Циркуляция атмосферы или движение воздушных масс

Воздушная масса – большой объем воздуха, размером в сотни и тысячи километров, с примерно однородными свой­ствами.

Свойства воздуш­ных масс зависят от того, на какой географической широте, на материках или океанах они формируются, и их принято классифицировать по географическому признаку, различая континентальные и морские раз­новидности. Выде­ляются главные (зональные) типы воздушных масс, форми­рующиеся в широтных поясах с разным атмосферным давлением:

Экваториальные воздушные массы (ЭВ) образуются в экваториаль­ной полосе и характеризуется высокой температурой и влажностью. Эти свойства сохраняются не только над сушей, но и над океаном, поэтому его не подразделяют на континентальный и морской. В теплый период года экваториальный воздух заходит в субэкваториальный пояс, принося сюда обильные осадки.

Тропические – теплые и над материками сухие;

Воздушные массы умеренных ши­рот – менее теплые и более влажные, чем тропические, но более теплые и влажные, чем арктическая и антарктическая;

Арктичес­кая и антарктическая – холодные и сухие.

Воздух движется непрерывно: он поднимается (восходящее дви­жение), опускается (нисходящее движение) и перемещается в гори­зонтальном направлении (ветер).

Воздушные массы перемещаются, и это движение обусловлено неравномерным распределени­ем атмосферного давления у земной поверхности, след­ствием чего являются системы ветров – направлен­ных перемещений воздуха из области высокого давления в область низкого. В свою очередь давление зависит от температуры воздуха.

Нагретый воздух увеличивается в объеме, становится менее плотным и поднимается (конвекция). Дойдя до достаточно высоких слоев тропосферы, он растекается, количество его здесь уменьшается, и над местом с повышенной температурой, где идет восходящий ток воздуха, возникает область пониженного давления. А в том месте, куда устремляется воздух, растекающийся по высоким слоям тропосферы, количество его увеличилось, образовалась зона повышенного давления.

Вдоль поверхности Земли воздух устремляется из области высокого давления в область низкого давления, образуется ветер. Тот воздух,который ушел из области высо­кого давления в результате ветра, восполняется опусканием воздуха в этой области. Таким образом, как правило, на участке с более высокой температурой давление ниже, здесь образуются восхо­дящие токи воздуха; там, где температура ниже, давление более высокое, токи воздуха нисходя­щие.

В экваториальных широтах давление всегда пониженное. Это объясняется тем, что нагревающийся от поверхности воздух поднимается и уходит в сторону тропических широт, создавая там по­вышенное давление. Над холодной поверхностью в Арктике и Антарктиде давление повышенное. Его создает воздух, приходя­щий из умеренных широт на место уплотнившегося холодного воз­духа. Отток воздуха в полярные широты – причина понижения давления в умеренных широтах. В результате формируются пояса пониженного (экваториальный и умеренные) и повышенного давления (тропические и полярные).

Полярные области высокого давления зимой расширяются, ле­том сокращаются, но существуют весь год. Пояса пониженного дав­ления весь год сохраняются близ экватора и в умеренных широтах Южного полушария.

Зимой в умеренных широтах Северного полушария давление над материками сильно повышается и пояс низкого давления «раз­рывается». Замкнутые области пониженного давления сохраняют­ся только над океанами – Исландский и Алеутский минимумы. Над материками, наоборот, образуются зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский. Летом в умерен­ных широтах Северного полушария пояс пониженного давления восстанавливается.

Распределение атмосферного давления определяет направле­ние ветров, господствующих внижней тропосфере на разных широтах.

От тропических поясов повышенного давления в каждом полушарии воздух на­правляется с одной стороны к экватору, с другой – к умеренным широтам. При этом он отклоняется вправо в Северном полушарии и влево – в Южном.

Между тропиками и экватором дуют пассаты. Это в основном северо-восточные ветры в Северном и юго-восточные в Южном по­лушарии, переходящие у экватора в восточные.

Воздух, направля­ющийся от тропических широт в умеренные, отклоняется к восто­ку. Поэтому в умеренных широтах господствуют западные вет­ры – западный перенос воздуха.

Из высоких широт в умеренные дуют ветры с преобладанием восточной составляющей.

Схема поясов господствующих ветров сильно осложняется вли­янием материков и океанов, формированием сезонных минимумов и максимумов давления над сушей. На границе материков и океа­нов ветры зимой дуют с материка на океан, летом – наоборот, с океана на материк. Эти муссонные ветры особенно хорошо выражены в умеренных широтах, где разница в температуре зимы и лета велика.

В зависимости от местных условий (рельеф, растительность, во­доемы) возникают различные местные ветры. Бризы дуют днем с водоема (море, озеро, большая река) на берег, ночью – наоборот, с берега на водоем. В горах ветер днем дует вверх по склонам и по дну долины, ночью – наоборот, вниз. Фён – теплый, сухой и порыви­стый ветер с гор. Он дует, когда по одну сторону хребта давление ниже, чем по другую.

Обширная об­ласть пониженного давления воздуха называются циклоном, область повы­шенного давления – антициклоном.

В циклонах преобладают восходящие токи воздуха и, следовательно, влажная, с осадками погода, зимой теплая, летом прохладная; ветры направлены к центру, но под действием ус­корения Кориолиса они отклоняются, в результате в северном полушарии ветры в циклоне направлены против часовой стрелки, а в южном – по часовой стрелке.

Антициклоны характеризуются нисходящими токами воздуха, ясной, без осадков погодой, зимой – морозной, летом – жаркой; ветры направлены от центра, но отклоняющее воздействие вращения Земли приводит к тому, что в северном полушарии ветры в антициклонах направлены по часовой стрелке, а в южном – против.

Воздушные массы контакти­руют друг с другом в зонах, получивших название ат­мосферных фронтов, - пограничных слоях, ширина которых колеблется от нескольких до десятков кило­метров.

Холодный воздух, встречаясь с теплым, всегда оказывается внизу. Он подтекает под теплый, стремясь вы­теснить его вверх. Теплый воздух, наоборот, натекает на холодный и если теснит его, то сам при этом поднимается по плоскости разде­ла. В зависимости от того, какой воздух активнее, в какую сторону смещается фронт, он называется или теплым, или холодным.

Теплый фронт означает наступление теплого воздуха, мед­ленно оттесняющего холодный. Он приносит потепление, которому предшествуют осадки, выпадающие из слоистых обла­ков, образующихся в поднимающемся теплом воздухе. Холодный фронт приносит похолодание. Его приход сопро­вождается усилением ветра, а иногда грозами, смерчами. Осадки выпадают в основном после прохождения линии фронта.

Теплые и холодные фронты обычно возни­кают в зонах, разделяющих главные (зональные) типы воздушных масс. Эти зоны называют фронтальными зонами, или климатоло­гическими фронтами. Таких фронтов всего пять: арктический и антарктический, два умеренных (полярных) и один тропический.

Подстилающая поверхность – это земная поверхность (почвы, воды, снега), взаимодействующая с атмосферой в процессе тепло- и влагообмена.

Она включает: распределение суши и моря, наличие морских течений в океане, орографию поверхности суши, состояние растительного покрова, снежный покров и т.д.

Роль атмосферы. Роль атмосферы в географи­ческой оболочке исключительно велика. Атмосфера преобразует поступающую солнечную энергию и кос­мические лучи; химически, физически и механически воздействует на земную кору; поддерживает жизнь на Земле, защищая земную поверхность от охлаждения и регулируя распределение тепла и влаги; служит щи­том против метеоритов (испаряя или сжигая их высо­ко над Землей); предохраняет организмы от жесткой ультрафиолетовой радиации.

Каждая из составных частей атмосферного воз­духа выполняет в географической оболочке свои функции. Кислород участвует во множестве реак­ций окисления (дыхание, тление, горение) и необ­ходим для дыхания животным, высшим растениям и человеку. Азот в различных химических соединени­ях служит питанием для растений и микроорганиз­мов.

Современная атмосфера, особенно тропосфера, в значительной степени продукт всего живого вещества биосферы. Полное обновление фотосинтетического кислорода планеты живым веществом происходит за 5200-5800 лет.

Там, где в течение всего года господствует один тип воз­душных масс, формируются основные климатические пояса – экваториальный, тропические, умеренные и полярные (арктичес­кий и антарктический). Там, где в течение года господствуют разные типы воздушных масс, формируются переходные клима­тические пояса: субэкваториальные (летом – экваториальные массы, зимой – тропические), субтропические (летом – тропи­ческие массы, зимой – умеренные), субполярные (летом – уме­ренные массы, зимой – полярные).

Внутри климатических поясов выделяются климатические области, различия климата между которыми в основном опреде­ляются удаленностью от океана. Всего возможны четыре вида климатических областей внутри каждого пояса: морская – над океанами и побережьями; континентальная – внутри материков; западных побережий — вблизи западных побережий материков; восточных побережий (муссонная) – вблизи восточных побере­жий материков.

Основные типы климата:

1)экваториальный (низкое давление, экваториальный тип годового хода температур и годового хода осадков, избы­точное увлажнение);

2)субэкваториальный (два сезона: лето – жаркое и влажное с большим количеством осадков, зима – теплая и сухая, увлажнение нормальное);

3)тропический континентальный (высокое давление, тропи­ческий тип годового хода температур и годового хода осад­ков, увлажнение недостаточное);

4)тропический муссонный (тропический годовой ход темпе­ратур, муссонный годовой ход осадков, увлажнение избы­точное) – на восточных побережьях материков;

5)субтропический континентальный (жаркое и сухое лето, теплая зима с небольшим количеством осадков, увлажне­ние недостаточное);

6)субтропический муссонный (жаркое и влажное лето, сухая и теплая зима, избыточное увлажнение) – на восточных побережьях;

7)субтропический средиземноморский (жаркое и сухое лето, теплая и влажная зима, нормальное увлажнение) – на за­падных побережьях материков;

8)умеренный континентальный (пониженное давление летом, повышенное – зимой, умеренный годовой ход темпера­тур и умеренный континентальный годовой ход осадков, максимальная амплитуда годовых температур, избыточ­ное и нормальное увлажнение) – в южном полушарии отсутствует из-за незначительной протяженности матери­ков в умеренных широтах;

9)умеренный морской (пониженное давление круглый год, умеренный морской ход осадков, умеренный ход темпера­тур, избыточное увлажнение) – распространен в основном над островами (Британскими, Курильскими и др.);

10)умеренный континентальный (переходный между умерен­ным континентальным и умеренным морским) – на за­падных побережьях;

11)умеренный муссонный (пониженное давление летом, по­вышенное — зимой, умеренный годовой ход температур, муссонный годовой ход осадков, избыточное увлажне­ние) – на восточных побережьях Материков;

12)субполярный континентальный (влажное и относительно теплое лето, холодная и сухая зима, избыточное увлажне­ние) – субарктический;

13)субполярный морской (отличается от предыдущего отно­сительно равномерным количеством осадков в течение года, более холодным летом, значительно более теплой зимой) – субантарктический;

14)полярный континентальный – распространен только в южном полушарии (высокое давление, полярный годовой ход температур и годовой ход осадков) – антарктический;

15)полярный морской – распространен только в северном полушарии (отличается от предыдущего большим количе­ством осадков, менее холодной зимой) – арктический.

Климат

Существуют также карты климата, на которых выделяются пространства с более или менее одинаковыми показателями климата: климатические пояса, области и т.д. Основных климатических поясов семь: эква­ториальный, два тропических, два умеренных, два полярных (арк­тический и антарктический). В основе их выделения — тепловые пояса и пояса господства зональных типов воздушных масс.

Между основными расположены переходные климатические пояса: два субэкваториальных, два субтропических и два субпо­лярных. Они отличаются сменой воздушных масс: зимой господст­вует воздушная масса основного пояса, соседнего со стороны полю­са, летом — со стороны экватора.

Экваториальный пояс — пояс господства экваториально­го воздуха. Преобладает его восходящее движение. Температура весь год высокая. Суточные ее колебания больше годовых. Осадков много.

Тропические пояса — пояса формирования тропических воздушных масс. Преобладает нисходящее движение воздуха. Воз­дух теплый (особенно летом) и сухой (особенно над материками). Господствующие ветры — пассаты.

Умеренные пояса — пояса господства воздушных масс уме­ренных широт. Преобладают западный перенос, фронтальные про­цессы, циклоны, антициклоны. Температура летом положитель­ная, зимой — отрицательная. Годовые амплитуды ее колебаний больше суточных. Осадки преимущественно фронтальные, зи­мой — в твердом виде.

Полярные пояса (арктический и антарктический) — пояса Формирования холодных и сухих воздушных масс. Для них харак­терно опускание воздуха в центре областей высокого давления, преобладание отрицательных температур. Осадков мало. Постоян-^аЬ1й снежный покров.

Для субэкваториальных поясов характерен летом эквато­риальный воздух, зимой — тропический. Соответственно погода ^летом такая же, как в экваториальном поясе, зимой — как в тропи­ческом. В пределах субтропических поясов летом тропичес­кий воздух, зимой — умеренный. Лето жаркое, сухое. Зимой выпа­дают осадки, связанные с фронтальными процессами. В субпо­лярных поясах (субарктическом и субантарктическом) зимой арктический (антарктический) воздух, летом — умеренный. Лето значительно теплее зимы. Со слабыми, непродолжительными осад­ками. Зима суровая, сухая.

В одном и том же поясе климат на океане и на материке неоди­наков. Соответственно выделяются материковые и морские (океа нические) климаты. Они различаются годовыми амплитудами ко­лебания температуры и количеством осадков. Эти различия резко проявляются в тех поясах, где есть суша и хорошо выражены се­зоны года: в тропических, субтропических, умеренных Северного полушария, субарктических. В экваториальном, субэкваториаль­ном, умеренном Южного полушария, субантарктическом поляр­ных поясах различия эти слабо выражены. Климат Антарктиды полностью материковый, Арктики, за исключением Гренландии и крупных островов, — океанический.

На границе материков и океанов, там, где по сезонам ветры изменяют направление почти на противоположное (зимой с суши, летом с океана), господствует муссонный климат. Его характери­зует теплое, дождливое лето и холодная, сухая зима. Особенно хо­рошо этот климат выражен на востоке Евразии, на границе с Тихим океаном.

На материках на климат влияет рельеф. В горах чем выше, тем холоднее. Даже на экваторе вершины гор покрыты снегом. В поднимающемся по склонам воздухе количество осадков сначала увеличивается, а затем, когда влага выпадает, начинает убывать. Поэтому для гор характерна высотная поясность климата. Однако на любой высоте климат будет зависеть от широты. Даже в поясе вечных снегов высота Солнца и продолжительность дня такие же, как в климатическом поясе у подножия.

Климат не остается неизменным. О том, что он изменяется, свидетельствуют данные систематических инструментальных на­блюдений над состоянием атмосферы почти за 200 лет. Сведения о погоде и о климате есть в летописях, в трудах ученых Древнего мира. О климате доисторического прошлого позволяют судить не­которые горные породы (коралловые известняки, каменный уголь, соли, ленточные глины и др.), формы рельефа, остатки организ­мов, пыльца растений. Причин изменения климата много, они накладываются друг на друга, и поэтому определить их бывает трудно.

Ясно, например, что изменение угла наклона земной оси к орби­те вызывает изменение положения границ тепловых, а значит, и климатических поясов. Изменение площадей и расположения материков и океанов влечет за собой значительные изменения климатов на всей Земле. Влияют на климат сильные извержения вулканов, выбрасывающих в атмосферу огромное количество пы­ли, пепла и водяного пара. Растет антропогенное воздействие на климат. В процессе своей деятельности люди влияют на состояние атмосферы (увеличение содержания С0₂, запыленность, выбросы тепла и т.д.). Большое влияние на климат оказывает изменение подстилающей поверхности: сведение лесов, создание водохрани­лищ, орошение и осушение территории, сокращение площадей, по­крытых льдом, как на суше, так и в океане.

Влияние деятельности людей на климат в основном стихийное и пока неблагоприятное. Задача борьбы с нежелательными измене­ниями климата — актуальнейшая задача ученых и практиков все­го мира.

ГИДРОСФЕРА

Гидросфера - совокупность всех вод Земли: ма­териковых (подземных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных. Иногда воды океанов и морей объединяют в своеобразную часть гидросферы под названием океаносфера, что логично, ибо подавля­ющая часть воды сосредоточена в океанах и морях. Вода является не только средой, в которой развивается жизнь, но и тем продуктом, из которого создаются животные и растительные организмы

Гидросфера – водная оболочка Земли, включающая в себя всю химически не связанную воду, независимо от ее состояния: твер­дую, жидкую, газообразную. Из 1,4 млрд. км³ общего объема вод гидросферы

около 96,5 % приходится на Мировой океан,

1,7 % – на подземные воды,

несколько более 1,7 % – на ледники и постоянные снега (главным образом Антарктиды и Гренландии),

менее 0,01 % – на поверхностные воды суши (реки, озера, болота).

Некоторое коли­чество воды содержится в атмосфере и в живых организмах.

Несмотря на многообразие видов природных вод и их разное агрегатное состояние, гидросфера едина, ибо все ее части связаны потоками океанических, морских и озерных течений, русловым, поверхностным и под­земным стоком, атмосферным переносом. Ее единство – в общности происхождения всех природных вод из мантии Земли, в их пространственной непрерыв­ности и взаимосвязи в системе мирового круговорота воды.

Мировой круговорот воды – процесс ее непрерывного пере­мещения под воздействием солнечной энергии и силы тяжести, охватывающий гидросферу, атмосферу, литосферу и живые орга­низмы. Круговорот воды слагается из испарения с поверхности океана, переноса влаги в атмосфере, выпадения осадков на океан и на сушу, их просачивания и поверхностного и под­земного стока с суши в океан. В процессе мирового кру­говорота воды происходит постепенное ее обновление во всех час­тях гидросферы. Этот процесс требует различных промежутков времени: подземные воды обновляются за сотни, тысячи и миллио­ны лет; полярные ледники – за 8-15 тыс. лет; воды Мирового океана – за 2,5-3 тыс. лет; замкнутые, бессточные озера – за 200-300 лет; проточные – за несколько лет; реки – за 12-14 су­ток; водяной пар атмосферы – за 8 суток; вода в организмах – за несколько часов.

Мировой круговорот воды связывает все внешние оболочки Зем­ли и организмы.

Гидросфера, взаимодействуя с литосферой, воздухом и живым веще­ством, выступает, в свою очередь, как часть целостной природы земной поверхности.

Мировой океан

Миро­вой океан – главная часть гидросферы Земли. Мировой океан охва­тывает земной шар непрерывной оболочкой. Термин «Ми­ровой океан» ввел в науку известный ученый-географ Ю. М. Шокальский (1856-1940).

Мировой океан занимает 70,8 % поверхности нашей плане­ты. Благодаря огромной водной массе океаны оказывают большое влияние на тепло­вой режим земной поверхности, выполняя функции планетарного терморегулятора.

Части Мирового океана. Основанием для разде­ления Мирового океана на отдельные океаны служат следующие признаки:

1) конфигурация береговой линии материков; архипе­лагов и островов;

2) рельеф дна;

3) самостоятельные системы океанических течений и атмосферной циркуляции;

4) характер­ные особенности горизонтального и вертикального распределе­ния физико-химических свойств воды.

Мировой океан делится материками на 4 океана: Тихий (50 % площа­ди), Атлантический (25 %), Индийский (21%) и Северный Ледовитый (4 %). Все океаны имеют моря, заливы, проливы.

Моря – это части океанов, более или менее отделенные от них сушей или подводными порогами, поднятиями дна. Балтийское море, например, является частью Атлантиче­ского океана, а Красное – частью Индийского. Согласно международной классификации, насчитыва­ется 54 моря.

По степени обособленности и особенностям гидрологи­ческого режима моря подразделяются на окраинные, внут­ренние и межостровные.

Внут­ренние моря обычно глубоко вдаются в сушу, с океа­нами соединены узкими проливами, не допускающими особо широкого водообмена этих морей с океанами. Они богаты остро­вами, обладают характерными чертами гидрологического режи­ма. Проливы невелики, температура воды в морях от некоторых глубин однообразна. В свою очередь, внутренние моря делятся на межматериковые (Средиземное море, Чёрное, Красное Ка­рибское) и внутриматериковые (Азовское, Балтийское, Белое моря).

Окраинные моря отделены от океана цепью островов, ино­гда полуостровами. Связь таких морей с океаном, как правило, большая, чем у внутренних морей. Эти моря мало расчленены, имеют мало островов, приливы распространяются из океана, водные массы имеют большое сходство с массами прилегающего океана, течения в значительной степени зависят от океанических течений. Примеры: Баренцево, Карское, Японское моря и др.

Межостровные моря окружены более или менее тесным кольцом островов (Банда, Сулавеси, Яван­ское). Гидрологический режим межостровных морей определяется степенью свободного водообмена через проливы между островами.

Залив – это часть океана, моря или озера, вдающаяся в сушу, но имеющая свободный водообмен с основной частью водоема, постепенно уменьшающаяся по ширине и глуби­не. Границы заливов проводятся большей частью условно: или по прямой линии между мысами, принятыми за входные в залив, или по условно выбранной линии равных глубин – изобате.

По форме заливы бывают округлыми (Бискайский, Гвинейский), воронкообразными (Двинской), вытянутыми (Ка­лифорнийский, Фанди), разветвлёнными (Сиднейский).

В зависимости от происхождения, строения берега, формы и размеров заливы называют фьордами (фиордами), лиманами, лагунами и губами. Заливы небольших размеров, защищенные от волнений и ветров выступающими в море мысами, называются бухтами.

Пролив – относительно узкое водное пространство, часть Мирового океана, разделяющая участки суши и со­единяющая смежные водные бассейны или их части. Так, например, Берингов пролив разделяет два материка – Ев­разию и Северную Америку; Гибралтарский пролив – Ев­разию и Африку. Магелланов пролив отделяет остров Огненная Земля от материка Южная Америка. Харак­теризуются своеобразным гидрологическим режимом и особой системой течения. По характеру течений выделяются проточные и обменные проливы. В проточных проливах течение направлено в одну сторону, как в реке (Флоридский), а в обменных наблю­даются встречные течения: в верхних слоях в одну сторону, в нижних – в другую, у одного берега в одну сторону, у другого – в другую (проливы Лаперуза, Дэвисов).

Средняя глубина Мирового океана – 3700 м; наиболь­шая – 11 022 м в Марианском желобе, расположенном в Тихом океане.

Морские отложения – осадочные образования, форми­рующиеся на дне морей и океанов. Обычно они представляют собой сложный комплекс твёрдых частиц различного происхож­дения: терригенных, образующихся путём разрушения горных пород, биогенных, являющихся скелетными и покровными остат­ками морских организмов, хемогенных, образующихся путём химических процессов, протекающих на морском дне. В морских отложениях присутствуют также органические вещества и осаж­енные минеральные коллоиды.

По условиям образования морские отложения делятся на литоральные (образуются в пределах шельфа), батиальные (в пределах материкового склона) и абиссальные (глубоководные, в пределах ложа океана).

Мелководные (литоральные) отложения формируются в ус­ловиях высокой подвижности водной среды и обильного притока терригенного материала с материков; имеют терригенный состав и значительные размеры составляющих их частиц (валуны, га­лечник, пески), в некоторых случаях бывают почти нацело со­стоящими из биогенных частиц (ракуша, кораллы) или хемогенных компонентов (оолитовые, глауконитовые пески).

Батиальные (греч. bathys "глубокий") глубоководные от­ложения представлены обычно илистыми песками и песчаными илами терригенного происхождения.

Абиссальные отложения разделяются на следующие группы: красная океаническая глина – глинистый ил преимущественно терригенного состава, карбонат­ные и кремнистые глубоководные илы (глобигериновый, птероподовый, диатомовый, радиоляриевый), имеющие в основном биогенное происхождение. Породы морского генезиса составля­ют до 90 % осадочной оболочки Земли.

Для глубоководных отложений характерны микроконкре­ции диаметром до 0,2 мм, оолиты - шаровидные или эллипсои­дальные образования из углекислой извести, окислов железа, марганца, образуются в процессе осадконакопления; глаукониты – силикаты, богатые железом, песчаные известняки. На больших пространствах глубоководного дна встречаются железо-марганцевые конкреции размером до 20 см. Конкреции содержат в высоких концентрациях никель, медь и кобальт. Они представ­ляют большой промышленный интерес.

Интенсивность осадкообразования. Накопление осадков на дне океанов и открытых морей протекает довольно медленно – до 2 см в 1 тыс. лет. Скорость образования донных отложений во внутренних морях значительно выше. В Чёрном и Баренцевом морях она в 10-15 раз больше, чем в океане.

Средняя толщина слоя осадков на дне океана обычно со­ставляет 2-4 км, в некоторых районах она значительно больше. Так, в Мексиканском заливе слой осадков достигает 15 км, а в южной части Каспийского моря - 25 км. По характеру морских фунтов можно судить о многих составляющих гидрологического режима морей и океанов.

Роль океаносферы. Поскольку Мировой океан за­нимает более 70 % поверхности Земли, то с наличием огромных пространств воды связаны и различные теп­ловые, механические, физические, химические и дру­гие процессы, протекающие в океане и оказывающие, в свою очередь, существенное влияние на процессы, протекающие на суше и в атмосфере. Химические элементы, входящие в состав морской воды, участву­ют в процессах газо-, массо- и влагообмена на гра­ницах гидросферы-литосферы-атмосферы. Гид­рохимические процессы влияют на животный и ра­стительный мир не только океана, но и планеты в целом. Постоянный газообмен с атмосферой регули­рует газовый баланс Земли: содержание диоксида углерода в морской воде в 60 раз больше, чем в атмосфере.

Обмен веществом и энергией между океанами и материками. Как уже отмечалось, на Земле есть две основные качественно различные поверх­ности – материковая и океаническая. Между ними происходит много­гранное и сложное взаимодействие. Существеннейшей чертой его является обмен веществами и энергией. Он совершается по следующим главным направлениям:

1. Перенос влаги с океанов на материки и обратный сток ее с суши в океан.

2. Перенос тепла; поскольку океаны занимают две трети земной поверх­ности, они усваивают основную массу солнечной радиации и в процессе циркуляции атмогидросферы перераспределяют ее по земной поверхно­сти. Эти процессы являются климатообразующими и рассмотрены выше.

3. Обмен минеральными веществами, в том числе солями. Из океана в континентальную литосферу они попадают в процессе развития геосин­клиналей, а также при трансгрессиях морей на континенты. Снос их в океан осуществляется через сток поверхностных и подземных вод.

4. Сложнейший обмен между океанами и материками происходит через органический мир Земли.

Море богато живыми организмами. Человечество может получать из океанов и морей огромное, практически неисчерпаемое количество пищи.

Океаны и моря являются источником и многих других природных ресурсов: в воде растворено много солей и иных соединений и элементов, на морском дне залегают полезные ископаемые, волны и приливы – источ­ники энергии, огромно транспортное значение океанов и морей.

СТРУКТУРА ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА

По аналогии с тропосферой океаносфера подразделяется на водные массы – большие объемы воды с относительно постоянными физически­ми, химическими и биологическими свойствами, кото­рые формируются в определенных районах Мирового океана. При их классификации исходят главным обра­зом из географического распределения основных океа­нологических параметров — температуры воды и со­лености и условий фор­мирования, которые проявляются в планетарном размещении вод и стратификации водной толщи.

Выделя­ют экваториальные, тропические (северные и южные), субтропические (северные и южные), субполярные (субар­ктические и субантарктические) и полярные (арктичес­кие и антарктические водные массы. Каж­дый тип водной массы характеризуется собственным набором изменения параметров в пределах занимаемой ею акватории, что объясняется рядом причин: геогра­фической широтой, временем года, и др.

Экваториальные водные массы характеризуются самой вы­сокой в открытом океане температурой, пониженной соле­ностью (32-34%о), максимальной плотностью. С ними связа­но образование экваториального противотечения.

Тропические и субтропические (центральные) водные мас­сы формируются в антициклональных областях. Им соответ­ствуют максимум солености (37%о) и большая прозрачность. Мощность их достигает 200-300 м (в Саргассовом море – 900 м).

Умеренные и субарктические водные массы отличаются из­менчивостью свойств как по широтам, так и по сезонам года. С их помощью проявляется интенсивный обмен теплом и вла­гой с атмосферой. Эти массы имеют особенно широкое распро­странение в Тихом океане.

Полярные водные массы Антарктиды и Арктики характери­зуются самой низкой температурой и наибольшей плотностью. Антарктические воды интенсивно погружаются в придонную зону и распространяются на север в сторону экватора. Они характеризуются наиболее низкими температурами (-0,4 °С) и соленостью (34,6°/о₀).

Со­гласно В.Н. Степанову, по вертикали различаются че­тыре основных типа водных масс: поверхностные, промежуточные, глубинные и придонные. Таким об­разом, океаносфера так же слоиста, как и другие гео­сферы.

Поверхностная зона (до глубины 75-100 м) сформирова­лась в результате теплового и динамического взаимодействия с атмосферой. За счет ветрового и конвективного перемешива­ния создалась относительная однородность слоя. Это наиболее изменчивы водные мас­сы.

Промежуточная зона располагается на глубинах 500-1000 м. Ее воды формируются за счет трансформации опу­скающихся поверхностных вод или поднимающихся глубинных.

Глубинная зона (до глубины 1200-5000 м) отличается значительной однородностью. Нижняя граница располагается на глубине 4 км и сильно зависит от рельефа дна. Наимень­шая толщина этого слоя в Северном Ледовитом океане (до 1 км).

Придонная зона наиболее характерна для высоких широт. В Южном океане они перемещаются на север по глубоким котловинам и желобам. Температура вод зависит от тепла, поступающего из недр Земли. Толщина этого слоя составляет 500-2000 м.

Различная направленность и скорость переноса вод в на­званных выше структурных зонах поддерживают определенную стабильность структуры океана, его динамическое равновесие. На этом фоне складывается глобальный обмен веществ.

Движение воды в океанах и морях

Воды Мирового океана находятся в постоянном и непрерывном движении, что является одной из главных его особенностей. В океане движение вод осуществляется в горизонтальном и вертикальном направлениях и захватывает как поверхностные, так и глубинные слои. В динамике вод особая роль принадле­жит также океанической турбулентности. Она обусловливает перемешивание водных масс и передачу тепла на глубину.

Причины, вызывающие движение океанических вод, разно­образны. Главными из них являются: неравномерное нагрева­ние поверхности океана по широтам; градиент атмосферного давления. На движение вод оказывают также влияние приливообразующие силы, вращение Земли вокруг своей оси. По­этому в океане наблюдаются различные формы движения, та­кие как волновые, приливы, морские течения, вихревые. Рас­смотрим главные виды движения воды в океанах и морях.

Движение воды бывает трёх видов:

1.Волны – частицы воды колеблются около некоторой точ­ки равновесия вверх-вниз, вправо-влево, а в горизонтальном на­правлении распространяется лишь форма движения.

2.Течения – частицы воды перемещаются в горизонтальном направлении, часто на громадное расстояние;

3.Приливы и отливы занимают промежуточное положение, поскольку они представляют собой вертикальное изменение уровня и связанные с ним течения обусловливают также горизон­тальное перемещение водных масс.

Волнения. Волны представляют собой периодические ко­лебания частиц воды около положения их равновесия (вверх и вниз от среднего уровня). Эти колебания объясняются нарушени­ем равновесия водной поверхности под воздействием внешних сил (например, ветра) и способностью воды восстанавливать нарушенное равновесие.

К причинам волнообразования в морях и океанах относят­ся:

а) ветер, возбуждающий ветровые волны;

б) приливы, выры­вающие длинные приливные волны;

в) изменения атмосферного давления, создающие стоячие волны – сейши;

г) землетрясения и извержения вулканов, вызывающие особо длинные волны – цу­нами.

Движущиеся суда создают корабельные волны.

Волны, образованные на поверхности и в самом верхнем слое, называются поверхностными в отличие от внутренних волн, возникающих на некоторой глубине и не заметных на поверхно­сти моря.

Волны, существующие под непосредственным воздействи­ем вызывающих их сил, называются вынужденными, а волны, продолжающие существовать по инерции и после того, как вызы­вающая их сила прекратила своё действие, называются свобод­ными волнами.

Различают поступательные и стоячие волны. У поступа­тельных волн (например, ветровых) существует видимое пере­мещение формы волны; у стоячих волн (типа сейш) такого пере­мещения нет.

Интенсивность волнения оценивается в баллах.

На форму волны и скорость её распространения влияет глубина моря. В связи с этим различают короткие волны, у которых отношение глубины моря к длине волны более 0,5, а также длинные волны, у которых это отношение меньше 0,1. Примеры коротких волн – ветровые, длинных – цу­нами и сейши. У волны различают гребень и подошву. Скорость перемещения гребня волны называется скоростью волны.

Дата добавления: 2014-01-07