Как называются круги на воде
Круги на воде
Морской врач Валентин Шепилов, побывавший почти во всех океанах, рассказал один раз про одно загадочное явление.
Как-то ночью капитан вбежал в каюту доктора и попросил его подняться на мостик, где, показывая на воду, с испугом и восторгом сказал: «Смотрите! Подводные тарелки инопланетян!» На морской глади действительно крутилось несколько светящихся кругов.
Многие моряки наблюдали огромные светящиеся круги в разных районах Мирового океана. Приведем лишь несколько зафиксированных фактов.
Первое сообщение о загадочном явлении поступило от капитана английского военного корабля «Вэлчер». 13 апреля 1879 года капитан и команда в Персидском заливе следили за перемещениями двух огромных подводных «колес», которые имели 16 «спиц» из световых лучей. Светящиеся «спицы» крутились со скоростью примерно 130 километров в час.
В 1880 году подобное явление наблюдали моряки с кораблей «Шахинхин» у Мала-барского побережья и «Патна» в Персидском заливе. Длина лучей в «колесах» составляла около 600 метров. После первой информации о кругах на воде сообщения посыпались как из рога изобилия.
Вращающиеся «колеса» на поверхности океана (рисунок по описаниям свидетелей)
8 июня 1984 года члены экипажа судна «Профессор Павленко» во время плавания в Неретванском заливе Адриатического моря увидели, как на поверхности воды вдруг появилось светлое пятно. От него расходились светящиеся круги с четкими границами. Скорость их распространения составляла около 100 метров в минуту.
А вот еще одно свидетельство из многочисленных фактов, собранных уфологами. В июле 1978 года моряки экипажа теплохода «Новокузнецк» в заливе Гуаякиль, что неподалеку от экватора, видели, как у носа судна появились четыре светящиеся полосы длиной 20 метров. Затем еще две 10-метровых приблизились к правому борту судна.
Потом в 100 метрах от теплохода из воды поднялся белый приплюснутый шар величиной с футбольный мяч и облетел судно. Потом объект завис на несколько секунд над «Новокузнецком» и снова опустился в воды залива. Здесь уже надо говорить об увиденных землянами неопознанных подводных объектах.
Неопознанные подводные объекты
Люди, наблюдавшие светящиеся «колеса», не раз отмечали, что они имеют источник. Из вод частенько «выскакивали» разного вида объекты, которые совершали различные маневры, а затем погружались обратно. Данные действия подводных тел позволяют опровергнуть предположение скептиков о том, что в воду падали метеориты, ступени ракет или обломки запущенных в космос искусственных спутников.
В 1824 году читатели из «Дневника Эндрю Блокгама» узнали о странном явлении, увиденном автором записок 12 августа того же года. Корабль Блокгама плыл по водам Атлантики. Вдруг вахтенные заметили, как из воды поднялось огромное круглое тело, которое излучало яркий свет. Через мгновение оно исчезло в облаках.
В 1884 году английское судно «Иннеруиш» чуть не перевернула сильная волна, прито круглый объект. Он пролетел над кораблем, а затем с громким звуком опустился в воду. В 1887 году над голландским судном «Джинни Эй» появились два круглых летящих объекта. Один из них светился, другой был темным. Через некоторое время один из них с грохотом и всплеском «нырнул» в воду.
Перейдем к веку двадцатому. Зафиксированы сотни, если не тысячи случаев наблюдения летающих и плавающих тарелок, сигар, шаров. Вот некоторые из них. В 1969 году над американским военным транспортом «Спарроу» медленно пролетел эллипсообразный объект длиной 25 метров. Радиосвязь на корабле сразу пропала. После пролета над судном o6ъект резко повернул в сторону, мгновенно набрал скорость и опустился в пяти милях от корабля. В течение нескольких минут в этом месте на поверхности воды был виден светящийся круг.
В 1972 году многие очевидцы на побережье Средиземного моря наблюдали тарелку диаметром около 100 метров. От объекта время от времени исходили яркие лучи. Диск летал по кругу, а потом, когда под водой засветились какие-то огни, опустился в этом месте в море и исчез. Моряки экипажа аргентинского судна «Навьеро» в течение 15 минут наблюдали, как рядом с кораблем двигалась тридцатиметровая сигара, нисколько не напоминающая подводную лодку. Затем «инопланетный корабль» погрузился в воду, прошел под днищем «Навьеро» и исчез в глубинах океана, излучая яркое сияние.
Появляются неопознанные объекты и во внутренних водоемах. Например, гидрологи столкнулись с неизвестным объектом в августе 1970 года на Камчатке, на Кроноцком озере, глубина которого доходит до 100 метров. Четверо ученых шли на моторной лодке по озеру. Вдруг где-то в километре от них образовался купол вздымающейся воды. Из него вылетел овальный объект. Он завис над лодкой, двигатель которой перестал работать. Изучив землян и их технику, объект на очень большой скорости полетел в сторону океана. Двигатель лодки заработал вновь.
Вращающееся «колесо», наблюдавшееся в 1967 году в Сиамском заливе. (Реконструкция по описаниям очевидцев).
В 1982 году в одном из информационных военных бюллетеней сообщалось, что «на Байкале, на памирском озере Сарез и ряде других глубоководных озер на территории СССР наблюдались погружения под воду и всплытия огромных дисков и шаров, мощное свечение из глубин и даже появление подводных человекообразных существ».
Авторы другой гипотезы пытались объяснить данное явление «последовательным высвечиванием микроорганизмов сейсмическими волнами со дна океана». Но как же тогда объяснить симметричность «колес» и их равномерное вращение? Между прочим, моряки судна «Владимир Воробьев» в месте, где крутились «колеса», взяли пробы воды и никакого светящегося планктона в ней не обнаружили.
Автор книги «Невидимые резиденты» профессор Сандерсон предположил, что все эти странности имеют электрическую природу. Однако в эту концепцию не вписываются огненные шары, поднимающиеся из воды, и погружающиеся туда объекты. Отчаявшись дать природное толкование данным удивительным явлениям, Сандерсон предложил считать необъяснимый феномен деятельностью некоей подводной цивилизации.
«БЛИНЧИКИ» НА ВОДЕ ПО-НАУЧНОМУ
Кандидат физико-математических наук А. ЗАЙЦЕВА
Я не пренебрегаю никаким опытом, каким бы
пустяковым он ни казался на первый взгляд.
Я думаю, что игра маленьких мальчиков достойна быть объектом исследования философов.
Роберт Бойль (1627-1691)
Игра всех времен и народов
Американец Джердон Колеман-МакГи, всемирно признанный авторитет в пускании «блинчиков», написал книгу «Секреты стоунскиппинга», в которой обобщил свой многолетний опыт. Джердон считает стоунскиппинг не только увлекательным видом спорта, но и одним из лучших способов отдыха и расслабления. «Бросая камешки в воду, вы забываете обо всем. Все неприятности и заботы отходят на второй план, остаетесь только вы и танцующий по воде камень». Колеман-МакГи надеется, что когда-нибудь стоунскиппинг войдет в число олимпийских видов спорта.
Справедливости ради стоит отметить, что первая попытка создать теорию «блинчиков» была предпринята еще в XVIII веке итальянским натуралистом Ладзаро Спалланцани, более известным своими работами в области биологии и физиологии. Однако, несмотря на ряд верных догадок, сделанных Спалланцани, уровень развития теории жидкостей в то время не позволил ему правильно описать явление. И только благодаря Лидерику Боке наука о «блинчиках» впервые стала достоянием широкой общественности.
Как сделать воду «твердой»
Все это хорошо известно любителям водных лыж и прыжков в воду. Встать на лыжи и опереться о воду не удается, пока катер, тянущий лыжника, движется медленно. Но стоит ему набрать скорость, и вода под ногами обретает упругость и твердость. Лыжи увеличивают площадь контакта с поверхностью воды, а при очень большой скорости можно обойтись и без них: для скольжения достаточно площади ступни, а то и пятки. Те же закономерности наблюдаются и при прыжках в воду: если плюхнуться всем телом в воду с большой высоты, можно получить не только синяки, но и серьезные травмы.
Таким образом, чем больше начальная скорость камня, тем лучше он станет отскакивать от поверхности воды. Чтобы «блинчик» подпрыгнул хотя бы раз, его скорость должна превышать некоторое критическое значение, необходимое для преодоления силы тяжести. Оно определяется из равенства силы тяжести и вертикальной составляющей силы отталкивания.
Однако, подобрав подходящий камень и запустив его с достаточно большой скоростью, вы вряд ли добьетесь впечатляющих результатов даже после многочисленных тренировок. Дело в том, что после первого же удара о поверхность воды камешек изменит ориентацию в пространстве и в следующий раз ударится уже не плоской частью, а, скажем, ребром. Это резко изменит баланс сил в пользу силы тяжести, и камень скоропостижно утонет, не оправдав возложенных на него надежд. Увеличив скорость камня, вы лишь усилите вероятность его быстрой дестабилизации. Что же делать?
Любители пускания «блинчиков» знают: при броске нужно закрутить камень, заставив вращаться вокруг оси, перпендикулярной его плоскости. Вращение придает телу большую стабильность, оно стремится сохранить направление оси своего вращения в силу «гироскопического эффекта». С ним знаком любой ребенок, хотя бы раз игравший с волчком: волчок не падает, только когда быстро крутится.
Теория Лидерика Боке не дает конкретных советов, как держать камень, зато однозначно свидетельствует: чем с большей скоростью вы запускаете «блинчик», тем сильнее надо его закручивать. Кроме того, теория позволяет вычислить оптимальную скорость вращения камешка заданных размеров и скорости его поступательного движения, а также число «испеченных блинчиков» при различных значениях этих параметров. К примеру, расчеты Боке показали, что для получения 38 подпрыгиваний диска радиусом 5 см и массой 100 г Колеман-МакГи должен был бросить его со скоростью 12 м/с, закрутив до 14 оборотов в секунду (см. подробности).
И все же, с какой бы скоростью вы ни бросали и ни закручивали камень и сколь идеальной ни была бы его форма, он не будет «танцевать» бесконечно, а в конце концов утонет. Причин этому по крайней мере две. Во-первых, в ходе подпрыгиваний камень постепенно теряет энергию вследствие трения о воду и сопротивления воздуха, что приводит к уменьшению его скорости и, следовательно, к уменьшению силы отталкивания воды. Во-вторых, несмотря на гироскопический эффект, многочисленные удары о воду понемногу смещают ось вращения камня, что в конечном итоге приводит к полной потере его стабильности. Вопрос в том, что произойдет раньше: уменьшение скорости ниже критического значения или дестабилизация блинчика?
Поначалу Боке пренебрег точными значениями угла наклона плоскости камня, а также угла между траекторией его полета и поверхностью воды (назовем их углом наклона и углом падения соответственно), положив их в первом приближении просто малыми. Однако затем он вновь задумался о роли углов, поскольку их значения могут существенно влиять на величину силы отталкивания воды (они входят в коэффициент пропорциональности между силой отталкивания и квадратом скорости, умноженной на площадь контакта). Поскольку описать это влияние теоретически оказалось довольно сложно, Боке решил обратиться к эксперименту, соорудив катапульту, которая метала бы «камешки» в бассейн с водой с определенной скоростью движения и вращения, а также с разными углами наклона и полета. Для проведения точных измерений достаточно было снабдить катапульту камерой скоростной съемки. Такая установка позволила бы проверить на практике предсказания теории, а также устранить некоторые ее неясности.
Идея Боке пришлась по душе его коллеге Кристоферу Клане из марсельского Института по исследованию неравновесных явлений. Совместными усилиями с участием студентов из знаменитой парижской Ecole Polytechnique (Политехнический институт) была создана катапульта для запуска «блинчиков» в двухметровый бассейн. В качестве моделей камешков использовались алюминиевые диски диаметром несколько сантиметров и толщиной около трех миллиметров. Камера с частотой съемки 2250 кадров в секунду регистрировала только первый отскок диска от воды. Но при этом можно было измерить время отскока диска от воды и изучить траекторию его полета, плавно меняя по очереди все ключевые параметры (поступательную и вращательную скорости, углы наклона самого диска и его траектории к поверхности воды).
Как ожидалось, эксперименты подтвердили правильность основных выводов теории. Но исследователей ждал и сюрприз: оказалось, что существует значение угла наклона плоскости диска к поверхности воды, при котором он отскакивает лучше всего (то есть время отскока минимально). Эффект наблюдался при любых значениях остальных параметров. Измерения показали, что «магический» угол равен 20 градусам.
Невольно напрашивался вывод: для достижения максимального числа подскоков необходимо запустить «блинчик» под этим «магическим» углом. В предвкушении нового мирового рекорда французские физики приступили к экспериментам в большом бассейне. Однако обнаружилось, что катапульта, как ни старается, не может заставить диск подпрыгнуть более двадцати раз. По мнению Клане, установка оказалась недостаточно устойчивой и при больших скоростях запуска диска начинала сильно вибрировать. Кроме того, выяснилось, что зависимость числа подскоков от угла наклона диска достигает максимума не при «магическом» угле 20 градусов, как ожидалось, а в интервале от 10 до 20 градусов (причем явно ближе к 10)…
Круги на воде
Бросая в воду камешки, смотри на круги, ими образуемые:
иначе такое бросание будет пустою забавой.
Козьма Прутков
Рис. 1. Круги на воде, расходящиеся от падения камня. Фото © Ellie Brown с сайта jpgmag.com/photos/2892367
Задача
В озеро бросили камень, и по глади воды побежали круговые волны. Они состоят из концентрических гребней и впадин. Договоримся проводить границу между областью волнения и ровной поверхностью воды по самому внешнему гребню.
Найдите, с каким ускорением расширяется область волнения (достаточна оценка по порядку величины).
Подсказка 1
Условие задачи, сформулированное таким безапелляционным образом, означает, что вначале надо объяснить, почему расширение вообще будет ускоренным, затем доказать, что ускорение будет более-менее постоянным, а уж потом — оценить его величину. Причем самый последний шаг можно, в некотором приближении, сделать сразу — ведь если в задаче не даны параметры волн, это значит, что требуемое ускорение должно выражаться только через универсальные величины, имеющие отношение к задаче.
Подсказка 2
Мы привыкли, что волны движутся с какой-то скоростью, а не ускорением; не зря же существует скорость света, скорость звука, скорость сейсмических волн, и т. д. Однако в определенных ситуациях волны могут замедляться или ускоряться. Например, цунами движется в открытом океане с огромной скоростью, но выходя на шельф, а потом — на берег, оно резко сбрасывает скорость и вспучивается. Таким образом, вначале надо разобраться, от чего вообще зависит скорость волн в этой задаче.
Вообще говоря, волны на поверхности воды, несмотря на всю свою обыденность, — это один из самых сложных типов волн. Характер волны и силы, за счет которых выведенная из равновесия вода стремится вернуться в исходное положение, зависят прежде всего от длины волны. Если она не превышает сантиметра, то главную роль в распространении волнения играют силы поверхностного натяжения (капиллярные волны). Если же длина волны составляет десяток сантиметров и больше, на первый план выходит сила тяжести; речь тогда идет о гравитационных волнах на воде (не путать с другими гравитационными волнами — искажениями пространства-времени!). В этом случае еще следует различать гравитационные волны на мелкой воде (если длина волны намного больше глубины водоема) и на глубокой воде. Цунами в открытом океане, как ни странно это звучит, относится к волнам на мелкой воде.
Таким образом, надо понять, какой тип волн порождает камень, брошенный в озеро, найти выражение для скорости волны и понять, как отсюда вывести ускоряющееся расширение зоны волнения.
Подсказка 3
Правильная формула для скорости волн в этой задаче будет содержать длину волны. Самые первые волны, образовавшиеся от всплеска, имеют длину волны порядка размера камня (то есть несколько сантиметров). Однако этот всплеск не может отвечать только одной длине волны, поскольку такая волна была бы строго периодической, а значит, неограниченной в пространстве. Первоначальный всплеск — это на самом деле наложение сразу бесконечного количества волновых компонентов со всеми длинами волн (это утверждение — то же самое, что и спектральное разложение звуковой волны или радиосигнала). Будучи порожденными упавшим в озеро камнем, эти волны дальше начинают изменяться по своим гидродинамическим законам, какие-то волны быстрее, а какие-то — медленнее.
Пусть с момента падения камня прошло время t. Найдите, какие волны успели «включиться» в эволюцию за это время и какой они занимают размер.
Решение
Камень, брошенный в озеро, порождает гравитационные волны на глубокой воде. Если длина волны равна λ, то период колебания и (фазовая) скорость такой волны имеют вид
где g — ускорение свободного падения. Видно, что чем больше длина волны, тем быстрее волна бежит, но и тем медленнее она эволюционирует во времени.
Первоначальный всплеск — это набор всевозможных волн с любыми λ. Просто волны с λ много больше размера камня накладываются друг на друга в противофазе, причем так точно, что они полностью компенсируют друг друга вдали от камня. Однако с течением времени эти волны начинают эволюционировать и постепенно выходят из режима строгой компенсации. Для установления внешней границы зоны волнения нам надо следить за самыми быстрыми волнами, которые «включились» в эволюцию.
Если с момента падения камня прошло время t, то за это время существенно изменились волны с периодом порядка T
t. Зона волнения должна вмещать по крайней мере одну длину такой волны. Отсюда находим примерное выражение для радиуса зоны волнения:
Квадратичная зависимость от времени — признак равноускоренного движения. Ускорение при этом получается примерно
Это, разумеется, только оценка по порядку величины: самое большое, что мы можем сказать, это что ускорение пропорционально g и, по-видимому, меньше его в несколько раз.
Послесловие
Отметим в заключение еще пару моментов. Во-первых, зависимость скорости от длины волны приводит и к другим красивым волновым явлениям. Например, характерный волновой след от судна, движущегося по ровной глади воды (так называемые корабельные волны), тоже возникает из-за этой зависимости.
Во-вторых, при решении задачи мы считали, что волны с разными длинами не мешают друг другу, а просто накладываются, словно световые лучи разного цвета. На самом деле это предположение (принцип суперпозиции) имеет ограниченную область применения, поскольку волны на воде — нелинейные. Это означает, что спектральное разложение тоже постепенно изменяется с течением времени. Более того, монохроматическая волна на воде неустойчива: даже если начать с чисто периодического колебания с одной длиной волны, то в нем постепенно будет нарушаться порядок и начнут возникать волны разной высоты и длины. Для кратковременных процессов это явление несущественно. Но если речь идет, например, про долговременную эволюцию волнения на море, то без учета нелинейности не обойтись. Не исключено, что знаменитые волны-убийцы тоже возникают из-за этого эффекта (см. интересный рассказ Владимира Захарова об экстремальных волнах).
Тайна «дьявольской карусели»
Впервые мир узнал о таком явлении весной 1879 года. Английский военный корабль «Ястреб» 13 апреля бороздил воды Персидского залива, когда матросы заметили два огромных светящихся круга, вращающихся в разных направлениях со скоростью более 130 км/ч. Капитан судна Эванс доложил об этом в Адмиралтейство, но сообщение всерьез никто не воспринял.
Подобное зрелище в последующие годы наблюдали моряки и других кораблей. Было определено, что радиус светящегося «колеса» варьировался от 300 до 600 метров.
В частности, известный английский естествоиспытатель Чарльз Дарвин в своем знаменитом «Путешествии на корабле «Бигль» описывал его так: «Как-то в очень темную ночь, когда мы проплывали несколько южнее Ла-Платы, море представляло удивительное и прекрасное зрелище. Дул свежий ветер, и вся поверхность моря, которая днем была сплошь покрыта пеной, светилась теперь слабым светом. Корабль гнал перед собой волны точно из жидкого фосфора, а в кильватере тянулся молочный свет. Насколько хватало глаз, светился гребень каждой волны, а небосклон у горизонта, отражавший сверкание этих синеватых огней, был не так темен, как небо над головой».
Весной 1962 года моряки судна «Телемах» стали свидетелями того, как световые лучи стали уменьшаться в диаметре, скорость их вращения также уменьшилась, и вскоре они скрылись под водой.
А в 1967 году в Сиамском заливе, с судна «Тленфол-лох», заметили на поверхности воды пятидесятиметровый объект, от которого шли лучи длиной в несколько километров.
Вот несколько примеров встреч со «светящимися колесами» российских моряков. 22-23 августа 1908 года в Охотском море экипаж русского парохода «Охотск» наблюдал весьма непонятное «поведение» моря. Военно-морской врач Ф. Д. Дербек вспоминает, что внезапно, в 11 часов ночи под кормой вспыхнул на воде необыкновенно яркий зеленовато-белый свет, который быстро охватил большую поверхность воды. Эта ярко освещенная поверхность, принявшая в конце концов форму овала с кораблем в центре, двигалась вместе с ним некоторое время вперед, а затем постепенно отделилась от него и самостоятельно поплыла в сторону. Резко очерченное светящееся пятно удалялось очень быстро от судна и за 2-3 минуты достигло горизонта.
В 1973 году чудесный спектакль с фигурным свечением моря наблюдали советские моряки теплохода «Антон Макаренко» в Малаккском проливе. Очевидцы рассказывают, что световые пятна на поверхности воды то вытягивались в полосы, то соединялись, образуя круг, вращающийся против часовой стрелки. Спустя 40-50 минут все внезапно исчезло.
Экипаж советского научного судна «Владимир Воробьев» в 1977 году выполнял океанографические исследования в Бенгальском заливе. Неожиданно команда заметила, что вокруг судна в радиусе 150-200 метров вращается против часовой стрелки яркое белое пятно. Потом оно распалось на восемь загнутых лучей. Через полчаса диаметр «колеса» уменьшился до 100 метров, и постепенно оно исчезло. Была замерена температура воды за бортом. Она составила +26° С, следов скопления светящегося планктона не было обнаружено. Интерес вызывает и тот факт, что, как только на воде появилось загадочное свечение, спящие моряки проснулись от необъяснимого чувства тревоги.
Летом 1978 года моряки судна «Новокузнецк» в заливе Гуая-киль увидели перед носом корабля четыре двадцатиметровые светящиеся линии и две линии около правого борта. Дальнейшее повергло в шок всех: прямо перед судном из воды с большой скоростью вынырнул белый приплюснутый предмет, размером с большой арбуз, со всех сторон облетел корабль и снова плюхнулся в воду.
Члены экипажа советского корабля «Профессор Павленко» в июне 1984 года в Неретванском заливе даже сделали снимки подобного явления. Они увидели в глубине вод светящееся пятно, от которого шли четко очерченные кольца. Скорость их движения была более 100 м/мин.
В Севастополе океанологи рассказывали физику-оптику А. Кузовкину об уникальном случае. Работая в батискафе под водой, они увидели гигантский объект в форме колеса диаметром в 10-этажный дом. Колесо, вращаясь, приняло горизонтальное положение и стало удаляться. Скорость вращения объекта достигала нескольких десятков оборотов в минуту.
Скорость перемещения «светящихся колес» и возможность их лучей пронизывать толщу воды, а иногда и корпуса судов остается пока большой загадкой для ученых. Но как показал опыт, свечение моря редко возникает самостоятельно. Как правило, оно возбуждается какой-либо внешней причиной. Это может быть приход цунами, волнение или шторм, удары прибоя о берег. Часто наблюдается красивый световой шлейф, оставляемый проходящими судами.
Более двух тысяч сообщений о «фигурном» свечении моря за 60 лет проанализировал профессор океанографии Гамбургского университета Курт Калле. Он высказал гипотезу, что причиной является высвечивание у поверхности моря мельчайших организмов, потревоженных ударными волнами. Все это связано с сейсмической активностью на дне морей и океанов.
Свечение моря наблюдается повсеместно — за исключением сильно опресненных вод. Особенно часто такие картины возникают в тропических и умеренных районах — Аденском и Бискайском заливах, в водах у побережий Индии и Северной Африки. Впечатление такое, что в тропиках ночное море временами полыхает, переливается всеми цветами красок. Путешественников поражают причудливые и яркие световые эффекты. Особенно красивы картины фигурного свечения, когда на воде, быстро сменяя друг друга, возникают различные геометрические фигуры — от прямых и изогнутых линий до кругов и шаров, вращающихся в разные стороны.
Загадочное свечение моря иногда охватывает площади до сотен квадратных километров. При этом феномен не имеет окончательного объяснения.
В частности, ссылки биологов на свечение морских организмов не исчерпывает всех аспектов наблюдаемых явлений.
На сегодняшний день есть около ста сообщений о таинственных кругах, подтвержденных фотоснимками и показаниями бортовых приборов. Во всех случаях свечение их настолько яркое, что можно читать.
Учеными выдвигается множество гипотез, но ни одна из них так и не смогла объяснить эти аномальные явления.
Одни считают, что это светящиеся морские организмы поднимаются со дна, но ведь они не могут двигаться столь четко и прямолинейно и развивать скорость более 150 км/ч. Академик А.Н. Крылов объяснял эти явления оптическими процессами на поверхности воды и в воздухе, и называл их «призрака океана». Другие ученые пытаются списать это на различные подводные цивилизации, третьи – на пришельцев из космоса. Четвертые объясняют возникновение кругов извержением подводных вулканов. Якобы вулканические выбросы вступают в контакт с океанической водой – и получается светящееся облако. Но почему такие четкие круги? И как объяснить тот факт, что свечения наблюдались там, где нет подводных вулканов?
В свою очередь, ученые-океанологи высказывают множество других гипотез о происхождении столь своеобразных световых эффектов в океане.
Так, одно из объяснений чисто гидрофизического характера основывается на том, что в толще вод океанов и морей возникают и развиваются вихревые образования, которые могут иметь довольно большую скорость. Именно они возбуждают свечение способных к люминесценции планктонных организмов.
Впервые природу свечения моря разгадал российский мореплаватель, адмирал Иван Федорович Крузенштерн (1770-1846 гг.). Он возглавлял первую русскую кругосветную экспедицию в 1803-1806 годах на кораблях «Надежда» и «Нева» и составил «Атлас Южного моря». Он высказал мысль, что свечение моря вызывают обитающие в воде крохотные организмы. Как показали дальнейшие исследования, И.Ф. Крузенштерн оказался прав.
Как потом было установлено, способностью излучать свет обладают многие морские организмы. Способность светиться отмечена у представителей многих тысяч видов животных и растений. К ним относятся некоторые рыбы, в том числе и акулы, головоногие моллюски (в частности, кальмары), медузы, ракообразные, простейшие и, конечно, водоросли. Некоторые организмы светятся настолько ярко, что несколько помещенных в банку рачков, излучают столько света, что человек может читать газету. Свечение служит для защиты от хищников, либо для приманивания добычи или для привлечения особей противоположного пола.
Однако, основным и главным источником свечения моря являются динофлагелляты – одноклеточные организмы, обладающие свойствами, как растений, так и животных. Отдельные виды динофлагеллят содержат хлорофилл (их относят к растениям), тогда как другие его не имеют, и их причисляют к животному царству. Кроме того, многие из них имеют так называемые «хвосты», «флагеллы», которые дают им некоторую свободу передвижения.
Большинство перидиней обладают способностью излучать свет, особенно при волнении. Однако не только этим они знамениты. Они относятся к жгутиконосцам. Ученые делят их на две группы – растительные и животные. Во многих случаях граница между животными и растительными перидинеями неразличима. Это связано с тем, что одни их них относятся к типичным растениям, способными на свету из углекислого газа и минеральных солей создавать органическое вещество. Другие, – подобно животным, потребляют уже готовые органические соединения. Растворенные в воде органические соединения поглощаются через стенки клетки, а оформленные частицы – через специальное отверстие (так называемый «рот»). Есть еще и третья группа организмов, которая сочетает свойства водорослей и животных; на свету они, подобно растениям, создают органическое вещество, а в темноте (на больших глубинах, куда не проникает солнечный свет) питаются уже готовым органическим веществом.
Большинство людей даже не подозревают о существовании перидиней, настолько они малы. Их размер не превышает сотых долей миллиметра. Между тем, они вместе с другими водорослями производят 30-40% всех создаваемых на Земле органических веществ. В морях и пресных водоемах их порой бывает настолько много, что вода приобретает бурый цвет. Их концентрация может достигать 100 тысяч организмов в 1 миллилитре воды. Такое явление называется цветением планктона. К примеру, название Красного моря тоже связано с развитием микроскопических водорослей, придающих воде соответствующую окраску. Правда, относятся эти водоросли к совершенно иной группе – синезеленым.
Перидинеи могут быть различной формы: одни из них шарообразны, другие снабжены длинными рогообразными выростами. Эти выросты защищают их от выедания животными, и в то же время помогают им парить в толще воды.
Какова же роль этих водорослей в морях и океанах? Крохотные водоросли являются основной пищей обитателей океана. На суше растительные сообщества обеспечивают пищей всех наземных травоядных. В морях и океанах – микроскопические водоросли служат источником пищи для мириад мелких животных, в основном ракообразных, питающихся ими. В свою очередь эти планктонные животные поедаются более крупными организмами, те – рыбой и так далее, пока пищевую цепь съедающих и съедаемых не завершит человек.
Необходимо отметить, что некоторые перидинеи являются токсичными. Массовое их развитие иногда приводит к отравлению и гибели рыб и морских птиц. Это явление называют «красным приливом».
Вторым по значимости организмом, вызывающим свечение моря является жгутиковая ноктилюка (она же ночесветка). Ночесветка – это одноклеточное простейшее и относится она к панцирным жгутиконосцам. Тело у нее шаровидное, размер около 2-3 мм с подвижным сократимым панцирем. Размножается она в основном делением надвое. Содержимое клетки заполнено жировыми включениями, которые при механических и химических раздражениях, окисляясь, начинают светиться. Ноктилюка образует скопления в поверхностных слоях теплых вод, где она питается водорослями, бактериями, простейшими.
Ночесветка начинает светиться от любого раздражения, отпугивая вспышками предполагаемых врагов, в частности рачков, которые ею питаются. У ночесветки два жгутика, одним она подгоняет ко рту пищу, а другой служит в качестве мотора. С его помощью она передвигается в толще воды.