середине же был огромный костер, достигавший, казалось, звезд. Днем оказалось, что это была большая гора, называемая Колесницей богов». Как полагают исследователи, это описание относится к Теон Охема — вулкану на побережье Камеруна, который активен до сих пор (последнее извержение его произошло в 1929 г.). Ганнон не пошел дальше на юг, считая свою миссию завершенной. Торговать было не с кем, и карфагеняне повернули обратно. Составленный Ганноном перипл, по существу, является первым отчетом о длительной морской экспедиции, имевшей не только коммерческое, но и большое научное значение. В нем мы жаходим описания природы и быта населения Западной и Северо-Западной Африки. Недаром на «Перипл Ганнона» ссылались многие античные географы и историки, что убеждает в его подлинности. Надо сказать, что плавание Ганнона, совершенное, как полагают, в середине VI в. до н. э., было не первым проникновением в океан. Значительно более дерзкий и успешный поход совершили за несколько десятилетий до него финикияне, находившиеся на службе у египетского фараона Нехо II, который правил в 609—594 гг. до н. э. Краткое описание этого самого невероятного из предприятий древних на море мы находим у Геродота: «Финикияне вышли из Красного моря и затем поплыли по Южному. Осенью они приставали к берегу и, в какое бы место в Ливии ни попадали, всюду обрабатывали землю; затем дожидались жатвы, а после сбора урожая плыли дальше. Через два года на третий финикияне обогнули геркулесовы столбы и прибыли в Египет. По их рассказам (я-то этому не верю, пусть верит, кто хочет), во время плавания вокруг Ливии солнце оказывалось у них на правой стороне. Так впервые было доказано, что Ливия окружена морем».То, что вызвало в свое время недоверие Геродота, как раз сейчас доказывает, что финикияне действительно обогнули Африку: солнце, встававшее в начале плавания у них слева, во второй его половине поднималось уже справа (за мысом Доброй Надежды, когда они повернули на север). Финикийским морякам, совершившим это беспримерное плавание, в конце концов не повезло. Вернувшись в Египет, они не застали в живых фараона Нехо, а вступивший на престол его преемник не проявлял интереса к географическим открытиям. Потому результаты экспедиции и не нашли достойного отражения в древних памятниках Египта. Это великое предприятие было вскоре забыто, и, если бы не Геродот, мы ничего бы о нем не знали. В VI в. до н. э. финикиянин Скилак Кариандский совершил плавание в Индийский океан (тогда его называли Эритрейским морем). Он оставил описание своего путешествия, которое получило широкую известность в античном мире, но дошло до нас лишь в более поздних извлечениях греческих авторов. Другой Скилак, которого стали именовать псевдо-Скилаком во избежание путаницы со Скилаком Кариандским, через 100 лет повторил плавание Ганнона вдоль Атлантического побережья Северо-Западной Африки, добравшись, однако, только до самой дальней колонии финикиян — Керны. Результатом этого плавания была составленная псевдо-Скилаком лоция. Она содержала довольно подробное описание побережья, вплоть до предостережений о всякого рода препятствиях для плавания судов. Так, лоция предупреждала, что побережье за Керной малопригодно для плавания из-за мелей, обилия ила и водорослей.
Эйрик Рыжий с вулканического острова
После разгрома Карфагена и установления владычества римлян в Средиземноморье в истории мореплавания наступил длительный перерыв. Лишь спустя многие столетия была открыта новая страница в летописи морских путешествий, и сделали это народы, населявшие побережья Скандинавии и Ютландского полуострова. Суровые природные условия поневоле заставляли скандинавов осваивать морское дело. В море они добывали рыбу и зверя. По морю пролегали самые удобные дороги, связывавшие не только далеко отстоявшие друг от друга области, но и соседние фьорды. Путь же по гористым и пустынным тропам через разделявшие их хребты был опаснее и длительнее плавания по морю. Ограниченность пригодных для земледелия и скотоводства земель и частые недороды вынуждали скандинавов искать новые земли, вести оживленную торговлю с соседями. При раскопках курганов в Южной Норвегии и Дании были обнаружены остовы древних кораблей, носы которых были обращены на юг, в сторону моря. Судно из Гокстада (Норвегия) поразило корабелов совершенством конструкции: мощный глубокий киль, мачта для паруса и 16 пар 6-метровых весел (помимо большого рулевого весла). Такая оснастка позволяла легко управлять кораблем и придавала ему большую маневренность. Суда викингов могли двигаться как по ветру, так и против него. Их борта были сшиты из гибких, сужавшихся к носу и корме деревянных планок, связанных вместе шпангоутом. Длина судов, на которых викинги совершали дальние походы, достигала 20—25 м. Благодаря мелкой осадке на них можно было не только совершать морские плавания, но и подниматься вверх по течению неглубоких рек. Киль судна делали из ствола одного дерева, поэтому максимальная длина кораблей не превышала 30 м. Однако и такое судно с 20 и более парами гребцов могло принять на борт крупный отряд воинов или несколько семей переселенцев с имуществом и скотом. На рубеже VIII и IX вв. норвежцы стали осваивать и заселять острова в Северо-Восточной Атлантике — Шетландские, Оркнейские, Гебридские, Фарерские, где климатические условия благоприятствовали земледелию и овцеводству. Норвежские мореходы неоднократно высаживались на берегах обширного острова, названного ими сначала Страной снегов, а затем Страной льдов,— Исландии. И хотя здесь уже обитали ирландцы (в основном отшельники), крупных поселений до викингов, однако, не было. Природные условия в Исландии для норвежцев были привычными, и в последней четверти IX в. они начали переселяться сюда вместе с семьями и домашними животными. Норвежская знать занимала земли вдоль побережья острова, где были лучшие пастбища и стоянки для кораблей. Скандинавы в ту эпоху были язычниками и не имели письменности. Поэтому о своих походах они рассказывали в сагах —устных преданиях. Скальды — древние сказители — не только воспели героику той эпохи, по и отразили истинные исторические события, нравы и быт своих современников. Сочинители саг не были профессиональными литераторами, однако умение их складывать ценилось не меньше, чем подвиги храброго воина. Поэтому скальдами нередко становились знатные викинги и даже некоторые из их предводителей — конунги. Наибольшую известность получили исландские саги, в которых отражена история заселения Исландии. Правда, в исландских сагах очень мало места уделено ландшафтам и необычным природным явлениям. Ведь Исландия — остров не только льдов, но и гейзеров, горячих источников и других вулканических проявлений. Уже на нашей памяти здесь произошло несколько мощных вулканических извержений. Исландия не просто вулканический остров. Она является частью мощной системы срединно-океанических подводных хребтов, разделивших Атлантический океан на западную и восточную половины. Плодородие земель на острове во многом обусловлено разложением вулканических лродуктов под влиянием физических и химических агентов выветривания. По-видимому, заселение Исландии происходило в период относительного тектонического покоя. Во всяком случае, извержения вулканов викингов не пугали. Значение же горячих источников они оценили сразу. Первый поселенец Ингольд Арнарсон стал осваивать новые земли в районе города Рейкьявика вблизи горячих источников. В сагах они упоминаются довольно часто. Суда викингов, промышлявших рыбу и морского зверя, нередко уносило далеко в океан. Возвращаясь из плавания, моряки рассказывали, что видели на западе неизвестную землю. Эйрик Рыжий, приговоренный за убийство к изгнанию из Исландии, решил спустя столетие после начала ее заселения отправиться на поиски этой новой земли. После нескольких недель плавания он действительно обнаружил неведомый остров, богатый пастбищами и плодородными почвами. Таким образом, викинги стали, по-видимому, первыми людьми, которым удалось пересечь океан, а ведь только от Исландии до Гренландии расстояние превышает 2 тыс. км (в общей сложности Эйрик Рыжий преодолел расстояние 4,5 тыс. км). Викинги не только переплыли океан, но и, ш существу, сделали этот путь проторенным. На протяжении примерно трех столетий поддерживалось сообщение между Исландией и Гренландией. В южной части Зеленого острова существовали крупные поселения выходцев из северных стран Европы: более 300 дворов было обнаружено археологами на его побережье. Обосновавшись в Гренландии, исландцы стали продвигаться дальше. Уже в 986 г. Бьерни Херьюльфссон на пути из Исландии в Гренландию сбился с курса и увидел новые земли. На их поиски вскоре отправился сын Эйрика Лейф. Сначала Лейф высадился на берегу, покрытом плоскими камнями (вероятно, это были каменистые пляжи побережья Лабрадора), и обозначил эту местность как Хеллюланд (в переводе страна плоских камней). Затем южнее он обнаружил берега, поросшие лесом. Эту страну он назвал Меркланд (страна лесов). Спустя два дня, согласно «Саге о гренландцах», Лейф открыл Винланд — землю плодородных лугов (в другом варианте — страну дикого винограда). Перезимовав в Винланде, Лейф вернулся в Гренландию, после чего получил прозвище Лейф Счастливый. Археологические изыскания на острове Ньюфаундленд подтвердили многое из того, о чем сообщается в сагах. Здесь обнаружили следы строений, почти как у викингов, и остатки кузницы.
Обитатели исчезнувших морей в отложениях на суше
При прокладке каналов в Северной Италии в пластах древних отложений Леонардо да Винчи (1452—1519) нашел раковины морских моллюсков. Заинтересовавшись тем, как они оказались в горах, вдали от морского побережья, он пришел к выводу, что эти моллюски когда-то обитали на морском дне и были впоследствии засыпаны осадками. Причем многие из них сохранили следы механической переработки под воздействием волн. Таким образом, стало ясно: там, где раньше было море, выросли горы. Церковь увидела в подобных находках подтверждение библейской истории о всемирном потопе. «Я не понимаю, куда девались воды моря, если они когда-либо покрывали всю землю и горы. Ископаемые раковины не являются следствием таких наводнений, а являются предшественниками животных, живущих теперь в море». Так писал Леонардо да Винчи, предвосхитив важнейшие принципы, лежащие ныне в основе геологической науки. Один из вопросов, который разрешил великий ученый эпохи Возрождения, касался превращения мягких осадков в твердую породу и остатков морских организмов в ископаемую фауну. Взгляды Леонардо да Винчи были развиты в XVII в. датским натуралистом Н. Стено (1638—1687). Изучая органические остатки, которые встречались в осадочных толщах, обнажающихся в долинах Тосканы (Северная Италия), Н. Стено первым научился отличать слои морского происхождения от горизонтов, отложенных в пресноводных обстановках, по заключенным в них ископаемым остаткам. Один из крупнейших мыслителей Западной Европы — Г. Лейбниц (1646—1716) писал о том, что море первоначально покрывало всю Землю. Об этом свидетельствовали морские раковины, встречавшиеся почти повсеместно в древних осадочных слоях на территории европейских стран. Лишь впоследствии, по мысли Г. Лейбница, в результате обрушений на дне из первичного океана обособилась суша. Следовательно, уже на раннем этапе формирования взглядов на геологическую историю Земли была выдвинута идея о первичности океанов и вторичности суши. Великий русский ученый М. В. Ломоносов, посвятивший геологии несколько крупных работ, писал о возникновении континентов и океанов, об изменениях во времени границ суши и моря. Именно М. В. Ломоносов ввел в арсенал геологической науки принцип актуализма, согласно которому, изучая современные процессы, можно воссоздавать геологическое прошлое Земли. В конце XVIII в. в среде натуралистов утвердились взгляды, созвучные идеям Г. Лейбница. Сторонников этих взглядов стали называть нептунистами. Они полагали, что земной шар на раннем этапе его существования был покрыт водами Всемирного океана. В дальнейшем уровень их понизился и обнажились материки. Крупнейшим представителем этой школы был немецкий геолог А. Вернер (1750—1817). Нептунистам противостояли плу-тонисты, отдававшие предпочтение магматическим, в том числе вулканическим, процессам: именно эти, эндогенные, факторы были главной движущей силой в истории Земли. Швейцарский геолог А. Грессли (1814—1865) пошел дальше своих предшественников. Среди древних морских отложений, содержавших различные фаунистические остатки, он стал выделять осадки, формировавшиеся а различных физико-географических условиях. Вслед за А. Грессли, сформулировавшим понятие фации, геологи научились распознавать по различным структурным - и текстурным признакам осадков древние обстановки седиментации: литоральные, неритовые и абиссальные. Был сделан важный вклад в воссоздание истории древних океанов.
Экспедиция на корвете «Челленджер»
Один из крупнейших географов античности — Страбон оставил очень интересное описание побережья Красного моря с перечнем расстояний между наиболее важными пунктами, служившими ориентирами для многих поколений моряков. Ученых и сейчас поражает точность, с которой были измерены эти расстояния. Монах Беде (673—735) писал, что фазы Луны контролируют приливы и отливы, а кардинал Н. Кью изобрел в XV столетии метод определения глубины моря. Он предложил измерять скорость всплывания буя в водах с известной глубиной, а затем освобождать тот же объект на дне океана, засекая то время, которое требуется для его подъема до поверхности воды. В эпоху позднего Ренессанса ученым удалось измерить диаметр Земли, что дало толчок для составления карты всего Мирового океана. В XVII в. Р. Бойль (1627—1691) стал изучать температуру океанской воды и состав растворенных в ней солей. Он же исследовал разрушительное действие штормовых волн на побережья. С конца XV в. в открытый океан снаряжались многочисленные экспедиции. Однако научный характер они приобрели только в XIX столетии. К тому времени все еще оставались недоступными полярные районы Земли, Весьма неясными были представления о распределении глубин в океане, об изменениях температур и солености, о структуре водной толщи. Круг биологических знаний был ограничен поверхностными горизонтами водного столба. О строении морского дна вообще не было известно ничего определенного. Первый реальный прорыв был совершен Чарлзом Дарвином, принявшим участие в кругосветном плавании на «Бигле». Результатом его наблюдений в этой экспедиции стала не только теория эволюции биологических видов. Он по праву считается одним из основателей морской геологии. В этой области ему принадлежит теория формирования коралловых атоллов в океане, которая не потеряла своего значения и в наше время. Другим исследователем, внесшим существенный вклад в изучение океана, был Дж. Росс (1800—1862). Еще юношей он -вместе со своим дядей участвовал в поисках Северо-Западного прохода из Атлантического океана в Тихий. В возрасте 29 лет Дж. Росс в составе другой арктической экспедиции достиг магнитного полюса Земли. В 1839 г. он отправился к берегам Антарктиды, незадолго перед этим открытой Беллинсгаузеном и Лазаревым. До 1843 г. он совершил три плавания в район Антарктиды, закартировав большую часть побережья. На борту экспедиционных судов «Эребус» и «Террор» велись сборы биологических материалов. Были осуществлены пробные траления, попытки измерить температуру на недоступных тогда глубинах (до 5000 м). Однако из-за больших давлений и примитивных приборов были получены ошибочные данные. Отсутствие достоверных знаний и неудачи ранних исследований глубоких слоев океана привели к распространению весьма сомнительных теорий. Согласно одной из них, у океанского дна господствуют условия, при которых жизнь невозможна, так как кислорода практически нет. Подобные взгляды были опровергнуты лишь в 60-х годах прошлого века, когда в морях стали прокладывать телеграфные кабельные линии. При ремонте кабеля, проложенного по дну Средиземного моря, вместе с ним были подняты с большой глубины живые кораллы. Интерес к изучению океанских глубин возродился. Однако организация долгосрочных экспедиций в океан требовала значительных средств, которыми не располагали в то время ни научные организации, ни тем более отдельные ученые. В конце 60-х годов в Англии были снаряжены два судна для исследования глубоководных впадин Северной Атлантики. Во время этой экспедиции было доказано перемещение водных масс на больших глубинах, а при тралении на глубине 1200 м были пойманы виды морских животных, неизвестные до того времени науке. Благодаря этому успеху вскоре был разработан самый смелый по тем временам проект организации комплексной морской экспедиции на корвете «Челленджер». Последний, помимо полной парусной осяаеткн, был оборудован паровой машиной мощностью 1200 л. с. Экспедицию, целью которой было исследование «всего, что имеет отношение к океану», возглавил зоолог В. Томсон (1830— 1882). Планировалось изучить физико-химические характеристики вод, биологические сообщества, выявить факторы, которые влияют на размещение живого в различных средах. Во время плавания, начавшегося в 1872 г, и закончившегося в 1876 г., ученые измеряли температуру воды у дна и на поверхности, отбирали ее пробы, выявляли направления и скорости подводных течений, мерили давление, наконец, проводили отбор проб донных осадков.. Первоначальной целью изучения грунтов было обнаружение живущих на их поверхности или в глубине живых организмов. За время плавания, продолжавшегося более трех лет, «Челленджер» прошел 68 тыс. миль, были проведены исследования во всех океанских водоемах (за исключением Северного Ледовитого океана), во многих районах осуществлялись промеры океанского дна. На борт судна были подняты 153 образца коренных пород дна и многочисленные пробы осадков с поверхности ложа океана. Удалось собрать также богатейшую коллекцию морской фауны и флоры, причем впервые было описано 4717 новых видов организмов. После того как «Челленджер» вернулся в Англию, научные материалы экспедиции продолжали изучаться в лабораториях. На это ушли годы. Результаты экспедиции были опубликованы в 50 объемных томах, в работе над которыми участвовали 76 авторов. Коллекцию осадков, включавшую материалы не только экспедиции на «Чел-ленджере», но и других (всего 12 тыс. проб), описали Дж. Мэррей и А. Ренар. Впоследствии А. Ренар издал монографию, посвященную морским, в том числе глубоководным, осадкам. Этот труд наряду с книгой Дж. Мэррея «Глубины океана» долго оставался наиболее популярной работой по океанологии и морской геологии. Успех экспедиции на «Челленджере» подтолкнул к изучению морей и океанов ученых разных стран. В России пионером морских геологических исследований стал Н. И. Андрусов, который в 1890 г. на судне «Черноморец» изучил первые образцы осадков, поднятые со дна Черного моря. Н. И. Андрусов обнаружил наличие сероводородного заражения глубинных вод в этом водоеме. В США первые карты, которые содержали информацию о преобладающих ветрах и течениях, были составлены в первой половине XIX в. морским офицером М. Mayри. При составлении карт Атлантического океана проводились промеры дна и отбирались пробы донных осадков. В 1882 г. под руководством С. Бэйрди в США было построено первое океанографическое судно «Альбатрос», специально оборудованное для работы в океане. Усилиями того же Бэйрди на мысе Код (штат Массачусетс), в Вудсхоле, был создан океанографический институт. В многочисленных экспедициях на «Альбатросе» в 1888— 1920 гг. была собрана богатая коллекция морских осадков.
Время быстрого накопления фактов
Новый этап в развитии океанологии и морской геологии начался после окончания первой мировой войны. В 1922 г. в нашей стране был создан Плавморнин — плавучий морской институт на борту океанографического судна «Персей». Из числа сотрудников этого института вышли многие замечательные советские исследователи, среди которых были и морские геологи М. В. Кленова и Т. И. Горшкова, принимавшие участие в исследованиях северных, восточных и южный морей СССР. По книге М. В. Кленовой «Геология моря» обучалось не одно поколение советских морских геологов.
Важный вклад в познание дна Атлантического океана был сделан немецкими учеными в экспедиции на «Метеоре» в 1925—1927 гг. За период плавания судно 14 раз пересекало Атлантический океан между 20° с. ш. и 65° ю. ш., не только измеряя температуру и соленость в разных слоях водной толщи, но и выполняя детальные промеры океанского дна с помощью нового метода — эхолотирования. Использование эхолота, изобретенного первоначально для выявления подводных лодок в морских глубинах, позволило получать непрерывную запись рельефа океанского дна при различных скоростях хода судна. В экспедиции на «Метеоре» были получены данные о процессах, происходящих в обширной зоне океана на разных широтах. Спустя два года, плавая на судне «Виллиборд Снеллиус», датские исследователи с помощью нового устройства взяли колонки донных осадков длиной около 2 м. Работы проводились в морях Индонезийского архипелага. Появилась возможность изучать последовательность слоев в верхах осадочной толщи, а следовательно, и реконструировать недавнюю геологическую историю морей и океанов. Благодаря установке эхолотов на океанографических и гидрографических судах многих стран в 20—30-х годах нашего столетия было накоплено огромное количество данных о глубинах в различных районах океана. Стали составляться карты рельефа дна, постоянно обновлявшиеся по мере поступления новых сведений. Применение эхолотов позволило выявить неоднородную структуру ложа океана, где отчетливо выделились две области — приконтинентальная, относительно мелководная и собственно океаническая, глубоководная. Постоянными элементами приконтинентальнои зоны, согласно данным эхолотных промеров, были плоская, полого падающая от берега подводная равнина с глубинами от 0 до 200 м (шельф) и круто падающая в сторону абиссали поверхность (континентальный .склон). Исследования, предпринятые Береговой и Геодезической службой США, вскоре выявили подводные ложбины, прорезавшие континентальный склон. Их вершины нередко уходили далеко в глубь шельфа. Собственно говоря, эти подводные, ущелья, названные каньонами, были известны еще раньше. Однако только в конце 30-х годов стало ясным их широкое распространение, причем самые крупные подводные каньоны находились на продолжении речных дельт и эстуариев. В 1938 г. вышла книга А. Д. Архангельского и Н. М. Страхова «Геологическое строение и история развития Черного моря. В ней были обобщены полевые описания и результаты лабораторных исследований многих проб и колонок донных осадков, взятых в разных структурно-морфологических зонах Черноморской впадины, в том числе на шельфе и континентальном склоне Южного Крыма и Кавказа. В книге впервые были детально охарактеризованы осадки со следами гравитационного оползания и течения, сапропеля, гидротроилитовые илы и другие специфические для Черного моря образования. В начале 40-х годов у побережья Калифорнии американские геологи К. Эмери, Ф. Шешард и др. тщательно исследовали осадки и рельеф морского дна. В те же годы Г. Хесс с помощью эхолота обнаружил в различных районах Тихого океана многочисленные подводные горы — плосковершинные потухшие вулканы, названные гайотами. Г. Хесс продолжал их исследовать и позже. Это позволило ему, исходя из данных о возрасте подводных гор, предположить, что дно Тихого океана очень медленно перемещается по направлению к глубоководным желобам, расположенным в западной и северо-западной периферии океана. Здесь, по мысли Г. Хесса, происходило его поглощение. Небывалый ранее размах приобрели геологические исследования в океане в послевоенные годы. В историю науки вошли работы советских ученых на «Витязе» и «Михаиле Ломоносове» в дальневосточных морях, различных зонах Тихого, Индийского л Атлантического океанов, в арктических и антарктических широтах. Значительный вклад в расшифровку структуры осадочного чехла внесли шведские и датские ученые, в начале 50-х годов работавшие на «Галатее» и «Альбатросе». В этих экспедициях использовались поршневые грунтовые трубки, способные брать колонки осадков длиной более 10 м. К концу 50-х годов акцент в экспедиционных исследованиях стал делаться на геофизических методах, разработка которых была начата еще в 30-х годах голландским ученым Ф. Венинг-Мейнесом. Первые же гравиметрические исследования в океане связаны с именем Ф. Нансена, измерявшего силу тяготения во время легендарного дрейфа «Фрама» в арктических льдах. Создание новой высокочувствительной аппаратуры и новых методов ведения сейсмических, гидромагнитных, гравиметрических исследований в океане резко расширило возможности изучения океанского дна, позволило геологам заглянуть через многокилометровую толщу воды в глубинные слои земной коры, выявить сначала крупные, а затем и более мелкие геофизические аномалии в структуре ложа океана. Сделанные в этой области открытия в конечном итоге привели к пересмотру всей системы взглядов на океан, да и на геологическую историю всей планеты. После изобретения Ж. И. Кусто и Д. Ганьоном акваланга геолог смог непосредственно наблюдать морское дно на глубинах до 60—70 м. Особенно большую роль акваланг сыграл в исследованиях на коралловых рифах и атоллах. В первые послевоенные годы для проникновения на дно абиссальных котловин и даже в глубоководные желоба использовались батискафы. Однако батискаф жестко связан с судном-носителем тросом и не приспособлен для автономного плавания. Находящийся в нем ученый лишен возможности приблизиться к объекту наблюдения и отбирать образцы пород и осадков. Потому применение батискафов оказалось малоэффективным. Глазами геолога в океанской пучине стали иодводные фотокамеры. Этому способствовало создание прочных корпусов, сохранявших герметичность при высоких давлениях на больших глубинах. С помощью подводного фотографирования были открыты многие любопытные образования на абиссальном ложе океана: скопления железо-марганцевых конкреций, знаки течений и поля подводных дюн на поверхности осадка, следы подводной эрозии дна. На этом этапе развития морской геологии и геофизики выдающийся вклад в познание строения и развития океана внесли многие советские и зарубежные ученые: П. Л. Безруков, А. П. Лисицын, В. П. Петелин, Г. Б. Удинцев, Г. Менард, Б. Хизен, Г. Хесс, М. Юинг, Ф. Кюнен, К. Ле Пишон, Д. Кариг и др. Следующий шаг в раскрытии тайн океанских недл был связан с созданием подводных обитаемых аппаратов, способных погружаться на большие глубины, и с постройкой бурового судна «Гломар Челленджер», благодаря которому стали возможными бурение практически на любой глубине и получение керна пород из глубоких слоев осадочного чехла и базальтового слоя океанической коры. Океаны в сравнении Океаны и моря покрывают 361,26 млн км2, или 70,8% земной поверхности. В северном полушарии суша занимает 39,4% поверхности нашей планеты, океаны — 60,6%, в южном полушарии на сушу приходится всего лишь 19%, тогда как на океан — 81%. Более одной трети земной поверхности занимает Тихий океан. Это самый глубокий, холодный и наименее соленый океан, хотя в него поступает сравнительно небольшая часть речного стока. Вблизи экватора ширина Тихого океана достигает 17 тыс. км. Второй по величине океан — Атлантический относительно узок. Его ширина равна примерно 5000 км. Извилистой лентой он протягивается между полюсами. Если площадь, занимаемая Тихим океаном, достигает 178,7 млн км2, то площадь Атлантического океана 91,6 млн км2. Он мельче Тихого океана. Его средняя глубина 3597 м (Тихого — 3940 м). В этом отношении он уступает Индийскому океану, средняя глубина которого составляет 3711 м при площади 76,17 млн км2. В Атлантический океан сбрасывают воды многие крупные реки. Объем воды, выносимой только Амазонкой и Конго, составляет около 25% всего стока рек, впадающих в океан. Несмотря на это, атлантические воды самые соленые — 34—37,3% (средняя соленость океанских вод 34,71%о). Это и самые теплые воды, средняя их температура достигает 3,99° С (Мирового океана —3,51°). Столь парадоксальная ситуация обусловлена высоким уровнем обмена Атлантического океана с окраинными морями, Средиземным морем и Мексиканским заливом, воды которых отличаются высокой температурой и повышенной соленостью. Третий но величине океан — Индийский большей своей частью расположен в южном полушарии. Максимальной ширины он достигает на самом юге, между Южной Африкой и Новой Зеландией,— 15 тыс. км. В-бассейн Индийского океана впадают три крупнейшие реки — Ганг, Инд и Брахмапутра. Средняя температура воды в Индийском океане 3,88° С, средняя соленость 34,78%, т. е. близка к средней для Мирового океана [Gross, 1982]. Самый небольшой по размерам и мелкий — Северный Ледовитый океан. Соленость его невелика, поскольку он со всех сторон окружен сушей, с которой стекает много мелких и крупных рек. Значительная часть поверхности океана покрыта льдами. Хотя современные океаны имеют разные размеры, строение их примерно одинаково. В любом океане можно выделить примерно три равнозначные зоны: континентальные окраины, абиссальные котловины и срединно-океанические хребты. Континентальные окраины, включающие шельф, склон и его подножие, занимают примерно 20,5% поверхности дна океанов, на абиссальные котловины приходится 41,8% их площади, на срединно-океанические хребты и поднятия центральноокеанического типа—32,7%. Последняя величина характерна для всех океанов. Соотношение же между континентальными окраинами и абиссальными котловинами меняется в довольно значительных пределах. Так, в Атлантическом океане, где ширина шельфов наибольшая, континентальные окраины занимают приблизительно 28% площади дна, а абиссальные котловины— 38%. В Тихом океане положение обратное: 15,7% —это подводные окраины континентов, 43%—абиссальные котловины. Правда, здесь много глубоководных желобов, однако их площадь составляет лишь 2,9% всей площади океана. Отдельно стоящие подводные вулканы и вулканические хребты наиболее многочисленны в Тихом океане, но они занимают здесь меньшую площадь, чем в Индийском океане (2,5% по сравнению с 5,4%). Впрочем, многие из этих цифр еще нуждаются в уточнении. В океанах сложились устойчивые системы поверхностных и придонных течений. Схема распространения теплых и холодных поверхностных течений в крупнейших океанических бассейнах примерно одинакова. В экваториальных районах доминирует ветровой перенос с востока на запад, который порождает северное и южное экваториальные течения. Первое действует в северном полушарии, второе — в южном. Их разделяет довольно узкая зона, в пределах которой перенос воды происходит в обратном, восточном направлении. Это так называемое Экваториальное противотечение. G каждым из экваториальных течений связана относительно замкнутая система других течений, образующих макроциркуляционную ячейку. Так, Северное экваториальное течение в Атлантическом океане, отклоняясь близ гряды Малых Антильских островов на север, порождает теплое течение Гольфстрим. Последнее двигается сначала вдоль континентальной окраины Северной Америки, а затем пересекает Северную Атлантику. Отсюда охлажденные воды начинают перемещаться на юг, к экватору, образуя холодное Канарское течение. В северной части Тихого океана роль Гольфстрима играет другое теплое течение — Куросио, поднимающееся в умеренные и высокие широты вдоль берегов Японии. Охлаждаясь, принесенные Куросио воды устремляются на юг, двигаясь вблизи Тихоокеанского побережья Северной Америки. Это холодное пограничное течение получило название Калифорнийского. Крупные макроциркуляционные ячейки возникли и в южной половине Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Здесь в высоких широтах под влиянием преобладающих западных ветров вокруг Антарктиды действует мощное течение Западных Ветров. Отдельные его ветви, отклоняясь на север, в виде холодных пограничных течений устремляются к экватору вдоль западных побережий Африки, Австралии и Южной Америки. Отклоняясь под действием пассатных ветров, основные ветви этих течений следуют далее через тропики к западным континентальным окраинам, откуда уже в виде теплых сточных течений движутся на юг. Эти субтропические макроциркуляционные ячейки, как и в северном полушарии, носят антициклонический характер. Другие ветви холодных компенсационных течений, отклоняясь на восток, формируют в восточной периферии тропической зоны океанов небольшие циркуляционные ячейки циклонического типа. В субполярных и полярных районах северного полушария, в областях исландского и алеутского минимума, существуют циклонические круговороты, хорошо выраженные в осенне-зимние сезоны. Различия в плотности и температуре поверхностных и придонных вод порождают вертикальный водообмен. Следствием этого является возникновение придонных геострофических течений, направленных из высоких широт к экватору. Так как эти подводные реки текут вдоль континентальных склонов и над их подножиями, т. е. вдоль; контуров материков в западных районах океанов, их называют контурными течениями. Самые мощные из них пересекают экватор, проникая в другое полушарие. Таковы в самых общих чертах особенности современной океанической циркуляции. Все вышесказанное свидетельствует о том, что океанические бассейны представляют собой отдельные ячейки единой целостной системы, построенной в структурно-морфологическом и океанологическом отношении достаточно однотипно. Далее мы покажем, что эволюция океанов и протекающие в них геологические процессы подчиняются одним и тем же законам.
