1001 вопрос об океане и 1001 ответ - Гарольд Дубах

«Бен Франклин» был разработан компанией «Грумман эркрафт» как глубоководная лаборатория. Его длина 15 м, ширина 4 м, высота 6 м. Диаметр внутреннего корпуса 3 м. Водоизмещение 138 т, полезный груз 8 т, рабочая глубина погружения 600 м, предельная глубина — 1700 м. Двенадцать человек экипажа могут работать на нем в течение 4 недель. Скорость его передвижения может достигать 4 узлов. 29 иллюминаторов служат для визуальных наблюдений и для проведения фото- и киносъемок.

836. Что нового узнали в результате дрейфа «Бен Франклина»?

Один из главных сюрпризов состоял в том, что в Гольфстриме оказалось очень мало рыбы. Это связано, по-видимому, с недостатком пищи для рыб. Глубинный рассеивающий слой в самом потоке не был обнаружен, он был замечен лишь на кромках Гольфстрима.

В северной части Гольфстрима скорость дрейфа составляла более 3 узлов, тогда как ожидалась скорость порядка 1–1,5 узла.

837. На какой глубине могут безопасно работать подводные лодки?

Максимальная рабочая глубина подводных лодок является военной тайной. Впрочем, факторы, определяющие безопасную рабочую глубину, хорошо известны. Батискаф «Триест», достигший максимальной глубины в океане, похож на подводную лодку не более, чем воздушный шар на самолет. Настоящая подводная лодка должна иметь положительную плавучесть, чтобы она могла нести значительный полезный груз. Нынешний уровень техники позволяет построить подводную лодку, которая выдерживала бы давление воды на глубине 1200 м, но она не будет обладать достаточной плавучестью, чтобы нести необходимый груз. Подводные аппараты (но не военные подводные лодки) с двигателем работали на глубине более 1800 м — к ним относятся «Алвин» и «Алюминаут» (последний рассчитан на глубины до 4500 м). Новые материалы, такие как стеклопластики, обеспечивают высокое отношение прочности к весу и могут быть использованы для изготовления корпусов погружаемых аппаратов, предназначенных для работы на еще больших глубинах. Подводные лодки времен первой мировой войны могли погружаться на 30–60 м, второй мировой войны — на 60 — 120 м, современные подводные лодки погружаются до глубин 450 — 1200 м. Разрабатываются небольшие скоростные лодки-перехватчики, способные погружаться до глубины 1800 м.

838. Как определяют местонахождение подводной лодки во время длительных плаваний в погруженном состоянии?

Во время знаменитого плавания атомной подводной лодки «Наутилус» к Северному полюсу под арктическими льдами в 1958 г. штурман пользовался вторым законом Ньютона: F = МЛ (сила равна массе, умноженной на ускорение). В системе так называемой инерциальной навигации применяются акселерометры, непрерывно регистрирующие изменения скорости движения от известной начальной точки. Три гироскопа (по одному на пространственную координату) обеспечивают стабильность платформы независимо от маневров подводной лодки. Вся система защищена от магнитного поля, что особенно важно во время плавания в полярных районах. В дополнение к системе инерциальной навигации подводные лодки определяются по донным акустическим станциям, по которым находят начальные точки отсчета. Можно также пользоваться допплеровским акустическим локатором для определения скорости относительно дна. Системы инерциальной и допплеровской навигации связаны между собой на атомной подводной лодке с помощью ЭВМ.

839. Где был построен первый подводный дом?

В 1962 г. Кусто провел первый успешный эксперимент по длительному пребыванию человека под водой. Подводный дом, названный «Преконтинент-1», был установлен на морском дне вблизи Марселя на глубине 10 м. В нем в течение двух недель жили два исследователя.

840. Какие эксперименты по длительному пребыванию под водой были проведены в США?

Инициатором американской программы стационарных подводных исследований был капитан медицинской, службы ВМС Джордж Ф. Бонд. Он установил, что после того, как на определенной глубине кровь водолаза полностью насыщается газами, время декомпрессии зависит только от глубины погружения и не зависит от времени пребывания на этой глубине. Эдвин Линк (изобретатель «тренажера Линка») был одним из инициаторов американской программы строительства подводных жилищ. Эксперименты проводились на Атлантическом и Тихоокеанском побережье США. Во время эксперимента у берегов Калифорнии один акванавт находился в подводной лаборатории «Силаб» в течение 45 суток. Одним из участников этой программы был астронавт Скотт Карпентер. В районе Вирджинских о-вов по инициативе ВМС и при участии Министерства внутренних дел, НАСА и нескольких промышленных фирм был осуществлен проект «Тектайт».

841. В. каких еще странах были испытаны подводные дома?

Советская программа стационарных подводных исследований началась в 1965 г; за это время на шельфе было построено по меньшей мере 7 подводных домов. Эксперименты на базе подводного дома нового типа проводились в ФРГ вблизи острова Гельголанд в Северном море; они имели биологическую направленность. Строят подводные дома и англичане. Канадцы проводили испытания подводных домов в озере Эри на глубине 15 м. Ведутся эксперименты с подводными домами также в Чехословакии, Болгарии, Польше, ГДР и на Кубе.

842. Какое количество минералов (в т) содержится в кубическом километре морской воды?

Хлористый натрий — 30 700 000

Фтор — 1500

Хлористый магний — 4 300.000

Барий — 215

Сернокислый магний — 1900 000

Йод от 24 до 280

Сернокислый кальций — 1 400 000

Мышьяк от 12 до 84

Сернокислый калий — 960 000

Рубидий — 48

Углекислый кальций — 115 000

Серебро до 10

Бромистый магний — 84 000

Медь, свинец, марганец, цинк от 2,4 до 7,2

Бром — 72 000

Стронций — 14 000

Золото до 6

Бор — 5 000

Уран — 7,1

843. Какие содержащиеся в морской воде минералы имеют промышленное значение?

Непосредственно из морской воды добывают в больших количествах лишь хлористый натрий, металлический магний и некоторые его соединения, а также бром. В качестве побочных продуктов получают некоторые соединения кальция и калия.

844. Как из морской воды добывают бром?

В США добывают бром из морской воды с 1933 г. Морская вода обрабатывается серной кислотой с добавлением хлора, при этом бром выделяется в газообразном состоянии и поглощается раствором щелочи. Из океана добывают около половины потребляемого в США брома и 80% его мировой добычи. Океан — практически неисчерпаемый источник брома: в 1 км3 морской воды содержится достаточно брома, чтобы обеспечить все нефтеперерабатывающие установки США в течение полугода.

845. Какая часть потребляемого в США магния добывается из моря?

В январе 1941 г. химическая компания Доу начала добычу магния из морской воды в городе Фрипорт, штат Техас. С тех пор и другие компании стали добывать гидроокись магния из морской воды. Теперь из океана получают весь потребляемый в стране магний. Хотя содержание магния в морской воде не превышает 0,13%, добыча его из океана обходится дешевле, чем разработка и очистка на суше.

846. Как магний извлекают из воды?

Если обработать морскую воду известью, то в осадок выпадет гидроокись магния, так называемое магниевое молоко. Его обрабатывают соляной кислотой и высушивают, в результате чего получают хлористый магний. Пропуская электрический ток через раствор хлористого магния, получают металлический магний.

847. Как добывают из моря йод?

Чтобы извлечь из моря 1 г йода, надо обработать 20 т морской воды. В то же время такое же количество йода можно получить всего лишь из 200 г высушенных бурых водорослей. Для получения йода высушенные водоросли сжигают. Йод, добываемый в соляных копях Чили, тоже извлекается из ископаемых водорослей.

848. Почему из морской воды не добывают другие минералы?

В морской воде содержится около 60 встречающихся в естественных условиях химических элементов, однако их процентное содержание очень невелико. Таких важных в промышленном отношении металлов, как алюминий, олово, медь, серебро, цинк, железо, никель и марганец, в миллионе литров морской воды содержится на сумму всего около 28 центов.

849. Какие элементы планируется добывать из морской воды в будущем?

При условии снижения стоимости технологических процессов вполне реальна добыча стронция, рубидия, лития и фтора. Если удастся извлекать элементы одновременно с опреснением воды на атомных электростанциях, то можно будет добывать бор, уран, медь и марганец. Вероятно, усилия будут направлены в первую очередь на добычу таких дефицитных металлов, как медь.

850. Какую часть мировой добычи соли составляет соль, полученная из морской воды?

Ежегодно с помощью выпаривания из морской воды добывают 35 млн. т соли, что составляет около трети всей добычи соли в мире.