1.8.3. Измерение глубины океана

Долгое время измерение глубин производилось лишь для навигационных целей. При подходах к берегу или при движении по мелководью глубины с корабля измерялись ручным лотом. Лот представлял собой линь (шнур) с вплетенными в него через определенные расстояния метками, к концу которого прикреплялся груз. Лот опускался со стоящего судна или на малом ходу забрасывался в направлении движения со специального открытого мостика. Отсчет проводили, когда лотлинь находился в отвесном положении, а груз достигал дна.

Первым, кто пытался определить глубину в открытом океане, был, вероятно, Магеллан. Это происходило посреди Тихого океана. Но дна не достали. Прошло около 300 лет, прежде чем возобновились попытки таких измерений, но и они долгое время были неудачными. Исследователи вытравливали в океан огромное количество лотлиня, как потом оказалось, больше, чем глубина океана в этом месте, но дна не обнаруживали, т. к. лотлинь продолжал сматываться под действием собственного веса и тогда, когда груз достигал дна.

Постепенно выявились две основные трудности измерения больших глубин в океане: трудность точного определения момента касания груза со дном и трудность определения отклонений лотлиня от вертикали на различных глубинах, происходящих под действием дрейфа корабля и переменных по глубине течений.

Для преодоления первой трудности предлагались усовершенствованные конструкции лотлиней. Так в 1854 году мичман флота США Брук предложил конструкцию лота с отделяющимся грузом. Во время плавания на «Челленджере» Вильям Томсон (впоследствии лорд Кельвин) изобрел лот, в котором трос, а впоследствии специальная цинковая проволока, сматывающаяся с вьюшки, притормаживался, Причем вес, действующий на тормоз, постепенно увеличивался так, чтобы он все время равнялся весу вытравленной проволоки. Таким образом, лот погружался только под действием веса груза и, как только он достигал дна, сматывание прекращалось. Глубиномерами подобного рода пользуются и сейчас. Наиболее известны глубиномеры Сигсби, Леблана, Люкаса.

Однако даже современные механические способы определения глубины не обладают большой точностью. На точности отрицательно сказываются ветровое волнение, зыбь, вызывающие качку, вертикальные перемещения судна. Влияет на точность дрейф судна и течения, отклоняющие от вертикального направления трос лота. Правда, в случае наклона троса вводится поправка, для чего специальным угломером определяется наклон участка троса над водой. Но эта поправка недостаточно точна, так как угол наклона троса отнюдь не постоянен по всей его длине. В настоящее время определение глубин механическими способами осуществляется с погрешностью до 3%.

Недостатком механических способов определения глубин океана является громоздкость требуемого оборудования и, главное, необходимость остановки судна при измерениях.

Эти недостатки отсутствуют у акустического глубиномера — эхолота. Этот прибор измеряет глубину по времени, за которое звуковая волна от источника, расположенного в днище корабля, доходит до дна и, отражаясь, возвращается к приемнику звука, который также находится на корабле. Зная скорость звука в воде, можно рассчитать глубину моря.

Скорость звука в воде зависит от температуры, солености и давления, т. е. в основном от плотности воды. Средняя скорость звука в морской воде составляет 1500 м/с. Как видим, погрешность измерения глубины с помощью эхолота будет зависеть и от знания вертикального распределения указанных параметров. В значительной мере именно по этой причине погрешности современных эхолотов не меньше погрешности механических глубиномеров и составляют порядка 3%.

Благодаря использованию эхолотов за относительно небольшой промежуток времени удалось определить общий рельеф практически всего дна Мирового океана.