Бывает, смотришь на старую цифру и думаешь: ну не могла же она удержаться так долго.
Особенно если цифра родом из 1957 года. Время ламповых приборов, бумажных лент, экспедиций, где многое зависело от рук, опыта и терпения людей на борту. А напротив нее, уже почти наше время: спутниковая навигация, многолучевые эхолоты, роботы, мощная обработка данных.
И все равно история глубины Марианской впадины не складывается в простое «раньше ошибались, теперь узнали точно». В ней есть странность, которой я восторгаюсь: советский «Витязь» выдал планку, с которым потом спорили десятилетиями, но сам принцип измерения оказался куда умнее, чем кажется с дивана.
Цифра, которая слишком долго не сдавалась
В 25-м рейсе НИС «Витязь» в 1957 году эхолот зафиксировал в районе Марианской впадины 10 960 метров, а после поправок в советской традиции закрепилось значение 11 022 метра.
Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН в материале о «Витязе» приводит эту связку именно в таком порядке: сначала показание эхолота, затем исправленная глубина.
В популярном пересказе это часто звучит почти как рекордная фраза: «Советские ученые измерили самую глубокую точку океана».
В русскоязычных справочных материалах 25-й рейс связывают с группой под руководством океанолога Алексея Добровольского, а сама цифра 11 022 м долго обитала в учебниках и энциклопедиях.
Но я бы не стал торопиться с красивым выводом. В океанологии глубина не лежит на дне как табличка с номером. Ее надо вывести из сигнала. А сигнал идет через толщу воды, где все меняется.
И вот тут начинается настоящая технология.
Почему эхолот не просто шлет сигнал вниз
Самая очевидная версия такая: корабль посылает звук вниз, звук отражается от дна, возвращается наверх. Прибор измеряет время. Если звук шел туда и обратно, делим путь пополам и получаем глубину.
Звучит почти как школьная задача для начальных классов. Но в задаче обычно дают скорость звука. А в океане ее никто не может назвать заранее.
Скорость звука в воде зависит от температуры, солености и давления. У поверхности вода одна. В километре от поверхности - другая. На десяти километрах - третья. Получается странная вещь: чтобы измерить глубину звуком, надо сначала понять, как именно звук пробивается сквозь воду.
Представьте, вы измеряете комнату рулеткой. Но рулетка ваша настолько своенравна, что по пути то растягивается, то сжимается.
И вы можете получить число. Даже красивое. Но оно вряд ли будет истинным размером комнаты.
Вот почему на «Витязе» не ограничились щелчками эхолота.
По описанию, приведенному в статье Джеймса Гарднера, Эндрю Армстронга, Брайана Калдера и Джонатана Бодуэна (публикация в журнале Marine Geodesy), после эхолотирования судно остановилось. А рядом с глубокой точкой провели спуски приборов для измерения температуры и отбора воды.
И вот уже по этим данным строили профиль скорости звука и исправляли глубину.
Не цифра, а поправка
Вот это, на мой взгляд, главный момент всей истории.
Старый эхолот сам по себе не был волшебной машиной. Он работал с условной скоростью звука. Обычно это около 1500 м/с. Но океан не обязан подстраиваться под условность прибора.
Поэтому советские океанологи сделали то, что отличает измерение от гадания: они попытались измерить среду, через которую проходит сигнал.
В той же работе Гарднера и коллег говорится, что исходное значение затем было увеличено до 11 034 м при пересчете по уточненной скорости звука, хотя методику самих расчетов авторы в доступной им литературе не нашли. Американцы ссылаются на русскую статью П. П. Гансона, Н. Л. Зенкевича, Ю. В. Сергеева и Б. Б. Удинцева «Максимальные глубины Тихого океана», опубликованную в журнале «Природа» в 1959 году.
Конечно, это не значит, что цифра, полученная советскими учеными, теперь считается окончательно доказанной. Современные обзоры как раз осторожны: глубина больше 11 000 м в Бездне Челленджера остается спорной.
Но это значит другое: в 1957 году команда понимала, где прячется главная ошибка - в воде между кораблем и морским дном.
Почему новые приборы продолжают спорить
Вы спросите: хорошо, но ведь потом пришли многолучевые эхолоты, GPS, роботы. Почему просто не закрыли вопрос точными измерениями?
Потому что 11 километров воды превращают даже современный прибор в инструмент с характером.
Многолучевой эхолот не бросает один луч строго вниз. Он как бы «веером» просматривает полосу дна. Это дает карту, а не одну точку. Но у луча на такой глубине появляется большое «слепое пятно» на дне.
В статье Гарднера и коллег приводится понятное сравнение: при глубине 11 000 м однолучевой эхолот с шириной луча 10 градусов может давать пятно порядка 1,9 км, а многолучевой с лучом 1 градус при угле 45 градусов даёт пятно около 137 м. Разница огромная, но и 137 м для «найти самую глубокую ямку» совсем не мелочь.
К этому добавьте движение судна, наклон луча, рельеф дна, преломление звука в слоях воды, навигацию и обработку. Поэтому современные авторы осторожно пишут не просто «глубина такая-то», а «глубина такая-то с такой-то неопределенностью».
В 2010 году американская съемка USNS Sumner с многолучевым эхолотом дала 10 984 ± 25 м. Авторы отдельно подчеркивали, что даже при технологиях, использованных в 2010 году, измерение глубины в 11 км остается задачей с заметной неопределенностью.
А по свежей справке NOAA, сейчас Challenger Deep обычно указывают примерно как 10 935 м, и эта оценка связана с работой 2021 года по данным погружений и давления.
Так кто же был точнее?
Вот здесь давайте аккуратно уберем лишние домыслы.
В надежных источниках я не нашел подтверждения будто американцы в 1995-м измерили хуже русских.
В 1995 году в этой истории фигурирует прежде всего японский аппарат Kaikō, а американские детальные оценки относятся уже к более поздним работам, особенно к съёмке 2010 года и публикации 2014-го.
Обзор Гарднера и коллег прямо перечисляет ROV Kaikō как один из пунктов истории измерений Бездны Челленджера.
Но сама интрига от этого не исчезает. Она становится даже интереснее.
Смысл не в том, что советские ученые «победили» будущие приборы одной цифрой. Смысл в том, что они очень рано ухватили главный принцип: глубину океана нельзя мерить одним эхом. Надо мерить еще и воду, через которую эхо проходит.
Да, их итоговое значение 11 022 м сейчас выглядит завышенным относительно современных оценок. Да, абсолютная глубина Бездны Челленджера продолжает уточняться. Но технологически ход мысли был сильным: сигнал, среда, поправка, затем осторожный вывод.
Мне кажется, именно это и делает историю «Витязя» живой. Не рекордная табличка на стене, а момент, когда человек на корабле посреди Тихого океана понимает: чтобы узнать дно, мало спросить у прибора. Надо еще понять сам океан.
А вы как считаете: старые научные измерения стоит уважать за точную цифру или за правильно найденный способ думать?