Історія вивчення Світового океану

Водні простори, які для наших далеких предків були нездоланною перешкодою, названо Океаном за ім’ям грізного бога давньогрецької міфології, володаря водної стихії. Саме ж поняття “Світовий океан” було впроваджено академіком Ю. Шокальським приблизно 100 років тому.

В історії вивчення Світового океану виділяють три періоди: накопичення знань, зародження географії океану як науки та її становлення.

Давньогрецькі вчені Гекатей (VI ст. до н. е.), Геродот (V ст. до н. е.), Піфей (IV ст. до н. е.), Дікеарх (IV ст. до н. е.) у своїх працях наводили відомості про природу Чорного та Середземного морів. Аристотель (у IV ст. до н. е.) висловив думку про неподільність океану, який у середніх широтах являє собою неперервну смугу води. Отже, між берегами Індії та Іспанії знаходиться лише один океан. Такий висновок зробив Аристотель. Також потрібно відмітити, що грецькі філософи висловили ряд правильних тверджень про природу різних процесів у океані. Так, Піфей (IV ст. до н. е.) вперше встановив, що тяжіння Місяця відіграє головну роль у виникненні припливів. Римський учений Сенека створив учення про баланс вологи на планеті, завдяки якому випаровування з поверхні океану компенсується опадами на неї та стоком води з суходолу. Він вважав, що в такий спосіб утворюється стабільна солоність вод Світового океану.

У 1 ст. н.е. давньогрецький географ та історик Стратон вважав, що на місці теперішніх материків були моря і, навпаки, що океан ніде не переривається.

У V‑ХV ст. значних досягнень домоглися вчені Арабського Сходу. Вони вивчили узбережжя Середземного моря, Індійського та Атлантичного океанів. Нормани відкрили Гренландію, Лабрадор та береги Північно-Східної Америки. У ХIV ст. на перших картах — портуланах досить точно відображено обриси берегів. Поступово на картах уточнювалися обриси берегів Індійського океану.

Розквіт океанографії характерний для кінця ХV — початку ХVI ст. Так у 1488 р. португальці обігнули Африку, її південну точку назвали мисом Бур, але король Португалії перейменував його на мис Доброї Надії.

У серпні 1492 р. експедиція Х. Колумба вирушила на пошуки Індії, відкрила Північну Пасатну течію, Саргасове море, вперше виявила магнітне схилення. Було відкрито також один із Багамських островів. Відвідавши Кубу, Гаїті та інші острови, Колумб повернув назад із повідомленням про відкриття “Західної Індії”.

На початку 1497 р. з міста Брістоля (Англія) вирушила експедиція Дж. Кабота, яка дійшла до берегів Ньюфаундленду і Лабрадору, виявила холодну Лабрадорську течію. Мореплавець Дж. Кабота вважав, що відкрив “царство великого хана”, тобто Китай.

Найбільш важливою для пізнання Світового океану є перша навколосвітня подорож іспанської експедиції Ф. Магеллана (у 1519‑1522 р.). Нарешті, було доведено кулястість Землі та єдність Світового океану, що сприяло установленню співвідношення води й суходолу.

За 25 років до подорожі Ф.Магеллана Васко де Гамою було відкрито більш як половину земної поверхні та встановлено, що вода переважає над суходолом.

Отже, на першому етапі стали відомими значні частини материків, узбережжя Атлантичного, Індійського і Тихого океанів. Античні вчені розвивали вчення про Землю як планету, про її розміри, про розподіл води й суходолу та єдність Світового океану.

У ХVI‑ХVII ст. численні експедиції охопили різні куточки Світового океану. Так, голландський мореплавець А. Тасман уперше обігнув Австралію з півдня і відкрив береги Нової Зеландії та водні простори між Австралією та Новою Зеландією. До узбережжя Центральної Америки після відкриття Х. Колумбом ринули численні експедиції.

Країни, які були зацікавлені у вигідній заморській торгівлі (Великобританія, Голландія), шукали шляхи до Індії й Китаю вздовж північних берегів Європи, Азії та Північної Америки. Зусиллями мореплавців було з’ясовані загальні риси острівної частини Північної Америки.

У 1648 р. козак С. Дежнєв уперше досяг східних берегів Америки і довів наявність протоки між нею та Азією. Проте ці відкриття було забуто і лише згодом протоку заново відкрив В. Беринг, її назвали його ім’ям.

Отже, до середини ХVII ст. було завершено відкриття Атлантичного океану й тривало відкриття Індійського й Тихого океанів.

Період ХVII‑ХIХ ст. — це не лише завершення територіальних відкриттів, а й час перших великих узагальнень та організації спеціальних наукових експедицій, становлення нових методів дослідження. У 1768‑1779 рр. Дж. Кук під час трьох експедицій дослідив Тихий океан (від берегів Антарктиди до Чукотського моря). Крім того, ще понад 60 морських експедицій (з них 25 навколосвітніх) борознили морські простори і здобували нові відомості про землі, про фізичні властивості вод океанів, про їхній рух. Серед навколосвітніх експедицій цього періоду, здійснені російськими моряками, найважливішими були: І. Крузенштерна і Ю. Лисянського (1803‑1805 рр.), Ф. Беллінсгаузена і М. Лазарєва (1819‑1821 рр.), які відкрили новий материк – Антарктиду, О. Коцебу (1823‑1826 рр.). Під час однієї з навколосвітніх подорожей О.Коцюбу російським академіком Е.Х.Ленцем проводилися глибоководні вимірювання температури води, вперше визначили густину морської води на різних глибинах ( до 2 тис. М). З кораблів проводилися глибоководні океанологічні спостереження, визначалися температура води й коливання її рівнів, течії, фізико-хімічні властивості антарктичних вод і криги.

Першою науковою працею, присвяченою океанові, виданою у 1735 р., була “Фізична історія моря” італійського вченого Марсільї. В ній ішлося про будову осадків дна океану, його рельєф, густину та інші властивості морської води, склад її солей.

Значний внесок у розвиток океанографії зробив М. Ломоносов. За його кресленнями було сконструйовано прилад для вимірювання напрямку і швидкості течій. У 1761 р. Ломоносов склав класифікацію морської криги та описав Північний Льодовитий океан. Він науково обґрунтував можливість плавання Північним морським шляхом в Індію та Китай. Продовжував розвивати ідеї Ломоносова один із засновків Російського географічного товариства мореплавець Ф.Літке. Він описав Біле та Баренцове моря, західне узбережжя Нової Землі.

Велике значення в розвитку океанографії мали праці І. Ньютона, П. Лапласа, Ж. Лагранжа та інших учених. Ньютон першим теоретично пояснив явище припливів і відпливів та хвилювання взагалі. Пізніше воно було поглиблене й розширене в працях Й. Бернулі, П. Лапласа і Дж. Ері.

У 1853 р. в Брюсселі відбулася перша міжнародна морська конференція, яка прийняла єдину судову систему спостережень, запропоновану М.Морі. Ця система зіграла значну роль у вивченні океанів, тому що наступні спостереження мали однорідний характер і стали легко доступними для узагальнення і систематизації.

М. Морі зібрав і узагальнив результати океанічних спостережень у праці “Фізична географія морів”, в якій вміщено карту вітрів і океанічних течій та рельєфу дна Північної Атлантики. Велика заслуга лейтенанта американського флоту М. Морі також у тому, що він заклав підвалини морської метеорології, визначив напрямки спільного вивчення атмосфери й океану.

Відтак поступово систематизувалися та узагальнювалися матеріали експедицій, складалися карти океанів, робилися перші спроби комплексних досліджень акваторії.

У 1872 р. розпочалася навколосвітня подорож-експедиція військового корвета “Челінджер” на чолі з англійським зоологом В. Томсоном. Це перша комплексна морська експедиція, під час якої було зібрано матеріал про Атлантичний, Індійський й Тихий океани. Учасники експедиції проводили метеорологічні спостереження, робили проміри глибин, визначали густину води, досліджували тваринний та рослинний світ океанів. Результати експедиції були опрацьовані (під керівництвом Дж.Меррея) та викладені в 50 томах, які й досі не втратили своєї цінності.

Наприкінці ХІХ ст. вивчалися полярні райони. Серед інших спеціальних океанічних експедицій необхідно відмітити шведсько-російську експедицію А.Норденшельда на судні “Вега” (1878-1879 рр.), яка вперше пройшла Північним морським шляхом із заходу на схід. Особливого значення набуло плавання Ф. Нансена на судні “Фрам”, під час якого досліджено природні умови Північного Льодовитого океану та зібрано багато відомостей про води Антарктики.

Декілька раніше російський мореплавець адмірал С.О. Макаров здійснив кругосвітнє плавання на корветі “Витязь”, під час якого провів понад 4000 спостережень за температурою та густиною води, близько 1000 вимірів течій. Це дозволило зробити висновок про зустрічні течії. З його ініціативи було збудовано криголам “Єрмак” для вивчення морів Арктики. С. Макаров командував корветом “Витязь”. Він докладно описав північні частину Тихого океану в праці “Витязь” і Тихий океан”.

Отже, наприкінці Х1Х ст. науці біли відомі обриси Світового океану, складені перші карти розподілу температури й густини води на різних глибинах, схема циркуляції вод Світового океану і карта рельєфу дна.

Початок ХХ ст. ознаменувався створенням спеціальних наукових морських установ і міжнародних організацій (Міжнародна рада по вивченню морів, 1902 р. тощо), які очолили експедиційні океанографічні роботи. До числа найбільш великих експедицій того часу необхідно віднести антарктичні плавання на суднах “Гаусс” (1901-1903), “Дісковері” (1901-1904), “Скотія” (1908), роботи США у Тихому океані на судні “Альбатрос” (1900-1905), німецьку експедицію в Індійський океан на судні “Планет” (1906-1907, 1910-1913). Останньою експедицією відкриті найбільші глибини в жолобах Яванському, Новогебридському і Бугенвіль. Експедиція на “Альбатросі” виконала значну кількість гідрологічних спостережень, які лягли в основу усіх наступних гідрологічних досліджень Тихого океану.

На межі Х1Х-ХХ ст. проведено понад 15 тис. глибинних промірів. Завдяки яким була створена генеральна батиметрична карта океанів на 24 аркушах у масштабі 1:10 000 000, яку було видано під егідою засновника Океанографічного інституту в Парижі та Океанографічного музею в Монако принца Альберта Монакського.

Нові дані про будову дна Світового океану надходили від океанографічних суден багатьох держав. У 1912 р. в Берліні під керівництвом океанографа М. Гролла було складено нову батиметричну карту Світового океану в масштабі 1:40 000 000,а в 1927 р. вдруге видано генеральну батиметричну карту на підставі 30 тис. промірів.

У 1920 р. в Росії організується Державний гідрологічний інститут, а 10 березня 1921 року - Плавучий морський науковий інститут для вивчення біологічних, гідрометеорологічних і геолого-мінералогічних умов Північного Льодовитого океану.

Вище плавучу школу океанографічних досліджень пройшов великий колектив молодих учених – фізиків, хіміків, біологів. Згодом їхні імена стали всесвітньо відомими. Це В. Шулейкін, Л. Зенкевич, В. Богоров, В. Зенкович, С. Бруєвич, М. Кльонова.

За 1932‑1933 рр. на Північ було відправлено 20 експедицій, які дослідили простір від Кольського півострова до ріки Об. У 1925 році створено Інститут вивчення Півночі, а 1930 р. — Арктичний інститут.

У 1932 р. вперше в історії мореплавства за один навігаційний сезон Північний морський шлях подолав пароплав “Сибіряков” на чолі з О. Шмідтом. У 1937 р. у Центральній частині Арктичного басейну була організована дрейфуюча станція “Північний полюс”, а в 1938-1940 рр. у високих широтах дрейфував льодохід “Г.Сєдов”, відбувалося дослідження Північного Льодовитого океану.

Цікаво відмітити, що порівняння даних, одержаних під час дрейфу “Фрама” і дрейфу “Г.Сєдова”, дозволило встановити, що з початку ХХ століття почалося потепління Арктики.

Отже, перша половина ХХ ст. стала періодом організації науково-дослідних установ, мережі стаціонарних спостережень та вдосконалення методів океанографічних досліджень.

Від початку 50‑х рр. основні зусилля океанографів були спрямовані на подальше вивчення Атлантичного океану та його морів. Особливо активні дослідження проводили Ламутська геологічна обсерваторія при Колумбійському університеті та Океанографічний інститут у Вудсхолі (США).

Під час міжнародного геофізичного року (МГР, 1957-1959рр.) проводилися систематичні дослідження Світового океану на немагнітній шхуні “Зоря”, “Витязь”, “Михайло Ломоносов” та пристосованому для антарктичних експедицій дизель-електроході “Об”.

Приблизно з середини 60‑х рр. ХХ ст. починається створення призначених для проведення наукових досліджень спеціальних морських кораблів. Саме в цей час описова географія поступається місцем точним методам дослідження фізико-географічних процесів в океані. Поява спеціально обладнаних наукових кораблів дала змогу різко збільшити обсяг інформації і швидкість її оброблення безпосередньо на борту судна.

У 1964‑1965 рр. радянсько-кубинська експедиція проводила комплексні дослідження Карибського моря і Мексиканської затоки. У 1970 р. вони працювали вже за Міжнародною програмою СІКАР. На науково-дослідних суднах “Академік Вернадський”, “Михайло Ломоносов”, “Академік А. Ковалевський” працювали і українські вчені.

Упродовж подальших років здійснювалися великі міжнародні програми дослідження Світового океану. Так, у 1977‑1978 рр. проведено радянсько-американський експеримент ПОЛІМОДЕ для вивчення океанських вихорів.

ТРОПЕКС, ДЖАСИН, ПІГАП — це основні програми, за якими досліджувалися взаємодія океану і атмосфери, динаміка берегів, застосування дистанційного вивчення океану аерокосмічними засобами тощо. В усіх названих програмах брали участь вчені НАН України, вищих навчальних закладів і галузевих інститутів.

Океан вивчався в численних лабораторіях науково-дослідних суден “Академік Курчатов”, “Академік Вернадський”, “Професор Візе”, “Професор Шток- ман”, “Михайло Ломоносов”, “Професор Богоров”, “Петро Лебедєв”, “Сергій Вавилов”, “Віктор Бугаєв” та багато інших.

На початку 1996 р. у Світовий океан вийшло нове українське науково-дослідне судно “Київ” - це плавучий науково-дослідний інститут.

З освоєнням космосу виникли методи, що дозволяють постійно отримувати інформацію з орбіт супутників, космічних кораблів і станцій про життя в океанах (зокрема, про розподіл планктону та міграцію косяків риби), характер, напрямок та швидкість течій, зміну температури поверхневих вод, забруднення вод нафтою і нафтопродуктами. З супутників надходить оперативна інформація про характер хмарності, хвилювання та льодової ситуації. Так, повідомлення космонавтів О. Іванченкова і В. Ковальонка зі станції “Салют‑6” про цвітіння планктону в Охотському морі допомогло зберегти планктон цієї місцевості.

У цьому ж польоті В. Ковальонок спостерігав загадкові підвищення рівня води в різних океанах: одне з них у Тіморському морі поблизу Австралії, де воно мало вигляд високого валу завдовжки близько 100 км і заввишки до 50 м. Друге в Атлантичному океані нагадувало підняття. В центральній частині Тихого океану неподалік від Каролінських островів космонавти побачили улоговину. Ці форми поверхні океану існують кілька хвилин, а з часом знову з’являються на тих самих місцях. Нерідко космонавт спостерігав виступи висотою декілька десятків метрів на поверхні води або гігантські хвилі з кількома уступами на їхніх схилах.

Вивчення глибин Світового океану.Найпростішим пристроєм для визначення глибин був лот — мотузка з прив’язаним тягарем. Принцип дії лота наступний. Момент, коли тягар досягає дна, визначається по зменшенню ваги й ослабленню натягу вірьовки.

Таким пристроєм легко вимірювати невеликі глибини. А для вимірювання великих глибин приладів не було, у зв’язку з цим глибини не були достатньо дослідженими, і взагалі висловлювалася думка, що в океанах немає дна. Вперше виміряти глибину Тихого океану спробував Магеллан у 1521 р., опустивши близько 800 м лотліня.

Звичайним ручним лотом вимірювали глибини аж до початку ХVIII ст. Пізніше з’явився механічний лот. Для того щоб вимірювати глибини до 3000 м, треба було зупинити судно приблизно на годину. Але цей прилад не давав точних відомостей, бо чим більша глибина, тим важче відчути момент досягнення дна. Наприклад, ще в ХІХ ст. французький капітан Денгам знайшов дно, як він запевняв, на глибині 14 тис. м, а насправді глибина була значно меншою.

Під кінець ХІХ ст. людство мало вже стільки даних про глибини, що виникла можливість скласти батиметричні карти.

Вивчення глибин океану прискорилося, починаючи з двадцятих років ХХ ст. з виникненням “звукового ока” — ехолота. Вимірювання з його допомогою зводиться до визначення часу, який проходить між моментом посилання звуку з судна і моментом повернення луни, відбитої від дна. Виявилося, що дно океанів, яке ще на початку ХХ ст. здавалося рівним і відносно плоским, насправді розчленоване не менше, ніж суходіл.

Першим підводним апаратом для тривалого перебування під водою можна вважати пристрій, що створив у 1819 р. англієць А. Зібе. Поступово його вдосконалювали. З його появою стали приступними глибини в кілька десятків метрів. Але тільки у 1943 р. Жак‑Ів Кусто змайстрував полегшений автоматичний водолазний апарат — акваланг. Завдяки транспортуванню на собі стисненого повітря в балонах людина могла вільно пересуватися на значну відстань на глибині до 100 м.

У морській геології у нашій країні акваланги вперше застосував В.Зенкович під час вивчення берегів Чорного та Азовського морів.

У 1953 р. були створені нові глибоководні апарати, призначені для вивчення максимальних океанічних глибин: “Архімед” і “Діпстар”.

Перші геологічні дослідження з глибоководних апаратів розпочали швейцарські інженери О. Пікар та його син Ж. Пікар. У 1953 р. вони опускались на дно Середземного моря на батискафі “Трієст”, зробленому за проектом О.Пукара, і вивчали донні осади. Цей апарат до глибини 10910 м спускався 4 години 43 хв. За два роки перед тим найбільшу глибину в Маріанській западині та взагалі на планеті відкрили радянські вчені з судна “Витязь”, і становить вона 11022 м.

“Трієст” знаходився на дні лише 30 хв., але перебування людини на такій глибині мало дуже важливе значення.

У 1961 р. у Франції збудували більш досконалий батискаф “Архімед”, який поблизу берегів Японії опускався на глибину 9200 м. Під час одного з занурень (1966 р.) на борту цього апарата опустилася в безодню моря перша жінка – професор В. Троїцька.

Після знаменитої “Девізи” Ж.-І. Кусто з’явилася ціла плеяда аналогічних апаратів, що могли пірнати на глибини 300, 610, 1220, 3965 і 6100 м.

Значний вклад у вивчення шельфів північних морів Росії вніс підводний човен-лабораторія “Северянка”. Це був перший випадок експедиційних досліджень під водою. Після того було збудовано новий підводний апарат “Север-2”, на якому дослідники могли опуститися до глибини 2000 м і проводити спостереження на значному віддалені від судна-носія “Одисей”. Майже рівночасно з апаратом “Север-2” з’явився двомісний самохідний апарат «ТИНРО-2», його носієм було призначено науково-дослідне судно “Ихтиандр”. Цей апарат міг проводити геологічні, іхтіологічні, археологічні та інші дослідження на глибині до 400 м.

Велику цінність становлять дані, одержані під час перебування акванавтів у підводних будиночках. Перший будиночок під назвою “Діоген” було встановлено у 1962 році на шельфі Середземного моря під керівництвом Ж.-І.Кусто. Мешканцями цього будиночка були досвідчені водолази А. Фалько й К. Веслі. Мета семидобового перебування водолазів на глибині 10 м – медико-біологічні дослідження.

Після першого експерименту Кусто дійшов висновку, що під водою можна встановити постійні океанографічні станції – лабораторії, по новому проводити пошуково-розвідувальні роботи, прокладати трубопроводи і розводити цінні породи риб.

Отже, ми розглянули найважливіші кроки проникнення людини в глибини моря з метою вивчення його рельєфу, геологічної будови та життя в товщі води та на дні, а також видобутку корисних копалин.

Кожен рейс науково-дослідних суден різних країн — це нові й нові дані про природу Світового океану.

Наукові досягнення:

— Відкрито й досліджено систему 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.

— Виявлено синоптичні вихори, що зароджуються на периферіях океанічних течій та в центральних частинах кругообігів екваторіальних районів океанів. Ці фізичні аналоги циклонів і антициклонів у атмосфері охоплюють усю товщу води і діють протягом багатьох років.

— Завдяки застосуванню малоінерційної апаратури для вимірювання температури, солоності, швидкості поширення звуку у водах, а також течій, відкрито мікроструктуру океану. Виявляється, що води р. Амазонки окремими “лінзами” поширюються на сотні миль серед атлантичних вод. Такі “лінзи” солоних вод Червоного моря потрапляють у води Індійського океану. Всі вони мають вихровий характер. Встановлено також, що випаровування води спричиняє зниження температури поверхні океану на 1°С.

— Відкрито так звані підводні звукові канали у шарах води на глибині до 200‑500 м у помірних, до 2000 м — у тропічних широтах. Звуки в цих каналах поширюються на величезні відстані.

— На підставі батиметричних карт учені дійшли висновку про єдність систем серединно-океанічних хребтів Тихого, Індійського та Атлантичного океанів.

— Доведено, що океанічні жолоби — це не просто максимальні глибини, а важливі тектонічні провінції — антиподи серединно-океанічних хребтів. Земна кора тут завтовшки 5‑7 км і занурюється під континентальну.

— Океанічне дно розширюється в різні боки від серединно-океанічних хребтів. Відповідно переглянуто низку теоретичних положень про формування земної кори. Гіпотеза про дрейф континентів завдяки новим обґрунтуванням сформувалася як теорія тектоніки літосферних плит.

— У Карибському морі відкрито п’ять видів невідомих науці риб. У жолобі Кайман виявлено нову родину морських зірок — кайманостеліди. Кистепері риби — целаканти вважалися вимерлими в палеозої, та їх знайшли в районі Коморських островів. Вважалося, що молюски класу моноплакофори існували лише від кембрію до девону, але у 1952 р. їх було піднято живими з глибини 4 км.

— Описано більше ніж 280 видів тварин на глибинах понад 8000 м і доведено, що життя існує в усій водній товщі.

Отож, період географічних відкриттів ще не закінчився, але вже настав час виявлення загальних географічних закономірностей.

Питання для самоперевірки

1. Основні етапи наукових досліджень Світового океану.

2. Результати досліджень одержані під керівництвом Міжнародної ради з вивчення морів.

3. Значний внесок мореплавців у 20-30-ті роки у вивчення Арктичного басейну.

4. Заслуги Ж.-І.Кусто та О. Пікара в освоєнні морських глибин.

5. Охарактеризуйте методи вивчення геологічної будови і рельєфу дна.