Прежде чем остановить корабль на станции, вахтенный штурман дает приказание развернуть судно рабочим бортом на ветер.
Но вот станция началась. Раньше всего необходимо измерить глубину.
Для этого достаточно иметь хотя бы простую гирю. Кстати, простой лот для измерения глубины очень похож на гирю. Около лебедки, с которой опускается лот, стоят геологи. Они с нетерпением поглядывают на блок-счетчик, отмеряющий каждый метр вытравленного троса. Вот уже прошли десятки метров, затем идут сотни, а с барабана лебедки все сматывается и сматывается трос. Неожиданно лебедка вздрагивает, и трос приостанавливается. «Достигли дна!» — восклицают участники экспедиции. Уже записано по счетчику количество вытравленного троса, как вдруг барабан завертелся опять. Все объясняется просто: подшутила волна. Она сильно накренила судно и замедлила сматывание троса. Но вот туго натянутый трос как-то безвольно повис, медленно движется по инерции барабан лебедки. Это дно!
Так измерялась глубина места с давних времен. Первым, кто сконструировал лот для измерения большой глубины, был Петр I. Но теперь употребляют эхолоты. Особый прибор посылает звук вниз. От дна звук отражается. Чем глубже, тем дольше надо ждать «эха». Но даже на большой глубине измерение с помощью эхолота продолжается секунды. Ведь звук распространяется в воде с громадной скоростью. Есть эхолоты, отмечающие на бумаге показания глубины. Они прямо вычерчивают профиль дна. Когда стоянка закончена и становятся известными температура и соленость морской воды, то вводятся поправки, уточняющие обычно на несколько метров результаты показаний эхолота.
У ленты эхолота.
Геологи опускают в море длинные трубки. Тяжелая трубка с силой врезается при падении в морское дно. Для того чтобы она вонзилась в дно вертикально, вверху ее сделаны четыре большие направляющие лопасти. Когда трубку поднимут, из нее вынут длинную «колбасу» грунта.
Еще совсем недавно колонка грунта в 2–3 метра длиной считалась большой удачей. По ней можно узнать историю отложений морского дна за тысячи лет. Но советские ученые Н. Н. Сысоев и Е. И. Кудинов создали гидростатическую трубку, которая приносит колонку грунта более 30 метров длины.
Гидрологам надо измерить температуру воды на разных глубинах и собрать образцы воды для изучения их газового и химического состава. Для этого они употребляют батометры и особые термометры.
Батометр представляет собой трубку, закрывающуюся сверху и снизу. Участники русской антарктической экспедиции Беллинсгаузена и Лазарева впервые сделали батометры и пользовались ими, собирая пробы воды на различных широтах.
Гораздо сложнее измерить температуру воды. Если мы обыкновенный термометр будем подымать с глубины, то получим на шкале температуру поверхностного слоя воды или окружающего воздуха. Ведь ртуть быстро расширяется или сжимается в зависимости от температуры окружающей среды.
Первые надежные измерения температуры воды на глубине в океане были сделаны во время кругосветного путешествия И. Ф. Крузенштерна и Ю. В. Лисянского.
Более 120 лет тому назад русский академик Ленц, участвуя в кругосветном плавании под начальством Коцебу, сконструировал такие батометры, которые благодаря теплоизолирующим покрытиям долго сохраняли температуру воды внутри прибора. Им была измерена температура воды до глубины в 1200 метров. Батометры по типу, предложенному Ленцом, просуществовали около ста лет, но наука требовала все более и более точных измерений. Были изобретены термометры, сохраняющие отметки температуры того слоя воды, в котором они находились.
В глубоководном термометре резервуар со ртутью и капилляр, лежащий на измерительной шкале, соединяются тонким изгибом. Опустив термометр на изучаемую глубину, нужно подождать, пока из резервуара подымется в капилляр ртуть, — в соответствии с температурой воды. Если мы резко перевернем термометр, то сообщение между ртутью в резервуаре и капилляре прервется в изгибе трубочки. Теперь ртутный столбик, соответствующий температуре воды в изучаемом слое, «пойман». Количество ртути в капилляре, лежащем на измерительной шкале, не изменится при подъеме наверх через различные слои воды или на воздухе.
Внутри капилляра рядом с ним лежит маленький термометр, показывающий температуру внутри стеклянного футляра термометра. Этим вспомогательным термометром пользуются для внесения поправки в показания глубоководного термометра. Чтобы измерить температуру и одновременно взять пробу воды на нужной глубине, глубоководные термометры крепятся на батометре. Поэтому батометры и делают опрокидывающимися, чтобы произошло разъединение ртути в капилляре от резервуара.
Итак, проба воды заключена в батометре, а ртутный столбик в капилляре позволит нам измерить ее температуру. Чтобы быть более уверенным в показаниях термометра, на каждый батометр прикрепляют по два термометра.
Вот наконец-то появился из воды гидрологический батометр. Еще минута, и он уже на палубе. С серией бутылочек его ждут гидрохимики. Прежде всего надо измерить газовый состав. Он легче всего изменяется. Особенно важно зафиксировать количество кислорода в воде. Ведь кислородом, растворенным в воде, дышат все животные и растения. Затем воду распределяют для анализа солености, состава и количества биогенных веществ и других физических и химических особенностей пробы. Отольют воду и для определения населяющих ее самых мелких организмов. Вскоре литр воды, заключающийся в батометре, разобран.
Гидролог прикрепляет батометр к тросу.
Раскроем дверь в каюту-лабораторию. Здесь только круглые иллюминаторы да накрепко прикрепленная мебель и аппаратура напоминают о том, что мы на судне. Впрочем, об этом говорит и поведение ученых. Разливая добытую воду по пробиркам, они стараются уловить ритм покачивания судна, иначе прольешь воду, а то, чего доброго, и растянешься на палубе лаборатории.
Знать только температуру воды, ее соленость и химический состав мало, ведь очень важно узнать еще и морские течения. Приборы, называемые морскими вертушками, позволяют сделать эти определения. Вертушка — прибор комбинированный. В нем есть счетчик числа оборотов пропеллера, вращающегося от движения воды. По счетчику определяют скорость течения. В нем есть и маленький компас, который фиксирует направление течения.
Компас представляет собой круглую коробочку. Внутри она разделена на несколько секторов по странам света. Вместо обычной компасной стрелки у этого компаса стрелка сверху имеет желобок. Как только вертушку опустят на нужную глубину, по тросу устремляется посыльный грузик. После удара начнется отсчет числа оборотов пропеллера от течения. Одновременно с этим в компасную коробку из особого приемника падают дробинки. По желобку компасной стрелки дробинки ссыпаются в тот сектор компаса, куда течение направляет прибор. Когда положенное время пройдет, вторым посыльным грузом вертушку останавливают. Скорость и направление течения, таким образом, будут измерены.
Пока приборы идут в глубину, белым эмалевым диском измеряют прозрачность воды. По особым пробиркам с разноцветной жидкостью определяют цвет воды. Измеряют высоту и расстояние между гребнями волн. Как видим, у гидрологов много работы на палубе. Зато у химиков не меньше — лабораторной.
Немало трудностей и у бактериологов: ведь нужно взять пробу так, чтобы в нее не попали бактерии из воздуха, с рук или с предметов. Бактериологи, прежде чем начать работу, долго стерилизуют свои колбочки, пробирки и аппарат для взятия проб. Потом бактериолог опускает прибор на нужную глубину. По тросу пускается посыльный груз, который ударяет по рычагу прибора. Тогда поворачивается кран, и внутрь пробирки устремляется вода. Подняв прибор наверх, бактериолог уверен, что у него в пробе воды находятся бактерии, живущие только на глубине, откуда взята проба воды.
С интересом следят участники экспедиции за опусканием в море длинных шелковых конусов планктонных сетей.
Для «крупных» рачков употребляют сети из шелка с 20 нитями на один сантиметр. Для мелких водорослей и животных — шелк с 76 нитями на сантиметр. Обычная планктонная сеть имеет более 500 дырочек в одном квадратном сантиметре. Но есть планктонные организмы, которые так мелки, что проходят и через эту сеть. Их поймать можно, только зачерпнув воду батометром и профильтровав ее в лаборатории через очень частый фильтр. Еще лучше подождать несколько дней, чтобы все содержимое пробы осело на дно.
В такой осадочной пробе можно найти самый мелкий планктон, размером всего в несколько микронов. Обычно этих организмов так много, что достаточно около литра воды, чтобы узнать количественное распределение мелких водорослей и животных в данном районе моря.
