Мировой океан

Мировой океан

Океан
Мировой океан
водная оболочка, покрывающая бóльшую часть земной поверхности (четыре пятых в Южном полушарии и более трех пятых – в Северном). Лишь местами земная кора вздымается над поверхностью океана, образуя континенты, острова, атоллы и т.д. Хотя Мировой океан представляет собой единое целое, для удобства исследования отдельным его частям присвоены различные названия: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны.
Наиболее крупные океаны – Тихий, Атлантический и Индийский. Тихий океан (площадь ок. 178,62 млн. км 2) имеет в плане округлую форму и занимает почти половину водной поверхности земного шара. Атлантический океан (91,56 млн. км 2) имеет форму широкой буквы S, причем его западное и восточное побережья почти параллельны. Индийский океан площадью 76,17 млн. км 2 имеет форму треугольника.
Северный Ледовитый океан площадью всего 14,75 млн. км 2 почти со всех сторон окружен сушей. Как и Тихий, он имеет округлую в плане форму. Некоторые географы выделяют еще один океан – Антарктический, или Южный, – водное пространство, окружающее Антарктиду.
Океан и атмосфера. Мировой океан, средняя глубина которого составляет ок. 4 км, содержит 1350 млн. км 3 воды. Атмосфера, окутывающая всю Землю слоем толщиной в несколько сотен километров, с гораздо большим основанием, чем Мировой океан, может рассматриваться как «оболочка». И океан и атмосфера представляют собой текучие среды, в которых существует жизнь; их свойства определяют среду обитания организмов. Циркуляционные потоки в атмосфере влияют на общую циркуляцию волы в океанах, а от состава и температуры воздуха в сильной степени зависят свойства океанических вод. В свою очередь, океан определяет основные свойства атмосферы и является источником энергии для многих протекающих в атмосфере процессов. На циркуляцию воды в океане влияют ветры, вращение Земли и барьеры суши.
Океан и климат. Хорошо известно, что температурный режим и другие климатические характеристики местности на любой широте могут существенно изменяться по направлению от побережья океана в глубь материка. По сравнению с сушей океан медленнее нагревается летом и медленнее остывает зимой, сглаживая колебания температуры на прилежащей суше.
Атмосфера получает от океана значительную часть поступающего к ней тепла и почти весь водяной пар. Пар поднимается, конденсируется, образуя облака, которые переносятся ветрами и поддерживают жизнь на планете, проливаясь в виде дождя или снега. Однако в тепло- и влагообмене участвуют только поверхностные воды; более 95% воды находится в глубинах, где ее температура остается практически неизменной.
Состав морской воды. Вода в океане соленая. Соленый вкус придают содержащиеся в ней 3,5% растворенных минеральных веществ – главным образом соединения натрия и хлора – основные ингредиенты столовой соли. Следующим по количеству является магний, за ним следует сера; присутствуют также все обычные металлы. Из неметаллических компонентов особенно важны кальций и кремний, так как именно они участвуют в строении скелетов и раковин многих морских животных. Благодаря тому что вода в океане постоянно перемешивается волнами и течениями, ее состав почти одинаков во всех океанах.
Свойства морской воды. Плотность морской воды (при температуре 20° С и солености ок. 3,5%) примерно 1,03, т.е. несколько выше, чем плотность пресной воды (1,0). Плотность воды в океане меняется с глубиной из-за давления вышележащих слоев, а также в зависимости от температуры и солености. В наиболее глубоких частях океана воды обычно солонее и холоднее. Наиболее плотные массы воды в океане могут оставаться на глубине и сохранять пониженную температуру более 1000 лет.
Поскольку морская вода имеет низкую вязкость и высокое поверхностное натяжение, она оказывает относительно слабое сопротивление движению корабля или пловца и быстро стекает с различных поверхностей. Преобладающая синяя окраска морской воды связана с рассеянием солнечных лучей взвешенными в воде мелкими частицами.
Морская вода гораздо менее прозрачна для видимого света по сравнению с воздухом, но более прозрачна по сравнению с большинством других веществ. Зарегистрировано проникновение солнечных лучей в океан до глубины 700 м. Радиоволны проникают в толщу воды лишь на небольшую глубину, зато звуковые волны могут распространяться под водой на тысячи километров. Скорость распространения звука в морской воде колеблется, составляя в среднем 1500 м в секунду.
Электропроводность морской воды примерно в 4000 раз выше, чем электропроводность пресной воды. Высокое содержание солей препятствует ее использованию для орошения и полива сельскохозяйственных культур. Для питья она также непригодна.
ОБИТАТЕЛИ МОРЯ
Жизнь в океане необычайно разнообразна – там обитает более 200 000 видов организмов. Некоторые из них, например кистеперая рыба целакант, представляют собой живые ископаемые, предки которых процветали здесь более 300 млн. лет назад; другие появились совсем недавно. Бóльшая часть морских организмов встречается на мелководье, куда проникает солнечный свет, способствующий процессу фотосинтеза. Благоприятны для жизни зоны, обогащенные кислородом и питательными веществами, например, нитратами. Широко известно такое явление, как «апвеллинг» (англ. upwelling), – поднятие к поверхности глубинных морских вод, обогащенных питательными веществами; именно с ним связано богатство органической жизни у некоторых побережий. Жизнь в океане представлена самыми различными организмами – от микроскопических одноклеточных водорослей и крошечных животных до китов, превышающих в длину 30 м и превосходящих по размерам любое животное, жившее когда-либо на суше, включая самых крупных динозавров. Океаническая биота делится на следующие основные группы.
Планктон представляет собой массу микроскопических растений и животных, не способных к самостоятельному передвижению и обитающих в приповерхностных хорошо освещенных слоях воды, где они образуют плавучие «кормовые угодья» для более крупных животных. Планктон состоит из фитопланктона (включающего такие растения, как диатомовые водоросли) и зоопланктона (медузы, криль, личинки крабов и пр.).
Нектон состоит из свободно плавающих в толще воды организмов, преимущественно хищных, и включает более 20 000 разновидностей рыб, а также кальмаров, тюленей, морских львов, китов.
Бентос состоит из животных и растений, обитающих на дне океана или вблизи него, как на больших глубинах, так и на мелководье. Растения, представленные различными водорослями (например, бурыми), встречаются на мелководье, куда проникает солнечный свет. Из животных следует отметить губок, морских лилий (одно время считавшихся вымершими), плеченогих и др.
Пищевые цепи. Более 90% органических веществ, составляющих основу жизни в море, синтезируется при солнечном освещении из минеральных веществ и других компонентов фитопланктоном, в изобилии населяющим верхние слои водной толщи в океане. Некоторые организмы, входящие в состав зоопланктона, поедают эти растения и в свою очередь являются источником пищи для более крупных животных, обитающих на большей глубине. Тех поедают более крупные животные, живущие еще глубже, и такая закономерность прослеживается до самого дна океана, где наиболее крупные беспозвоночные, например стеклянные губки, получают необходимые им питательные вещества из остатков отмерших организмов – органического детрита, опускающегося на дно из вышележащей толщи воды. Однако известно, что множество рыб и другие свободно передвигающиеся животные сумели приспособиться к экстремальным условиям высокого давления, низкой температуры и постоянной темноты, характерных для больших глубин. См. также морская биология .
ВОЛНЫ, ПРИЛИВЫ, ТЕЧЕНИЯ
Как и вся Вселенная, океан никогда не остается в покое. Разнообразные природные процессы, в том числе такие катастрофические, как подводные землетрясения или извержения вулканов, вызывают движения океанических вод.
Волны. Обычные волны вызываются ветром, дующим с переменной скоростью над поверхностью океана. Сначала возникает рябь, затем поверхность воды начинает ритмично подниматься и опускаться. Хотя водная поверхность при этом вздымается и опускается, отдельные частицы воды движутся по траектории, представляющей собой почти замкнутый круг, практически не испытывая смещения по горизонтали. По мере усиления ветра волны становятся выше. В открытом море высота гребня волны может достигать 30 м, а расстояние между соседними гребнями – 300 м.
Подходя к берегу, волны образуют буруны двух типов – ныряющие и скользящие. Ныряющие буруны характерны для волн, зародившихся в удалении от берега; они имеют вогнутый фронт, их гребень нависает и обрушивается, как водопад. Скользящие буруны не образуют вогнутого фронта, и снижение волны происходит постепенно. В обоих случаях волна накатывается на берег, а затем откатывается обратно.
Катастрофические волны могут возникать в результате резкого изменения глубины морского дна при образовании сбросов (цунами), при сильных штормах и ураганах (штормовые волны) или при обвалах и оползнях береговых обрывов.
Цунами могут распространяться в открытом океане со скоростью до 700–800 км/ч. При приближении к берегу волна цунами тормозится, одновременно увеличивается ее высота. В результате на берег накатывается волна высотой до 30 м и более (относительно среднего уровня океана). Цунами обладают огромной разрушительной силой. Хотя больше всего от них страдают районы, находящиеся вблизи таких сейсмически активных зон, как Аляска, Япония, Чили, волны, приходящие от удаленных источников, могут причинить значительный ущерб. Подобные волны возникают при взрывных извержениях вулканов или обрушении стенок кратеров, как, например, при извержении вулкана на о.Кракатау в Индонезии в 1883.
Еще более разрушительными могут быть штормовые волны, порожденные ураганами (тропическими циклонами). Неоднократно подобные волны обрушивались на побережье в вершинной части Бенгальского залива; одна из них в 1737 привела к гибели примерно 300 тыс. человек. Сейчас благодаря значительно усовершенствованной системе раннего оповещения имеется возможность заранее предупреждать население прибрежных городов о приближающихся ураганах.
Катастрофические волны, вызванные оползнями и обвалами, относительно редки. Они возникают в результате падения крупных блоков породы в глубоководные заливы; при этом происходит вытеснение огромной массы воды, которая обрушивается на берег. В 1796 на о.Кюсю в Японии сошел оползень, имевший трагические последствия: порожденные им три огромные волны унесли жизни ок. 15 тыс. человек.
Приливы. На берега океана накатываются приливы, в результате чего уровень воды поднимается на высоту 15 м и более. Основной причиной приливов на поверхности Земли является притяжение Луны. В течение каждых 24 ч 52 мин происходят два прилива и два отлива. Хотя эти колебания уровня заметны только у берегов и на отмелях, известно, что они проявляются и в открытом море. Приливами обусловлены многие очень сильные течения в прибрежной зоне, поэтому для безопасной навигации морякам необходимо пользоваться специальными таблицами течений. В проливах, соединяющих Внутреннее море Японии с открытым океаном, приливо-отливные течения достигают скорости 20 км/ч, а в проливе Симор-Нарроус у берегов Британской Колумбии (о.Ванкувер) в Канаде зарегистрирована скорость ок. 30 км/ч.
Течения в океане могут также создаваться волнением. Прибрежные волны, подходящие к берегу под углом, вызывают относительно медленные вдольбереговые течения. Там, где течение отклоняется от берега, его скорость резко возрастает – образуется разрывное течение, которое может представлять опасность для пловцов. Вращение Земли заставляет крупные океанические течения двигаться по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки – в Южном. С некоторыми течениями связаны самые богатые рыболовные угодья, например в районе Лабрадорского течения у восточных берегов Северной Америки и Перуанского течения (или Гумбольдта) у берегов Перу и Чили.
Мутьевые течения относятся к наиболее сильным течениям в океане. Они вызываются перемещением большого объема взвешенных наносов; эти наносы могут быть принесены реками, явиться результатом волнения на мелководье или образоваться при сходе оползня по подводному склону. Идеальные условия для зарождения таких течений существуют в вершинах подводных каньонов, расположенных вблизи берега, особенно при впадении рек. Такие течения развивают скорость от 1,5 до 10 км/ч и временами повреждают подводные кабели. После землетрясения 1929 с эпицентром в районе Большой Ньюфаундлендской банки многие трансатлантические кабели, соединявшие Северную Европу и США, оказались поврежденными, вероятно, вследствие сильных мутьевых течений.
БЕРЕГА И БЕРЕГОВЫЕ ЛИНИИ
На картах хорошо видно необычайное разнообразие очертаний берегов. В качестве примеров можно отметить берега, изрезанные заливами, с островами и извилистыми проливами (в шт. Мэн, на юге Аляски и в Норвегии); берега относительно простых очертаний, как на большей части западного побережья США; глубоко проникающие и ветвящиеся заливы (например, Чесапикский) в средней части атлантического побережья США; выступающий низменный берег Луизианы около устья р.Миссисипи. Подобные примеры могут быть приведены для любой широты и любой географической или климатической области.
Эволюция берегов. Прежде всего проследим, как менялся уровень моря за последние 18 тыс. лет. Как раз перед этим бóльшая часть суши в высоких широтах была покрыта огромными ледниками. По мере таяния этих ледников талые воды поступали в океан, в результате чего его уровень поднялся примерно на 100 м. При этом оказались затопленными многие устья рек – так образовались эстуарии. Там, где ледники создали долины, углубленные ниже уровня моря, образовались глубокие заливы (фьорды) с многочисленными скалистыми островами, как, например, в береговой зоне Аляски и Норвегии. При наступании на низменные побережья море также затопляло речные долины. На песчаных побережьях в результате волновой деятельности сформировались низкие барьерные острова, вытянутые вдоль берега. Такие формы встречаются у южного и юго-восточного берегов США. Иногда барьерные острова образуют аккумулятивные выступы берега (например, мыс Хаттерас). В устьях рек, несущих большое количество наносов, возникают дельты. На тектонических блоковых берегах, испытывающих поднятия, которые компенсировали подъем уровня моря, могут образоваться прямолинейные абразионные уступы (клифы). На о.Гавайи в результате вулканической деятельности в море стекали лавовые потоки и формировались лавовые дельты. Во многих местах развитие берегов протекало таким образом, что заливы, образовавшиеся при затоплении устьев рек, продолжали существовать – например, Чесапикский залив или заливы на северо-западном побережье Пиренейского п-ова.
В тропическом поясе подъем уровня моря способствовал более интенсивному росту кораллов с внешней (морской) стороны рифов, так что с внутренней стороны образовывались лагуны, отделяющие от берега барьерный риф. Подобный процесс происходил и там, где на фоне подъема уровня моря происходило погружение острова. При этом барьерные рифы с внешней стороны частично разрушались во время штормов, и обломки кораллов нагромождались штормовыми волнами выше уровня спокойного моря. Кольца рифов вокруг погрузившихся вулканических островов образовали атоллы. В последние 2000 лет поднятие уровня Мирового океана практически не отмечается.
Пляжи всегда высоко ценились человеком. Они сложены преимущественно песком, хотя встречаются также галечные и даже мелковалунные пляжи. Иногда песок представляет собой измельченные волнами раковины (т.н. ракушечный песок). В профиле пляжа выделяются наклонная и почти горизонтальная части. Угол наклона прибрежной части зависит от слагающего ее песка: на пляжах, сложенных тонким песком, фронтальная зона наиболее пологая; на пляжах из крупнозернистого песка уклоны несколько больше, а наиболее крутой уступ образуют галечные и валунные пляжи. Тыловая зона пляжа находится обычно выше уровня моря, но порой огромные штормовые волны заливают и ее.
Различают несколько типов пляжей. Для берегов США наиболее типичны протяженные, относительно прямолинейные пляжи, окаймляющие с внешней стороны барьерные острова. Для таких пляжей характерны вдольбереговые ложбины, где могут развиваться опасные для пловцов течения. С внешней стороны ложбин находятся вытянутые вдоль берега песчаные бары, где и происходит разрушение волн. При сильном волнении здесь часто возникают разрывные течения.
Скалистые берега неправильных очертаний обычно образуют множество мелких бухточек с небольшими изолированными участками пляжей. Эти бухточки часто бывают защищены со стороны моря выступающими над поверхностью воды скалами или подводными рифами.
На пляжах обычны образования, созданные волнами, – пляжевые фестоны, знаки ряби, следы волнового заплеска, промоины, образующиеся при стоке воды во время отлива, а также следы, оставленные животными.
При размыве пляжей во время зимних штормов песок перемещается по направлению к открытому морю или вдоль берега. При более спокойной погоде летом на пляжи поступают новые массы песка, принесенные реками или образовавшиеся при размыве волнами береговых уступов, и таким образом происходит восстановление пляжей. К сожалению, этот компенсационный механизм часто нарушается вмешательством человека. Строительство плотин на реках или сооружение берегоукрепительных стенок препятствует поступлению на пляжи материала взамен размытого зимними штормами.
Во многих местах песок переносится волнами вдоль берега, преимущественно в одном направлении (т.н. вдольбереговой поток наносов). Если береговые сооружения (дамбы, волноломы, пирсы, буны и т.п.) преграждают этот поток, то пляжи «выше по течению» (т.е. расположенные с той стороны, откуда происходит поступление наносов) либо размываются волнами, либо расширяются за счет поступления наносов, тогда как пляжи «ниже по течению» почти не подпитываются новыми отложениями.
РЕЛЬЕФ ДНА ОКЕАНОВ
На дне океанов находятся огромные горные хребты, глубокие расселины с обрывистыми стенками, протяженные гряды и глубокие рифтовые долины. Фактически морское дно не менее изрезано, чем поверхность суши.
Шельф, материковый склон и материковое подножье. Платформа, окаймляющая континенты и называемая материковой отмелью, или шельфом, не столь ровная, как это когда-то считалось. На внешней части шельфа обычны скальные выступы; коренные породы часто выходят и на примыкающей к шельфу части материкового склона.
Средняя глубина внешнего края (бровки) шельфа, отделяющей его от материкового склона, составляет ок. 130 м. У берегов, подвергавшихся оледенению, на шельфе часто отмечаются ложбины (троги) и впадины. Так, у фьордовых берегов Норвегии, Аляски, южного Чили глубоководные участки обнаруживаются вблизи современной береговой линии; глубоководные ложбины существуют у берегов штата Мэн и в заливе Св. Лаврентия. Выработанные ледниками троги часто тянутся поперек всего шельфа; местами вдоль них располагаются исключительно богатые рыбой отмели, например банки Джорджес или Большая Ньюфаундлендская.
Шельфы у берегов, где оледенения не было, имеют более однообразное строение, однако и на них часто встречаются песчаные или даже скальные гряды, возвышающиеся над общим уровнем. В ледниковую эпоху, когда уровень океана понизился вследствие того, что огромные массы воды аккумулировались на суше в виде ледниковых покровов, во многих местах нынешнего шельфа были созданы речные дельты. В других местах на окраинах материков на отметках тогдашнего уровня моря в поверхность были врезаны абразионные платформы. Однако результаты этих процессов, протекавших в условиях низкого положения уровня Мирового океана, были существенно преобразованы тектоническими движениями и осадконакоплением в последующую послеледниковую эпоху.
Удивительнее всего то, что во многих местах на внешнем шельфе все-таки можно обнаружить отложения, образовавшиеся в прошлом, когда уровень океана был более чем на 100 м ниже современного. Там же находят кости мамонтов, живших в ледниковую эпоху, а иногда и орудия первобытного человека.
Говоря о материковом склоне, необходимо отметить следующие особенности: во-первых, он обычно образует четкую и хорошо выраженную границу с шельфом; во-вторых, почти всегда его пересекают глубокие подводные каньоны. Средний угол наклона на материковом склоне составляет 4°, но встречаются и более крутые, иногда почти вертикальные участки. У нижней границы склона в Атлантическом и Индийском океанах располагается пологонаклонная поверхность, получившая название «материкового подножья». По периферии Тихого океана материковое подножье обычно отсутствует; его часто замещают глубоководные желоба, где тектонические подвижки (сбросы) порождают землетрясения и где зарождается большинство цунами.
Подводные каньоны. Эти каньоны, врезанные в морское дно на 300 м и более, обычно отличаются крутыми бортами, узким днищем, извилистостью в плане; как и их аналоги на суше, они принимают многочисленные притоки. Самый глубокий из известных подводных каньонов – Большой Багамский – врезан почти на 5 км.
Несмотря на сходство с одноименными образованиями на суше, подводные каньоны в своем большинстве не являются древними речными долинами, погруженными ниже уровня океана. Мутьевые течения вполне способны как выработать долину на дне океана, так и углубить и преобразовать затопленную речную долину или понижение по линии сброса. Подводные долины не остаются неизменными; по ним осуществляется транспорт наносов, о чем свидетельствуют знаки ряби на дне, и глубина их постоянно меняется.
Глубоководные желоба. Многое стало известно о рельефе глубоководных частей океанического дна в результате широкомасштабных исследований, развернувшихся после Второй мировой войны. Наибольшие глубины приурочены к глубоководным желобам Тихого океана. Самая глубокая точка – т.н. «пучина Челленджера» – находится в пределах Марианского желоба на юго-западе Тихого океана. Ниже приводятся наибольшие глубины океанов с указанием их названий и местоположения:
Северный Ледовитый – 5527 м в Гренландском море;
Атлантический – желоб Пуэрто-Рико (у берегов Пуэрто-Рико) – 8742 м;
Индийский – Зондский (Яванский) желоб (к западу от Зондского архипелага) – 7729 м;
Тихий – Марианский желоб (у Марианских о-вов) – 11 033 м; желоб Тонга (у Новой Зеландии) – 10 882 м; Филиппинский желоб (у Филиппинских о-вов) – 10 497 м.
Срединно-Атлантический хребет. О существовании большого подводного хребта, протянувшегося с севера на юг через центральную часть Атлантического океана, известно уже давно. Его протяженность почти 60 тыс. км, одно из его ответвлений тянется в Аденский залив к Красному морю, а другое заканчивается у берегов Калифорнийского залива. Ширина хребта составляет сотни километров; наиболее поразительную его черту представляют рифтовые долины, прослеживающиеся почти на всем его протяжении и напоминающие Восточно-Африканскую рифтовую зону.
Еще более удивительным открытием явилось то, что основной хребет пересекают под прямым углом к его оси многочисленные гребни и ложбины. Эти поперечные гребни прослеживаются в океане на протяжении тысяч километров. В местах пересечения их с осевым хребтом находятся т.н. зоны разломов, к которым приурочены активные тектонические подвижки и где находятся центры крупных землетрясений.
Гипотеза дрейфа материков А.Вегенера. Примерно до 1965 большинство геологов полагало, что положение и очертания материков и океанических бассейнов остаются неизменными. Существовало довольно смутное представление о том, что Земля сжимается, и это сжатие приводит к образованию складчатых горных хребтов. Когда в 1912 немецкий метеоролог Альфред Вегенер высказал идею о том, что материки перемещаются («дрейфуют») и что Атлантический океан образовался в процессе расширения трещины, расколовшей древний суперконтинент, эта идея была встречена с недоверием, несмотря на множество фактов, свидетельствующих в ее пользу (сходство очертаний восточного и западного побережий Атлантического океана; сходство ископаемых остатков в Африке и Южной Америке; следы великих оледенений каменноугольного и пермского периодов в интервале 350–230 млн. лет назад в районах, ныне расположенных вблизи экватора).
Разрастание (спрединг) океанического дна. Постепенно доводы Вегенера были подкреплены результатами дальнейших исследований. Было высказано предположение о том, что рифтовые долины в пределах срединно-океанических хребтов возникают как трещины растяжения, которые затем заполняются поднимающейся из глубин магмой. Материки и примыкающие к ним участки океанов образуют огромные плиты, движущиеся в стороны от подводных хребтов. Фронтальная часть Американской плиты надвигается на Тихоокеанскую плиту; последняя в свою очередь поддвигается под материк – происходит процесс, называемый субдукцией. Есть множество других свидетельств в пользу этой теории: например, приуроченность к этим районам центров землетрясений, краевых глубоководных желобов, горных цепей и вулканов. Эта теория позволяет объяснить почти все крупные формы рельефа материков и океанических бассейнов.
Магнитные аномалии . Наиболее убедительным доводом в пользу гипотезы разрастания океанического дна является чередование полос прямой и обратной полярности (положительных и отрицательных магнитных аномалий), прослеживающихся симметрично по обе стороны от срединно-океанических хребтов и следующих параллельно их оси. Изучение этих аномалий позволило установить, что спрединг океанов происходит в среднем со скоростью несколько сантиметров в год.
Тектоника плит. Еще одно доказательство вероятности этой гипотезы было получено с помощью глубоководного бурения. Если, как следует из данных по исторической геологии, разрастание океанов началось в юрском периоде, ни одна часть Атлантического океана не может быть старше этого времени. Глубоководными буровыми скважинами в некоторых местах были пройдены отложения юрского возраста (образовавшиеся 190–135 млн. лет назад), но нигде не встречены более древние. Это обстоятельство может считаться весомым доказательством; в то же время из него следует парадоксальный вывод о том, что дно океана моложе, чем сам океан.
ИССЛЕДОВАНИЯ ОКЕАНОВ
Ранние исследования. Первые попытки исследовать океаны носили исключительно географический характер. Путешественники прошлого (Колумб , Магеллан , Кук и др.) совершали долгие утомительные плавания через моря и открывали острова и новые материки. Первая попытка исследовать сам океан и его дно была сделана британской экспедицией на «Челленджере» (1872–1876). Это плавание заложило основы современной океанологии. Метод эхолотирования, разработанный в годы Первой мировой войны, позволил составить новые карты шельфа и материкового склона. Специальные океанологические научные учреждения, появившиеся в 1920–1930-е годы, распространили свою деятельность на глубоководные области.
Современный этап. Настоящий прогресс в исследованиях, однако, начинается лишь после окончания Второй мировой войны, когда в изучении океана приняли участие военно-морские силы различных стран. В это же время получили поддержку многие океанографические станции.
Ведущая роль в этих исследованиях принадлежала США и СССР; в меньших масштабах подобные работы проводили Великобритания, Франция, Япония, Западная Германия и другие страны. Примерно за 20 лет удалось получить довольно полное представление о рельефе океанического дна. На опубликованных картах рельефа дна вырисовывалась картина распределения глубин. Большое значение приобрели также исследования дна океана с помощью эхозондирования, при котором звуковые волны отражаются от поверхности коренных пород, погребенных под рыхлыми осадками. Сейчас об этих погребенных отложениях известно больше, чем о породах континентальной земной коры.
Погружные аппараты с экипажем на борту. Большим шагом вперед в исследованиях океана явилась разработка глубоководных погружных аппаратов с иллюминаторами. В 1960 Жак Пикар и Дональд Уолш на батискафе «Триест» I осуществили погружение в самой глубокой из известных областей океана – «пучине Челленджера» в 320 км к юго-западу от о.Гуам. «Ныряющее блюдце» Жак Ива Кусто оказалось наиболее удачным среди аппаратов подобного типа; с его помощью удалось открыть удивительный мир коралловых рифов и подводных каньонов до глубины 300 м. Другой аппарат, «Алвин», спускался до глубины 3650 м (при проектной глубине погружения до 4580 м) и активно использовался в научных исследованиях.
Глубоководное бурение. Подобно тому, как концепция тектоники плит революционизировала геологическую теорию, глубоководное бурение произвело переворот в представлениях о геологической истории. Усовершенствованная буровая установка позволяет проходить сотни и даже тысячи метров в магматических породах. При необходимости замены затупившейся коронки этой установки в скважине оставлялась обсадная колонна, которую легко можно было обнаружить гидролокатором, укрепленным на новой коронке бурильной трубы, и таким образом продолжить бурение той же скважины. Керны глубоководных скважин позволили заполнить множество пробелов геологической истории нашей планеты и, в частности, дали множество доказательств правильности гипотезы спрединга дна океанов.
РЕСУРСЫ ОКЕАНА
По мере того как ресурсы планеты все с бóльшим трудом удовлетворяют потребности растущего населения, океан приобретает особое значение как источник пищи, энергии, минерального сырья и воды.
Пищевые ресурсы океана. В океанах ежегодно вылавливаются десятки миллионов тонн рыбы, моллюсков и ракообразных. В некоторых частях океанов добыча с применением современных плавучих рыбозаводов ведется очень интенсивно. Почти полностью истреблены некоторые виды китов. Продолжающийся интенсивный вылов может нанести сильный ущерб таким ценным промысловым видам рыбы, как тунец, сельдь, треска, морской окунь, сардина, мерлуза.
Рыбоводство . Для разведения рыбы можно было бы выделить обширные участки шельфа. При этом можно удобрять морское дно, чтобы обеспечить рост морских растений, которыми питается рыба.
Минеральные ресурсы океанов. Все минералы, которые находят на суше, присутствуют и в морской воде. Наиболее распространены там соли, магний, сера, кальций, калий, бром. Недавно океанологи обнаружили, что во многих местах дно океана буквально покрыто россыпью железомарганцевых конкреций с высоким содержанием марганца, никеля и кобальта. Найденные на мелководье фосфоритные конкреции могут использоваться в качестве сырья для производства удобрений. В морской воде присутствуют также такие ценные металлы, как титан, серебро и золото. В настоящее время в значительных количествах из морской воды добываются лишь соль, магний и бром.
Нефть . На шельфе уже сейчас разрабатывается ряд крупных месторождений нефти, например, у берегов Техаса и Луизианы, в Северном море, Персидском заливе и у берегов Китая. Ведется разведка месторождений во многих других районах, например у берегов Западной Африки, у восточного побережья США и Мексики, у берегов арктической Канады и Аляски, Венесуэлы и Бразилии.
Океан – источник энергии. Океан является практически неистощимым источником энергии.
Энергия приливов. Уже давно было известно, что приливные течения, проходящие через узкие проливы, можно использовать для получения энергии в такой же степени, как водопады и плотины на реках. Так, например, в Сен-Мало во Франции с 1966 успешно действует приливная гидроэлектростанция.
Энергия волн также может использоваться для получения электроэнергии.
Энергия термического градиента. Почти три четверти солнечной энергии, поступающей на Землю, приходится на океаны, поэтому океан является идеальным гигантским накопителем тепла. Получение энергии, основанное на использовании разности температур поверхностных и глубинных слоев океана, могло бы проводиться на крупных плавучих электростанциях. В настоящее время разработка таких систем находится в экспериментальной стадии.
Прочие ресурсы. К другим ресурсам можно отнести жемчуг, который образуется в теле некоторых моллюсков; губки; водоросли, использующиеся в качестве удобрений, пищевых продуктов и пищевых добавок, а также в медицине как источник иода, натрия и калия; залежи гуано – птичьего помета, добываемого на некоторых атоллах в Тихом океане и используемого в качестве удобрения. Наконец, опреснение позволяет получить из морской воды пресную.
ОКЕАН И ЧЕЛОВЕК
Ученые полагают, что жизнь зародилась в океане примерно 4 млрд. лет назад. Особые свойства воды оказали огромное воздействие на эволюцию человека и до сих пор делают возможной жизнь на нашей планете. Человек использовал моря как пути торговли и сообщения. Плавая по морям, он совершал открытия. К морю он обращался в поисках пищи, энергии, материальных ресурсов и вдохновения.
Океанография и океанология. Исследования океана часто подразделяют на физическую океанографию, химическую океанографию, морскую геологию и геофизику, морскую метеорологию, биологию океана и инженерную океанографию. В большинстве стран, имеющих выход к океану, ведутся океанографические исследования.
Международные организации . К числу наиболее значимых организаций, занимающихся изучением морей и океанов, относится Межправительственная океанографическая комиссия ООН.
ЛИТЕРАТУРА
Шепард Ф. П. Морская геология . Л., 1976
Богданов Ю.А., Каплин П.А., Николаев С.Д. Происхождение и развитие океана . М., 1978
Атлас океанов. Термины, понятия, справочные таблицы . Л., 1980
География Мирового океана: Физическая география Мирового океана . Л., 1980
Гарвей Дж.

Единственным, имеющим практическое значение источником, управляющим световым и тепловым режимом водоёмов, является солнце.

Если солнечные лучи, упавшие на поверхность воды, частью отражаются, частью расходуются на испарение воды и освещение того слоя, куда они проникают, а частью поглощаются, то очевидно, что нагревание поверхностного слоя воды происходит только за счёт поглощённой части солнечной энергии.

Не менее очевидно, что законы распределения тепла на поверхности Мирового океана те же самые, что и законы распределения тепла на поверхности континентов. Частные различия объясняются высокой теплоёмкостью воды и большей однородностью воды по сравнению с сушей.

В северном полушарии Мировой океан теплее, чем в южном, потому что в южном полушарии меньше суши, которая сильно нагревает атмосферу, а также открыт широкий доступ к холодной антарктической области; в северном полушарии суши больше, и полярные моря более или менее изолированы. Термический экватор воды находится в северном полушарии. Температуры закономерно убывают от экватора к полюсам.

Средняя температура поверхности всего Мирового океана равна 17°,4, т. е. превышает на 3° среднюю температуру воздуха на земном шаре. Высокая теплоёмкость воды и турбулентное перемешивание объясняют наличие больших запасов тепла в Мировом океане. Для пресной воды она равна I, для морской (солёностью в 35‰) немного меньше, а именно 0,932. В среднем годовом выводе самым тёплым океаном является Тихий (19°,1), затем Индийский (17°) и Атлантический (16°,9).

Колебания температур на поверхности Мирового океана неизмеримо меньше, чем колебания температуры воздуха над материками. Наименьшая достоверная температура, которая наблюдалась на поверхности океана, составляет -2°, наибольшая +36°. Таким образом, абсолютная амплитуда не более 38°. Что касается амплитуд средних температур, то они ещё уже. Суточные амплитуды не выходят за пределы 1°, а годовые амплитуды, характеризующие разность между средними температурами самого холодного и самого тёплого месяцев, колеблются от 1 до 15°. В северном полушарии для моря самый тёплый месяц - август, самый холодный - февраль; в южном полушарии наоборот.

По тепловым условиям в поверхностных слоях Мирового океана различают тропические воды, воды полярных областей и воды умеренных областей.

Тропические воды располагаются по обе стороны от экватора. Тут в верхних слоях температура никогда не опускается ниже 15-17°, а на больших пространствах вода имеет температуру 20-25° и даже 28°. Годовые колебания температур в среднем не превышают 2°.

Воды полярных областей (в северном полушарии их называют арктическими, в южном антарктическими) отличаются низкими температурами, обычно ниже 4-5°. Годовые амплитуды здесь тоже малы, как и в тропиках - всего 2-3°.

Воды умеренных областей занимают промежуточное положение - и территориально, и по своим некоторым особенностям. Часть их, расположенная в северном полушарии, получила название бореальной области, в южном - нотальной области. В бореальных водах годовые амплитуды достигают 10°, а в нотальной области вдвое меньше.

Передача тепла с поверхности «а глубины океана практически осуществляется только конвекцией, т. е. вертикальным движением воды, которое вызывается тем, что верхние слои оказались более плотными, чем нижние.

Распределение температуры по вертикали имеет свои особенности для полярных и для жарких и умеренных областей Мирового океана. Особенности эти можно в обобщённом виде суммировать в форме графика. Верхняя линия представляет вертикальное распределение температур под 3° ю. ш. и 31° з. д. в Атлантическом океане, т. е. служит примером вертикального распределения в тропических морях. Бросаются в глаза медленное понижение температуры в самом поверхностном слое, резкое падение температуры с глубины 50 м до глубины 800 м и затем вновь очень медленное падение с глубины 800 м и ниже: температура здесь почти не меняется, и притом она очень низкая (менее 4°). Эта неизменность температуры на больших глубинах объясняется полным покоем воды.

Нижняя линия представляет вертикальное распределение температур под 84° с. ш. и 80° в. д., т. е. служит примером вертикального распределения в полярных морях. Здесь характерно наличие тёплого слоя на глубине от 200 до 800 м, перекрываемого и подстилаемого толщами холодной воды с отрицательными температурами. Тёплые прослойки, обнаруживаемые и в Арктике, и в Антарктике, образовались в результате погружения вод, принесённых в полярные страны тёплыми течениями, потому что эти воды, вследствие своей более высокой солёности по сравнению с опреснёнными поверхностными слоями полярных морей, оказались плотнее и, следовательно, тяжелее местных полярных вод.

Короче говоря, в умеренных и тропических широтах происходит неуклонное уменьшение температуры с глубиной, только темпы этого уменьшения на разных интервалах различные: наименьшие вблизи самой поверхности и глубже 800-1000 м, наибольшие в промежутке между этими слоями. Для полярных морей, т. е. для Ледовитого океана и южного полярного пространства трёх остальных океанов, закономерность иная: верхний слой обладает низкими температурами; с глубиной эти температуры, повышаясь, образуют тёплую прослойку с положительными температурами, а под этим слоем вновь происходит понижение температур, с переходом их к отрицательным значениям.

Такова картина вертикального изменения температур в Мировом океане. Что же касается отдельных морей, то в них распределение температуры по вертикали нередко сильно уклоняется от тех схем, которые мы установили только что для Мирового океана.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Вода - самое распространенное на Земле вещество. Водная оболочка Земли развивалась вместе с литосферой, атмосферой и живой природой. Почти все процессы на нашей планете протекают при участии воды. Гидросфера состоит из Мирового океана, вод суши и подземных вод. Основная масса воды сосредоточена в океанах.

Мировой океан - голубое зеркало нашей планеты, колыбель жизни на Земле. В нем не только прошлое, но и будущее нашей планеты. Чтобы понять великую роль океана, необходимо знать особенности его природы: свойства водных масс, понимать роль течений, значение взаимодействия океана с атмосферой и сушей. Обо всем этом вы узнаете, изучив эту тему.

§ 9. Воды Мирового океана

1. Что называют гидросферой? Мировым океаном?
2. Что вам уже известно о природе океана?
3. Составьте характеристику карты океанов (план см. в приложении).

Роль океана в жизни Земли. Океан занимает почти 3/4 поверхности нашей планеты (рис. 22). Вода - одно из самых удивительных веществ на Земле, драгоценная жидкость, дар природы нашей планете. В таком количестве, как на Земле, ее нет нигде в Солнечной системе.

Рис. 22. Площадь суши и океана: а) в целом на Земле; б) в Северном полушарии; в) в Южном полушарии

Океан... Трудно представить, как велико его значение в жизни Земли. Облака на небе, дождь и снег, реки и озера, родники - все это частицы океана, лишь временно покинувшие его.

Океан определяет многие черты природы Земли: отдает атмосфере накопленное тепло, питает ее влагой, часть которой переносится на сушу. Он оказывает большое влияние на климат, почву, растительный и животный мир суши. Велика его роль в хозяйственной деятельности человека. Океан - целитель, дающий лекарства и принимающий на свои берега миллионы отдыхающих. Он - источник морепродуктов, многих полезных ископаемых, энергии; он и «кухня погоды», и самая просторная в мире дорога, связывающая материки. Благодаря работе бактерий океан обладает способностью (до определенного предела) самоочищаться, и поэтому многие отходы, образовавшиеся на Земле, уничтожаются в нем.

История человечества неразрывно связана с изучением и освоением океана. Познание его началось в глубокой древности. (Когда? Кем?) Особенно много новых данных получено за последние десятилетия с помощью новейшей техники. Исследования, проведенные на научных судах, собранные автоматическими океанографическими станциями, а также искусственными спутниками Земли, помогли обнаружить вихри в водах океана, глубинные противотечения, доказать существование жизни на больших глубинах. Изучение строения дна океана позволило создать теорию движения литосферных плит.

Происхождение вод Мирового океана. Океан - главный хранитель воды, самого распространенного вещества на Земле, давно поражающего исследователей необычностью своих свойств. Только вода в нормальных земных условиях может находиться в трех состояниях. Это свойство обеспечивает вездесущность воды. Она пронизывает всю географическую оболочку и производит в ней разнообразную работу.

Как же появилась вода на Земле? Окончательно этот «опрос наукой еще не решен. Предполагают, что вода или выделилась сразу при образовании литосферы из верхней мантии, или накапливалась постепенно. Вода и сейчас выделяется из магмы, попадая на поверхность планеты при извержении вулканов, при образовании океанической коры в зонах растяжения литосферных плит. Так будет происходить еще многие миллионы лет. Часть воды поступает на Землю из космоса.

Свойства вод океана. Самые характерные их свойства - соленость и температура - вам уже известны. (Вспомните их основные показатели из курса 6 класса.) Океаническая мода - это слабый раствор, в котором обнаружены почти нес химические вещества. В ней растворены газы, минеральные и органические вещества, образующиеся в результате жизнедеятельности организмов.

Основные изменения солености наблюдаются в поверхностном слое. Соленость вод зависит главным образом от соотношения атмосферных осадков и испарения, которое изменяется в зависимости от географической широты. У экватора соленость около 34%.., близ тропиков - 36%, а в умеренных и полярных широтах - около 33%. Меньше соленость там, где количество осадков превышает испарение, где велик приток речных вод, где тают льды.

Вам известно, что воды океана нагреваются, как и суша, от притока солнечного тепла на его поверхность. Занимая большую площадь, океан получает больше тепла, чем суша. Температура поверхностных вод неодинакова и распределяется в зависимости от широты (рис. 23). В отдельных районах океана эта закономерность нарушается океаническими течениями, а в прибрежных частях - стоком более теплых вод с материков. Температура воды в океане изменяется и с глубиной. Сначала понижение ее очень значительно, а затем оно замедляется. На глубинах более 3-4 тыс. м температура обычно колеблется от +2 до О °С.

Рис. 23. Среднегодовая температура воды на поверхности Мирового океана. Сравните температуру воды на одних и тех же широтах. Объясните полученный результат

Льды в океане. От температуры океанских вод зависит образование льда. Вы уже знаете, что морская вода замерзает при температуре -2 °С. При охлаждении плотность соленой воды увеличивается, верхний слой ее оказывается тяжелее и погружается вниз, а к поверхности поднимаются более теплые слои воды. Такое перемешивание воды препятствует образованию льда. Льды образуются только в арктических и субарктических широтах, где зима долгая и очень холодная. Замерзают и некоторые неглубокие моря, рмеположенные в умеренном поясе. Различают однолетние и многолетние льды. Океанический лед может быть неподвижным, если он связан с сушей, или плавучим, т. е. дрейфующим. В океане встречаются льды, отколовшиеся от ледников суши и спустившиеся в океан, - айсберги (рис. 24).

Рис. 24. Тающие айсберги в океане

Ледовый покров океана оказывает огромное влияние на климат Земли, на жизнь в нем самом. Льды отражают солнечные лучи, охлаждают воздух, способствуют образованию туманов. Они затрудняют судоходство и морские промыслы.

Водные массы. Вода - основной компонент природы океана. Большие объемы воды, образующиеся в определенных частях океана и отличающиеся друг от друга температурой, соленостью, плотностью, прозрачностью, количеством кислорода, наличием определенных живых организмов, называют водными массами. Эти свойства сохраняются на всем пространстве, которое занимает та или и иная водная масса.

В океане различают поверхностные, промежуточные, глубинные, придонные водные массы. В поверхностных модных массах до глубины 200 м выделяют экваториальные. тропические, умеренные и полярные водные массы. Они образуются в результате неравномерного поступления солнечного тепла на разных широтах и влияния атмосферы. В одних и тех же широтах свойства поверхностных водных масс могут различаться, поэтому выделяют еще прибрежные и внутриокеанические массы.

Водные массы активно взаимодействуют с атмосферой: отдают ей тепло и влагу, поглощают из нее углекислый газ, выделяют кислород. Перемешиваясь, они изменяют свои свойства.

1. От чего зависит соленость океанических вод?
2. Каковы различия в температуре воды в океане?
3. В каких районах океана образуются льды? Как они влияют на природу Земли и на хозяйственную деятельность человека?
4. Что называют водной массой? Назовите основные типы водных масс. Какие водные массы выделяют в поверхностном слое океана?

Структурой Мирового океана называется его строение – вертикальная стратификация вод, горизонтальная (географическая) поясность, характер водных масс и океанических фронтов.

Вертикальная стратификация Мирового океана. В вертикальном разрезе толща воды распадается на большие слои, аналогичны слоям атмосферы. Их также называют сферами. Выделяются следующие четыре сферы (слоя):

Верхняя сфера формируется непосредственным обменом энергией и веществом с тропосферой в форме микроциркуляционных систем. Она охватывает слой в 200-300 м мощности. Эта верхняя сфера характеризуется интенсивным перемешиванием, проникновением света и значительными колебаниями температуры.

Верхняя сфера распадается на следующие частные слои:

а) самый верхний слой толщиной в несколько десятков сантиметров;

б) слой воздействия ветра глубиной 10-40 см; он участвует в волнении, реагирует на погоду;

в) слой скачка температур, в котором она резко падает от верхнего нагретого к нижнему, не затронутому волнением и не прогретому слою;

г) слой проникновения сезонной циркуляции и изменчивости температур.

Океанские течения обычно захватывают водные массы только верхней сферы.

Промежуточная сфера простирается до глубин 1 500 – 2000 м; ее воды образуются из поверхностных вод при их опускании. При этом они охлаждаются и уплотняются, а затем перемешиваются в горизонтальных направлениях, преимущественно с зональной составляющей. Преобладают горизонтальные переносы водных масс.

Глубинная сфера не доходит до дна примерно на 1 000 м. Этой сфере свойственна определенная однородность. Ее мощность составляет около 2 000 м и она концентрирует более 50 % всей воды Мирового океана.

Придонная сфера занимает самый нижний слой толщи океана и простирается на расстояние примерно 1 000 м от дна. Воды этой сферы образуются в холодных поясах, в Арктике и Антарктике и перемещаются на огромных пространствах по глубоким котловинам и желобам. Они воспринимают тепло из недр Земли и взаимодействуют с дном океана. Поэтому при своем движении они значительно трансформируются.

Водные массы и океанские фронты верхней сферы океана. Водной массой называется сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенной акватории Мирового океана и обладающий в течение длительного времени почти постоянными физическими (температура, свет), химическими (газы) и биологическими (планктон) свойствами. Водная масса перемещается как единое целое. Одна масса от другой отделяется океанским фронтом.

Выделяются следующие типы водных масс:

1. Экваториальные водные массы ограничены экваториальным и субэкваториальным фронтами. Они характеризуются самой высокой в открытом океане температурой, пониженной соленостью (до 34-32 ‰), минимальной плотностью, большим содержанием кислорода и фосфатов.

2. Тропические и субтропические водные массы создаются в областях тропических атмосферных антициклонов и ограничены со стороны умеренных поясов тропическим северным и тропическим южным фронтами, а субтропические – северным умеренным и северным южным фронтами. Они характеризуются повышенной соленостью (до 37 ‰ и более), большой прозрачностью, бедностью питательными солями и планктоном. В экологическом отношении тропические водные массы представляет собой океанские пустыни.

3. Умеренные водные массы располагаются в умеренных широтах и ограничены со стороны полюсов арктическим и антарктическим фронтами. Они отличаются большой изменчивостью свойств как по географическим широтам, так и по сезонам года. Для умеренных водных масс характерен интенсивный обмен теплом и влагой с атмосферой.

4. Полярные водные массы Арктики и Антарктики характеризуются самой низкой температурой, наибольшей плотностью, повышенным содержанием кислорода. Воды Антарктики интенсивно погружаются в придонную сферу и снабжают ее кислородом.

Океанские течения. В соответствии с зональным распределением солнечной энергии по поверхности планеты как в океане, так и в атмосфере создаются однотипные и генетически связанные циркуляционные системы. Старое положение о том, что океанские течения вызываются исключительно ветрами, не подтверждается новейшими научными исследованиями. Перемещение и водных, и воздушных масс определяется общей для атмосферы и гидросферы зональностью: неравномерным нагреванием и охлаждением поверхности Земли. От этого в одних районах возникают восходящие токи и убыль массы, в других – нисходящие токи и увеличение массы (воздуха или воды). Таким образом рождается импульс движения. Перенос масс – приспособление их к полю силы тяжести, стремление к равномерному распределению.

Большинство макроциркуляционных систем держится весь год. Только в северной части Индийского океана течения меняются вслед за муссонами.

Всего на Земле имеется 10 крупных циркуляционных систем:

1) Североатлантическая (Азорская) система;

2) Северотихоокеанская (Гавайская) система;

3) Южноатлантическая система;

4) Южнотихоокеанская система;

5) Ижноиндийская система;

6) Экваториальная система;

7) Атлантическая (Исландская) система;

8) Тихоокеанская (Алеутская) система;

9) Индийская муссонная система;

10) Антарктическая и Арктическая система.

Главные циркуляционные системы совпадают с центрами действия атмосферы. Эта общность носит генетический характер.

Поверхностное течение отклоняется от направления ветра на угол до 45 0 вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Так, пассатные течения идут с востока на запад, пассаты же дуют с северо-востока в Северном полушарии и с юго-востока в Южном полушарии. Верхний слой может следовать за ветром. Однако каждый нижележащий слой продолжает отклоняться вправо (влево) от направления движения вышележащего слоя. Скорость течения при этом уменьшается. На некоторой глубине течение принимает противоположное направление, что практически означает его прекращение. Многочисленные измерения показали, что течения оканчиваются на глубинах не более 300 м.

В географической оболочке как системе более высокого, чем океаносфера, уровня – океанские течения – это не только потоки воды, но и полосы переноса воздушных масс, направления обмена веществом и энергией, пути миграции животных и растений.

Тропические антициклонические системы океанских течений самые крупные. Они простираются от одного берега океана до другого на 6-7 тыс. км в Атлантическом океане и 14-15 тыс. км в Тихом океане, а по меридиану от экватора до 40 ° широты, на 4-5 тыс. км. Устойчивые и мощные течения, особенно в Северном полушарии, в основном замкнутые.

Как и в тропических атмосферных антициклонах, движение воды идет по часовой стрелке в Северном и против часовой стрелки в Южном полушарии. От восточных берегов океанов (западных берегов материка) поверхностная вода относится к экватору, на ее место поднимается из глубины (дивергенция) и компенсационно поступает из умеренных широт холодная. Так образуются холодные течения:

Канарское холодное течение;

Калифорнийское холодное течение;

Перуанское холодное течение;

Бенгельское холодное течение;

Западноавстралийское холодное течение и др.

Скорость течений относительно небольшая и составляет около 10 см/сек.

Струи компенсационных течений вливаются в Северное и Южное Пассатные (Экваториальные) теплые течения. Скорость этих течений достаточно большая: 25-50 см/сек на тропической периферии и до 150-200 см/сек близ экватора.

Подходя к берегам материков, пассатные течения, естественно, отклоняются. Образуются крупные сточные течения:

Бразильское течение;

Гвианское течение;

Антильское течение;

Восточноавстралийское течение;

Мадагаскарское течение и др.

Скорость этих течений составляет около 75-100 см/сек.

Благодаря отклоняющему действию вращения Земли центр антициклонической системы течений смещен к западу относительно центра атмосферного антициклона. Поэтому перенос водных масс в умеренные широты сосредоточен в узких полосах у западных берегов океанов.

Гвианское и Антильское течения омывают Антильские острова и большая часть воды заходит в Мексиканский залив. Из него начинается стоковое течение Гольфстрим. Начальный его участок во Флоридском проливе называется Флоридским течением , глубина которого составляет около 700 м, ширина - 75 км, мощность - 25 млн. м 3 /сек. Температура воды здесь достигает 26 0 С. Достигнув средних широт, водные массы частично возвращаются в эту же систему у западных берегов материков, частично вовлекаются в циклонические системы умеренного пояса.

Экваториальная система представлена Экваториальным противотечением. Экваториальное противотечение образуется как компенсационное между Пассатными течениями.

Циклонические системы умеренных широт различны в Северном и Южном полушариях и зависят от расположения материков. Северные циклонические системы – Исландская и Алеутская – весьма обширны: с запада на восток они протягиваются на 5-6 тыс. км и с севера на юг около 2 тыс. км. Система циркуляции в Северной Атлантике начинается теплым Североатлантическим течением. За ним нередко сохраняется название начального Гольфстрима . Однако собственно Гольфстрим как стоковое течение продолжается не далее Нью-Фаундлендской банки. Начиная от 40 0 с.ш. водные массы вовлекаются в циркуляцию умеренных широт и под действием западного переноса и кориолисовой силы от Берегов Америки направляются к Европе. Благодаря активному водообмену с Северным Ледовитым океаном, Североатлантическое течение проникает в полярные широты, где циклоническая деятельность формирует несколько круговоротов-течений Ирмингера, Норвежское, Шпицбергенское, Нордкапское .

Гольфстримом в узком смысле называется стоковое течение от Мексиканского залива до 40 0 с.ш., в широком смысле – система течений в северной Атлантике и западной части Северного Ледовитого океана.

Второй круговорот находится у северо-восточных берегов Америки и включает течения Восточногренландское и Лабрадорское . Они выносят в Атлантический океан основную массу арктических вод и льдов.

Циркуляция северной части Тихого океана аналогична северо-атлантической, но отличается от нее меньшим водообменном с Северным Ледовитым океаном. Стоковое течение Куросио переходит в Северотихоокеанское , идущее к Северо-Западной Америке. Очень часто эта система течений называется Куросио.

В Северный Ледовитый океан проникает относительно небольшая (36 тыс. км 3) масса океанской воды. Холодные течения Алеутское, Камчатское и Ойясио образуются из холодных вод Тихого океана вне связи с Ледовитым.

Циркумполярная антарктическая система Южного океана соответственно океаничности Южного полушария представлена одним течением Западных ветров . Это самое мощное течение в Мировом океане. Оно охватывает Землю сплошным кольцом в поясе от 35-40 до 50-60 0 ю.ш. Ширина его около 2 000 км, мощность 185-215 км3/сек, скорость 25-30 см/сек. В значительной степени это течение определяет самостоятельность Южного океана.

Циркумполярное течение Западных ветров незамкнутое: от него отходят ветви, вливающиеся в Перуанское, Бенгельское, Западноавстралийское течения, а с юга, от Антарктиды, в него впадают прибрежные антарктические течения – из морей Уэдделла и Росса.

Арктическая система в циркуляции вод Мирового океана занимает особое место из-за конфигурации Северного Ледовитого океана. Генетически она соответствует Арктическому барическому максимуму и ложбине Исландского минимума. Главное течение здесь – Западное арктическое . Оно перемещает воды и льды с востока на запад по всему Северному Ледовитому океану к проливу Нансена (между Шпицбергеном и Гренландией). Дальше оно продолжается Восточногренландским и Лабрадорским . На востоке в Чукотском море от Западного арктического течения отделяется Полярное течение , идущее через полюс к Гренландии и далее - в пролив Нансена.

Циркуляция вод Мирового океана диссимметрична относительно экватора. Диссимметрия течений пока не получила должного научного объяснения. Причина ее, вероятно, заключается в том, что к северу от экватора господствует меридиональный перенос, а в Южном полушарии – зональный. Объясняется это также положением и формой материков.

Во внутренних морях циркуляция воды всегда индивидуальна.

54. Воды суши. Виды вод суши

Атмосферные осадки после выпадения их на поверхности материков и островов делятся на четыре неравных и изменчивых части: одна испаряется и переносится дальше вглубь континента атмосферным стоком; вторая просачивается в почву и в грунт и на некоторое время задерживается в виде почвенной и подземной воды, стекающей в реки и в моря в форме грунтового стока; третья в ручьях и в реках стекает в моря и океаны, образуя поверхностный сток; четвертая превращается в горные или материковые ледники, которые тают и стекают в океан. Соответственно этому на суше выделяют четыре типа скопления воды: подземные воды, реки, озера и ледники.

55. Сток вод с суши. Величины, характеризующие сток. Факторы стока

Стекание дождевой и талой воды небольшими струйками по склонам называется плоскостным или склоновым стоком. Струи склонового стока собираются в ручьи и реки, образуя русловой , или линейный , называемым речным , сток . Грунтовые воды стекают в реки в виде грунтового или подземного стока.

Полный речной сток R образуется из поверхностного S и подземного U: R = S + U . (см. табл. 1). Полный речной сток равен 38800 км 3 , поверхностный сток – 26900 км 3 , подземный сток – 11900 км 3 , ледниковый сток (2500-3000 км 3)и сток подземных вод прямо в моря вдоль береговой линии 2000-4000 км 3 .

Таблица 1 – Водный баланс суши без полярных ледников

Поверхностный сток зависит от погоды. Он неустойчивый, временный, почву питает слабо, часто нуждается в регулировании (пруды, водохранилища).

Грунтовый сток возникает в грунтах. Во влажное время года грунт принимает избыток воды на поверхности и в реках, а в сухие месяцы грунтовые воды питают реки. Они обеспечивают постоянство течения воды в реках и нормальный водный режим почвы.

Общий объем и соотношение поверхностного и подземного стока меняются по зонам и регионам. В одних частях материков рек много и они полноводные, густота речной сети большая, в других – речная сеть редкая, реки маловодные или пересыхают вообще.

Густота речной сети и многоводность рек – функция стока или водного баланса территории. Сток в целом определяется физико-географическими условиями местности, на учете которых и основан гидролого-географический метод изучения вод суши.

Величины, характеризующие сток. Сток с суши измеряется следующими величинами: слоем стока, модулем стока, коэффициентом стока и объемом стока.

Наиболее наглядно сток выражен слоем , который измеряется в мм. Например, на Кольском полуострове слой стока равен 382 мм.

Модуль стока – количество воды в литрах, стекающее с 1 км 2 в секунду. Например, в бассейне Невы модуль стока равен 9, на Кольском полуострове – 8, а в Нижнем Поволжье – 1 л/км 2 х с.

Коэффициент стока – показывает, какая доля (%) атмосферных осадков стекает в реки (остальная испаряется). Например, на Кольском полуострове К= 60%, в Калмыкии только 2 %. Для всей суши средний многолетний коэффициент стока (К) равен 35%. Другими словами, 35 % годовой суммы осадков стекает в моря и океаны.

Объем стекающей воды измеряется в кубических километрах. На Кольском полуострове в год осадки приносят 92,6 км 3 воды, а стекает 55,2 км 3 .

Сток зависит от климата, характера почвенного покрова, рельефа, растительности, выветривания, наличия озер и других факторов.

Зависимость стока от климата. Роль климата в гидрологиче­ском режиме суши огромна: чем больше осадков и меньше испа­рение, тем больше сток, и наоборот. При увлажнении больше 100 % сток следует за количеством осадков независимо от вели­чины испарения. При увлажнении меньше 100 % сток уменьшается вслед за испарением.

Однако роль климата не следует переоценивать в ущерб влия­нию других факторов. Если признать климатические факторы решающими, а остальные малозначащими, то мы лишимся возможности регулировать сток.

Зависимость стока от почвенного покрова. Почва и грунты впитывают и накапливают (аккумулируют) влагу. Почвенный покров преобразует атмосферные осадки в эле­мент водного режима и служит средой, в которой формируется речной сток. Если инфильтрационные свойства и водопроницае­мость почвогрунтов невелики, то в них мало попадает воды, боль­ше расходуется на испарение и поверхностный сток. Хорошо обра­ботанная почва в метровом слое может запасать до 200 мм осад­ков, а потом медленно отдавать их растениям и рекам.

Зависимость стока от рельефа. Нужно различать значение для стока макро-, мезо- и микрорельефа.

Уже с незначительных возвышенностей сток больше, чем с при­легающих к ним равнин. Так, на Валдайской возвышенности мо­дуль стока 12, а на соседних равнинах только 6 м/км 2 /с. Еще боль­ший сток в горах. На северном склоне Кавказа он достигает 50, а в западном Закавказье – 75 л/км 2 /с. Если на пустынных равни­нах Средней Азии стока нет, то в Памиро-Алае и Тянь-Шане он достигает 25 и 50 л/км 2 /с. В целом гидрологический режим и вод­ный баланс горных стран иной, чем равнин.

В равнинах проявляется действие на сток мезо- и микрорелье­фа. Они перераспределяют сток и влияют на его темп. На плоских участках равнин сток медленный, почвогрунты насыщены влагой, возможно заболачивание. На склонах плоскостный сток превращается в линейный. Возникают овраги и речные долины. Они в свою очередь ускоряют сток и дренируют местность.

Долины и другие понижения в рельефе, в которых скапливается вода, снабжают грунт водой. Это особенно существенно в зонах недостаточного увлажнения, где почво-грунты не промачиваются и грунтовые воды образуются только при питании за счет речных долин.

Влияние растительности на сток. Растения увеличивают испарение (транспирация) и осушают тем самым местность. Вме­сте с тем они уменьшают нагревание почвы и на 50-70% сокра­щают испарение с нее. Лесная подстилка обладает большой влагоемкостью и повышенной водопроницаемостью. Она увеличивает инфильтрацию осадков в грунт и этим регулирует сток. Раститель­ность содействует накоплению снега и замедляет его таянье, по­этому в грунт просачивается воды больше, чем с поверхности. С другой стороны, часть дождя задерживается листвой и испаряется, не достигнув почвы. Расти­тельный покров противодействует эрозии, замедляет сток и пере­водит его из поверхностного в подземный. Растительность поддер­живает влажность воздуха и этим усиливает внутриматериковые влагообороты и увеличивает количество осадков. Она влияет на влагооборот путем изменения почвы и ее водоприемных свойств.

Влияние растительности различно в разных зонах. В. В. Доку­чаев (1892) считал, что степные леса - надежные и верные регуляторы водного режима степной зоны. В таежной зоне леса осушают местность путем большего, чем на полях, испарения. В степях лесные полосы содействуют накопле­нию влаги путем снегозадержания и уменьшения стока и испаре­ния с почвы.

Различно влияние на сток болот в зонах избыточного и недо­статочного увлажнения. В лесной зоне они являются регулятора­ми стока. В лесостепи и степях их влияние отрицательное, они всасывают поверхностные и грунтовые воды и испаряют их в атмосферу.

Кора выветривания и сток. Песчаные и галечные отложения аккумулируют воду. Нередко по ним фильтруются потоки из отдаленных мест, например, в пустынях с гор. На массивно-кристаллических породах вся поверхностная вода стекает; на щитах подземные воды циркулируют только в трещинах.

Значение озер для регулирования стока. Одним из наиболее мощных регуляторов стока являются крупные проточные озера. Большие озерно-речные системы, подобные Невской или Святого Лаврентия, имеют весьма зарегулированный сток и этим су­щественно отличаются от всех остальных речных систем.

Комплекс физико-географических факторов стока. Все перечисленные выше факторы действуют сово­купно, влияя один на другой в целостной системе географической оболочки, определяют валовое увлажнение территории . Так называется та часть атмосферных осадков, которая за вычетом быстро стекающего поверхностного стока просачивается в почву и аккумулируется в почвенном покрове и в грунте, а за­тем медленно расходуется. Очевидно, что именно валовое увлаж­нение имеет наибольшее биологическое (произрастание растений) и сельскохозяйственное (земледелие) значение. Это наиболее существенная часть водного баланса.

гидросферы (водной оболочки Земли), занимающая подавляющую ее часть (более $90\%$) и представляющая собой совокупность водных объектов (океанов, морей, заливов, проливов и т.д.), омывающих участки суши (материки, полуострова, острова и т.д.).

Площадь Мирового океана составляет порядка $70\%$ планеты Земля, что превосходит площадь всей суши более чем в $2$ раза.

Мировой океан, как основная часть гидросферы, представляет собой особую составляющую – океаносферу, которая является объектом изучения науки океанологии. Благодаря данной научной дисциплине в настоящее время известны компонентный, а также физико-химический составы Мирового океана. Рассмотрим подробнее компонентный состав Мирового океана.

Мировой океан компонентно можно разделить на основные составляющие его самостоятельные крупные части, сообщающиеся между собой – океаны. В России, на основании установленной классификации, произведено выделение четырех отдельных океанов из состава Мирового океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. В некоторых зарубежных странах, помимо указанных четырех океанов, выделяют также пятый – Южный (или Южный Ледовитый), в который объединяют воды южных частей Тихого, Атлантического и Индийского океанов, окружающие Антарктиду. Однако, ввиду неопределенности границ данный океан в российской классификации океанов не выделяется.

Готовые работы на аналогичную тему

• Курсовая работа 480 руб.
• Реферат Мировой океан. Состав Мирового океана 250 руб.
• Контрольная работа Мировой океан. Состав Мирового океана 190 руб.

Моря

В свою очередь в компонентный состав океанов входят моря, заливы, проливы.

Определение 2

Море - это часть океана, ограниченная берегами материков, островами и повышениями дна и отличающаяся от соседних объектов физико-химическими, экологическими и иными условиями, а также характерными гидрологическими особенностями.

По морфологическим и гидрологическим особенностям моря подразделяют на окраинные, средиземные и межостровные.

Окраинные моря расположены на подводных окраинах материков, шельфовой зоны, в переходных зонах и разделяются от океана островами, архипелагами, полуостровами или подводными порогами.

Моря, которые приурочены к материковым отмелям, мелководны. Например, Желтое море обладает максимальной глубиной равной $106$ метров, а те моря, которые расположены в, так называемых, переходных зонах, характеризуются глубинами до $4 \ 000$ метров – Охотское, Берингово и так далее.

Вода окраинных морей по физико-химическому составу практически ни чем не отличаются от открытых вод океанов, потому как эти моря имеют обширный фронт соединения с океанами.

Определение 3

Средиземными называют моря, которые глубоко врезаются в сушу и соединяются с водами океанов одним или несколькими небольшими проливами. Данная особенность средиземных морей, объясняет затрудненность их водообмена с водами океанов, что формирует особый гидрологический режим этих морей. К средиземным морям относятся Средиземное, Черное, Азовское, Красное и другие моря. Средиземные моря в свою очередь подразделяются на межматериковые и внутриматериковые.

Межостровные моря отделяются от океанов островами или архипелагами, состоящими из колец отдельных островов или островными дугами. К подобным морям относятся Филиппинское море, море Фиджи, море Банда, и другие. К межостровным морям также относится и Саргассово море, которое не имеет определенно установленных и выраженных границ, но обладающее ярко выраженным и специфическим гидрологическим режимом и особыми видами морской флоры и фауны.

Заливы и проливы

Определение 4

Залив – это часть океана или моря, вдающаяся в сушу, но не отделенная от него подводным порогом.

В зависимости от характера происхождения, гидрогеологических особенностей, форм береговой линии, формы, а также приуроченности к определенному региону или стране, заливы подразделяются на: фьерды, бухты, лагуны, лиманы, губы, эстуарии, гавани и другие. Самым большим по площади признан Гвинейский залив, омывающий побережье стран Центральной и Западной Африки.

В свою очередь, океаны, моря и заливы соединяются межу собой сравнительно узкими частями океана или моря, которые разделяют материки или острова - проливами. Проливам присущ свой особый гидрологический режим, особая система течений. Самым широким и глубоким проливом считается пролив Дрейка, разделяющий Южную Америку и Антарктиду. Его средняя ширина составляет 986 километров, а глубина более 3000 метров.

Физико-химический состав вод Мирового океана

Морская вода представляет собой сильно разбавленный раствор минеральных солей, разнообразных газов и органического вещества, содержащего в своем составе взвеси как органического так и неорганического происхождения.

В морской воде постоянно протекают череда физико-химических, эколого-биологических процессов, которые оказывают непосредственное влияние на изменение общего состава концентрации раствора. На состав и концентрацию минеральных и органических веществ в океанической воде оказывают активное воздействие притоки пресных вод, впадающих в океаны, испарение воды с поверхности океана, выпадение на поверхность Мирового океана атмосферных осадков, процессы образования и таяния льда.

Замечание 1

Некоторые процессы, такие как деятельность морских организмов, образование и распад донных отложений, направлены на изменение содержания и концентрации в воде твердых веществ и, как следствие, на изменение соотношения между ними. Дыхание живых организмов, процесс фотосинтеза и деятельность бактерий оказывают воздействие на изменение концентрации в воде растворенных газов. Несмотря на это, все указанные процессы не нарушают концентрацию солевого состава вод в отношении главных элементов, входящих в раствор.

Соли и другие растворенные в воде минеральные и органические вещества находятся преимущественно в виде ионов. Состав солей разнообразен, в океанической воде встречаются практически все химические элементы, однако основную массу составляют следующие ионы:

• $Na^+$
• $SO_4$
• $Mg_2^+$
• $Ca_2^+$
• $HCO_3, \ CO$
• $H2_BO_3$

В наибольших концентрациях в морских водах содержится хлор – $1,9\%$, натрий – $1,06\%$, магний – $0,13\%$, сера – $0,088\%$, кальций – $0,040\%$, калий – $0,038\%$, бром – $0,0065\%$, углерод – $0,003\%$. Содержание иных элементов является незначительным и составляет порядка $0,05\%.$

Общая масса растворенного в Мировом океане вещества составляет более $50000$ т.

В водах и на дне Мирового океана были обнаружены драгоценные металлы, однако концентрация их незначительна и соответственно добыча их нерентабельна. Океаническая вода по своему химическому составу разительно отличается от состава вод суши.

Концентрация солей и солевой состав в различных частях Мирового океана неоднородна, однако наибольшие различия показателей солености наблюдаются в поверхностных слоях океана, что объясняется подверженности влияния различных внешних факторов.

Основным фактором, вносящим коррективы в концентрацию солей вод Мирового океана являются атмосферные осадки и испарение с поверхности воды. Наименьшие показатели солености на поверхности Мирового океана наблюдаются в высоких широтах, так как данные регионы обладают превышением осадков над испарением, значительным речным стоком и таянием плавучих льдов. Приближаясь к зоне тропиков уровень соленость возрастает. В экваториальных широтах число атмосферных осадков возрастает, и соленость здесь вновь уменьшается. Распределение солености по вертикали различно в разных широтных зонах, однако глубже $1500$ метров, соленость остается практически постоянной и не зависит от широты.

Замечание 2

Также, помимо солености, одним из основных физических свойств морской воды является ее прозрачность. Под прозрачностью воды понимают ту глубину, на которой белый диск Секки диаметром $30$ сантиметров перестает быть видимым невооруженным глазом. Прозрачность вод зависит, как правило, от содержания в воде взвешенных частиц различного происхождения.

Цвет или цветность вод во многом зависит также от концентрации в воде взвешенных частиц, растворенных газов, прочих примесей. Цвет способен изменяться от голубых, бирюзовых и синих оттенков в чистых тропических водах до сине-зеленых и зеленоватых и желтоватых оттенков в прибрежных водах.