Главное - факты

Подводные исследования - информационный процесс, так как они связаны с накоплением сведений о подводной среде, о взаимодействии различных объектов под водой, о влиянии среды на ее обитателей и человека. Информация - "продукт" информационного процесса - результат отражения в мозгу исследователя реальных событий, фактов, связей. Но следует оговориться, что информативными для ученого принято считать те из них, которые заранее не были известны. Именно поэтому со словом "информация" лучше не употреблять эпитеты "полезная" и "новая".

Фотоаппарат совершенно необходим при выполнении подводных исследований. Фото А. Голубева

Важные свойства информации - объективность, старение во времени, степень соответствия общему научно-техническому уровню. Это должен учитывать подводный исследователь, так как в результате его деятельности создается основа для получения знаний о подводном мире, собираются факты, позволяющие затем расширить наши представления об океане, в том числе и теоретические.

То, насколько теория соответствует реальности, зависит от достоверности информации, положенной в ее основу, от качества выполнения исследований. Первый этап всякого исследования - накопление фактов. На следующем этапе эти изначальные элементы складываются в научное знание, систематизируются, преобразуются в научную информацию. Последняя отличается уже тем качеством, что может быть использована в практической деятельности большого количества людей и имеет, следовательно, общественное значение.

Если факты собираются "чужими руками", то нетрудно провести грань между сбором информации и ее обработкой. Когда же ученый сам спускается под воду - оба эти процесса идут параллельно, взаимно дополняя друг друга. Это происходит потому, что знание никогда не строится на голом месте. Оно опирается на опыт, на ранее полученные сведения об объекте исследований. Правда, опыт может сыграть и злую шутку, может оказаться тормозом при восприятии нового явления. В этом случае исследователь может просто не заметить новых свойств изучаемого объекта, пройти мимо. Особенно это существенно, когда эти "новые свойства" выходят за рамки сложившихся теоретических представлений. Поэтому надо быть достаточно самокритичным и к фактам относиться очень внимательно, а если они не укладываются в теорию, то "пусть будет хуже теории". В этом - диалектика науки, один из принципов ее развития.

При подводных исследованиях, как, впрочем, и при любых других, происходит взаимодействие исследователя и объекта изучения. Однако в подводных исследованиях более, чем где бы то ни было, в это взаимодействие внедряется среда. Схема усложняется. Среда оказывает влияние не только на объект и на исследователя, но и на характер взаимодействия между ними. Еще сложнее схематизировать этот процесс, если попытаться проникнуть в деятельность самого ученого. Здесь помимо опыта необходимо учесть цели работы, отношения с внешним научным миром, общий технический уровень проведения исследований. На любом этапе работы под действием новых факторов во все элементы этой подвижной системы могут вноситься какие-то изменения.

Действительно, исследователь не только собирает факты, но и отбирает их. Отбор связан с целью и основан на опыте. Затем уже факты перерабатываются в научную информацию и поступают на обсуждение коллег. Здесь могут быть выявлены какие-то детали, которые требуют дополнительной проработки. Хорошо, если факты надежно зафиксированы. Если же нет, то экспериментальную - часто наиболее дорогостоящую - часть работы придется повторить снова. А в этом случае, вполне возможно, придется учесть изменения и в среде, и в объекте, да и в самом исследователе.

Объем информации, получаемой водолазом-исследователем во время пребывания под водой, определяется рядом факторов. Первый - возможности зрительного восприятия водолаза. Они связаны с освещенностью, прозрачностью воды, конструкцией маски, размерами и сложностью объекта. Если объект простирается за пределы видимости, то оценивать его в целом становится труднее - и его природу, и соотношение размеров. Это подобно тому, как, будучи в лесу, труднее получить .представление о его конфигурации и рельефе, чем поднявшись над ним на вертолете. Правда, можно возразить, что с вертолета не увидишь муравейника, но это уже совсем другой вопрос. Затрудняет зрительное восприятие под водой и понижение контрастности предметов: при достаточной глубине водолазу приходится иметь дело с "серыми" предметами на "сером" фоне. Кроме того, из-за небольших колебаний среды - так называемой мелкомасштабной турбулентности - контуры предметов под водой расплываются, теряется резкость. Этим объясняется интересное явление: недостаточно резкий при зрительном восприятии под водой объект может получиться достаточно резким на снимке из-за малости времени экспозиции по сравнению с характерным временным масштабом турбулентных пульсаций.

Можно указать на временной фактор. Водолаз-исследователь, как правило, ограничен во времени. Использовать это время наиболее рационально помогают опыт, четко поставленная цель, предварительное знакомство с объектом по описанию или из других источников. "Поспешай медленно" - это могло бы быть одним из девизов подводных исследователей.

Не последнюю роль играет мотивировка. Различные объемы информации получают человек, непосредственно заинтересованный в изучении данного объекта, и сторонний наблюдатель, для которого объект часто заслоняется фоном. Если собственно исследователь, опускаясь на дно, в качестве точек отсчета для передвижения выбирает рабочие объекты, то "турист" в первую очередь отмечает морские "диковинки", им-то он часто и посвящает большую часть времени пребывания под водой. Эта особенность, кстати говоря, может быть использована для проверки на профпригодность.

Важнейшее качество информации - достоверность. Искажения истины часто происходят не по злому умыслу, а из-за недостаточной квалификации наблюдателя. Как уже упоминалось, большое значение для науки имеют наблюдения любителей. Благодаря своей любознательности и, что немаловажно, многочисленности любители собирают огромное количество фактов. В то же время часто в отчетах о подводных экспедициях, написанных представителями "чужой" профессии, встречаются досадные ошибки. Вопрос о недостоверности собранных фактов из-за предвзятости исследователя уже обсуждался выше.

Объем информации, полученной в процессе погружений, прямо связан со степенью профессиональной подготовки исследователя и как водолаза, и как специалиста и с общей эрудицией. Это безусловно накладывает определенные требования на обучение и отбор водолазов-исследователей, но, конечно, не последнюю роль играют и те технические средства, которые используются для накопления и фиксации данных.

В простейшем случае исследователь может положиться на память. Это допустимо, когда перед ним стоит вопрос о качественном описании состояния известного или достаточно простого объекта. Полагаясь на память, надо иметь в виду ее индивидуальные особенности: у одних сильнее развита память на движения, у других - на ощущения, у третьих - на зрительные картины, у четвертых - на словесно-логические образы, подсознательно используемые каждым человеком при запоминании. Следует принимать во внимание и возможность забыть какие-то существенные детали или даже полностью утратить данные в результате непредвиденных обстоятельств, связанных со средой или отказом техники, обеспечивающей погружения.

Психологи определяют память как совокупность психических процессов, обеспечивающих организацию опыта человека на основе временного соотнесения текущих и предстоящих актов деятельности в соответствии с ее целями и мотивами. Сейчас особенно большое внимание уделяется исследованию свойств памяти оператора сложных систем, когда восприятие оказывается на пределе возможностей. По насыщенности восприятия деятельность водолаза-исследователя во многих случаях не уступает работе такого оператора, и методы, разрабатываемые специалистами по инженерной психологии для операторов, могут быть применены и для изучения деятельности подводных исследователей.

В этом смысле интересна классификация видов памяти оператора во времени. Принято выделять три вида памяти - иконическую (мгновенную), кратковременную, долговременную. В процессе наблюдения "работают" все три вида памяти практически одновременно. Первые два несут как бы служебные функции. Третий - основную. Все они отличаются временными характеристиками и объемом. Иконическая память обеспечивает сенсорное отражение внешнего мира. Ее постоянная времени составляет примерно 0,5 с - столько, сколько нужно для "преобразования" сигнала, например, в зрительной системе. Часть сенсорной информации "переписывается" в кратковременную память со временем хранения 20-30 с. Здесь формируется смысловой образ, передаваемый после распознавания и предварительного анализа в долговременную память. Объем иконической памяти достаточно велик и определяется количеством задействованных чувствительных элементов соответствующего органа.

В кратковременной памяти умещается всего 5 - 10 единиц в виде отдельных смысловых понятий. Объем долговременной памяти практически неограничен, но поступает в нее лишь часть данных: она селективна, в нее отбираются лишь полезные сведения. Критерии полезности при отборе формируются в процессе обучения оператора и его практической деятельности. От опыта исследователя зависит объем информации, получаемый при наблюдении. При непосредственном осмыслении информации она лучше укладывается в памяти. Здесь проявляется тот факт, что память - не просто кладовая, а сложная динамическая система, функционирующая лишь в процессе деятельности.

Очень важны для водолаза те "внутренние инструкции", в соответствии с которыми человек действует в той или иной ситуации. Основой формирования таких инструкций служат обучение и приобретенный опыт. Однако - удивительная вещь! - в критических ситуациях на основе внутренних инструкций у водолаза часто формируются совершенно новые "временные инструкции", более соответствующие обстановке. При этом, конечно, надо понимать, что уповать на мгновенно возникающие в мозгу в критических ситуациях нестандартные решения, "озарения" - уповать на "авось".

Особенность нашего мозга - его способность в критических ситуациях полностью переключаться на решение задач, связанных с обеспечением безопасности. При этом в 90 случаях из 100 информация, накопленная непосредственно перед возникновением аварийной обстановки, полностью или в значительной мере утрачивается. Последнее, конечно, относится к тем случаям, когда человек не потерял способности трезво мыслить и искать выхода из сложившейся неблагоприятной ситуации. Потеря этой способности - паника - соответствует не только стопроцентной потере полученной во время погружения информации, но часто и памяти вообще... Здесь необходимо оговориться, что речь идет о "нормальных" аварийных ситуациях, связанных с, увы, существующей вероятностью отказа техники, случайных нарушений в страховке и т. п., т. е. о случаях, при которых водолаз на момент возникновения ситуации остается во вменяемом состоянии. Глубинное опьянение, шок в результате травмы и подобное сюда не относятся.

Так как под водой критические ситуации всегда вероятны, водолаз-исследователь должен собираемую им информацию как-то фиксировать. Это тем более важно, что очень часто анализ достоверной зафиксированной предаварийной информации позволяет избежать подобных нежелательных ситуаций в будущем. Ведь почти всегда аварии что-то предшествует, появляется какой-то признак. Важно его лишь вовремя заметить. Особенно это важно при испытании новой техники, оборудования. Здесь деятельность водолаза сродни работе летчика-испытателя, тоже своего рода исследователя. Пилот задает режимы и сообщает по радио о возникающих отклонениях в системах самолета, все это фиксируется на магнитной ленте.

До недавнего времени наиболее распространенным средством для подводной регистрации результатов наблюдений были пластиковая пластина и карандаш. Это просто, доступно, дешево, но крайне неудобно, особенно при погружениях на предельные глубины. Процедура записи на такой пластине требует времени и сноровки, требует, наконец, принять какое-то определенное положение в пространстве. Во время записи оказываются заняты обе руки, что иногда недопустимо. Можно рационализировать процесс, закрепив пластинку-блокнот в виде манжета с держателем карандаша на левой руке. При этом сокращается время на поиски их, исчезает необходимость освобождать для записи обе руки, но сама длительная процедура записи остается. Кроме того, разборчивость записей, сделанных под водой, всегда оставляет желать лучшего и требует немедленной их расшифровки на поверхности.

На вооружение подводных исследователей давно начали поступать различные электронные средства, в том числе и устройства для магнитной записи. Самый доступный вариант такого устройства - бытовой магнитофон, установленный на борту судна обеспечения. Сигнал на него от водолаза может быть подан по линии телефонной связи, совмещенной со страховочным или сигнальным концом. Существуют и автономные средства магнитной записи, построенные на базе малогабаритных кассетных магнитофонов. Размеры одной из модификаций такого минимагнитофона 64,5 х 132,6 х 28,2 мм, его масса 340 г. Запись ведется на магнитную ленту шириной 3,81 мм при скорости 2,38 см/с, частотный диапазон - от 200 до 4 000 Гц. Микрокассета имеет размеры 35,5 х 50,2 X 8,1 мм, причем запись ведется на двух дорожках и может длиться без смены кассеты целый час.

Использование магнитной записи значительно повышает эффективность труда подводного исследователя, однако не освобождает его от необходимости осмысливать материал, анализировать его, как-то редактировать. Только при таком подходе запись получается точной, емкой, доступной для восприятия другим человеком. Использование магнитной записи, как, впрочем, и передача сообщений из-под воды по каналу связи, требует от водолаза достаточно высокой культуры речи, способности правильно выражать мысли, т. е. повышает уровень требований к его подготовке. Одновременное с передачей осмысление данных позволяет непроизвольно запоминать их. Это дает возможность хотя бы частично восстановить их в случае утраты или низкого качества записи, компенсируя свойство электроники выходить из строя в самый неподходящий момент.

При подводных исследованиях важным инструментом фиксирования информации стали фото-, кино- и телекамера. Подводные съемки выросли в самостоятельную отрасль подводных работ. Но, несмотря на развитие подобной техники, большую роль продолжает играть и подводное рисование. Среди подводников есть художники-любители, есть и профессионалы. В нашей стране особенно плодотворно трудятся в этой области Н. Н. Кондаков и О. Ф. Хлудова. Н. Н. Кондаков - зоолог, крупный специалист по головоногим моллюскам - осьминогам, кальмарам и каракатицам. Его рисунки поражают точностью передачи деталей, знанием строения животных и великолепной техникой. Н. Н. Кондаков, безусловно, лучший в стране специалист по научной анималистической иллюстрации. Очень помогают художнику впечатления, полученные при наблюдении животных под водой. Он работал в морских экспедициях на Дальнем Востоке еще до войны, используя для выполнения подводных этюдов водолазное снаряжение.

Горячий пропагандист подводного плавания, автор нескольких книг о жизни в море - художница О. Ф. Хлудова. Она много работала в Японском море, готовя вместе с Н. Н. Кондаковым иллюстрации к "Атласу беспозвоночных дальневосточных морей СССР". Подводные художники принимали участие также в иллюстрировании 6-томного издания "Жизнь животных", дав сотням тысяч читателей возможность получить представление об облике и образе жизни интереснейших морских обитателей.

Основные поля, с помощью которых человек получает информацию о среде,- световое и акустическое. Данные нам от природы органы чувств позволяют реагировать на них чрезвычайно тонко. Глаз человека, например, после непродолжительной аккомодации способен фиксировать даже отдельные кванты видимого света. Не менее чувствительно и ухо: оно улавливает колебания интенсивностью порядка 10х16 Вт/см².

Эволюция приспособила наши органы чувств к наземным условиям, и, попадая в воду, они теряют свои качества, но не за счет ухудшения свойств анализаторов, а за счет изменения согласования со средой. Приходится вводить под водой согласующие элементы. Простейший из них - маска и специальные мембранные наушники. Сразу оговоримся, что возможности коррекции для зрения и слуха в воде различны. Это связано с различием в изменении скорости распространения света и звука в воде. Если для света она по сравнению с воздухом увеличивается всего в 1,3, то для звука - в 4,5 раза. Поэтому под водой человеку гораздо легче привыкнуть к кажущемуся изменению размеров предметов и расстояний, чем научиться ориентироваться по источникам звука.

Распространение в воде света и звука описывается одинаковыми уравнениями, но из-за различия в физической природе излучений и различного пространственно-временного масштаба пульсаций полей результат их взаимодействия со средой оказывается различным. Например, зависимость поглощения в воде от частоты для света имеет минимум в области с длиной волны 470 нм, а для звука - монотонно увеличивается с уменьшением длин волн (ростом частоты). При ухудшении прозрачности оптический минимум смещается в зелено-желтую область, существенного же изменения в распространении звука на малых расстояниях в этом случае не замечается.

С увеличением глубины погружения освещенность падает, краски теряются, но контуры предметов сохраняются. С увеличением же расстояния предметы как бы растворяются в пространстве - контуры их расплываются вследствие уже упоминавшейся мелкомасштабной турбулентности среды. Нечто подобное происходит и при увеличении дальности распознавания звуковых образов: изменяются и их "окраска", и "форма". Для речи, например, это происходит из-за того, что каждый звук ее представляет собой набор частотных составляющих с различной амплитудой, а затухание в воде для различных частот различно. Поэтому звуки, приходящие в достаточно удаленную точку пространства, не только ослабевают, но и становятся плохо различимыми: искажается привычное для нас соотношение спектральных составляющих. Правда, происходит это не столько из-за искажений, вносимых средой, сколько из-за самого способа возбуждения колебаний, при котором генерируемые гортанью звуки из воздуха переходят в воду. Искажения здесь вносят мембраны, маски, шлемы.

При увеличении же глубины погружения речь искажается самим голосовым аппаратом водолаза. Причина этого - изменение плотности воздуха (или смеси газов), которым дышит водолаз. Из-за этого изменяются свойства резонаторов, создающих звуки речи. Их рабочие частоты повышаются на величину, примерно равную корню квадратному из величины относительного повышения давления. Если в обычных условиях за наиболее представительную частоту принять 500 Гц, то уже на глубине 60 м она автоматически преобразуется в частоту 1250 Гц. Голос водолаза становится значительно выше, одновременно изменяются соотношения между амплитудами отдельных составляющих. Поэтому для связи с водолазами, работающими на больших глубинах (а сейчас речь уже идет о глубине в 1 000 м), пришлось разработать электронную аппаратуру, ведущую как бы синхронный перевод сообщений водолаза.

С этими же полями - световым и акустическим -связана ориентация человека под водой, его способность воспринимать свое положение в пространстве. Прежде всего, подводный мир для нас - действительно трехмерный мир. В привычной "сухопутной" жизни мы трехмерности не замечаем: гравитация как бы привязывает нас к опоре, делая основными понятиями "вправо" и "влево", а не "вверх" и "вниз". Под водой водолаз-исследователь обычно парит надо дном в толще воды. Это его состояние неустойчиво: любое изменение плавучести - поднял слишком тяжелый образец, сделал слишком глубокий вдох или выдох - приводит к перемещению по вертикали. И в горизонтальной плоскости практически все время приходится следить за положением относительно дна - в безопорной среде скорость даже 10 см/с (а такие течения - не редкость) существенна.

Эту особенность работы под водой подметили специалисты, занимающиеся космическими исследованиями. Теперь в обязательную программу подготовки космонавтов входят тренировки в гидроневесомости, позволяющие развивать двигательные навыки, столь необходимые для выполнения сложных операций в открытом космосе.

На суше, выбрав достаточно удаленный ориентир, мы можем постоянно контролировать по нему движение, даже обходя при этом препятствия, для чего приходится резко изменять курс. Под водой в наших морях такое ориентирование затруднено: видимость мала, а последовательное перемещение от одного репера к другому в пределах видимости приводит к большим погрешностям в направлении. Потеря ориентира из виду даже на непродолжительное время, а это не редкость при плавании над изрезанным дном, сильно затрудняет сохранение направления движения. Трудности ориентирования в толще воды даже вызвали к жизни специальный вид спорта - подводное ориентирование, напоминающее плавание с завязанными глазами. Выполнить нормативы в этом виде без технических средств просто невозможно. Подводные пловцы вооружаются приборами - компас, лаг, гидролокатор, предварительно рассчитывают траекторию движения (в одной плоскости, пока), вносят поправки на течение, на показания приборов. Эти данные заносят на планшет, по которому уже под водой выполняют необходимые маневры. Вблизи контрольных ворот для их обнаружения можно использовать гидролокатор.

При проведении подводных исследований такой способ ориентации затруднен по крайней мере по двум причинам: аппаратура довольна громоздка и требует внимания: с подобным вооружением некогда заниматься собственно исследованиями. Впрочем, на хорошо знакомой акватории, при определенном порядке обхода каких-то пунктов, наручный малогабаритный компас - незаменимая вещь.

Стационарные подводные площадки - подводные полигоны - часто заранее оборудуются средствами для ориентации. Самый надежный способ - разбивка на квадраты, ограниченные промаркированными и закрепленными на грунте концами. Над узловыми точками разметки могут быть установлены сигнальные буи для быстрого выхода в нужную точку полигона прямо с поверхности. Для облегчения работы под водой при низкой освещенности и в ночное время разметка может быть продублирована световыми маяками. Это уже достаточно сложное сооружение, но затраты окупаются повышением безопасности работ и точности ориентации. Еще более заманчиво использовать для разметки светящиеся табло с долго-действующими радиоактивными составами, наподобие тех, что Всесоюзное объединение "Изотоп" рекомендует для оборудования шахт, тоннелей и других сооружений, где внезапное исчезновение электрического освещения чревато серьезными неприятностями для персонала. К недостаткам подобных систем ориентации относятся необходимость выполнения большого объема подготовительных работ, постоянная забота о поддержании их в исправном состоянии. Такие системы могут сковывать маневр водолаза у дна, увеличивать возможность запутаться.

Часто водолазу бывает необходимо как-то пометить определенный участок дна на непродолжительное время. Те, кто бывал под водой, знают, что в новом незнакомом месте да еще будучи связанным каким-то достаточно сложным делом трудно разыскать объект, около которого был всего несколько минут назад. Для этого подходят небольшие буйки с грузами. Еще лучше - хемолюминесцентные индикаторы. Чтобы заставить такой индикатор светиться, водолазу достаточно слегка деформировать его пластиковый корпус и раздавить ампулу с реагентом.

В последнее время на вооружение подводников поступают индивидуальные средства поиска и ультразвуковая аппаратура для разметки акваторий. При этом подводные объекты маркируются с помощью акустических маяков, а водолаза снабжают гидрофоном с достаточно узкой зоной чувствительности, сигнал с которого подают либо на головные телефоны, либо на световой индикатор, встроенный в маску. Если обозначенных объектов в пределах дальности распространения ультразвуковых волн несколько, то сигнал каждого маяка модулируют каким-нибудь простым и хорошо распознаваемым кодом. Особую ценность ультразвуковая разметка имеет при поиске уединенных и редко посещаемых объектов. К недостаткам подобных систем можно отнести наличие довольно сложных электронных приборов, требующих обслуживания, в частности, смены источников питания. Для получения надежного пеленга водолаз должен затратить некоторое время. Если же он находится на грунте и ему необходимо перейти к следующему объекту, то для поиска его придется сильно привсплывать, чтобы избавиться от экранирующего действия препятствий и помех вследствие переотражений сигнала ото дна. За рубежом выпускается несколько типов подобных пассивных устройств.

Подводный исследователь может воспользоваться и активными средствами поиска и ориентации. Для этого разработаны малогабаритные подводные гидролокаторы. Работа этих приборов основана на измерении интервала времени между импульсом-посылкой и импульсом, отраженным преградой. Этот временной интервал может быть определен водолазом по экрану электронно-лучевой трубки либо преобразован в акустический сигнал определенной частоты в слышимом диапазоне и подан на головные телефоны, либо выведен на дисплей или цифровой индикатор, установленный прямо в маске. Многие операторы считают первый способ представления данных наиболее подходящим, так как по форме отраженного сигнала он дает возможность "почувствовать" фактуру преграды.

Основные параметры гидролокаторов - разрешение по дальности и углу - определяются характеристиками излучателей (они же - приемники), мощностью генераторов, величинами "несущих" частот. От первых зависят в основном габариты и массы приборов - направленность излучателей пропорциональна диаметрам их поверхностей и, следовательно, массам акустических линз. Мощность ограничивается соображениями безопасности и разумной емкостью источников питания. Несущая частота выбирается оптимальной для требуемой дальности. Например, для расстояния 100 м оптимальной оказывается частота в диапазоне 40...80 кГц, для 1 000 м - 10...12 кГц. Кстати говоря, дельфины используют для локации диапазон частот 20...200 кГц, что по человеческим критериям примерно соответствует оптимуму при дальности 200 м. Так оно и есть на самом деле: многочисленные эксперименты, проведенные с дельфинами в открытом море и в бассейнах, подтверждают, что они обнаруживают препятствия примерно на этом расстоянии.

В стремлении расширить способности человека воспринимать подводный мир разработчики техники стараются воспроизвести устройства, которыми природа уже давно одарила его обитателей. Здесь и удивительная способность многих рыб и морских животных одинаково хорошо видеть в воздухе и в воде, и применение для ориентации кроме светового и акустического еще электрического и магнитного полей. Очень чувствительны химические анализаторы рыб, инфразвуковые и термические анализаторы у планктонных животных. Поразителен своей многофункциональностью акустический аппарат китообразных, и в частности дельфинов. В последнее время ученые сходятся на том, что кроме способности лоцировать предметы, обмениваться информацией, давать целую гамму предупредительных сигналов, дельфины наделены и "звуковым видением" с невероятно высоким по нашим масштабам разрешением, чем иначе объяснить их умение в небольшом замутненном бассейне с отражающими стенками опознать и найти небольшую рыбину, которую человек и на свету-то не заметит.

Человек, используя современные технические средства, уже в чем-то может приблизиться по способностям к обитателям моря. Взять, к примеру, звуковидение. По механизму формирования изображения оно аналогично оптическим процессам. При звуковидении предмет, находящийся в непрозрачной для глаза среде, облучают ультразвуком. Звуковые "лучи" отражаются от него, часть их попадает на звуковой же объектив, формирующий в своей фокальной плоскости "изображение". Последнее представляет собой распределение амплитуд звуковой волны, в определенном масштабе воспроизводящее очертания облучаемого объекта. Это поле давления делают видимым с помощью электронно-оптического преобразователя (ЭАП), приемным элементом которого (на этом элементе и формируется акустическое изображение) служит пьезоэлектрическая пластина с нанесенной на нее мозаикой электродов. В ответ на акустический сигнал на каждом из электродов возникает электрический потенциал, подаваемый с помощью металлических вводов в вакуумированный объем преобразователя, где этот потенциал считывается электронным лучом. Результат считывания - потенциал коллектора вторичных электронов - через усилитель подается на модулятор телевизионной трубки, развертка которой синхронизирована с разверткой преобразователя. Пока еще водолазы могут только мечтать о звуковизорах: их опытные образцы еще далеки от совершенства, но вполне вероятно, что опередит звуковидение подводная акустическая голография.

Общее у зрения и звуковидения то, что анализаторы светового и акустического полей воспринимают лишь амплитуды соответствующих волн, рассеянных объектами. Но кроме амплитуд эти волны характеризуются еще и фазами. Если амплитуда - энергетическая характеристика волны, то фаза - индикатор ее пространственно-временных свойств. Именно в фазе заложены сведения, позволяющие получать объемное представление об объекте. Оказывается, если научиться одновременно регистрировать и амплитуду, и фазу волны да еще расшифровывать потом результат записи, то появится совершенно новая возможность получить полное представление о волне, рассеянной объектом изучения. Это уже область голографии.

Термин "голография" - в переводе с греческого "полное описание" - ввел его изобретатель Денис Габор (первая публикация в 1947 г., Нобелевская премия в 1971 г.). В ее основе - регистрация и последующее восстановление амплитуды и фазы волны. Причем, рассматривая восстановленное изображение, мы можем изучать предмет под разными углами, как делаем это при обычном визуальном наблюдении. Принцип голографии применим при решении любых задач, связанных с наблюдением волновых явлений. Здесь и оптика, и гидролокация, и радиолокация, и даже сейсморазведка. Изменяются только масштабы процессов и методы регистрации волн.

Получение голограммы - носителя голографической информации - основано на том, чтобы каким-то способом зарегистрировать картину, возникающую при сложении опорной волны и той же волны, но рассеянной наблюдаемым объектом. Первоначально наиболее естественным оказалось сделать это в оптическом диапазоне, а уже потом за голографию взялись радисты и гидроакустики. От изобретения оптической голографии до. ее практического внедрения прошло всего 15 лет. Правда, в этот период был открыт лазер. Как раз такого монохроматического и когерентного источника и не хватило Д. Габору для получения голограмм.

В основе оптической голографии лежит фотографическая запись предмета, но не изображения его, а "лишь" интерференционной картины, образующейся в плоскости фоточувствительного слоя от сложения опорной и рассеянной волн. Чудо рождения объемного изображения происходит при освещении проявленной голограммы лучом лазера. Изображение настолько хорошо передает объект, что при соответствующей технике различить их довольно трудно. Голографическая съемка выгодно отличается от стереофотографии. Последняя только имитирует зрение двумя глазами, в то время как первая позволяет его реализовать. Кроме того, стереофотография не дает возможности рассмотреть объект так, как мы привыкли делать это в жизни, с разных сторон: она фиксирует лишь один ракурс. Интересные возможности открывает голография и в смысле расширения диапазона дальностей съемки: для нее нет понятия глубины резкости, принципиально все предметы в поле зрения аппарата одинаково резки, ограничения накладывают только помехи, создаваемые средой, длительность экспозиции и разрешающая способность фотоматериалов. В частности, длительность экспозиции должна быть такой, чтобы предмет не успел сместиться даже на долю световой волны. В противном случае голограмма окажется смазанной. Для получения голограмм используются импульсные лазеры и фотоматериалы с разрешением не менее 600 линий на миллиметр (у обычных фотоматериалов эта величина не выходит за пределы 100). Акустическая голограмма может быть получена с использованием техники звуковидения при "освещении" объекта достаточно мощным и коротким ультразвуковым импульсом. Видимое изображение на экране и будет визуализированной интерференционной картиной звуковых волн, воспринятых пьезоэлектрической пластиной-приемником. Это изображение может быть перенесено на фотопленку и далее обработано аналогично оптической голограмме. Можно и опустить фотографический процесс, обработав первичную картину с помощью ЭВМ.

Здесь надо оговориться, что авторы не ставят своей целью знакомить читателей со всем многообразием потенциальных возможностей современной науки и техники и приводят некоторые сведения только для того, чтобы подчеркнуть проникновение научно-технического прогресса во все отрасли исследований. Водолазным же исследованиям такой прогресс необходим, особенно когда речь идет о выполнении дорогостоящих работ на больших глубинах, в открытом море. Водолазным исследованиям в этих случаях может предшествовать более крупномасштабная съемка с использованием гидролокации, фотосъемки, в том числе и аэрофотосъемки, даже магнитной съемки - набор средств может расширяться в зависимости от целей работы. При таком подходе работа водолаза-исследователя значительно упрощается: он только уточняет обстановку под водой и может большую часть времени уделить собственно исследованиям. Для повышения эффективности исследований часто пользуются и разделением труда, когда менее квалифицированный специалист осуществляет поиск объектов, а более квалифицированный выполняет основное задание.

Круг задач, решаемых с помощью водолазных методов исследований, чрезвычайно широк. Наиболее разнообразны задачи биологического характера: от учета видового состава животных и растений, их распределения по широтам, по глубинам, до изучения особенностей поведенческих реакций, способов добывания пищи, внутривидовых и межвидовых взаимоотношений, обмена информацией и т. п. Простые методы количественного учета биомассы, необходимые для решения производственных задач и определения "запаса" организмов, сменились, точнее дополнились, достаточно сложными исследованиями, ставящими своей целью детальное изучение всего многообразия взаимоотношений в подводном мире. В технике применение водолазных исследований ограничено в основном наблюдением за работой механизмов и машин, обследованием состояния устройств и сооружений. Здесь и инструмент совершенно другой. Возможен, например, прямой телерепортаж, использование сложного поискового оборудования. В арсенале подводного биолога все еще большую роль играют собственные глаза и руки и те приборы, которые водолаз-биолог берет с собой под воду, изготовленные чаще всего этими руками в единичном экземпляре специально для того, чтобы собрать новые факты.

Рискуя утомить читателя техническими сведениями, мы все-таки решили сказать несколько слов и о подводной фотографии - этом мощном и доступном методе, применяемом практически во всех видах подводных исследований.