Читая главу 3, описывающую становление гидрографии как отдельной специальности, вы уже поняли, что одного только знания о глубине недостаточно для обеспечения безопасной хозяйственной деятельности на море, и прежде всего судовождения. Большое значение имеет достоверная информация о грунте дна.

Грунт оказывает влияние практически на все виды деятельности. Для судоводителей – это способность удерживать судно на якоре, для рыбаков – это поиск ценных пород рыб, для гидростроителей – это расчет длины свай, забиваемых в грунт при строительстве сооружений, для военных моряков – это возможность подводных лодок безопасно лечь на дно.

Многие века для взятия проб грунта применялись самые различные емкости, опускаемые на тросе. С XIX в. применяются специальные грунтовые трубки ударного типа, проникающие в грунт. Используют подобные трубки и в настоящее время (рис. 12.1 [38]).

Рис. 12.1. Современная грунтовая трубка.

Такое положительное свойство грунтовой трубки, как возможность проникновения в грунт на глубину 1–2 метра, одновременно стало ее недостатком. Пробы получают только в одной точке. Нет никакой гарантии, что весь окружающий грунт такой же, как и в точке взятия пробы. Всегда есть вероятность того, что при взятии пробы трубка попала в нехарактерный для данной акватории участок и итоговые материалы будут ошибочно отражать фактический характер грунта.

Например, в бухте, где проводятся гидрографические работы, каменистое дно, и только в одном месте, на всю бухту, есть углубление, заполненное песком. Если грунтовая трубка попадет именно в это углубление, то характер грунта во всей бухте будет определен неправильно, что может привести к очень неприятным последствиям.

Чтобы исключить подобные ошибки, применяют драги. От грунтовых трубок они отличаются тем, что при взятии проб их волочат по дну. Характер грунта определяют по совокупности анализа попавших в драгу частиц (рис. 12.2 [38]).

Рис. 12.2. Взятие проб грунта драгой.

С развитием такой науки, как гидроакустика, во 2-й половине XX в. появились приборы, способные определять характер грунта неконтактным способом. Было замечено, что от различных типов грунта отражаются гидроакустические сигналы разной частоты. Прибором излучается гидроакустический сигнал

большого частотного диапазона. Каждому типу грунта соответствует определенная частота. Сигналы частоты, отраженной от поверхности дна, дают представление о характере поверхностного грунта. Подобный прибор, используемый для определения характера грунта, получил название акустический профилограф.

Работает акустический профилограф на ходу судна. В результате характер грунта определяется не в точке, а на галсе, по которому перемещается исследовательское судно (рис. 12.3 [38]).

Рис. 12.3. Акустический профилограф.

По мере совершенствования акустический профилограф стал определять характер не только поверхностного грунта. В современных моделях профилографа частоты излучаемых гидроакустических сигналов подобраны так, что одни лучи отражаются от поверхности дна, фиксируя его состав (например, ил), другие проникают в грунт и отражаются от нижележащего слоя (например, песка), а третьи проникают до скальных пород, отражаясь от них. Таким образом, получают разрез дна на глубину до 30–40 метров.

В ходе обработки полученных материалов каждый слой обозначается отдельным цветом.

Результат – наглядное изображение строения дна по ходу движения судна (рис. 12.4 [38]).

Рис. 12.4. Материалы работы акустического профилографа.

На практике взятие проб грунта различными приборами осуществляется одновременно. Акустический профилограф работает постоянно, а грунтовую трубку применяют периодически, несколько раз в сутки, для подтверждения результатов.

После окончания экспедиционных работ материалы обобщаются, и на их основе составляется грунтовая карта акватории (рис. 12.5 [38]).

Рис. 12.5. Грунтовая карта Азовского моря.

По аналогии с акустическим профилографом создан измерительный комплекс, состоящий из нескольких взаимосвязанных приборов, который используют специалисты смежной специальности – морские геологи. Их интересует строение грунта глубиной в несколько километров. Гидроакустические волны так глубоко проникнуть в грунт не могут. Поэтому морские геологи в своей работе используют сейсмоакустические волны, возникающие в результате акустических взрывов. Акустические взрывы через равные промежутки времени производит специальное буксируемое устройство – сейсмоакустическая пушка.

Волны проникают в толщу грунта на несколько километров, отражаясь от разных слоев. Принимают отраженные сигналы датчики, расположенные на другом выносном буксируемом устройстве, называемом сейсмоакустической косой. Длина сейсмоакустической косы в разных моделях сейсмоакустических комплексов различна и в некоторых случаях доходит до 10 километров (рис. 12.6 [39]).

Рис. 12.6. Определение строения морского дна сейсмоакустическими методами.

Как и в работе акустического профилографа, получают разрез дна по пути движения судна. Отличие – в глубине проникновения волн. Напомню, что сейсмоакустические волны проникают в грунт на несколько километров (рис. 12.7 [2, 39]).

Рис. 12.7. Материалы работы сейсмоакустического комплекса.

Датчики морского сейсмоакустического комплекса в ходе своей работы в состоянии фиксировать землетрясения на расстоянии в сотни и тысячи километров (рис. 12.8 [2]).

Рис. 12.8. Нестандартные варианты работы сейсмоакустического комплекса. Зафиксированное землетрясение.

Итоговые материалы работ сейсмоакустического комплекса позволяют осуществлять поиск полезных ископаемых, изучать строение земной коры, прогнозировать землетрясения.