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

внутри заключающей его полости. Волоски эти работают как звуковые детекторы: раз отолит начал подрагивать, значит и остальные ткани рыбьего тела вибрируют под действием звука, только отолит реагирует более медленно. Волоски передают сигнал в мозг рыбы, сообщая о частоте и интенсивности вызванных звуком колебаний. И вот тогда самка пикши устремляется к тому участку дна, откуда раздается наиболее отчетливое любовное постукивание. Благодаря хитрому устройству сенсорного аппарата она способна точно определить, откуда исходит звук: чувствительные волоски улавливают направление вибраций отолита относительно тела рыбы. Представьте, что вы положили на ладонь мячик для пинг-понга. Если слегка поводить рукой в горизонтальной плоскости из стороны в сторону, то мячик через мгновение тоже начнет двигаться вправо-влево. Если же перемещать ладонь вперед-назад, то и шарик будет совершать такие же движения. Отолит ведет себя похожим образом[164], за счет чего пикша легко находит своего избранника в хоре разгоряченных самцов.

Как только оглушительная нерестовая оргия подходит к концу, рыбы возвращаются к рутинной повседневности: бороздят придонные слои океана, высматривая добычу. Звук для них теперь становится способом мониторинга изменений в окружающей среде. Водная толща буквально пронизана разнообразными акустическими сигналами: какие-то из них имеют практическое значение, другие составляют часть шумового фона. Когда, например, где-то далеко на поверхности поднимается ветер, то разбивающиеся волны вызывают к жизни миллиарды воздушных пузырьков, которых с усилением порывов становится все больше. Каждый вновь народившийся пузырек присоединяет свой тоненький голос к коллективному бормотанию, что создает непрерывный фоновый гул. Еще одна причина образования говорливых пузырьков – дождь, причем их «звуковой облик» при грозовом ливне иной, что при ленивой мороси. В океанской толще атмосферные явления не столько ощущаются, сколько воспринимаются на слух. Здесь, у берегов Норвегии, где море открыто североатлантическим штормам, непогода беспрестанно дает о себе знать пикше разнообразными шумовыми эффектами. Вливаются в общий гам и голоса других видов рыб, которые во время охоты, кормежки или драки имеют обыкновение хрюкать, сопеть, гоготать… Ближе к поверхности проплывают стаи дельфинов. Переговариваясь между собой посредством высокочастотных свистов и писков, они вместе с тем издают и особые импульсные щелчки, что позволяет им ориентироваться в пространстве с помощью эхолокации. Откуда-то из темноты доносятся отдаленные глухие стоны, рев и мычание горбатых китов или малых полосатиков[165]. Все это акустическое богатство рыбы воспринимают избирательно: диапазон их чувствительности весьма различен, и каждый вид слышит лишь часть подводной симфонии. Однако улавливать звуки способны почти все представители рыбьего племени. Как еще понять, что происходит в мрачных глубинах? Пусть голоса обитателей моря не могут сравниться со звонким щебетом пернатых, но даже здесь, в суровых полярных широтах, океан никак не назовешь царством безмолвия.

Человеческие уши не приспособлены к непосредственному восприятию живых звуков моря, но около века назад была создана технология, позволяющая подслушивать подводные «разговоры». Как и во многих других областях науки, никто не ожидал узнать ничего принципиально нового: люди самонадеянно рассчитывали, что модернизированный инструментарий лишь немного подправит уже сложившуюся у них упрощенную картину, – и, как обычно, оказались не правы.

Акустический курьез

В июне 1942 года стайка небольших морских организмов привычно рыскала в темных океанских глубинах у берегов Сан-Диего в Калифорнии. Внезапно послышался какой-то странный шум, заставивший их на секунду насторожиться и прервать поиски пищи. Но поскольку ничто не указывало на близость хищников, они тут же вернулись к своему занятию, даже не подозревая, что только что озадачили ученых одним из самых невероятных парадоксов за всю историю океанологии.

Мысль о том, что неплохо было бы найти способ подслушивать и подглядывать за тем, что творится в подводном мире, впервые посетила людей тридцатью годами ранее. Крушение «Титаника» в 1912 году и Первая мировая война, доказавшая огромный боевой потенциал подводных лодок, выявили серьезный пробел в человеческих знаниях об окружающем мире. Невозможность «прощупать» океанскую толщу стала восприниматься как проблема. Чисто теоретически решение существовало, но реализовать его на практике было затруднительно. Известно, что морские звуки отражаются от объектов, имеющих иную плотность по сравнению с водной толщей (а субмарина явно попадает в эту категорию). А значит, если послать в океан акустический импульс, то он отскочит от встреченного на пути препятствия и можно будет услышать возвращенное эхо. Более того, если засечь время между отправкой сигнала и приемом эха, тем самым можно определить расстояние до препятствия. В случае со звуком проделать это намного проще, чем со светом, благо звук распространяется под водой сравнительно медленно – быстрее, чем в воздухе, но все-таки измерить его скорость вполне реально[166]. К началу Второй мировой войны в арсенале инженеров и ученых уже имелось соответствующее оборудование (примитивные гидролокаторы, или эхолоты), однако задача оказалась куда более каверзной, чем можно было подумать. Люди посылали звуковой сигнал в неведомые океанские пучины и пытались расшифровать отклик. Но ведь источниками эха могут быть не только подводные лодки…

В 1942 году трое ученых – Карл Эйринг, Ральф Кристенсен и Рассел Рэйтт – работали у побережья Сан-Диего на борту судна «Джеспер», построенного как яхта, но с началом войны включенного в состав американских ВМС для использования в специальных исследовательских целях. Миссия состояла в том, чтобы провести ряд экспериментов с эхолотами и оценить возможности их применения. Но вот что обескураживало: приборы как будто не могли определить истинный уровень морского дна. Какое-то неясное эхо приходило с глубины 300 метров, хотя было доподлинно известно, что глубина океана здесь составляет 1300 метров. Часто удавалось зафиксировать и реальное дно, но на всех эхограммах обязательно присутствовал и этот странный «теневой» слой. С таким же необъяснимым явлением вскоре столкнулись и другие специалисты, имевшие дело с гидролокаторами или эхолотами. Не вызывало сомнений, что отраженный сигнал исходит от какого-то подводного объекта. Это «нечто» стали обнаруживать во всех акваториях, причем всегда на глубине от 300 до 1500 метров, на порядочном расстоянии от дна. Но ведь там нет ничего твердого! Учитывая, что под невнятной пеленой могли скрываться вражеские субмарины, вопрос имел не только теоретическое значение. Гидролокаторы тем временем продолжали использоваться для других важных задач. А ученые продолжали ломать голову, понимая, что дело тут вряд ли в температуре или ином физическом свойстве морской воды. И вдруг кто-то заметил, что загадочная пелена совершает суточные вертикальные миграции: с наступлением сумерек она поднимается ближе к поверхности, а перед восходом опускается обратно. Наблюдалось это во всех географических зонах. «Ложный грунт» получил название звукорассеивающего слоя, поскольку было очевидно, что работает он, собственно, как рассеиватель акустической энергии, но природа явления оставалась неясна. Раз за разом