Химический и газовый состав.

Вода МО представляет собой раствор, в котором обнаружено 44-элемента. Наибольшей количественной его частью являются соли, но вместе с тем океанская вода насыщена газами и биогенные элементы, чем напоминает почву и что определяет ее плодородие.

S‰ выражается в ‰ (количество соли, тысячные ее доли в граммах на кг морской воды). В открытых частях океана S‰ 35%. Первоисточником всех природных вод служит вещество мантии.

В процессе дифференциации мантии, за время существования Земли выделилось около 34х10²³г воды. Этот процесс продолжается и сейчас: ювенильная вода продолжает поступать к поверхности Земли (по расчетам около 0,4км³/год для всей поверхности Земли).

Глубинная вода находится в жидком состоянии и представляет собой рассол хлоридно-натриевого и кальциевого состава.

Хлоридно-натриевые эндогенные воды, поднявшись на поверхность, подвергаются воздействию организмов, которые изменяют минерализацию вод мантии как количественно, так и по составу солей (качественно).

Воды МО являются смешанными (эндогенно-биогенными). Состав водных масс различен в различных звеньях от очень соленных глубинных до пресных ледниковых, но ≈ 98% всех вод планеты относится к рассольным.

Существует гипотеза речного происхождения морских солей. Это естественно, так как реки откладывают в моря огромное количество солей. Но в речной воде хлоридов всего 5,2%, зато углекислого кальция до 60%.

Для правильной оценки необходимо учитывать все источники солей – мантию, материковый сток, живые организмы. Многие соединения извлекаются из океана живыми организмами, которые строят из них свои скелеты и раковины. Часть их, после смерти животных и растений, опускается на дно. На построение скелетов и раковин постоянно потребляется огромное количество Са, Si, некоторые живые организмы извлекают из воды J, Cu, Zn, V, и другие элементы.

Таким образом: 1) первоисточником морских солей является мантия.

2) между океаном и сушей существует обмен веществ

3) солевой режим океанических вод регулируется живыми организмами.

Океаническая вода может рассматриваться в качестве жидкой многоэлементной руды. Кроме поваренной соли из нее добывают Mg, Br, соли К и др. элементы и соединения.

Океанические воды содержат элементы, которые входят в состав пищи морских зеленых растений. Питательные соли, в т.ч. NO^-₃, NO^-_{2 ,} PO₄^3-; соли кремнекислоты и др. образуются от разложения органических веществ на всех глубинах, но в верхних слоях они выбираются растениями, и отмершие организмы увлекаются в глубину. Таким образом, наиболее богаты питательными веществами (БЭ) глубинные воды.

В водах Антарктики количество питательных солей достаточно. Охлаждение их на поверхности обеспечивает вертикальную циркуляцию и подъем обогащенных БЭ (РО₄ и NO₃) глубинных вод. Здесь интенсивно развивается планктон, за которым следуют в т.ч. и киты.

В Саргассовом море теплая поверхностная вода не сменяется более тяжелой глубинной. Акватория бедна БЭ и планктоном. Беден и животный мир этого моря. Также малоплодородны и другие области МО, расположенные в тропиках. Это своеобразные пустыни моря.

В умеренных поясах биопродуктивность меняется по сезонам: летом рост планктона приостанавливается; зимой холодные верхние слои опускаются вниз, а глубинные поднимаются.

РО₄ и NO₃ поставляются в МО и водами суши, особенно реками. Естественно, что они питают в основном моря, далеко вдающиеся в сушу. Азовское море, питаемое донскими водами, благодаря постоянному перемешиванию вод, очень богато питательными веществами, является одним из самых продуктивных водоемов. Средиземное море характеризуется бедностью жизни, хотя в видовом отношении она разнообразна. Для природы МО, особенно живых организмов, большое значение имеет газовый режим. В воде растворены N₂, О₂, СО₂, а иногда и Н₂S. Соотношение N₂ и O₂ в океане иное, чем в атмосфере. При 0⁰С в атмосфере содержится 79% N₂ и 21% О₂, а в воде, доля О₂ больше, чем в воздухе атмосферы. Это благоприятно для морских животных. Растворимость газов в воде зависит от её температуры.

При S‰ 35%₀ в 1л. Н₂О может быть растворено газа при 0⁰С – 8,5 см³, при 30⁰С – 4,5см³. Холодная вода богаче воздухом, а значит и кислородом. О₂ попадает в Н₂О путем диффузии, с атмосферными осадками, во время волнения, но главным источником является фитопланктон; в процессе фотосинтеза О₂ им выделяется непосредственно в воду. Поэтому в слое усиленного роста фитопланктона, да и, практически, все поверхностные слои содержат О₂ в избыточном количестве.

При вертикальной циркуляции О₂ снабжаются и глубинные воды.

N₂ проникает в воду из атмосферы.

СО₂ проникает в воду из атмосферы, из недр Земли при вулканических извержениях, образуется при дыхании животных, разложении органических веществ и в океанических водах всегда находится в достаточном количестве. Иногда в придонных слоях, где обильна донная фауна, может находиться в избытке.

В глубоких котловинах из-за отсутствия вертикальной циркуляции и, как следствие, аэрации, образуется Н₂S, что делает их безжизненными. В них обитают только сероводородные бактерии.

Водные массы и фронтальные зоны Мирового океана.

Распределение температуры, солености и плотности воды в Мировом океане обуславливает формирование в нем однородных, довольно крупных объемов вод, различных по физико-химическим свойствам и по составу живущих в них организмов. Это как бы океанические аналоги природных ландшафтов суши. В океане они называются водные массы. По Добровольскому, «водной массой следует называть некоторый, сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенном районе Мирового океана – очаге (источнике) этой водной массы, обладающей в течение длительного времени почти постоянным и непрерывным распределением физических, химических и биологических характеристик, составляющих единый комплекс и распространяющихся как единое целое»

В этой формулировке водная масса справедливо определяется как некая природная индивидуальность в отличие от «массы воды» как вещества, заполняющего чашу океана или моря.

Каждая водная масса в качестве географического понятия характеризуется определенным комплексом показателей. К ним относятся температура, соленость, плотность, цвет, прозрачность воды, содержание кислорода и др. Главные показатели водной массы - ее температура и соленость. В некоторых случаях учитываются величины содержания растворенного кислорода.

Водные массы создаются главным образом на поверхности океана под влиянием климатических условий циркуляции вод. Следовательно, водная масса отражает физико-географические черты района ее формирования, где она получила свои характерные свойства.

Различное расположение очагов формирования водных масс и связанное с этим разнообразие их природных свойств позволяют классифицировать водные массы по географическим показателям. Так, выделяют экваториальные, тропические, субтропические, умеренных широт, субполярные и полярные. В каждом океане они имеют свои специфические особенности, поэтому водные массы отдельных океанов дифференцируются: например, экваториальная атлантическая или тропическая южно-тихоокеанская.

На основе анализа распределения температуры и солености от поверхности до дна Мирового океана по этим характеристикам в нем выделяют следующие водные массы по вертикали: поверхностные (до горизонтов 75-100м), подповерхностные (до горизонта 300м), промежуточные (500-1000м), глубинные(1200-5000м) и придонные.

Распределение водных масс Мирового океана по пространству и глубинам отражает горизонтальную и вертикальную зональность как одну из основных географических закономерностей природы Земли.

Граница между различными водными массами называется океаническим фронтом.Обычно он представляет собой сравнительно неширокую зону, в которой наблюдается резкое изменение температуры или солености по горизонтали, поэтому принят термин фронтальная зона. В такой зоне выделяется фронтальный раздел, представляющий собой некую поверхность в пределах фронтальной зоны, характеризующуюся наибольшими значениями градиентов океанологических характеристик – температуры, солености, плотности, скорости течений и т.п.

Фронт – это линия пересечения поверхности фронтального раздела с поверхностью океана (или с какой-нибудь другой поверхностью в толще вод океана).

Существует много видов фронтальных зон и фронтов в океане, но особенно важную роль играют климатические фронты. Они, как это следует из названия, характеризуются взаимодействием между водами различных климатических зон. Таких фронтов существует шесть: северный полярный, северный субполярный, северный тропический, южный тропический, южный субполярный и южный полярный.

Северный полярный фронт находится целиком в пределах Северного Ледовитого океана и его положение определяется положением кромки полярных льдов.

В Атлантическом океане северный субполярный фронт, ярче всего выделяющийся как граница между течениями Лабрадорским и Гольфстримом, проходит от района Ньюфаундленда до Исландии. В Индийском океане этого фронта нет, а в Тихом он проходит от района островов Рио-Кю на восток около параллели 40^ос.ш. и особенно четко выражен к востоку от Японских островов в виде границы между Куросио и Курильско-Камчатским течением. Здесь фронтальная зона имеет большую ширину.

Северный тропический фронт в Атлантическом океане проходит около параллели 20° с.ш., приблизительно по северной границе Северного пассатного течения. В Индийском океане этот фронт тоже отсутствует, а в Тихом океане он проходит от Филиппинских островов около той же параллели к полуострову Калифорния.

К югу от этого фронта расположена тропическая зона - она есть и в Индийском океане. Эта зона характеризуется сложной системой поверхностных и подповерхностных течений и вертикальных движений вблизи экватора.

Южный тропический фронт расположен несколько южнее тропической зоны и в Атлантическом океане идет от берегов Южной Америки (около параллели 10° ю.ш.) на юго-восток к мысу Игольному. В Индийском океане он лежит около параллели 10^о ю.ш. у берегов Африки и вблизи экватора у берегов Суматры. В Тихом океане он тоже начинается около параллели 10° ю.ш. у Новой Гвинеи и подходит к берегам Южной Америки около параллели 20° ю.ш.

Южный субполярный (субантарктический) фронт охватывает весь Мировой океан в широтах около 40^ою.ш. у восточных берегов Южной Америки, проходя южнее Австралии и пересекая Новую Зеландию, подходит к району западной Южной Америки у параллели 50^ою.ш.

Наконец, южный полярный (антарктический) фронт тоже охватывает весь Мировой океан кольцом по широтам около 60° ю.ш.

Таким образом, климатические фронты планетарного масштаба подчеркивают генеральную картину зональности распределения океанологических характеристик и структуры динамической системы циркуляции вод на поверхности Мирового океана. Они же служат границами климатических зон на его поверхности.

Картина распределения планетарных климатических фронтов в Мировом океане по существу служит основой для климатологического районирования океана.

Но кроме планетарных климатических фронтов существуют еще и синоптические, связанные с динамикой атмосферы малых периодов - с погодой. Эти атмосферные процессы, связанные с динамикой океана, проявляются в виде так называемых «синоптических вихрей», отдельных динамических образований в воде, подобных циклонам и антициклонам в атмосфере. В открытом океане такие вихри могут перемещаться подобно атмосферным образованиям. Только размеры их значительно меньше, как и скорость перемещения, а продолжительность существования значительно больше.

Эти вихри также связаны с существованием фронтов на границах течений, но эти фронты, как правило, не имеют стационарного характера.

Фронтальные зоны и фронты существуют еще и в приустьевых участках океана, где в морские соленые воды вливаются пресные воды рек. Масштаб образующихся в этих случаях фронтальных зон связан с размером рек. Наиболее значительные фронтальные зоны наблюдаются в океанских окрестностях устьев Амазонки, Конго, рек Сибири.

Выделяются также фронтальные зоны и фронты в районах, где встречаются воды с резко различными характеристиками: поверхностные, глубинные и промежуточные.

Явление фронтальной зоны и фронта имеет очень существенное практическое значение. Контрасты характеристик, свойственные фронтальной зоне, приводят к ускорению процесса изменения этих характеристик за счет взаимовлияния вод с разными характеристиками, то есть к формированию некоторой пограничной зоны, в которой совершается скачкообразный переход от одного состояния к другому. Это может вызывать в данном районе изменения концентрации косяков рыбы, характера течений, акустической структуры вод и т.д.

Все это показывает практическую важность знания расположения и характеристик фронтальных зон и фронтов, подтверждает необходимость изучения их.

Течения.

Горизонтальное поступательное перемещение вод в океанах и морях обобщенно называют морскими течениями. Они создаются под воздействием различных природных факторов. Морские течения на поверхности океанов и морей вызываются, главным образом, ветром (ветровые течения). Его касательное напряжение создает трение, а движущийся воздух оказывает давление на водную поверхность. В результате этого верхний слой воды толщиной около 1,5км начинает перемещаться в пространстве. Если ветер, вызвавший течение, устойчиво действует длительное время примерно в одном направлении, то образуется постоянное течение. Оно может распространяться на 1000км. Если ветер, образующий течение, действует кратковременно, то создается эпизодическое случайное течение, существующее лишь сравнительно небольшое время. Главную роль в Мировом океане играют постоянные течения. Именно они осуществляют обмен водами между различными частями океана, именно они переносят тепло и соли, т.е. обеспечивают единство Мирового океана.

Перемещение вод в пространстве создает температурные различия течений. Соответственно они подразделяются на: теплые течения - их вода теплее окружающих вод; холодные - их вода холоднее окружающих вод; нейтральные - их вода близка по температуре к окружающим водам.

Основные характеристики морского течения: скорость (Км/с) и направление. Последнее определяется обратным способом по сравнению со способом определения направления ветра, т.е. в случае с течением указывается, куда течет вода (северо-восточное течение идет на северо-восток, южное - на юг и т.п.), тогда как в случае с ветром указывается, откуда он дует (северный ветер дует с севера, западный с запада и т.д.).

По направлению движения вод течения бывают прямолинейные, когда воды перемещаются по относительно прямым линиям, и круговые, образующие замкнутые окружности. Если движение в них направлено против часовой стрелки, то это - циклонические течения, а если по часовой стрелке - то антициклонические, иногда их называют антициклональными.

Течения вызываются комплексом причин и в зависимости от них течения бывают плотностными, дрейфовыми и стоковыми.

Плотностные возникают из-за разности плотностей воды в разных морях или частях океана Например: между Черным и Средиземными морями существует обмен вод, вызванный разностью плотностей, обусловленной разной соленостью. Сильно соленая вода Средиземного моря через проливы и Мраморное море в придонных слоях движется в Черное море, а поверхностная черноморская вода, сильно опресненная реками, стекает в Средиземное. Это создает устойчивую стратификацию вод: под 200м слоем верхней малосоленой и легкой воды залегает толща тяжелых высокосоленых вод, которая в силу своего веса не могут получить доступ к атмосфере. Отсутствие аэрации обуславливает скопление Н₂S. В Арктике и Антарктике холодные и плотные воды создают высокое давление в природных слоях. В экваториальных акваториях из-за высокой температуры поверхностных вод внизу давление меньше, чем в полярных. Поэтому, придонные воды текут от полюсов к экватору, а поверхностные – от экватора к полюсам.

Дрейфовые течения создаются ветрами и вызываются трением воздуха о поверхность воды. Энергия движения поверхностных вод передается на некоторую глубину.

Стоковые течения начинаются в тех акваториях, в которых дрейфовые течения нагоняют воды и этим поднимают уровень. Результатом выравнивания уровней и являются течения этого типа.

Закономерности течений (правила Экмана):

1) Поверхностное течение отклоняется от направления ветра на угол до 45 градусов вправо в Северном полушарии и влево в Южном.

2) Каждый низлежащий 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. Таким образом, даже самые постоянные ветры могу привести в движение только верхний слой воды. Наблюдения показали, что течения оканчиваются на глубине 300м.

3) Если два течения текут параллельно, то между ними возникает противотечение компенсационного характера.

4) Встретив на своем пути сушу, течение делится на две части и меняет направление.

5) Попадая в область увеличивающихся глубин, течение в Северном полушарии отклоняется влево.

6) Вращение Земли отклоняет течения в Северном полушарии вправо, в Южном влево от первичного направления.

Морские течения охватывают всю толщу вод от поверхности до дна Мирового океана. По глубине своего протекания они подразделяются соответственно на поверхностные, глубинные и придонные. Поверхностные течения обычно перемещаются в одном направлении. Скорость движения наиболее высока в самом верхнем (0-50м) слое. Глубже она снижается. Глубинные воды движутся значительно медленнее, а скорость перемещения придонных вод 3-5см/с. Скорости течений неодинаковы в разных районах океана.

Горизонтальное движение вод океана приближенно характеризуется симметрией относительно экватора, хотя в каждом полушарии имеются свои особенности.

В тропической зоне Мирового океана, где господствуют пассаты северо-восточного направления в Северном полушарии и юго-восточного - в Южном, по обе стороны экватора возникают мощные пассатные течения. Под воздействием силы Кориолиса они приобретают широтное направление и пересекают с востока на запад Атлантический, Индийский (кроме его северной тропической части) и Тихий океаны. В Северном полушарии - это Северное пассатное течение, его средняя скорость 80см/с, а в Южном - Южное пассатное течение, его средняя скорость 95см/с. Пассатные течения переносят большие массы воды, что создает ее нагон и соответственно повышает уровень у восточных берегов материков. Вследствие этого происходит отток воды у побережий, а между Северным и Южным течениями образуется Межпассатное (экваториальное) противотечение, скорости которого в разных районах составляют от 50 до 130см/с. Оно находится на 2-8° с.ш., что связано с асимметричностью расположения материков и океанов.

В Южном полушарии примерно около 50° ю.ш. постоянные и сильные западные ветры вызывают мощное Антарктическое циркумполярное течение (течение Западных ветров). Оно идет с запада на восток со средней скоростью 25-75см/с, окаймляя южные части Атлантического, Индийского и Тихого океанов, т.е. охватывает все океанские пространства этой части земного шара.

Таким образом, Северное и Южное пассатные течения, Межпассатное (экваториальное) противотечение и Антарктическое циркумполярное течение - основные течения Мирового океана в целом.

В Мировом океане хорошо выражены вихревые движения вод, различные по происхождению, размерам и т.п. Так, основная струя Гольфстрима движется не прямолинейно, а образует горизонтальные волнообразные изгибы - меандры. Длина волны между гребнями 35-370км. Вследствие неустойчивости потока меандры иногда отделяются от Гольфстрима севернее мыса Гаттерас и образуются самостоятельно существующие вихри. Их диаметр 100-300км, толщина от тысячи до нескольких тысяч метров, продолжительность существования от нескольких месяцев до нескольких лет, скорость движения воды может достигать 300см/с. Слева от струи Гольфстрима образуются теплые антициклонические вихри, а справа от нее - холодные циклонические. И те и другие дрейфуют со средней скоростью около 7км/сут в сторону, противоположную направлению самого течения.

В северной Атлантике обнаружены вихри, созданные рельефом дна и ветрами. Они бывают циклонические и антициклонические, имеют диаметр порядка 100км, захватывают слой воды толщиной порядка сотен метров и перемешаются со скоростями примерно несколько километров в сутки. Распространены в открытых районах океана.

Циркуляция глубинных вод.

Основные факторы, определяющие циркуляцию глубинных вод - температура и соленость.

В приполярных районах Мирового океана вода на поверхности охлаждается. При образовании льда из него выделяются соли, которые дополнительно осолоняют воду. В результате вода становится более плотной и опускается на глубину. Области интенсивного образования глубинных вод находятся на севере Атлантического океана у Гренландии и в морях Уэдделла и Росса у Антарктиды.

Из приполярных районов глубинные воды распространяются по океанам. Скорость их движения очень мала. Например, антарктическим глубинным водам на пересечение Тихого океана с юга на север требуются десятки лет.

Распространение глубинных вод существенно зависит от рельефа дна. Установлено, например, что североатлантические глубинные воды, следуя рельефу дна, пересекают Атлантический океан и частично вовлекаются в мощное течение Западных ветров.

Районы интенсивного формирования глубинных вод находятся несколько юго-западнее Гренландии и в приатлантическом и притихоокенском районах Антарктиды. Отсюда они по глубоким районам растекаются в разных направлениях, проникая в центральные и северные районы Мирового океана.

Начиная с 1950-х годов, последовали открытия подповерхностных и глубинных противотечений. Подповерхностные противотечения были обнаружены в экваториальных зонах Тихого (течение Кромвеля), Атлантического (течение Ломоносова) и Индийского (течение Тареева) океанов. Подповерхностные противотечения направлены с запада на восток. Это целая система противотечений протяженностью 26 тыс.км, переносящая до 80млн м³/с воды. Она состоит из трех струй: срединной, наиболее мощной на экваторе, и двух симметричных - в Северном и в Южном полушариях. Экваториальная струя охватывает слой 50-300 и имеет скорость до 1,5м/с.

Глубинные противотечения открыты под Гольфстримом и Куросио. Верхняя граница противотечений находится на глубинах 1000-2000м. Скорости обычно не превышают 0,2-0,3 м/с.

Апвеллинг.

Термин происходит от английского слова upwelling, переводящегося как «всплывание», и означает вертикальное восходящее движение воды. Это явление играет очень большую роль в процессе обмена поверхностных и глубинных вод океана. Глубинные водыбогатые биогенными веществами, выходя к поверхности в освещенную, эвфотическую зону, дают возможность увеличить продуктивность водной массы, так как при этом возрастает количество первичной продукции. Фитопланктон в процессе жизнедеятельности переводит неорганические соединения в органические - первичную продукцию, которая служит началом дальнейшего развития биоты, первым звеном пищевых цепей. Кроме того, фитопланктон производит и кислород, обеспечивающий жизнь не только в океане, но и на всей Земле. Поэтому образно океан можно назвать «легкими планеты» - океан дает кислорода в атмосферу гораздо больше, чем леса всей суши.

Апвеллинги возникают в результате особой динамики вод: в открытом океане - в районах дивергенции течений, а в прибрежной зоне апвеллинги - это эффект, порождаемый сгонными ветрами

В зонах дивергенции, где потоки расходятся в стороны, в компенсацию ушедшей воды всплывают нижние воды. Процесс идет медленно, вертикальные скорости имеют порядок 10³см/с и выделить воды апвеллинга здесь трудно. Поэтому апвеллинги открытого моря очень слабо изучены.

В Тихом океане довольно отчетливо выделены зоны дивергенции: субтропическая, северная тропическая, южная тропическая и субантарктическая. Но это выделение производится лишь по системе течений, по физическим же характеристикам эти области почти не отличаются от окружающих вод.

Кроме указанных постоянных апвеллингов, в открытом океане могут существовать области временных апвеллингов, возникающих в результате воздействия рельефа дна и атмосферных барических систем. Последние, как правило, непостоянны и существуют в течение нескольких суток.

Гораздо большее значение имеют апвеллинги прибрежные. Они бывают двух типов: один связан с внешним воздействием, вызван ветром, а другой создается процессами в водах самого океана.

Ветровой апвеллинг вызывается сгоном, уходом поверхностной воды от берега в открытый океан, что понижает уровень воды у берега, и в компенсацию на поверхность выходят воды из нижних слоев. Это наиболее обычный вид апвеллинга.

Внутренние же причины, порождающие апвеллинг — это особенности движения вод, не связанные с ветром: внутренние волны и усиление прибрежных вдольбереговых течений.

По характеру устойчивости различают квазистационарные, сезонные, синоптические и периодические (или квазипериодические) апвеллинги.

В районе апвеллинга наблюдается подразделение вод на три слоя: поверхностный, толщиной 10-40м, с заметной скоростью - 10-30см/с, двигающийся от берега; подповерхностный, с меньшей скоростью - 2-20см/с, двигающийся к берегу, занимающий всю толщу воды до 30-10м от дна; придонный слой с течением, сходящим к нулю у дна.

Ширина зоны апвеллинга зависит от района и факторов, создающих апвеллинг. Обычно наиболее интенсивный подъем вод происходит в полосе 10-30км от берега, причем скорость вертикального потока составляет 10²см/с, а глубина распространения – 25-50м. Внешний край зоны апвеллинга представляет собой гидрологический фронт, формируемый большими горизонтальными градиентами солености, температуры, а также течениями.

Сложность динамической картины в апвеллинге еще усиливается существованием в тонком поверхностном слое поперечных течений, которые уходят от берега в открытый океан на десятки и даже сотни километров. Природа их еще не выяснена, а наблюдаются они не во всех апвеллингах.

В Мировом океане существует несколько стационарных прибрежных апвеллингов, расположенных, как правило, у западных окраин материков: в Атлантическом океане это Канарский (Западно-Африканский), Гвинейский, Бенгальский, Бразильский, Южно-Африканский. Последний можно отнести и к Индийскому океану, в котором есть еще Сомалийский апвеллинг. В Индийском океане выделение зон апвеллинга довольно трудно, потому что в северной его части динамика вод определяется циркуляцией атмосферы, характеризующейся периодичностью смены муссонов - юго-западного и северо-восточного. Это вызывает смену направления течений. В Тихом океане существует обширный стационарный Перуанский апвеллинг, менее обширный Калифорнийский и сезонный Орегонский.

Обнаружен апвеллинг и в Северном Ледовитом океане - он расположен в море Бофорта. Этот апвеллинг характерен тем, что на поверхность из глубины поднимается не холодная, а теплая вода атлантического происхождения («теплая прослойка»). Есть основания думать, что такой апвеллинг есть и на северных окраинах сибирских арктических морей, где существует «великая сибирская полынья». Это наиболее вероятный путь включения тепла атлантической промежуточной прослойки в процесс теплообмена в водах Северного Ледовитого океана. Именно так отдается атлантическое тепло: ведь входит в океан вода температуры 4-3°С, а выходит (Восточно-Гренландское течение) вода температуры — 1,5-1,9^оС.

Апвеллинги наблюдаются также и в морях. Так, в Каспийском море летом существует стационарный апвеллинг у восточного берега средней части моря. Он создан преобладающими восточными ветрами, сгоняющими поверхностную теплую воду, на смену которой поднимаются глубинные воды температуры на 2-4°С ниже.

На Черном море, на Южном берегу Крыма, нередко возникают кратковременные ветровые апвеллинги, вызывающие понижение температуры прибрежной воды на 3-5°С за короткие промежутки времени. Бывают понижения и на 10^оС, и более.

Волнение.

Этот вид движения воды образует хорошо знакомую картину взволнованной поверхности океанов и морей. Волнение представляет собой совокупность волн, колебание водной поверхности у положения равновесия, то есть вверх и вниз от среднего уровня. В горизонтальном направлении водные массы при волнении не распространяются, а волна— это периодические колебания частиц воды около положения их равновесия, совершаемые по замкнутым или почти замкнутым орбитам в вертикальном и в некоторой мере в горизонтальном направлениях. Внешне этот процесс проявляется в виде следующих один за другим валов и углублений между ними.

Волны характеризуются следующими элементами: наиболее низкая часть волны называется подошвой, самая высокая гребнем(рис.6).

Крутизна – угол между профилем волны (склоном) и горизонтальной плоскостью. Расстояние по вертикали от гребня до подошвы – высота, а расстояние между двумя подошвами или двумя гребнями – длина волны. Скорость волны – расстояние, пробегаемое гребнем (подошвой) в единицу времени. Период волны – промежуток времени между прохождением через одну и ту же точку 2-х последовательных гребней (подошв).

Рис. 6 Элементы волны

Главная причина волнообразования – ветер. При скорости ветра ≈0,25 м/сек. От трения воздуха о водную поверхность возникает рябь– система мелких равномерных волн. При V>1м/с устанавливается волнение.

При движении волн каждая водная частица равномерными движениями описывает круговые орбиты около уровня равновесия. Все частицы движутся в одну сторону и в каждый момент встречи он находятся в разных точках орбит (Рис. 7).

Рис.7. Движение частиц воды при волнении

Под действием ветра волны деформируются. Нарушается симметрия Подветренный склон становится круче наветренного, а при сильном ветре гребень разбрызгивается, образуя барашки.

При приближении к берегу волны также трансформируются. От трения о дно убывает их скорость, но возрастает их высота и крутизна. При опрокидывании гребня волны на отмелях и отмелых берегах образуется прибой.

Ветровое волнение вызывает ветер. Воздействуя на поверхность воды, он, благодаря трению о воду, создает волновые движения. Так, на поверхности воды даже при скорости ветра 1 м/с образуются волны в виде ряби. Их высота - несколько миллиметров, а длина - несколько сантиметров. При устойчивом ветре эти волны увеличиваются в размерах, прежде всего в длине, которая постепенно достигает нескольких метров.

Размеры волн прямо зависят от скорости, продолжительности действия ветра и от длины его разгона, т.е. от расстояния, которое он пробегает над водой по одному направлению. В разных районах Мирового океана волнение неодинаково. Оно наиболее часто наблюдается в океаническом кольце Южного полушария, между 40 и 60° ю.ш. Здесь обычно развиваются крупные волны. Обширные площади сильного волнения расположены в умеренных широтах Северного полушария, в основном в северных частях Тихого и Атлантического океанов. У южной и северной границ экваториальной области нередко проносятся тропические ураганы, которые возбуждают здесь сильное волнение.

В общем, в Мировом океане в значительной мере преобладают волны высотой до 4м, а волны выше 7,5м встречаются относительно редко. Длина волны обычно 90-100м, а ее максимальные значения - порядка 800м. Самые высокие волны - 34м. Наиболее высокие волны зарегистрированы в северной части Тихого океана.

Волны цунами возникают вследствие подводных землетрясений, которые деформируют дно. Эта деформация дна приподнимает или опускает здесь всю толщу воды, что приводит ее в движение на некоторой ограниченной площади океана. От нее на поверхности начинает перемещаться длинная волна или несколько волн. Высота волны в месте зарождения всего 1-2м, а длина - несколько километров, поэтому ее крутизна ничтожна и волна цунами практически незаметна для визуального наблюдения. Лишь при подходе к берегу, волна трансформируется и достигает высоты 5-10м, а в исключительных случаях - 35м. Обрушиваясь на берег, она производит катастрофические разрушения в прибрежной зоне. Это грозное стихийное бедствие с негативными экономическими и экологическими последствиями.

Наиболее часто цунами возникают в западной части Тихого океана, что объясняется сейсмической и вулканической активностью этого региона. Подсчитано, что за последнее тысячелетие в Тихом океане было около 1000 цунами. В Атлантическом и Индийском их было несколько десятков. В большинстве случаев цунами наблюдаются у берегов Японии, Чили, Перу, Алеутских и Гавайских островов.

В связи с большой опасностью цунами в Японии, России, США и некоторых других государствах организована специальная служба предупреждения цунами. В основе ее работы - инструментальные сейсмологические наблюдения за подводными землетрясениями и гидрологические наблюдения за изменением уровня океана. Полученные этой службой данные о приближении цунами передаются административным органам для обеспечения безопасности людей.

Внутренние волны представляют собой колебательное волновое движение в толще воды океанов и морей на поверхности раздела ее слоев различной плотности. Обычно эти слои движутся с разной скоростью относительно друг друга, что нарушает их равновесие. В результате частицы воды погружаются на глубину, в более плотные слои, откуда архимедовы силы плавучести выталкивают их вверх. Пройдя по инерции положение равновесия и оказываясь в верхних, более легких слоях, частица снова начинает тонуть. Возникшие таким образом колебания слоев воды и есть внутренние волны. Их высоты могут достигать десятков и даже сотен метров, но на поверхности внутренние волны настолько мало проявляются, что зрительно они почти незаметны.

Известны случаи, когда воздействие внутренних волн ощущали надводные и подводные суда. Например, корабль «Фрам» Нансена при подходе к кромке льда вдруг резко замедлил ход, хотя машина работала на полных оборотах, никаких видимых препятствий не было. Как выяснилось, причиной этого была «мертвая вода», т.е. сильно развитые здесь внутренние волны. Эффект «мертвой воды» объясняется затратой энергии машины судна на преодоление внутренних волн, вследствие чего скорость движения корабля снижается.

Во время подводного плавания на мезоскафе «Бен Франклин» в Гольфстриме руководитель экспедиции Жак Пикар отметил, что внутренние волны периодически поднимали «Бен Франклин» вверх на 30м и за несколько минут опускали его на 50м вниз.

В апреле 1963г. во время погружения затонула американская подводная лодка «Трешер». Ученые предполагают, что причиной гибели подводной лодки стали внутренние волны. Они могли «затащить» подводный корабль на гл