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

акваторию протяженностью в десятки тысяч километров, то звук, воспринимаемый на другом конце, сразу дает «слепок» состояния океана в глобальном масштабе: все локальные вариации неизбежно сглаживаются. А скорость звука, как сказано, напрямую зависит от температуры среды. Выходит, если, посылая звук на приемные станции в отдаленных частях планеты, мы сумеем с достаточной точностью[173] измерить разницу во времени прихода сигнала, это позволит нам определить среднюю температуру Мирового океана и в дальнейшем осуществлять долгосрочный мониторинг климатических тенденций. Если океан действительно нагревается, то звуковые волны будут с каждым годом распространяться все быстрее, то есть достигать станций за более короткое время. Попросту говоря, замысел Манка состоял в том, чтобы использовать акустику для оценки эффектов глобального потепления.

Идея казалась привлекательной, только вот насколько осуществимой?.. Выяснить это можно было только одним способом: опробовать на практике. К участию в проекте привлекли большую команду специалистов, убедили командование американских ВМС выделить подходящий корабль и приступили к планированию эксперимента. Когда подготовка вступила в активную фазу, многие страны добровольно вызвались предоставить глубоководные приемные станции в подконтрольных им районах океана. Наконец в январе 1991 года оснащенное мощными звуковыми генераторами судно Cory Chouest отплыло от берегов Австралии. Руководителем основной научной группы был назначен Манк. На борту второго корабля, Amy Chouest, находились биологи, отвечавшие за наблюдение за китами и дельфинами: в случае малейших признаков вредного влияния на морских млекопитающих эксперимент требовалось немедленно прекратить[174]. Место у острова Херд выбрали по двум причинам. Во-первых, отсюда удобно было передавать сигналы по сверхдлинным акустическим трассам через бассейны сразу трех океанов: Атлантического, Тихого и Индийского. Во-вторых, подводный звуковой канал в этой субантарктической зоне подходит сравнительно близко к поверхности.

Звук, который предстояло транслировать, был достаточно сложным – не чета банальному грохоту от взрывов близ Перта в 1960 году. На борту Cory Chouest имелся десяток мощных подводных «громкоговорителей» размером с телефонную будку, каждый из которых был настроен на излучение кодированных акустических сигналов частотой 57 Гц (примерно на октаву выше самой низкой ноты на стандартном фортепиано). Характеристики импульсов тщательно выверялись, чтобы обеспечить высокую информативность сигнала. Никто не мог заранее сказать, насколько далеко сможет пройти звук[175], но за день до начала испытаний инженеры решили спросить у Манка: а нельзя ли на пять минут включить генераторы, чтобы проверить их исправность? Добро было получено, а несколько часов спустя с Бермудских островов пришел недоуменный факс. Коллеги на приемной станции зафиксировали акустические импульсы и не поняли, что это за сигналы к ним поступают раньше времени. Итак, ответ на первый вопрос проекта – о принципиальной возможности передавать искусственно сгенерированный звук на сверхдальние расстояния – был получен еще до официального начала эксперимента. Наконец 26 января эксперимент стартовал по всей форме. Сигналы генераторов, попав в подводный звуковой канал, неслись по акустическим магистралям океана, пока через несколько часов их не перехватывали на далеких континентах. «Вестники» разлетались по разным уголкам земного шара, и вопрос теперь заключался лишь в том, много ли информации они сумеют доставить.

Результаты воодушевляли. Далекие береговые станции одна за другой отзванивались и подтверждали успешный прием сигнала. Бермуды, Новая Шотландия, штат Вашингтон, остров Вознесения… Радости ученых не было предела: остров Херд услышали по всему миру. Но вскоре восторг омрачился новостью о выходе из строя одного из генераторов. Потом отказал другой, затем третий. Ненастная штормовая погода, характерная для этих суровых краев, явно давала о себе знать. Мастера круглосуточно занимались ремонтом этой и другой аппаратуры, но климат оказался сильнее. В последнем номере бюллетеня Heard Island Science Daily от 31 января появился нарисованный от руки шуточный график, отражавший плачевную динамику поломки генераторов как функцию от времени. Вскоре не осталось ни одного исправного, и эксперимент пришлось свернуть на четыре дня раньше срока. И все-таки главное было сделано. Звук, обойдя полсвета, за редким исключением благополучно достигал станций. Конечно, еще предстояло «разобрать по косточкам» принятые сигналы и в деталях проанализировать их траекторию, но не вызывало сомнений, что ценной информации в них масса. Итак, звук доходил, причем с минимумом помех. А это означало, что, измеряя время его путешествия до разных точек, можно будет отслеживать изменчивость средней температуры океана.

Участники эксперимента рассчитывали, что их наработки вот-вот выльются в развертывание общемировой системы источников и приемников, позволяющей изучать, как от года к году меняется скорость распространения звука на больших акваториях, то есть проводить климатическую «диагностику» океана. Однако надежды пошли прахом. Во-первых, сохранялись опасения по поводу неблагоприятных последствий для китов и других морских млекопитающих. Во-вторых, трудно было создать надежные подводные генераторы, способные излучать звуковые сигналы нужной частоты. Амбициозные планы по температурному мониторингу океана с помощью этой методологии так и остались неосуществленными.

Но развитие науки часто идет по спирали, и в последние годы случилась реинкарнация исходной идеи. Привлекательность новой версии в том, что она обходит обе названные проблемы. Как пишут авторы одного недавнего исследования, зачем нам громкие искусственные сигналы, когда для той же цели можно использовать шумы, которые регулярно производит сама природа: подводный грохот далеких землетрясений. Речь идет о том, чтобы регистрировать землетрясения и засекать время прохождения соответствующих звуков в разные точки планеты. Теоретически это должно дать ключ к динамике потепления океана. Не исключено даже, что гидроакустики научатся применять тот же способ для анализа ретроспективных данных о сейсмических шумах и тем самым смогут восстановить температурную картину океана в недавнем прошлом. И как знать, быть может, однажды эта «сейсмическая термометрия» станет общепринятым научным методом.

Магистрали сверхдальнего сообщения

Поразительно, какие огромные дистанции способны преодолевать под водой низкочастотные звуки. Когда вам в следующий раз попадется на глаза глобус, представьте себе кита, который поет в одном из грандиозных океанических бассейнов. Попробуйте вообразить, как движется этот крик, как он переносится через полсвета – намного дальше и намного быстрее, чем по силам самому киту. Благодаря уникальным особенностям водной толщи одиночное животное может передавать сообщения буквально на другой конец земного шара. Конечно, не все звуки моря обладают сопоставимой «дальнобойностью», и тем не менее каждый участок океана пронизан густыми переплетениями акустических сигналов, наполнен этими звуковыми слепками, характеризующими облик водной среды в краях далеких и близких. С точки зрения коммуникации звук играет в океане ту же роль, что свет на суше. И, кроме того, он позволят нам оценить здоровье планеты в целом: дает успокоительную уверенность, что на сегодняшний день ситуация глобально в норме, или, наоборот, предупреждает о тревожных симптомах.

Итак, мы поговорили об удивительных вестниках, которые ловко разносят по