В водах гидротерм наблюдается также некоторое увеличение количества черенковских фотонов, что объясняется увеличением содержания в них радиоактивных элементов. Однако явление это не приводит к существенному увеличению освещенности из‑за повышенной мутности вод. Мутность вызывает повышенное поглощение черенковского света.
Средняя интенсивность черенковского свечения в Мировом океане находится в пределах 10-11 — 10-12 Вт/м2. Это очень слабая освещенность. Она примерно на четыре порядка меньше освещенности поверхности океана в темную, безлунную ночь, когда небо закрыто тучами.
Столь слабую освещенность удобнее характеризовать числом квантов, т. е. фотонов, падающих на единичную площадку в единицу времени. Средняя облученность толщи океанской воды составляет примерно 1 тыс. фотон/см2с и может достигать 3 тыс. фотон/см2•с. Последняя цифра относится к идеально прозрачной воде океана с показателем поглощения порядка 0,01 (1/м). Подобная облученность создается равномерно распределенными в толще воды океана радионуклидами, т. е. источниками черенковского света, ежесекундно создающими в каждом литре морской воды примерно 325 фотонов.
Цифры свидетельствуют, что в глубинах океана не так уж темно, как считалось совсем недавно. Там всегда имеется некоторая освещенность, или, лучше сказать, облученность, позволяющая животным видеть друг друга.
Источник света интенсивностью в несколько десятков световых квант в секунду может видеть человеческий глаз. Это доказал академик С. И. Вавилов в 1934 г., когда он со своим сотрудником увидел такой источник после длительной адаптации.
Глаза глубоководных животных (рыб) гораздо лучше человеческих приспособлены к видению при столь низких освещенностях. Природный фотодетектор — глаз глубоководного животного по своим возможностям далеко превосходит приборы, созданные человеком. Поэтому нам трудно даже представить тот сильнейший шок, который неизбежно возникает у абиссального населения океана, когда исследователи ведут наблюдения с помощью подводных телевизионных установок, применяя мощную подсветку.
Отсюда вытекает актуальность разработки новых, более чувствительных систем подводного телевидения.
Авторами составлены графики, показывающие глубины, начиная с которых черенковское свечение морской воды преобладает над солнечным светом. Эта глубина зависит от длины волны солнечного света и от прозрачности вод Мирового океана.
Интересно, что для вод I типа (наиболее прозрачных) преобладание черенковской освещенности для световых волн длиной около 450 нм начинается на глубинах немногим более 1 тыс. м; для вод III типа (наиболее мутных) — с глубин меньше 200 м. Особенно значительное преобладание черенковского света наблюдается для ультрафиолетовых лучей с длиной волны 300 нм. Для III типа вод оно имеет место уже с глубины всего 30 м. Таким образом, ультрафиолетовая компонента подводного света оказывается практически полностью обусловленной черенковскими источниками.
Зрение — мощный биологический фактор. Установление возможности пользования зрением для живых существ на больших глубинах представляет научный интерес. Должно пройти еще какое‑то время для полного осознания и понимания этого неожиданного вывода.
Сетчатка глаз некоторых глубоководных рыб по старым данным как будто состоит только из одних палочек. Но они обеспечивают только сумеречное зрение, не позволяющее различать цвета. Для цветного зрения в глазах глубоководных животных должны быть колбочки. Обнаружение их объяснит пользу цветной окраски.
Глубоководные животные океана могут получать визуальную информацию благодаря эффекту Вавилова — Черенкова с помощью своих зрительных органов, обладающих высокой светосилой и отличающихся высокой чувствительностью.
Гигантский конвейер на дне океана
О происхождении гидротерм. Вот сейчас, читая эти строки, вы движетесь вместе со своим столом, домом, населенным пунктом. Точнее — вместе со своей литосферной плитой, на которой все находится. А в каком направлении и с какой скоростью, это зависит от плиты. Обычно перемещения плит совершаются очень медленно — со скоростью примерно 1 см в год. Однако есть плиты, имеющие скорость движения в 10–15 раз большую. Но и при такой скорости за 80 лет ваш дом передвинется всего на 8—12 м. Вы этого не заметите, так как одновременно произойдет такое же смещение всех соседних с вашим домом предметов.
Иное дело, если бы вы вернулись на Землю после длительного путешествия в космосе со скоростью, близкой к световой. Например, так, как это произошло с героями романа Веркора «Планета обезьян». За время их отсутствия на Земле прошло много тысяч лет. В этом случае найти свой дом будет труднее.
Ученые насчитали 9 громадных плит и десятки плит поменьше, в том числе микроплиты. Площадь отдельных плит колеблется от сотен миллионов до нескольких сотен квадратных километров. Толщина плит изменяется от нескольких километров у их краев в местах образования до 200 км у континентальных.
На рисунке на с. 74 приведена карта расположения литосферных плит. Самая большая — Тихоокеанская. Она находится на дне Тихого океана, но занимает не всю его площадь. Рядом с ней другая плита — Наска, она значительно меньше. А по соседству с ними лежит плита Кокос (ее часто называют Кокосовой плитой). На вид она самая маленькая из трех. Ученые предполагают, что на самом деле она гораздо больше: значительная часть ее ушла под соседние плиты. Три названные плиты океанские, т. е. они расположены под водой и не выходят на сушу.
Имеется еще шесть плит смешанной конструкции: Североамериканская, Евроазиатская, Африканская, Южноамериканская, Индийская, или Индо — Австралийская, Антарктическая. Каждая из них объединяет континентальные (т. е. материковые) площади с участками океанского дна. Плиты перечислены в порядке убывания их площадей, все они показаны на карте на с. 74. Иногда их, включая три океанские, называют главными плитами. Некоторые ученые называют еще Аравийскую плиту.
Десять названных литосферных плит занимают примерно 85 % всей поверхности земного шара. Оставшиеся 15 % приходятся на малые и микроплиты. Микроплиты — обломки, затертые между мощными плитами, находятся в пределах границ главных плит. Впрочем, отдельные микроплиты найдены в частях больших плит, далеких от пограничных. Значение имеет не размер, а характер движения и расположение глубинных разломов, по которым плиты скользят в процессе своего перемещения. Тут мы подошли к основному положению теории тектоники — все литосферные плиты находятся в непрерывном движении.
Схема расхождения литосферных плит при спрединге.
Движение плит имеет различный характер. Плиты могут скользить вдоль своих границ, перемещаться в горизонтальной плоскости по перпендикуляру к пограничной линии в ту или другую сторону. Иногда даже совершать небольшие перемещения в вертикальном направлении.
Взаимное перемещение плит часто приводит к деформации их краев. А когда предел упругих деформаций пород превосходит допустимые значения, образуются разломы и возникают землетрясения. Большие или малые, в зависимости от размеров областей, охваченных деформацией. Поэтому пограничные области между плитами называются поясами сейсмичности. Это — беспокойные районы. Здесь происходит не менее 95 % всех землетрясений Земли. Остальные 5 % приходятся на так называемый внутриплиточный вулканизм.
Рельефная карта Атлантического и Индийского океанов.
Ведущие ученые считают наличие сейсмических поясов главным признаком для определения современных границ между отдельными плитами. Границы между плитами на дне океанов определяются экспериментально с помощью особой измерительной техники — многоканального сейсмического профилирования.
При движении плиты могут раздвигаться между собой. Процесс раздвижения соседних плит называется спредингом. Он имеет особое значение для образования гидротерм. Спрединг наблюдается в рифтовых долинах срединно — океанических хребтов.
На рельефной карте дна Атлантического океана в левой части (см. рис. на с. 77) хорошо виден Срединно — Атлантический хребет. Он змейкой вьется по дну почти по меридиану от Антарктиды вверх на Север, к просторам Северного Ледовитого океана. В разных частях по своей длине хребет имеет отдельные названия. В Арктическом бассейне он заканчивается тремя параллельными горными хребтами: Гаккеля, Ломоносова и Менделеева.
В одном месте часть Срединно — Атлантического хребта выходит на поверхность — это остров Исландия. Образован он базальтовой лавой, поднявшейся на поверхность из рифтовой долины хребта. Сам хребет остался, разумеется, внизу.
Исландия — страна огнедышащих вулканов, гейзеров и горячих источников. Отопление более половины жилых домов, школ, больниц, теплиц и промышленных предприятий ведется там за счет гидротерм. Есть даже электростанции на гидротермах, как у нас на Камчатке. Гидротермальные источники дают очень большой тепловой поток: 2,21012 больших калорий в год на 80 тыс. км срединных хребтов. Эта цифра — до 30 % всего теплового потока на земном шаре. В 250 км от Северного полярного круга тепло гидротерм помогает выращивать огурцы, дыни, помидоры, цветы и бананы!
За счет извержения подводного вулкана 14 января 1963 г. территория Исландии увеличилась на 3,75 км2 — образовался островок. Извержения вулканов (их около 200, причем 30 — действующих) здесь происходят в среднем каждые пять лет. Страной льдов и огня называют Исландию.
По оси каждого срединного хребта четко прослеживается глубокая рифтовая долина. Хребет как бы рассечен по всей длине на две части — восточную и западную. Симметричность строения склонов вправо и влево по осевой линии хребта свидетельствует о сходстве происходящих здесь процессов по обе стороны. В правой части карты находится Срединно-Индийский хребет. На нем также хорошо видна рифтовая долина.
Дно океанов в основном горы. Этот удивительный факт был установлен всего четверть века назад. Совсем недавно считалось, что дно океанов — плоская равнина и там нет ничего интересного, за исключением редких подводных гор. Вершины некоторых из них выходят на поверхность — это острова. И только.