Чтение онлайн

Случалось, что океанские голоса вызывали настоящую панику, сопровождались сенсационными сообщениями в западной прессе. Американские газеты буквально кричали о «новой советской сверхмощной подводной лодке». Два месяца натовские системы обнаружения искали источник неожиданно появившихся в океане звуковых импульсов. Лишь впоследствии установили, что виновником «сенсации» был больной кит. Он периодически открывал пасть — своего рода звуковой излучатель, который как бы транслировал удары его огромного сердца на значительные расстояния. Сердце морского гиганта обладает огромной мощностью — 10—15 киловатт, ведь ему приходится перекачивать восемь тонн крови. Если всего 0,1 процента мощности превратить в акустические волны, то их можно услышать на расстояниях во многие сотни километров.

Можно назвать и другие подобные казусы. В число неопознанных объектов попали стаи волнистого горбыля, которые мигрируя на нерест, «шумели» не хуже целой армады подводных лодок. А вот еще один пример. В 1941 году при нападении на американские корабли в Пирл-Харборе японские подводные лодки выпустили гораздо больше торпед по шумящим скоплениям креветок и морских рачков, чем по боевым кораблям.

Попробуем разобраться в природе подводных звуков.

В первую очередь в причинах, почему они в одном случае тут же затихают, а в другом — распространяются на сотни, а то и тысячи километров, практически не ослабевая за столь долгое путешествие? Вопросы эти носят далеко не праздный интерес. Ведь звуковые волны выполняют ту же роль при освоении Мирового океана, что и радиосигналы при изучении космоса.

Впервые удивительную способность звука пробегать огромные расстояния заметили советские моряки во время Великой Отечественной войны. Взрывы небольших зарядов в районе Кольского залива были зарегистрированы гидрофонами кораблей на расстоянии 180 миль.

В грозном сорок втором году под руководством заведующего лабораторией Физического института, члена-корреспондента АН СССР (впоследствии академика) Н. Н. Андреева началось систематическое изучение актуальной проблемы. Необходимо было найти средства для борьбы с немецкими акустическими минами. Работы проводились на Черном море и вылились в конкретные практические результаты.

Вскоре после войны в 1946 году нашим ученым удалось найти и причину сверхдальних «звуковых путешествий». Оказалось, что в морских и океанических глубинах существует особый слой, который специалисты назвали подводным звуковым каналом. Аналогичное открытие сделали и американцы. Их работы проводились в обстановке строжайшей секретности, а результаты не публиковались.

Теория распространения звука в подводном канале разработана академиком Л. М. Бреховских, которому вместе с коллективом авторов монографии «Акустика океана» была присвоена Государственная премия СССР за 1976 год. В 1977 году советскому ученому Институтом акустики Великобритании присуждена также Золотая медаль выдающегося физика Рэлея.

Уникальные эксперименты по изучению распространения звука в океане были проведены на научно-исследовательских суднах «Сергей Вавилов» и «Петр Лебедев».

Подводный акустический канал также работает наподобие диэлектрического волновода — энергия колебаний фокусируется вокруг оси, где скорость распространения звука минимальна. В приповерхностных слоях океана профиль изменения скорости звука повторяет профиль изменения температуры, которая уменьшается с глубиной. Чем глубже, тем изменение температуры становится все слабее, и на скорость звука решающее влияние оказывает уже гидростатическое давление, которое увеличивает скорость звука с глубиной. Таким образом, от поверхности до дна скорость звука сначала уменьшается, а затем увеличивается. Слой, в котором скорость звука минимальна, совпадает с осью подводного звукового канала. Этот слой довольно устойчив и находится обычно на постоянной глубине, например, 1274 метра в Атлантическом океане, 637 метров в северо-восточной части Тихого океана, 40—60 метров в морях северного полушария.

Подводный канал как бы «захватывает» звуковые волны, вышедшие из точки излучения под углом к его оси не более 10—15 градусов. Невидимые стенки канала концентрируют распространяющуюся звуковую энергию вдоль оси канала, не давая разбегаться звуковым волнам.

Академик Бреховских так образно объясняет подобное явление: «Вспомните, как ведет себя уставший путник. Он предпочитает держаться теневой, более прохладной стороны, нести на своих плечах как можно меньше груза и двигаться с минимальной скоростью. Ведь только так он может пройти максимальное расстояние. Звуковой луч в морской воде подобен этому путнику. Выйдя из источника, он уходит вверх от осп звукового канала. Чем выше, тем теплее, и луч заворачивает вниз, в «холодок» и углубляется до тех пор, пока не начинает «ощущать» тяжесть повышающегося гидростатического давления».

…В какие только дебри не заплывали научные экспедиции, изучая различные голоса «подводного царства». Чувствительная аппаратура, установленная на судах, позволила ученым выполнить сотни оригинальных экспериментов, отвоевать у морской пучины не одну тайну. Корабли науки — «Сергей Вавилов» и «Петр Лебедев» явились фактически первыми плавучими лабораториями для всестороннего исследования Мирового океана.

Сейчас уже можно судить о «географии» звуковых подводных каналов, которые нередко поражают своими масштабами. Например, взрыв полуторакилограммового заряда в Атлантике зафиксировали приборы на Бермудских островах, удаленные на 4500 километров. Для сравнения: в воздухе такой звук слышен всего на расстоянии четырех километров, а в лесу не далее 200 метров.

Открытие сверхпроводящего канала привело специалистов и к принципиально новой идее спасательной службы: достаточно взорвать сигнальную гранату на глубине подводного канала, чтобы на берегу определили место аварии и катастрофы и организовали помощь.

Американский вариант системы назван «софаром». С самолетов или кораблей, терпящих бедствие, сбрасывают небольшие заряды весом от 0,5 до 2,5 килограмма, которые взрываются на глубине звукового канала. Береговые станции принимают звуковой сигнал и определяют место взрыва. Софары предполагают использовать и для дальней навигации. Американские ученые из Ламотской геологической обсерватории с помощью софара передавали из глубины Индийского океана сигнал, который принимался на Бермудских островах на расстоянии 20 тысяч километров. Этот эксперимент продемонстрировал большие возможности систем, использующих подводный звуковой канал. Акустический волновод оказался очень полезным для метеорологов. Подводные акустические приемники могут улавливать шумы, возникающие в центральной очень бурной части тайфуна или урагана, находящегося за сотни километров. За движением тайфуна можно следить по направлению прихода звуков и по изменению их громкости. Пришедший по подводному каналу отзвук грозного цунами служит спасительным сигналом для жителей прибрежных районов от грядущей катастрофы. Цунами выглядит черепахой по сравнению со своим звуковым сопровождением — волна цунами, например, идет от Чили до Гавайских островов 10 часов, а от Чили до Японии 20 часов. Времени для принятия необходимых мер вполне достаточно.

Советскими учеными Г. А. Аскарьяном и Б. А. Долгошеиным найден еще один, довольно неожиданный источник акустических сигналов в океане — внеземной. Это космические частицы больших энергий.

Подводные звуковые феномены объясняют и некоторые биологические проблемы. Например, рыбий плавательный пузырь может по праву считаться одним из самых чувствительных акустических приемников. Вот почему рыбы всегда хорошо информированы о надвигающихся стихийных бедствиях.

Дружат с акустикой и морские животные, скажем, те же киты. Не исключено, что они пользуются и подводными звуковыми каналами, которые доносят до них шум прибоя от дальних океанических островов. Именно по таким звуковым маякам киты определяют свое место. положение во время миграций. По наблюдениям американского ихтиолога К. Кларка, благодаря подводным каналам киты могут «переговариваться» друг с другом на расстояниях до 1000 километров.

Дельфины также обладают сверхчувствительным звуколокатором. Они наверняка принимают сигналы сейсмических катастроф, подводных извержений, цунами и ураганов раньше, чем успевает зафиксировать их современная электроника. Но, несомненно, настанет день, когда человек будет столь же хорошо информирован о происходящем в глубинах бескрайнего континента.

Об одной удивительной странице истории отечественной радиотехники рассказала в мае 1987 года газета «Советская Россия». Оказывается, в блокадном Ленинграде совершенно неожиданно увидели на экране телевизора кадры военной кинохроники из Лондона… Телевизор тот был предназначен для совершенно других целей. Но природный волновод опять подшутил над операторами. Это был первый зарегистрированный случай сверхдальнего приема телевидения. А подробности таковы.

Незадолго до Великой Отечественной войны радиолокационные станции, получившие название «Редут», поступили на вооружение Красной Армии, в том числе и в части ленинградской ПВО. Дальность обнаружения «Редута» превышала сто километров, а опытные операторы по характеру перемещения отметки от цели по экрану индикатора даже могли определить, что за цель движется.

Армейские рационализаторы изобрели дополнительные приборы и смогли определять не только дальность до цели, но и ее высоту. Поначалу, когда радиолокаторы располагались на подступах к городу, все было вроде бы нормально. Баланса времени хватало, чтобы своевременно обнаружить цель и передать ее координаты летчикам на аэродром.