В погоне за Солнцем
Шрифт:
Там, где недостаточно света, некоторые создают собственный. Между 180 и 210 м многие виды имеют такую возможность, но используют ее очень консервативно, ведь каждый случай “включения” света выдает их самих. Впрочем, некоторые существа могут менять длину излучаемых волн, используя само освещение как камуфляж. Некоторые так модифицировали клетки, что они стали работать как фонарики, включаясь и выключаясь по желанию (предположительно разные режимы нужны для поиска и преследования добычи), а другие имеют ряды огоньков вдоль тела или на конце щупалец и ног – эффективное средство для дезориентации противника. Третьи рыбы выработали световые органы на своей нижней части, чье слабое, направленное вниз свечение размывает четкую тень, когда преследователь смотрит на них снизу вверх и видит силуэт на фоне сравнительно лучше освещенной массы воды. Есть и четвертые, которые используют биолюминесценцию как ловушку для простаков – они покрывают приблизившегося хищника липкой светящейся тканью, что делает самого охотника уязвимым для других хищников. “Подобно банковским грабителям, которые окрасились специальным составом, скрытым в похищенной наличности”, как колоритно описал ситуацию один морской биолог [558] .
558
Deep-Sea Fish Sees Red, BBC Wildlife. 1998.
Некоторые лишенные глаз создания начинают ярко светиться при прикосновении к ним. Другие концентрируют в теле красный пигмент, который поглощает любые синие и зеленые волны, ничего не отражая, – эффективная стратегия “визуальной невидимости”. Хищный черный малакост (Malacosteus niger) генерирует длинные волны инфракрасной части спектра (в дополнение к синей биолюминесценции), невидимые для остальных обитателей глубин, что дает ему зрение, близкое к военному инфракрасному прицелу. Сетчатка рыбы содержит определенные производные хлорофилла (добытые благодаря питанию мелкими ракообразными), которые в модифицированной форме позволяют генерировать инфракрасные волны. Во время холодной войны американские военные планировали использовать этих рыб как часовых, чтобы сигнализировать о прохождении советских подводных лодок. В итоге, впрочем, операция “Черный малакост” так и не состоялась [559] .
559
См.: J. T. Fraser, ed., The Voices of Time: A Cooperative Survey of Man’s Views of Time as Expressed by the Sciences and by the Humanities. N. Y.: George Braziller, 1966. Р. 309.
Прозрачные животные в целях лучшей маскировки от хищников эволюционировали в сторону уменьшения внутренностей, поскольку внутренние органы – единственная видимая часть их анатомии [560] . У некоторых желудок имеет форму иглы и всегда, как бы ни было ориентировано животное, повернут вниз, что минимизирует его площадь на фоне света с поверхности. У других желудок обернут в отражающую ткань, которая в открытом океане так отражает свет, что становится неотличимой от окружающей среды.
560
См.: N. Angier, Out of Sight, and Out of a Predator’s Stomach, The New York Times. 2004. 20 июля. F4. См. также: Sonke Johnsen, Transparent Animals, Scientific American, февраль 2000. Р. 80–90 и K. Madin, D. Kovacs, Beneath Blue Waters: Meetings with Remarkable Deep-Sea Creatures. N. Y.: Viking, 1996.
Разные существа, будь то рыбы, ракообразные, водоросли или другие организмы, населяют глубины океана, весьма далекие от солнечного блеска. Но даже мельчайшие микроорганизмы, обитающие на самом морском дне или чуть выше него, обязаны своим существованием солнцу. Плавая в толще H2O вдоль черной границы солнечного царства, они косвенно зависят от кислорода, выделяющегося в процессе фотосинтеза, запущенного на поверхности [561] .
Океан, как пишет Роберт Кунциг в своей волшебной книжке Mapping the Deep (“Нанося глубины на карту”), “является первым на планете распределителем тепла. Солнечный свет заставляет молекулы воды напрягать свои водородные связи, толкая и притягивая соседок, а тепло, содержащееся в этих вибрациях, может передаваться на большие расстояния океанскими течениями, изменениями объемов соли, растворенной в воде (что влияет на ее плотность), и ветрами [562] ”. Текучая топография океана находится в постоянном изменении, что приводит нас к могущественным помощникам Солнца – течениям и приливам.
561
Однако солнце в первую очередь снабжает энергией организмы, обитающее на мелководье, а не в глубинах. Среди функций определенных кораллиновых водорослей имеется и производство некоторого химического вещества, которое действует как очень эффективное солнцеотражающее средство, защищающее сами водоросли и их хозяина полипа от ультрафиолетовых лучей. Альгинаты из бурых водорослей дают серьезную защиту от радиации, они выделяют йодные соединения, которые помогают в излечении рака у человека. В Японии самая низкая статистика в мире по распространению рака груди, внутриматочного рака и рака яичников – как считается, благодаря водоросли комбу, содержащей полисахарид У-фукоидан, который взаимодействует с клетками раковых опухолей, стимулируя их саморазрушение. В процессе спасения себя от Солнца водоросли обеспечили методом защиты и нас.
562
Kunzig, Mapping the Deep. Р. 8.
Течения, которые действуют на всех уровнях моря, бывают двух типов – поверхностные и глубинные. Иногда они могут течь одновременно в противоположных направлениях на разных глубинах. Имеется девять основных океанских течений.
1. Гольфстрим. Начинается южнее Флориды и течет на север вдоль Восточного побережья Соединенных Штатов, пересекает Северную Атлантику и доходит до Норвежского моря. Имеет огромное влияние на климат любой части суши, которую затрагивает. В целом, например, климат Норвегии и Британских островов зимой примерно на 10 °C теплее, чем климат середины континента на той же широте.
2. Лабрадорское течение. Направляется на юг от Полярного круга вдоль канадского побережья, охлаждает атлантические провинции Канады и в конце затрагивает Новую Англию. Часть его заходит в залив Св. Лаврентия, но основная масса продолжает движение на юго-запад.
3–6. Северное экваториальное течение и Южное экваториальное противотечение (п. 3 и 4), которые текут на восток и запад в районе экватора. Оба примерно в 1 тыс. км шириной и приближаются к экватору на расстояние до 4–10° с каждой стороны, но никогда не затрагивают его, поскольку их отражают противотечения (п. 5–6).
7. Куросио. Отделяется от Северного экваториального течения и омывает восточные побережья Тайваня и Японии. Затем разделяется на восточную ветвь, проходящую близ Гавайских островов, и северную, затрагивающую берега
8. Калифорнийское течение. Движется от залива Аляски вдоль западного побережья Соединенных Штатов и частично отвечает за относительно более холодную воду в этих районах.
9. Экваториальный климатический пояс, расположенный немного к северу от экватора, – здесь интенсивность солнечного излучения делает воздух особенно влажным, понижает давление (из-за расширяющейся от нагрева атмосферы) и создает облака, легкие изменчивые ветра и штормы, шквалы и другие сложные погодные условия. Эта зона характеризуется также долгими периодами отсутствия всякого ветра, здесь на дни, а то и недели обездвиживаются парусные корабли.
Формирование и изменение течений определяется двумя основными факторами – солнечным теплом и вращением Земли (третьим, но наименьшим по значению фактором является гравитационное притяжение Солнца и Луны). В результате нагревания воздуха над океанами Солнце создает ветры, которые увлекают за собой воду посредством трения (поверхностные течения занимают верхние 400 м в любом океане – около десятой части всей нашей гидросферы). Когда вода охлаждается или становится солонее из-за испарения, она уплотняется и опускается вниз, создавая новые течения, которые в свою очередь перемещают тепло в разных направлениях, придавая дополнительное разнообразие температурной картине [563] . Эсхил писал о “смехе морских неисчислимых волн [564] ”, но на самом деле во власти Солнца разогнать ветер на открытом пространстве до такой степени, что поднятые им волны от самой низкой точки до гребня вздымаются на высоту до 30 м. В любой момент времени в океане бушует до десяти таких кипящих монстров, получается отнюдь не та беззаботная картина, которую нам изобразил Эсхил. Непосредственно перед такой волной расположена зона пониженного давления, попадание в которою для любого корабля чревато пляской на чудовищных американских горках, скорее всего – с печальным исходом. Эти буруны регулярно образуются в областях мощных течений – вблизи Игольного мыса на южной оконечности Африки, в зоне течения Куросио, около Японии и в Гольфстриме у Восточного побережья Соединенных Штатов, который также протекает сквозь Бермудский треугольник, мифическое место исчезновения кораблей и самолетов [565] .
563
См.: Piers Chapman, Ocean Currents, www.waterencyclopedia.com/Mi-Oc/Ocean-Currents.html
564
Пер. В. Нилендера.
565
См.: William J. Broad, Rogue Giants at Sea, The New York Times. 2006. 11 июля. F1 и F4.
Некоторые океанские слои могут быть не толще нескольких дюймов, но они всегда отличимы друг от друга по резкому перепаду температуры и солености, которые и управляют их движением. Ближе к экватору вода (сильнее нагреваемая солнцем) на поверхности может быть градусов на двадцать теплее, чем в более низких слоях. Теплые экваториальные течения стягиваются к обоим полюсам, отчасти из-за того, что они легче северных и южных течений.
Вращение Земли воздействует на океанские течения посредством так называемой кориолисовой силы, названной так в честь французского инженера и математика Гюстава Гаспара Кориолиса (1792–1843). Эта сила отклоняет течения на северо-восток в северном полушарии и на юго-восток в южном. Трение с Землей возникает в этом случае от соприкосновения воды с океанским ложем. Круговая скорость вращения Земли уменьшается от своего максимума на экваторе (1610 км / ч) до нуля на полюсах. Вода на экваторе отклоняется со скоростью максимального вращения, во время ее продвижения через широты более медленного вращения она по-прежнему движется быстрее, чем окружающая среда. Направление этой экваториальной воды с учетом более высокого момента ее движения – по диагонали на северо-или юго-восток, в направлении вращения планеты. За пределами течений, тоже благодаря Солнцу, хотя и косвенно, возникают волны-монстры. В 1997– 1998 годах люди всего мира наблюдали за фотографиями из космоса, где было видно, как ветер меняет направление и гигантская масса необычно теплой воды собирается в тропическом Тихом океане, достигая площади, в полтора раза превышающей площадь континентальной части Соединенных Штатов. Так возникал знаменитый ураган Эль Ниньо, который теперь обвиняют в том, что он внес смятение в погодные условия от Чили до Австралии и принес штормы, наводнения, засуху и лесные пожары. “Эль Ниньо” по-испански значит “малыш”, обычно так называют Младенца Иисуса. У него есть сестра-близнец по имени Ла Нинья – аналогичное явление, но с необычно холодной водой, которое выглядит на спутниковых фотографиях как ярко-синие и красные полосы, вытягивающиеся посреди Тихого океана. Оба родича могут приносить удушающую жару и леденящие морозы. Жестокая зима 1941–1942 годов, которая вызвала откат немецкого наступления на Советский Союз (когда температура падала до –40°C, машины замерзали, четверть миллиона солдат погибло от холода и болезней), была рождена Ла Ниньей [566] .
566
См.: Stephen H. Schneider, ed., The Encyclopedia of Climate and Weather. Oxford: Oxford University Press, 1996. Vol. 2. Р. 734.
После этих колоссов перейти к приливам – это, конечно, значительное снижение калибра, хотя приливы в заливе Фанди (Новая Шотландия, Канада) опускаются и поднимаются дважды в день на высоту до 18 м. Общая энергия волн, разбивающихся о мировые побережья, превышает 2 трлн ватт, ее достаточно для обеспечения суточного потребления 200–300 млрд домохозяйств – в сто раз больше, чем насчитывается во всем мире.
Многие видят причину приливов в одной Луне, но, как и во многих других случаях, нельзя игнорировать Солнце. В английском слово tide, “прилив” (от германского корня tid со значением “временной интервал” или “точка”, ничего водяного или морского), имеет два значения. Первое – одновременное изменение уровня моря вдоль всего берега, которое зависит от топографии береговой линии и от прибрежных течений; второе – деформация суши и воды под воздействием притяжения Луны и Солнца. Солнце, которое находится в четыреста раз дальше от Земли, но зато массивнее в 30 млн раз, чем Луна, притягивает в сто семьдесят восемь раз сильнее. Но поскольку приливы зависят не только от силы гравитации, но и от ее неоднородности, вклад Луны в приливную энергию Земли составляет 56 %, а Солнца – 44 %, что тоже очень много.