Давно известно, что океанические воды покрывают большую часть поверхности нашей планеты. Они составляют непрерывную водную оболочку, на долю которой приходится более 70% всей географической плоскости. Но мало кто задумывался о том, что свойства океанических вод уникальны. Они оказывают огромное влияние на климатические условия и хозяйственную деятельность людей.

Свойство 1. Температура

Океанские воды способны накапливать тепло. (около 10 см в глубину) удерживают огромное количество тепла. Охлаждаясь, океан обогревает нижние слои атмосферы, благодаря чему средняя температура земного воздуха составляет +15 °С. Если бы на нашей планете не было океанов, то средняя температура с трудом дотягивала бы до -21 °С. Получается, что благодаря способности Мирового океана накапливать тепло нам досталась комфортная и уютная планета.

Температурные свойства океанических вод изменяются скачкообразно. Прогретый поверхностный слой постепенно перемешивается с более глубокими водами, в результате чего на глубине нескольких метров происходит резкий температурный перепад, а затем плавное понижение до самого дна. Глубинные воды Мирового океана имеют примерно одинаковую температуру, измерения ниже трех тысяч метров обычно показывают от +2 до 0 °С.

Что же касается поверхностных вод, то их температура зависит от географической широты. Шарообразная форма планеты определяет солнечных лучей на поверхность. Ближе к экватору солнце отдает больше тепла, чем у полюсов. Так, например, свойства океанических вод Тихого океана напрямую зависят от средних температурных показателей. Поверхностный слой имеет самую высокую среднюю температуру, которая составляет более +19 °С. Это не может не влиять и на окружающий климат, и на подводную флору и фауну. Далее следует поверхностные воды которого в среднем прогреты до 17,3 °С. Затем Атлантика, где этот показатель равен 16,6 °С. И самые низкие средние температуры - в Северном Ледовитом океане - примерно +1 °С.

Свойство 2. Соленость

Какие еще свойства океанических вод изучают современные ученые? их интересует состав морской воды. Вода в океане - коктейль из десятков химических элементов, и важная роль в нем отведена солям. Соленость океанических вод измеряется в промилле. Обозначают ее значком «‰». Промилле означает тысячную долю числа. Подсчитано, что литр океанической воды имеет среднюю соленость 35‰.

При исследовании Мирового океана ученые не раз задавались вопросом о том, каковы свойства океанических вод. Везде ли в океане они одинаковы? Оказывается, соленость, как и средняя температура, неоднородна. На показатель влияет целый ряд факторов:

• количество атмосферных осадков - дождь и снег значительно понижают общую соленость океана;
• сток крупных и мелких рек - соленость океанов, омывающих материки с большим количеством полноводных рек, ниже;
• льдообразование - этот процесс повышает соленость;
• таяние льдов - этот процесс понижает соленость воды;
• испарение воды с поверхности океана - соли не испаряются вместе с водами, и соленость повышается.

Получается, что различная соленость океанов объясняется температурой поверхностных вод и климатическими условиями. Самая высокая средняя соленость у воды Атлантического океана. Однако самая соленая точка - Красное море, принадлежит Индийскому. Наименьшим показателем характеризуется Северный Ледовитый океан. Эти свойства океанических вод Северного Ледовитого океана наиболее сильно ощущаются вблизи впадения полноводных рек Сибири. Здесь соленость не превышает 10‰.

Интересный факт. Общее количество соли в Мировом океане

Ученые не сошлись во мнениях, какое количество химических элементов растворено в водах океанов. Предположительно от 44 до 75 элементов. Но они подсчитали, что всего в Мировом океане растворено просто астрономическое количество солей, примерно 49 квадриллионов тонн. Если выпарить и высушить всю эту соль, то она покроет поверхность суши слоем более чем в 150 м.

Свойство 3. Плотность

Понятие «плотность» изучается уже давно. Это отношение массы вещества, в нашем случае Мирового океана, к занимаемому объему. Знание о величине плотности необходимо, например, для поддержания плавучести судов.

И температура, и плотность - неоднородные свойства океанских вод. Среднее значение последней - 1,024 г/см³. Этот показатель измерялся при средних значениях температуры и содержания солей. Однако на разных участках Мирового океана плотность изменяется в зависимости от глубины измерения, температуры участка и его солености.

Рассмотрим для примера свойства океанических вод Индийского океана, а конкретно изменение их плотности. Наибольшим этот показатель будет в Суэцком и Персидском заливе. Здесь он доходит до 1,03 г/см³. В теплых и соленых водах северо-западной части Индийского океана показатель падает до 1,024 г/см³. А в распресненных северо-восточной части океана и в Бенгальском заливе, где выпадает много осадков, показатель наименьший - примерно 1,018 г/см³.

Плотность пресной воды ниже, именно поэтому держаться на воде в реках и других пресных водоемах несколько сложнее.

Свойства 4 и 5. Прозрачность и цвет

Если набрать в банку морскую воду, то она покажется прозрачной. Однако при увеличении толщины водного слоя она приобретает голубоватый или зеленоватый оттенок. Изменение цвета связано с поглощением и рассеиванием света. Кроме того, на окрас океанских вод влияют взвеси различного состава.

Голубоватый цвет чистой воды - результат слабого поглощения красной части видимого спектра. При высокой концентрации в океанической воде фитопланктона, она приобретает сине-зеленый или зеленый цвет. Это происходит из-за того, что фитопланктон поглощает красную часть спектра и отражает зеленую.

Прозрачность океанической воды косвенно зависит от количества взвешенных частиц в ней. В полевых условиях прозрачность определяют диском Секки. Плоский диск, диаметр которого не превышает 40 см, опускают в воду. Глубина, на которой он становится не виден, принимается за показатель прозрачности в этом районе.

Свойства 6 и 7. Распространение звука и электропроводность

Звуковые волны способны распространяться под водой на тысячи километров. Средняя скорость распространения - 1500 м/с. Этот показатель для морской воды выше, чем для пресной. Звук всегда немного отклоняется от прямой.

Имеет более значительную электропроводность, чем пресная. Разница - 4000 раз. Это зависит от числа ионов на единицу водного объема.

Во многом эта геосфера остается загадочной. Так, развитие космонавтики опровергло «очевидную» истину о нулевой поверхности Мирового океана. Оказалось, что даже в полный штиль водная поверхность имеет свой рельеф. Впадины и холмы с абсолютным превышением в десятки метров накапливаются на расстояниях в тысячи километров, а потому и незаметны. Замечательны пять планетарных аномалий (в метрах): Индийская минус 112, Калифорнийская минус 56, Карибская плюс 60, Северо-Атлантическая плюс 68, Австралийская плюс 78.

Причины таких стабильных аномалий пока не выяснены. Но предполагается, что превышения и понижения поверхности Мирового океана связаны с аномалиями силы тяжести. Многослойной моделью планеты предусматривает рост плотности каждого последующего по глубине слоя. Границы раздела подземных геосфер неровные. Горы поверхности Мохоровичича вдвое выше земных Гималаев. На глубине от 50 до 2900 километров источниками аномалий сил тяжести могут быть зоны фазовых переходов вещества. Направление тяжести благодаря возмущениям отклоняется от радионального. Считается, что на глубине 400 - 900 километров находятся массы пониженной плотности и массы особо плотного вещества. Под положительными аномалиями плотности океанической поверхности располагаются массы повышенной плотности, под впадинами - разуплотнённые массы. может быть использована для объяснения рельефа Мирового океана. Обширность водно-поверхностных аномалий отвечает крупным неоднородностям внутреннего , которые связаны не только с фазовыми переходами вещества, но и с изначально различным веществом протопланетных модулей. В Земле воссоединен и относительно легкий материал лунных модулей и относительно тяжелый материал. В 1955 году на юге США упал метеорит Твин Сити, состоящий из 70 процентов железа и 30 процентов никеля. Но мартенситовой структуры, типичной для подобных метеоритов, в метеорите Твин Сити не обнаружили. Американский ученый Р. Кнокс предположил, что данный метеорит является неизмененным фрагментом планетезимали, из которой, в частности, миллиарды лет назад сформировались планеты . Наличие в глубинах масс вещества, отвечающего метеориту Твин Сити, обеспечит стабильное существование аномалий силы тяжести.

Как было сказано ранее аномалии поверхности Мирового океана и проекций радиационных аномалий в пространственно совпадают. Возможно, что возмущения поля силы тяжести и магнитного поля имеют одну внутреннюю причину, связанную с первичной неоднородностью планеты.

Поверхность Мирового океана тщательно изучается с обитаемых и автоматических спутников. Спутником «Гео-3» над восточным берегом Австралии на расстоянии 3200 километров установлен перепад высоты поверхности океана на 2 м: уровень вод у северного побережья материка выше. Специальный спутник «Сисат», запущенный в 1978 году, измеряет водную поверхность с точностью до 10 сантиметров.

Не менее интересна проблема внутренних волн Мирового океана. В середине XVIII века Б. Франклин во время морского путешествия заметил, что масло в светильнике на качку не реагировало, а в слое под маслом периодически возникала волна. Публикация Б. Франклина стала первым научным сообщением о подводных волнах, хотя само явление было хорошо известно мореплавателям.

Иногда при спокойном ветре и малом волнении корабль внезапно терял ход. Моряки толковали о загадочной «мертвой воде», но только после 1945 года начались систематические исследования этого явления. Оказалось, при полном штиле на глубине бушуют штормы невидан­ной силы: высота подводных волн достигает 100 метров! Правда, частота волн от нескольких минут до нескольких суток, но эти медленные волны пронизывают всю толщу океанических вод.

Не исключено, что именно внутренняя волна стала причиной гибели американской атомной субмарины «Трешер»: лодка была внезапно увлечена волной на большую глубину и была раздавлена.

Одни внутренние океанические волны вызваны приливами (период таких волн равен половине суток), другие - ветром, течениями. Однако таких естественных объяснений уже недостаточно, поэтому многочисленные корабли круглосуточно ведут наблюдения в океане.

Человек всегда старался проникнуть в глубь Мирового океана. Первый спуск в подводном колоколе на реке Тахо зафиксирован в 1538 году. В 1911 году в Средиземном море американец Г. Гартман опустился на рекордную глубину - 458 метров. Экспериментальные подводные лодки достигли 900 метров («Долфин» в 1968 году). Батискафы штурмовали сверхглубины. 23 января 1960 года швейцарец Ж. Пикар и американец Д. Уолш опустились до глубины 10919 метров на дно Марианской впадины. Это не только случаи, демонстрирующие технические и волевые возможности человека, но и прямое погружение в «океан загадок».

За геологическое время наступило солевое равновесие Мирового океана и твердой земной коры. Средняя соленость океанической воды 34,7 промилле, ее колебания 32-37,5 промилле.

Главные ионы Мирового океана (в процентах): CI 19,3534, SO24- 2,707, HCO 0,1427, Вг- 0,0659, F- 0,0013, H3BO3 0,0265, Na+ 10,7638, Mg2+ 1,2970, Са2+ 0,4080, К+ 0,3875, Sr2+ 0,0136/

Океан пополняется ионами из различных источников в результате дегазации глубин планеты, разрушения океанического ложа, ветровой эрозии, биологического кругооборота вещества. Большое число ионов поступает с речным стоком. Вся суша при общем речном стоке в 33 540 кубических километров поставляет свыше двух миллиардов тонн ионов в год.

Водная масса Мирового океана неоднородна. По аналогии с атмосферой ученые стали выделять в Мировом океане объемные границы масс. Но если в атмосфере обычны циклоны и антициклоны диаметром тысяча километров, то в океане вихри в 10 раз мельче. Причины - большая гидростатическая устойчивость водных масс и большое влияние боковых береговых границ; кроме того, различны плотность, вязкость и толщина и океана. Но главное - различные по солености, и загрязненности воды перемешиваются плохо. Внутренние водные течения, ветер и волны создают у поверхности океана однородный слой. Вертикальная стратификация Мирового океана очень устойчива. Но существуют ограниченные «окна» вертикального перемещения вод различной температуры и солености. Особенно важны зоны «апвелинга», где холодные глубинные воды поднимаются к поверхности моря и выносят значительные массы и питательных веществ.

Границы разделов водных масс видны отчетливо с самолетов и космических спутников. Но это только часть границ водных масс. Значительная доля границ скрыта на глубине. К. Н. Федоров обращает внимание на удивительное явление: воды Средиземного моря, изливаясь в придонном слое Гибралтарского пролива, стекают по склонам шельфа и материкового склона, затем отрываются от грунта на глубинах около тысячи метров и в виде слоя толщиной в сотни метров пересекают весь Атлантический океан. В направлении с востока на запад слой средиземноморской воды делится на тонкие прослои, которые благодаря более высокой солености и повышенной температуре отчетливо прослеживаются на глубине 1,5 - 2 километра в Саргассовом море. Аналогично ведут себя воды Красного моря, изливающиеся в Индийский океан. В самом Красном море термальные рудоносные рассолы перекрыты двухкилометровой толщей вод, температура которых ниже 20-30° С. Однако они не перемешиваются. Термальные воды нагреты до 45-58 °С, сильно минерализованы (до 200 граммов на литр) Верхняя граница термальных вод представлена серией резких плотностных ступенек, где происходит тепломассообмен.

Таким образом, водные массы Мирового океана разделены по естественным причинам на изометричные области, слои и тончайшие прослои. На практике эти свойства широко используются при скрытом проходе подводных лодок. Однако это далеко не все. Оказывается, можно без бетонных плотин и загородок искусственно создавать слабо преодолимые границы вод разной солёности и температуры, а это путь к созданию контролируемых зон аквакультуры. Например, известны предложения о создании у берегов Бразилии с помощью насосов искусственного «апвелинга» для «удобрения» поверхностных вод, что повысит возможности .

Самый верхний слой океана (ВПС + сезонный термоклин) требует гораздо более детального описания. Этому вопросу будет посвящен следующий параграф.[ ...]

В более важной динамически формулировке при помощи частоты Вяйссяля-Брента N слой скачка плотности стратифицирован заметно более устойчиво (Л З-10 2 с-1), чем тропосфера в целом, в которой дТ/дгж 6,5 °С/км и Л/ 10-2 с“1, хотя и менее устойчиво, чем сильные атмосферные инверсии (ТУ«1,7-10-1 с-1). При повсеместном распространении слоя скачка плотности в океане и редкости сильных инверсий в атмосфере этим и объясняется гораздо более широкое распространение внутренних волн в океане по сравнению с атмосферой.[ ...]

Наиболее активный верхний слой океана, где господствует живое вещество планктон, до 150-200 м. Загрязнения подвергаются здесь воздействию живых организмов. Последние связывают огромное количество растворенных и взвешеных веществ. Такой мощной биофильтрационной системы на суше не существует.[ ...]

Своеобразной зоной Мирового океана, характеризующейся высокой рыбопродуктивностью, является апвеллинг, т.е. подъем вод из глубины в верхние слои океана, как правило, на западных берегах контингентов.[ ...]

Нагреватель - теплая вода из верхних слоев океана. Наиболее высокая температура воды наблюдается в Персидском заливе в августе - более 33 °С (а самая высокая температура воды зафиксирована в Красном море - плюс 36 °С). Но на максимальную температуру рассчитывать преобразователь нельзя: она встречается на ограниченных участках Мирового океана, а обширные районы имеют температуру поверхностного слоя около 25 °С. Это достаточно высокая температура, при которой кипят многие жидкости. Д’Арсонваль предложил применить в качестве рабочей жидкости аммиак - жидкость с температурой; кипення минус 33,4 “С, которая будет хорошо кипеть ■ при 25 °С. При нормальной температуре (20 °С) аммиак - бесцветный газ с едким запахом. При повышении давления газообразный аммиак снова превращается в жидкость. При 20 °С для этого давление надо повысить до 8,46 атм, но при 5 °С - значительно меньше.[ ...]

Энергоактивные области Мирового океана - это минимальные структурные составляющие, участвующие в формировании крупномасштабного обмена теплом между океаном и атмосферой. За-, нимая «¿20 % площади Мирового океана, они отвечают за «40 % общего теплообмена в системе океан-атмосфера-суша. Это области максимального рассогласования между тепловыми и влажностными полями верхнего слоя океана и планетарного пограничного слоя атмосферы: именно здесь интенсивность работы по согласованию этих полей максимальна. И хотя мы утверждаем, что ЭАО - характерные структуры в крупномасштабных полях, это не значит, что пространственное их расположение жестко фиксировано, а интенсивность постоянна. Этим же областям присущи максимальные диапазоны изменчивости потоков тепла, что говорит о том, что они служат наиболее информативными акваториями для слежения за состоянием климатической системы. То есть все они одновременно могут не находиться в активном состоянии, но именно в этих областях в некоторой полициклической последовательности формируется и возбуждается наиболее активный локальный теплообмен.[ ...]

В результате действия этих факторов верхний слой океана обычно хорошо перемешан. Он так п называется - перемешанный. Толщина его зависит от времени года, силы ветра и географического района. Например, летом в штиль толщина перемешанного слоя на Черном море всего 20- 30 м. А в Тихом океане близ экватора был обнаружен (экспедйцией на научно-исследовательском судне «Дмитрий Менделеев») перемешанный слой толщиной около 700 м. От поверхности до глубины в 700 м располагался слой теплой и прозрачной воды с температурой около 27 °С. Этот район Тихого океана по своим гидрофизическим свойствам похож на Саргассово море в Атлантическом океане. Зимой на Черном море перемешанный слой в 3-4 раза толще летнего, его глубина доходит до 100-120 м. Столь большая разница объясняется интенсивным перемешиванием в зимнее время: чем сильнее ветер, тем больше волнение на поверхности и сильнее идет перемешивание. Такой слой скачка называют еще сезонным, поскольку глубина залегания слоя зависит от сезона года.[ ...]

АПВЕЛЛИНГ [англ. upwelling] - подъем вод из глубины в верхние слои океана (моря). Обычен на западных берегах континентов, где ветры отгоняют поверхностные воды от берега, а их место занимают богатые биогенными веществами холодные массы воды.[ ...]

Обмен углекислым газом происходит также между атмосферой и океаном. В верхних слоях океана растворено большое количество углекислого газа, находящегося в равновесии с атмосферным. Всего в гидросфере содержится около 13-1013 т растворенного углекислого газа, а в атмосфере - в 60 раз меньше. Жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживаются относительно небольшими количествами углерода, участвующего в малом круговороте и содержащегося в растительных тканях (5-1011 т), в тканях животных (5-109 т). Круговорот углерода в биосферных процессах представлен рис. 2.[ ...]

В целом же следует отметить, что амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10-15°С, в континентальных водах -30-35°С.[ ...]

Кислое А. В., Семенченко Б. А., Тужилкин В. С. О факторах изменчивости структуры верхнего слоя океана в тропиках//Метеорология и гидрология, № 4, 1983, с. 84-89.[ ...]

Биосфера сконцентрирована в основном в виде относительно тонкой пленки на поверхности суши и преимущественно (но не исключительно) в верхних слоях океана. Она не может функционировать без тесного взаимодействия с атмосферой, гидросферой и литосферой, а педосфера без живых организмов просто не существовала бы.[ ...]

Возможны и другие интегральные показатели. Так, для моделирования распределения сайры в Тихом океане такой интегральной характеристикой оказалась температура в верхнем слое океана поскольку распределение течений, водных масс, солености и других гидрологических и гидрохимических показателей северо-западной части Тихого океана тесно коррелирует с распределением температуры воды верхнего слоя (Кашкин, 1986).[ ...]

Нагрев сверху (контактным образом и из-за сильного поглощения водой проникающего в нее света) и опреснение (выпадающими осадками, стоком рек, таянием льда) могут влиять лишь на очень тонкий верхний слой океана, всего в десятки метров, так как из-за гидростатической устойчивости нагретого или опресненного слоя он не может самостоятельно перемешиваться с нижележащей водой, а вынужденное перемешивание, создаваемое обрушивающимися поверхностными волнами, проникает неглубоко (перемешивание же в турбулентных пятнах, образующихся в местах гидродинамической неустойчивости внутренних волн, в среднем очень слабо и действует, по-видимому, крайне медленно).[ ...]

Если уравнение (4.9.2) или его эквивалентную форму со штрихами у переменных проинтегрировать по всему океану, то получим то же самое очевидное противоречие, как и в случае с уравнением механической энергии. На больших масштабах имеется приток через поверхность океана (так как соленость поверхности высока там, где имеется поток соли в океан, см., например, ), но потери соли за счет диффузии незначительны на больших масштабах. Как и в случае с энергией, имеет место перенос солености от одного масштаба к другому из-за нелинейного адвективного члена в (4.3.8), прпчем существенный вклад в правую часть (4.9.2) вносят очень малые масштабы. По оценке , среднеквадратичный градиент солености в верхнем слое океана в 1000 раз превосходит средний градиент.[ ...]

Соединения азота (нитраты, нитриты) в растворах поступают в организмы растений, участвуя в образовании органического вещества (аминокислоты, сложные белки). Часть соединений азота выносится в реки, моря, проникает в подземные воды. Из соединений, растворенных в морской воде, азот поглощается водными организмами, а после их отмирания перемещается в глубь океана. Поэтому концентрация азота в верхних слоях океана заметно возрастает.[ ...]

Анализ причин существующего фазового соотношения между годовыми температурными колебаниями в воздухе и воде приводится на основе модельных интерпретаций годового хода в . Как правило, такие модели исходят из уравнения переноса тепла, в котором различные авторы с разной степенью полноты учитывают факторы формирования цикличности в океане и в атмосфере. А. А. Пивоваров и Во Ван Лань построили нелинейную модель для стратифицированного океана и учли объемное поглощение лучистой энергии верхним слоем океана. В анализируется суточный ход температур поверхности воды и воздуха. Получено отставание по фазе температуры воздуха от температуры воды, что не согласуется с эмпирическими данными, согласно которым и в суточном ходе температура воздуха опережает температуру воды.[ ...]

Встречающиеся в природе гуминовая и стеариновая кислоты, которые являются обычными примесями многих сточных вод, также сильно замедляли образование кальцита. Это ингибирование, вероятно, вызывается адсорбцией аниона кислоты, так как в условиях эксперимента преобладают ионные формы этих соединений. Сьюесс и Майерс и Квайн обнаружили, что стеариновая кислота и другие природные органические вещества могут сильно адсорбироваться при контакте карбоната кальция с морской водой. По-видимому, такой адсорбцией объясняется ингибирование образования карбоната кальция в верхних слоях океана. В присутствии стеариновой кислоты (1-1О-4 М) происходит в незначительной степени, но поддающаяся измерению реакция кристаллизации (см. рис. 3.4), которая показывает, что эта кислота не так полно ингибирует реакцию кристаллизации, как метафосфат.[ ...]

Второй специальный эксперимент по изучению синоптической изменчивости океанских течений («Полигон-70») был проведен советскими океанологами во главе с Институтом океанологии АН СССР в феврале-сентябре 1970 г. в северной пассатной зоне Атлантики, где в течение шести месяцев были осуществлены непрерывные измерения течений на 10 глубинах от 25 до 1500 м на 17 заякоренных буйковых станциях, образовывавших крест размерами 200X200 км с центром в точке 16°ЗГ 14, 33°30 Ш, и был также выполнен ряд гидрологических съемок.[ ...]

Крупномасштабный контраст теплозапаса в океане намного превосходит как потенциальную энергию наклона уровня, так и энергию плотностной дифференциации вод. Сами тепловые различия вод, как правило, формируются на больших пространствах и сопровождаются плавными пространственно протяженными движениями конвективного типа. В неравномерно прогретых водах с меняющимися в пространстве плотностями существуют горизонтальные градиенты, которые могут быть и источниками локальных движений. В таких случаях в них переходит часть доступной потенциальной энергии. Если при ее вычислении исходить из разности запасов потенциальных энергий двух соседних равных объемов с разными плотностями в верхних частях, то для всего океана мы приходим к той оценке, которую ранее определили, как энергию дифференциации плотности, т. е. к 1018- Ю19 Дж. Возраст вод верхнего слоя океана (»1000 м) оценивается 10-20 годами . Из сопоставления энергии теплового контраста вод океана и контраста поступления солнечной энергии к теплым и холодным водам океана [(1-3) -1023 Дж/год] следует, что для накопления этого контраста необходимо примерно 10- 15 лет. Тогда можно ориентировочно принять, что основные черты плотностной дифференциации верхнего слоя сформируются за 10 лет. Десятая часть этой энергии ежегодно передается механическим движениям океана. Следовательно, ежегодное поступление энергии в результате бароклинной неустойчивости ориентировочно следует оценить примерно в 1018 Дж.[ ...]

В 1905 г. шведский ученый В. Экман создал теорию ветрового течения, получившую математическое и графическое выражение, известное как спираль Экмана. Согласно ей, поток воды должен быть направлен под прямым углом к направлению ветра, с глубиной он настолько отклоняется силой Кориолиса, что начинает течь в противоположном ветру направлении. Одно из следствий переноса воды, по теории Экмена, состоит в том, что пассатные ветры становятся причиной смещения потока, направленного к северу и югу от экватора. Для компенсации оттока здесь происходит подъем холодных глубинных вод. Вот почему температура поверхностной воды на экваторе оказывается ниже на 2-3°С, чем в соседних с ним тропических областях. Медленный подъем глубинных вод в верхние слои океана называют апвеллингом, а опускание - даунвеллингом.

Гидросфера - это оболочка Земли, которую образуют океаны, моря, поверхностные водоемы, снега, льды, реки, временные потоки воды, водяной пар, облака. Оболочка, составлена из водоемов и рек, океанов имеет прерывистый характер. Подземную гидросферу образуют подземные течения, грунтовые воды, артезианские бассейны.

Гидросфера имеет объем, равный 1 533 000 000 кубическим километрам. Водой покрыто три четвертых поверхности Земли. Семьдесят один процент поверхности Земли покрывают моря и океаны.

Огромная водная площадь во многом определяет водный и тепловой режимы на планете, поскольку вода обладает высокой теплоемкостью, в ней заложен большой энергетический потенциал. Воде принадлежит большая роль по формированию почвы, облика ландшафта. Воды мирового океана отличаются химическим составом, в дистиллированном виде вода практически не встречается.

Океаны и моря

Мировой океан - это водное пространство, которое омывает материки, оно составляет более 96 процентов всего объема земной гидросферы. Два слоя водной массы мирового океана имеют разную температуру, что в итоге обусловливает температурный режим Земли. Мировой океан аккумулирует энергию солнца, при охлаждении часть теплоты передает атмосфере. То есть терморегуляция Земли во многом обусловлена характером гидросферы. Мировой океан включает в себя четыре океана: Индийский, Тихий, Северный Ледовитый, Атлантический. Некоторые ученые выделяют Южный океан, который окружает Антарктиду.

Мировой океан отличается неоднородностью водных масс, которые, располагаясь в определенном месте, приобретают отличительные характеристики. По вертикали в океане выделяют придонные, промежуточные, поверхностные и подповерхностные слои. Придонная масса имеет самый большой объем, она же является самой холодной.

Море - часть океана, которая вдается в материк или прилегает к нему. Море отличается по своим особенностям от остальной части океана. В Бассейнах морей складывается свой гидрологический режим.

Моря делятся на внутренние (например, Черное, Балтийское), межостровные (в Индо-Малайском архипелаге) и окраинные (моря Арктики). Среди морей выделяют внутриматериковые (Белое море), межматериковые (Средиземное).

Реки, озера и болота

Важная составляющая гидросферы Земли - реки, в них содержится 0,0002 процентов всех водных запасов, 0,005 процентов пресных вод. Реки - важный природный резервуар воды, которая расходуется на питьевые нужды, нужды промышленности, сельского хозяйства. Реки - источник орошения, водоснабжения, обводнения. Реки питаются за счет снежного покрова, грунтовых и дождевых вод.

Озера возникают при избытке влаги и при наличии котловин. Котловины могут иметь тектоническое, ледниково-тектоническое, вулканическое, каровое происхождение. Термокарстовые озера распространены в районах вечной мерзлоты, в поймах рек часто встречаются пойменные озера. Режим озер определяется тем, выносит ли из озера воду река или нет. Озера могут быть бессточными, проточными, представлять с рекой общую озерно-речную систему.

На равнинах в условиях переувлажненности распространены болота. Низинные подпитываются грунтами, верховые - осадками, переходные - грунтами и осадками.

Подземные воды

Подземные воды располагаются на разной глубине в виде водоносных горизонтов в горных породах земной коры. Грунтовые воды залегают ближе к поверхности земли, подземные воды располагаются в более глубоких слоях. Наибольший интерес представляют минеральные и термальные воды.

Облака и водяной пар

Конденсат водяного пара образует облака. Если облако имеет смешанный состав, то есть включает кристаллы льда и воды, то они становятся источником осадков.

Ледники

Все компоненты гидросферы имеют свою особенную роль в глобальных процессах энергетического обмена, глобального влагооборота, влияют на многие жизнеобразующие процессы на Земле.

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?