Читать книгу - "Вселенная океана. Как устроена стихия, которая формирует нашу планету - Хелен Черски"

которые можно было передавать на другой конец планеты, а всё благодаря особой области пространства между поверхностью Земли и нижней кромкой ионосферы (последняя начинается на высоте около 60 километров). Речь идет о промежуточной зоне, где радиоволны могут без труда распространяться на значительные расстояния. Не случайно там постоянно регистрируются сверхдлинные электромагнитные волны, источником которых служат удары молний – ежесекундно сотрясающие планету электрические разряды. И вот люди решили добавить к этим могучим природным раскатам собственное искусственное бормотание. Самая безумная из всех радиостанций наконец получила возможность выйти в эфир, и сигнал, хотя и слабый, действительно проникал сквозь океанскую толщу и мог приниматься подводными лодками на больших глубинах.

Одним из главных недостатков системы было то, что для нормальной передачи сообщений она не годилась: связь, основанная на использовании узкого диапазона сверхдлинных волн, работает чрезвычайно медленно. О голосовых сигналах сразу пришлось забыть; в лучшем случае можно было рассчитывать на неторопливую пересылку коротких закодированных команд в виде последовательности нулей и единиц. На передачу одного трехбуквенного кода уходило несколько минут. Коммуникация, разумеется, была односторонней: чтобы субмарина могла отправлять данные в ответ, ей понадобилось бы буксировать за собой собственную антенну в десятки километров длиной. Так что весь смысл радиолинии сводился, по сути, к возможности привлечь внимание экипажа. При нормальных условиях на борт транслировался стандартный код связи, который подлодка проверяла, оказываясь в радиусе действия передатчика. Если же береговое начальство хотело сообщить подводному кораблю какие-то особые инструкции, передавался специальный код, означающий приказ всплыть на поверхность: тогда субмарина поднималась из глубин и проводился сеанс связи по менее экзотическим каналам. Увы, ничего лучшего для передачи электромагнитных сигналов (света в широком смысле слова) сквозь океанскую толщу человечество придумать не в силах – законы физики не позволяют. СНЧ-установка получилась, прямо скажем, громоздкой, не говоря уже о непомерной стоимости и ограниченности в применении. В 2004 году проект был свернут. Руководство американских ВМС заявило, что ввиду развития альтернативных технологий связи необходимость в этой системе отпала[150]. Учитывая масштабы передающей аппаратуры, удивительно, что она в принципе была построена. Исключительные усилия, которых потребовала реализация проекта, наглядно показывают, как непросто заставить свет проникнуть на сколько-нибудь заметную глубину под воду.

Когда мы любуемся ночным небосводом, то видим свет, который летел до нас сквозь Вселенную целые века, а то и тысячелетия. Покинув далекую звезду, этот вестник мчался сквозь пустоту космоса, затем преодолел земную атмосферу и ее защитные экраны и наконец с минимальными потерями достиг нашей планеты. Можно подумать, свет должен обладать почти неограниченными возможностями в плане передачи информации. Но так нам кажется только потому, что человеку дарована способность видеть мир во всех его красках и мельчайших оттенках. Мы самоуверенно принимаем доступное нам богатство зрительных образов как аксиому. На самом же деле это скорее аномалия: для распространения света и материи в природе подобная прозрачность и дальность вовсе не свойственны. И если тот же самый звездный свет упадет на поверхность океана, то физика водной среды позаботится о том, чтобы не пропустить его дальше.

Под водой видимое излучение и впрямь довольно быстро блокируется, но все же затухает оно не мгновенно. Этот факт имеет существенное значение для жизни морских экосистем и работы океанической машины в целом. Частичная доступность ресурса всегда интереснее, чем категоричное «всё или ничего», поскольку создает более многогранную, своеобразную и непредсказуемую картину. Так что свет, пусть и только отчасти, все-таки может считаться подводным вестником. Не стоит сбрасывать его со счетов просто потому, что он не способен заглянуть в каждый уголок океана.

Какого цвета морская вода?

Люди негласно условились, что цвет воды – голубой, хотя в большинстве случаев это не так. Если дать ребенку (или даже взрослому) набор цветных карандашей и попросить нарисовать воду – льющуюся из крана, наполняющую аквариум или падающую с неба в виде дождя, – то изображенная жидкость почти наверняка будет голубой или синей. Но ведь в реальности мы так не видим. Достаточно посмотреть на воду в любой из перечисленных ситуаций, чтобы убедиться, что она бесцветна (в противном случае мы не стали бы ее пить и не сочли бы подходящей средой обитания для любимых рыбок). Когда воды мало, она кажется прозрачной: свет прошел слишком короткий путь, чтобы вещественная среда успела оказать на него влияние. Вышедший поток не отличается от падающего. И все-таки пресловутый «цвет морской волны» не выдумка и не оптический обман. Вода действительно голубая; вот только, чтобы мы могли это заметить, ее должно быть по-настоящему много.

Необъятные просторы Тихого океана имеют насыщенную синюю окраску, чего не объяснить одним только поглощением красной части спектра. Если бы поступающие на поверхность океана солнечные лучи прямолинейно проходили сквозь толщу воды, все больше ослабевая за счет поглощения, океан казался бы черным: никакой свет не отражался и не попадал бы в наш глаз. Так почему же этого не происходит и откуда берется впечатление синевы? Дело в том, что, проникая в океан, световой поток встречает на своем пути более или менее густые скопления молекул воды, и эти хаотические неоднородности вызывают отклонение фотонов от исходной траектории. Речь идет о частном случае процесса, именуемого в физике рассеянием. Суть (как ясно из названия) в том, что беспокойные частицы среды как бы «задевают» и «толкают» проходящий через них луч, отчего тот претерпевает различные отклонения. Цвет воды в открытом океане – в основном результат двух процессов[151]: во-первых, лучи красной части спектра «гасятся» уже в поверхностном слое, а во-вторых, уцелевшие синие и фиолетовые лучи следуют не по неизменной прямой траектории, а случайным образом рассеиваются в разные стороны, так что некоторые из них в итоге достигают нашего глаза. Именно этими двумя процессами определяется оптика того мира, в котором живут киты.

Горбатые киты – великие океанские путешественники. У них укороченное сигарообразное тело, оканчивающееся узкой бородавчатой мордой, и пара длинных грудных плавников (на что указывает латинское название Megaptera, «огромное крыло»). Наблюдение за этими гигантами – популярнейшее туристическое развлечение, ведь горбачи часто отдыхают и резвятся у самой поверхности, устраивая настоящие спектакли. Они энергично хлопают грудными плавниками и хвостовыми лопастями, а случается, и целиком выпрыгивают из волн, с оглушительным всплеском падая затем вниз. Популяция, обитающая в восточной части Тихого океана, регулярно мигрирует от берегов Мексики до Берингова моря и обратно: холодные полярные воды привлекают китов обилием пищи, но растить детенышей они возвращаются в тропики. Время от времени горбач, в каком бы месте планеты он ни находился, выныривает, чтобы