Наука и техника: прошлое и настоящее

Арктические острова-призраки

Существуют в Арктике острова, которые были открыты и нанесены на карты. Их видели люди, а по некоторым островам ходили и описывали в своих дневниках. Но потом эти острова куда-то исчезали, и другие путешественники их никак не могли найти, хотя старательно искали. Из таких островов-призраков наиболее известна Земля Санникова, которую увидел промышленник Яков Санников. Но потом её безуспешно искала экспедиция Э.Толля. Менее известна Земля Андреева, которую описал русский топограф Степан Андреев как большой остров, простирающийся почти на 80 вёрст. Она долгое время изображалась на картах как реальный объект, однако в последующих экспедициях остров этот найти не удалось, и с карт он постепенно исчез. Ещё менее известны Земля Джиллеса, Земля Крокера, Земля Бредли и ряд других. Ряд таких «земель» открыты уже в XX в. и в том же веке были «закрыты».

Встреча с Землей Санникова (мемуарные записи)

Я познакомился с романом В.Обручева «Земля Санникова» ещё в детские годы. И образы героев романа, и их приключения уже так и остались в памяти на всю жизнь. Краткая справка: остров назван по имени российского промышленника Якова Санникова, указавшего, что он видел этот остров к северу от острова Котельный (группа Новосибирских островов), но неясно, наблюдал ли он его непосредственно с о-ва Котельный или находясь в открытом море; поисками Земли Санникова был увлечён барон Толль, но искал он её преимущественно к северо-востоку от Котельного, при этих поисках погиб вместе со своей группой.

Группа островов архипелага Де-Лонга, где работала экспедиция Толля, была открыта лишь в конце XIX в., гигантский архипелаг Северная Земля к северу от Таймырского п-ва был открыт только в 1913 г.

Сразу после окончания института в 1965 г. меня включили в состав одной из северных экспедиций – в так называемую экспедицию «ледового патруля». Патрулированием занимались несколько судов, базировавшихся в разных портах. Наше судно «Азимут» базировалось в Тикси. Ледовая обстановка долго не позволяла выходить в открытое море, затем всё же льды отогнало от берега, и мы начали работы в море Лаптевых. Потом обстановка ещё улучшилась, и появилась редкая ситуация, когда такому судну, как «Азимут», хоть и ледового класса, но всё же не ледоколу, можно было выйти в открытый океан. Можно коротко пояснить, в чём тут отличие. Море Лаптевых – обыкновенное шельфовое море, т.е. имеющее сравнительно небольшие глубины (30–50 и лишь на границах – до 100 м). А океан – это уже глубины, существенно превышающие 1 км. Границей между шельфовым морем и океаном является так называемый материковый склон – здесь в пределах сравнительно небольших расстояний глубины резко возрастают до океанских.

Поскольку ситуация являлась довольно редкой, а гидрофизических данных по Северному Ледовитому океану в распоряжении океанологов было очень мало, мы старались максимально эффективно использовать появившиеся возможности. Так что приходилось работать и днём и ночью, в любых условиях, включая штормовые. В очередной раз в довольно серьёзный шторм (баллов 6–7) я нёс ночную вахту. В гидрологической рубке у меня постоянно был включён эхолот. Для своих, гидрофизических, целей. Эхолот стандартный, очень надёжный в те времена – НЭЛ-4. Поскольку мы находились в открытом океане, он был включён на шкалу 0–2000 м.

Мы находились довольно далеко от материкового склона. Определения местоположения проводились постоянно, как по звёздам, так и по радиопеленгу. Штурманскую вахту нёс старпом, т.е. старший помощник капитана, так что в его квалификации сомневаться не приходится. За эхолотом я наблюдал постоянно и заметил, что регистрируемая глубина начала резко уменьшаться. Это меня насторожило, потому что мы должны были выйти в малоизученный район океана с глубинами, близкими к 1500 м, и там выполнить полный комплекс измерений. Я пошёл в штурманскую рубку, рассказал старпому о том, что происходит и попросил повторить определение нашего места.

Все оказалось правильно. Мы находились там, где должны были находиться, но эхолот упорно показывал уменьшение глубины. Когда значения стали меньше 200 м, я переключил шкалу. Старпом в штурманской рубке включил параллельный эхолот, показания были такими же. Глубина настойчиво уменьшалась. Когда она дошла до 7–10 м под килем, старпом в лёгкой панике при свете включённых прожекторов начал через бинокль осматривать окрестности. У меня бинокля не было. Я не видел в окружающей темени ничего, кроме узких прожекторных лучей и отсвечивающих в их свете верхушек волн и отдельных небольших льдин.

– Буруны! – уверенно и с усиливающейся паникой сказал старпом. – Впереди по курсу.

И метнулся в рулевую рубку, на ходу отдавая команды: «Уменьшение скорости! Поворот на новый курс!» Я вдруг подумал, что ведь это и есть та самая ненайденная до сих пор Земля Санникова и что мы на неё вот так случайно наткнулись. Ведь на картах в этом месте ничего нет, глубины, если верить этим картам, примерно 1,5 км. И если впереди буруны, то это означает только, что впереди остров либо банка, т.е. отмель посреди океана (географически это примерно равноценные открытия).

Я попытался всеми этими аргументами воздействовать на старпома. Я говорил, что ни географы, ни гидрографы нам не простят этого бегства, что давайте, мол, бросим якорь, отстоимся до утра, а там и посмотрим, есть на самом деле буруны, есть ли остров. Старпом сказал, что, мол, бог с ними, с этими географами и гидрографами, он за корабль отвечает и за людей на этом корабле, и ему плевать, что там потом скажут (конечно, всё это было сказано в менее литературных выражениях). Я был молод и очень обиделся на старпома, и лишь потом, с возрастом, понял его позицию.

И мы ушли к большим глубинам. Старпом пообещал уговорить капитана вернуться в этот район. Но днём уже ничего не получилось. Синоптическая ситуация резко изменилась, льдами закрыло доступ к этому району, и вернуться мы не смогли. Так до сих пор я и не знаю, что же это было... Была ли это легендарная Земля Санникова, либо просто отмель? Район, о котором идёт речь, это юго-восточная оконечность хорошо известного сейчас подводного хребта Гаккеля.

Физические и технические особенности загадки Земли Санникова

А имеется ли она в принципе, эта Земля Санникова? Образованный читатель может сказать: да ну, ерунда какая! Ведь давно уже доказано, что её нет. В наше-то время, когда самолёты летают везде, когда со спутников видно всё, вплоть до номеров автомобилей, ясно, что если бы Земля Санникова существовала, то её давно бы нанесли на карту.

Но такое может сказать читатель, получивший образование лишь через популярную литературу. Спутники действительно летают над Арктикой. И самолёты. Но самолёты, с которых «видно всё», не могут осмотреть всю громадную территорию Северного Ледовитого океана. Да и недаром «видно всё» я поставил в кавычки, – нет, не видно! В Арктике – туманы, снегопады, полярная ночь большую часть года и т.д., и т.п. Да и, знаете ли, дорого очень. Как в нынешнее время (особенно!), так и в советское время. Со спутников, которые летают над Арктикой, нельзя рассмотреть «номер автомобиля». Это красивая легенда. В действительности информация с этих спутников расшифровывается с очень большими трудностями, ледовые карты, которые составляются по этим данным, имеют большие погрешности. Представьте себе: что можно увидеть со спутника, когда над территорией полярная ночь? А в тех районах она большую часть года. Образованный читатель скажет: ну как же, ведь есть ещё ИК-диапазон, есть радиолокаторы! Действительно, есть. Но расшифровка изображений в ИК-диапазоне очень непроста, и выделить мёрзлый остров на фоне окружающих льдов малореально. Ведь остров никак не напоминает описанную В.Обручевым Землю Санникова – тёплую, насыщенную всякими термальными источниками и даже вулканами. При наличии же облаков либо тумана ИК-изображения, так же как и оптические, вообще не получаются. В этом случае можно получить только радиолокационные изображения. Но их разрешающая способность очень мала, да и выделить покрытый снегом остров на фоне покрытых снегом льдов на этих изображениях тоже пока нереально.

Краткая справка: российские спутники серии «Метеор» имеют сканирующие фотометры, работающие в видимом диапазоне, их разрешающая способность ±2 км в идеальных атмосферных условиях при высоте Солнца на горизонтом не менее 5°; спутники США серии НОАА, кроме видимого диапазона, дают изображения в четырёх ИК-диапазонах, разрешающая способность ±4 км, аналогично в идеальных атмосфер-ных условиях; разрешающая способность спутников в СВЧ-диапазоне не лучше ±20 км.

Вот так обстоят дела. Не настолько обжит и исследован наш земной шарик, как это может иногда казаться. Так что Земля Санникова, возможно, существует и до сих пор не открыта. Конечно, на ней нет тёплого оазиса, где живут легендарные онкилоны (кстати, реальные племена со сравнительно высоким уровнем цивилизованности, ныне исчезнувшие), где есть такие красивые девушки-онкилонки, как Аннуир и Аннуэн, – всё это придумано В.Обручевым. В наше время, когда многие знают, что такое экология, что такое биоценозы, насколько разветвлёнными должны быть биоценозы, чтобы являться самодостаточными на каком-либо удалённом острове, трудно поверить в эту красивую выдумку. Да, собственно, всё это и не важно. С географической точки зрения важно одно: есть остров или его нет? Пусть даже низкий, небольшой и полностью покрытый льдами и снегом. Когда-нибудь он может стать важным не только для географов, но и для всех людей, например, если в этих местах обнаружат очередную нефтегазоносную провинцию.

Медвежьи и другие острова

Спросите у своих знакомых: знают ли они, кто такой сержант Андреев? Сержант Андреев – это весьма известный русский мореход и картограф первой половины XVIII в.

Михайло Наседкин в 1702 г., совершая переход из Колымы в Индигирку, увидел острова. А все думали, что к северу от Колымы земли нет. Да не начинается ли в этих местах американское побережье? Промышленник Иван Вилегин отправился на поиски и нашёл эту островную землю. Он шёл из устья Колымы по льду. Людей на островах не встретил, но обнаружил старые яранги. Более поздние путешественники также видели только следы пребывания людей.

Начальник Охотского и Камчатского краёв полковник Плениснер послал на острова топографа сержанта Степана Андреева. Тот должен был проехать ещё севернее. Но не хватило корма для собак, и он вернулся. Пользуясь собранными материалами, Плениснер составил первую карту островов и назвал их Медвежьими, поскольку Андреев рассказывал, что там встречалось очень много белых медведей.

Плениснер, основываясь на устных рассказах чукчей, предполагал, что северо-восточнее этих островов может находиться земля, которая соединяется с Америкой. Поэтому он организовал повторную экспедицию во главе с Андреевым. На собачьих упряжках сержант с помощниками вновь отправились в тяжёлый путь. И действительно нашли землю, – по описанию сержанта, остров длиной примерно восемьдесят верст. На острове были отчётливые следы оленьих упряжек, видимо, эскимосских.

Затем, в связи с упрочнившимися связями России с американским континентом через Берингов пролив и морским путём из Охотска, интерес к северному «пути» в Америку через острова, видимо, исчез. Больше этот сравнительно большой остров никто из путешественников не видел. Однако до XIX в. Земля Андреева наносилась на все карты. Подтверждения этого открытия либо окончательного опровержения пока нет.

Об этих и других исчезнувших, хотя и описанных серьёзными людьми, землях подробно можно прочитать в книгах [1, 2].

Вероятная физика исчезновения островов

При изучении возможностей прокладки газопровода от полуострова Ямал через Байдарацкую губу (естественно, по дну) неожиданно выяснилась странная картина. На дне губы на глубинах вплоть до 60 м обнаружились глубокие длинные канавы. Глубина самих канав составляла несколько метров. «Строителями» канав оказались… стамухи. Это ледяные горы, образующиеся на мелководье из льдин, надвигающихся друг на друга и постепенно смерзающихся. Раньше считалось, что стамухи неподвижно «сидят» на своём месте, а потом, если лето тёплое, тают. Оказывается, тают-то они не только сверху, от солнечного прогрева, но и снизу, с грунта, в который «вросли». И под действием течений и ветра они ползут по дну, продирая канавы.

Движущаяся стамуха [3]

Принято считать, что соотношение между надводной и подводной частями льда составляет примерно 1 : 5. Чтобы прорыть канаву на глубине 60 м, стамуха должна выступать над водой на 10–12 м, что и наблюдается.

Один мой хороший знакомый, специалист-гидрограф А.Абаев много работал в Карском море. Он рассказывал удивительные вещи. Они производили подробные съёмки рельефа дна и обнаружили «канавы» на глубинах до 100 м. Но причиной их образования трудно считать «ползущие» ледяные горы, ведь высота гор должна достигать примерно 20 м, а это уже маловероятно. А.Абаев предполагал, что «канавы» образовались из-за вытаивания льда, который с очень давних времён сохранялся под дном моря.

Ещё более интересное событие, когда дрейфующий ледяной остров надвигается на припайный лёд. Это может быть айсберг (они есть в Артике), многолетнее ледяное поле и др. Когда смотришь на их столкновение, поневоле приходит в голову аналогия: два буйвола сражаются друг с другом – один упёрся в берег (припай), второй использует силу ветра. Действительно, припай – сравнительно тонкий лёд, до метра толщиной и редко чуть более, а надвигающийся остров – до трёх метров. А если остров торосистый, то намного больше. Как отмечалось выше, соотношение между надводной и подводной частями составляет 1 : 5. Если ветер действует на гигантский ледяной остров с торосами, то сила получается неимоверная. А снизу (4/5 толщины) ещё давит дрейфовое течение. Можно себе представить мощь такого «буйвола»!..

Борьба исполинов: ледяной остров надвигается на припайный лёд [3]

Однако «работают» простые законы физики. Стамухи, как уже отмечалось, начинают двигаться из-за следующих естественных причин. Вода, естественно, всегда теплее, чем лёд. Чтобы ледяные массивы – сама стамуха и вмороженное в грунт «днище», «поддонный» лёд – могли сохраняться длительное время, необходим постоянный приток холода. Зимой он идёт сверху, из атмосферы. Да и внутренний запас холода имеется, ведь стамуха образуется из «перемороженного» льда. С «поддонным» льдом труднее: здесь надо предполагать существование очень больших «перемороженных» массивов среди донных пород, ведь только эти массивы могут обеспечивать длительное время «подпитку» холодом нижних слоёв стамухи.

И ещё в Арктике есть айсберги. Обычно они ассоциируются со сверкающим оплавленным льдом наверху или сверкающим снегом. Так это показывают в фильмах. Но не всегда так бывает. Айсберги – это ледяные горы, образующиеся на береговых склонах, в Арктике – на севере Новой Земли, Земле Франца-Иосифа и др. При сползании они тащат за собой промороженный грунт, с которым прочно сцеплены. В результате получается некоторый конгломерат из земли и льда. Айсберги могут переворачиваться. Во-первых, при сползании, хотя при этом должны быть уникальные условия, а во-вторых, при таянии сверху из-за солнечного тепла, при этом меняется положение центра плавучести. В результате наверху оказывается грунт.

Предположим, что подобная «гора» наползла на отмель посреди океана. В результате получается… остров. Конечно, довольно маленький. Не Земля Санникова и не Земля Андреева. Что же могло случиться с этими гигантскими по сравнению с айсбергами островами?

Есть такой архипелаг – Новосибирские острова. Там имеется много островов в настоящее время. А вот в конце XIX в. было ещё больше. На карты были нанесены о-ва Васильевский, Семёновский, Фигурина, Меркурия и Диомид (в проливе Дмитрия Лаптева). И это не просто острова-призраки. Эти острова были, многократно исследованные и картографированные. Что же случилось?

Есть такое понятие – берега термоабразивного типа. Эти берега разрушаются. Годовое отступление берегов оценивается в среднем как 4–6 м. Вроде бы немного. Но потихоньку море «съедает» весь остров. Ну и, конечно же, подземные воды. Для северных островов применяют понятие термокарст. Из-за подземных вод, в том числе очень тёплых, прорвавшихся изнутри, вытаивают громадные массивы вечной мерзлоты. Верхний грунт проваливается в образующиеся пещеры, формируя воронки – цирки. Это дополнительная причина разрушения островов. Обо всём этом и ещё о древней истории Арктики, написано в книге [4].

Современные ледяные острова

Ледяные острова в Арктике имеются и сейчас. На подобных островах располагаются известные исследовательские станции «Северный полюс». Об этом очень много написано. Но, на взгляд автора, самые красивые ледяные острова – летом в южных широтах Арктики. Мне как-то удалось всласть побродить по такому острову. Это целая страна со своими холмами и озёрами. Озёра могут простираться до километра. В них необыкновенно прозрачная вода. Естественно, пресная, хоть сам морской лёд солёный. Холмы – это торосы и гряды торосов, отполированные солнцем. Этот неземной красоты пейзаж, к сожалению, живёт недолго.

Искусственные ледовые острова

На арктическом шельфе в настоящее время нужны искусственные ледовые острова. Естественно, не для прогулок. На этих островах ставят разведочные или стационарные буровые установки, чтобы добывать нефть и газ из-под дна моря. Особый интерес такие острова представляют при добыче нефти, поскольку к ним могут пришвартовываться нефтеналивные суда и закачивать добываемую нефть в свои танки. Создать искусственный ледовый остров можно: использовав айсберг как основу, послойно намораживая в естественных условиях; намораживая разбрызгиванием морской воды (капельно-факельное намораживание); объёмно намораживая с помощью охлаждающих труб (термосвай).

Выбор варианта в основном определяет конструкцию будущего ледового острова. Первый вариант для южных берегов арктических морей практически непригоден (хотя методики транспортировки айсбергов уже осваиваются). Остальные способы предполагают намораживание острова, но прочностные характеристики намороженного льда разные. Наибольшей прочностью обладает лёд, созданный с помощью объёмного намораживания, особенно с использованием термосвай. Для повышения прочности часто применяют армирование песком или гравием. Рассматривается также возможность использования опилок, но этот вариант экономически оправдан лишь в редких случаях (например, в устьях рек, куда можно сплавлять древесину).

Способ объёмного намораживания оказывается предпочтительнее ещё потому, что охлаждающие термосваи создают под островом зону промороженного грунта. Это своеобразный фундамент, исключающий какое-либо опрокидывание и сдвиг острова и дающий возможность установки его на слабых грунтах. Термосваи также являются каркасом жёсткости, повышающим прочность ледового острова.

Одним из самых важных факторов сохранности искусственного ледового острова является защита его от таяния в летнее время. Среднее значение температуры воздуха в районе установки (юго-восточная часть Баренцева моря) в августе достигает +10,1 °С, а температура воды +8 °С. Приток тепла при этом составляет около 6,7 Вт/м². Очевидно, что таяние без специальных мер защиты должно происходить довольно интенсивно. Эффективным средством защиты острова является искусственное и управляемое понижение его температуры холодильными агрегатами с помощью куста термосвай.

На рисунке показана конструкция такого острова, а её масштабность видна из приведённых ниже реальных характеристик острова с 24 термосваями диаметром 0,35 м, которые позволяют охлаждать внутренние зоны до –9...–12 °С.

Диаметр основания ................................120 м

Диаметр рабочей площадки .....................70 м

Общая высота ........................................15,3 м

Высота цилиндрической части ..................2 м

Толщина слоя песка с гравием ................0,8 м

Длина термосваи ....................................32 м

Представьте, что этот гигантский остров надо охлаждать. А это ведь не какой-то домашний холодильник, даже не вагон-рефрижератор. Тем не менее помогают простые законы физики. Как известно, у льда очень низкая теплопроводность. Поэтому центральная часть острова надёжно защищена от притока тепла наружными слоями льда. Конечно, нужна дополнительная защита наружных слоёв. Для этого используются слои пенопласта, песка с гравием и т.п. Причём, следует отметить, прочность пенопласта – не простенького бытового марки ПС, который легко крошится руками, а особых марок. Более подробно о тепловой защите ледовых островов можно прочитать в работе [5].

Выводы

Итак, вырисовывается следующая картина. Все острова-призраки могли реально существовать. Как большие, так и маленькие. Все в той или иной степени ледяные. Либо такой остров весь состоит из промороженного грунта, либо у него грунт наверху, а внизу просто лёд. Принципиальной разницы здесь нет. По каким-то причинам к телу острова добирается тепло. Например, медленным таянием вечной мерзлоты из-за глубинного тепла Земли. Тогда через какую-нибудь сотню лет подобный остров исчезает, как призрак.

А жалко... Так хочется, чтобы описанная Обручевым тёплая Земля Санникова по-настоящему существовала. И чтобы там жили замечательные онкилоны. Кстати, онкилоны (морские люди) действительно жили на севере Сибири. По сравнению с окружающими племенами это был сравнительно цивилизованный народ. В популярной литературе есть предположения, что это выродившиеся потомки цивилизации легендарной Гипербореи. И что именно онкилоны оставили на некоторых берегах Арктики странные статуи, очень похожие на статуи острова Пасхи. Но это, как сказано у классиков, уже совсем другая история.

Литература

1. Алексеев Д.А., Новокшонов П.А. По следам «таинственных путешествий». – М.: Мысль, 1988.
2. Рамсей Р. Открытия, которых никогда не было. – СПб.: Амфора, 2002.
3. Степанюк И.А., Смирнов В.Н. Методы измерений характеристик динамики ледяного покрова. – СПб.: Гидрометеоиздат, 2001.
4. Советская Арктика (моря и острова Северного Ледовитого океана). – М.: Наука, 1970.
5. Степанюк И.А. Технологии защиты искусственных ледовых островов в летнее время: В монографии «Космогеофизические и гидрофизические факторы в морских технологиях». – СПб.: Астерион, 2008.

Использованы также некоторые материалы, ранее опубликованные автором в журналах «Колумб» и «НЛО» под псевдонимами Антон Бельский и Иван Малышев.