На эту тему может писать популярный рассказ лишь человек, который делает науку (пишет научные статьи) и, кроме того, пишет рассказы. Я - именно такой человек. И решил попробовать свои силы в абсолютно новом жанре. Для такого рассказа необходимо, чтобы в нем все было написано понятно, популярно и еще, чтобы была интрига.
Под словом "наука" я здесь понимаю научную статью, опубликованную в научном журнале.
Такая статья при ее подготовке проходит ряд этапов. Первый этап - поиск актуальной задачи, решение которой явится содержанием статьи. Затем идут следующие этапы: один за другим по мере успешного решения предыдущего этапа.
Решение задачи, написание статьи для публикации ее в научном журнале по правлам, принятым в этом журнале. Научные журналы рецензируют присланные им статьи. Поэтому после отправки написанной статьи в журнал следует этап ожидания рецензии на нее. Дальше типичной ситуации уже нет.
В зависимости от содержания рецензии появляются следующие этапы. Разные для разных статей. Не будем в это углубляться, а перейдем к конкретной статье, которая написана, побывала у рецензента, вернулась к нам с отрицательным отзывом рецензента, содержащего замечания. Отзыв не содержит рекомендацию отклонить статью, а вновь ее рассмотреть после учета его замечаний. Мы это сделали. Подготовлен текст ответа рецензенту и новая редакция статьи. Надо все это отправить рецензенту и ждать его ответ. Теперь о том, что это за статья, что написал ее рецензент и почему от него нет рекомендации принять статью к печати.
Это сложная статья. Ее тема касается весьма актуальной проблемы: грядущей. Миру грозит глобальная катастрофа, связанная с потеплением климата планеты Земля, на которой мы живем. Поводом для беспокойства послужило таяние арктических и антарктических льдов. Исчезновение льдов опасности не представляет. Опасность в том, что лед превращается в воду, повышающую уровень Мирового океана. Льдов так много, что их таяние способно полностью затопить Англию и причинить другие глобальные изменения.
Ученых это заинтересовало. Они стали искать причину потепления и нашли ее. Оказалось, что виновата деятельность человека.
Заводы и фабрики мира во всю дымят, а дым содержит вещества, которые формируют на больших высотах слой, пропускающий тепло Солнца на Землю, но не выпускающий его полностью в окружающее пространство. В результате тепло Солнца накапливается на Земле, приводя к потеплению климата.
Исходя из этой теории, было принято решение ограничить выброс вредного газа, приводящего к потеплению климата Земли. Все страны ввели у себя такие ограничения, но это им очень дрого встало. Только одна стана в мире отказалась подписывать конвенцию об обязательном сокращении вредных газов промышленностью.
Отказалась подписать конвенцию Америка, которая выбрасывает наибольшее количество вредных газов.
Знаменитый американский ученый Манк доказал, что изменение климата на основе наблюдения за температурой не может дать ответ на то, есть ли опасность потепления климата или нет ее из-за сильной изменчивости температуры атмосферы. Ответ на этот вопрос может дать только наблюдение за температурой океана на больших акваториях Мирового океана.
Манк предложил способ, с помощью которого можно организовать слежение за температурой океана на больших просторах Мирового океана.
В Мировом океане хорошо распространяются акустические волны низких частот. Способ Манка использует звуковые волны. Тем самым к проблеме потепления климата подключается целая наука Акустика. Акустика океана является объектом изучения ученых всего мира, и о ней много известно. Известно, что в Мировом океане существует подводный звуковой канал, в котором распространяются звуковые волны.
Канал замечателен тем, что в нем звуковые лучи, вышедшие точно из источника под всеми углами, меньшими угла захвата канала, при распространении остаются в канале, не выходя из него. Эти лучи распрострвняются в канале, преломляясь на верхней и нижней границах канала. Тем самым, эти лучи слабо затухают в канале, так что они могут обойти вокруг Земли. Скорость звука в канале зависит от температуры среды. Поэтому время прохода луча на заданную дальность может служить термометром среды распространения звука. Чувствительность этого термометра зависит от длины трассы распространения.
При распространении на тысячу км мы получаем возможность следить за изменением климата за приемлемое время наблюдения.
Для этого надо выделить один луч из всего волновода, в котором бесконечно много лучей с равным временем распространения на заданную дистанцию. Это сложная задача, но Манк ее успешно решил. Его метод выделения одного луча из всего волновода можно объяснить специалистам. И то это не просто, а популярно изложить его слишком сложно, хотя и возможно. Я не буду этого делать, так как без этого можно обойтись.
Особенностями метода выделения одного луча в том, что для этого требуется длительное и мощное излучение точечного сигнала в волноводе со специальным кодом. По которому выделяется один выбранный луч. Это получается по теории выделения сигналов, но Манк проверил это на опыте. Нужный луч выделяется почти без шумов. У Манка в опыте получилось (боюсь соврать, но, если не так, то где-то рядом) измерить расстояние 300 км с точностью до см.
Это опубликовано, у меня была эта работа Манка.
Манк пошел дальше. Он с помощью ученых со всего мира, провел демонстрационный опыт по измерению параметров среды в квадрате со стороной 300 км. Опыт прошел успешно и был полностью подготовлен решающий опыт в квадрате со стороной 1000 км.
Манк отказался от проведения решающего опыта, чтобы не распугать китов мощным длительным излучениием, необходимом для выделения одного луча. Позже выяснилось, что этот опыт на 1000 км не должен получаться из-за лучевого хаоса, при котором нельзя выделить один луч никаким способом.
Это было давно, в семидесятые годы прошлого века. А у нас в статье, которую мы готовили к печати, есть предложение, как осуществить опыт Манка, ничего не излучая в среду. Ниже популярно объяснено как это получается. Следует рассказать об опытах, поставленных акустиками нашего Института Прикладной физики Российской Академии наук (ИПФ РАН) совместно с Дальневосточным отделением Российской Академии Наук. Дальний Восток предоставил корабль, а ИПФ РАН - аппаратуру для опыта. Они выполнялись в восьмидесятые годы прошлого века. Опыты производились в разных районах Мирового океана. Как в глубоководных районах Мирового океана, так и в мелководных.
Типичный опыт состоял в следующем. Корабль вууксировал на некоторой глубине мощный пневмоакустический излучатель, который периодически посылал в среду импульсы, принимаемые донной станцией, расположенной на дне. Опыты выполнялись в волноводе, открытым в сторону дна. В волноводе бесконечное число импульсов, но, если прием осуществляется в одной точке, то импульсов становится столько в приемной точке дискретное количество. Корабль двигался с малой скоростью по направлению на приемную донную станцию, начиная от ста км до самой станции. Все принятые донной станцией импульсы записывались.
Этот опыт, где бы он ни выполнялся, приводил к удивительному результату. Ради этого результата я его вам и описываю.
Получалось, что время распространения импульса от корабля до донной станции в точности совпадает с временем вычисленным теоретически. Вычисления выполнялись с помощью геометрической акустики. Для вычисления времени распространения использовалась трасса луча, вышедшего из точки излучения под углом, подобранным так, что луч, вышедший из точки излучения, попадает в точку приема. Этот результат получен с помощью расчета по геометрической акустике, и вычисленное время совпадает с опытом для всех опытов на всех дистанциях и во всех районах опыта.
Между тем, хорошо известно, что геометрическая акустика применима только для малых расстояний и низких частот. Авторы опытов не могли объяснить их результат. Поэтому эти опыты не публиковались в научных журналах, результаты докладывались только на семинарах и конференциях, и частично публиковались в трудах конфереций. Часть участников опытов даже бросила эту работу. Слушатели докладов и конференций пытались найти объяснение полученным результатам. Вся работа полностью прекратилась. Ее продолжал только лишь один участник опытов Владимир Николаевич Голубев. Он обратился ко мне с просьбой помочь разобраться в возникшей проблеме.
Я откликнулся на просьбу Владимира Николаевича с большим удовольствием. Я сразу почувствовал, что проблема представляет собой чрезвычайно важную и интересную проблему.
Мне удалось объяснить полученный результат в опытах, предоставленных мне В.Н. Голубевым. Более того, удалось доказать, что так и должно быть для любых расстояний и частот. Эта статья опубликована в Акустическом журнале. Что ценно и важно в проблеме Голубева. Будем так ее называть для краткости. Важно то, что расчетное время распространения акустического импульса в волноводе в точности совпадает с расчетом. Это значит, что опыт может быть заменен расчетом. А вот это положено в основу статьи, о которой идет речь в рассказе. В статье показано и доказано, что можно опыты Манка заменить расчетом с тем же результатом, что и в опыте. Но опыт распугивает китов и при больших дальностях не получается из-за лучевого хаоса, а в расчете нет излучения в среду. Один нужный луч не надо выделять. Он уже выделен, как надо тем, что попадает в точку приема, а это означает, что он распространяется, выходя из источника под известным углом. Тем самым определена трасса распространения луча.
Создалась точно такая же ситуация, которая была после опытов Голубева. Там тоже камнем преткновения послужило то, что хорошо известно, что геометрическая акустика не применима для больших расстояний. Пока наша статья не отвергнута. Посмотрим, что будет дальше.
