चैलेंजर रसातल कितना गहरा है: गहराई नापना

"हमें अपनी गहराइयों की पूरी गहराई को समझना चाहिए" (सी) डीएमबी

प्रणाम, प्यारे!

मैं हमेशा चकित था कि चंद्रमा की दूरी मिलीमीटर सटीकता के साथ मापी गई है। जब एक्सोप्लैनेट रेडियल वेग विधि द्वारा खोजे जाते हैं, तब भी तारकीय वेग 0.97 मीटर / सेकंड की सटीकता के साथ मापा जाता है । लेकिन, उदाहरण के लिए, चैलेंजर एबिस की गहराई example 10 मीटर की सटीकता के साथ निर्धारित की जाती है ।
पानी के साथ सब कुछ इतना जटिल क्यों है?



हम कट के तहत इस मुद्दे से निपटते हैं। एक केक पर चेरी के रूप में: एक गीथूब और एक ऑनलाइन कैलकुलेटर पर स्रोत कोड के साथ विभिन्न घनत्वों की परतों के साथ पानी के माध्यम से ध्वनि की आवाजाही को देखने के लिए एक आवेदन।

मैं आपको याद दिला दूं कि गहराई का निर्धारण करने के ढाई मौलिक तरीके हैं:

• रस्सी =)
• , . , . : , ( ) , .
• — .

आज अंतिम पैराग्राफ के साथ, मैं इसे हल करने का प्रस्ताव देता हूं।

मैं हमेशा स्थिति पर सीमा तक विचार करना पसंद करता हूं। सामान्य रूप से मारियाना ट्रेंच और विशेष रूप से चैलेंजर रसातल - यह हमारे ग्रह पर गहराई के साथ स्थिति की सीमा है। कई प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाते हैं और केवल बड़ी गहराई पर स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं।

तो, महान गहराई को मापने का इतिहास बहुत ही चैलेंजर से उत्पन्न होता है - एचएमएस चैलेंजर , जिसका नाम महासागर का सबसे गहरा अवसाद है। यहाँ, वैसे, वह फोटो में है :



1875 के वसंत में, अभियान ने रस्सी के साथ गहराई को मापा , 8184 मीटर से कम नहीं। वैसे, एक रस्सी के साथ गहराई को मापने की समस्याएं, जैसे कि एक पोत और धाराओं के बहाव के अलावा, पेरेलमैन द्वारा मनोरंजक भौतिकी में वर्णित हैं: रस्सी पानी के खिलाफ घर्षण का अनुभव करती है, प्रोटीन के अणुओं के प्रति घर्षण, जल त्याग, और एक निश्चित गहराई के बाद नीचे नहीं जाती - यह पानी को स्वीकार नहीं करता है। ।

तब से, लोगों को निष्क्रिय नहीं किया गया है, और 1952 में मारियाना ट्रेंच की गहराई पहले से ही एचएमएस चैलेंजर II द्वारा मापा गया था:



एक विस्फोटक, एक मैनुअल स्टॉपवॉच, 20 किलो के भार के साथ एक तार, क्रॉबर और चिपकने वाला टेप, साथ ही पहले सोनार के साथ, उन्होंने 10,900 मीटर मापा । प्रसंस्करण के बाद, परिणाम -27 मीटर की अस्पष्टता के साथ 10632 मीटर तक कम हो गया था ।

, बाहर खुदाई, या वायुमंडलीय महासागरों की खोज के इतिहास में जल्दी से आगे बढ़नेवाला, मेरे से एक में पिछले लेख मैं महान सोवियत अनुसंधान पोत उल्लेख Vityaz - मैं एक KDPV के रूप में इसके साथ एक डाक टिकट के छवि का इस्तेमाल किया:



1957 में, Vityaz हमारे गहराई की गहरी गहराई मापा - 11034 मी । सोनार रेंज की सीमा पर माप 1,500 मीटर / सेकंड की निरंतर गति के आधार पर किया गया था, जिसके बाद एक तापमान और लवणता प्रोफ़ाइल बनाने के लिए बोतल के पानी के नमूने लिए गए थे, जिससे बाद में 11034 मीटर का मान प्राप्त किया गया था । यद्यपि यह परिणाम मारियाना ट्रेंच के लिए आता है, लेकिन आधुनिक विशेषज्ञ इसे संशयवाद से देखते हैं।

1960 में, ट्राइस्टे से एक्वानेट्स ने 10,911 मीटर के ऑन-बोर्ड दबाव ट्रांसड्यूसर का उपयोग करके माप की रिपोर्ट की , और एस्कॉर्ट पोत ने विस्फोटकों का उपयोग करते हुए, 10,915 meters 20 मीटर की गहराई को मापा । और पहले से ही 1976 में, एक प्रतिध्वनि की मदद से, उन्हें 10933 with 50 मीटर का मान मिला ।

ये सभी do 20 और 50 कहाँ से आते हैं? एक विचारशील पाठक सबसे अधिक संभावना है कि मैंने महसूस किया कि मैं क्या कर रहा था - पानी में ध्वनि की गति तापमान, लवणता और दबाव पर निर्भर करती है, अर्थात। माध्यम के घनत्व से।

एक तापमान और लवणता प्रोफ़ाइल गहराई के संदर्भ में माप का एक सेट है।
और न तो तापमान, न ही लवणता को दूर से मापा जा सकता है - आपको समुद्र में सही बिंदु पर एक थर्मामीटर और चालकता मीटर "लगाने" की आवश्यकता है। यह संभव है कि रेखा के साथ कई मापों को यथासंभव लंबवत और प्रत्येक मीटर के माध्यम से बनाया जाए।

कुछ प्रोफ़ाइल इस तरह दिखती हैं:

शिक्षाविद Ioffe , 30 मार्च, 2005।
Google मानचित्रों पर मापन स्थल।



अमेरिकी अनुसंधान पोत OCEANUS , 10 अप्रैल, 2010।
Google मानचित्रों पर मापन स्थान।
वैसे, इस महासागर में एक वेब कैमरा भी है । NOAA



पोत "RONALD H. BROWN" , 20 अक्टूबर 2001. गूगल मैप्स पर मापन स्थान

सबसे गहरे बिंदु को मापने का इतिहास खराब और विषमता नहीं है

1992 में (ऐसा प्रतीत होता है!), टोक्यो विश्वविद्यालय अभियान के प्रतिभागियों ने 1,500 मीटर / सेकंड की निरंतर गति के आधार पर, 1957 में हमारे हमवतन की तरह गहराई को मापा, लेकिन किसी कारण से तापमान और लवणता प्रोफाइल एकत्र नहीं किया। इसके बजाय, उन्होंने 1980 (!) वर्ष की तालिका में डेटा को सही किया और त्रुटियों को इंगित किए बिना 10933 मीटर का मान प्राप्त किया ।

पहले से ही 2002 में, जापान के साइंस एंड टेक्नोलॉजी फॉर द सब्स्क्राइबर ऑफ द सी (JAMSTEC) के जापान एजेंसी के कीरेई अभियान ने काफी उन्नत मल्टी-बीम इको साउंडर का उपयोग करके सबसे गहरी गहराई खोजने के लिए शोध किया। उन्हें 10920 m 5 मीटर का मूल्य मिला । उन्होंने बड़ी संख्या में प्रोफाइल एकत्र किए, लेकिन चालकता थर्मामीटर की विफलता ने उन्हें दो साल पहले प्रोफाइल का उपयोग करने के लिए मजबूर किया।
जापानी समय-समय पर अशुभ होते थे।

बाद में माप

2008 में, हवाई विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इस तरह के खूबसूरत किलो-मोआना पर कोन्सेबर्ग मैरीटाइम



के मल्टी-बीम इको साउंड ईएम 120 का उपयोग करके 10903 मीटर की गहराई प्राप्त की ।

2010 में, USNS सुमेर पर न्यू हैम्पशायर विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने उसी नॉर्वेजियन से नए EM 122 मॉडल का उपयोग करके एक बिंदु (Google मानचित्र पर स्थिति) में 10,944 m 40 मीटर की गहराई प्राप्त की ।

अंततः

गूंज साउंडर्स का उपयोग करके गहराई निर्धारित करने में अस्पष्टता निम्नलिखित कारकों के परिणाम हैं:

• , , ( 1°1° 140 ), , , , . ..)
• — , — , , , , — .

यहां मैं केवल एक कारक को छूना चाह सकता हूं - तापमान और लवणता का प्रोफाइल, या, हमारे मामले में लगभग समान है - ध्वनि गति प्रोफ़ाइल।
बस नेत्रहीन मूल्यांकन करने के लिए: क्या प्रभाव है?

हम इस धारणा को स्वीकार करते हैं कि हमारी ध्वनि लगभग पिंग-पोंग की एक गेंद की तरह है - यह विशेष रूप से लंबवत यात्रा करती है, यह नीचे से पूरी तरह से उछलती है, जहाज गतिहीन है, नीचे भी है। हम त्रुटियों के बिना समय को मापते हैं। और केवल एक चीज जो हमें भ्रमित करती है वह है ध्वनि वेग प्रोफ़ाइल की उपस्थिति।
यह मापा गहराई को कैसे प्रभावित करेगा?

इस मामले में, हमारे मॉडल को एक सरल सूत्र द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

$$

$$s=\sum{v(t_i)\Delta t}$$

कहाँ पे $$$s$- ध्वनि पथ $$$v(t_i)$I-th समय अंतराल में ध्वनि की गति है, जिसकी अवधि $$$\Delta t$।

अगर हम कम करते हैं$$$\Delta t$ (और हम नहीं कर सकते) तब यह स्कूल भौतिकी के अभिन्न अंग के रूप में आता है:

$$

$$s=\lim_{\Delta t\rightarrow 0}{\sum{v(t_i)\Delta t}}$$

$$

$$s=\int{v(t)dt}$$

इसके अलावा, ध्वनि के मापा प्रसार समय (विकिरण की शुरुआत से परिलक्षित संकेत के रिसेप्शन तक) के आधार पर हमें ज़रूरत है:

• लगभग बराबर अंतराल पर गहराई का अनुमान लगाने के लिए (निकटतम दस या दो मीटर तक)
• अनुमानित गहराई के लिए मौजूदा प्रोफ़ाइल तापमान और लवणता से प्रक्षेपित करें (यदि आवश्यक हो)
• उस पर ध्वनि की गति की गणना करने के लिए, और तदनुसार पथ जो ध्वनि ने इस गहराई पर एक समय अंतराल के लिए यात्रा की है।

इन (और अन्य) उद्देश्यों के लिए, मैंने लाइब्रेरी को फिल्माया , जिसके बारे में मैंने लेख के पहले भाग में बात की थी । फिलहाल, इसे C / C # / Rust / Matlab / Octave / JavaScript में लागू किया गया है। चेन और मिलरो

के फार्मूले के अनुसार ध्वनि की गति की गणना की जाती है । मुझे यह पसंद है क्योंकि वहाँ दबाव चला जाता है, जिसे सीधे मापा जाता है, और अन्य मॉडलों की तरह गहराई नहीं। साथ ही, इस मॉडल के मापदंडों की सीमा लगभग सभी उचित मामलों को कवर करती है।

उदाहरण के लिए, इस बिंदु पर प्राप्त की गई दूसरी प्रोफ़ाइल के लिए10 अप्रैल, 2010, ध्वनि की गति के मानक मूल्य और 5 सेकंड (प्रसार यात्रा) के प्रसार समय के साथ उपरोक्त गणना द्वारा प्राप्त की गई गहराई के बीच अंतर 18 मीटर: 3750 बनाम 3768.3 मीटर है, और 6 सेकंड के लिए अंतर 32 तक बढ़ जाता है मीटर है।
दुर्भाग्य से, मेरे पास मारियाना ट्रेंच से एक प्रोफ़ाइल नहीं है, और सामान्य तौर पर मैं अभी तक 6000 मीटर से अधिक किसी भी प्रोफ़ाइल में नहीं आया हूं। लेकिन अगर हम यह मान लें कि 4-5 किमी की गहराई के बाद पैरामीटर थोड़ा बदल जाता है और ध्वनि की गति मुख्य रूप से दबाव के कारण बदल जाती है, तो यह पता चलता है कि चर्चा की गई गहराई के लिए लगभग 420 मीटर का अंतर है, और जिस क्षण से सिग्नल प्रतिध्वनि द्वारा उत्सर्जित होता है, प्रतिबिंब के स्वागत के लिए समय अधिक है 14 सेकंड

प्रदर्शन सामग्री उपलब्ध हैं:

एक ऑनलाइन कैलकुलेटर जिसमें आप मैन्युअल रूप से एक प्रोफ़ाइल दर्ज कर सकते हैं या तीन में से एक का उपयोग कर सकते हैं, इसलिए बोलने के लिए, हार्ड-कोडित।

चूंकि मैं वास्तव में जावास्क्रिप्ट में कुछ भी नहीं समझता, इसलिए मेरे लिए आस्तीन के माध्यम से सी # में विज़ुअलाइज़ेशन करना आसान था । मैंने प्रोजेक्ट को GitHub पर रखा ।
मुझे पता है कि हर कोई जानता है, लेकिन अनुभव बताता है कि रिलीज के लिए एक सीधा लिंक देना बेहतर है ।

एप्लिकेशन विंडो इस तरह दिखती है:


डिफ़ॉल्ट रूप से, उत्तरी प्रशांत से केवल 13 अंक के साथ 5 सेकंड का प्रचार समय और किसी तरह का प्रोफ़ाइल है।

दाईं ओर 4 कॉलम हैं, जिनमें से प्रत्येक में (पाठ्यक्रम के बटन को दबाए जाने के बाद), ध्वनि विभिन्न गति से यात्रा करने लगती है:

• पहले में - 1500 मीटर / मी (ताजे पानी के लिए मानक मूल्य),
• — , ,
• — ,
• —

प्रदर्शन MMTimer पर 0.01 s की अवधि के साथ शुरू किया गया है, और सिमुलेशन उसी अवधि के साथ काम करता है।

प्रोफ़ाइल मेनू में, आप तीन डेमो प्रोफाइल में से एक चुन सकते हैं (उनमें कुछ बिंदु हैं), आप विश्व महासागर डेटाबेस से मेरे द्वारा फाड़े गए कई प्रोफाइल भी डाउनलोड कर सकते हैं , जो एनओएए सावधानीपूर्वक एकत्र करता है ।
इन प्रोफाइल हैं , अन्य बातों के अलावा सीएसवी के रूप में और, माप, समय, देश, प्रबंध संस्थान के स्थान पर और जहाज जो यह किया गया था के बारे में जानकारी होती है। मैंने इस बारे में और अधिक विस्तार से लेख "कौन और कैसे महासागरों का पता लगाया: NOAA ठिकानों disassembling" में लिखा था ।

आलसी के लिए बिल्कुल (मैं पश्चाताप करता हूं, मैं वही हूं) मैंने जीआईएफ एनीमेशन को एक साथ रखा है, लेकिन जीआईएफ को हर जगह अलग-अलग तरीके से प्रदर्शित किया जाता है, और "पूर्ण उपस्थिति प्रभाव" काम नहीं करेगा:



मारियाना ट्रेंच के अध्ययन के बारे में एक ऐतिहासिक समीक्षा लिखते समय, मैंने जेम्स गार्डनर और उनके सहयोगियों के लेख का उपयोग किया । मैं रुचि रखने वालों के लिए अत्यधिक सलाह देता हूं। वहाँ, कठिनाइयों को बहुत अच्छी तरह से वर्णित किया जाता है जब मापते हैं, तो ऐसा प्रतीत होता है, इस तरह की "सरल" चीज गहराई के रूप में।

पुनश्च

मैं उन सभी को धन्यवाद देना चाहता हूं जिन्होंने पिछले लेख में मतदान किया । यह दिखने के लिए, 109 वोट डाले गए थे - दोस्तों, यह आपके लिए है! जो दो खिलाफ थे - क्षमा करें, मैंने बहुमत की राय सुनी।

पी पी एस

परंपरागत रूप से, मैं ईमानदारी से (मेरे लिए यह एक खाली शब्द नहीं है) मैं त्रुटि संदेशों, रचनात्मक आलोचना, दिलचस्प सवालों और चर्चाओं के लिए आभारी हूं।