1БАЯНКИНА Т.М., ПРЯХИНА С.Ф., СИЗОВ А.А.
Участие учёных Морского гидрофизического института АН СССР в международных научных исследованиях по программам МПГ, МГГ и МГС
T. B AYA N KI NA, S. PRYAKHINA, A. SIZOV
Participation of the scientists of the Marine Hydrophysical Institute of the USSR Academy of Sciences in the international scientific research on IPY, IPY and IGU programs
Сведения об авторах:
Баянкина Татьяна Михайловна, кандидат географических наук, научный сотрудник ФГБУН ФИЦ «Морской гидрофизический институт РАН», учёный секретарь музея МГИ (Севастополь) [email protected]
Пряхина Светлана Фёдоровна, младший научный сотрудник ФГБУН ФИЦ «Морской гидрофизический институт РАН» (Севастополь) [email protected]
Сизов Анатолий Александрович, кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник ФГБУН ФИЦ «Морской гидрофизический институт РАН» (Севастополь)
[email protected] Authors:
Tatyana Mikhailovna Bayankina, candidate of geographical sciences, scientist of Federal State Budget Scientific Institution Federal Research Center «Marine Hydrophysical Institute of the RAS» (FSBSIFRC MHI), scientific secretary of MHI Museum (Sevastopol) [email protected]
Svetlana Fyodorovna Pryakhina, junior researcher of Federal State Budget Scientific Institution Federal Research Center «Marine Hydrophysical Institute of the RAS» (FSBSI FRC MHI) (Sevastopol) [email protected]
Anatoli Aleksandrovich Sizov, candidate of physical and mathematical sciences, senior researcher of Federal State Budget Scientific Institution Federal Research Center «Marine Hy-drophysical Institute of the RAS» (FSBSIFRC MHI) (Sevastopol) [email protected]
Аннотация
В статье представлены исследования Морского гидрофизического института АН СССР на гидрографическом судне «Таймыр» (1932-1933) во время проведения Второго Международного Полярного года в Арктике. Излагается материал исследования в Баренцевом и Карском морях, у берегов Северной Земли и полуострова Таймыр, проливах Шокальского и Вилькицкого. Приведён обзор исследований в период подготовки и проведения Международного геофизического года (1955-1958) во время Комплексной антарктической экспедиции. Излагается материал первых научных исследований с помощью авиационной разведки во внутриматериковых районах Антарктиды и приводится метеорологическая характеристика станции Пионерская. Показаны различные способы и методы определения абсолютных высот ледяного купола Антарктиды. Рассмотрены теоретические и экспериментальные схемы циркуляции атмосферы над Антарктидой. Проведены исследования по Программе Международного геофизического сотрудничества. Показано международное сотрудничество учёных Морского гидрофизического института.
Abstract
The article presents the research of the Marine Hydrophysical Institute of the USSR Academy of Sciences on the hydrographic ship Taimyr (1932-1933) during the Second International Polar Year in the Arctic. The material of research in the Barents and Kara Seas, near the shores of Severnaya Zemlya and the Taimyr Peninsula, the Shokalsky and Vilkitsky Straits is presented. The review of research during the preparation and conduct of the International Geophysical Year (1955-1958) during the Comprehensive Antarctic Expedition is given. The material of the first scientific investigations by means of aerial reconnaissance in the inland areas of Antarctica is presented and a meteorological characterization at Pionerskaya station is given. Various ways and methods of determining the absolute heights of the ice dome of Antarctica are shown. Theoretical and experimental schemes of atmospheric circulation over Antarctica are considered. Studies under the International Geophysical Cooperation Program have been conducted. International cooperation of scientists of the Marine Hydrophysical Institute is shown.
Ключевые слова:
Арктика, Антарктика, внутриматериковая станция, метеорологические наблюдения, модель циркуляции атмосферы, высота ледяного купола.
Keywords:
the Arctic, the Antarctic, inland station, meteorological observations, atmospheric circulation model, ice dome height.
Введение
Идею международной программы научных исследований полярных областей сформулировал известный австрийский полярный исследователь Карл Вейпрехт (1838-1881). В 1879 г. международным метеорологическим конгрессом в Риме и Международной полярной комиссией (МПК) в Гамбурге принято решение о проведении научно-исследовательских работ по программе, получившей название Международного полярного года (МПГ, впоследствии - I МПГ). В 1880 г. на второй конференции МПК в Берне, председателем которой был избран академик Г.И. Вильд (1833-1903), было решено осуществить координацию всех исследований. В 1881 г. на третьей конференции МПК в Санкт-Петербурге назначены сроки проведения работ (1882-1883). В соответствии с программой МПГ в Арктике было развёрнуто 12 научно-исследовательских станций. Россия и США открыли по две станции, Финляндия (входившая в то время в состав Российской Империи), Германия, Австро-Венгрия, Великобритания, Швеция, Дания, Норвегия и Голландия - по одной1.
За 50 лет, прошедших после проведения МПГ, исследования полярных районов значительно продвинулись вперёд. Этому способствовало развитие науки и техники в конце XIX - начале ХХ вв. Были построены ледоколы и суда ледового класса, а для доставки грузов и ледовой разведки использовались самолёты. Развитие радиосвязи позволило связать метеорологические станции, в том числе и полярные, в единую, оперативно работающую сеть. В 1927 г. президент Германской морской обсерватории в Гамбурге Х. Доминик и доктор И. Георги высказали идею о проведении второго Международного полярного года (II МПГ). В сентябре 1929 г. в Копенгагене была организована Международная комиссия по его проведению, в её работе приняли участие представители 10 стран, возглавил комиссию датский геофизик профессор Д. Ла Кур. Для организации научных работ II МПГ в СССР создан Комитет, в его работе приняли участие советские учёные О.Ю. Шмидт, Ю.М. Шокальский, В.Ю. Визе,
Международный Полярный год (1882-1883) [Электронный ресурс] URL: https://www. hmong.press/wiki/International_Polar_Year_Investigations#The_First_International_ Polar_Year_(1882-1883) (дата обращения: 12.05.2022).
П.А. Молчанов, М.А. Бонч-Бруевич, В.В. Шулейкин (директор Черноморской гидрофизической станции - родоначальницы Морского гидрофизического института) и другие.
Международной Полярной Комиссией (МПК) была разработана программа исследований II МПГ. На первом заседании комиссии в 1930 г. в Ленинграде было решено провести масштабные экспедиционные исследования в Арктике. В работе II МПГ приняли участие учёные 44 стран. Программа включала в себя метеорологические, океанографические, астрономические, актинометрические и другие наблюдения. Впервые была разработана программа исследования свободной атмосферы с помощью шар-пилотов и радиозондирования. Время проведения II МПГ в 1932 г. совпало с организацией Главного управления Северного морского пути (Главсевморпути) и успешного его прохождения ледокольным пароходом «А. Сибиряков». Одновременно с организацией многочисленных станций особое внимание уделялось проведению крупных комплексных океанографических экспедиций. Большой вклад в исследовании Баренцева и Карского морей внесли экспедиции различных институтов и ведомств на пароходах «Таймыр», «Книпович», «Персей», «Малыгин» и «В. Русанов», на них проводились гидрологические, гидрохимические, метеорологические и другие наблюдения. Результаты этих наблюдений легли в основу многочисленных научных трудов1.
В первой половине 1950-х гг., через 25 лет после II МПГ, международное научное сообщество предложило организовать масштабный эксперимент, в котором по всему земному шару по единой программе и методике проводились бы геофизические наблюдения. Он получил название Международный геофизический год (МГГ) и проходил в 1957-1958 гг. В этот период наблюдался максимум солнечной активности, а в 1957 г. она была рекордно высокой. В международной программе МГГ приняли участие 67 стран, 12 из которых уже проводили исследования в Антарктике: СССР, США, Великобритания, Франция, Бельгия, Австралия, Аргентина, Чили, Норвегия, Япония, Новая Зеландия и ЮАР. Ключевая роль была отведена Антарктиде, как малоисследованному региону. В задачи МГГ входило получение геофизических данных о всей планете в целом, создание густой сети полярных научных станций и проведение морских экспедиций.
Советские антарктические исследования начались в 1955 г. Первая комплексная антарктическая экспедиция (КАЭ) под руководством М.М. Сомова состояла из морской части, выполнявшей исследования
Андреев А.О., Дукальская М.В., Фролов С.В. Из истории Международного полярного года // Проблемы Арктики и Антарктики. 2007. № 75. С. 7-17.
в прибрежных водах Антарктиды и открытых районах Мирового океана, и континентального отряда. Базой советских антарктических экспедиций стала обсерватория Мирный, открытая в 1956 г. В том же году были построены станции Пионерская и Оазис. В решении задач по программе МГГ участвовали 2-я (1956-1957) и 3-я (1957-1959) КАЭ1. Центральным событием МГГ были запуски искусственных спутников Земли. В 1957 г. в СССР запущены два спутника «Спутник-1» и «Спутник-2», с которых учёные впервые получили сведения о характере геофизических явлений в верхних слоях атмосферы. Для исследования космического пространства в 1958 г. на орбиту был выведен третий спутник «Спутник-3»2.
К сожалению, во время Великой Отечественной войны большая часть данных наблюдений, полученных во II МПГ (1932), была потеряна навсегда. Поэтому Международный Комитет МГГ постановил, чтобы все данные наблюдений должны быть доступны учёным и научным учреждениям во всех странах. Национальные Комитеты МГГ СССР и США согласились организовать у себя Мировые центры данных (МЦД) в Москве и Вашингтоне. Центры безвозмездно обменивались данными, которые получали от наблюдателей, и за три года после начала МГГ в систему МЦД со всех континентов поступило около 3 млн единиц хранения. Так был создан самый полный в истории науки архив, содержащий данные обо всех сторонах физической жизни планеты, это был настоящий «золотой фонд» наук о Земле. По числу участников и выполненным исследованиям МГГ стал самым крупным международным проектом середины ХХ в. Успехом МГГ является плодотворное научное сотрудничество разных государств, которое заложило основу для будущих крупных международных проектов. Из числа важных результатов МГГ можно назвать открытие радиационного пояса Земли, исследования ледового щита и атмосферной циркуляции в Антарктике, новых океанических течений и подводных хребтов, а также связей между атмосферной и океанической
" 3
циркуляцией3.
В связи с окончанием в 1958 г. МГГ ряд государств пересмотрели свои национальные программы и сократили число постоянно действующих станций. Советский Союз законсервировал станции Пионерская,
Баянкина Т.М., Пряхина С.Ф., Сизов А.А. История участия МГИ в исследованиях Арктики и Антарктики // Полярные чтения 2020. История научных исследований в Арктике и Антарктике // Материалы Восьмой Международной научно- практической конференции. Санкт-Петербург, 18-20 мая 2020 г. М., 2021. С. 17-42. Запуск искусственного спутника Земли [Электронный ресурс] URL: https://vuzlit. com/1057241/zapusk_iskusstvennogo_sputnika_zemli (дата обращения: 14.05.2022). Международный геофизический год [Электронный ресурс] URL: https://www. hmong.press/wiki/International_Geophysical_Year#World_Data_Centers (дата обращения: 13.05.2022).
Советская и Полюс Недоступности. США законсервировали станцию Литл-Америка. Великобритания закрыла станции Шеклтон, Саут-Айс и четыре станции на Земле Грейама, а Франция закрыла станцию Шарко. В 1958 г. в Москве, на 5-й Генеральной ассамблее Специального комитета МГГ было решено продлить исследования ещё на один год. По программе Международного геофизического сотрудничества (МГС), вступившей в силу в 1959 г., Советский Союз проводил научные работы на Антарктическом континенте в течение 1959 г. в обсерватории Мирный и на вну-триконтинентальной станции Восток (Южный геомагнитный полюс).
Международные полярные годы (1882-1883 и 1932-1933)
Первый Международный полярный год (I МПГ) проводился с 1 августа 1882 по 1 сентября 1883 гг. К. Вейпрехт предложил, чтобы на станциях проводились регулярные наблюдения погоды и ледовой обстановки одинаковыми приборами и в заранее установленные сроки1. Результаты наблюдений всех экспедиций были обработаны в 1898 г. и опубликованы в 36 томах. Впервые они включали уникальные исследования дрейфующих льдов, условий погоды, геомагнитных явлений, полярных сияний и многие другие сведения, которые легли в основу дальнейшей многолетней деятельности геофизиков. Исследования I МПГ не только внесли существенный вклад в развитие геофизики, но и показали ценность кооперации учёных различных стран.
Второй Международный полярный год (II МПГ) проходил с 1 сентября 1932 г. по 1 августа 1933 г. К наиболее важным морским экспедициям, выполненным во время II МПГ, следует отнести экспедицию Главного гидрографического управления Военно-Морского Флота на гидрографическом судне (г/с) «Таймыр». Оно было оснащено новым оборудованием, для разведки льдов на борту судна находилась лётная группа с компактным гидропланом, а на случай вынужденной зимовки экспедиция была снабжена дополнительным оборудованием, продовольствием и тёплой одеждой на 15 месяцев.
2 августа 1932 г. экспедиция в составе 53 человека на г/с «Таймыр» вышла из порта Архангельск (рис. 1). Командиром г/с «Таймыр» назначен А.М. Вершинский, начальником экспедиции А.М. Лавров, его
Открылась первая Международная Полярная конференция [Электронный ресурс] URL: https://rus.team/events/otkrylas-pervaya-mezhdunarodnaya-polyarnaya-konferentsiya (дата обращения: 10.05.2022).
Рис. 1. Г/с «Таймыр» 1932 г.
заместителем - И.М. Сендик, помощником начальника экспедиции по научной части - В.В. Шулейкин.
Задача экспедиции - провести геофизические, гидрографические и гидрометеорологические исследований в Баренцевом и Карском морях, у берегов Северной Земли и полуострова Таймыр с выходом в западную часть моря Лаптевых, а также в проливах Шокальского и Вилькицкого.
Карта пути Таймырской гидрографической экспедиции показана на рис. 2. Пройдя по Баренцеву морю к архипелагу Новая Земля, у мыса Желания начались систематические работы на гидрологических станциях. У западного берега Северной Земли А.М. Лавров, В.В. Шулей-кин и другие участники экспедиции высадились у полярной станции на о. Домашний (79° 31' 02.32'' с. ш., 90° 59' 27.81'' в. д.). Они познакомились с бытом экспедиции Г.А. Ушакова и скопировали составленные ею карты, на которых увидели четыре больших острова с названиями Комсомолец, Пионер, Октябрьской Революции и Большевик. В то время эти острова на морских картах были отмечены лишь небольшими очертаниями и не имели названий, а пролив между морем Лаптевых и Карским морем на карте значился как «Залив Шокальского», зимовщики его переименовали в «Пролив Шокальского».
Во время экспедиции впервые проведены гидрографические работы в проливах Шокальского и Вилькицкого. Одновременно с выполнением промеров в море Лаптевых, для будущей лоции, проводилась зарисовка
Рис. 2. Карта пути Таймырской гидрографической экспедиции 1932 г.
берегов с двух бортов судна В.В. Шулейкиным и В.А. Берёзкиным. У входа в море Лаптевых, на берегу в небольшой бухте, В.В. Шулейкин провёл наблюдения за уровнем воды и выяснил, что у входа в море Лаптевых полусуточные колебания не наблюдаются, а суточные проявляются очень отчётливо. В северной части Карского моря он обнаружил интереснейшие явления, касающиеся теплового режима полярных морей. Для изучения этого явления в экспедиционных условиях на «Таймыре» был установлен морской соляриграф (самописец), сконструированный на Черноморской гидрофизической станции АН СССР. Впервые на протяжении всего плавания с помощью этого прибора непрерывно проходила регистрация составляющих теплового баланса. Использование соляриграфа с другими приборами позволило вычислить все элементы внешнего теплового баланса Карского моря. В результате обнаружен громадный дефицит тепла. Следует отметить, что работы, проведённые в этой экспедиции, были начаты В.В. Шулейкиным ещё на Черноморской гидрофизической станции1.
Дерюгин К.К. Советские океанографические экспедиции / Под ред. акад. В.В. Шулей-кина. Л., 1968. 236 с.
При посещении мыса Могильного (76° 45' 28'' с. ш., 101° 5' 45'' в. д.), расположенного на западном берегу Таймырского п-ова, участники экспедиции нашли вложенное в закупоренную стеклянную банку письмо экспедиции Р. Амундсена (1919). Эта экспедиция во время зимовки обнаружила большой склад с продуктами, оставленный ГЭСЛО в 1914-1915 гг. В письме была приложена опись содержимого склада (44 ящика с мясными консервами). В ответном письме начальник экспедиции А.М. Лавров написал о своей экспедиции и оба письма (норвежской и советской экспедиций) были положены в стеклянную банку и оставлены на берегу под навигационным знаком. 13 октября 1932 г. экспедиция вернулась в порт Архангельск.
Научные и практические результаты II МПГ бесценны, собран большой материал по условиям навигации на трассе Северного морского пути, построена подробная карта Карского моря и его проливов, разработаны ледовые прогнозы для арктических морей. В 1935 г. в трёх выпусках «Труды Таймырской гидрографической экспедиции», опубликованы обобщённые материалы по физике моря и физической океанографии, метеорологии и гидробиологии.
Международный геофизический год
Международный геофизический год (МГГ) проводился с 1 августа 1957 г. по 1 сентября 1958 г. Весной 1954 г. на заседании Специального комитета МГГ было отмечено, что Антарктида является важной частью земного шара для проведения интенсивных исследований в период МГГ. Для подготовки к осуществлению программы МГГ в 1955 г. начались советские ант арктические исследования: 13 июля 1955 г. советское правительство приняло решение об отправке Комплексной Антарктической экспедиции (КАЭ) АН СССР (в период с ноября 1955 г. по апрель 1959 г.).
В задачи Первой КАЭ входило исследование Восточной Антарктиды со стороны Индийского океана (район между 80°-105° в. д.), создание базовой обсерватории на побережье океана и двух внутрикон-тинентальных станций вблизи Геомагнитного полюса (78° 30' ю. ш., 107° в. д.) и в районе Полюса Относительной Недоступности (82° ю. ш., 50°-60° в. д.). Первая точка необходима для исследований земного магнетизма, а вторая является термическим полюсом, и наблюдения в ней важны для изучения циркуляции атмосферы. Организация станций в отдалённых точках антарктического материка проводилась впервые и представляла сложную задачу, так как эти районы совершенно не исследованы. Ни одна страна, кроме Советского Союза,
не согласилась на исследование внутренних районов Антарктиды из-за очень сложных климатических условий.
Первая Комплексная антарктическая экспедиции (КАЭ) под руководством М.М. Сомова состояла из морской части для выполнения исследований в прибрежных водах Антарктиды и открытых районах Мирового океана. В задачи континентальной части входило строительство антарктических станций. Для СССР базой советских антарктических экспедиций стала обсерватория Мирный (66° 33' ю. ш. и 93° 01' в. д.), открытая 14 февраля 1956 г. Официальное открытие станции Пионерская (69° 44' ю. ш. и 95° 30' в. д.) состоялось 27 мая 1956 г. Создание этих станций стало первым шагом на пути организации советских научных исследований в глубине континента по программе МГГ1.
В 1955-1956 гг. сотрудники Морского гидрофизического института АН СССР приняли активное участие в подготовке и проведении Комплексной Антарктической экспедиции. Она в основном была укомплектована учёными, имеющими опыт работы в Арктике и в высокогорных районах страны в условиях разреженного воздуха. Одним из них был сотрудник Морского гидрофизического института профессор А.М. Гусев с 20-летним опытом работы в высокогорьях Кавказа и на станции СП-2 в Арктике.
5 января 1956 г. дизель-электроход «Обь» подошёл к Антарктическому материку и именно с этого дня наша страна начала крупномасштабное изучение Антарктиды. Одной из важных задач, решаемых на станции Мирный, являлось исследование закономерностей циркуляции атмосферы над Антарктикой и условий формирования климата и погоды. Одновременно со строительством станции Мирный, с участием А.М. Гусева, регулярно начали проводиться метеорологические и аэрологические наблюдения с помощью радиозондов, составлялись синоптические карты погоды, по радио передавались прогнозы погоды для общего пользования2.
Научные исследования начались с обследования внутриматериковых антарктических оазисов. В январе группа учёных во время авиационной разведки высадилась в выбранном месте и развернула лагерь. Метеорологи А.М. Гусев и Н.П. Русин провели полный комплекс учащённых круглосуточных наблюдений, определили вертикальные градиенты температуры, влажности воздуха в приземном слое воздуха и тепловой баланс. В результате из-за большого поглощения солнечного тепла тёмной поверхностью скал был обнаружен положительный тепловой баланс, который сказывался в течение года на изменении положения снеговой линии.
Гусев А.М. Первые научные работы в районе южнополярной обсерватории // Вестник Академии наук СССР. 1956. № 2. С. 36-39.
Гусев А.М. На материке Антарктиды // Вестник Академии наук СССР 1956. № 8. С. 34-44.
Рис. 3. А.М. Гусев во время первой авиационной экспедиции на высоте 3000 м в Антарктиде. 1956 г.
Первые научные результаты получены при анализе синоптических карт, которые позволили правильно представить процессы, протекающие в атмосфере, а данные наблюдений применять для оперативных прогнозов погоды.
Для составления карт погоды использовались данные со станции Мирный и австралийской станции Моусон, с которой был налажен регулярный обмен наблюдениями. Исследования циркуляции атмосферы показали, она едина для всего земного шара, но, к сожалению, закономерности её развития в антарктической области мало изучены. Поэтому решено проводить наблюдения на станции Мирный, внутриматериковых и промежуточных станциях. Вскоре с участием М.М. Сомова, А.М. Гусева и других учёных продолжились авиационные разведки вдоль побережья к востоку и западу от станции Мирный и вглубь материка. Были обследованы несколько оазисов, район Южного геомагнитного полюса и подступы к Полюсу Относительной Недоступности. Важнейшую роль в освоении прибрежных и внутриматериковых районов Антарктиды сыграли полярные лётчики под руководством начальника авиационного отряда И.И. Черевичного.
Во время полёта А.М. Гусева (рис. 3) с лётчиками вглубь материка, в сторону Южного геомагнитного полюса, они совершили посадку на высоте 3000 м и установили каркасную полусферическую палатку КАПШ, которые использовались на дрейфующих станциях
«Северный полюс» в Арктике. В течение пяти дней А.М. Гусев с помощью лётчиков проводил непрерывные метеорологические наблюдения и выявил большую разницу температуры воздуха на станции Мирный и на ледяном щите. В это время на станции Мирный температура воздуха была -5 °С, а на месте посадки самолёта - минус 45...-50 °С. В толще снега, покрывавшего ледниковый щит, на глубине 2 м температура была ещё ниже (-52 °С). Эти наблюдения показали, что низкая температура, непрерывный ветер с позёмкой и разреженный воздух делали условия суровыми и тяжёлыми для сотрудников будущих внутрикон-тинентальных научных станций. До исследований Первой КАЭ климат и погода внутренних районов шестого континента были, по существу, неизвестными, так как круглогодичные метеорологические наблюдения проводились только на побережье. Люди впервые решились зимовать на станции Пионерская - в глубине континента на высоте 2700 м над уровнем моря. На станции оборудовали метеорологическую и снегомерную площадки, установили научные приборы. На зимовку остались начальник станции А.М. Гусев, гляциолог Л.Д. Долгушин, радист Е.Т. Ветров и тракторист Н.Н. Кудряшов. Девять месяцев зимовщики в ледяной пустыне были отрезаны от внешнего мира, связь с ними поддерживалась лишь по радио1.
Метеорологическая характеристика станции Пионерская. В программу наблюдений на станции Пионерская были включены стандартные метеорологические, актинометрические, аэрологические и гляциологические наблюдения. По наблюдениям с мая 1956 г. по январь 1957 г. А.М. Гусев составил метеорологическую характеристику атмосферного давления и температуры воздуха на станции Пионерская с мая 1956 г. по январь 1957 г. Важно отметить, если человек находится в Арктике, то, где бы он ни находился, он всегда будет в условиях нормального атмосферного давления, которое составляет 760 мм. Но в Антарктиде даже при удалении на 100-300 км от берега в глубь материка человек попадает в условия пониженного атмосферного давления за счёт высоты над уровнем моря. Поэтому необходимо приспособиться к такому атмосферному давлению, но не каждый это может выдержать и сохранить работоспособность. В таблице 1 показаны метеорологические характеристики атмосферного давления и температура воздуха, полученные А.М. Гусевым за весь период зимовки на станции Пи-онерская2.
1 Гусев А.М. Первая зимовка на станции Пионерская // Вестник Академии наук СССР.
1956. № 12. С. 34-43.
2 Гусев А.М., Русин Н.П. Метеорологическая характеристика внутреннего района Восточной Антарктиды по наблюдениям на станции Пионерская //Доклады АН СССР
1957. Т. 117. № 1. С. 68-71.
Таблица 1.
Средние, максимальные и минимальные значения атмосферного давления (Р, мм) и температуры воздуха (Т, °С) на станции Пионерская во время зимовки
Параметры Месяц За 9 месяцев
V VI VII VIII IX X XI XII I
Атмосферное давление
Р ср. 693,7 688,4 686,3 681 683 680,5 692 700,2 697,5 689,2
Р макс. 711,3 700,1 715,8 697,4 693,8 695 704,2 711,7 705,1 715,8
Р мин. 678,3 677,7 662,2 661,9 670,6 663,9 678,3 687 686,6 661,9
Температура воздуха (по Цельсию)
Т ср. -43,4 -43,6 -47,7 -51,3 -46,3 -39,7 -31,6 -21,5 -22,7 -38,3
Т макс. -31,2 -26,7 -28,6 -37,8 -26,9 -25,8 -21,4 -13,4 -14,7 -13,4
Т мин. -53,6 -56 -64 -66,8 -58,8 -55,5 -44 -35,2 -35,1 -66
В таблице 1 показаны значения атмосферного давления и температуры воздуха на станции Пионерская во время зимовки. Средняя величина атмосферного давления равнялась 689,2 мм рт. ст., её амплитуда составила 53,9 мм. Минимальное атмосферное давление 661,9 мм рт. ст. наблюдалось в августе, а максимальное - 715,8 мм рт. ст. - в июле. Данные о температурном режиме указывают на суровость климата в районе станции. Наиболее холодным месяцем является август, имеющий среднюю температуру -51,3 °С (абсолютный максимум: -66,8 °С). Самым тёплым месяцем является декабрь, его средняя температура составила -21,5 °С (абсолютный максимум: -13,4 °С). Температура воздуха на станции Пионерская определяется стоком воздуха из центральных районов материка, радиационными условиями и температурным режимом в снежной толще. Среднегодовая температура воздуха здесь составляет -38,3 °С, а на станции Мирный (за счёт влияния океана) теплее: -11 °С.
Суровость климата высокогорного плато Антарктиды усугубляется постоянными сильными ветрами и низким давлением, которое на станции Пионерская примерно в 1,5 раза ниже, чем на побережье, и сравнительно высокой влажностью воздуха. Эти особенности климата
ограничивают возможности работы авиации и наземного транспорта и создают очень трудные условия для жизни и работы человека на высокогорном плато Антарктиды.
Определение абсолютных высот ледяного купола Антарктиды. В задачи, поставленные перед А.М. Гусевым, входило определение абсолютных высот ледяного купола Антарктиды. Знание этих высот необходимо для решения вопроса об истинном поле давления атмосферы во внутренних районах восточной Антарктиды, обуславливающем совместно с полем давления над Южным океаном циркуляцию воздуха в этих областях земного шара.
Трудность определения абсолютных высот ледяного купола Антарктиды заключается в том, что здесь непригодны обычные способы барометрического нивелирования, так как мощный ледниковый щит создаёт постоянную аномалию поля давления атмосферы и приводит к ошибкам (занижение высоты составляло 150 м). Поэтому необходимо было найти способ, который мог бы исключить влияние этих аномалий на величину определяемых высот. Для этого использовался усовершенствованный метод, когда самолёт находился на высоте за пределом слоя холодного воздуха, а высота самолёта измерялась по барометрической формуле с поправкой на разность температур (Т °С) на высоте полёта и в точке определения высоты. Однако точность этого метода оказалась недостаточной, и ошибка составляла 79-122 м.
В конце 1958 г. в 4-й САЭ для определения абсолютных высот ледяного купола был применён новый прибор акселерометр, разработанный в Институте прикладной геофизики АН СССР А.М. Гусевым, Н.И. Лозовским, А.А. Гуськовым и И.Д. Оробинским. Проведённые опыты показали, что на показаниях этого прибора в пределах до 4000 м не сказываются высоты полёта, и они не зависят от атмосферного давления. Точность определения высоты зависела от точности вертикальной скорости самолёта и вертикального ускорения самолёта. Определение высоты с использованием акселерометра и вариометра, а также новой методики обработки обеспечили точность определения высоты 2-10 м. Таким образом, можно сделать вывод, что новый способ определения высоты позволяет исключить влияние аномалии давления и является точным, а в работе - удобным. Первые испытания различными методами определения высот над Антарктидой, в том числе и новым прибором, А.М. Гусев проводил по маршруту Мирный - Пионерская - Земля Уилкса, а затем они определялись по маршрутам до Полюса Относительной Недоступности и другим станциям1.
Гусев А. М. К определению абсолютных высот ледяного купола Антарктиды // Доклады АН СССР. 1960. Т. 130. № 3. С. 530-532.
Исследование циркуляции атмосферы над Антарктидой. В научные задачи А.М. Гусева в Первой КАЭ также входило исследование атмосферных процессов антарктической области и их влияния на общую циркуляцию атмосферы Земли. Они были поддержаны директором МГИ АН СССР академиком В.В. Шулейкиным. Основной причиной циркуляции воздуха в Антарктике является контраст температуры вод у берегов Антарктиды и поверхности ледяного материка. При этом горизонтальное сближение двух масс воздуха различной температуры и плотности приводит к образованию второй массы воздуха, которая кольцом опоясывает области океана по кругу широт. Физическая природа циркуляции воздуха над Антарктикой та же, что и муссонная циркуляция, но знак контраста температур поверхности моря и материка в течение сезона в Антарктиде не меняется, поэтому и циркуляция воздуха имеет в течение года одно и то же направление. Теорию муссон-ной циркуляции атмосферы разработал В.В. Шулейкин на Черноморской гидрофизической станции в Крыму. Отличие обычной муссонной циркуляции от антарктической заключается в контрасте температур поверхности моря и материка, к ним добавляется уменьшение температуры с увеличением широты и на эту циркуляцию налагается и стоковый эффект, который усиливает её действие. Причиной падения температуры служат потоки холодных масс континентального воздуха (стоковые ветры) к побережью, а причиной внезапных потеплений являются циклонические вторжения тёплых воздушных масс с океана. При стоке из Центральной Антарктиды переохлаждённых масс воздуха температура резко падает до -60 °С, а при циклонических прорывах она повышается до -25...-45 °С.
До начала проведения Первой КАЭ академик АН СССР Е.Н. Кочин построил теоретическую модель циркуляции атмосферы над Антарктидой. В её основе учитывались стоковые ветра, наблюдаемые на ледяном куполе Антарктиды из высоких центральных районов материка. По наблюдениям на станциях в Антарктиде и других частях Южного полушария А.М. Гусевым разработана экспериментальная модель циркуляции атмосферы над Антарктидой, которая подтвердила теоретическую модель Е.Н. Кочина. Позже, построенная климатологом Б.Л. Дзердзеевским синоптическая карта подтвердила модели Е.Н. Ко-чина и А.М. Гусева. Холодные стоковые ветры, встречаясь с относительно тёплым и влажным воздухом над океанскими водами у побережья Антарктиды, вследствие воздействия силы Кориолиса образуют серию вихрей (циклонов), перемещающихся вокруг Антарктиды. Размеры циклонов колеблются от 1000 км до 3000 км. На синоптической карте и спутниковом изображении видны основные пути движения циклонов
Рис. 4. Схема циркуляции атмосферы на синоптической карте (а) и на спутниковом изображении (б)
вокруг Антарктиды и очень хорошо согласуются с положением циклонов на синоптической карте (рис. 4).
Антарктическая конференция в Париже. В середине июня 1957 г. в Париже состоялась Четвёртая антарктическая конференция, на которую прибыли представители 11 стран, участвующие в работе МГГ. В состав советской делегации входили В.В. Белоусов, М.М. Сомов, А.М. Гусев, Г.А. Авсюк, А.С. Воробьёв, Г.М. Таубер и Е.И. Толстиков. Из шести докладов, заслушанных на конференции, три были сделаны представителями делегации СССР. В своём докладе А.М. Гусев изложил теоретическую схему циркуляции воздуха над Антарктикой. Совпадение теоретических выводов с наблюдениями, полученными антарктическими станциями, подтвердило правильность решения этой задачи. По инициативе американской делегации обсуждался вопрос о продлении научных наблюдений в Антарктике ещё на один год после завершения программы работ МГГ. Это предложение мотивировалось необходимостью получить данные за несколько лет. Состоявшийся обмен мнениями позволил познакомиться с опытом работы антарктических экспедиций различных стран и первыми выводами из научных наблюдений. Была достигнута договорённость о координации действий экспедиций в последующие годы.
Программа Международного геофизического сотрудничества
В феврале 1958 г. в Гааге (Нидерланды) представители 12 стран приняли решение о продолжении исследований в Антарктике по Программе Международного геофизического сотрудничества (МГС).
Рис. 5. НИС «Михаил Ломоносов». 1957 г.
В 1959 г. Программа МГС была связана с Годом спокойного Солнца, поэтому особое внимание уделялось геофизическим исследованиям.
Морской гидрофизический институт принимал участие в работах по программе Международного геофизического сотрудничества. В рамках программы МГС участники экспедиции НИС «Михаил Ломоносов» выполнили предложенный В.В. Шулейкиным разрез по 30° з. д. от Гренландии до экватора (рис. 5). Отрядом течений на экваторе был зафиксирован подповерхностный поток струйного характера, направленный на восток, впоследствии названный течением Ломоносова. Обобщение данных наблюдений позволило выявить основные физические особенности течения Ломоносова и составить его чёткое физико-географическое описание1.
В этом же году 17 сотрудников института были включены в состав делегации СССР на Первый Международный Океанографический конгресс, проходивший в Нью-Йорке в сессионном зале ООН. Руководителем группы советских учёных был назначен А.Г. Колесников. На пленарном заседании Конгресса он и Б.А. Скопинцев выступили с докладами, в которых представили первые итоги работ по программе МГГ. А.Г. Колесников привёл результаты по исследованию турбулентности океана, проведённом на СП-6. Его доклад получил высокую оценку от Председателя Конгресса профессора Р. Ревел и профессора В. Мунка, которые признали его одним из самых интересных2.
Дерюгин К.К. Советские океанографические экспедиции / Под ред. акад. В.В. Шулей-кина. Л., 1968. 236 с.
Колесников А.Г., Пантелеев Н.А., Пыркин Ю.Г., Петров В.П., Иванов В.Н. Аппаратура и методика регистрации турбулентных микропульсаций температуры и скорости течения в море // Известия Академии наук СССР. Серия геофизическая. 1958. № 3. С. 405-413.
НИС «Михаил Ломоносов» в числе экспедиционных судов ряда стран был представлен как экспонат Океанографического конгресса. Судно вызвало большой интерес, и в дни «открытых дверей» его посетили около 1500 учёных из разных стран.
Заключение
Международный геофизический год является не только одним из самых крупных международных проектов ХХ в., но и уникальным по масштабу геофизических исследований. Использование спутников позволило изучать геофизические процессы новыми методами и открыло новые возможности для изучения Земли и околоземного пространства. Созданные электронно-вычислительные машины позволяли в кратчайшие сроки собрать и обработать результаты наблюдений. Мировые центры данных (МЦД) обеспечили широкому кругу учёных доступ к полученным результатам. Огромным успехом МГГ и МГС стало плодотворное международное научное сотрудничество, которые заложили основу для будущих крупных проектов. Краткий обзор выполненных работ по программам МПГ, МГГ и МГС показал огромную ценность совместных исследований, проведённых учёными СССР и зарубежных стран. Проведение МПГ, МГГ и МГС показало важность и необходимость комплексных международных исследований, которые за относительно короткий срок существенно расширили знания об океанах.
