Результаты поиска по \"направление дрейфа\". Как спасали ученых с разрушающейся льдины  В гг научная экспедиция на дрейфующей станции

— научно-исследовательская станция на дрейфующих льдах в глубоководной части Северного Ледовитого океана. Станции выполняют программу комплексных круглогодичных исследований в области океанологии, ледоведения (физики и динамики льдов), метеорологии, аэрологии, геофизики (наблюдения в ионосферном и магнитном полях), гидрохимии, гидрофизики, а также биологии моря.

История любой дрейфующей станции начинается с поиска подходящей льдины . Ледовые разведчики совершают полеты в Северном Ледовитом океане. Основная сложность поиска пригодной для организации дрейфующей станции льдины заключается в том, что недостаточно найти мощную льдину оптимальных размеров и толщины, надо, чтобы ее не поломало в течение зимовки.

Надо еще, чтобы к этой льдине вплотную примыкал молодой, ровный малозаснеженный лед, называемый "припаем ", аналогично неподвижному льду у берега. Толщина его и размеры должны быть подходящими для строительства на нем в кратчайший срок взлетно-посадочной полосы. И таких "припаев" у многолетней льдины желательно иметь несколько — для запасных аэродромов на случай возможных разломов.

Дрейфующая полярная станция представляет собой небольшое поселение , включающее жилые постройки для полярников и научные помещения, электро- и радиостанции, метеорадиолокатор, основные и аварийные склады.

Необходимость организации дрейфующих станций была вызвана отсутствием суши в центральной части Северного Ледовитого океана, пригодной для устройства постоянных наблюдательных пунктов.

Впервые идею о высадке людей на дрейфующий лед высказал в 1925 году норвежец Фритьоф Нансен . Этот проект не был осуществлен, но многим идея показалась стоящей.

В Советской России ее разделяли академик Отто Шмидт и профессор Владимир Визе. Проект основания научной станции на полюсе был впервые рассмотрен в СССР в 1929 году по предложению Визе, однако до 1935 года практических шагов в этом направлении не предпринималось.

В начале 1936 года правительством Советского Союза был одобрен план организации дрейфующей научно-исследовательской станции, начальником которой был назначен Иван Папанин. В состав экспедиции вошли также геофизик Евгений Федоров, гидролог Петр Ширшов и радист Эрнест Кренкель. 21 мая 1937 года на льдине в районе географического Северного полюса произвел посадку самолет с четверкой "папанинцев" и руководством экспедиции. Через несколько дней оставшаяся группа самолетов доставила грузы дрейфующей станции на льдину.

"СП-2015" удалось провести уникальный летний дрейф в северных широтах, благодаря которому ученые получили интересные данные по биоразнообразию, проявлениям климатических изменений в разных средах.

Решение о запуске очередной станции "Северный полюс" в 2016 году не было принято из-за финансовых трудностей.

Средняя величина неровностей нижней поверхности пакового льда равна примерно 3 м, что существенно влияет на характер распространения звуковой энергии, излучаемой гидроакустическими приборами, затрудняя обнаружение полыней. Однако для правильной ориентировки в ледовой обстановке надо знать не только характер поверхности льда, но и его форму, размеры и сплоченность.

С точки зрения форм и размеров различают ледяные поля и битый лед. Ледяные поля подразделяются на обширные (более 10 км в поперечнике), большие (2-10 км, малые (0,5-2 км) и обломки (100-500 м). Кроме того, лед бывает крупнобитый (размеры льдин 20-100 м), мелкобитый (2-20 м), куски (0,5-2,0 м) и ледяная каша. Битый лед в полыньях и разводьях сильно затрудняет всплытие. Поэтому аппаратура, предназначенная для обеспечения данного маневра, должна иметь высокую разрешающую способность, позволяющую различать мелкобитый лед и даже куски, так как они могут повредить ограждение рубки, выдвижные устройства, рули и винты, что например, и произошло с американской подводной лодкой «Карп».

Возможность всплытия зависит также от сплоченности (густоты) дрейфующего льда. Сплоченностью, принято называть отношение суммарной площади льда, которая освещается звуковым лучом гидроакустического прибора, к площади промежутков чистой воды между отдельными льдинами. Следует помнить, что дрейфующий лед, как правило, неравномерно покрывает море (особенно летом) и густота его в различных секторах неодинакова.

Большую опасность при подледном плавании представляют айсберги и ледяные острова. Айсберги встречаются во многих районах Северного Ледовитого океана. Высота их надводной части достигает 50 м, осадка же в несколько раз превосходит эту величину. Встречаются айсберги длиной 2-2,5 км и шириной до 1,5 км. Понятно, что неожиданная встреча с таким подводным препятствием грозит подводному кораблю крупными неприятностями. На помощь подводникам в этом случае приходит гидроакустическая техника – гидролокаторы и айсбергомеры, но трудности подледного плавания, все равно остаются довольно значительными.

Айсберги проникают в ЦАБ главным образом, из района Земли Франца-Иосифа, Северной Земли; здесь их больше всего. Ледяные горы, рождающиеся в районах Гренландии и Шпицбергена, в высокие широты почти не попадают. Полярные исследователи отмечают, что число айсбергов от года к году может резко меняться».

В конце 40-х годов в ЦАБ и прилегающих арктических морях советские полярные летчики открыли дрейфующие ледяные острова. Сейчас их известно около двух десятков. Самый большой из них (открытый в апреле 1948 г. летчиком И.П. Мазуруком имеет размеры 17x18 миль. Толщина дрейфующих ледяных островов колеблется 50 до 70 м, удельный вес льда – от 0,87 до 0,92 г/см3 , осадка достигает 50 м.

Несмотря на многочисленные и очевидные трудности подледных походов в высокие широты, кроме атомных подводных лодок Советского Союза под полярной шапкой льдов за последние годы побывали подводные лодки США, Англии и Франции. Он тоже всплывали в надводное положение на участках чистой воды или в молодом тонком льду. От определения размеров и характера таких пространств во многом зависит правильная оценка возможности всплытия. В связи с этим несколько подробнее рассмотрим характеристики таких форм, как полынья, разводье, канал, трещина, окно.

Полынья – достаточно устойчивое пространство чистой воды среди ледяных полей. Размеры полыней бывают весьма различные: от нескольких десятков квадратных метров до десятков квадратных километров. Чаще всего они имеют форму прямоугольника, квадрата либо круга. Однако существуют гигантские полыньи, вытянутые в длину. Их размеры и местоположение, безусловно, представляют большой интерес, тем более что они заранее обнаруживаются и фиксируются авиаразведкой. Так, с советского самолета Н-169 2-3 марта 1941 г. в районе «полюса относительной недоступности» наблюдались полыньи шириной до 500 м и длиной до 18 км; изредка попадались обширные пространства чистой воды шириной до 10 км и длиной до 45 км. Кроме того, в Центральном арктическом бассейне постоянно существует два больших открытых пространства чистой воды: «Сибирская Полынья» к северу от Новосибирских островов и Северной Земли и «Великая Полынья» к северо-востоку от острова Элсмир. Авиаразведкой выявлено также, что образование больших полыней, встречающихся на границе дрейфующих льдов и берегового припая, связано главным образом с режимом ветра.

Разводье – менее устойчивое пространство чистой воды шириной в несколько десятков метров, подверженное действию ветров и приливо-отливных явлений. Наиболее характерная форма разводий – вытянутая, длиной до нескольких километров. Часто разводья искривлены, что затрудняет выбор участка для всплытия.

Канал – узкая длинная полоса воды (длина более чем в 10 раз превосходит ширину между крупными льдинами, появляющаяся обычно вследствие расширения трещин. Как отмечают исследователи, каналы, так же как полыньи и разводья, встречаются в центральной Арктике не только в летнее, но и в зимнее время. Каналы из-за малой ширины обнаружить с помощью эхоледомеров трудно, что отмечал в своей книге «Морской дракон» командир американской атомной подводной лодки Д. Стил во время специального полета над арктическими льдами.

Трещина – разрыв во льду шириной до 10 м. При подледном плавании местоположение длинных трещин полезно отмечать на карте, так как известно, что за небольшой срок узкая трещина может превратиться в достаточно широкий канал. Трещины можно использовать для радиосвязи, выпуская в них специальные буйковые радиоантенны.

Окно – еще неустановившийся термин, принятый для обозначения участков молодого льда, покрывающего поверхность полыней, разводий и каналов. Окно хорошо просматривается в перископ. Оно выделяется ярким пятном на более темном фоне остальной поверхности, покрытой толстым паковым льдом.

Образование молодого льда в полыньях, разводьях и каналах начинается в первой половине сентября, а иногда даже и во второй половине августа. Скорость его нарастания зависит прежде всего от температуры воздуха. При минус 40 °С можно ожидать увеличения толщины льда в среднем на 2,5 см за несколько часов, за неделю – на 30 см, за месяц – до 1 м. Своевременно обнаружить окна и правильно определить толщину их льда помогают эхоледомеры, указатели полыней и другие приборы, обеспечивающие плавание в зимнее время.

Для успешного всплытия важно также учитывать течение, характер, направление и скорость дрейфа льдов вообще и отдельных ледовых образований в частности. В подтверждение можно привести пример, когда подводная лодка «Скейт» в разводье шириной около 100 м из-за неучета дрейфа льда всплыть с первого раза не смогла. Маневр удался Только после тщательного учета дрейфа льда и скорости всплытия подводной лодки.

ПЛ проекта 613 в арктических льдах.

От чего же зависит дрейф льда и каковы его элементы? Профессор Н.Н. Зубов дает три наиболее характерных случая:

– ветровой дрейф сплоченных льдов, вызывающий даже самостоятельное дрейфовое подледнее течение;

– дрейф отдельной льдины под действием ветра на верхнюю ее часть и ветрового течения на нижнюю;

– ветровой дрейф разреженных льдов, когда оказывается, что каждая льдина (из-за различий в форме и размерах) дрейфует по-своему, что особенно опасно при всплытии, так как ледовая обстановка в таких случаях меняется очень быстро.

Направление дрейфа льда при устойчивых ветрах отличается от направления ветра примерно на 30° вправо, а зависимость скорости дрейфа от скорости ветра определяется в общем случае ветровым коэффициентом, равным 0,32. Направление ветрового течения (когда на поверхности моря отсутствует лед) отклоняется от направлении ветра на 45° вправо.

Причинами, вызывающими генеральное движение больших масс льда в ЦАБ, являются в основном постоянные течения и господствующие ветры, связанные с распределением атмосферного давления. Под действием этих факторов значительная часть льдов выносится в проход между Гренландией и Шпицбергеном. В секторе, прилегающем к Америке, льды дрейфуют по часовой стрелке по замкнутому кругу. Эти генеральные направления становятся заметными лишь на больших расстояниях. При дрейфе льдины обычно описывают причудливые петли и зигзаги и часто возвращаются в исходные точки. В отношении годичных колебаний выноса льда известные советские полярники Н.А. Волков и З.М. Гуд- кович отмечают: «Заметно изменяется в течение года и средняя скорость поверхностного выносного течения. Максимальная скорость приходится на июль – сентябрь, а минимальная на октябрь – декабрь».

Курсовой угол ветра называют курсом судна относительно ветра. В зависимости от величины этого угла курсы судна относительно ветра получили различные наименования (рис. 47).

Если ветер дует в правый борт, то курсу судна относительно ветра придается еще название «правого галса», а когда он дует в левый борт - «левого галса».

Когда вследствие изменения направления ветра его курсовой угол уменьшается, говорят, что ветер заходит, или становится круче; если увеличивается, то-ветер отходит, или делается полнее. Когда же изменение угла вызывается переменой курса судна, то в первом случае говорят, что судно приведено к ветру, или легло круче, а во втором, что оно спустилось, или легло полнее.

Рис. 48

Разложим равнодействующую давления ветра А на две составляющие X и Z. Сила X направлена по диаметральной плоскости и равна X = A cosy, она оказывает влияние на скорость судна относительно воды (в данном случае уменьшает скорость) vл.

Сила Z направлена перпендикулярно диаметральной плоскости, Z = A.siny и вызывает боковое смещение - дрейф судна с линии курса со скоростью V др.

Сложив геометрически скорости судна по лагу vл И дрейфа удр, получим вектор действительной скорости судна относительно воды v0, по направлению которого происходит фактическое перемещение судна при действии этого ветра.

Линия фактического перемещения судна при действии ветра называется линией пути при дрейфе ПУ др, а угол между нордовой частью истинного меридиана и этой линией - путевым углом. Угол а между линией истинного курса и линией пути при дрейфе называется углом дрейфа. При решении задач углу дрейфа присваивается знак: при ветре правого галса - минус, а левого галса - плюс.

При одной и той же силе кажущегося ветра, но при различных курсовых углах влияние его на движущееся судно неодинаково. При курсовых углах ветра, равных 0 или 180°, угол дрейфа равен нулю, а при курсовых углах K w , близких к 50-60°, он достигает максимального значения вследствие того, что направление Kw является равнодействующей скорости и направления истинного ветра и скорости самого судна. При углах K w ~ 50 / 60° угол между направлением истинного ветра и диаметральной плоскостью судна будет примерно 90°.

Рис. 49

При продолжительном действии ветра в одном направлении создается поверхностное течение, которое также вызывает снос судна с линии истинного курса.

Таким образом, совокупное действие ветра и вызываемых им волнения и течения при плавании необходимо учитывать, вводя поправку на дрейф, равную величине угла дрейфа.

Истинный курс, путевой угол при дрейфе и угол дрейфа находятся в следующей алгебраической зависимости (рис. 49):

Определение угла дрейфа

В практике судовождения угол дрейфа определяют из непосредственных наблюдений, применяя один из следующих способов.

Рис. 50

Пеленгованием кильватерной струи (применяется как приближенный способ). Кильватерная струя представляет собой след перемещающегося судна вследствие возмущения вращением винтов массы воды. При ветре направление кильватерной струи почти не смещается. Поэтому для получения угла дрейфа можно измерять угол между направлениями диаметральной плоскости судна и кильватерной струи. Пеленги берут по ближайшему к корме компасу, устанавливая визирную плоскость пеленгатора параллельно кильватерной струе. Если отсчет замечают по азимутальному кругу компаса, то

А = КУ - 180°,

А если снимают ОКП, то а = ОКП - КК.

Величину угла дрейфа, определяемую всеми доступными способами, и условия, при которых она определялась (курс судна относительно ветра, скорость судна, сила ветра, состояние судна по загрузке, осадке и т. п.), необходимо записывать в специальной тетради с тем, чтобы можно было в аналогичных условиях заранее учитывать дрейф, т. е. при прокладке учитывать поправку на ветер.

Счисление пути судна при дрейфе

Пройденное по лагу (кроме забортного) расстояние при углах дрейфа более 8° рассчитывается с введением поправки на угол дрейфа по формуле

При ведении графического счисления с учетом дрейфа следует наносить на карту место судна в момент траверза ориентира; рассчитывать момент прихода судна на траверз ориентира; определять кратчайшее расстояние до ориентира при следовании заданным курсом и момент открытия или скрытия ориентира.

Для нанесения места судна на карту в момент траверза ориентира рассчитывают обратный истинный пеленг по следующим формулам. При наблюдении ориентира: справа

Такую задачу часто приходится решать при определении точки поворота на новый курс.

Рис. 51

Чтобы рассчитать заранее показание лага в момент прихода судна на траверз (в точку А), пользуясь расстоянием S, определяют рол по табл. 28-а или 28-6 (МТ-63) в зависимости от знака Ал или по фор- муле рол = S/Кл. Затем к отсчету лага, во время определения по ори- ентиру (в точке В), прибавляют найденное рол и получают ол2 = ол1 + рол.

В этот день, 21 мая 1937 года - 79 лет назад экспедиция И.Папанина, Э.Кренкеля, П.Ширшова, Е.Федорова высадилась на льдах Северного Ледовитого океана в районе Северного полюса и развернула первую полярную станцию «Северный полюс-1».

На протяжении десятков лет тысячи отчаянных путешественников и исследователей Севера стремились попасть на Северный полюс, старались во что бы то ни стало водрузить там флаг своей страны, ознаменовав победу своего народа над суровыми и могучими силами природы.

С появлением авиации возникли новые возможности для достижения Северного полюса. Такие как полеты Р. Амундсена и Р. Берда на самолетах и полеты дирижаблей «Норвегия» и «Италия». Но для серьезных научных исследований Арктики эти экспедиции были кратковременными и не очень значительными. Настоящим прорывом было успешное завершение первой воздушной высокоширотной советской экспедиции и высадки на дрейфующий лед в 1937 году героической «четверки» под руководством И. Д. Папанина.

Так, О.Ю. Шмидт возглавил воздушную часть переброски на Полюс, а И. Д. Папанин отвечал за ее морскую часть и зимовку на дрейфующей станции «СП-1». В планах экспедиции была высадка в районе Северного полюса на год, в течение которого предполагалось собрать огромное количество разнообразных научных данных по метеорологии, геофизики, гидробиологии. Пять самолетов вылетели из Москвы 22 марта. Перелет завершился 21 мая 1937 года.

В 11 часов 35 минут флагманский самолет под управлением командира летного отряда Героя Советского Союза М.В. Водопьянова опустился на лед, перелетев 20 км за Северный полюс. А последний из самолетов приземлился только 5 июня, столь трудными были условия полета и посадки. Над Северным полюсом 6 июня был поднят флаг СССР, и самолеты отправились в обратный путь.

На льдине осталась четверка отважных исследователей с палаткой для жизни и работы, двумя радиостанциями, соединенными антенной, мастерской, метеорологической будкой, теодолитом для измерения высоты солнца и складами, сооруженными изо льда. В составе экспедиции были: П.П. Ширшов - гидробиолог, гляциолог; Е.К. Федоров - метеоролог-геофизик; Э.Т. Кренкель - радист и И.Д. Папанин - начальник станции. Предстояли месяцы изнурительного труда, нелегкого быта. Но это было время массового героизма, высокой духовности и нетерпеливого стремления вперед.

Каждый день пребывания на Северном Полюсе приносил исследователям новые открытия, и первым из них была глубина воды подо льдом в 4290 метров. Ежедневно в определенные сроки наблюдений отбирали пробы грунта, измеряли глубины и скорость дрейфа, определяли координаты, вели магнитные измерения, гидрологические и метеорологические наблюдения.

Вскоре обнаружился дрейф льдины, на которой располагался лагерь исследователей. Начались ее странствования в районе Северного Полюса, затем льдина устремилась на юг со скоростью 20 км в сутки.

Через месяц после высадки папанинцев на льдину (так окрестили отважную четверку во всем мире), когда в Кремле состоялась торжественная встреча участников Первой в мире воздушной экспедиции на Северный полюс, был зачитан указ о присуждении О.Ю. Шмидту и И.Д. Папанину званий Героя Советского Союза, остальные участники дрейфа были награждены Орденами Ленина. Льдина, на которой располагался лагерь папанинцев, через 274 дня превратилась в обломок шириной не более 30 метров с несколькими трещинами.

Принято решение об эвакуации экспедиции. Позади остался путь в 2500 км по Северному Ледовитому океану и Гренландскому морю. 19 февраля 1938 года полярников сняли со льдины ледоколы «Таймыр» и «Мурман». 15 марта полярники были доставлены в Ленинград.

Научные результаты, полученные в уникальном дрейфе, были представлены Общему Собранию АН СССР 6 марта 1938 года и получили высокую оценку специалистов. Научному составу экспедиции были присвоены ученые степени. Иван Дмитриевич Папанин получил звание доктора географических наук.

С героического дрейфа папанинцев началось планомерное освоение всего Арктического бассейна, что сделало регулярной навигацию по Северному морскому пути. Несмотря на все гигантские препятствия и трудности судьбы, папанинцы своим личным мужеством вписали одну из самых ярких страниц в историю освоения Арктики.