Общие сведения об океанах по данным Международной гидрографической организации с 2002 г.

Океан	Площадь, млн. км²	Объем, млн. км³	Береговая линия, км	Наибольшая и средняя глубина, м., ее нахождение
Тихий,	165,2 (169,2)	(710)	135 633	10 994/11 022 (ср.4 282) Марианский желоб
Атланти-ческий	76,7 (91,6)	(329,7)	111 866	8 605/ 8 742 (ср.3 600) желоб Пуэрто-Рико
Индийский	68,5 (73,6)	(292,1)	66 526	7 258/ 7 725 (ср. 3 890) Зондский желоб
Северный Ледовитый	14,0 (14,75)	(18,1)	45 389	4665/ 5 527 (ср. 1 225) в Гренландском море
Южный, до 60° ю.ш.	20,3		17 968	8 428/ 7 235, Южно-Сандвический желоб

(В скобках по 1953 г., без Южного океана, действует по наст. время во многих странах).

На сегодняшний день в научных кругах существует версия, что океан появился 3,5 млрд. лет назад как следствие дегазации магмы и последующей конденсации паров атмосферы. Большинство океанских бассейнов современности возникло в последние 250 млн. лет в результате раскола древнего суперконтинента и расхождения в стороны (так называемого спрединга) литосферных плит. Исключением является Тихий океан, который представляет из себя уменьшающийся остаток древнего океана Панталассы.

В Древнем Риме словом Oceanus обозначались воды, омывавшие известный мир с запада, то есть открытый Атлантический океан. При этом выражения Oceanus Germanicus («Германский Океан») или Oceanus Septentrionalis («Северный Океан») обозначали Северное море, а Ocenus Britannicus («Британский Океан») – пролив Ла-Манш.

Методы изучения. Систематическое изучение дна мирового океана началось с появлением эхолота. Скорость звука в воде – около 1500 м/с, зная время прохождения звуковой волны до дна и обратно можно точно определять глубину и рельеф дна водоемов.

Рельеф океанического дна. Большая часть дна океанов представляет собой ровные поверхности – абиссальные равнины. Их средняя глубина 5 км. В центральных частях всех океанов расположены срединно-океанические хребты –линейные поднятия на 1-2 км, связанные в единую сеть. Хребты разделены трансформными разломами на сегменты, проявляющиеся в рельефе низкими возвышенностями, перпендикулярными хребтам (рис. 40, рис. 41, рис.42).

На абиссальных равнинах расположено множество одиночных гор, часть из которых выступает над поверхностью воды в виде островов, большинство потухшие или действующие подводные вулканы. Под тяжестью горы океаническая кора прогибается, и гора медленно погружается в воду. На ней образуется коралловый риф, который надстраивает вершину и формируется кольцевидный коралловый остров – атолл. (См. земная кора).

Рис. 40. Срединно-Атлантический хребет с трансформными разломами, разделяющими его на сегменты. Тектонические плиты раздвигаются на 1,9-2,4 см/год и океан становится шире. На Севере о. Исландия (крупный вулкан Гекла, гейзеры), здесь хребет выходит на поверхность. В зону Срединно-Атлантического хребта попадают также Азорские о-ва, а в южном полушарии – о. Вознесения, о. Святой Елены, о-ва Тристан-да-Кунья.

Если окраина континента пассивная, то между ним и океаном расположен шельф – подводная часть континента, и континентальный склон, плавно переходящий в абиссальную равнину. Перед зонами субдукции(рис. 41, рис. 42), там, где океаническая кора погружается под континенты, расположены глубоководные желоба – самые глубокие части океанов.

По батиметрическому положению (строение вглубь) и характеру рельефа на дне океана выделяются несколько ступеней:

· Шельф – глубина до 200-500 м;

· Континентальный склон – глубина до 3500 м;

· Океанское ложе – глубина до 6000 м;

· Глубоководные желоба – глубина ниже 6000 м.

Водные массы – это зоны в определенных частях океана с характерными им свойствами, температурой, течением, соленостью, плотностью, прозрачностью, растворенностью в них кислорода и углекислого газа, количеством жизни.

Рис. 41. Современное положение платформ, зон спрединга, субдукции и горизонтального смещения плит.

Рис. 42. Рельеф океанического дна. Подводные окраины материков: 1 - шельфовая зона и материковая отмель, 2 - материковый склон; Переходная зона: 3 - желоб, 4 - островная дуга; Ложе океана: 5 – котловина, на ней срединно-океаническое поднятие, возможны вулканические острова, рядом может располагаться разлом.

Все водные массы можно разделить на:

· Поверхностные– до 200-250 м глубины, они изменчивы, подвижны, соприкасаются с атмосферой. Поверхностные водные массы классифицируют по: месту формирования – экваториальные, тропические, умеренные и полярные. А также подразделяют на: прибрежные и внутриокеанические.

· Глубоководные – от 250 до 10994 (11200 м), до дна самой глубокой впадины Марианского желоба. Они мало изучены.

Течения. На поверхностных водных массах различают круговые движения – течения, которые зависят от множества факторов: движения воздушных масс, постоянных ветров, силы вращения Земли вокруг своей оси, рельефа дна, очертания материков, наличия островов и др.

Особенностью является то, что общая схема течений в поверхностных массах совпадает со схемой постоянных ветров – дрейфовые (поверхностные) течения. Однако глубоководные течения могут существенно отличаться по своим направлениям и скорости от поверхностных течений. Фиксируются и специфические глубоководные перемещения водных масс, связанные с геотектоническими и другими явлениями.

По преобладающему направлению течения делятся на меридиональные, несущие свои воды на север или на юг, и зональные, распространяющиеся широтно. Течения, температура воды в которых выше средней температуры для тех же широт, называют теплыми, ниже – холодными, а течения, имеющие ту же температуру, что и окружающие его воды, – нейтральными.

На направление течений в Мировом океане оказывает влияние отклоняющая сила, вызванная вращением Земли – сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном влево.

Скорость поверхностных течений в среднем не превышает 10 м/с, от 3 до 9-10 км/час. Ширина несколько сотен километров, а в глубину они распространяются не более чем на 300 м. общая же протяженность таких океанических «рек» может достигать нескольких тысяч километров.

Например, Гольфстрим, начинаясь в Мексиканском заливе, имеет протяженность более 10 тыс. км, достигая острова Новая Земля. Это течение переносит воды в 20 раз больше, чем все реки земного шара, а имея температуру 20-26°С, существенно обогревает климат и воды побережья Европы и Баренцева моря. Другой пример – полуостров Лабрадор находится на широте Франции, однако холодное Лабрадорское течение понижает температуру на полуострове, формируя холодный климат.

Среди таких же дрейфовых течений Мирового океана выделяют северные и южные пассатные течения, имеющие общее направление с востока на запад, вызванные постоянными ветрами – пассатами, дующими к экватору со скоростью 30-40 км/час. Огибая континенты, они могут двигаться на юг или север.

Апвеллинг (англ. upwelling) или подъем – это процесс, при котором глубинные воды океана поднимаются к поверхности. Наиболее часто наблюдается у западных границ материков, где перемещает более холодные, богатые биогенами воды с глубин океана к поверхности, замещая более теплые, бедные биогенами поверхностные воды. Также подъем может встречаться практически в любом районе мирового океана. Различают как минимум четыре типа апвеллинга: прибрежный; крупномасштабный ветровой в открытом океане; связанный с вихрями; связанный с топографией.

Компенсационные течения – возникают, когда ветры с материка отгоняют поверхностные воды, а на их место поднимается холодная вода их глубин, например Канарское течение у берегов Западной Сахары, Калифорнийское у Северной Америки и Перуанское течение у берегов Чили.

Стоковые течения – образуются из-за нагона воды поверхностными течениями, выносом речных вод или сильного испарения воды. В результате начинается выравнивание уровня океана за счет стока прилегающих вод. Так, благодаря стоку из Мексиканского залива появился Гольфстрим.

Плотностные течения образуются, когда два морских бассейна, вода в которых имеет разную плотность, соединяются проливом. Например, более соленая и плотная вода Средиземного моря вытекает в Атлантический океан по дну Гибралтарского пролива, а навстречу этому потоку по поверхности вод идет стоковое течение из океана в Средиземное море.

Смешанные течения– к ним относят приливы и отливы.

Прилив и отлив – периодические вертикальные колебания уровня океана или моря, возникающие в результате изменения положений Луны и Солнца относительно Земли в сочетании с эффектами вращения Земли и особенностями данного рельефа, и проявляющееся в горизонтальном смещении водных масс. Приливы и отливы вызывают изменения в высоте уровня моря, формируют периодические приливные течения, делающие предсказание приливов важным для прибрежной навигации.

Интенсивность приливов-отливов сильно влияет степень связи водоемов с мировым океаном. Чем более замкнут водоем, тем меньше степень проявления приливо-отливных явлений. Например, на побережье Финского залива они заметны только на мелководье, их назвали псевдоотлив на берегу «Маркизовой лужи» Финского залива. А периодически происходившие ранее наводнения в Петербурге объяснялись длинной волной, связанной с колебаниями атмосферного давления и нагонными западными ветрами.

С другой стороны, если в месте образования прилива достаточно большой амплитуды имеется сужающийся залив или устье реки, это может привести к образованию мощной приливной волны, которая поднимается вверх по течению реки, иногда на сотни километров. Из таких волн наиболее известны:

· река Фучуньцзян (Ханчжоу, Китай) – самый высокий в мире бор, высота до 9 м, скорость дo 40 км/ч.,

· река Амазонка – высота до 4 м, скорость до 25 км/ч.,

· залив Кука, один из рукавов (Аляска) – до 2 м, скорость 20 км/ч,

· река Птикодьяк (залив Фанди, Канада) – высота достигала 2 м, ныне сильно ослаблен дамбой.

Хотя для земного шара сила тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем сила тяготения Луны, приливные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. При увеличении расстояния до источника гравитационного поля градиент уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то и приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, слабее.

Также одной из причин возникновения приливов и отливов является суточное (собственное) вращение Земли. Воды мирового океана имеют форму эллипсоида большая ось которого не совпадает с осью вращения Земли. Огромные массы вод участвуют во вращении Земли вокруг своей оси. При этом по океану, по взаимно противоположным сторонам земного шара, бегут две волны, приводящие в каждой точке океанского побережья к периодическим, два раза в сутки, повторяющимся отливам, чередующимся с приливами.

Таким образом, ключевыми моментами в объяснении приливо-отливных явлений являются:

· суточное вращение Земного шара;

· деформация покрывающей земную поверхность водной оболочки, превращающей ее в эллипсоид (приливные силы);

· несовпадение его большой оси с осью вращения Земли.

Отсутствие одного из этих факторов исключает возможность появления приливов и отливов. Также объяснение этого явления только действием приливных сил неполно. Например, в случае совпадения упомянутых выше осей приливно-отливные явления не будут наблюдаться как периодическое явление, сколь бы велики ни были приливные силы.

Поскольку положение Луны и Солнца по отношению к Земле периодически меняется, меняется и интенсивность приливо-отливных явлений. Максимальный уровень поверхности воды во время прилива называется полной водой, а минимальный во время отлива – малой водой. В океане, где дно ровное, а суша далеко, полная вода проявляется как два «вздутия» водной поверхности до 1,5 м высотой: одно из них находится со стороны Луны, а другое – в противоположном конце земного шара. Также могут присутствовать еще два меньших по размеру вздутия со стороны, направленной к Солнцу, и противоположной ему. Так как Луна и Солнце перемещаются относительно Земли, вместе с ними перемещаются и водные горбы, образуя приливные волны и течения. В открытом море приливные течения имеют вращательный характер, а вблизи берегов и в узких заливах и проливах – возвратно-поступательный.

Если бы вся Земля была покрыта водой, мы бы наблюдали два регулярных прилива и отлива ежедневно. Но так как беспрепятственному распространению приливных волн мешают участки суши: острова и континенты, а также из-за действия силы Кориолиса на движущуюся воду, вместо двух приливных волн наблюдается множество маленьких волн, которые медленно (в большинстве случаев с периодом 12 ч 25 мин) обегают вокруг точки, называющейся амфидромической, в которой амплитуда прилива равна нулю. Доминирующая компонента прилива (лунный прилив М2) образует на поверхности Мирового океана около десятка амфидромических точек с движением волны по часовой стрелке и примерно столько же – против часовой. Все это делает невозможным предсказание времени прилива только на основе положений Луны и Солнца относительно Земли. Вместо этого используют «ежегодник приливов» – справочное пособие для вычисления времени наступления приливов и их высоты в различных пунктах земного шара. Также используются таблицы приливов, с данными о моментах и высотах малых и полных вод, вычисленными на год вперед для основных приливных портов.

Высота прилива – разница между высшим уровнем воды при приливе (полная вода) и низшим ее уровнем при отливе (малая вода). Эта величина непостоянная, однако средний ее показатель приводится при характеристике каждого участка побережья.

В зависимости от взаимного расположения Луны и Солнца малая и большая приливные волны могут усиливать друг друга. Для таких приливов исторически сложились специальные названия:

· Квадратурный прилив – наименьший, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют под прямым углом друг к другу (такое положение светил называется квадратурой).

· Сизигийный прилив – наибольший, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют вдоль одного направления (такое положение светил называется сизигией).

Чем меньше или больше прилив, тем меньше или, соответственно, больше отлив. Самые высокие приливы в мире можно наблюдать в бухте Фанди (15,6-18 м), которая находится на восточном побережье Канады между Нью-Брансуиком и Новой Шотландией. На Европейском континенте самые высокие приливы (до 13,5 м) наблюдаются в Бретани у города Сен-Мало. Здесь приливная волна фокусируется береговой чертой полуостровов Корнуолл (Англия) и Котантен (Франция).

Волны. Морские волны вызываются колебательными движениями частичек воды под действием какой-либо внешней силы – ветра, прилива, подводного землетрясения (цунами), изменения атмосферного давления (барические волны, или сейши), движения судна. Волна имеет следующие элементы (рис. 43):

· гребень – часть волны, расположенная выше спокойного уровня;

· вершина – наивысшая точка гребня;

· ложбина – часть волны, расположенная ниже спокойного уровня;

· подошва – наивысшая точка ложбины волны.

Рис. 43. Элементы волны и форма ветровой волны.

Волну характеризуют элементы, имеющие численное выражение: высота, длина, крутизна, период, скорость распространения, направление распространения.

Ветер изменяет форму волны, которая отличается тем, что подветренная ее сторона значительно круче наветренной (рис. 43). Под действием ветра начинается поверхностное движение воды под ветер, гребень волны опережает нижележащие частицы воды и рассыпается, образуя пенистые барашки.

Крутизна волны зависит от глубины места: чем меньше глубина, тем круче волны, тем быстрее они разрушаются, образуя прибои (у берега) и буруны (на мелководье или на рифах), предупреждая тем самым об опасности.

Высота волны зависит от силы ветра: океанская штормовая волна достигает 8 м, а ураганная – 15-20 м при длине до 400 м (на внутренних морях – 5 м при длине 20-40 м). Однако в силу вязкости воды высота волны имеет предел, после которого она не увеличивается, какой бы силы ни дул ветер. Волнение успокаивается, если на поверхности воды находятся водоросли, битый лед или при сильном дожде.

Волнение, которое по инерции возникает после прекращения ветра, называется зыбью. Волны правильной симметричной формы, с большой длиной и малой крутизной. Зыбь в штилевую погоду называется мертвой зыбью. Она может служить признаком надвигающегося шторма, сильного ветра, проходящего стороной.

При встрече волн разных направлений (например, зыби и волны от ветра другого направления) или отражении волн от стен гидротехнических сооружений (волноломов, пирсов и т.д.) возникает толчея – беспорядочные стоячие волны.

Волна Цунами – гравитационные волны большой длины, возникающие при тектонических сдвигах, при этом перемещается весь слой воды, толкаемый ударной волной. Скорость их огромна, а высота зависит от глубины места ее зарождения, дальности прохождения, мощности. Высота у берега зависит от глубины и длины прибрежной шельфовой зоны и может достигать от 15 см до 30 м. Цунами может быть в любую погоду при полном спокойствии, эти волны невидно до последнего момента, однако характерные признаки есть – отступление воды от берега, морские птицы взлетают с поверхности, горизонт поднимается и темнеет (рис. 44).

Рис. 44. Схема распространения цунами.