Lidstvo se před tisíci lety setkalo s potřebou měřit hloubku moře. Správné určení vzdálenosti ke dno nádrže a jejího složení bylo nutné z mnoha důvodů: bylo nutné pochopit, zda je plavební dráha bezpečná, kde spustit kotvu, jak stavět opevnění atd. V 18. a 19. století se k seznamu důvodů přidal i vědecký zájem, ale metody měření hloubky se v uplynulém období příliš nezměnily.
V 19. století bylo v mnoha zemích (především v anglicky mluvících) zvykem měřit hloubku v mořských sázích (fathoms, Eng. sáh) — jednotky délky rovné 6 stopám (přibližně 182 cm). Hlavní metodou měření od starověku bylo dlouhé lano se závažím připevněným na konci. Spolu se závažím byly někdy připevněny teploměry a barometry pro měření teploty a tlaku u dna, stejně jako speciální zařízení pro zachycení půdy (ke studiu složení dna).
Problémy s měřením velkých hloubek (Eng. (měřeno sondáží) jich bylo několik. Proces zahrnoval pomalé spouštění lana (lotu) – a někdy dosahovaly délky až kilometru – a počítání počtu uzlů uvázaných na laně ve vzdálenosti jednoho sáhu od sebe. Přesnost měření do značné míry závisela na dovednosti a trpělivosti losníků, kteří museli spočítat uzly a určit okamžik, kdy náklad dosáhl dna. Je zřejmé, že je docela snadné ztratit počet a také snadno promeškat správný okamžik.
Do druhé poloviny 19. století, s rozvojem expediční navigace (zejména v Britském impériu), se objevilo mnoho různých provedení tuhých vodítek, které řešily problém přesnosti měření a minimalizovaly lidský faktor. Navzdory rozdílům si však tato provedení byla v mnoha ohledech podobná. Myslet si, jak upravit klasický los (tedy jednoduché dlouhé lano se závažím připevněným na konci), abyste se vyhnuli výše popsaným problémům.
V roce 1872 zahájila britská loď HMS Challenger první oceánografickou expedici v historii (v podstatě položila základy oceánografie). Jedním z hlavních cílů expedice bylo studium hlubin a složení dna Tichého oceánu. Plavba trvala tři a půl roku, během nichž se podařilo shromáždit velkou sbírku vzorků mořských živočichů a provést stovky měření hloubky. Stručné shrnutí výsledků je veřejně dostupné a podrobnější články a vědecké práce byly publikovány desetiletí po skončení samotné expedice.
Obr. 1. Britská paroplachetnice Challenger byla spuštěna na vodu v roce 1858. Tato středně velká loď (maximální délka trupu je 68 metrů, výtlak je asi 2200 20 tun) byla původně určena pro pomocné vojenské operace a na palubě nesla 1862 děl. V roce 1861 se zúčastnila francouzsko-mexické války v letech 1867-1872 a později několika místních operací. V rámci příprav na expedici v letech 1876-XNUMX byla z ní odstraněna téměř veškerá výzbroj. Na této kresbě jednoho z členů posádky, poručíka Herberta Swirea, je Challenger zachycen ve vodách Jižního oceánu. Obrázek z en.wikipedia.org
Zajímá nás následující úryvek z expedičního deníku Challengeru – zápis z 23. března 1875 (zastávka č. 225, originální zápis v angličtině si můžete prohlédnout zde):
<. >V 6 hodin ráno jsme šli ve dvojicích a změřili hloubku 4576 sáhů [cca 8,3 km].. <. >Aby se zajistila přesnost měření, bylo ve 12:30 olovo znovu spuštěno – tentokrát se zátěží 4 centů [cent je jednotka hmotnosti rovnající se 112 anglickým librám, tj. ~50,1 kg] (místo obvyklých tří) a hloubka byla 4475 sáhů, což je jen o 100 sáhů méně než poprvé. <. >Podruhé byly s olovem spuštěny i dva teploměry a barometr. Oba teploměry se vrátily rozbité a barometr nebyl schopen měřit tlak v tak velké hloubce – největší v celé expedici Challenger.
co Musela existovat barometrická stupnice, aby bylo možné měřit tlak v takové hloubce?
Jak se později ukázalo, tato měření byla provedena na jižním konci Mariánského příkopu, nejhlubšího příkopu ve Světovém oceánu. Nejhlubší část příkopu byla na počest lodi pojmenována Challengerův hlubin.
V roce 2020 byla v Mariánském příkopu provedena série ponorů. Během jednoho z nich byla provedena měření tlaku, výsledek je znázorněn na obr. 2. Na kterém? Do jaké hloubky se ponořilo hlubinné plavidlo? co Jaké jsou hlavní faktory, které ovlivňují přesnost měření barometrem v tak velkých hloubkách?
