§ Морская гравиметрия
^ Е.Д.Корякин,
^ кандидат физико-математических наук
Государственный астрономический институт им.П.К.Штернберга (МГУ)
Я
В
сех, кто знает, что ГАИШ — это Государственный астрономический институт им.П.К.Штернберга (МГУ), безусловно, заинтригует название этой книги. Как же так: астрономический институт, и вдруг — «Подводные экспедиции...»? Но для самих астрономов в этом никакой загадки нет. ГАИШу уже 175 лет. И на протяжении всей его истории в институте существовало направление — гравиметрия, то есть измерение и всестороннее изучение силы тяжести Земли. А поскольку моря составляют 3/4 поверхности нашей планеты, силу тяжести надо уметь измерять и на море. Но почему обязательно под водой?
А дело в том, что морская гравиметрия — особая наука. Немного найдется способов, чтобы «заглянуть» в глубь Земли (да и любой другой планеты). Один из них — измерение напряженности гравитационного поля. Распределение силы тяжести по поверхности планеты рассказывает о ее внутреннем строении. Но изменения гравитационного поля от одной точки поверхности к другой очень малы. Чтобы получить полезную для геодезии или геологии информацию, необходимо «взвешивать» пробное тело с точностью не хуже одной миллионной доли его веса! Представьте себе, что вам необходимо взвесить массу в один килограмм с точностью до одного миллиграмма, если вы находитесь на корабле, и вас качает. В этом и заключается главная проблема морской гравиметрии.
Один из древних и наиболее надежных способов определения силы тяжести — наблюдения
© Корякин Е.Д., 2008
за качанием маятника. Период его собственных колебаний зависит как от длины маятника, так и от величины силы тяжести, а точнее ускорения свободного падения тел в данной точке. Именно эту величину и называют удельной силой тяжести, или просто тяжестью. Однако измерить период колебаний маятника, равный приблизительно 0.5 с, с точностью до десятимиллионных долей секунды на качающейся опоре — очень трудная задача. Специалисты давно поняли, что лучше всего в море проводить измерения на подводной лодке — гораздо меньше качка. Чтобы совершенно исключить влияние качки, голландский ученый Ф.А.Венинг-Мейнес в 1922 — 1928 гг. изобрел особый способ наблюдения за колебаниями маятников, построил морской маятниковый прибор и совершил с ним ряд плаваний на подводных лодках. Он доказал, что измерения силы тяжести на подводных лодках возможны и очень важны для понимания строения нашей планеты. Но легко сказать — «измерения на подводной лодке». А где ее взять? Своих подводных лодок у астрономов нет. Значит, надо было ждать, когда такими исследованиями заинтересуются другие организации.
После сильного крымского землетрясения в сентябре 1927 г. заместитель председателя Совнаркома РСФСР А.М.Лежа-ва поручил гравиметрические исследования в Крыму астроно-мо-геодезическому институту при Московском государственном университете (АГНИИ МГУ). В 1931 г. после слияния этого института, астрономической обсерватории и астрофизичес-
ПОДВОДНЫЕ ЭКСПЕДИЦИИ ГАИШ
Из истории науки
П.А.Строев, В.Л.Пантелеева, З.Н.Левицкая, Т.С.Чесно-кова. Подводные экспедиции ГАИШ. Из истории науки.
М.: ГАИШ МГУ, Книжный дом «Университет», 2007. 240 с.
кого института при МГУ был организован ГАИШ (МГУ). Организатором гравиметрических работ на Черном море был сотрудник АГНИИ Л.В.Сорокин. Им же был сконструирован и изготовлен в механических мастерских ГАИШ первый российский морской маятниковый прибор. Первый гравиметрический рейс в Черном море на подводной лодке Сорокин выполнил в 1930 г. В результате этой работы удалось выяснить, что аномалии силы тяжести тесно связаны с сейсмичностью областей. Особенно ясно это было видно в районе эпицентров крымских землетрясений 1927 и 1928 гг.
В 1930-1937 годы Сорокин был в пяти подводных экспедициях. Он измерял силу тяжести на многих морях, в том числе на Черном, Баренцевом, Охотском и Японском. Вот так и возникла связка — «подводные экспедиции ГАИШ». После Великой отечественной войны морские гравиметрические экспедиции возобновились. Летом 1947 г. состоялась экспедиция в Баренцево море на подводных лодках. Одним из участников этой экспедиции был 61-летний Леонид Васильевич Сорокин. Так что с полным правом он считается основателем отечественной морской гравиметрии.
В начале 1950-х годов стало ясно, что морская гравиметрия важна не только для фундаментальной науки о Земле, но и для укрепления обороноспособности нашей родины. Полет баллистической ракеты происходит в поле земного тяготения; точность попадания прямо зависит от знания структуры этого поля. В 1955 г. вышло постановление правительства об изучении гравитационного поля окраинных морей Советского Союза. Первая подводная гравиметрическая экспедиция ГАИШ после Сорокина состоялась в 1955 г. Руководителем был молодой сотрудник института М.У.Сагитов. Во время экспедиции были испытаны новые приборы и устройства, используемые при мор-
ских гравиметрических исследованиях, и проведено первое в мире испытание в рабочих условиях морского гравиметра — нового прибора, изобретенного в институте ВНИИГеофизика.
Пунктом начала и конца экспедиции был г. Полярный (близ Мурманска). Запланированный маршрут — Баренцево море — вокруг Новой Земли — Карское море — Печорское море — был выполнен полностью. После удачного похода на дизельной подводной лодке 613 проекта начались и более продолжительные походы на подводных лодках 611 проекта с автономностью 75 сут.
Плавания на этих субмаринах позволяли выходить далеко в Тихий и Атлантический океаны. Вот перечень подводных экспедиций и район их работ:
1955 г. — Баренцево, Карское и Печорское моря;
1956 г. — Берингово и Чукотское;
1957 г. — Северный Ледовитый и Атлантический океаны;
1958 г. — дальневосточные моря, Тихий океан;
1959—1960 гг. — Атлантический, Индийский и Тихий океаны (ЭОН-259);
1963 г. — Охотское море;
1964—1965 гг. — Японское море;
1968 г. — Тихий океан.
Одним из самых грандиозных мероприятий в деле изучения гравитационного поля Земли было выполнение экспедиции особого назначения ЭОН-259. Это весьма заметное событие в истории нашего подводного флота. Экспедиция была организована Главным штабом ВМФ СССР с целью решения двух основных задач: перегон двух дизельных лодок из состава Северного флота на Тихий океан южным путем и выполнение гравиметрических работ через каждые 100 миль на двух лодках Б-88 и Б-90. Каждая из лодок имела два сменных экипажа и по два состава ученых из ГАИШ МГУ и ЦНИИГАиК (Центральный научно-исследователь-
ский институт геодезии, аэрофотосъемки и картографии). Лодки сопровождали пассажирский теплоход «Михаил Калинин» и танкер «Вилюйск». Командиром Б-88 был капитан второго ранга Н.А.Мышкин, а командиром Б-90 — капитан второго ранга П.Т.Зенченко.
Выполняя задание правительства, командиры субмарин не только осуществляли «транспортировку» научного состава, но и сами становились участниками решения научных проблем. Вот пример. Один из научных сотрудников, рассматривая запись колебаний маятников, воскликнул: «А что, мы разве идем на север?» Капитан второго ранга Василий Михайлович Смертин спросил у научного руководителя экспедиции 1956 г. В.Л.Пантелеева: «Как он узнал?». Получив разъяснение, что сила тяжести зависит от координат, он сделал вывод, что, измеряя гравитационное поле под водой, можно скрытно, не всплывая, определять координаты! Позже эта тема разрабатывалась многими научными коллективами, но авторство идеи Смертина не вспоминали.
Он отрабатывал также действия экипажа по команде «срочное погружение». Однажды автор этих строк Пантелеев проснулся от удара лодки о грунт. В разговоре с командиром он заметил: «Хорошо, что грунт был не каменистый!». Нет, ответил Василий Михайлович, хорошо, что грунт был.
Научный состав экспедиции решал и навигационные задачи, например, как по показаниям гравиметрических приборов определить поправку лага. Командир всегда шел навстречу ученым при решении задач, требующих маневров лодки или различных глубин погружения на одной точке. Нельзя сказать, что бытовые условия на лодке были комфортабельными. Ученым непривычно было работать в тесных помещениях, при недостатке вентиляции, в парах дизельного топлива. Но экипа-
£ $
^ $ $
^ жи лодок делали все возможное, чтобы ученые могли провести ^ точные измерения. Личный со-^ став особенно страдал в экстремальных климатических усло-^ виях в полярной или в тропиче-3 ской зоне. Экспедиция 1968 г. ^ в Тихий океан со стороны ВМФ была откровенно не подготовлена. В штормовых условиях отказали дизеля подводной лодки. Пришлось экономить электроэнергию и лишиться горячей пищи. В отсеках, как вспоминает участник этого похода, научный руководитель группы гравиметристов П.А.Строев, было холодно, темно и сыро. Понадобилось несколько дней, чтобы лодку на буксире привести на базу. Предлагали свою помощь и американцы, которые внимательно следили за действиями подводников, но, естественно, наши моряки от помощи отказались.
Авторы книги неизменно с глубоким уважением вспоми-
нают работу моряков, с готовностью выполнявших все требования ученых (порою весьма странные). Именно им авторы посвятили книгу, выразив свою признательность такими словами:
«С уважением, благодарностью и любовью посвящается морякам-подводникам. В трудные и сложные времена холодной войны мы вместе с ними выполняли задание правительства. Мужество, героизм и высокий профессионализм офицеров и экипажей подводных лодок обеспечивали успех каждой экспедиции. Число погружений всегда равнялось числу всплытий».
По-разному можно относиться к научным исследованиям времен Холодной войны. Походы ученых Московского университета на подводных лодках были вызваны интересами обороны. Но они дали и много чисто научных результатов. Участники подводных измерений со-
здали новое научное направление и весьма детально описали его особенности в этой книге. Они сочли необходимым о каждом походе рассказать отдельно, так как при всей схожести методик наблюдений и обработки материала каждая экспедиция имела свои особенности: работали разные люди, плавание проходил
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.