Геофизические исследования в океанах и морях (24397)

Посмотреть архив целиком

Геофизические исследования в океанах и морях

До начала 60-х гг. геофизические исследования в деятельности Гидрографической службы ВМФ носили ограниченный, эпизодический и главным образом научно-экспериментальный характер.

Началу широкомасштабного и планомерного изучения Военно-Морским Флотом геофизических полей Земли, в первую очередь гравитационного и магнитного, способствовали следующие два фактора: появление советского атомного подводного флота и запуск искусственных спутников Земли.

С созданием атомных подводных лодок, способных совершать автономное плавание подо льдами Арктики, потребовалось в кратчайший срок произвести картографирование Арктического бассейна, до этого наименее изученного. Благодаря высокой степени корреляции между стационарными геофизическими полями и рельефом дна было решено применить геофизические способы исследования рельефа, привести аэромагнитную съемку и сейсмозондирование, что позволяло за короткий период максимально охватить наибольшую площадь изучаемой акватории, выявить наиболее характерные крупные формы рельефа дна и в результате рационально спланировать подробность точечных промерных работ со льда эхолотами.

Запуск искусственных спутников Земли и появление баллистических ракет вызвали необходимость расчета траекторий их полета, что в значительной степени определялось знанием с высокой точностью параметров гравитационного поля Земли на всей поверхности планеты для существенного уточнения ее формы и размеров и правильного выбора единой геоцентрической системы координат. Измерение ускорений силы тяжести в морях и океанах (на 71% площади всей поверхности планеты) могло быть осуществлено только путем широкомасштабного проведения морских гравиметрических съемок (надводных, подводных, донных, ледовых).

Очевидно, что обе проблемы по масштабности, трудоемкости, оперативности и сложности разрешения требовали концентрации больших усилий и затрат на государственном уровне.

После принятия соответствующих правительственных постановлений и решений был разработан ряд междуведомственных программ и планов, среди которых наиболее важными стали пятилетние планы Мировой гравиметрической съемки, объединявшие силы и средства Министерства обороны (Гидрографической службы ВМФ и Военно-топографической службы ВССССР), Главного управления геодезии и картографии при Совете Министров СССР, Министерства геологии СССР, Академии наук СССР и других ведомств.

Так как история развития исследований гравитационного и магнитного полей в морях и океанах различается по срокам, то представляется целесообразным рассмотреть ее раздельно по этим двум полям.

Исследования гравитационного поля

Развитие гравиметрических исследований в Советском Союзе характеризовалось широким размахом и плановостью работ, координируемых в масштабах страны. Первые гравиметрические съемки начались при поддержке Совета Труда и Обороны уже в 1921г. в районе Курской магнитной аномалии. По мере развертывания теоретических и прикладных научных исследований выявлялась тесная связь гравиметрии с геодезией, геологией, океанографией и другими дисциплинами.

В 1927г. сильное Крымское землетрясение полностью разрушило Ялту. Выясняя причины сейсмичности Крыма, доцент Московского государственного университета (МГУ) Л.В.Сорокин в 1928-1929гг. выполнял гравиметрическую съемку на полуострове и пришел к выводу о необходимости продолжить измерения в море. В июле-сентябре 1930 г. на Черном море он произвел первые в отечественной практике экспериментальные измерения ускорения силы тяжести с подводной лодки. Эксперимент завершился успешно, и в дальнейшем Сорокин выполнил съемки с подводных лодок в Черном (1933-1935), Японском (1937), Охотском (1937) и Баренцевом (1947) морях [132, 134, 135]. Его измерения отличались достаточно высокой точностью: как показали современные гравиметрические работы, систематическая погрешность съемок Сорокина не превышала 2мГал, а средняя квадратическая — ±10мГал [51].

В 1932г. начались работы в соответствии с правительственным Постановлением об организации общей гравиметрической съемки СССР. Для решения поставленной задачи в МГУ началась подготовка специалистов по гравиметрии, а в Центральном научно-исследовательском институте геодезии, аэрофотосъемки и картографии (ЦНИИГАиК) впервые в России был налажен выпуск гравиметрической аппаратуры для съемок на суше. В ходе общей гравиметрической съемки снова возник вопрос о необходимости расширения съемок на водной поверхности.

С началом первых маятниковых измерений на море с подводных лодок умами ученых завладела идея проведения гравиметрических наблюдений на борту надводных судов. Практически реализовать ее впервые удалось профессору В.В.Федынскому в 1935-1936гг. на баржах и танкерах на Каспийском море маятниковым прибором, сконструированным Л.В.Сорокиным.

Среди военных гидрографов пионером гравиметрических измерений на море являлся И.Д.Жонголович, много лет проработавший в Северной гидрографической экспедиции начальником геодезического отряда. Изучив работы Венинг-Мейнеса, он еще в 1928г. впервые в “Записках по гидрографии” высказал мысль о возможности проведения гравиметрических измерений на реках, “... поместив прибор на пароходе или еще лучше на барже” [133]. В 1935-1938гг. И.Д.Жонголович и студент ЛГУ В.X.Буйницкий провели опыты по определению силы тяжести маятниковым прибором в морях Северного Ледовитого океана во время дрейфа ледокольных пароходов “Садко” и “Седов” [136].

Результаты этих измерений оказались грубыми, но была доказана возможность использования надводных судов для гравиметрических работ. В связи с этим В.В.Федынский писал: “Теперь для всех ясна возможность и целесообразность надводных измерений силы тяжести, но в свое время среди геофизиков была острая дискуссия о принципиальной возможности использования надводных судов для морских измерений силы тяжести с достаточной точностью. Практика жизни подтвердила правоту “надводников” [137].

К 1939г. маятниковая съемка европейской части СССР в основном завершилась. Под руководством М.С.Молоденского в ЦНИИГАиК по материалам этой съемки впервые в мире по аномалиям силы тяжести были вычислены уклонения отвесных линий и превышения геоида для района Московской гравитационной аномалии; он разработал теорию и практику определения фигуры геоида при совместном использовании астрономо-геодезических уклонений отвеса и карты аномалий силы тяжести ( 1937).

В конце 1940-х - начале 1950-хгг. на мелководье шельфовой зоны морей и океанов геологи начали применять донные гравиметры, а в ряде научных учреждений СССР началось изучение условий и возможностей выполнения морских маятниковых измерений силы тяжести на борту судов различного водоизмещения (1948г. - Государственный астрономический институт им.Штернберга при МГУ (ГАИШ). 1951-1954 гг. - Институт океанологии АН СССР на нис “Витязь”: 1954-1955гг. — ГАИШ на судах “Слава” и “Апшерон”) [55, 138].

4 октября 1957г. впервые в истории человечества в Советском Союзе был запущен искусственный спутник Земли. При выполнении баллистических расчетов выяснилось, что имевшихся сведений о параметрах гравитационного ноля и фигуре Земли недостаточно для надежных расчетов орбит полетов искусственных спутников Земли и баллистических ракет, причем наиболее слабо были изучены акватории Мирового океана. Решение проблем геодезической гравиметрии (уточнение размеров и формы Земли, установление единой геоцентрической системы координат для всей планеты и т.п.) требовало создания равномерной систематической сети гравиметрических пунктов на всей площади Мирового океана и надежного контроля за качеством морских гравиметрических съемок, в связи с чем Гидрографическая служба ВМФ с 1961г. приступила к систематическому изучению гравитационного поля в Мировом океане.

В конце 50-х гг. в НИГШИ также начались целенаправленные исследования способов использования геофизических полей в морской навигации. В 1962—1964 гг. А. И. Сорокин теоретически обосновал метод определения места по рельефу дна с применением ЭВМ. В 1964-1967гг. под руководством Б.Г.Попова группой специалистов института (Б.А.Дегтярев, И.Г.Емельянова, В.С.Егорова, Р.Б.Семевский, Л.В.Смолина, Е.И.Чернобуров, В.Д.Чумаков и др.) были проведены исследования по использованию гравитационного и магнитного полей для морской навигации, обоснована возможность определения места судна в навигационно-геофизическом полигоне. Были разработаны основные требования к характеристикам полигонов и бортовым датчикам измерений параметров полей, методы и средства создания полигонов. В 1963-1965гг. А.Г.Герболинский, Г.А.Левит, С.Я.Рожецкий выполнили теоретические исследования и оценку влияния аномалий силы тяжести, уклонений отвесной линии, превышений геоида над референц-эллипсоидом на работу инерциальных навигационных систем. Они показали, что в определенных условиях погрешности выработки основных навигационных параметров, обусловленные “геодезическими неопределенностями”, могут быть равны или больше инструментальных погрешностей этих систем. В 1970г. Б.Е.Иванов указал на необходимость учета кривизны геоида в океане при решении навигационных задач [139, 140). В 1971г. Б.Г.Попов обосновал идею использования гравиметрических данных для обеспечения навигационной безопасности плавания, которую в дальнейшем развили И.Г.Емельянова, В.II.Леньков, С.Н.Процаенко. Специалисты института Е.А.Денесюк, И.Г.Емельянова, II.И.Малеев, Б.Г.Попов, В.Д.Чумаков и другие обосновали возможность определения скорости хода и широты места судна но гравитационному полю. В 1970-1980гг. под руководством В.Д.Чумакова был детально разработан математический метод решения задачи определения координат места в полигонах с применением бортовой ЭВМ, обоснованы критерии выбора полигонов и практически реализован способ определения места по рельефу дна и гравитационному полю совместно с разработчиками навигационного комплекса.


Случайные файлы

Файл
55733.rtf
36170.rtf
138275.rtf
50587.doc
3711-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.