В.А. Магницкий - Общая геофизика (скан) (1119281), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Явление это получило название "предреверберация". Природа предреверберации может быть обусловлена отражением и рассеянием сигналов на внутренних волнах, рассеянием и дифракцией на больших градиентах скорости звука, рассеянием при отражении от взволнованной поверхности океана, а также рассеянием на неоднородностях водной среды со всякого рода включениями как органического, так и неорганического происхождения. Теория явления предреверберации, в отличие от реверберации, пока не разработана.
Довольно широко распространенное мнение о морских глубинах как о "мире безмолвия" не имеет под собой реальной основы. Известный французский океанолог Ж.И, Кусго справедливо заменил это название на "Мир без солнца". Даже в наиболее уединенных тихих уголках океана существуют шумы, уровень которых примерно соответствует шумам тихого парка. В зависимости от порождающих их причин шумы моря можно разбить на три большие группы. Первая— шумы гидродинамического происхождения, их причиной является непрерывное движение, в котором находятся водные массы морей и океанов; вторая — шумы биологического происхождения, издаваемые китами, дельфинами и рыбами (как отдельными особями, так и их стаями); третьи — шумы, связанные с деятельностью человека.
В полярных широтах на первый план в качестве источника шума выдвигается лед. Интересное явление, на которое впервые обратил внимание академик В.В. Шулейкин, представляет собой зарождение инфразвуковых колебаний при обтекании ветровым потоком взволнованной поверхности моря в штормовой зоне. Эти инфразвуковые колебания распространяются со скоростью звука, которая существенно превышает скорость распространения штормовых ветров, и могут служить предвестниками надвигающегося шторма, хотя показания барометров при этом еще не меняются.
Чаще всего это явление можно наблюдать в открытом море, где нет маскирующих помех, связанных с обтеканием воздушным потоком неоднородностей подстилающей поверхности. На "голос моря" реагируют мелкие ракообразные, живущие в прибрежной гальке, и медузы, которые заблаговременно покидают наиболее опасную при шторме зону берегового прибоя.
Акустические методы, так же как и гидрооптические, служат одним из инструментов для исследования термогидродинамической структуры вод Мирового океана. Это обусловлено тем, что такие явления, как крупномасштабные течения, айсберги, синоптические вихри, внутренние волны, положение слоя скачка плотности и др., вносят свой вклад в особенности распространения звука в океане. ГЛАВА 5 МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ОКЕАНЕ Происхождение магнитного поля Земли, известного людям еще за 1000 лет до нашей эры, до сих пор не выяснено. Вместе с тем электрические и магнитные поля в гидросфере Земли представляют большой интерес, поскольку они воздействуют на жизнедеятельность живых организмов, помогая, например, ориентироваться рыбам при их далеких миграциях. Геомагнитное поле вызывает так называемые теллурические токи в твердой части Земли.
В океане электрические токи были обнаружены только в 1935 г. Относительно возникновения магнитного поля Земли существует много предположений, но все они остаются только гипотезами. Одной из наиболее вероятных гипотез является связь магнитного поля Земли с вращением ее вокруг своей оси. В этом случае магнитное поле Земли было бы симметричным относительно географических координат и магнитные полюса совпадали бы с географическими. Однако этого не наблюдается. В.В.
Шулейкин объясняет аномалии магнитного поля Земли наличием на ее поверхности материков и океанов. Наблюдения за вектором напряженности магнитного поля Земли действительно указывают на связь аномалий геомагнитного поля с океанами. Изолинии восточной составляющей напряженности геомагнитного поля оконтуривают берега континентов. Измерения показали также, что восточная составляющая напряженности магнитного поля Земли на материках мала, над океанами же она достигает наибольших значений. Физически это означает, что над материками существует сравнительно мало искаженное поле равномерно намагниченного шара с осью, которая совпадает с земной осью вращения.
Искажение этого поля проявляется над оке- 309 анами, и притом тем сильнее, чем ближе в этом месте сходятся континенты. С помощью карты восточных составляющих вектора напряженности магнитного поля Земли были вычислены значения электрического потенциала в океане, намного превосходившие, однако, данные непосредственных измерений.
Измерения, выполненные в морях и океанах, показали увеличение плотности тока с глубиной. Причины этого явления до сих пор не выяснены. Увеличение с глубиной моря электрических токов должно уменьшать склонение магнитного поля. Пульсация вертикальной составляющей геомагнитного поля обусловливает переменность тока в море. При этом возникают явления, напоминающие скин-эффект в проводнике: плотность тока у берегов больше, чем в центре моря. Это так называемый береговой эффект, который, возможно, и приводит к концентрации изолиний восточной составляющей напряженности магнитного поля Земли вдоль побережий.
Сложное электрическое поле возникает в верхнем слое океана, охваченном волнением. Это связано с трехмерной структурой поверхностных волн и сильнее всего обнаруживается у берегов, где волнение наиболее интенсивно и приводит к периодическим поступательным движениям воды. Воздействие волнения на электрическое поле проявляется в виде пульсаций магнитного поля с периодом, близким к периодам волн. Следует еще раз отметить, что электрические и магнитные поля в океане, представляя большой теоретический и практический интерес, все еще мало исследованы. ГЛАВА б РАДИОАКТИВНОСТЬ В ОКЕАНЕ После второй мировой войны началось систематическое изучение радиоактивности вод Мирового океана.
Необходимость таких работ определяет все продолжающееся радиоактивное загрязнение окружающей среды — атмосферы, океана, земной поверхности. Прогресс в исследовании радиоактивности океана начался, когда были разработаны методы, позволившие надежно выявлять уровень радиации, соответствующий 1-2 распадам, происходящим 310 в течение минуты в 160 л воды. Исследование радиоактивности вод Мирового океана открыло новые возможности для его изучения. Изотопы, находящиеся в океане, разделяют на три группы: терри- генные, космогенные и антропогенные, или искусственные. Происхождение терригенных изотопов связано с размывом и сбросом реками в океан материала, слагающего поверхность материков.
Эти изотопы используются, как правило, при биохимических и геохимических исследованиях. К космогенным относятся изотопы, которые находятся в атмосфере и вместе с осадками выпадают в океан. Такие изотопы используются для изучения физических процессов, протекающих на границе раздела океан-атмосфера. Искусственные радиоактивные изотопы попадают в океан при взрывах ядерных зарядов, когда радиоактивные осколки разлетаются в разные стороны.
Радиоактивные осколки попадают в атмосферу и далее в стратосферу. При этом ядерная продукция перемешивается над земной поверхностью в планетарном масштабе. Затем радиоактивные аэрозоли оседают на поверхность Земли или выпадают вместе с атмосферными осадками. В моря и океаны выбрасываются также отходы атомных производств. Современная ядерная гидрофизика занимается следующими вопросами: выявлением источников изотопов в океане, исследованием поля радиоактивности на поверхности океана, изучением глубинного распределения изотопов, методов прогноза радиационной обстановки в океане, разработкой методов исследования и способов измерения радиоактивности фона.
Еще в 1954-1955 гг. японские ученые в районе атолла Бикини проследили путь водных масс, загрязненных радиоактивностью в результате испытания атомной бомбы в атмосфере. Продукты радиоактивных взрывов вместе с загрязненными ими водами океана за 4 месяца проделали путь в 2000 км, а за 8 месяцев — в 7000 км. Распределение радиоактивности по поверхности Атлантического и Индийского океанов более однородно, так как эти океаны не подвергались загрязнению в результате ядерных взрывов. Ядерная гидрофизика исследует закономерности формирования в океане полей ядерного загрязнения. Наиболее исследованы процессы формирования и распространения искусственной радиоактивности в океане. Поле концентрации я изотопов изучается с помощью уравнения турбулентной диффузии: 311 где г — скорость, Ц вЂ” турбулентный диффузионный поток, члены к, р,, р2 описывают процессы радиоактивного распада, биоло- гического и седиментационного расхода исследуемого изотопа, а р характеризует фракционирование изотопов.
Изучение радиоактивности в гидросфере представляет интерес не только само по себе, но и с точки зрения решения ряда самостоятельных задач гидрофизики. Так, тритий, который является составной частью молекулы воды, служит прекрасным трассером при исследовании кругооборота вод между океаном и сушей, влагообмена в системе атмосфера — гидросфера, интенсивности обмена водных масс в океане и т.д. Применение сравнительно короткоживущего изотопа Ве позволяет изучать процессы, характеризующиеся различными пространственными и временными масштабами.
При исследовании адвекции в океане, интенсивности обмена в нем применяются изотопы водорода и кислорода ЗН и О Многообразие форм, в которых искусственные и естественные радиоактивные изотопы присутствуют в океане, до сих пор мало изучено. Необходимо отметить также, что до настоящего времени данные по естественным радиоактивным изотопам весьма разрозненны и нуждаются в дополнительном исследовании. Данные о глубинных распределениях радиоизотопов анализируются с помощью так называемых "ящичных" моделей. При этом принимается, что определенная концентрация изотопа является меткой одного из "ящиков".
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
