In unserem Land begann die Erforschung der Weltmeere mit Michail Wassiljewitsch Lomonossow (1711-1765). Er erfand eine Reihe von Instrumenten für Navigation, Ozeanographie, Geodäsie und Meteorologie. Besonders wichtig war das Instrument zur Messung der Meeresströmungen. Im Jahr 1761 erstellte Michail Lomonossow eine Klassifizierung des Meereises und zwei Jahre später eine Beschreibung des Arktischen Ozeans. Er untermauerte die Idee der Möglichkeit wissenschaftlich Entwicklung der Nordseeroute.
Die frühe russische Erkundung der fernen nördlichen und östlichen Seewege im 17.-18. Jahrhundert erfolgte durch Expeditionen, die auf Erlass von Peter I. ausgerüstet waren . Expedition von Admiral Ivan Fedorovich Kruzenshtern (1770-1846) und Admiral Yuri Fedorovich Lisyansky (1773-1837) auf den Segelschiffen „Nadezhda“ und „Newa“ in den Jahren 1803-1806 gg. Russische Schiffe begannen, die Welt zu umrunden, um die Weltmeere zu erforschen und zu erschließen. 
Als Ergebnis der Forschung wurde die Weltkarte aktualisiert, eine Reihe von Inseln entdeckt, eine Fülle von wissenschaftlichem Material gesammelt und detailliert beschrieben Riesige Gebiete des Pazifischen Ozeans wurden erforscht.
In den Jahren 1815-1818 Es fand eine Expedition um die Welt statt Otto Evstafievich Kotzebue (1788-1846) auf der Schaluppe „Rurik“, entdeckte 399 Inseln im Pazifischen Ozean und im Kotzebue Sound südöstlich der Beringstraße. An der Expedition nahm der berühmte russische Physiker (geb. Heinrich Friedrich Emil Lenz) teil. Im Pazifischen Ozean wurden zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten durchgeführt, darunter zahlreiche ethnografische Studien auf den Inseln der tropischen Zone des Pazifischen Ozeans.
Russisch Seefahrer, Geograph, Polarforscher, Admiral (1855), Präsident der Akademie der Wissenschaften 1864-1882. Fjodor Petrowitsch Litke (1797-1882) beschrieb die Westküste von Nowaja Semlja, die Barentssee und das Weiße Meer. Er unternahm zwei Reisen um die Welt – 1817–1819 und 1826–1829, bei denen er Kamtschatka, Tschukotka, die Karolinen und die Bonin-Inseln erkundete; hat einen Atlas und eine Beschreibung seiner Reisen zusammengestellt, F. P. Litke ist einer der Schöpfer Russische Geographische Gesellschaft. Ihm zu Ehren wurde eine Goldmedaille verliehen.
1819-1921 Es fand eine Expedition mit zwei Schaluppen statt – „Wostok“ unter dem Kommando von Thaddäus Faddejewitsch Bellingshausen (1779-1852), dem berühmten russischen Seefahrer und Entdecker der Antarktis, und „Mirny“ unter dem Kommando von Michail Petrowitsch Lasarew (1788-1851).
Sie segelten zum Südpol, um ein altes Rätsel um den südlichen Kontinent zu lösen. Nachdem die Schiffe die enormen Schwierigkeiten beim Segeln bei Eisbedingungen überwunden hatten, näherten sie sich der Antarktis. Am 10. Januar 1821 sahen die Seeleute der Mirny und der Wostok gleichzeitig die Insel. Sie wurde Peter-I-Insel genannt.
Am 29. Januar 1821 wurde die Küste der Antarktis entdeckt; sie gaben ihm Name: Alexandra Coast ICH. So entstand die größte geographische Entdeckung des 19. Jahrhunderts. c. - Entdeckung des sechsten Kontinents - Antarktis. Während der Reise F. F. Bellingshausen und M. P. Lazarev Vor allem in den Breitengraden der südlichen Hemisphäre, insbesondere in den Gewässern der Antarktis, wurde reichhaltiges ozeanologisches Material gesammelt. 
Unsere inländischen Expeditionen des 19. Jahrhunderts, die auf Segelschiffen durchgeführt wurden, waren für die Erforschung der Weltmeere von großer Bedeutung.
Im Jahr 1815 erstellte Ivan Fedorovich Kruzenshtern auf der Grundlage russischer Forschungen den ersten „Atlas der Südsee“ (Pazifischer Ozean). Russische Matrosen und Wissenschaftler durchgeführt 25 Weltumrundungen, beschrieb erstmals die zwischengewerbliche Gegenströmung im Pazifischen Ozean. Weitere Strömungen wurden entdeckt und eine Vielzahl wertvoller Informationen zur Ozeanologie gesammelt. Auf der Karte sind weite Gebiete damals noch nahezu unbekannter Regionen im Norden und Süden des Pazifischen Ozeans eingezeichnet; An Karten anderer Ozeane und Meere wurden viele Korrekturen vorgenommen.
Im Ausland wird die Chronik der modernen Ozeanologie seit der dreijährigen Expedition geführt Englisches Schiff „Challenger“, das 1872-1876 die Welt umsegelte. Organisator einer speziellen Forschungsexpedition Charles Thomson war auf der Challenger. 
Die von der Expedition über den Weltozean gesammelten wissenschaftlichen Materialien wurden 20 Jahre lang verarbeitet und untersucht. Die Veröffentlichung der Forschungsergebnisse endete 1895 und umfasste 50 große Bände, die bis heute für die Kenntnis des Ozeans von Bedeutung sind. Die Expedition lieferte viele neue Informationen über die physikalischen, chemischen und biologischen Phänomene und Prozesse im Ozean.
Aus einer wunderbaren Galaxie Russische Ozeanographen des Endes 19. Jahrhundert und Anfang XX V. Besonders hervorzuheben ist der Name Stepan Osipovich Makarov (1848-1904).- Ozeanograph, Polarforscher, Schiffbauer, Vizeadmiral, Marinekommandant, Erfinder und Theoretiker des Schiffbaus, unermüdlicher Entdecker der Ozeane und Meere. Sein Motto war: „Auf See heißt zu Hause.“ Er ist einer von Begründer der russischen Ozeanologie. 
1895 entwickelte er das russische Semaphor-Alphabet. 1886-1889. Segelmotor Korvette „Vityaz“ unter dem Kommando von S. O. Makarov absolvierte eine Weltumsegelung, bei der entlang aller Reiserouten ozeanografische Beobachtungen und Forschungen durchgeführt wurden.
Während der dreijährigen Reise wurde eine enorme Menge an wissenschaftlicher Arbeit geleistet. Die durchgeführten ozeanologischen Studien werden beschrieben in dem 1894 erschienenen Buch „Vityaz“ und der Pazifische Ozean. und mittlerweile auf der ganzen Welt berühmt. Die Verdienste der Expedition werden von der Weltwissenschaft hoch geschätzt. Name „Vityaz“ ist auf dem Giebel des Ozeanographischen Instituts in Monaco eingraviert unter den Namen der zehn berühmtesten Schiffe, mit denen die Erforschung und Entwicklung der Weltmeere verbunden ist.
Stepan Osipovich Makarov war ebenfalls ein Polarforscher. 
Vom weltweit ersten leistungsstarken Eisbrecher „Ermak“, Gebaut nach dem Entwurf von Stepan Osipovich Makarov, wurden mehrere Jahre lang das Eis des arktischen Beckens und die Tiefen des Ozeans untersucht, magnetische und andere Beobachtungen durchgeführt. An Bord der Ermak die mechanischen Eigenschaften des Meereises, seine Struktur, Dichte . Werk von S. O. Makarov „Ermak“ im Eis“- ein Nachschlagewerk für jeden modernen Ozeanologen.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Die Arbeiten an einer umfassenden ozeanographischen Untersuchung der Fischereigebiete der Weltmeere begannen. Einen wichtigen Platz unter ihnen nimmt die Arbeit eines Stiftzoologen ein Nikolai Michailowitsch Knipowitsch (1862-1939) in der Barentssee, das den Grundstein für eine systematische umfassende Untersuchung der Nordmeere legte. Er beschäftigte sich mit der Erforschung der Fauna und der physischen Geographie des Weißen Meeres. 
Die Ergebnisse der russischen vorrevolutionären Forschung werden im Hauptwerk „Russisch und Sowjetisch“ zusammengefasst Ozeanograph und Geograph Yuli Mikhailovich Shokalsky (185 G -1940) „Ozeanographie“, veröffentlicht im Jahr 1917
Am 10. März 1921 wurde ein von W. I. Lenin unterzeichnetes Dekret über die Gründung einer ozeanographischen Einrichtung namens Floating Marine Research Institute (Plavmornin) erlassen. Später wurde es in das nach ihm benannte Polarforschungsinstitut für Meeresfischerei und Ozeanographie umgewandelt. N. M. Knipovich. Das Institut befindet sich in Murmansk. Zu seinen Aufgaben gehörte eine umfassende und systematische Untersuchung der Nordmeere, ihrer Inseln, Küsten sowie biologischer und anderer Meeresressourcen. Das Institut wurde vom ersten Sowjet betreut Forschungsschiff „Perseus“- klein (Verdrängung 550 Tonnen), aber gut ausgestattet, mit mehreren wissenschaftlichen Labors,
In den 20er und 30er Jahren zielten die Hauptanstrengungen der sowjetischen Ozeanologen auf eine umfassende Untersuchung der Meere, die die Küsten der UdSSR umspülten.
Forschungsmaterialien aus dem zweiten Internationalen Polarjahr ermöglichten es, wichtige wissenschaftliche und praktische Schlussfolgerungen zur Verbesserung der Genauigkeit von Eis- und Wettervorhersagen für die Entwicklung der Meeresfischerei im Hohen Norden zu ziehen. 
Großes Interesse in der Welt geweckt Expedition auf dem Eisbrecherdampfer „Sibiryakov“, der 1932 zum ersten Mal in der Geschichte eine Reise unternahm. in einer Seeschifffahrt, durch die Schifffahrt entlang der Nordseeroute von Archangelsk nach Wladiwostok. Es gab einen Weg, den viele Seefahrer mehrere Jahrhunderte lang zu finden versuchten.
Die dreißiger Jahre waren die Jahre der Erforschung der Arktis und der Nordseeroute. Zahlreiche Expeditionen, unter anderem unter der Leitung eines berühmten Geophysikers und Geographen Otto Julijewitsch Schmidt (1891–1956), hinsichtlich der Breite der wissenschaftlichen Programme, der Bedeutung ihrer Ergebnisse für die Volkswirtschaft und Wissenschaft und zugleich der Komplexität der natürlichen Bedingungen, unter denen sie durchgeführt wurden, waren sie praktisch unübertroffen. Zwei Ereignisse stechen besonders hervor: die Arbeit der ersten driftenden wissenschaftlichen Station „Nordpol“ in den Jahren 1937–1938, die später als „SP-1“ bekannt wurde, und die Drift des Eisbrechers Dampfschiff „Georgy Sedov“ in den Jahren 1937-1940. 
Bis 1937 hatte sich eine beträchtliche Menge an Informationen über die Art und den Zustand der Eisbedeckung und das Wetter in den Randmeeren der Arktis angesammelt. Es gab jedoch fast keine Informationen über Naturphänomene in der zentralen Arktis, was die Entwicklung der Nordseeroute verzögerte. Dieser „weiße Fleck“ sollte von der wissenschaftlichen Station „SP-1“ erkundet werden, die auf der Eisscholle landete. Als Teil der Station arbeiteten die Polarforscher Iwan Papanin, Pjotr Schirschow, Jewgeni Fjodorow und Ernst Krenkel. Forscher haben die Tiefen des Arktischen Ozeans vermessen und erstmals festgestellt Meerestiefe in der Nähe des Nordpols, gemessen an verschiedenen Horizonten Temperatur, Strömungen, studiert Zusammensetzung des Wassers, Bestimmung der Schwerkraft, durchgeführt meteorologische, magnetometrische, biologische und andere Beobachtungen. Die Ergebnisse der Arbeit der SP-1-Station widerlegten viele Vorstellungen von Weltwissenschaftlern über die Arktis.
Man fand heraus, dass In der Nähe des Nordpols gibt es keine Inseln oder Land, aber es gibt Leben. Komplett installiert neue Muster in Wetterphänomenen und atmosphärischen Prozessen in der zentralen Arktis. Unter Wissenschaftlern herrschte die Meinung, dass über dem Polarbecken – der sogenannten „Kältekappe“ – das ganze Jahr über stabiles kaltes Wetter mit hohem Druck herrscht. Es stellte sich heraus, dass in der Polarregion eine relativ warme Luftmasse zirkuliert und ebenso häufig Wirbelstürme auftreten Wie auf dem Festland bringt es instabiles Wetter, Regen, Schnee, Nebel und starke Winde.
Im Jahr 1937 wurden die eisbrechenden Dampfschiffe Sadko, Malygin und Georgy Sedov in der Nähe der Neusibirischen Inseln im Eis eingeschlossen.. Dem Eisbrecher „Ermak“ gelang es, die „Sadko“ und „Malygina“ aus der Eisgefangenschaft zu befreien. Der Eisbrecher Georgy Sedov durchquerte zusammen mit Treibeis das gesamte Zentralarktische Becken und wurde 1940 in die Grönlandsee verschleppt.
Einem einfachen eisbrechenden Dampfschiff, das nicht auf die Bedingungen einer längeren Eisdrift vorbereitet war, gelang es nicht nur, das Weltberühmte zu wiederholen Drift auf Fram. Fridtjof Nansen (1893–1896) – norwegischer Polarforscher, Zoologe, Begründer einer neuen Wissenschaft – der physikalischen Ozeanographie, sondern auch dem Nordpol näher kommen. In hohen Breiten blieb Georgy Sedov doppelt so lange wie die norwegische Fram und dreimal so lange wie die SP-1-Station. Sowjetisch Matrosen der „Georgy Sedov“„Unter dem Kommando von Kapitän K.S. Badigin ist es uns gelungen, die Schwierigkeiten der Eisdrift zu überwinden.
Die durch die Driften von „SP-1“ und „Georgy Sedov“ gewonnenen wissenschaftlichen Daten spielten eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der arktischen Navigation und Umwandlung der Nordseeroute in eine funktionierende Transportroute.
Die Nachkriegszeit ist geprägt von einer intensiven, breiten und umfassenden Erforschung aller Bereiche des Weltozeans. Eine Reihe ozeanologischer wissenschaftlicher Einrichtungen wurde gegründet. Einer der Drift-Teilnehmer der Station „SP-1“ Pjotr Petrowitsch Schirschow organisierte und leitete das Institut für Ozeanologie der Akademie der Wissenschaften der UdSSR. Jetzt trägt das Institut seinen Namen. 1949 wurde ein Expeditionsforschungsschiff davon Institut "Vityaz" - Flaggschiff der sowjetischen Forschungsflotte. Er studierte die Natur, enthüllte ihre verborgenen Geheimnisse, besuchte unbekannte Gebiete des Weltozeans, näherte sich den Küsten ferner Inseln, erkundete die größten Tiefen, befand sich im Bermuda-Dreieck und ging Taifunen und Stürmen entgegen. 
Der berühmte russische Wissenschaftler Nikolai Nikolaevich Miklouho-Maclay segelte auf der ersten „Vityaz“, Russischer Ethnograph, Anthropologe, Biologe und Reisender, der die indigene Bevölkerung Südostasiens, Australiens und Ozeaniens untersuchte (1870–1880er Jahre).
Auf dem zweiten Vityaz erkundete S. O. Makarov den Pazifischen Ozean. Dritter „Vityaz“ nahm an vielen internationalen Expeditionen teil. Mit dem dritten „Vityaz“„Damit ist eine ganze Ära der Entdeckungen und Forschungen im Weltozean verbunden. Während der Expedition wurde Leben in maximalen Tiefen entdeckt, Tiefseekämme, Gräben, Berge, Strömungen entdeckt und die größte Tiefe des Weltozeans bestimmt. Die Vityaz unternahm ihre letzte, fünfundsechzigste Reise im Jahr 1979.
1982 wurde der vierte Vityaz in Dienst gestellt„ist das modernste Forschungsschiff der Welt, ausgestattet mit der neuesten Wissenschaft und Technologie. An Bord befinden sich bemannte und ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge und andere Tiefseegeräte, die es Forschern ermöglichen, in die Tiefen des Ozeans abzutauchen.
Neben der Vityaz erforschen viele moderne Wissenschaftsschiffe die Geheimnisse der Meere und Ozeane: „Michail Lomonossow“, „Akademiker Kurtschatow“, „Dmitri Mendelejew“, „Akademiker Wernadski“, „Akademiker Sergej Koroljow“, „Kosmonaut Wladimir Komarow“ usw. 
Sie werden zu Recht als moderne schwimmende Forschungsinstitute bezeichnet.
Der Mensch erforscht den Ozean schon seit langem, doch der Ozean birgt noch immer viele Geheimnisse. Die komplexe Konfiguration der Küsten, variable Tiefen, wechselnde Wetter- und Klimabedingungen sowie andere terrestrische und kosmische Faktoren, die die Beschaffenheit des Ozeans beeinflussen – all das erschwert die Forschung. Selbst die „Inventur“ ist noch nicht abgeschlossen. Experten entdecken und beschreiben jedes Jahr neue Seeberge, Schluchten, Ebenen sowie im Ozean auftretende Prozesse und Phänomene, entdecken der Wissenschaft unbekannte Tier- und Pflanzenarten und entdecken neue Bodenschätze. Kam den Tiefenforschern zu Hilfe Weltraumtechnologie.
Welche Wissenschaften erforschen den Weltozean!
Viele Wissenschaften sind an der Erforschung und Erforschung der Weltmeere beteiligt. Die wichtigsten sind die Ozeanologie, die verschiedene physikalische, chemische, biologische und geologische Prozesse und ihre Beziehungen zur Atmosphäre untersucht. Zu den ozeanologischen Disziplinen gehören Meeresphysik, Meereschemie, Meeresbiologie und andere verwandte Disziplinen.
Die Ozeanphysik ist eine Wissenschaft, die die Wechselwirkungsmuster zwischen dem Ozean und der Atmosphäre untersucht (hydrothermale Dynamik, Akustik und Optik des Ozeans, Untersuchung seiner Radioaktivität und des elektromagnetischen Feldes darin).
Die Ozeanchemie ist eine Wissenschaft, die die Muster des Austauschs und der Umwandlung chemischer Substanzen im Ozean und die Bildung seiner Stabilität ermittelt.
Die Meeresbiologie ist eine Wissenschaft, die die Muster der Bildung und Bewertung von Biomasse und Jahresproduktivität der wichtigsten Organismenarten sowie die Möglichkeiten zur Steuerung der biologischen Produktivität des Ozeans aufklärt. Die Meeresgeologie ist die Wissenschaft, die sich mit der Identifizierung von Entwicklungsmustern geologischer Prozesse auf und unter dem Meeresboden und der Bildung von Mineralvorkommen beschäftigt.
Ozeanographie ist eine Wissenschaft, die die physikalischen und chemischen Eigenschaften der aquatischen Umwelt, die Muster physikalischer und chemischer Prozesse und Phänomene im Weltozean in ihrer Wechselwirkung mit der Atmosphäre, dem Land und dem Boden untersucht und beschreibt.
Einer der Zweige der Ozeanologie ist Meereshydrographie. Sie untersucht den Meeresboden und die Möglichkeiten der Nutzung natürlicher Meeresressourcen. Ergebend hydrografisch Werke, Seekarten und Wegbeschreibungen (Führer mit empfohlenen Kursen), Beschreibungen von Küsten und Häfen, Ankerplätzen, Leuchttürmen und Navigationszeichen werden erstellt; Ohne diese Vorteile fährt kein einziges Schiff zur See.
Der Weltozean, der 71 % der Erdoberfläche bedeckt, überrascht durch die Komplexität und Vielfalt der darin ablaufenden Prozesse.
Von der Oberfläche bis in die größten Tiefen ist das Meerwasser in ständiger Bewegung. Diese komplexen Wasserbewegungen, von riesigen Meeresströmungen bis hin zu kleinsten Wirbeln, werden durch Gezeitenkräfte angeregt und dienen als Ausdruck der Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Ozean.
Die Meereswassermasse in niedrigen Breiten sammelt die von der Sonne empfangene Wärme und überträgt diese Wärme an hohe Breiten. Die Umverteilung der Wärme wiederum regt bestimmte atmosphärische Prozesse an. So entstehen im Bereich der Konvergenz kalter und warmer Strömungen im Nordatlantik starke Wirbelstürme. Sie erreichen Europa und bestimmen oft das Wetter im gesamten Gebiet bis zum Ural.
Die lebende Materie des Ozeans ist in der Tiefe sehr ungleichmäßig verteilt. In verschiedenen Bereichen des Ozeans hängt die Biomasse von den klimatischen Bedingungen und der Versorgung der Oberflächengewässer mit Stickstoff- und Phosphorsalzen ab. Der Ozean ist die Heimat einer großen Vielfalt an Pflanzen und Tieren. Von Bakterien und einzelligen Grünalgen des Phytoplanktons bis hin zu den größten Säugetieren der Erde – Walen, deren Gewicht 150 Tonnen erreicht. Alle lebenden Organismen bilden ein einziges biologisches System mit ihren eigenen Existenz- und Evolutionsgesetzen.
Lockere Sedimente sammeln sich sehr langsam am Meeresboden an. Dies ist die erste Stufe bei der Bildung von Sedimentgesteinen. Damit an Land arbeitende Geologen die geologische Geschichte eines bestimmten Territoriums richtig entschlüsseln können, ist es notwendig, moderne Sedimentationsprozesse im Detail zu untersuchen.
Wie sich in den letzten Jahrzehnten herausstellte, ist die Erdkruste unter dem Ozean sehr mobil. Auf dem Meeresboden bilden sich Gebirgszüge, tiefe Rift-Täler und Vulkankegel. Mit einem Wort, der Meeresboden „lebt“ heftig, und dort kommt es oft zu so starken Erdbeben, dass riesige, verheerende Tsunamiwellen schnell über die Meeresoberfläche laufen.
Beim Versuch, die Natur des Ozeans – dieser grandiosen Sphäre der Erde – zu erforschen, stoßen Wissenschaftler auf gewisse Schwierigkeiten, zu deren Überwindung sie die Methoden aller grundlegenden Naturwissenschaften anwenden müssen: Physik, Chemie, Mathematik, Biologie, Geologie. Die Ozeanologie wird üblicherweise als eine Vereinigung verschiedener Wissenschaften bezeichnet, als eine Föderation von Wissenschaften, die durch den Forschungsgegenstand vereint sind. Dieser Ansatz zur Erforschung der Natur des Ozeans spiegelt sich in dem natürlichen Wunsch wider, tiefer in seine Geheimnisse einzudringen, und dem dringenden Bedürfnis, die charakteristischen Merkmale seiner Natur tief und umfassend zu kennen.
Diese Probleme sind sehr komplex und müssen von einem großen Team von Wissenschaftlern und Spezialisten gelöst werden. Um uns genau vorzustellen, wie dies geschieht, betrachten wir die drei aktuellsten Bereiche der ozeanologischen Wissenschaft:
- Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre;
- biologische Struktur des Ozeans;
- Geologie des Meeresbodens und seiner Bodenschätze.
Das älteste sowjetische Forschungsschiff „Vityaz“ hat viele Jahre unermüdlicher Arbeit geleistet. Es kam im Kaliningrader Seehafen an. Der 65. Abschiedsflug, der mehr als zwei Monate dauerte, endete.
Hier ist der letzte „laufende“ Eintrag im Schiffslogbuch eines Veteranen unserer ozeanografischen Flotte, der auf über dreißigjährigen Reisen mehr als eine Million Meilen hinter dem Heck zurückließ.
In einem Gespräch mit einem Prawda-Korrespondenten stellte der Leiter der Expedition, Professor A. A. Aksenov, fest, dass der 65. Flug der Vityaz wie alle vorherigen erfolgreich verlaufen sei. Umfangreiche Forschungen in den Tiefseegebieten des Mittelmeers und des Atlantischen Ozeans haben neue wissenschaftliche Daten hervorgebracht, die unser Wissen über das Leben im Meer bereichern werden.
Vityaz wird vorübergehend in Kaliningrad ansässig sein. Es wird erwartet, dass es dann die Grundlage für die Schaffung eines Museums der Weltmeere bilden wird.
Seit mehreren Jahren arbeiten Wissenschaftler aus vielen Ländern am internationalen Projekt PIGAP (Programm zur Untersuchung globaler atmosphärischer Prozesse). Ziel dieser Arbeit ist es, eine zuverlässige Methode zur Wettervorhersage zu finden. Wie wichtig das ist, muss nicht erklärt werden. Es wird möglich sein, im Voraus über Dürre, Überschwemmungen, Regenfälle, starke Winde, Hitze und Kälte Bescheid zu wissen ...
Bisher kann niemand eine solche Prognose abgeben. Was ist die Hauptschwierigkeit? Es ist unmöglich, die Wechselwirkungsprozesse zwischen Ozean und Atmosphäre mit mathematischen Gleichungen genau zu beschreiben.
Fast das gesamte Wasser, das in Form von Regen und Licht an Land fällt, gelangt über die Meeresoberfläche in die Atmosphäre. Das Meerwasser in den Tropen wird sehr heiß und Strömungen transportieren diese Wärme in hohe Breiten. Über dem Ozean entstehen riesige Wirbel – Wirbelstürme, die das Wetter an Land bestimmen.
Der Ozean ist die Küche des Wetters... Es gibt jedoch nur sehr wenige permanente Wetterbeobachtungsstationen im Ozean. Dabei handelt es sich um einige Inseln und mehrere automatische Schwimmstationen.
Wissenschaftler versuchen, ein mathematisches Modell der Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre zu erstellen, aber es muss real und genau sein, und dafür fehlen Daten über den Zustand der Atmosphäre über dem Ozean.
Eine Lösung wurde gefunden, indem sehr genaue und kontinuierliche Messungen in einem kleinen Bereich des Ozeans von Schiffen, Flugzeugen und meteorologischen Satelliten aus durchgeführt wurden. Ein solches internationales Experiment namens „Tropex“ wurde 1974 im tropischen Atlantik durchgeführt und dabei sehr wichtige Daten für die Erstellung eines mathematischen Modells gewonnen.
Es ist notwendig, das gesamte Strömungssystem im Ozean zu kennen. Strömungen transportieren Wärme (und Kälte) sowie nahrhafte Mineralsalze, die für die Entwicklung des Lebens notwendig sind. Schon vor langer Zeit begannen Seeleute, Informationen über Strömungen zu sammeln. Es begann im 15.-16. Jahrhundert, als Segelschiffe ins offene Meer fuhren. Heutzutage wissen alle Segler, dass detaillierte Karten der Oberflächenströmungen existieren und nutzen diese. Allerdings wurden in den letzten 20 bis 30 Jahren Entdeckungen gemacht, die zeigen, wie ungenau aktuelle Karten sind und wie komplex das Gesamtbild der Ozeanzirkulation ist.
In der Äquatorzone des Pazifischen und Atlantischen Ozeans wurden starke Tiefenströmungen erforscht, gemessen und kartiert. Sie sind im Pazifik als Cromwell-Strom und im Atlantischen Ozean als Lomonossow-Strom bekannt.
Im Westatlantik wurde der tiefe Antilo-Guayana-Gegenstrom entdeckt. Und unter dem berühmten Golfstrom befand sich der Gegengolfstrom.
1970 führten sowjetische Wissenschaftler eine sehr interessante Studie durch. Im tropischen Atlantik wurde eine Reihe von Bojenstationen installiert. An jeder Station wurden kontinuierlich Strömungen in verschiedenen Tiefen aufgezeichnet. Die Messungen dauerten sechs Monate, und im Messgebiet wurden regelmäßig hydrologische Untersuchungen durchgeführt, um Daten über das allgemeine Muster der Wasserbewegung zu erhalten. Nach der Verarbeitung und Zusammenfassung der Messmaterialien ergab sich ein sehr wichtiges Gesamtmuster. Es zeigt sich, dass die bisher bestehende Vorstellung von der relativ gleichmäßigen Beschaffenheit der konstanten Passatwindströmung, die durch nördliche Passatwinde angeregt wird, nicht der Realität entspricht. Diesen Bach, diesen riesigen Fluss mit flüssigen Ufern gibt es nicht.
Riesige Wirbel und Strudel mit einer Größe von Dutzenden und sogar Hunderten von Kilometern bewegen sich in der Zone der Passatwindströmung. Das Zentrum eines solchen Wirbels bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 cm/s, an der Peripherie des Wirbels ist die Strömungsgeschwindigkeit jedoch viel höher. Diese Entdeckung sowjetischer Wissenschaftler wurde später von amerikanischen Forschern bestätigt, und 1973 wurden ähnliche Wirbel bei sowjetischen Expeditionen im Nordpazifik entdeckt.
1977-1978 Ein spezielles Experiment wurde durchgeführt, um die Wirbelstruktur von Strömungen in der Sargassosee-Region im westlichen Nordatlantik zu untersuchen. In einem großen Gebiet haben sowjetische und amerikanische Expeditionen 15 Monate lang kontinuierlich Strömungen gemessen. Dieses riesige Material wurde noch nicht vollständig analysiert, aber die Formulierung des Problems selbst erforderte umfangreiche, speziell konzipierte Messungen.
Besonderes Augenmerk liegt auf den sogenannten synoptischen Wirbeln im Ozean, da diese den größten Anteil der Strömungsenergie tragen. Folglich können ihre sorgfältigen Untersuchungen Wissenschaftler der Lösung des Problems der langfristigen Wettervorhersage deutlich näher bringen.
In den letzten Jahren wurde ein weiteres interessantes Phänomen im Zusammenhang mit Meeresströmungen entdeckt. Östlich und westlich der mächtigen Meeresströmung Golfstrom wurden sehr stabile sogenannte Ringe (Ringe) entdeckt. Wie ein Fluss weist der Golfstrom starke Biegungen (Mäander) auf. An einigen Stellen schließen sich die Mäander und es entsteht ein Ring, in dem sich die Temperatur des Bodens am Rand und in der Mitte stark unterscheidet. Solche Ringe wurden auch am Rande des mächtigen Kuroshio-Stroms im nordwestlichen Teil des Pazifischen Ozeans entdeckt. Spezielle Beobachtungen von Ringen im Atlantischen und Pazifischen Ozean zeigten, dass diese Formationen sehr stabil sind und 2-3 Jahre lang einen signifikanten Unterschied in der Wassertemperatur an der Peripherie und im Inneren des Rings aufrechterhalten.
1969 wurden erstmals spezielle Sonden eingesetzt, um Temperatur und Salzgehalt in verschiedenen Tiefen kontinuierlich zu messen. Zuvor wurde die Temperatur mit Quecksilberthermometern an mehreren Stellen in unterschiedlichen Tiefen gemessen und in Bathometern Wasser aus der gleichen Tiefe gefördert. Anschließend wurde der Salzgehalt des Wassers bestimmt und die Werte für Salzgehalt und Temperatur in einer Grafik aufgetragen. Es wurde die Verteilung dieser Wassereigenschaften über die Tiefe ermittelt. Messungen an einzelnen Punkten (diskret) ließen nicht einmal annehmen, dass sich die Wassertemperatur mit der Tiefe so komplex ändert, wie es kontinuierliche Messungen mit einer Sonde zeigen.
Es stellte sich heraus, dass die gesamte Wassermasse von der Oberfläche bis in große Tiefen in dünne Schichten unterteilt ist. Der Temperaturunterschied benachbarter horizontaler Schichten erreicht mehrere Zehntel Grad. Diese mehrere Zentimeter bis mehrere Meter dicken Schichten bestehen manchmal mehrere Stunden lang, manchmal verschwinden sie innerhalb weniger Minuten.
Die ersten Messungen im Jahr 1969 schienen für viele ein Zufallsphänomen im Ozean zu sein. Es sei unmöglich, sagten die Skeptiker, dass die mächtigen Wellen und Strömungen des Ozeans das Wasser nicht vermischen. Doch als in den Folgejahren im gesamten Ozean die Wassersäule mit präzisen Instrumenten sondiert wurde, stellte sich heraus, dass die dünnschichtige Struktur der Wassersäule überall und immer zu finden war. Die Gründe für dieses Phänomen sind nicht ganz klar. Bisher erklären sie es so: Aus dem einen oder anderen Grund treten in der Wassersäule zahlreiche recht klare Grenzen auf, die Schichten unterschiedlicher Dichte trennen. An der Grenze zweier Schichten unterschiedlicher Dichte entstehen sehr leicht innere Wellen, die das Wasser vermischen. Bei der Zerstörung innerer Wellen entstehen neue homogene Schichten und die Grenzen der Schichten bilden sich in anderen Tiefen. Dieser Vorgang wird also viele Male wiederholt, die Tiefe und Dicke der Schichten mit scharfen Grenzen ändern sich, aber der allgemeine Charakter der Wassersäule bleibt unverändert.
1979 begann die experimentelle Phase des Internationalen Programms zur Erforschung globaler atmosphärischer Prozesse (PIGAP). Mehrere Dutzend Schiffe, automatische Beobachtungsstationen im Ozean, Spezialflugzeuge und meteorologische Satelliten – diese ganze Vielfalt an Forschungsgeräten ist im gesamten Weltmeer im Einsatz. Alle Teilnehmer dieses Experiments arbeiten nach einem einzigen vereinbarten Programm, sodass durch den Vergleich der Materialien des internationalen Experiments ein globales Modell des Zustands der Atmosphäre und des Ozeans erstellt werden kann.
Wenn wir bedenken, dass neben der allgemeinen Aufgabe, eine zuverlässige Methode zur langfristigen Wettervorhersage zu finden, auch die Kenntnis vieler besonderer Fakten erforderlich ist, erscheint die allgemeine Aufgabe der Meeresphysik sehr, sehr komplex: Messmethoden, Instrumente, deren Betrieb auf der Verwendung modernster elektronischer Schaltkreise basiert, stellen eine recht schwierige Verarbeitung der empfangenen Informationen unter obligatorischer Verwendung eines Computers dar; Konstruktion sehr komplexer und origineller mathematischer Modelle von Prozessen, die sich in der Wassersäule des Ozeans und an der Grenze zur Atmosphäre entwickeln; Durchführung umfangreicher Experimente in charakteristischen Bereichen des Ozeans. Dies sind die allgemeinen Merkmale der modernen Forschung auf dem Gebiet der Ozeanphysik.
Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei der Untersuchung lebender Materie im Ozean. Vor relativ kurzer Zeit wurden die notwendigen Materialien für eine allgemeine Charakterisierung der biologischen Struktur des Ozeans gewonnen.
Erst 1949 wurde Leben in Tiefen von mehr als 6000 m entdeckt. Später erwies sich die Tiefseefauna – die Ultra-Abyssal-Fauna – als sehr interessantes Objekt spezieller Forschung. In solchen Tiefen sind die Lebensbedingungen im geologischen Zeitmaßstab sehr stabil. Basierend auf der Ähnlichkeit der ultraabyssalen Fauna ist es möglich, die früheren Verbindungen einzelner Ozeanbecken herzustellen und die geografischen Bedingungen der geologischen Vergangenheit wiederherzustellen. Durch den Vergleich der Tiefseefauna des Karibischen Meeres und des östlichen Pazifischen Ozeans haben Wissenschaftler beispielsweise festgestellt, dass es in der geologischen Vergangenheit keinen Isthmus von Panama gab.
Etwas später wurde eine erstaunliche Entdeckung gemacht – eine neue Tierart wurde im Ozean entdeckt – Pogonophora. Eine gründliche Untersuchung ihrer Anatomie und systematische Klassifizierung bildeten den Inhalt eines der herausragenden Werke der modernen Biologie – der Monographie „Pogonophoren“ von A. V. Ivanov. Diese beiden Beispiele zeigen, wie schwierig es war, die Verteilung des Lebens im Ozean und vor allem die allgemeinen Funktionsmuster der biologischen Systeme des Ozeans zu untersuchen.
Durch den Vergleich unterschiedlicher Fakten und den Vergleich der Biologie der Hauptgruppen von Pflanzen und Tieren sind Wissenschaftler zu wichtigen Schlussfolgerungen gelangt. Es stellte sich heraus, dass die gesamte biologische Produktion des Weltmeeres etwas geringer war als der ähnliche Wert, der die gesamte Landfläche charakterisiert, obwohl die Meeresfläche 2,5-mal größer als die Landfläche ist. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Gebiete mit hoher biologischer Produktivität die Peripherie des Ozeans und Gebiete mit ansteigendem Tiefenwasser sind. Der Rest des Ozeans ist eine nahezu leblose Wüste, in der nur große Raubtiere zu finden sind. Nur kleine Korallenatolle erweisen sich als isolierte Oasen in der Ozeanwüste.
Eine weitere wichtige Erkenntnis betrifft die allgemeinen Eigenschaften der Nahrungsnetze im Ozean. Das erste Glied in der Nahrungskette ist das einzellige Phytoplankton der Grünalge. Der nächste Link ist Zooplankton, dann planktivierende Fische und Raubtiere. Milchtiere – Benthos, die auch als Nahrung für Fische dienen – sind unerlässlich.
Die Fortpflanzung ist auf jeder Ebene des Lebensmittelwerts so, dass die produzierte Biomasse zehnmal höher ist als ihr Verbrauch. Mit anderen Worten: 90 % des Phytoplanktons sterben auf natürliche Weise ab und nur 10 % dienen dem Zooplankton als Nahrung. Es wurde auch festgestellt, dass Zooplankton-Krebstiere auf der Suche nach Nahrung täglich vertikale Wanderungen durchführen. In jüngerer Zeit konnten in der Nahrung von Zooplankton-Krebstieren Bakterienklumpen entdeckt werden, die bis zu 30 % des Gesamtvolumens ausmachten. Das allgemeine Ergebnis der modernen Forschung in der Meeresbiologie ist, dass ein Ansatz gefunden und das erste mathematische Blockmodell des Ökosystems des offenen Ozeans erstellt wurde. Dies ist der erste Schritt zur künstlichen Regulierung der biologischen Produktivität des Ozeans.
Welche Methoden nutzen Biologen im Ozean?
Zunächst einmal eine Vielzahl von Angelgeräten. Mit speziellen Kegelnetzen werden kleine Planktonorganismen gefangen. Durch den Fischfang wird eine durchschnittliche Planktonmenge in Gewichtseinheiten pro Volumeneinheit Wasser gewonnen. Mit diesen Netzen können einzelne Horizonte der Wassersäule befischt oder Wasser aus einer bestimmten Tiefe an die Oberfläche „gefiltert“ werden. Bodentiere werden mit verschiedenen Werkzeugen gefangen, die über den Boden gezogen werden. Fische und andere Nektonorganismen werden mit Schleppnetzen im mittleren Wasserbereich gefangen.
Mit einzigartigen Methoden werden die Ernährungsbeziehungen verschiedener Planktongruppen untersucht. Organismen werden mit radioaktiven Substanzen „markiert“ und anschließend werden Menge und Häufigkeit der Beweidung im nächsten Glied der Nahrungskette bestimmt.
In den letzten Jahren wurden physikalische Methoden zur indirekten Bestimmung der Planktonmenge im Wasser eingesetzt. Eine dieser Methoden basiert auf der Verwendung eines Laserstrahls, der die Oberflächenwasserschicht im Ozean untersucht und Daten über die Gesamtmenge an Phytoplankton liefert. Eine weitere physikalische Methode basiert auf der Nutzung der Leuchtfähigkeit von Planktonorganismen – der Biolumineszenz. Ein spezielles Sondenbadometer wird in Wasser getaucht und während des Tauchgangs wird die Intensität der Biolumineszenz als Indikator für die Planktonmenge aufgezeichnet. Diese Methoden charakterisieren sehr schnell und vollständig die Verteilung von Plankton an mehreren Sondierungspunkten.
Ein wichtiges Element bei der Erforschung der biologischen Struktur des Ozeans ist die chemische Forschung. Der Gehalt an Nährstoffen (Mineralsalze von Stickstoff und Phosphor), gelöstem Sauerstoff und einer Reihe weiterer wichtiger Eigenschaften des Lebensraums von Organismen wird durch chemische Methoden bestimmt. Sorgfältige chemische Bestimmungen sind besonders wichtig bei der Untersuchung hochproduktiver Küstengebiete – Auftriebszonen. Hier kommt es bei regelmäßigen und starken Winden von der Küste zu einer starken Wasseransammlung, begleitet vom Aufstieg von Tiefenwasser und deren Verteilung im flachen Bereich des Schelfs. Tiefes Wasser enthält gelöste Mengen erheblicher Mengen an Mineralsalzen von Stickstoff und Phosphor. Dadurch gedeiht Phytoplankton in der Auftriebszone und es entsteht letztendlich ein Gebiet mit kommerziellen Fischansammlungen.
Die Vorhersage und Erfassung der spezifischen Beschaffenheit des Lebensraums in der Auftriebszone erfolgt mit chemischen Methoden. Damit wird in der Biologie in unserer Zeit die Frage nach akzeptablen und anwendbaren Forschungsmethoden umfassend gelöst. Während Forscher in großem Umfang traditionelle Methoden der Biologie nutzen, greifen sie zunehmend auf Methoden der Physik und Chemie zurück. Die Verarbeitung von Materialien sowie deren Verallgemeinerung in Form optimierter Modelle erfolgt mit Methoden der modernen Mathematik.
Auf dem Gebiet der Meeresgeologie wurden in den letzten 30 Jahren so viele neue Erkenntnisse gewonnen, dass viele traditionelle Vorstellungen radikal geändert werden mussten.
Noch vor 30 Jahren war es äußerst schwierig, die Tiefe des Meeresbodens zu messen. Es war notwendig, eine schwere Last mit einer an einem langen Stahlseil hängenden Last ins Wasser zu senken. Darüber hinaus waren die Ergebnisse oft fehlerhaft und die Punkte mit gemessenen Tiefen lagen Hunderte von Kilometern voneinander entfernt. Daher herrschte die Vorstellung vor, dass die riesigen Flächen des Meeresbodens riesige Ebenen seien.
Im Jahr 1937 wurde erstmals eine neue Methode zur Tiefenmessung eingesetzt, die auf dem Effekt der Reflexion eines Schallsignals vom Boden beruhte.
Das Prinzip der Tiefenmessung mit einem Echolot ist sehr einfach. Ein spezieller Vibrator, der im unteren Teil des Schiffsrumpfs angebracht ist, sendet pulsierende akustische Signale aus. Die Signale werden von der Bodenoberfläche reflektiert und vom Empfangsgerät des Echolots erfasst. Die Umlaufzeit des Signals hängt von der Tiefe ab, und während sich das Schiff bewegt, wird auf dem Band ein kontinuierliches Profil des Bodens gezeichnet. Eine Reihe solcher Profile, die durch relativ kurze Abstände voneinander getrennt sind, ermöglicht es, auf der Karte Linien gleicher Tiefe – Isobathen – zu zeichnen und das Bodenrelief darzustellen.
Tiefenmessungen mit Echoloten veränderten das bisherige Verständnis der Wissenschaftler über die Topographie des Meeresbodens.
Wie sieht es aus?
Von der Küste erstreckt sich ein Streifen, der Festlandsockel genannt wird. Die Tiefen auf dem Festlandsockel betragen normalerweise nicht mehr als 200–300 m.
In der oberen Zone des Festlandsockels kommt es zu einer kontinuierlichen und schnellen Veränderung des Reliefs. Unter dem Druck der Wellen zieht sich das Ufer zurück, gleichzeitig bilden sich unter Wasser große Ansammlungen von Trümmern. Hier entstehen große Vorkommen aus Sand, Kies und Kieselsteinen – hervorragendes Baumaterial, zerkleinert und sortiert von der Natur selbst. Verschiedene Nehrungen, Böschungen und Barren wiederum bauen an anderer Stelle die Küste auf, trennen Lagunen und blockieren Flussmündungen.
In der tropischen Zone des Ozeans, wo das Wasser sehr sauber und warm ist, wachsen grandiose Korallenstrukturen – Küsten- und Barriereriffe. Sie erstrecken sich über Hunderte von Kilometern. Korallenriffe bieten einer Vielzahl von Organismen Schutz und bilden zusammen ein komplexes und außergewöhnliches biologisches System. Mit einem Wort: Die obere Schelfzone „lebt“ mit einem lebendigen geologischen Leben.
In Tiefen von 100-200 m scheinen geologische Prozesse einzufrieren. Das Relief wird eingeebnet und am Boden gibt es viele Felsvorsprünge. Die Zerstörung von Gesteinen erfolgt sehr langsam.
An der dem Meer zugewandten Außenkante des Schelfs wird das Gefälle der Bodenoberfläche steiler. Manchmal erreichen die Hänge 40-50°. Dies ist ein Kontinentalhang. Seine Oberfläche ist von Unterwasserschluchten durchzogen. Hier finden intensive und teilweise katastrophale Prozesse statt. An den Hängen von Unterwasserschluchten sammelt sich Schlick an. Manchmal wird die Stabilität der Ansammlungen plötzlich unterbrochen und ein Schlammstrom stürzt über den Grund der Schlucht.
Der Schlammstrom erreicht die Mündung des Canyons, und hier lagert sich der Großteil des Sandes und der großen Trümmer ab und bildet einen Schwemmkegel – ein Unterwasserdelta. Jenseits des Kontinentalfußes entsteht ein Trübungsstrom. Oftmals sind einzelne Schwemmkegel miteinander verbunden und am Kontinentalfuß bildet sich ein durchgehender Streifen lockerer Sedimente großer Mächtigkeit.
53 % der Bodenfläche nimmt der Meeresboden ein, ein Gebiet, das bis vor Kurzem als Ebene galt. Tatsächlich ist das Relief des Meeresbodens recht komplex: Hebungen unterschiedlicher Struktur und Herkunft unterteilen ihn in riesige Becken. Die Größe der ozeanischen Becken lässt sich anhand mindestens eines Beispiels abschätzen: Die nördlichen und östlichen Becken des Pazifischen Ozeans nehmen eine Fläche ein, die größer ist als ganz Nordamerika.
Über einen großen Bereich der Becken selbst dominiert hügeliges Gelände, manchmal gibt es einzelne Seeberge. Die Meeresberge erreichen eine Höhe von 5–6 km und ihre Gipfel ragen oft über das Wasser hinaus.
In anderen Gebieten wird der Meeresboden von riesigen, sanften Wellen durchzogen, die mehrere hundert Kilometer breit sind. Typischerweise liegen auf diesen Wällen Vulkaninseln. Im Pazifischen Ozean gibt es beispielsweise die Hawaiianische Mauer, auf der sich eine Inselkette mit aktiven Vulkanen und Lavaseen befindet.
Vielerorts ragen Vulkankegel aus dem Meeresboden empor. Manchmal erreicht die Spitze eines Vulkans die Wasseroberfläche und dann erscheint eine Insel. Einige dieser Inseln werden nach und nach zerstört und unter Wasser versteckt.
Im Pazifischen Ozean wurden mehrere hundert Vulkankegel entdeckt, die auf ihren flachen Spitzen deutliche Spuren von Wellenbewegungen aufweisen und bis zu einer Tiefe von 1000–1300 m unter Wasser liegen.
Die Entwicklung von Vulkanen kann unterschiedlich sein. An der Spitze des Vulkans siedeln sich riffbildende Korallen an. Während die Korallen langsam sinken, bauen sie das Riff auf und mit der Zeit bildet sich eine Ringinsel – ein Atoll mit einer Lagune in der Mitte. Das Wachstum eines Korallenriffs kann sehr lange andauern. Auf einigen pazifischen Atollen wurden Bohrungen durchgeführt, um die Dicke der Korallenkalke zu bestimmen. Es stellte sich heraus, dass es 1500 erreichte. Das bedeutet, dass die Spitze des Vulkans langsam sank – über etwa 20.000 Jahre.
Durch die Untersuchung der Bodentopographie und der geologischen Struktur der festen Meereskruste kamen Wissenschaftler zu einigen neuen Schlussfolgerungen. Die Erdkruste unter dem Meeresboden erwies sich als deutlich dünner als auf den Kontinenten. Auf Kontinenten erreicht die Dicke der festen Erdhülle – der Lithosphäre – 50–60 km und im Ozean nicht mehr als 5–7 km.
Es stellte sich auch heraus, dass sich die Lithosphäre von Land und Ozean in der Gesteinszusammensetzung unterscheidet. Unter der Schicht aus lockerem Gestein – Produkten der Zerstörung der Landoberfläche – befindet sich eine dicke Granitschicht, unter der sich eine Basaltschicht befindet. Im Ozean gibt es keine Granitschicht und lose Sedimente liegen direkt auf den Basalten.
Noch wichtiger war die Entdeckung eines riesigen Gebirgssystems auf dem Meeresboden. Das Gebirgssystem der mittelozeanischen Rücken erstreckt sich über 80.000 km über alle Ozeane. Unterwasserkämme sind in ihrer Größe nur mit den größten Bergen an Land, beispielsweise dem Himalaya, vergleichbar. Die Kämme von Unterwasserkämmen werden in der Regel der Länge nach von tiefen Schluchten durchzogen, die auch Rift-Täler oder Rifts genannt werden. Ihr Fortgang lässt sich an Land verfolgen.
Wissenschaftler haben erkannt, dass das globale Grabensystem ein sehr wichtiges Phänomen in der geologischen Entwicklung unseres gesamten Planeten ist. Es begann eine Zeit der sorgfältigen Erforschung des Riftzonensystems, und bald wurden so wichtige Daten gewonnen, dass es zu einem drastischen Wandel in den Vorstellungen über die geologische Geschichte der Erde kam.
Jetzt haben sich Wissenschaftler wieder der halb vergessenen Hypothese der Kontinentalverschiebung zugewandt, die der deutsche Wissenschaftler A. Wegener zu Beginn des Jahrhunderts aufgestellt hatte. Es wurde ein sorgfältiger Vergleich der Konturen der durch den Atlantischen Ozean getrennten Kontinente durchgeführt. Gleichzeitig kombinierte der Geophysiker Ya. Bullard die Konturen Europas und Nordamerikas, Afrikas und Südamerikas nicht entlang der Küstenlinien, sondern entlang der Mittellinie des Kontinentalhangs, etwa entlang einer Isobathe von 1000 m. Die Umrisse beider Ufer des Der Ozean stimmte so genau überein, dass selbst eingefleischte Skeptiker nicht an der tatsächlichen enormen horizontalen Bewegung der Kontinente zweifeln konnten.
Besonders überzeugend waren die Daten, die bei geomagnetischen Untersuchungen im Bereich mittelozeanischer Rücken gewonnen wurden. Es stellte sich heraus, dass die ausgebrochene Basaltlava nach und nach zu beiden Seiten des Bergkamms wandert. Damit wurden direkte Belege für die Ausdehnung der Ozeane, die Ausbreitung der Erdkruste im Riftgebiet und damit einhergehend für die Kontinentalverschiebung gewonnen.
Tiefseebohrungen, die seit mehreren Jahren vom amerikanischen Schiff Glomar Challenger aus durchgeführt werden, haben die Tatsache der Ausdehnung der Ozeane erneut bestätigt. Sie ermittelten sogar die durchschnittliche Ausdehnung des Atlantischen Ozeans – mehrere Zentimeter pro Jahr.
Auch die erhöhte Seismizität und der erhöhte Vulkanismus an der Peripherie der Ozeane ließen sich erklären.
All diese neuen Daten dienten als Grundlage für die Erstellung einer Hypothese (oft als Theorie bezeichnet, weil ihre Argumente so überzeugend sind) über die Tektonik (Mobilität) lithosphärischer Platten.
Die ursprüngliche Formulierung dieser Theorie gehört den amerikanischen Wissenschaftlern G. Hess und R. Dietz. Später wurde es von sowjetischen, französischen und anderen Wissenschaftlern entwickelt und ergänzt. Die Bedeutung der neuen Theorie beruht auf der Idee, dass die starre Hülle der Erde – die Lithosphäre – in einzelne Platten unterteilt ist. Diese Platten erfahren horizontale Bewegungen. Die Kräfte, die Lithosphärenplatten in Bewegung setzen, werden durch Konvektionsströme erzeugt, also durch Ströme der tiefen feurigen flüssigen Substanz der Erde.
Mit der seitlichen Ausbreitung der Platten kommt es zur Bildung mittelozeanischer Rücken, auf deren Kämmen klaffende Riftrisse entstehen. Basaltische Lava fließt durch Risse.
In anderen Gebieten kommen Lithosphärenplatten näher und kollidieren. Bei diesen Kollisionen bewegt sich in der Regel die Kante einer Platte unter die andere. An der Peripherie der Ozeane sind solche modernen Unterschubzonen bekannt, in denen es häufig zu starken Erdbeben kommt.
Die Theorie der Plattentektonik wird durch viele Fakten gestützt, die in den letzten fünfzehn Jahren im Ozean gewonnen wurden.
Die allgemeine Grundlage moderner Vorstellungen über die innere Struktur der Erde und die in ihren Tiefen ablaufenden Prozesse ist die kosmogonische Hypothese des Akademiemitglieds O. Yu. Schmidt. Nach seinen Vorstellungen entstand die Erde, wie auch andere Planeten des Sonnensystems, durch das Zusammenkleben der kalten Substanz einer Staubwolke. Ein weiteres Wachstum der Erde erfolgte durch das Einfangen neuer Teile der Meteoritenmaterie beim Durchgang durch die Staubwolke, die einst die Sonne umgab. Als der Planet wuchs, sanken schwere (Eisen-)Meteoriten und leichte (Stein-)Meteoriten schwebten auf. Dieser Prozess (Trennung, Differenzierung) war so stark, dass die Substanz im Inneren des Planeten schmolz und in einen feuerfesten (schweren) Teil und einen schmelzbaren (leichteren) Teil aufgeteilt wurde. Gleichzeitig kam es auch im Erdinneren zu einer radioaktiven Erwärmung. All diese Prozesse führten zur Bildung eines schweren inneren Kerns, eines leichteren äußeren Kerns, eines unteren und oberen Mantels. Geophysikalische Daten und Berechnungen zeigen, dass im Inneren der Erde enorme Energie lauert, die tatsächlich zu entscheidenden Transformationen der festen Hülle – der Lithosphäre – fähig ist.
Basierend auf der kosmogonischen Hypothese von O. 10. Schmidt entwickelte der Akademiemitglied A.P. Vinogradov eine geochemische Theorie über die Entstehung des Ozeans. A.P. Vinogradov stellte durch genaue Berechnungen sowie Experimente zur Untersuchung der Differenzierung der geschmolzenen Substanz von Meteoriten fest, dass die Wassermasse des Ozeans und der Erdatmosphäre bei der Entgasung der Substanz des oberen Erdmantels entstanden ist. Dieser Prozess setzt sich auch in unserer Zeit fort. Im oberen Erdmantel findet tatsächlich eine kontinuierliche Differenzierung der Materie statt, und der schmelzbarste Teil davon dringt in Form von Basaltlava an die Oberfläche der Lithosphäre vor.
Die Vorstellungen über den Aufbau der Erdkruste und ihre Dynamik werden immer präziser.
1973 und 1974 Im Atlantik wurde eine ungewöhnliche Unterwasserexpedition durchgeführt. In einem vorab ausgewählten Bereich des Mittelatlantischen Rückens wurden Tiefseetauchgänge mit Tauchbooten durchgeführt und ein kleiner, aber sehr wichtiger Abschnitt des Meeresbodens im Detail untersucht.
Während der Vorbereitung der Expedition untersuchten die Wissenschaftler den Boden von Oberflächenschiffen aus, untersuchten die Bodentopographie im Detail und entdeckten ein Gebiet, in dem sich entlang des Kamms eines Unterwasserrückens eine tiefe Schlucht befand – ein Grabenbruch. Im gleichen Gebiet gibt es eine Transformationsstörung, die im Relief deutlich zum Ausdruck kommt und quer zum Gratkamm und zur Grabenschlucht verläuft.
Diese typische Bodenstruktur – ein Grabenbruch, eine Transformstörung, junge Vulkane – wurde von drei Unterwasserschiffen aus untersucht. An der Expedition nahmen das französische Bathyscaphe „Archimedes“ mit dem Spezialschiff „Marseille Le Bihan“ zur Unterstützung seiner Arbeit, das französische U-Boot „Siana“ mit dem Schiff „Norua“, das amerikanische Forschungsschiff „Knorr“ und das amerikanische U-Boot „Alvin“ teil das Schiff „Lulu“ .
Insgesamt wurden in zwei Saisons 51 Tiefseetauchgänge durchgeführt.
Bei Tiefseetauchgängen bis zu einer Tiefe von 3000 m stießen die Besatzungen von Unterwasserschiffen auf einige Schwierigkeiten.
Das erste, was die Forschung zunächst erheblich erschwerte, war die Unfähigkeit, den Standort des Unterwasserfahrzeugs in stark zergliedertem Gelände zu bestimmen.
Das Unterwasserfahrzeug musste sich bewegen und dabei einen Abstand vom Boden von nicht mehr als 5 m einhalten. An steilen Hängen und beim Durchqueren enger Täler konnten das Bathyscaphe und die U-Boote das akustische Beacon-System nicht nutzen, da Unterwasserberge den Signaldurchgang verhinderten. Aus diesem Grund wurde auf Versorgungsschiffen ein Bordsystem in Betrieb genommen, mit dessen Hilfe der genaue Standort des Unterwasserschiffes ermittelt werden konnte. Das Versorgungsschiff überwachte das Unterwasserfahrzeug und kontrollierte seine Bewegung. Manchmal bestand eine direkte Gefahr für das Unterwasserfahrzeug, und eines Tages kam es zu einer solchen Situation.
Am 17. Juli 1974 blieb das U-Boot Alvin buchstäblich in einem engen Spalt stecken und versuchte zweieinhalb Stunden lang, aus der Falle zu entkommen. Die Alvin-Crew zeigte erstaunlichen Einfallsreichtum und Gelassenheit – nachdem sie die Falle verlassen hatte, tauchte sie nicht auf, sondern setzte die Erkundung noch zwei Stunden lang fort.
Neben direkten Beobachtungen und Messungen von Tauchbooten aus, Fotografieren und Sammeln von Proben wurden im Expeditionsgebiet Bohrungen vom berühmten Spezialschiff Glomar Challenger aus durchgeführt.
Schließlich wurden vom Forschungsschiff Knorr aus regelmäßig geophysikalische Messungen durchgeführt, die die Arbeit der Tauchbeobachter ergänzten.
Als Ergebnis wurden 91 km Routenbeobachtungen durchgeführt, 23.000 Fotos in einem kleinen Bereich des Bodens gemacht, mehr als 2 Tonnen Gesteinsproben gesammelt und mehr als 100 Videoaufnahmen gemacht.
Die wissenschaftlichen Ergebnisse dieser Expedition (bekannt als Famous) sind sehr wichtig. Erstmals wurden Unterwasserfahrzeuge nicht nur zur Beobachtung der Unterwasserwelt, sondern auch zur gezielten geologischen Forschung eingesetzt, ähnlich den detaillierten Untersuchungen, die Geologen an Land durchführen.
Zum ersten Mal wurde ein direkter Beweis für die Bewegung von Lithosphärenplatten entlang von Grenzen erbracht. Dabei wurde die Grenze zwischen der amerikanischen und der afrikanischen Platte erkundet.
Es wurde die Breite der Zone bestimmt, die sich zwischen den bewegten Lithosphärenplatten befindet. Überraschenderweise stellte sich heraus, dass diese Zone, in der die Erdkruste ein Risssystem bildet und Basaltlava auf die Bodenoberfläche fließt, also eine neue Erdkruste entsteht, weniger als einen Kilometer breit ist.
An den Hängen von Unterwasserhügeln wurde eine sehr wichtige Entdeckung gemacht. Bei einem der Tauchgänge des Tauchbootes Siana wurden an einem Hang zerklüftete lose Fragmente entdeckt, die sich stark von verschiedenen Fragmenten basaltischer Lava unterschieden. Nach dem Auftauchen der Siana wurde festgestellt, dass es sich um Manganerz handelte. Eine genauere Untersuchung des Gebiets, in dem Manganerze verbreitet sind, führte zur Entdeckung einer alten hydrothermalen Lagerstätte auf der Bodenoberfläche. Bei wiederholten Tauchgängen wurden neue Materialien gefunden, die beweisen, dass in diesem kleinen Bereich des Bodens tatsächlich Eisen- und Manganerze liegen, da Thermalwasser aus der Tiefe des Bodens an die Oberfläche des Bodens gelangt.
Während der Expedition traten viele technische Probleme auf und es kam zu Ausfällen, aber auch die wertvolle Erfahrung gezielter geologischer Forschung, die über zwei Saisons hinweg gesammelt wurde, ist ein wichtiges Ergebnis dieses außergewöhnlichen ozeanologischen Experiments.
Methoden zur Untersuchung der Struktur der Erdkruste im Ozean unterscheiden sich in einigen Merkmalen. Die Bodentopographie wird nicht nur mit Hilfe von Echoloten untersucht, sondern auch mit Side-Scan-Ortungsgeräten und speziellen Echoloten, die ein Bild des Reliefs innerhalb eines Streifens liefern, dessen Breite der Tiefe des Ortes entspricht. Diese neuen Methoden liefern genauere Ergebnisse und ermöglichen eine genauere Darstellung des Reliefs auf Karten.
Auf Forschungsschiffen werden gravimetrische Untersuchungen mit Bordgravimetern durchgeführt und magnetische Anomalien erfasst. Diese Daten ermöglichen eine Beurteilung der Struktur der Erdkruste unter dem Ozean. Die wichtigste Forschungsmethode ist die seismische Sondierung. Eine kleine Sprengladung wird in die Wassersäule gelegt und es kommt zu einer Explosion. Ein spezielles Empfangsgerät erfasst die Ankunftszeit der reflektierten Signale. Berechnungen ermitteln die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Longitudinalwellen, die durch eine Explosion in der Erdkruste verursacht werden. Charakteristische Geschwindigkeitswerte ermöglichen die Aufteilung der Lithosphäre in mehrere Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung.
Derzeit werden als Quelle pneumatische Geräte oder elektrische Entladungen verwendet. Im ersten Fall wird ein kleines Luftvolumen, das in einem speziellen Gerät mit einem Druck von 250-300 atm komprimiert wird, (fast augenblicklich) ins Wasser abgegeben. In geringer Tiefe dehnt sich die Luftblase stark aus und simuliert so eine Explosion. Die häufige Wiederholung solcher Explosionen, die durch ein sogenanntes Luftgewehr verursacht werden, ergibt ein kontinuierliches seismisches Sondierungsprofil und damit ein ziemlich detailliertes Profil der Struktur der Erdkruste über die gesamte Länge der Wende.
In ähnlicher Weise wird ein Profilograph mit elektrischem Entlader (Sparker) verwendet. Bei dieser Version seismischer Geräte ist die Leistung der Entladung, die Schwingungen anregt, normalerweise gering, und ein Sparker wird verwendet, um die Leistung und Verteilung nicht verfestigter Schichten von Bodensedimenten zu untersuchen.
Um die Zusammensetzung von Bodensedimenten zu untersuchen und Proben daraus zu gewinnen, werden verschiedene Systeme von Bodenrohren und Bodengreifern verwendet. Bodenrohre haben, je nach Forschungsaufgabe, unterschiedliche Durchmesser, tragen meist eine schwere Last für maximales Eindringen in den Boden, haben manchmal einen Kolben im Inneren und tragen am unteren Ende den einen oder anderen Kontaktgeber (Kernbrecher). Das Rohr wird bis zu der einen oder anderen Tiefe (normalerweise jedoch nicht mehr als 12–15 m) in Wasser und Sediment am Boden eingetaucht und der so entnommene Kern, üblicherweise Kern genannt, wird auf das Deck des Schiffes gehoben.
Bodengreifer, bei denen es sich um Greifgeräte handelt, scheinen einen kleinen Monolithen aus der Oberflächenschicht des Bodenbodens herauszuschneiden, der an das Deck des Schiffes geliefert wird. Es wurden selbstschwimmende Baggermodelle entwickelt. Sie machen ein Kabel und eine Deckwinde überflüssig und vereinfachen die Probenentnahme erheblich. In Küstenbereichen des Ozeans in geringer Tiefe werden vibrierende Kolbenbodenrohre eingesetzt. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, auf sandigen Böden Säulen mit einer Länge von bis zu 5 m zu erhalten.
Offensichtlich können nicht alle aufgeführten Geräte verwendet werden, um Proben (Kerne) von Bodengesteinen zu gewinnen, die verdichtet sind und eine Dicke von Dutzenden und Hunderten von Metern haben. Diese Proben werden mit herkömmlichen Bohrinseln gewonnen, die auf Schiffen montiert sind. Für relativ geringe Schelftiefen (bis 150-200 m) kommen Spezialschiffe zum Einsatz, die eine Bohranlage tragen und an der Bohrstelle auf mehreren Ankern montiert werden. Das Schiff wird an einem Punkt gehalten, indem die Spannung der Ketten eingestellt wird, die zu jedem der vier Anker führen.
In Tiefen von Tausenden Metern im offenen Ozean ist das Ankern eines Schiffes technisch unmöglich. Daher wurde eine spezielle dynamische Positionierungsmethode entwickelt.
Das Bohrschiff fährt zu einem bestimmten Punkt und die Genauigkeit der Standortbestimmung wird durch ein spezielles Navigationsgerät sichergestellt, das Signale von künstlichen Erdsatelliten empfängt. Dann wird unten ein recht komplexes Gerät wie ein akustisches Leuchtfeuer installiert. Die Signale dieses Leuchtfeuers werden von einem auf dem Schiff installierten System empfangen. Nach dem Empfang des Signals ermitteln spezielle elektronische Geräte die Verschiebung des Schiffes und geben sofort einen Befehl an die Triebwerke. Die erforderliche Propellergruppe wird eingeschaltet und die Position des Schiffes wiederhergestellt. Auf dem Deck eines Tiefbohrschiffes befindet sich ein Bohrturm mit einer Drehbohreinheit, einem großen Rohrsatz und einer speziellen Vorrichtung zum Heben und Verschrauben von Rohren.
Das Bohrschiff Glomar Challenger (bisher das einzige) führt Arbeiten an einem internationalen Tiefseebohrprojekt im offenen Ozean durch. Mehr als 600 Bohrlöcher wurden bereits gebohrt, wobei die größte Tiefe der Bohrlöcher 1300 m beträgt. Die Materialien aus Tiefseebohrungen haben so viele neue und unerwartete Fakten zu Tage gefördert, dass ein außerordentliches Interesse an ihrer Erforschung besteht. Bei der Untersuchung des Meeresbodens kommen viele verschiedene Techniken und Methoden zum Einsatz, und wir können in naher Zukunft mit der Entwicklung neuer Methoden mit neuen Messprinzipien rechnen.
Abschließend sei noch kurz auf eine Aufgabe des gesamten Meeresforschungsprogramms hingewiesen – die Erforschung der Umweltverschmutzung. Die Quellen der Meeresverschmutzung sind vielfältig. Einleitung von Industrie- und Haushaltsabwässern aus Küstenbetrieben und Städten. Die Zusammensetzung der Schadstoffe ist hier äußerst vielfältig: von Abfällen aus der Atomindustrie bis hin zu modernen synthetischen Reinigungsmitteln. Eine erhebliche Verschmutzung entsteht durch Einleitungen von Hochseeschiffen und manchmal durch katastrophale Ölverschmutzungen bei Unfällen von Tankern und Offshore-Ölquellen. Es gibt noch einen anderen Weg, den Ozean zu verschmutzen – über die Atmosphäre. Luftströmungen transportieren beispielsweise Blei über weite Strecken, das mit den Abgasen von Verbrennungsmotoren in die Atmosphäre gelangt. Beim Gasaustausch mit der Atmosphäre gelangt Blei ins Wasser und kommt beispielsweise in antarktischen Gewässern vor.
Die Definitionen der Verschmutzung sind nun in einem speziellen internationalen Beobachtungssystem organisiert. Dabei werden systematische Beobachtungen des Schadstoffgehalts im Wasser den jeweiligen Gefäßen zugeordnet.
Die am weitesten verbreitete Verschmutzung im Meer sind Erdölprodukte. Zur Kontrolle werden nicht nur chemische Bestimmungsmethoden eingesetzt, sondern meist optische Methoden. In Flugzeugen und Hubschraubern werden spezielle optische Geräte installiert, mit deren Hilfe die Grenzen des vom Ölfilm bedeckten Bereichs und sogar die Dicke des Films bestimmt werden.
Die Natur des Weltmeeres, dieses im übertragenen Sinne riesigen Ökosystems unseres Planeten, ist noch nicht ausreichend erforscht. Den Beweis für diese Einschätzung liefern neuere Entdeckungen in verschiedenen Bereichen der Ozeanologie. Die Methoden zur Untersuchung der Weltmeere sind sehr vielfältig. Zweifellos wird die Wissenschaft in Zukunft durch neue Entdeckungen bereichert werden, wenn neue Forschungsmethoden gefunden und angewendet werden.
Der Ozean war für den alten Menschen ein feindliches Element. Die Völker, die die Küsten der Meere und Ozeane bewohnten, waren nur damit beschäftigt, an Land gespülte Meeresfrüchte zu sammeln: essbare Algen, Schalentiere, Fische. Jahrhunderte vergingen und die Weiten des Ozeans öffneten sich der Menschheit immer mehr. Die Seefahrer der Antike – die Phönizier und Ägypter, die Bewohner der Inseln Kreta und Rhodos, die alten Völker, die die Küsten des Indischen und Pazifischen Ozeans bewohnten – hatten zu dieser Zeit ein gutes Verständnis für die vorherrschenden Winde, Meeresströmungen und Sturmphänomene erkennen und geschickt zur Navigation nutzen. Die Phönizier waren die ersten Seefahrer der Antike (3000 v. Chr.), über die bis heute Informationen vorliegen. Zunächst schwammen sie am Ufer entlang, ohne das Land aus den Augen zu verlieren. Schon damals dehnten die Phönizier, die an der Ostküste des Mittelmeers lebten, ihre Besitztümer weit nach Westen aus. Sie kannten das Rote Meer, den Persischen Golf und die Küsten Afrikas und gingen ohne Kompass, geleitet von den Sternen, aufs offene Meer. Die Mittel für Fernreisen könnten Flöße sein, und dann, laut dem berühmten norwegischen Wissenschaftler Thor Heyerdahl, Schilfboote. In Mesopotamien und im alten Indien wurden seetüchtige Schilfboote von beeindruckender Größe gebaut. Die Zentren eines solchen Schiffbaus befanden sich offenbar nur in Südamerika, Afrika und Indien. Vor einigen Jahrzehnten wurden in Indien nördlich von Bombay die Ruinen des Seehafens Lothal gefunden. In seinem östlichen Teil wurde eine riesige, mit Ziegeln ausgekleidete Werft (mit einer Fläche von 218,30 m2) ausgegraben. Weder in Hellas noch in Phönizien wurden solche Bauwerke gefunden; dieser Hafen ist etwa viereinhalbtausend Jahre alt. Auf der Insel Bahrain wurde ein noch älterer Hafen entdeckt. Solche Entdeckungen ermöglichten Wissenschaftlern die Vermutung, dass die Vorrangstellung der Schifffahrt bei den Phöniziern durch die Bewohner der Küste des Indischen Ozeans in Frage gestellt werden könnte.
In der Antike verliefen die Hauptrouten der an seinen Küsten lebenden Völker durch das Mittelmeer, von denen viele als erfahrene Seefahrer berühmt wurden. Die Griechen, die die Phönizier in der Vorherrschaft über das Meer ablösten, begannen während ihrer Reisen, Küstengebiete und die Natur des Meeres zu studieren und zu erschließen. Während der ersten Reisen der Griechen zu den Säulen des Herkules (Gibraltar) wurden viele griechische Kolonien gegründet (Massilia – heute Marseille, Neapolis – heute Neapel usw.). Bereits der Wissenschaftler und Reisende Herodot (5. Jahrhundert v. Chr.) argumentierte, dass der Indische und der Atlantische Ozean eins seien, und versuchte auch, das Wesen der Gezeiten zu erklären. Die alten Griechen bemerkten, dass Schiffe, die sich den Säulen des Herkules näherten, sich in einer Zone hoher Wellen mit wolkenlosem Himmel und keinem Wind befanden. Dieses Phänomen war für die alten Griechen erschreckend und nur wenige Draufgänger konnten diesem schrecklichen Element entgegentreten.
Die Werke von Strabo sprechen von der Einheit des Weltozeans. Der große Wissenschaftler der Antike, Ptolemaios, fasste in seinem Werk „Geographie“ alle geographischen Informationen dieser Zeit zusammen. Er erstellte eine geografische Karte in konischer Projektion und trug darauf alle damals bekannten geografischen Punkte ein – vom Atlantik bis Indochina. Ptolemaios behauptete die Existenz eines Ozeans westlich der Säulen des Herkules. Auch Aristoteles, der Lehrer Alexanders des Großen, fasste in seinem berühmten Werk „Meteorologie“ alle damals bekannten Informationen über den Ozean zusammen. Darüber hinaus zeigte er großes Interesse an den Tiefen des Meeres und der Ausbreitung von Schallsignalen in ihnen. Er erzählte dem jungen Alexander dem Großen davon und von den Vorteilen, die das Eindringen in die Wassertiefen mit sich bringen kann. Bis heute sind assyrische Flachreliefs erhalten, die Menschen zeigen, die versuchen, mit Ziegenfellen unter Wasser zu tauchen. In alten Chroniken heißt es, dass Alexander der Große auf Anraten seines Lehrers Aristoteles mehrere Stunden unter Wasser in einer gegossenen Kugel aus dickem Glas verbrachte. Nach solchen Experimenten Alexanders des Großen entstand der Beruf des Tauchers, der in den damaligen Seekriegen eine große Rolle spielte. Es gibt Informationen, dass es im antiken Rom ein spezielles Taucherkorps gab. Um mit ihren Agenten in belagerten Städten zu kommunizieren, schickten die Römer Taucher, die an ihren Armen dünne Bleiplatten mit eingravierten Depeschen trugen. Bereits im Mittelalter geriet die Taucherkunst völlig in Vergessenheit. Und erst mit dem Aufkommen der Renaissance und großen geographischen Entdeckungen wird es wiedergeboren. Der berühmte Leonardo da Vinci interessiert sich für die Entwicklung von Atemgeräten für das Tauchen in die Tiefen des Meeres.
Nach den Griechen kommt die Zeit der römischen Vorherrschaft auf See. Nachdem sie die Bewohner Karthagos besiegt hatten, eroberten die Römer den gesamten östlichen Teil des Mittelmeers und hinterließen eine detaillierte Beschreibung der eroberten Küstengebiete. Der römische Philosoph Seneca vertrat die Hypothese, dass die Erde und die Gewässer des Ozeans aus dem ursprünglichen Chaos hervorgegangen seien. Er hatte eine korrekte Vorstellung vom Feuchtigkeitsgleichgewicht auf der Erde und glaubte, dass die Verdunstung der Wassermenge entsprach, die durch Flüsse und Regen ins Meer geschüttet wurde. Diese Schlussfolgerung erlaubte ihm den Schluss, dass der Salzgehalt der Gewässer des Weltozeans konstant ist.
Im frühen Mittelalter unternahmen skandinavische Seefahrer (Normannen oder Wikinger) ihre Reisen, wohlwissend, dass es im Atlantischen Ozean Strömungen gab, wie die skandinavischen Sagen belegen.
Im Mittelalter kam es zu einer langen Pause in der Entwicklung des geographischen und ozeanografischen Wissens. Selbst früher bekannte Wahrheiten gerieten nach und nach in Vergessenheit. So geriet die Idee der Sphärizität der Erde in Vergessenheit und im 11. Jahrhundert wurden die eher perfekten Karten des Ptolemäus durch sehr primitive ersetzt. Obwohl in dieser Zeit Seereisen unternommen wurden (Reisen der Araber nach Indien und China, der Normannen nach Grönland und an die Küsten Nordostamerikas), wurden keine bedeutenden ozeanografischen Entdeckungen oder Verallgemeinerungen gemacht. Die Araber brachten aus China einen Kompass mit, mit dessen Hilfe große Erfolge in der Navigation erzielt wurden. Daher kann die Zeit der Erforschung von den alten Phöniziern bis zur Ära großer geographischer Entdeckungen als Vorgeschichte der wissenschaftlichen Erforschung des Ozeans bezeichnet werden.
Die Weiterentwicklung der Forschung ist mit großen geographischen Entdeckungen des späten 15. – frühen 16. Jahrhunderts verbunden. Zur Vorbereitung seiner Reise beobachtete X. Kolumbus als erster die Passatwinde über dem Atlantik und beobachtete Strömungen im offenen Ozean. Ende des 15. Jahrhunderts umrundete B. Dias das Kap der Guten Hoffnung, nannte es das Kap der Stürme und stellte fest, dass der Atlantische und der Indische Ozean miteinander verbunden sind. Sebastian Cabot, der Labrador und Neufundland nach den Normannen (1497-1498) entdeckte, war der erste, der den Golfstrom bewusst nutzte. Zu dieser Zeit wird auch der kalte Labradorstrom bekannt. Die erste Weltumsegelung von F. Magellan (1519-1522) bewies praktisch, dass die Erde eine Kugel ist und alle Ozeane miteinander verbunden sind. Gleichzeitig wurde das Verhältnis zwischen Land und Ozean bestimmt. Die Expedition von Vasco da Gama ebnete den Seeweg von Europa nach Indien. Unterwegs wurden Meeresströmungen, Wellenprozesse und Windrichtungen beobachtet.
Im 16.-18. Jahrhundert wurden zahlreiche Reisen in verschiedene Gebiete des Weltozeans unternommen und nach und nach sammelten sich Informationen auf dem Gebiet der Ozeanologie an. Hervorzuheben sind die Reisen von Vitus Bering und A. I. Chirikov (1728-1741), in deren Folge die Beringstraße (sekundär nach Semyon Dezhnev, 1648) eröffnet und die weiten Weiten des nördlichen Teils des Pazifischen Ozeans erkundet wurden , die Arbeit der Großen Nordexpedition (1734–1741) in den Meeren des Arktischen Ozeans (Tscheljuskin und andere) und drei Expeditionen von J. Cook (1768–1779), der den Pazifischen Ozean von der Antarktis (71. südlicher Breite) aus erkundete. zur Tschuktschensee in der Arktis. Auf all diesen Reisen wurden wichtige Informationen über die Hydrologie des Pazifischen und Arktischen Ozeans und ihrer Meere gesammelt.
Große geografische Entdeckungen zeigen, dass es der Ozean ist, der das Aussehen unseres Planeten bestimmt und die Natur aller seiner Teile beeinflusst. Seitdem erfährt der Ozean große Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern, Politikern und Ökonomen.
Im 19. Jahrhundert wurde die Expeditionserkundung der Weltmeere noch interessanter. Auf Inlands- und Auslandsreisen rund um die Welt wurden wertvolle ozeanographische Materialien gewonnen. Darunter sind die Reisen von I. F. Kruzenshtern und Yu. F. Lisyansky auf den Schiffen „Neva“ und „Nadezhda“ (1803-1806), die ozeanographische Tiefseebeobachtungen, Strömungsbestimmungen und Beobachtungen über dem Meeresspiegel durchführten, und die Reisen von O. E. Kotzebue, hervorstechen auf den Schiffen „Rurik“
(1815–1818) und „Enterprise“ (1823–1826). Besonders hervorzuheben ist die Expedition von F. F. Bellingshausen und M. P. Lazarev auf den Booten „Wostok“ und „Mirny“ in die Antarktis (1819-1821), die die Küsten der Antarktis entdeckte und einen großen Beitrag zur Erforschung des antarktischen Eises leistete ( deren Klassifizierung und physikalisch-chemische Eigenschaften).
Die grundlegende, umfassende und intensive wissenschaftliche Erforschung der Weltmeere begann jedoch erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, als eine nach der anderen ozeanographische Expeditionen auf Spezialschiffen ausgerüstet wurden. Dies wurde größtenteils durch praktische Überlegungen bestimmt.
Unter den Expeditionen ist die bedeutende Arbeit englischer Wissenschaftler an der Challenger-Korvette in den Jahren 1872-1876 hervorzuheben. Über dreieinhalb Jahre führten britische Wissenschaftler 362 Tiefseestudien in drei Ozeanen durch. Die auf der Challenger gesammelten Materialien waren so umfangreich, dass ihre Verarbeitung 20 Jahre dauerte und die veröffentlichten Ergebnisse der Expedition 50 Bände umfassten. Mit dieser Expedition ist der Beginn der modernen umfassenden Erforschung der Weltmeere verbunden.
In denselben Jahren führte der russische Marineoffizier K. S. Staritsky im Pazifischen Ozean umfassende Studien über die Tiefen des Ozeans, die Topographie seines Bodens und seiner Bodensedimente, die physikalischen Eigenschaften der Wassersäule sowie die Bodenflora und -fauna durch. Und in den Jahren 1886-1889. Russische Seeleute auf der Korvette Vityaz führten unter der Führung von S. O. Makarov neue Forschungen in allen drei Ozeanen durch.
Wenig später zeigte Russland Interesse an der Erforschung des Arktischen Ozeans und organisierte eine Expedition unter der Leitung von G. Ya. Sedov.
Ende des 19. Jahrhunderts wurde in Berlin auf dem Internationalen Geographischen Kongress ein internationaler Rat zur Erforschung der Ozeane und Meere gegründet, dessen Aufgabe es war, die Meeresfischerei zu untersuchen, um sie vor räuberischer Ausrottung zu schützen. Aber auch für die Entwicklung der Wissenschaft hat der Rat viel getan. Er veröffentlichte internationale ozeanografische Tabellen, um den Salzgehalt, die Dichte und den Chlorgehalt des Meerwassers zu bestimmen. Der Rat legte Standardhorizonte für die Beobachtung der Meere und Ozeane fest und teilte die Weltmeere in Regionen zwischen Ländern auf. Darüber hinaus war der Rat auch an der Standardisierung neuer Forschungsmethoden bei der Schaffung wissenschaftlicher Geräte beteiligt.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts und vor dem Zweiten Weltkrieg wurde in polaren Breiten und in antarktischen Gewässern rege Forschung betrieben.
Nach dem Zweiten Weltkrieg erfuhr die Expeditionsforschung zum Weltmeer eine neue Entwicklung. Die Arbeiten der schwedischen Weltumrundung auf dem Schiff „Albatros“ sind weithin bekannt; Dänische Expedition auf dem Schiff „Galatea“; Englisch auf dem Challenger II; Japaner auf dem Schiff „Riofu-Maru“, eine Reihe amerikanischer Studien zur „Discovery“ und Forschungen russischer Wissenschaftler auf dem Schiff „Vityaz II“. Zu dieser Zeit arbeiteten etwa 300 wissenschaftliche Expeditionen aus verschiedenen Ländern auf speziell ausgerüsteten Schiffen im Weltmeer. Viele Seeexpeditionen entdeckten äquatoriale Gegenströmungen, klärten die Grenzen und Regime bereits bekannter Strömungen, untersuchten die Westwinde und den Oststrom in antarktischen Gewässern, entdeckten den tiefen Cromwell-Strom im Pazifischen Ozean und den Lomonossow-Strom im Atlantik sowie den Humboldt-Strom unter dem peruanischen Strom. Zahlreiche Echolotmessungen ermöglichten es, ein allgemeines, recht detailliertes Bild der Topographie des Meeresbodens zu erhalten. Es wurden neue Rücken entdeckt (der Lomonossow-Rücken, der Gebiete des Arktischen Ozeans durchquert), viele Senken und Unterwasservulkane. Es wurde ein neuer Wert für die maximale Tiefe des Weltmeeres ermittelt, der im Marianengraben entdeckt wurde und 11.022 m entspricht. Durch intensives Eindringen des Menschen in die Tiefen des Ozeans begann man, sie direkt zu untersuchen. Mitte des 20. Jahrhunderts widmeten Wissenschaftler der Entwicklung der Tiefseetechnologie große Aufmerksamkeit. Tiefseefahrzeuge werden in Frankreich, Japan, England, Kanada, Deutschland, Russland und einer Reihe anderer Länder gebaut. Einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung von Unterwasserfahrzeugen leistete der Schweizer Physiker Auguste Picard, der 1953 mit einem von ihm entworfenen Bathyscaphe in eine Tiefe von 3160 m hinabstieg. Nach dem Tod von O. Picard wurde seine Arbeit von ihm fortgesetzt Sohn, Jacques Picard, der 1960 mit Dunn Walsh auf dem Bathyscaphe „Trieste“ in den Marianengraben tauchte. Von da an begann eine intensive Erforschung der Meerestiefen.
Für das Tiefseetauchen war es notwendig, das Atemsystem von Unterwasserfahrzeugen zu verbessern. Diese Entdeckung ist mit dem Namen des Schweizer Wissenschaftlers Hans Keller verbunden. Er verstand, dass es im Atmungssystem notwendig war, den erforderlichen Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlendioxiddruck eindeutig auf dem gleichen Niveau wie bei normalem Atmosphärendruck zu halten. Wissenschaftler haben Tausende von Gassystemoptionen für unterschiedliche Tiefen berechnet. Ende der 1960er Jahre. In der ehemaligen Sowjetunion und den Vereinigten Staaten tauchten eine ganze Reihe von Unterwasserfahrzeugen zur Erkundung der Meerestiefen auf: „Ichthyander“, „Sadko“, „Chernomor“, „Pysis“, „Sprut“. Am Ende des Jahrhunderts erreichen Tauchboote eine Tiefe von 6000 m (Argus, Mir, Clif). Das Atlantis-Schiff taucht in den Vereinigten Staaten auf und ist mit Robotern ausgestattet, um das organische Leben in den tiefen Schichten zu untersuchen. Gleichzeitig (1983-1988) wurden vom Schiff „Keldysh“ aus Tiefenforschungen im Indischen Ozean durchgeführt: Proben vulkanischer Sedimente wurden aus einer Tiefe von 2000-6000 m gehoben. Gleichzeitig wurde das „Polymode“ Das Experiment wurde durchgeführt, um ozeanische Unterwasserwirbel im Zentralatlantik zu untersuchen, die an atmosphärische Wirbelstürme und Hochdruckgebiete erinnern. Die Abmessungen dieser Wirbel betragen 200 km im Durchmesser und dringen bis zu einer Tiefe von 1500 m vor. Als Teststandort für dieses Experiment wurde das berühmte „Bermuda-Dreieck“ ausgewählt.
Einen wichtigen Beitrag zur Erforschung der Weltmeere leisteten die Expeditionen des weltberühmten Wissenschaftlers und Schriftstellers J. I. Cousteau auf den Schiffen „Calypso“ und „Alsion“. In den 87 Jahren seines Lebens (1910–1997) machte er viele Entdeckungen: Er verbesserte die Tauchausrüstung, baute Unterwasserhäuser und Tauchuntertassen und erforschte das organische Leben im Weltmeer. Er hat mehr als 20 große Monographien geschrieben und mehr als 70 wissenschaftliche Dokumentarfilme über das Leben in den Gewässern der Weltmeere gedreht. Seinen ersten Oscar erhielt der Wissenschaftler für den Film „Eine Welt ohne Sonne“. J. I. Cousteau war der ständige Direktor des Ozeanographischen Museums in Monaco. Seine Forschungen zeigten der Menschheit die Möglichkeit, spezielle Unterwasserlabore zu bauen. Bereits 1962 führte er erstmals ein Experiment namens „Precontinent-I“ durch. Zwei Taucher im Unterwasser-Hauslabor „Diogenes“, installiert in einer Tiefe von 25,5 m, führten ein Experiment durch und arbeiteten 5 Stunden am Tag in Tauchausrüstung in einer Tiefe von 25–26 m. Im Jahr 1963 führte J. I. Cousteau ein zweites Experiment – „Precontinent-II“ – im Roten Meer, wo zwei Unterwasserhäuser installiert wurden. Als Ergebnis der Verallgemeinerung der wertvollen Erfahrungen zweier Experimente erscheint „Precontinent-III“, das 1965 im Mittelmeer in der Nähe von Monaco (Cape Ferram) durchgeführt wurde. In einer Tiefe von 100 m leben sechs Taucher 23 Tage lang in einem Unterwasserhaus. Bei diesem Experiment tauchten die Forscher bis zu einer Tiefe von 140 m. Anschließend fand das Precontinent-IV-Experiment mit einem Tauchgang bis zu einer Tiefe von 400 m statt.
In den 70-80er Jahren. Im 20. Jahrhundert war J. I. Cousteau der erste, der das Problem der Verschmutzung der Weltmeere ansprach. Macht zahlreiche Tauchgänge in die Tiefen des Weltozeans.
Seit Ende des 20. Jahrhunderts wird auf speziell ausgerüsteten Schiffen wissenschaftliche Forschung mit modernsten Messgeräten, Telemetrie, physikalischen und chemischen Methoden, quantitativen Analysen und kybernetischen Methoden der Informationsverarbeitung mittels Computer durchgeführt.
Die moderne Meeresforschung zeichnet sich durch eine internationale Koordination der Forschungsergebnisse aus, die in das Internationale Ozeanologische Komitee (IOC) einfließen. Heutzutage umfasst die wissenschaftliche Marineflotte aller Länder der Welt nach Angaben der Vereinten Nationen mehr als 500 Schiffe.
Heutzutage ist fast alles offen und kartiert. Aber nur fast. Die Bedeutung des Begriffs „geografische Entdeckung“ hat sich in vielerlei Hinsicht verändert. Die Geographiewissenschaft stellt sich im gegenwärtigen Stadium die Aufgabe, Zusammenhänge in der Natur zu erkennen und geographische Gesetze und Muster festzulegen.
Eines der wichtigsten und zugleich komplexesten Probleme der modernen Menschheit ist die umfassende Entwicklung der Weltmeere. Es kann nur gelöst werden, indem eine klare Strategie entwickelt und Formen der internationalen Zusammenarbeit bei der Entwicklung des Ozeans und seiner Erhaltung als ganzheitliches Ökosystem definiert werden.
Im gegenwärtigen Stadium der wissenschaftlichen Entwicklung wird der Erforschung der Weltmeere große Bedeutung beigemessen, insbesondere in hochentwickelten Ländern. Die USA, Japan, Deutschland und Frankreich zeichnen sich durch die aktive Entwicklung nationaler ozeanografischer Programme aus.
Die Vereinigten Staaten sind führend in der Erforschung und Entwicklung der Weltmeere. So wurde 1991 in den Vereinigten Staaten ein umfassendes Programm vorbereitet COPS gezielt auf:
Schaffung innerhalb eines Jahrzehnts der ersten Generation von Betriebssystemen zur Vorhersage von Prozessen in Küstengebieten des Ozeans (ökologisch, biologisch, Transport von Bodensedimenten);
Modellierung, Rekonstruktion und Vorhersage der synoptischen Variabilität der Küstenzirkulation;
Entwicklung elektronischer Sensoren, akustischer, optischer Radarsatellitensysteme für die Fernerkundung der Ozeane, autonomer In-situ-Beobachtungssysteme, numerischer Modelle der Ozeanzirkulation, Methoden zur Erweiterung von Datenbanken, Supercomputern und Datenbankverwaltungssystemen.
Die Scripps Institution of Oceanography entwickelt und implementiert das Projekt weiter ATOC, für die die World Ocean Advanced Research Projects Agency im Jahr 1994 56 Millionen US-Dollar bereitstellte. Im Laufe von 30 Monaten wurden im Pazifischen Ozean Ingenieurs- und Forschungsarbeiten durchgeführt, um die durchschnittlichen Wassertemperaturen in großen Tiefen des Ozeans auf mehreren tausend Meilen langen Routen zu bestimmen und Kartierung dieser Werte für die Klimaüberwachung.
Vom 13.02.1995 bis 15.01.1996 fand eine 11-monatige Weltumrundung des größten mit moderner Ausrüstung ausgestatteten ozeanographischen Schiffes statt Malcolm Baldrige US National Oceanic and Atmospheric Administration. Die Expedition führte umfassende Forschungen durch, um Datenbanken über die Wechselwirkung der Ozeane und der Atmosphäre zu erhalten. Die Teilnahme des Schiffes an internationalen Programmen war geplant.
Eines der letzten großen Projekte, das für die Entwicklung der physikalischen Ozeanographie in der UdSSR wichtig war, war das Projekt „Pompon-70“, und 1985 ein Teil davon, der genannt wurde „Mesopolygon“. Daraufhin erforschten sieben Forschungsschiffe ein breites Spektrum natürlicher Prozesse im tropischen Atlantik und Pazifischen Ozean. Dank dieses Projekts verbreitete sich die sogenannte Polygonforschungsmethode weltweit. Sein Wesen liegt darin, dass es auf einem relativ großen Gebiet des Ozeans Schiffe oder autonome Bojenstationen gibt, von denen aus auch langfristige synchrone Beobachtungen des Zustands des Ozeans (an der Oberfläche und in verschiedenen Tiefen) möglich sind wie die Atmosphäre, durchgeführt werden.
Eine umfassende unabhängige Untersuchung der Weltmeere übersteigt die Möglichkeiten eines Landes. Daher wird eine enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern und Spezialisten aus verschiedenen Ländern praktiziert.
Heute sind die wichtigsten internationalen Forschungsprogramme: das gemeinsame Projekt zur Untersuchung globaler Ozeanflüsse (JGOFS), seines biochemischen Teils (BOFS); Weltozeanzirkulationsexperiment (WOCE); Technologieprojekt zur Entwicklung autonomer Forschungs-Unterwasserfahrzeuge (AUTOSUB); Globales Ozeanbeobachtungssystem (GOOS); Internationales UNESCO-Projekt für Küstenökosysteme (COMAR); Programm zur Erforschung nichtlebender Ressourcen (OSNLR) und mehrere andere.
Besonders interessant ist das Programm WOCE(6 Jahre Vorarbeit, USA). Wird das 1990 begonnene Experiment von einem eigens organisierten Komitee geleitet? Der umfangreichste hydrologische Teil des auf 7–10 Jahre ausgelegten Programms umfasst die Durchführung globaler Beobachtungen der Zirkulation des Weltmeeres (in den ersten drei Jahren der Pazifik, dann der Indische und Atlantische Ozean).
Zu den Beobachtungen gehören:
Installation fest verankerter Strömungsmesser;
Untersuchung der Tiefseezirkulation mit neutralen Auftriebskörpern des neuen ALACE-Typs (durchschnittlich in einer Tiefe von 1500 m);
Globale Messungen der Meeresoberflächentemperatur, der oberen Zirkulation und des atmosphärischen Drucks mit 530 Driftern auf einer Fläche von 600 km 2;
Meeresspiegelmessungen (direkt und aus der Ferne);
Einsatz der Mikrowellenaltimetrie mit den Satelliten ERS-1, TOPEX/POSEIDON, ADEOS.
Der Modellierungsteil des Programms geht in einem ersten Schritt von der Entwicklung der wirbelauflösenden Zirkulation des Nordatlantiks aus. Es werden spezielle Datenanalysezentren organisiert.
Insbesondere wurde im Rahmen des WOCE-Programms 1991 eine gemeinsame sowjetisch-amerikanische Expedition im östlichen Teil des Schwarzen Meeres durchgeführt. Sechs Drifter, deren Design den Anforderungen von WOCE entsprach, wurden vom Moskauer Staatlichen Institut der Akademie der Wissenschaften der Ukrainischen SSR und der Firma Manvil-Ocean des gemeinsamen sowjetisch-schweizerischen Unternehmens Manvil gebaut.
Das Satellitensystem TOPEX/POSEIDON, dessen Aufgabe es ist, die Weltmeere zu untersuchen, ist wichtig für das WOCE-Programm. Die Ausrüstung wurde gemeinsam von amerikanischen und französischen Wissenschaftlern entwickelt. Der Stapellauf erfolgte am 10. August 1992; Kontinuierliche Beobachtungen begannen Ende September 1992. Die resultierenden Daten werden von einem Team aus 200 Wissenschaftlern analysiert, die sich mit der Erforschung der globalen Ozeanzirkulation, Geodäsie, Geodynamik sowie Meereswind und -wellen befassen. Eine vielversprechende Methode der Meeresforschung beinhaltet die Nutzung von Weltraumressourcen – Orbitalstationen und Satelliten. Es ist möglich, dass nur sie eine ausreichende Menge an Informationen über den Zustand des Ozeans liefert, die der Menge an Daten über den Zustand der Atmosphäre entspricht.
