Глава 1. Земля и море

Представьте себе, что житель Все-ленной, впервые приближаясь к Земле, остановит на несколько минут свой космический корабль, чтобы обозреть новую планету, лежащую перед ним. Прильнув к иллюминатору, он замрет, любуясь сложными очертаниями поверхности Земли, появляющимися перед ним по мере ее вращения. Если он остановится на уровне экватора, перед ним откроется величественная панорама: сменяющие друг друга континенты и океаны, опоясывающие поверхность земного шара. Если же он повернет корабль к полюсу, то увидит сквозь разрывы облаков ослепительное сияние полярных льдов. И когда, насытившись великолепием этого зрелища, он прикажет приблизить корабль к Земле, скульптурный рельеф континентов и ритмичное движение катящихся по морю волн еще больше поразят его воображение.

Вероятно, только с точки зрения космического наблюдателя можно получить наиболее правильное представление об очертаниях Мирового океана и понять его эмоциональное воздействие на нас. Живя на Земле, мы склонны представлять себе ее физические черты, исходя из особенностей нашей собственной среды. Наши карты поддерживают в нас это представление. Перелистайте любой атлас и посмотрите, какое место отведено в нем суше, а какое морю. А между тем море не только занимает значительно большее пространство, чем суша, и питает значительно большее число организмов, но, по сути дела, вообще может считаться источником жизни на Земле. Если бы не вода, покрывающая Землю, если бы не сложные процессы, протекавшие в ней в течение миллионов и миллионов лет, на Земле не было бы ни вас, ни меня, ни вообще ничего живого.

Приведем несколько цифр, которые помогут нам представить себе, как велико море. Площадь поверхности Земли равна 510 000 000 кв. км. Из них не менее 361000 000 кв. км, т. е. 71% всей площади, покрыто водой. Количество воды на нашей планете составляет больше 1370 миллионов куб. км Объем суши, поднимающейся над уровнем моря, в десять с половиной раз меньше - всего 111 миллионов куб. км. Если воду всех океанов перелить в гигантские кубические сосуды объемом в 1 куб. км и поставить их в один ряд, они вытянулись бы в линию, в девять раз превосходящую расстояние от Земли до Солнца. Если сформовать такие кубы из суши, лежащей над уровнем моря, они покрыли бы только 0,9 этого расстояния.

Казалось бы, водные бассейны, содержащие такое громадное количество воды, должны быть таких же огромных размеров, однако если сравнить море с сушей, мы обнаружим несоответствие между средней и максимальной глубиной, с одной стороны, и высотой - с другой. В настоящее время самая большая, известная нам глубина океана (в Марианской впадине в Тихом океане) 10 899 м.^* Это ненамного больше высоты величайшей вершины мира, горы Эверест^**, которая составляет 8882 м. Средняя глубина Мирового океана равна примерно 3795 м, тогда как средняя высота суши всего 875 м. Таким образом, если бы вся видимая суша была срезана по уровню моря и сброшена в Мировой океан, суша не заполнила бы водный бассейн даже наполовину, и вода поднималась бы над ней еще на целых 3,7 км.

^* (По последним данным, наибольшая глубина составляет 11 034 м; глубина эта обнаружена в Тихом океане в Марианской впадине. (Прим. ред.))

^** (В настоящее время пик Эверест официально получил свое местное название - Джомолунгма. (Прим ред.))

Однако, несмотря на то что море больше видимой части суши и занимает большую часть поверхности Земли, доля моря в общем объеме всей массы, составляющей Землю, оказывается незначительной. Самая глубокая океанская впадина кажется небольшой по сравнению с земной корой, уходящей в глубину почти на 35 км. Даже огромный объем воды Мирового океана кажется маленьким по сравнению с объемом всей Земли - 1 083 000 миллионов куб. м. Поэтому с геологической точки зрения водная оболочка Земли не более, как тонкая пленка влаги, осевшая на поверхности гигантского футбольного мяча.

Геофизики называют водную оболочку Земли "гидросферой". Это одна из естественных сфер Земли наряду с тремя другими: воздушной оболочкой, окружающей Землю,- атмосферой; твердой частью земной коры - литосферой; и недоступными нам внутренними областями Земли - мантией, или ядром^*. В понятие "гидросфера" входят не только моря, но также озера и реки, однако здесь мы будем говорить только о больших водных массивах - океанах и морях, составляющих часть океанов. Но прежде чем продолжить наш рассказ, нам необходимо еще раз, более внимательно, познакомиться с очертаниями океанов.

^* (Советские ученые выделяют еще пятую оболочку Земли, названную академиком В. И. Вернадским "биосферой". Биосфера - совокупность живых организмов - растений и животных, населяющих поверхность Земли, почву, толщу воды в океане и в водоемах суши. Роль биосферы в жизни Земли огромна; современный газовый состав атмосферы (выделение кислорода и очищение атмосферы от угольной кислоты благодаря фотосинтезу), ионный состав гидросферы, почвенный слой литосферы - все это результат жизнедеятельности организмов, под контролем которых находятся другие оболочки Земли, кроме мантии. Биосфера - важнейшее звено миграции элементов на Земле, и именно живые организмы вовлекают элементы в непрерывную миграцию.)

Когда мы изучаем карту Земли, нас неизменно поражает тот факт, что суша и моря распределены по поверхности Земли словно по какому-то определенному, хотя и не вполне понятному, плану: все большие массивы суши сосредоточены в северном полушарии, тогда как южное в основном покрыто морями. Суша в южном полушарии представлена главным образом Антарктидой и тремя ответвлениями северных континентов, спускающимися в южное полушарие, словно три громадных полуострова. Два из них - Южная Америка и Африка - являются, по сути дела, лишь продолжением материков, лежащих в северном полушарии, даже если связь между ними не очень тесна. Третий материк, Австралия, не может считаться полуостровом, так как со всех сторон окружен океаном. Тем не менее его можно сравнить с двумя остальными континентами в том отношении, что он как бы разграничивает два основных океана нашей планеты.

Различные авторы по-разному определяют число океанов на Земле: от трех до пяти. Это только лишний раз подчеркивает, что границы между океанами очень условны, и было бы правильнее говорить о Мировом океане в целом. Однако если мы хотим дать четкое и ясное описание океанов, необходимо провести между ними какие-то разделяющие линии.

Впрочем, пора вернуться к нашему космическому путешественнику. Интересно, какими покажутся ему океаны с избранной им точки наблюдения? Пожалуй, в первую очередь его внимание привлечет океан, который мы называем Великим, или Тихим,- самый большой водный массив на поверхности Земли. Если наш путешественник все еще находится над экватором, где-то между Ост-Индией и побережьем Эквадора, он увидит, что большая часть этой половины земного шара покрыта водой. За исключением Австралии, узкой полоски края Азии, Северной Америки и Антарктики да нескольких разбросанных островов, ничто не нарушает общей картины бескрайнего водного простора - полушарие, залитое водой!

Но стоит подождать, когда планета повернется на 120°, и перед нашим путешественником предстанет совсем иная картина. На севере суша близко подходит к полюсу, а на юге находится огромная впадина, граничащая с трех сторон с сушей, с четвертой же уходящая к Антарктике. Это Индийский океан.

Повернувшись еще на 100°, Земля откроет перед нашим космонавтом другую сторону своей водной оболочки. Теперь он увидит еще один океан, простирающийся на север и на юг между огромными массивами суши - Америкой с одной стороны и Европой и Африкой - с другой. С севера он упирается в берега Гренландии, а с юга - в ледяные поля, окаймляющие Антарктику, в середине же его сжимают мыс Сан-Роке (Бразилия) и Зеленый мыс (западное побережье Африки). Этот океан с перетянутой, как у осы, талией, который мы называем Атлантическим,- второй по величине водный бассейн нашей планеты.

Три великих океана - Атлантический, Тихий (Великий) и Индийский - составляют основную часть водной оболочки Земли. Однако для полноты картины мы должны упомянуть Северный Ледовитый океан, большая часть которого покрыта вечным льдом, закрывающим Северный полюс, и Антарктический, или Южный, океан, омывающий покрытые льдом берега Антарктиды. Первый часто считают продолжением Атлантического океана, второй - Тихого и Индийского. Читателю предстоит решить самому, к какому мнению он примкнет, ибо, как я уже сказал, море не знает точных границ. По-моему, проще всего считать, что водная оболочка Земли состоит из пяти основных океанов и что каждый из них имеет свои моря, заливы и бухты.^*

^* (Советские географы и океанологи выделяют на Земле четыре океана: Тихий (или Великий), Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый.)

Что же сказать о таинственных областях, скрытых под водами Мирового океана? Они, как легко может догадаться читатель, для нас и в буквальном и в переносном смысле пока еще "темная вода". Ни один, даже самый рьяный исследователь подводного царства еще не пробыл на большой глубине достаточно долго, чтобы исследовать его на месте. К счастью, здесь на помощь нам приходит наука, и можно только поражаться тому, как много мы уже знаем о морском дне, по крайней мере о его рельефе.

Прежде чем познакомиться с теми техническими средствами, при помощи которых производились исследования морского дна, попробуем на минуту представить себе, что мы находимся на борту сверхмощной подводной лодки - такой же, скажем, как "Наутилус" капитана Немо из фантастической повести Жюля Верна "80 000 километров под водой". Отойдя от берега и двинувшись в глубь океана, мы вначале окажемся в той части морского дна, которую называют материковой отмелью, или континентальным шельфом. Материковая отмель простирается в сторону океана в среднем на 60 км. Если наше путешествие началось от низкого берега в районе низменностей, материковая отмель будет иметь большую ширину, вплоть до нескольких сотен километров. Напротив, если мы двинемся в путь от гористых берегов, ширина отмели может оказаться незначительной, ее может даже вовсе не быть. Так, например, в Северо-Западной Европе отмель тянется на очень большое расстояние, охватывая весь район Британских островов и Северное море и достигая протяженности свыше 350 км. С другой стороны, у западного берега Южной Америки материковая отмель практически отсутствует, так как крутые склоны Анд обрываются прямо в воду, уходя на глубину 6000 м.

Правда, такая крутизна встречается крайне редко. В большинстве случаев шельф понижается настолько постепенно (примерно 1 к 500), что угол наклона почти не заметен. Поверхность материковой отмели в основном ровная, хотя и не всегда, так как встречаются возвышенности и впадины, даже террасы, лежащие под прямым углом к пути нашей направляющейся в сторону открытого моря лодки.

По мере продвижения в глубь моря характер рельефа лежащего под нами дна сильно меняется. В большинстве районов эта перемена наступит, когда мы достигнем глубины 150-200 м. Угол наклона здесь резко возрастет, и мы окажемся на краю склона, относительно круто обрывающегося вниз.

От этой границы начинается новая область морского дна - материковый склон, занимающий в три раза большую площадь, чем материковая отмель. Уклон материкового склона вначале очень велик, но затем постепенно уменьшается. Так, например, у восточных берегов Северной Америки средний уклон материкового склона у его границы с глубоководными областями 1 к 10, тогда как выше, у другой границы, он составляет 1 к 6 и даже меньше. Рельеф материкового склона по сравнению с материковой отмелью неровный: здесь встречаются каньоны, не менее обрывистые и страшные, чем на поверхности Земли.

После континентального склона перед нами развернется мрачный пейзаж океанического ложа. Ни один луч света не проникает в эту область, и если перед нами и мелькнет какой-нибудь светящийся предмет, то это фосфоресцирующие морские организмы.

Когда-то считалось, что океаническое ложе преимущественно плоское, но эта гипотеза оказалась несостоятельной. Промеры морского дна, особенно те, которые были сделаны в Атлантическом океане, где производились большие работы в связи с прокладкой подводного телеграфного кабеля, показывают, что морское дно очень неровное. Однако рельеф дна океана совершенно не похож на рельеф суши. В большинстве случаев глубоководные области лежат слишком далеко от берега, чтобы на них оказывали воздействие переносимые реками и прибрежными течениями органические осадки, которые редко попадают за пределы материкового склона. Тем не менее дно океанического ложа покрыто толстым слоем органических осадков, состоящих из остатков крошечных растительных и животных организмов, которые обитают в верхних слоях океана и, отмирая, падают на дно. Покрытые толстым слоем органических осадков, склоны и уступы глубинной зоны не имеют того резко очерченного рельефа, которым характеризуются горные хребты на поверхности Земли. Даже там, где глубины, казалось бы, резко различаются, уклон настолько пологий, что глаз едва ли сможет его различить. Однако здесь существуют исключения. Так, некоторые подводные вулканы поднимаются над морским дном под углом 35°. Отдельные вулканы достигают поверхности воды, образуя опасные мели и даже острова. Так, например, Бермудские острова в Атлантическом океане, острова Рождества в Индийском океане и Гавайские острова в Тихом океане образованы подводными вулканами.

Профиль океанического ложа между Южными Шетландскими островами и островом Буве в Южной Атлантике

Рельеф океанического ложа очень разнообразен. Примером этого разнообразия, кроме вулканов, может служить подводный хребет, соответствующий наземным горным хребтам, который проходит по середине Атлантического океана, разделяя его на два гигантских бассейна. Другой пример - глубоководные впадины от 9 до 11 км глубиной, лежащие у берегов Японии, Филиппин и Пуэрто-Рико.

Но если бы солнечные лучи проникли на морское дно и осветили ландшафт, простирающийся под нашей сверхмощной подводной лодкой, мы вряд ли стали бы восхищаться открывшимся перед нами видом. Вязкий ил с накопившимися в нем разлагающимися остатками крупных морских организмов плотно, словно саван, покрывает пологие склоны; все кругом удивительно однообразно, и ничто не привлекает глаз. Мы обнаружим, что здесь, на месте, очертания морского дна выступают перед нами с меньшей отчетливостью, чем на диаграммах, как, например, на приведенной выше, на которой изображен профиль дна южной части Атлантического океана между Южными Шетландскими островами и островом Буве, полученный в результате 1300 промеров. Мы едва ли получили бы такое же четкое представление о его рельефе, если бы прошлись по этому участку морского дна. На диаграмме горизонтальный масштаб может быть уменьшен по сравнению с вертикальным, и различия в рельефе, которые на месте оставались бы для нас незаметными, выступают весьма наглядно.

Техника промеров морских глубин в настоящее время шагнула далеко вперед и позволяет получить данные с достаточной для научных целей точностью. Но этого добились совсем недавно. Первое упоминание о промерах, сделанных на значительной глубине, встречается в одной из записей в вахтенном журнале Магеллана, который он вел во время своего кругосветного путешествия в 1519-1521 гг. Здесь сообщается о попытке измерить глубину Тихого океана между островами Святого Павла и островом Тибурон при помощи шести обычных линей, связанных вместе. Лот не достиг дна, и Магеллан сделал поспешный вывод, что открыл самое глубокое место в океане.

Магеллан, вероятно, пользовался пеньковым лот-линем, размеченным на морские сажени, с металлическим грузом на конце. Лоты употреблялись для промеров глубины вплоть до начала XIX в., когда на кораблях военно-морского флота США стали употреблять тонкие плетеные лини. Они не были достаточно крепкими, чтобы поднять груз на поверхность. Поэтому, когда груз соприкасался с грунтом, линь, как правило, обрывался, и глубина определялась вычитанием длины оставшегося на барабане линя от всей его длины. В 1854 г. американский военный моряк Брук усовершенствовал этот метод, найдя способ поднимать на поверхность весь линь вместе с грузом. Позднее английский физик лорд Кельвин заменил пеньковый трос фортепианной струной, которую употребляли для промеров глубины до 1000 м.

В настоящее время измерения глубин производятся при помощи эхолота, позволяющего измерить глубину, основываясь на скорости распространения звука в воде, что избавляет от необходимости раскручивать и накручивать многие сотни и тысячи метров пенькового троса или металлической струны. От днища корабля на дно моря посылается звуковой сигнал; отраженный дном, сигнал возвращается на поверхность и принимается звукочувствительным аппаратом. Скорость звука в воде известна, и глубина моря может быть вычислена по времени, истекшему от момента подачи сигнала до момента возвращения его эха.

Читатель, вероятно, ждет, чтобы в заключение этой главы я сказал несколько слов о характере пород, составляющих морское дно. К сожалению, по этому вопросу мы располагаем крайне скудными сведениями, так как получение образцов грунта - дело необычайно трудное. Для этого необходимо создать прибор, который позволил бы брать образцы с глубины более 10 км; к тому же коренные породы обычно покрыты густым слоем органических осадков, о которых говорилось выше. Расход на создание такого специального прибора и снаряжение особой экспедиции с целью его применения настолько велик, что отпугивает даже самых больших энтузиастов этого дела. Все же за последнее время кое-что было сделано и в этом направлении, и работы по исследованию дна, проводившиеся у берегов Англии и Южной Калифорнии, увенчались некоторым успехом. Не так давно, в 1929 г., французский геолог Данжар представил образцы, поднятые им со дна Бристольского канала, относящиеся к мезозойской эре. В 1948 г. У. Б. Р. Кинг нашел сходные образцы у берегов острова Уайт.

Недавно научные экспедиции, работавшие на борту "Дискавери-II" и других исследовательских судов, подняли образцы грунта с большой глубины, и можно надеяться, что с усовершенствованием техники ученые получат возможность собрать достаточно полную коллекцию образцов грунта различных участков океанического ложа и глубоководных впадин.