Из «Северянки» мы видели, что планктон в море распределяется пятнами. Как же определять его количество и состав? Единственным выходом представляется непрерывное измерение распространения планктона в пространстве по изменению освещенности с помощью фотометра с движущегося подводного судна. А качественный состав можно будет определять на глаз через иллюминатор или беря пробы воды. То есть создается уникальнейшая возможность зондирования биологического параметра.
Все это можно будет делать и подо льдом. Интересно мнение X. Свердрупа, высказанное еще в 30–х годах, о том, что условия для океанографических работ в арктических морях много благоприятнее на подводной лодке, нежели на обыкновенном судне. По–видимому, это мнение укрепилось после того, как норвежскому исследователю все‑таки привелось заглянуть под воду. Это случилось, когда удалось затолкнуть под лед нос «Наутилуса». Нескольких минут, проведенных таким образом подо льдом, оказалось достаточно, чтобы X. Свердруп мог заключить: «Я был поражен, как много света проникало к нам не только сквозь воду, но и сквозь лед. Над нами вздымался лед в 3 м. толщины, и все‑таки мы могли видеть на расстоянии 20—30 м. от нижнего глазка». Это впечатления. А вот вывод: «Самый лед был настолько прозрачен, что я положительно уверен в том, что подводная лодка не пойдет в темноте, если мы когда‑нибудь доживем до плавания подо льдом на подводной лодке».
Теперь два слова о взятии проб внутрь лодки. В шлюзовой камере их можно сохранить и анализировать под давлением, равным забортному. Снижение давления до атмосферного может привести к неверным результатам. Так, во время эксперимента с советским пневматическим подводным домом «Спрут» определялось содержание кислорода в воде. В пробе, обработанной на берегу, оно составляло 4,7—5,2 мл/л, а в анализе, выполненном в подводном доме (то есть под давлением), — 5,7—6,5 мл/л.
Существует мнение, что науке до сих пор известно не более 10 процентов бентических[16] животных, главным образом относительно мелководных. До остальных 90 процентов пока еще не добрались. И опять, чтобы решить эту проблему, мы с надеждой смотрим на подводное судно.
На дне непочатый край работы. Необходимо, в частности, исследовать и сообщества животных и растений, и микроформы подводного рельефа, нефиксируемые эхолотами, и состав грунтов. Интересно, что по ориентации донных организмов можно определять направление и скорость течений.
Кстати, исторические свидетельства относительно господствовавших в свое время течений и других условий среды были зарегистрированы по ориентации остатков отмерших организмов, имеющих скелет или жесткую структуру, например, таких, как живущий колониями веерный коралл.
К микроформам подводного рельефа относится, в частности, рябь, возникающая на песчаном грунте. Эти волнообразные отметки, оставляемые движением придонных масс воды, — выразительная характеристика силы и направлений господствующих течений.
Удивительно, что знаки ряби встречаются на глубинах гораздо больших, чем это можно было бы объяснить, опираясь на известные данные. Например, такие знаки с одинаковой длиной волны около 5,2 метра и амплитудой 1,2 метра были обнаружены на большом пространстве через иллюминаторы исследовательской подводной лодки в Средиземном море к югу от острова Капри на глубине 3264 метра. До этих наблюдений считалось, что глубинные воды в Средиземном море очень спокойны. И как бы в подтверждение, что это не так, подводная лодка «Триест» в этом районе попала в водоворот и была повернута на 180 градусов вокруг вертикальной оси.
Микроформы рельефа могут также создаваться и внутренними волнами, возникающими в толще воды и не проявляющимися на поверхности моря.
Пожалуй, именно с подводной лодки удобнее всего наблюдать так называемые мутьевые течения. Они встречаются в придонных слоях морских вод близ устьев рек и на некоторых крутых участках дна. Это потоки воды, сильно насыщенной взвешенными твердыми частицами и представляющей собой суспензию. Такой поток имеет высокую плотность и подобно наждачной бумаге способен эродировать дно или даже вызывать подводное оползание донных осадков. Вообще подводные оползни, даже происходящие по другим причинам, представляют значительный интерес для исследований и могут быть вызваны экспериментальным путем. Наши плавания на подлодке «Южанка», о которых я расскажу ниже, показали, что легкого касания корпуса лодки достаточно, чтобы толща накапливающегося осадка пришла в движение и подводная лавина устремилась вниз по склону.
При посадке на грунт создаются возможности для точного измерения оптическим путем незначительных придонных течений, скорость которых меньше, чем порог чувствительности вертушек или других электромеханических приборов. Нужно лишь пронаблюдать за любой взвешенной частицей, дрейфующей в освещенном объеме, и измерить скорость дрейфа.
С подводной лодки, совершившей посадку на грунт, удалось измерить скорость звука в донных осадках на значительных глубинах. На мелководье такие замеры выполняются легкими водолазами. Таким же образом, вероятно, можно измерить «тепловое дыхание Земли» и получить характеристики слабых геотермических потоков.
Новые возможности, которые нельзя реализовать с надводного судна, открывает установка на подлодке эхолотов «вверх ногами», то есть с вибраторами, обращенными вверх. Например, такой способ позволил нам, когда мы проходили на «Северянке» сквозь скопление атлантической сельди, определять его плотность, зондируя пространство над лодкой и под ней. На «Северянке» верхним эхолотом определяли высоту и период волнения, бушевавшего где‑то высоко над головой. Нам, в сущности, удалось автоматизировать процесс наблюдения над волнами — «валами морскими». Так их назвал в начале XIX века известный мореплаватель командир брига «Рюрик» лейтенант O. K. Коцебу, которому также принадлежат слова: «Теория сего движения еще весьма несовершенна и самый предмет столь скоротечен и мало удобен к объятию».
Обращенный вверх эхолот, доставленный подлодкой под лед, позволяет также измерять форму, толщину и плотность ледового покрова.
И наконец, оптика моря. Нужная направленность подводных оптических приборов — первое условие для точных измерений. На надводном судне, которое сносится ветром во время дрейфа, выполнить это условие не всегда позволяет наклонное (не вертикальное) положение кабель–троса. При стоянке на якоре кабель–трос отклоняется течением.
Другая помеха подводным оптическим измерениям — это прямой солнечный свет, отражаемый бортами надводного судна, или же затенение от его корпуса. Ошибки наблюдений в этом случае будут существенными.
И опять мы скажем, что выход здесь — в использовании подводной лодки, которая способна стать основным средством для оптических исследований. Приборы устанавливаются прямо на корпусе подлодки. Уже первые разовые наблюдения из «Триеста» показали, что предел восприятия человеком дневного света находится на глубине между 600 и 700 метрами (по расчетам — на 800 метрах). Систематических же работ по установлению предела глубины, ниже которого яркость становится слабее чувствительности глаза, для разных морей и океанов до сих пор не проводилось. Важный вклад в практику измерений и теорию дальности видимости под водой внес исследователь О. А. Соколов, использовавший для этой цели «Северянку». С помощью «ныряющею блюдца» французские исследователи измеряли у берегов Корсики яркость погружаемой на различную глубину лампы с горизонтальным удалением от нее 360 метров. Как оказалось, человеческий глаз в условиях эксперимента смог различать лампу в 500 ватт на расстоянии до 275 метров.
Но это лишь часть задач из области оптики, решение которых под силу подводной лодке.
Преимущество пятое. Оторвавшись от поверхности и погрузившись на глубину или совершив посадку на грунт, подводная лодка превращается в относительно стабилизированное основание. А это значит, что и аппаратура и наблюдатели могут работать и получать результаты при любом состоянии моря.
Уже при волнении 3—4 балла работы со многими опускаемыми за борт приборами, в том числе и с малыми подлодками, на надводных научно–исследовательских судах прекращаются.
Американский исследователь Уильям Кроми указывает: «Порою на то, чтобы спустить якоря, провести измерения и сняться с якоря, уходило четыре дня». (Кроми имеет здесь в виду работу на глубине до 3,5 мили.) А свежая и штормовая погода, на которую в Мировом океане приходится около 20 процентов года, означает для надводных экспедиционных судов мертвый сезон. Если не считать, конечно, попутных наблюдений, которые удается провести в это время. Качка заставляет корпус судна вибрировать, отрицательно влияет на эксплуатационный режим приборов, на самочувствие и работоспособность людей. Если прибор на качке опущен за борт, то он вносит возмущения в окружающую среду. Этот фактор, конечно, отрицательно влияет на достоверность показаний. Но он, к сожалению, пока никак не контролируется.