Экспедиция Челленджера 1872–1876 годов представляла собой научную программу, сделавшую множество открытий , положивших начало океанографии . Экспедиция была названа в честь военного корабля, предпринявшего путешествие, HMS Challenger .
Экспедиция, инициированная Уильямом Бенджамином Карпентером , находилась под научным руководством сэра Чарльза Уивилла Томсона из Эдинбургского университета и школы замка Мерчистон , которому помогали пять других ученых, включая сэра Джона Мюррея , секретаря-художника и фотографа. [1] Лондонское королевское общество получило право использования « Челленджера» от Королевского флота и в 1872 году модифицировало корабль для научных задач, оснастив его отдельными лабораториями по естествознанию и химии . Экспедиция под руководством капитана Джорджа Нэрса отплыла из Портсмута, Англия , 21 декабря 1872 года . [2] Среди других военно-морских офицеров был командир Джон Маклер . [3] [1]
Под научным руководством самого Томсона корабль преодолел около 68 890 морских миль (79 280 миль; 127 580 километров), исследуя и исследуя. [4] Результатом стал Отчет о научных результатах исследовательского рейса HMS Challenger в 1873–1876 годах, в котором, среди многих других открытий, каталогизировано более 4000 ранее неизвестных видов. Джон Мюррей, курировавший публикацию, назвал доклад «величайшим достижением в познании нашей планеты со времен знаменитых открытий пятнадцатого и шестнадцатого веков». Отчет доступен в Интернете под названием «Отчет о путешествии HMS Challenger». «Челленджер» подошел близко к Антарктиде , но не в пределах видимости от нее. [5] [1] Однако это была первая научная экспедиция, сфотографировавшая айсберги. [1]
Чтобы позволить ему исследовать глубины, 15 из 17 орудий «Челленджера » были сняты, а его лонжероны уменьшены, чтобы освободить больше места. Были установлены лаборатории, дополнительные кабины и специальная дноуглубительная платформа. [6] Во время экспедиции Челленджер использовал в основном парусную силу; паровая машина использовалась только для перетаскивания земснаряда, стоянки при промерах, входа в порты и выхода из них. [6] Он был загружен банками для образцов, наполненными спиртом для консервации образцов, микроскопами и химическими приборами, тралами и земснарядами, термометрами, барометрами, бутылками для отбора проб воды, зондами , устройствами для сбора отложений с морского дна и большими длинами веревка, с помощью которой можно подвесить оборудование в океанские глубины. [7]
Из-за новизны экспедиции часть оборудования была изобретена или специально модифицирована по этому случаю. Для зондирования он провез 181 милю (291 км) итальянской пеньковой веревки . [8]
Во время своего знакового путешествия вокруг земного шара [2] было проведено 492 глубоководных зондирования, 133 дноуглубительных работ, 151 траление в открытой воде и 263 серийных наблюдения за температурой воды. [9] [1] Было обнаружено около 4700 новых видов морских обитателей.
Научную работу вели Уивилл Томсон , Джон Мюррей , Джон Янг Бьюкенен , Генри Ноттидж Мозли и Рудольф фон Виллемоэс-Зум . Фрэнк Эверс Бед был назначен прозектором . Официальным художником экспедиции был Джон Джеймс Уайлд . [3] Помимо Нэрса и Маклера, в состав военно-морского экипажа входили Пелхэм Олдрич , Джордж Грэнвилл Кэмпбелл и Эндрю Фрэнсис Бальфур (один из сыновей шотландского ботаника Джона Хаттона Бальфура ). [3] Также среди офицеров был Томас Генри Тизард , который проводил важные гидрографические наблюдения во время предыдущих путешествий. Хотя он не входил в число гражданских научных сотрудников, Тизард позже помог написать официальный отчет об экспедиции, а также стал членом Королевского общества .
Первоначальный состав корабля включал 21 офицера и около 216 членов экипажа. [6] К концу путешествия это число сократилось до 144 из-за смертей, дезертирства, оставления персонала на берегу из-за болезни и запланированных отъездов. [6]
Челленджер достиг Гонконга в декабре 1874 года, после чего Нэрс и Олдрич покинули корабль, чтобы принять участие в Британской арктической экспедиции . Новым капитаном стал Фрэнк Турл Томсон. [3] Заместителем командира и самым старшим офицером, присутствовавшим на протяжении всей экспедиции, был командир Джон Маклир . Виллемоэс-Сум умер и был похоронен в море во время путешествия на Таити . Лорды Кэмпбелл и Бальфур покинули корабль в Вальпараисо, Чили, после повышения в должности. [3]
Первый этап экспедиции провёл корабль из Портсмута (декабрь 1872 г.) на юг в Лиссабон (январь 1873 г.), а затем в Гибралтар . Следующими остановками были Мадейра и Канарские острова (обе в феврале 1873 г.). Период с февраля по июль 1873 года был потрачен на пересечение Атлантики на запад от Канарских островов до Виргинских островов , затем на север, к Североатлантическому архипелагу и императорской колонии -крепости Бермудские острова (база станции Северной Америки и Вест-Индии), на восток. на Азорские острова , обратно на Мадейру, а затем на юг к островам Зеленого Мыса . В этот период в апреле и мае 1873 года был сделан объезд: плавание от Бермудских островов на север до Галифакса и обратно, дважды пересечение Гольфстрима , а обратный путь проходил дальше на восток. [10]
Покинув острова Зеленого Мыса в августе 1873 года, экспедиция сначала направилась на юго-восток, а затем направилась на запад, чтобы достичь скал Святого Павла . Отсюда маршрут шел на юг через экватор к Фернанду-де-Норонья в сентябре 1873 года, а затем в том же месяце к Баии (ныне называемой Сальвадором) в Бразилии. Период с сентября по октябрь 1873 года был потрачен на пересечение Атлантики от Баии до мыса Доброй Надежды , заходя по пути в Тристан-да-Кунья . [10]
С декабря 1873 года по февраль 1874 года он плыл примерно по юго-восточному пути от мыса Доброй Надежды до параллели 60 градусов южной широты . В этот период были посещены острова Принца Эдуарда , острова Крозе , острова Кергелен и остров Херд . Февраль 1874 года был потрачен на путешествие на юг, а затем на восток в районе Полярного круга , где были замечены айсберги, паковые льды и киты. Затем в марте 1874 года маршрут повел корабль на северо-восток от ледяных регионов, а позже в том же месяце экспедиция достигла Мельбурна в Австралии. Путешествие на восток вдоль побережья от Мельбурна до Сиднея состоялось в апреле 1874 года, минуя мыс Вильсона и мыс Хоу . [10]
Когда в июне 1874 года путешествие возобновилось, маршрут пролегал на восток от Сиднея до Веллингтона в Новой Зеландии, за которым следовала большая петля на север, в Тихий океан, с заходом в Тонгу и Фиджи , а затем обратно на запад к мысу Йорк в Австралии к концу августа. Корабль прибыл в Новую Зеландию в конце июня и ушел в начале июля. Прежде чем достичь Веллингтона (на Северном острове Новой Зеландии), были сделаны короткие остановки в Порт-Харди (на острове д'Юрвиль ), а пролив Королевы Шарлотты и Челленджер прошли через пролив Кука , чтобы достичь Веллингтона.
Маршрут из Веллингтона в Тонгу пролегал вдоль восточного побережья Северного острова Новой Зеландии, а затем на север и восток в открытую часть Тихого океана, проходя мимо островов Кермадек по пути к Тонгатабу , главному острову архипелага Тонга (тогда известного как Дружественный остров). острова). Воды вокруг Фиджийских островов, расположенных недалеко к северо-западу от Тонги, были обследованы в конце июля и начале августа 1874 года. Затем корабль взял курс на запад и достиг острова Рейн , расположенного на внешнем краю Большого Барьерного рифа . в конце августа и оттуда прибывает в Кейп-Йорк, на оконечность австралийского полуострова Кейп-Йорк . [10]
В течение следующих трёх месяцев, с сентября по ноябрь 1874 года, экспедиция посетила несколько островов и групп островов во время плавания от мыса Йорка до Китая и Гонконга (тогда британской колонии ). Первая часть маршрута проходила на север и запад над Арафурским морем , с Новой Гвинеей на северо-востоке и материковой частью Австралии на юго-западе. Первыми посещенными островами были острова Ару , за которыми последовали близлежащие острова Кай . Затем корабль пересек море Банда , коснувшись островов Банда , достиг Амбоины ( остров Амбон ) в октябре 1874 года, а затем продолжил путь к острову Тернате . В то время все эти острова входили в состав Нидерландской Ост-Индии , а с 1949 года входят в состав Индонезии .
От Тернате маршрут шел на северо-запад в сторону Филиппин, проходя к востоку от Целебеса ( Сулавеси ) в море Целебеса . Экспедиция зашла в Самбоанган ( Замбоанга ) на Минданао, а затем в Илоило на острове Панай, прежде чем отправиться во внутреннюю часть архипелага по пути к заливу и гавани Манилы на острове Лусон. Переход на северо-запад из Манилы в Гонконг состоялся в ноябре 1874 года. [10]
После нескольких недель в Гонконге экспедиция отправилась в начале января 1875 года, чтобы проследовать по своему маршруту на юго-восток в сторону Новой Гвинеи. Первой остановкой на этом пути стала Манила. Оттуда они продолжили свой путь в Самбоанган, но выбрали другой маршрут через внутренние районы Филиппин, на этот раз коснувшись острова Зебу . В начале февраля 1875 года из Самбоангана корабль отклонился от внутреннего маршрута, на этот раз пройдя к югу от Минданао.
Затем «Челленджер» направился на восток в открытое море, а затем повернул на юго-восток и вышел на берег в заливе Гумбольдта (ныне залив Йос-Сударсо ) на северном побережье Новой Гвинеи. К марту 1875 года экспедиция достигла островов Адмиралтейства к северо-востоку от Новой Гвинеи. Заключительным этапом плавания по эту сторону Тихого океана было долгое путешествие через открытый океан на север, проходя в основном к западу от Каролинских и Марианских островов , и достигнув порта в Иокогаме , Япония, в апреле 1875 года. [10]
Челленджер покинул Японию в середине июня 1875 года, направившись на восток через Тихий океан к точке к северу от Сандвичевых островов (Гавайи), а затем повернув на юг, выйдя на берег в конце июля в Гонолулу на гавайском острове Оаху . Пару недель спустя, в середине августа, корабль отправился на юго-восток, став на якорь в заливе Хило у острова Гавайи , а затем продолжил движение на юг и в середине сентября достиг Таити .
Экспедиция покинула Таити в начале октября, двинулась на запад и юг от островов Тубуаи , затем направилась на юго-восток, а затем повернулась на восток к побережью Южной Америки. Маршрут коснулся островов Хуана Фернандеса в середине ноября 1875 года, а несколько дней спустя «Челленджер» достиг порта Вальпараисо в Чили. Следующий этап путешествия начался в следующем месяце: по маршруту судно шло на юго-запад обратно в Тихий океан, мимо островов Хуана Фернандеса, а затем повернуло на юго-восток и обратно в сторону Южной Америки, достигнув порта Отуэй в Залив Пенас , 31 декабря 1875 года. [10]
Большую часть января 1876 года он провел в плавании вокруг южной оконечности Южной Америки, обследуя и касаясь многих заливов и островов Патагонского архипелага, Магелланова пролива и Огненной Земли . Места, которые здесь можно посетить, включают бухту Хейл, Грей-Харбор, Порт-Грэпплер, залив Том, все в окрестностях острова Веллингтон ; Пуэрта-Буэно, недалеко от острова Ганновер ; Залив Истмус, недалеко от архипелага Королевы Аделаиды ; и Порт Чуррука, недалеко от острова Санта-Инес .
Последними остановками перед выходом в Атлантику были Порт-Файн , Сэнди-Пойнт и остров Элизабет. «Челленджер» достиг Фолклендских островов в конце января, зашел в Порт-Стэнли , а затем продолжил путь на север, достигнув Монтевидео в Уругвае в середине февраля 1876 года. Корабль покинул Монтевидео в конце февраля, направляясь сначала на восток, а затем на север, прибыв на острове Вознесения в конце марта 1876 года.
Период с начала до середины апреля был потрачен на плавание от острова Вознесения до островов Зеленого Мыса. Отсюда маршрут, пройденный в конце апреля и начале мая 1876 года, представлял собой петлю на запад на север, в середину Атлантики, в конечном итоге повернув на восток в сторону Европы и к концу мая коснувшись суши в Виго в Испании. На заключительном этапе путешествия корабль и его команда направились на северо-восток от Виго, обогнув Бискайский залив и выйдя на берег в Англии. [10] Челленджер вернулся в Спитхед , графство Хэмпшир , 24 мая 1876 года, проведя в море 713 дней из 1250 дней. [2]
Королевское общество заявило, что научными целями путешествия были: [11] [1]
Одной из целей физических измерений для HMS Challenger была возможность проверить гипотезу, выдвинутую Карпентером о связи между картографированием температуры и глобальной циркуляцией океана, чтобы дать некоторые ответы о явлениях, связанных с основным перемешиванием океана. Это исследование является продолжением предварительных исследовательских миссий HMS Lightning (1823 г.) и HMS Porcupine (1844 г.) . [1] Эти результаты важны для Карпентера, поскольку его объяснение отличалось от объяснения другого известного океанографа того времени, американца Мэтью Фонтена Мори . [12] Все эти результаты физических измерений были синтезированы Джоном Джеймсом Уайлдом (то есть секретарем-художником экспедиции) в его докторской диссертации в Цюрихском университете. [13]
Вторым важным вопросом, касающимся сбора различных физических данных о дне океана, была прокладка подводных телеграфных кабелей. Многие трансокеанские кабели прокладывались в 1860-х и 1870-х годах, и их эффективная прокладка и эксплуатация имели большое стратегическое и коммерческое значение. [1]
На каждой из 360 станций экипаж измерял глубину дна и температуру на разных глубинах, наблюдал за погодой и состоянием поверхности океана, а также собирал образцы морского дна, воды и биоты. Экипаж «Челленджера » для проведения наблюдений использовал методы, разработанные в предыдущих небольших экспедициях. Чтобы измерить глубину, они опускали веревку с прикрепленным к ней грузом до тех пор, пока она не достигала морского дна. Линия была отмечена с интервалами в 25 саженей (150 футов; 46 м) флажками, обозначающими глубину. Из-за этого измерения глубины с помощью «Челленджера» были в лучшем случае точными до ближайшей границы в 25 саженей (150 футов; 46 м). К грузилу часто прикрепляли небольшой контейнер, который позволял собирать образцы донных отложений. [1]
Для сбора биологических проб команда использовала различные драги и тралы . Земснаряды представляли собой металлические сети, прикрепленные к деревянной доске и волочимые по морскому дну. Насадки швабр, прикрепленные к деревянной доске, проносились по морскому дну и высвобождали со дна океана организмы, которые попадали в сети. Тралы представляли собой большие металлические сети, буксируемые за кораблем для сбора организмов на разных глубинах воды. [14] После извлечения земснаряда или трала команда «Челленджера» сортировала, ополаскивала и хранила образцы для исследования по возвращении. Образцы часто консервировали либо в рассоле, либо в спирте. [ нужна цитата ]
Основным термометром, использовавшимся на протяжении всей экспедиции Челленджера , был термометр Миллера-Каселлы , который содержал два маркера внутри изогнутой ртутной трубки для регистрации максимальной и минимальной температуры, через которую проходил прибор. [12] Некоторые из этих термометров будут опускаться на разную глубину для записи. Однако в этой конструкции предполагалось, что вода ближе к поверхности океана всегда теплее, чем внизу. Во время путешествия экипаж «Челленджера » испытал реверсивный термометр , который мог измерять температуру на заданных глубинах. Впоследствии этот тип термометра широко использовался до второй половины 20 века. [11] После возвращения «Челленджера» К.В. Томсон попросил Питера Тейта решить сложный и важный вопрос: оценить погрешность измерения температуры глубоких вод, вызванную высоким давлением, которому подвергались термометры. Тейт решил этот вопрос и продолжил свою работу более фундаментальным исследованием сжимаемости жидкостей, которое привело к его знаменитому уравнению Тейта . [15] Уильям Диттмар из Университета Глазго установил состав морской воды. Мюррей и Альфонс Франсуа Ренар нанесли на карту океанические отложения.
Томсон, как и многие приверженцы тогда еще недавней теории эволюции , считал, что глубокое море будет домом для « живых ископаемых », давно вымерших на мелководье, — примеров « недостающих звеньев ». Они считали, что условия постоянной низкой температуры, темноты и отсутствия течений, волн или сейсмических явлений обеспечивают такую стабильную среду, что эволюция замедлится или полностью остановится. Луи Агассис считал, что в недрах «следует ожидать найти представителей более ранних геологических периодов». Томас Хаксли заявил, что он ожидал увидеть « зоологические древности, которые в спокойных и мало изменившихся глубинах океана избежали причин разрушения, действующие на мелководье и представляющие собой преобладающую популяцию прошлой эпохи». Однако ничего подобного не произошло; хотя несколько организмов, ранее считавшихся вымершими, были обнаружены и внесены в каталог среди многих новых открытий, урожай был типичным для того, что можно было найти при исследовании любой эквивалентной протяженности новой территории. Более того, в процессе консервирования образцов в спирте Томсон и химик Джон Янг Бьюкенен поняли, что он непреднамеренно опроверг предыдущее сообщение Хаксли о Bathybius haeckelii , бесклеточной протоплазме , покрывающей морское дно, которая якобы была связующим звеном между неживой материей и и живые клетки. Конечным эффектом стало поражение сторонников эволюции. [4]
23 марта 1875 года на станции отбора проб № 225, расположенной в юго-западной части Тихого океана между Гуамом и Палау, экипаж зафиксировал зондирование на глубине 4475 саженей (26850 футов; 8184 м), [1] что было подтверждено дополнительным зондированием. [16] Как показали более поздние экспедиции с использованием современного оборудования, этот район представляет собой южную оконечность Марианской впадины и является одним из самых глубоких известных мест на дне океана.
Современные зонды глубиной 6012 саженей (36 070 футов; 10 994 м) с тех пор были обнаружены недалеко от места первоначального зондирования «Челленджера » . [17] Открытие Челленджером этой глубины стало ключевым открытием экспедиции в расширении океанографических знаний о глубине и протяженности океана; впадина, « Бездна Челленджера» , теперь носит имя судна и его преемника, HMS Challenger II , который в 1951 году определил глубину поблизости в 5944 сажени. [18] Томас Гаскелл , главный научный сотрудник HMS Challenger II, заметил, что более поздние измерения
находился не более чем в 50 милях от того места, где «Челленджер» девятнадцатого века нашел свою самую глубокую глубину [...] и можно считать уместным, что корабль с названием « Челленджер» должен поставить печать на работе этой великой новаторской экспедиции океанография. [19]
Экспедиция также подтвердила существование Срединно-Атлантического хребта, простирающегося от южного полушария до северного. [1]
Результаты экспедиции Челленджера продолжали публиковаться до 1895 года, через 19 лет после завершения ее путешествия, созданным для этой цели офисом Челленджера в Эдинбурге. Отчет состоял из 50 томов и имел объем более 29 500 страниц. [4] Образцы, доставленные «Челленджером» , были розданы ведущим мировым экспертам для изучения, что значительно увеличило расходы и время, необходимые для завершения отчета. [20] Отчет и образцы были выставлены в Британском музее естественной истории с января по июль 2023 года. [21] Некоторые образцы, многие из которых были первыми обнаруженными в своем роде, до сих пор исследуются учеными. [22]
Над категоризацией материала, привезенного из экспедиции, работало большое количество учёных, в том числе палеонтолог Габриэль Уортон Ли . Джордж Альберт Буленджер , герпетолог из Музея естественной истории, назвал вид ящерицы Saproscincus Challengeri в честь Челленджера . [23]
До экспедиции Челленджера океанография носила в основном умозрительный характер. [4] Будучи первым настоящим океанографическим круизом, экспедиция «Челленджер» заложила основу для целой академической и исследовательской дисциплины. [6] « Челленджер » применялся к таким различным явлениям, как Общество морских наук «Челленджер» , океанографическое и морское геологическое исследовательское судно « Гломар Челленджер » и космический челнок « Челленджер ». [24]
Общий
Первичные отчеты, отчеты и письма
Вторичная литература
Коллекции и архивы
СМИ, связанные с экспедицией Челленджера, на Викискладе?