Лекція №1

Тема: Історія досліджень океанів і морів

В історії вивчення Світового океану виділяють три періоди: нагро­мадження знань, зародження океанології (океанографії) як науки та її становлення. У третьому періоді можна виділити ще так званий су­часний етап (після Першої світової війни).

Нагромадження знань про океани і моря. Перші відомості про Світовий океан накопичувалися паралельно з розширенням географічних знань людини. Уже в глибоку давнину фінікійці, єгиптяни, греки, китайці, а також інші народи, які населяли береги океану, мали правильні уявлення про деякі явища, що спостерігалися в ньому. Ще в V ст. до н. є. грецький учений Геродот був упевнений в єдності Атлантичного та Індійського океанів і згадував про припливи у Перській затоці. Аристотель (384-322 рр. до н. е.) у своїй праці "Метеорологіка", в якій океану присвячено цілий розділ, висловив думку про єдність Світового океану. Він указував на існування течій у протоках: Керченській, Босфор, Дар­данелли і стверджував, що Азовське море мілкіше за Чорне, а Чорне - мілкіше за Середземне.

Особливою широтою поглядів на процеси, що відбуваються на суші і в океані, виділявся грецький учений Страбон (60 р. до н. е. - 20 р. н. е.). Як і Аристотель, він був упевнений в єдності Світового океану, у результаті чого всі моря та океани повинні мати однаковий рівень води. Поверхню Світового океану він вважав сферичною, при­чому центр цієї сфери знаходиться у центрі Землі. Він також вважав, що деякі частини материків колись були під водою і, навпаки, там, де розташоване море, раніше була суша.

Римський учений Сенека мав правильне уявлення про баланс воло­ги на Землі. Він вважав, що випаровування дорівнює кількості води, яка вливається в море річками і надходить з дощами. Це уявлення дозволило зробити йому висновок про постійність солоності вод Сві­тового океану.

Знаменитий географ Птолемей (II ст. н. є.) у своїй праці "Географія" зібрав воєдино всі географічні відомості того часу. Він створив карту в конічній проекції і наніс усі відомі тоді географічні пункти від Ат­лантичного океану до Індокитаю. Але Птоломей відмовився від пра­вильних уявлень Страбона та Аристотеля про єдність Світового океану і вважав, що суша охоплює океани і розділяє їх на відокремлені моря. Так, у своєму атласі він зобразив Індійський океан відокремленим від Атлантичного Африкою.

У середні віки в розвитку географічних і океанологічних знань настала довга перерва. Навіть широко відомі раніше істини почали забувати­ся. Так, було забуте уявлення про сферичність Землі, а до XI ст. досить досконалі карти Птолемея замінили дуже примітивними. У цей період хоча і відбувалися морські мандрівки (плавання арабів в Індію та Ки­тай, норманів до Гренландії і берегів північно-східної Америки), але сут­тєвих океанологічних відкриттів чи узагальнень не було зроблено.

Зародження океанології. Подальший розвиток океанології пов'яза­ний з Великими географічними відкриттями кінця XV - початку XVI ст. Христофор Колумб у 1492 р. відкрив в Атлантичному океані Північну Пасатну течію, вперше виявив магнітне схилення і виконав перші спостереження за течіями у відкритому океані. Себастьян Кабот, який відкрив повторно після норманів у 1497-1498 рр. Лабрадор і Ньюфаундленд, був першим, хто свідомо скористався течією Гольфс­трім для прискорення плавання. Йому належить честь відкриття хо­лодної Лабрадорської течії. Першим навколосвітнім плаванням Фердінанда Магеллана (1519-1522) було практично доведено, що Земля є кулею і всі океани зв'язані між собою. При цьому було визначено співвідношення площ суші та океану.

Після епохи Великих географічних відкриттів почався швидкий роз­виток досліджень океану. У 1650 р. голландський географ Б. Вареніус уперше запропонував виділяти п'ять океанів: Тихий, Атлантичний, Ін­дійський, Північний Льодовитий і Південний Льодовитий. У 1845 р. Лондонське географічне товариство підтвердило цей поділ. Згодом деякі вчені (О. Крюммель, Німеччина, 1878; Ю. Шокальський, Росія, 1917) за­пропонували виділяти лише три океани: Тихий, Атлантичний та Індій­ський, вважаючи Північний Льодовитий океан морем Атлантичного океану. Комплексне вивчення Арктичного басейну привело до того, що в 1935 р. у колишньому Радянському Союзі було прийнято виділення Пів­нічного Льодовитого океану як самостійного.

У 1664 р. А. Кірхер (Німеччина) створив першу карту морських те­чій, що базувалася на результатах спостережень мореплавців.

Першою спеціальною працею, яка вийшла друком у 1725 р., була "Океанографія" Л. Марсільї (Італія). Учений дав перший опис ґрунтів дна Середземного моря як осадових порід, зробив спробу вимірюван­ня температури води на різних глибинах, визначення густини і хіміч­ного складу морської води.

У 1749 р. англійський капітан Елліс уперше провів вимірювання температури води на глибинах 1200-1600 м біля північно-західних берегів Африки. Але треба зазначити, що точність його вимірювань, як і у Л. Марсільї, була досить низькою, оскільки використовувався звичайний батометр, під час підняття якого на поверхню відбувалася зміна температури води.

У 1770 р. Б. Франклін (Великобританія) створив першу карту Гольфстріму, обґрунтував головну причину утворення морських течій - вітер. Велике значення мала розробка в 1687 р. І. Ньютоном (Велико­британія) теорії припливів в океані, яка була розвинута в 1740 р. Д. Бернуллі (Швейцарія) і в 1799-1825 рр. П. Лапласом (Франція). У цей же час почала розроблятися теорія хвиль (І. Ньютон, 1726; П. Лаплас, 1776; Ж. Лагранж, 1786; Ф. Герстнер, 1802, та ін.).

У XVIII ст. відбувалися численні плавання в різних районах Світо­вого океану і поступово накопичувалися відомості в галузі океанології. Слід відзначити плавання В. Беринга та О. Чирікова в 1728-1741рр., у результаті яких було повторно (після С. Дежньова у 1648 р.) відкрито Берингову протоку і досліджено широкі простори північної частини Тихого океану.

Свій внесок у розвиток океанології зробив і відомий російський уче­ний М. Ломоносов. Йому належать ідеї конструкції деяких океанологіч­них приладів, наприклад вимірювача течії. У 1761 р. він запропонував класифікацію полярних льодів, а в 1763 р. зробив опис Північного Льо­довитого океану з науковим обґрунтуванням можливості східного про­ходу в Китай та Індію Північним морським шляхом.

У XIX ст. експедиційні дослідження Світового океану стали ще більш інтенсивними. Виділяється перша російська кругосвітня експе­диція (1803-1806) І. Крузенштерна та Ю. Лисянського на кораблях "Нева" і "Надєжда", під час якої проводилися вимірювання темпера­тури води на глибинах за допомогою щойно винайденого мінімально-максимального термометра Сікса, спостереження за питомою вагою води, течіями, біологічні дослідження. Велике значення мало плаван­ня О. Коцебу на корветі "Прєдпріятіє" (1823-1826) за участю Е. Ленца, яке започаткувало точні глибоководні вимірювання температури води в океані. При цьому вчені Е. Ленц і Є. Паррот, які ви­найшли термоізоляційний термометр, пізніше (1832) провели досліди, що показали вплив тиску на температуру води.

Особливо слід відзначити експедицію Ф. Белінсгаузена і М. Лазарєва на корветах "Восток" і "Мирний" у 1819-1821 рр., яка відкрила бе­реги Антарктиди і зробила великий внесок у вивчення антарктичних льодів (їх класифікація та фізико-хімічні властивості). На цей же пе­ріод припадає організація перших берегових пунктів спостережень за гідрометеорологічним режимом морів. Велике значення мало винай­дення в 1839 р. мореплавцем Ф. Літке припливоміра для вимірюван­ня рівня моря і встановлення його на берегах Північного Льодовитого і Тихого океанів.

У 1819 р. Марсе (Франція) встановив температуру води найбільшої густини, а в 1837 р. С. Депре (Бельгія) визначив також; точку замер­зання і показав, що обидві температури залежать від солоності води.

У 1854 р. Дж. Брук (США) винайшов лот з відокремлюваним тяга­рем і драгу для відбору ґрунту і донних живих організмів. У 1862 р. англійський учений У. Фруд провів численні дослідження морських хвиль за допомогою запропонованої ним жердини (жердина Фруда). Американський військовий гідрограф М. Морі в 1840-1850 рр. ство­рив кілька карт течій для лоцій, а в 50-х рр. побудував першу карту рельєфу дна північної частини Атлантичного океану. Значною науковою працею стала видана М. Морі "Фізична географія моря" (1859), у якій були викладені основи морської метеорології та фізич­ної океанографії.

Англійський учений Дж. Пріствіч у 1872 р. дав першу характерис­тику температурної стратифікації океанів. Г. Форхгаммер (Данія) у 1868-1870 рр. встановлює стабільність хімічного складу морської во­ди. У цей період почалося наукове вивчення живих організмів, які населяють океан. Було доведено, що вони мешкають не лише в пове­рхневому шарі води, але і в його товщі. Д. Балей (США) виявив у 1851 р., що органічна частина ґрунту складається із залишків відмер­лих організмів (діатомових, радіолярій тощо).

Велику роль у розвитку океанології відіграла перша океанографіч­на кругосвітня експедиція (1872-1876) на англійському військовому вітрильно-паровому корветі "Челленджер" на чолі із зоологом Ч. Томсоном, яка започаткувала спеціальні океанографічні експедиції, ство­рення нових технічних засобів і методів спостережень. Експедиція зібрала величезний матеріал з біології, геології, гідрохімії океану та фі­зичної океанографії. Обробку отриманих даних виконували 70 вчених протягом 20 років. ЇЇ наукові підсумки були викладені в 50 томах, які досі не втратили своєї цінності. Особливе значення мали класифіка­ція ґрунтів морського дна Дж. Мерея, а також дослідження, які підт­вердили стабільність хімічного складу вод Світового океану і перева­жання в ньому хлоридів. У 1902 р. М. Кнудсен (Данія) розробив метод визначення солоності води за вмістом у ній хлору, а також таблиці солоності та густини води.

У цей же час виконував свої дослідження відомий російський фло­товодець і вчений С. Макаров на судні "Витязь" (1886-1889 рр.). У праці "Про обмін вод Чорного і Середземного морів" (1885) С. Макаров виклав результати своїх досліджень з вивчення поверхневих і глибин­них течій у протоці Босфор. Він показав, що знайдена глибинна течія, яка спрямована з Мармурового моря в Чорне, виникає в результаті рі­зниці густини вод цих морів. У протоці Босфор С. Макаров виконав більше 4 тис. визначень температури і питомої ваги морської води та близько тисячі вимірювань течій. Згодом численні спостереження були виконані ним у Чорному морі, а потім у Тихому океані та Японському, Охотському, Жовтому морях. У відомій книзі "Витязь" і Тихий океан" (1894) С. Макаров дав перше зведення всіх океанографічних спосте­режень у північній частині Тихого океану.

У кінці XIX ст. детально вивчалися Чорне та Азовське моря. Зокрема протягом 1890-1901 рр. значні роботи були виконані експедиціями на чолі зі І. Шпіндлером. Під керівництвом М. Книповича працювала науково-промислова експедиція в Баренцовому морі. Згодом, у 1911-1915 рр. Головне гідрографічне управління організувало полярну експе­дицію на криголамних кораблях "Таймир" і "Вайгач", яка відкрила Пів­нічну Землю і виконала важливі гідрометеорологічні спостереження.

Кінець XIX ст. ознаменувався також цілим рядом наукових океано­графічних експедицій з різних країн. Це німецькі експедиції на "Газе­лі" (1874-1876) та "Вільдівії" (1898-1899), американські на "Тускарорі" (1874) та "Ентерпрайзі" (1883-1886), французькі, італійські, англійсь­кі. У цей період було проведено понад 15 тис. глибинних промірів, що дозволило створити генеральну батиметричну карту океанів на 24 ар­кушах у масштабі 1: 10000000, яку було видано під керівництвом засновника Океанографічного музею в Монако принца Альберта Першого Монакського.

Становлення океанології як науки. На початку XX ст. організову­ються міжнародні та національні океанографічні установи і мережі берегових станцій. Створена в 1902 р. Міжнародна рада з вивчення моря запровадила уніфікацію методик океанографічних вимірювань, стандартні горизонти і розрізи для повторних спостережень в океанах і морях. Почалися систематичні роботи в окремих регіонах Світового океану (Гольфстрім, Куросіо, Антарктичний басейн, Північний Льодо­витий океан тощо).

У 1903 р. Й. Сандстрем і Б. Гелланд-Хансен (Норвегія) розробили на основі теорії В. Б'єркнесса (Норвегія) динамічний метод розрахунку течій, який у 1935 р. розвинув М. Зубов (СРСР). У 1912-1916 рр. Б. Гелланд-Хансен запропонував метод аналізу температурно-солонісних кривих з метою вивчення структури океану і процесів пе­реміщення водних мас. У 1907 р. Дж. Дарвін (Великобританія) запро­понував спрощений метод гармонічного аналізу припливів.

До Першої світової війни були проведені значні океанографічні експедиції: німецька на судні "Планет" (1906-1907), датська на судні "Мікаел Сарс" (1905-1910). На цей час припадає поява узагальнюючих праць з океанографії: О. Крюммеля, І. Шпіндлера і Ю. Шокальського.

У 1912 р. в Берліні під керівництвом М. Гролла була складена нова батиметрична карта Світового океану в масштабі 1: 40000000, яка була перевидана в 1927 р. на підставі вже З0 тис. промірів глибин.

Сучасний етап океанологічних досліджень можна поділити на дві частини: перша - від Першої світової війни до Другої світової війни; друга - після Другої світової війни. Весь етап характеризується таки­ми рисами: 1) впровадженням елементів плановості у проведення океанологічних робіт; 2) уведенням міжнародних стандартів у мето­дику досліджень і впровадженням стандартних чи однотипних приладів; 3) широким використанням міжнародного співробітництва у проведенні експедиційних досліджень в океанах.

У 1918 р. в Петрограді з метою гідрометеорологічного обслуговування портового будівництва і мореплавства у складі Центрального управління морського транспорту було створено Комітет з гідрології, метеорології та геології, який у 1922 р. перетворено в Центральне гідрометеорологічне бюро. Основним завданням Комітету і бюро було систематичне вивчен­ня прибережної смуги морів тодішнього СРСР і морських гирл річок та методичне керівництво мережею морських гідрометеостанцій.

У 1921 р. засновано Плавучий морський науковий інститут (Плавморнін). Його завдання полягало в систематичному обстеженні арктич­них морів та комплексному вивченні їх разом із прилеглими до них час­тинами суходолу. Перше експедиційне судно-інститут "Персей" почина­ючи з 1923 р. здійснило майже сотню рейсів у просторах Баренцового, Білого, Карського, Гренландського та Норвезького морів. У 1929 р. на базі Плавморніну створюється Океанографічний інститут, який у 1933 р. перетворюється у Всесоюзний науково-дослідний інститут мор­ського рибного господарства та океанографії (ВНДІРО).

Паралельно з Плавморніном виникають нові морські установи з різ­ними науково-прикладними завданнями: Інститут з вивчення Півночі (з 1930 р. - Арктичний інститут, нині Арктичний та антарктичний науково-дослідний інститут): Морський відділ Державного гідрологіч­ного інституту (ДГІ) - обидва в Петрограді; Морська гідрофізична ста­нція в Севастополі (нині Морський гідрофізичний інститут НАН Укра­їни). На морях були організовані місцеві науково-дослідні установи: морські обсерваторії ВМФ, обсерваторії Гідрометеослужби, інститути та станції рибного господарства, які проводили значні океанологічні дослідження, насамперед - на арктичних морях.

У радянські часи численні експедиції, супутні спостереження су­ден, які курсували Північним Морським шляхом, льодові авіарозвід­ки, робота мережі полярних гідрометеостанцій дозволили накопичити такий обсяг матеріалу про режим арктичних морів, що за вивченістю вони не поступаються морям помірних широт. Робота в полярних широтах вимагала від дослідників великої мужності. Яскравим прик­ладом цього є дрейф станції "Північний полюс" у 1937-1938 pp. і суд­на "Сєдов" у1937-1940 pp.

З найбільш важливих досягнень океанологів інших країн у цей пе­ріод слід відзначити винайдення у 20-ті pp. американцями ехолота, який спочатку давав інформацію про глибини через певний заданий проміжок часу. Але вже перед Другою світовою війною США застосу­вали ехолот-самописець. Його дія базується на фіксації часу проходження ультразвуку через воду від вібратора-випромінювача до дна і назад до вібратора-приймача.

Важливі експедиції протягом 1925-1938 pp. на судні "Метеор" були проведені німецькими вченими, які виконали глибоководні спостере­ження в Атлантичному океані за густою мережею гідрологічних розрі­зів із застосуванням ехолота для промірних робіт. Значний науковий матеріал був отриманий експедиціями різних країн під час другого Міжнародного полярного року в 1932 р.

До 40-х pp. океанологічні експедиції виконували головним чином опис конкретних океанічних і морських басейнів та вивчали розподіл у них найважливіших фізичних і хімічних характеристик води, течій, припливів, хвилювання, льодів та інших явищ. Дослідження мали пере­важно регіональний і режимний характер, широко використовувалися методи кліматології, картографування та ін. Великий внесок у розвиток океанології зробили Ю. Шокальський, Н. Книппович, К. Дерюгін, В. Берьозкін, В. Візе (СРСР), X. Свердруп, Ф. Нансен (Норвегія), О. Крюммель, Г. Вюст, Г. Шотт (Німеччина), І. Суда (Японія), О. Петерсон (Швеція), Р. Айселін (США) та ін.

З другої половини 40-х pp. почався широкий і плідний: розвиток всіх напрямів у вивченні океану. Великого значення набувають екс­педиції Інституту океанології АН СРСР (заснований у 1946 р.) на судні "Витязь" у далекосхідних морях, Тихому та Індійському океанах, Мор­ського гідрофізичного інституту НАН України на судні "Михайло Ломоносов" в Атлантиці, Державного океанографічного інституту Гідро­метеослужби на суднах "Воєйков" та "Шокальський" у Тихому океані.

У США особливо активні дослідження проводить Ламантська геологі­чна обсерваторія при Колумбійському університеті та Океанографічний інститут у Вудсхолі. На суднах “Атлантіс”, "Віма", "Кроуфорд", "Альбат­рос", "Керін" досліджуються рельєф і відклади дна океану, течії, фізичні та хімічні властивості вод, життя в різних частинах Атлантики.

З 1955 р. проводяться значні міжнародні експедиції: з вивчення півні­чної частини Тихого океану (Норпак, 1955); за програмою Міжнародного геофізичного року (1957-1958); вивчення екваторіальної зони Атлантики (Екватлант, 1963-1964); дослідження Куросіо (Сік, з 1965); вивчення тро­пічної зони Атлантики (Тропекс, 1965); вивчення океанських вихорів (Полімоде, 1977-1978). Уже на початку 70-х pp. світовий експедиційний флот налічував 120 суден водомісткістю 500 т і більше, обладнаних нові­тніми технічними пристроями та апаратурою.

Тропекс, Джосин, Пігап - це основні міжнародні океанологічні про­грами, в яких брали участь учені НАН України та галузевих інститу­тів, зокрема Морського гідрофізичного інституту, Інституту біології південних морів, Інституту геологічних наук, Українського центру екології моря та ін.

Океан вивчався в численних лабораторіях науково-дослідних суден "Академік Курчатов", "Академік Вернадський", "Професор Візе", "Професор Штокман", "Михайло Ломоносов", "Професор Богоров", "Петро Лебедєв", "Сергій Вавілов" та ін. Серед них є судна комплекс­ного призначення і спеціалізовані: судна служби погоди, геофізичні, геологічні, космічних досліджень. Найбільші і найкраще оснащені - "Космонавт Юрій Гагарін", "Академік Сергій Корольов", "Космонавт Володимир Комаров". На початку 1996 р. у Світовий океан вийшло нове українське науково-дослідне судно "Київ".

Великий внесок у дослідження Світового океану в цей період зробили такі вчені: у вивчення фізичного середовища океану - В. Шулейкін, М. Зубов, В. Тимонов (СРСР), Г. Стомелл, Р. Ревелл (СШA), Н. Кемпбелл, Р. Стюарт (Канада), Г. Дікан, Г. Сваллоу, X. Чарнок (Великобританія), А. Лакомб (Франція), І. Мацудзова, М. Уда, К. Хідака (Японія); хімії океа­ну - О. Алекін, Л. Блінов, С. Бруєвич (СРСР), Д. Фішер, Р. Флемінг (США), М. Вальдичук, В. Форд (Канада), І. Іман, К. Сучавара (Японія); біології океану - В. Богоров, Л. Зенкевич (СРСР), Дж. Айзекс, В. Чапмен (США), К. Лукас (Великобританія), Р. Марумо, І. Мацуї (Японія).

З 1996 р. на карті Антарктиди з'явилася українська станція "Ака­демік Вернадський". Це колишня станція "Фарадей", яка була безкош­товно передана Україні Великобританією. На цій станції працюють учені з різних науково-дослідних установ України, у тому числі фахі­вці з Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Вони продовжують дослідження, започатковані британцями, а також; розвивають нові напрямки: вивчення озонового шару Землі, умов іс­нування і відтворення в приантарктичних районах океану криля, який нині дуже інтенсивно видобувається як цінний біологічний ре­сурс, тощо.

Найважливішими результатами океанологічних досліджень у другій половині XX ст. вважаються такі:

1. Відкриття системи підповерхневих течій, що рухаються на схід уздовж екватора під тонким шаром південних пасатних течій. У Ти­хому океані - це протитечія Кромвеля, в Атлантичному - Ломоносова, в Індійському - Тареєва.

2. Виявлення синоптичних вихорів, що зароджуються на периферіях океанічних течій та в центральних частинах кругообігів екваторіальних районів океанів. Ці фізичні аналоги атмосферних циклонів і антицикло­нів охоплюють усю товщу води і діють протягом багатьох років.

3. Відкриття мікроструктури океану, яка свідчить, наприклад, що води Амазонки окремими "лінзами" поширюються на сотні миль серед атлантичних вод, а "лінзи" солонихвод Червоного моря потрапляють далеко у води Індійського океану. Усі вони мають вихровий характер.

4. Відкриття підводних звукових каналів у пластах води на глибинах близько 200-500 м у помірних широтах, близько 2000 м - у тропічних. Звук у цих каналах поширюється на великі відстані не послаблюючись.

5. Висновок про єдність системи серединно-океанічних хребтів Ти­хого, Індійського та Атлантичного океанів, про їх сейсмічність і вул­канізм. Океанічні западини - це не просто зони найбільших глибин, а важливі тектонічні провінції - антиподи серединно-океанічних хреб­тів. Земна кора тут має потужність лише 5-7 км.

6. Відкриття в Карибському морі п'яти видів не відомих науці риб. Опис близько 280 видів тварин на глибинах понад 8000 м, що довело існування життя в усій товщі океану. Виявлення в районі Коморських островів кистеперих риб - целикантів, які вважалися вимерлими в пізньому палеозої. Виявлення молюсків класу моноплакофори на гли­бині 4000 м, які вважалися вимерлими у девоні.

В останні десятиліття у проблематиці наукових досліджень важли­ве місце зайняли питання охорони океанів і морів та їх біологічних ресурсів, а також вивчення енергетичних і мінеральних ресурсів оке­ану. Подальший розвиток експериментальних і теоретичних дослі­джень спрямований головним чином на розробку чисельних методів вивчення середовища океану. Розробляються проблеми хімічного за­бруднення вод океанів і морів та охорони їх середовища із застосу­ванням космічних методів досліджень.

Поиск по сайту: