Движение вод в океане

Воды Мирового океана находятся в постоянном движении. Различают два вида движения: волнение и течения.

Волнение. Главная причина волн — ветер. Ветровые волны — это лишь колебательное движение водной поверхности. Его можно сравнить с «хлебным» полем, по которому бегут волны от ветра. Чем сильнее и продолжительнее ветер и больше акватория, тем выше волны. Неоднократно отмечались волны высотой до 18— 20 м и даже более. Лишь близ берега вода получает поступа­тельное движение, причем из-за большей скорости частиц воды вверху, где меньше трение, волны запрокидываются, образуется прибой. Для оценки степени ветрового волнения моря применяется 9-балльная шкала: чем сильнее волнение, тем выше балл. Волны влияют на самочувствие людей, разрушают побережья, сильное волнение опасно для судов. В то же время волны, перемешивая. воду, способствуют обогащению толщи воды кислородом и теп­лом, а также выносу к поверхности питательных веществ. Все это благоприятствует жизнедеятельности организмов.

Помимо ветровых волн, есть волны другого происхождения, например цунами. Это гигантские волны, вызываемые подводными и прибрежными землетрясениями, а также извержениями вулка­нов, распространяющиеся с огромной скоростью — до 800 км/ч. В открытом океане они невысокие, но на мелководье цунами достигают 20—30 м, обладают колоссальной энергией, поэтому производят на побережье огромные опустошения.

Приливно-отливные волны вызывают колебания поверхности Мирового океана относительно его среднего уровня в связи с притяжением Земли Луной и Солнцем. В зависимости от расчле­ненности и конфигурации береговой линии высота приливов весьма различна. Максимальная высота (18 м) наблюдается в заливе Фанди, у Ньюфаундленда; в России, в заливе Шелихова они достигают

12 м. За лунные сутки, которые на 50 мин длиннее солнечных, на Земле наблюдается два прилива и два отлива. Приливная волна, а с нею и океанские суда заходят в реки на десятки и сотни километров.

Морские течения. Это горизонтальные движения воды в океанах и морях, характеризующиеся определенным направлением и ско­ростью. Их длина достигает нескольких тысяч километров, ширина — десятки, сотни километров, глубина — сотни метров. Широко распространенное сравнение течений с реками не совсем удачное. Во-первых, в реках вода движется по уклону, а морские течения под действием ветров могут перемещаться вопреки уклону поверхности. Во-вторых, у морских течений меньше скорость течения, в среднем 1—3 км/ч. В-третьих, течения многоструйны и многослойны и по обе стороны от осевой зоны представляют собой систему вихрей.

Морские течения классифицируют по ряду признаков. По продолжительности выделяют постоянные течения (например, Северное и Южное пассатные), периодические (летние и зимние муссонные на севере Индийского океана или приливно-отливные в прибрежных частях океанов) и временные (эпизоди­ческие).

По глубине расположения в толще воды различают поверх­ностные, глубинные, придонные течения.

По температурному признаку — теплые и холодные течения. Эта классификация основана не на абсолютной, а на относитель­ной температуре воды. Теплые течения имеют температуру воды выше, чем окружающая вода, холодные — наоборот. Теплые, как правило, направлены от экватора к полюсам, холодные — от полю­сов к экватору.

По происхождению среди поверхностных течений выделяют:

дрейфовые, вызванные постоянными ветрами; ветровые, возни­кающие под влиянием сезонных ветров; сточные, текущие из районов избытка воды и стремящиеся выровнять поверхность воды; компенсационные, возмещающие убыль воды в каком-либо районе океана. Большинство течений вызвано совместным действием ряда факторов.

В настоящее время установлена определенная система тече­ний океана, обусловленная прежде всего общей циркуляцией атмосферы (рис. 12). Схема их такова. В каждом полушарии по обе стороны от экватора существуют большие круговороты течений вокруг постоянных субтропических барических максиму­мов: по часовой стрелке — в северном полушарии, против часо­вой — в южном. Между ними выявлено экваториальное противотечение с запада на восток. В умеренных — субполярных широтах северного полушария наблюдаются малые кольца течений вокруг барических минимумов против часовой стрелки, в южном полу­шарии — течение с запада на восток вокруг Антарктиды.

Наиболее устойчивыми течениями являются Северное и Южное пассатные (экваториальные) течения по обе стороны от эква­тора в Тихом, Атлантическом и в южном полушарии Индийского океанов, «перекачивающие» воду с востока на запад. У восточных бе­регов материков в тропических широтах характерны теплые сточ­ные течения: Гольфстрим, Куросиво. Бразильское, Мозамбикское, Мадагаскарское, Восточно-Австра­лийское. Это течения-аналоги не только по происхождению, но и по физико-химическим свойствам вод.

В умеренных широтах под дей­ствием постоянных западных вет­ров существуют теплые Северо-Атлантическое и Северо-Тихоокеанское течения — в северном полу­шарии и холодное (а правильнее было бы сказать нейтральное) течение Западных ветров, или Западный дрейф, — в южном. Это мощное течение образует кольцо в трех океанах вокруг Антарктиды.

Замыкают большие круговороты холодные компенсационные те­чения-аналоги вдоль западных берегов материков в тропических широтах:

Рис. 12. Схема течений Мирового океана:

1 — теплые течения, 2 — холодные те­чения

Калифорнийское, Канарское, Перуанское, Бенгельское, Западно-Австралийское.

В малых кольцах течений следует отметить теплое Норвеж­ское и холодное Лабрадорское течения в Атлантике по перифе­рии Исландского минимума и аналогичные им Аляскинское и Курило-Камчатское — в Тихом океане по периферии Алеутского минимума.

В северной части Индийского океана муссонная циркуляция порождает сезонные ветровые течения: зимой с востока на запад, летом с запада на восток. Летом здесь еще хорошо выражено Сомалийское течение — единственное холодное течение от эква­тора. Оно связано с юго-западным муссоном, отгоняющим воду от берегов Африки у полуострова Сомали и вызывающим тем самым подъем холодных глубинных вод.

В Северном Ледовитом океане главное направление движения вод и дрейфа льдов — с востока на запад, от Новосибирских островов в Гренландское море. Именно там заканчивают свое существование научно-исследовательские станции «Северный полюс» (СП), начиная с СП-1 — героической четверки папанин-цев (1937—1938). Пополняется Арктика водами из Атлантики в виде Нордкапского, Мурманского, Шпицбергенского и Ново-земельского течений, воды которых более соленые и потому более плотные погружаются под лед.

Значение морских течений для климата и природы Земли в целом и особенно прибрежных районов велико. Морские течения наряду с воздушными массами осуществляют перенос тепла и холода между широтами. Теплые и холодные течения во всех климатических поясах поддерживают температурные различия на западных и восточных побережьях материков, нарушают зональ­ное распределение температуры. Например, незамерзающий Мур­манский порт за полярным кругом, а на побережье Северной Америки к северу от г. Нью-Йорка отрицательные зимние темпе­ратуры. Течения оказывают влияние и на количество осадков. Теплые течения способствуют развитию конвекции и выпадению осадков. Космонавты отмечают характерные облачные образова­ния, сопровождающие теплые течения на всем их протяжении.

Холодные течения, ослабляя вертикальный обмен воздушных масс, уменьшают возможность выпадения осадков. Поэтому тер­ритории, омываемые теплыми течениями и находящиеся под влия­нием воздушных потоков с их стороны, имеют влажный климат, а территории, омываемые холодными течениями, сухой. Морские течения также способствуют перемешиванию воды и осуществляют перенос питательных веществ и газовый обмен, с их помощью осуществляется миграция растений и животных.

Природные ресурсы океана, его охрана

Органические (биологические) ресурсы океана. Они имеют наибольшую ценность, особенно рыбные. На долю рыб приходится до 90 % всех органических ресурсов океана. На первом месте в мировом рыбном промысле стоят сельдевые — почти треть всего улова, много добывается тресковых и камбаловых. Богат­ство океана — лососевые и особенно осетровые. Основной улов рыбы приходится на шельфовую зону. Рыба используется не только как пищевой продукт. Она идет на кормовую муку (ан­чоус и др.), технический жир, на удобрения.

Зверобойный промысел (промышляют моржей, тюленей, морских котиков) и китобойный промысел сейчас ограничены. В странах Юго-Восточной Азии и некоторых других теплых приморских странах широко употребляются в пищу моллюски (устрицы, мидии, морские гребешки, кальмары, осьминоги и др.), а из иглокожих — трепанги. Важным природным ресурсом океана являются водоросли, которые используют для приготовления продуктов питания, для получения йода, как удобрение, на корм скоту и для изготовления бумаги, клея, тканей и т. д. Хотя орга­нические ресурсы океана велики, необходимо беречь их от исто­щения, от гибели в связи с загрязнением акваторий, обеспечивать естественное возобновление, переходить от экстенсивного исполь­зования и свободной охоты к культурному хозяйству — разведе­нию морских животных и возделыванию водорослей.

Химические и минеральные ресурсы. Это, прежде всего сама вода, растворенные в ней химические элементы, а также полез­ные ископаемые, залегающие на дне и в грунтах. Из морской воды ежегодно добывают миллионы кубических метров пресной воды в результате дистилляции. В мире уже действуют более 100 опреснительных установок в «районах жажды» (Кувейт, запад США, город Шевченко на Каспии и др.). Однако стоимость такой пресной воды еще высока. Из морской воды извлекают поваренную соль, магний, бром, калий.

Основные полезные ископаемые, добываемые в море на шельфе — нефть и газ (Персидский и Мексиканский заливы, Северное море, «Нефтяные камни» на Каспии и другие районы). Добыча их продолжает стремительно расти, и уже в ближайшие годы предпо­лагается половину всей нефти и газа добывать за счет место­рождений шельфа. Так, только в Северном море в 1987 г. добыли 165 млн. т нефти и 83 млрд. км³ газа, хотя первые скважины появились недавно — в 1964 г. Сейчас там действуют 300 буровых платформ, принадлежащих разным странам, а по дну моря проло­жено более 6000 км нефте и газопроводов. Начата добыча каменного угля (Англия, Япония), железной руды (у полуострова Ньюфаундленд), олова (Малайзия) и др. Дно океана устлано осадочными железомарганцевыми конкрециями, большие запасы фосфоритов, стройматериалов. У берегов ЮАР ведется добыча алмазов, выносимых реками с суши.

Энергетические ресурсы Мирового океана. Они огромны. Уже действуют (Франция) и проектируются электростанции, работающие на энергии приливов (ПЭС). В жарком поясе рабо­тают гидротермические станции, использующие разницу темпера­тур теплых поверхностных и холодных глубинных вод. В морской воде содержится дейтерий (тяжелая вода) — будущее топливо ядерных реакторов. Если научатся использовать энергию волн (есть проекты), то человечество получит неиссякаемый источник энергии.

Огромно значение океана в транспортном отношении.

Охрана природы Мирового океана. Эта актуальная проблема международного масштаба. В век научно-технической революции резко возросло поступление в океан загрязняющих веществ: промышленных отходов, нефти, бытовых сточных вод, удобрений, пестицидов и др. Это приводит к нарушению природных взаимо­связей и динамического равновесия. Океан оказался легкоранимым сразу на больших пространствах в силу своей подвижности. Особенно пагубно для всего живого нефтяное загрязнение, а по подсчетам ученых сейчас ежегодно в океан попадает около 10 млн. т нефти и нефтепродуктов при ее добыче, промывке танкеров, их авариях. Нефтяная пленка нарушает влагообмен и газообмен, в том числе кислородом, губит планктон, рыбу и вообще все живые организмы, которые концентрируются в основ­ном в поверхностном слое воды.

Для познания природы и тайн Мирового океана нужны разно­сторонние научные исследования. В настоящее время они широко проводятся во многих странах и координируются ЮНЕСКО (Ор­ганизация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры). Изучение Мирового океана, принадлежащего всему человечеству, стало ярким примером международного сотрудни­чества.

Принципиально новый метод — исследование океана из космо­са. С космических орбит ведется изучение динамики вод океана, взаимодействие его с атмосферой, наблюдение за ледовой обстановкой, особенно вдоль трассы Северного морского пути, опасных стихий­ных явлений (цунами, тайфунов, подводной вулканической дея­тельности), оценка и прогноз пищевых запасов, в частности рыбы, изучение шельфа с целью поиска полезных ископаемых, контроль за загрязнением вод, анализ экологических последствий, вызван­ных загрязнением, а также многое другое.

Проводятся специальные международные конференции, кото­рые на основании новейших научных данных принимают решения по рациональному использованию ресурсов Мирового океана и охране его вод.

Вопросы и задания:

1. Что такое Мировой океан, и на какие части он делится? Почему это деление условное?

2. Дайте определения понятиям: море, залив, пролив, полуостров, остров.

3. Расскажите о классификации морей по местоположению. Приведите примеры.

4. Какая закономерность установлена в распределении температуры поверх­ностных вод Мирового океана? Какими причинами она обусловлена?

5. Каков состав солей Мирового океана? Его средняя соленость? Как и почему изменяется соленость поверхностных вод океана от экватора к полюсам?

6. Какие движения воды в Мировом океане вы знаете? Назовите типы волн.

7. Что такое морские течения? Как их классифицируют?

8. Назовите и охарактеризуйте наиболее крупные морские течения. Рас­скажите о происхождении течений, о их температуре.

9. Какими природными ресурсами обладает океан?

10. Почему Мировой океан нуждается в охране? Расскажите о наиболее важных экологических проблемах океана на современном этапе?

Воды суши

Вспомните! О происхождении вод суши. Почему эти воды в большинстве своем пресные? Почему они неравномерно распределены на поверхности мате­риков? От чего зависит обеспеченность той или иной территории суши водой?

Подземные воды

Подземные воды — это воды, находящиеся в почвах и горных породах верхней части земной коры. Они заполняют поры рыхлых пород и трещины твердых горных пород. Они могут быть во всех трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Подземные воды образуются главным образом за счет просачива­ния вглубь атмосферных осадков во время дождей или таяния снега и льда. Часть подземных вод возникает в результате кон­денсации водяного пара, который попадает в земную кору из атмосферы или выделяется из магмы. На равнинах, сложенных осадочными горными породами, обычно чередуются слои, обла­дающие различной водопроницаемостью. Одни из них легко про­пускают воду (пески, галечники, гравий) и называются поэтому водопроницаемыми, другие задерживают воду (глина, кристалличе­ские сланцы) и называются водонепроницаемыми, или водоупорны­ми. На водоупорных породах просачивающаяся вниз вода задержи­вается, заполняет промежутки между частицами вышележащей во­допроницаемой породы и образует водоносный горизонт. Таких горизонтов в одной и той же местности может быть несколько, иногда до 10—15. Вода глубоких водоносных горизонтов в боль­шинстве случаев образовалась в период формирования тех осадоч­ных горных пород, в которых они заключены. По условиям залега­ния подземные воды подразделяются на почвенные, грунтовые и межпластовые.

Почвенные воды, как свидетельствует их название, заключены в почвах. Обычно они не заполняют всех промежутков между частицами почвы. Почвенные воды могут быть как свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяже­сти, так и связанными, удерживаемыми молекулярными силами. Подземные воды, образующие водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое, называются грунтовыми. Ниже­лежащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водо­упорными слоями, называются межпластовыми. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повы­шается после выпадения осадков или таяния снега, то понижа­ется в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Различна глубина залегания грунтовых вод в разных природ­ных районах. Она в первую очередь определяется климатическими условиями: в степных, полупустынных и пустынных ландшафтах грунтовые воды залегают значительно глубже, чем в лесных и тундровых ландшафтах. Большое влияние на глубину залегания грунтовых вод оказывает степень расчленения территории. Чем сильнее и глубже расчленение местности реками, балками и овра­гами, тем глубже находятся грунтовые воды.

В отличие от грунтовых уровень межпластовых вод более пос­тоянен, он меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Если межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением, они называются напорными. Напором обладают все воды, заключен-­

ные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах. Вскрытые скважинами, эти воды поднимаются вверх и при доста­точной высоте напора изливаются на поверхность или фонтани­руют. Такие воды называются артезианскими (рис. 13).

Подземные воды медленно перемещаются по уклону водонос­ного пласта. В речных долинах, балках, оврагах слои могут вскры­ваться (обычно это грунтовые воды), образуются естественные их выходы на земную поверхность — источники, или родники. Своеобразный тип источников — гейзеры, периодически выбрасы­вающие горячую воду и пар на высоту до 60 м. Они образуются в основном в областях современного вулканизма, где близко от поверхности залегает раскаленная магма. Гейзеры встречаются в США, СССР (на Камчатке), в Исландии, Новой Зеландии.

Подземные воды различны по химическому составу и темпера­туре. Верхние горизонты подземных вод обычно пресные (до 1 г/л) или слабоминерализованные, глубокопогруженные гори­зонты нередко значительно минерализованы (до 35 г/л и более). По температуре они подразделяются на холодные (до +20 "С) и термальные (от +20 до +100°С). Термальные воды обычно отличаются высоким содержанием различных солей, кислот, металлов, радиоактивных и редкоземельных элементов.

Подземные воды имеют большое значение в природе и хозяй­ственной деятельности человека. Это важнейший источник питания рек и озер, при участии подземных вод формируются карстовые и оползневые формы рельефа, они

Рис. 13. Схема строения артезианского бассейна:

1— межпластовые воды в песках, 2 — водоупорные породы, (глины), 3 — родник, 4 — уровень напорных меж­пластовых вод, 5— фонтанирующая скважина

снабжают растения влагой и растворенными в них элементами питания. При близком залегании от поверхности подземные воды могут вызывать процессы забола­чивания. Они широко используются человеком для хозяйственно-бытовых, промышленных и сельскохозяйственных целей.* Из тер-мальных вод получают большое количество различных химиче­ских веществ (йод, глауберову соль, борную кислоту, различные металлы). Тепловая энергия подземных вод расходуется для обогрева зданий, теплиц, получения электроэнергии, наконец, подземные воды применяются для лечения целого ряда заболева­ний человека.

Дата добавления: 2014-12-26