многолучевой эхолот

Методы исследования дна океана

Промер глубин

Рельеф поверхности Земли отражает многие черты тектоники и геологического строения,
как на континентах, так и в океанах. Важнейшая информация об особенностях геологического
строения дна океана может быть получена при анализе его рельефа. Однако, в отличие
от континентов, где детальные сведения о рельефе территорий были известны со времен
их освоения, история изучения рельефа дна океана насчитывает не более полутора
столетий. До 20-х годов прошлого века определение глубин в океане проводилось с помощью
лота, что требовало больших затрат времени. Такой способ измерения глубин не
мог обеспечить необходимой детальности исследований. Достаточно отметить, что расстояние
между точками измерения глубин по промерным профилям в океане исчислялось,
как правило, десятками, а иногда и сотнями километров. Тем не менее, с применением
этих простейших средств были выявлены и обследованы многие крупнейшие морфоструктуры
дна Мирового океана.
С изобретением эхолота и внедрением его в практику морских исследований производительность промерных работ многократно возросла. Принцип работы эхолота основан на измерении времени прохождения в водной толще отраженного от дна акустического сигнала. Скорость звука в воде принимается, обычно, равной 1500 м/с. Первые образцы эхолотов были достаточно примитивны. Промер глубин с их использованием мог проводиться только при остановке судна. Однако уже к началу тридцатых годов ХХ века были созданы эхолоты, позволяющие вести непрерывный промер глубин на ходу судна. Именно с использованием таких приборов в течение последующих десятилетий был получен огромный объем данных эхолотного промера, позволивший подготовить и издать подробные батиметрические карты на весь Мировой океан.
Для оперативной оценки глубин по эхолотным записям обычно принимают скорость звука в воде равной 1500 м/с.
При обработке эхограмм с целью более точного определения абсолютных значений глубин используют сведения о скорости звука в воде с учетом гидрологических условий на различных глубинах (температуры, солености и т.п.) для конкретного региона и времени года. Существенным недостатком обычных эхолотов является их достаточно широкая диаграмма направленности при излучении и приеме акустического сигнала.
Это приводит к значительным искажениям изображений форм рельефа на участках со сложным строением дна (рис.1).
искажение
искажение

Изображения положительных форм рельефа растягиваются в горизонтальном направлении. При этом резкие «изломы» отражающих границ ведут к образованию дифрагированных волн. В результате одновременного прихода отраженных и дифрагированных волн от разных участков границы на записях формируются сложные зоны интерференции. Еще сильнее искажаются размеры и форма отрицательных форм рельефа. На соответствующих изображениях уменьшаются не только горизонтальные, но, в ряде случаев, и вертикальные размеры этих морфоструктур, вплоть до их полного исчезновения. При этом записи на эхограмме осложняется зонами интерференции, обусловленными одновременным приходом волн, отраженных от различных участков границы. На рис. 2.1 эти искажения можно проследить в виде пересекающихся участков записи. Искажающее влияние возрастает с увеличением расстояния между приемно-излучающей системой и отражающей границей, т.е. с увеличением глубины океана. Для устранения этого недостатка были созданы узколучевые эхолоты, диаграмма направленности которых имели раствор основного максимума не более первых градусов. Однако
эти эхолоты требовали ориентации приемно-излучающей системы по астрономической
вертикали, что в условиях надводного судна можно было осуществить лишь с применением
достаточно сложных технических средств. Поэтому узколучевые эхолоты не нашли
широкого применения в практике океанографических исследований.

Кроме эхолотов, измеряющих глубины непосредственно под судном, для изучения морфологических
особенностей морского дна были разработаны акустические приборы, получившие
название гидролокаторы бокового обзора. В отличие от эхолота, гидролокатор
бокового обзора производит сканирование морского дна в стороне от движущегося судна,
ортогонально направлению профиля. При этом получают информацию не только о мелких
формах рельефа, но, иногда, и сведения об особенностях геологического строения морского
дна.  
В настоящее время наиболее совершенными приборами для изучения рельефа дна океана
являются многолучевые эхолоты. Они позволяют получить количественную информацию
о глубинах морского дна в широкой полосе по ходу судна с построением батиметрической карты. Схема работы многолучевого эхолота показана на рис.2.
многолучевой эхолот
многолучевой эхолот
В многолучевых эхолотах гидроакустическая антенна излучает и раздельно принимает акустические сигналы по множеству (180 и более) узких секторов (лучей). По времени прихода отраженного от дна сигнала по каждому из лучей и углу наклона луча вычисляется истинная глубина точки отражения и ее положение относительно судна. Лучи веером расходятся от излучателя по нормали к оси судна и позволяют производить батиметрическую съемку дна широкой полосой до 3-х и более глубин, т.е. при глубине 5000 м картируется полоса шириной около 15000 м.
Применение многолучевых эхолотов, по сравнению с обычными (однолучевыми), позволяет многократно сократить затраты судового времени при детальных площадных исследованиях рельефа морского дна. При этом получают более достоверные сведения о форме,
размерах и других морфологических особенностях изучаемых форм рельефа, особенно на участках дна, отличающихся сложным расчлененным рельефом.

Многие онлайн исследователи часто принимают от сканированные участки дна за следы от гигантской техники прошлых цивилизаций 

След от гидролокаторов
След от гидролокаторов

Более подробно о изучении морского дна вы сможете изучить перейдя по ссылке

Добавить комментарий