Тема 5. Движение вод океана

Вся масса океанских вод непрерывно движется, происходят изменения и колебания уровенной поверхности. Это обеспечивает постоянное перемешивание воды, перераспределение тепла, солей, газов. При этом отдельные частицы воды совершают поступательные и колебательные движения. Динамические явления в океане подразделяются на волны, приливы-отливы и течения. Постоянные поверхностные течения образуют круговороты - макроциркуляции.

Волнение - результат нарушения равновесия уровенной поверхности и стремления силы тяжести восстановить это равновесие. По происхождению волны бывают:

o ветровые (волны трения)

o приливные (образуются под действием притяжения Луны и Солнца)

o анемо-барические (образуются в областях тропических циклонов и движутся вместе с ними в сторону суши, приводя к наводнениям)

o сейсмические (цунами)

o корабельные

o нагонные волны в устьях рек

Волны, возникающие и существующие под непосредственным воздействием вызывающих их сил, называются вынужденными или связанными. Волны, продолжающие существовать и двигаться некоторое время после того, как вызвавшая их сила прекратила действие, называют свободными. Волны бывают также: поступательные, стоячие и поступательно-стоячие. По размерам волны бывают короткие (в местах с небольшой глубиной) и длинные (в открытом океане). По расположению волны бывают поверхностные и глубинные (на границе между слоями с различной плотностью).

Волна имеет следующие элементы:

o высота волны - разность отметок гребня и подошвы волны

o длина волны - расстояние между двумя соседними гребнями или подошвами

o крутизна волны - тангенс угла наклона профиля волны к горизонту

o период волны - промежуток времени между двумя последовательными прохождениями гребней через одну точку пространства

o частота волны - величина, обратная периоду волны

o фазовая скорость - скорость распространения волнового профиля

Волна имеет фронт и направление распространения (луч). Наивысшие ветровые волны возникают в открытом океане южных широт (высота 13-15м, длина 400м, скорость 20м/с, период 20с.). В морях волны меньше. Волнам в океане присущи все свойства волн - интерференция (наложение волн, идущих от разных источников), рефракция (разворот волны фронтом параллельно берегу), дифракция (распространение волн на закрытые участки акватории при обходе мысов, выступов берега). Волнение оценивается по 10-бальной шкале (0 баллов - волнение отсутствует, 9 баллов - исключительное волнение, высота волн более 11м). Наиболее часты сильные волнения на широтах 40⁰, средняя высота волн Мирового океана - менее 2м (66% всех волн), повторяемость очень высоких волн более 6м невелика (8%).

Особую группу волн образуют сейши - стоячие свободные волны в закрытых и полузакрытых водоемах, вызванные резким нарушением равновесия вод под воздействием:

o перепада атмосферного давления

o сгонно-нагонных явлений

o быстрой сменой или затуханием ветра

o обильным выпадением осадков в одном из районов бассейна

При этом создается наклон уровенной поверхности, что приводит к колебательному процессу всей водной массы. Линия, вдоль которой не происходят колебания, называется узловой линией. Сейши бывают поверхностные и внутренные (на границе между слоями разной плотности).

Приливы и отливы в Мировом океане - это волновые движения, возникающие под воздействием приливообразующих сил Луны и Солнца. Высота прилива - разница отметок наивысшего и наинисшего положения уровня. Часть берега, периодически затапливаемая в течение приливов, называется полосой осушки. Распространение воды на полосу осушки - приливное течение. Период прилива включает промежуток времени между последовательными моментами высокой воды.

Высота приливов и их период могут колебаться значительно в одной и той же точке. По периоду различают приливы суточные, полусуточные и даже четвертьсуточные, по высоте - правильные и неправильные. Неравенство высоты и периодов прилива объясняется фазой Луны (сизигийные приливы высокие, квадратурные - низкие, в полнолуние приливы полусуточные, в новолуние - суточные и наиболее высокие), склонением Луны - ее наивысшим положением то в северном, то в южном полушарии (тропическое неравенство, при высоком склонении Луны приливы тропические, при малом - равноденственные), расстоянием от Луны до Земли (параллактическое неравенство). Кроме того, на высоту приливов влияют форма береговой линии и строение дна береговой зоны. Вязкость воды вызывает запаздывание прилива вслед за прохождением Луны (лунный промежуток). В прибрежных районах Мирового океана преобладают полусуточные приливы с высотой 4-6м, особенно высоки они в узких заливах с крутыми стенками (16-18м - залив Фанди). В открытом океане прилив не превышает 1м. Приливная волна имеет огромную энергию и может быть использована.

Особое место занимают приливные явления в устьях рек. Прилив в устье распространяется вверх по течению. Так, на Амазонке приливы заметны на расстоянии 1400км от устья и идут в виде крутой волны навстречу течению. Такое явление называется бора или маскарэ. Причем морская вода более соленая и плотная идет по дну, пока речное течение не преодолеет прилив.

Приливные течения - это горизонтальные периодические возвратно-поступательные движения воды со сменой направления и скорости. Вдали от берегов приливные течения имеют незначительные скорости, но в прибрежных зонах, особенно в проливах, заливах и устьях они достигают значительных скоростей.

Течения - поступательные горизонтальные движения воды. Выделяют по происхождению течения:

o за счет сил трения - фрикционные (ветровые - образуются ветрами непостоянными переменного направления, дрейфовые - образуются господствующими ветрами постоянного направления)

o градиентно-гравитационные, возникающие в результате перепада какого-либо фактора (плотностные, соленостные, стоковые - при перепаде уровня воды и наклоне уровенной поверхности, компенсируют убыль воды из какой-либо части Мирового океана)

o инерционные - остаточные течения после прекращения действия возбуждающих течение факторов

o приливно-отливные течения

По устойчивости течения бывают периодические, постоянные, временные (случайные). По расположению они бывают поверхностные, глубинные, придонные, прибрежные, течения открытого моря. По физико-химическим свойствам: теплые, холодные, нейтральные, опресненные, осолоненные. По характеру движения: прямолинейные, криволинейные, циклонические, антициклонические. Под каждым поверхностным течением на определенной глубине под действием силы Кориолиса формируется глубинное течение противоположного направления. Общая схема течений Мирового океана формируется под влиянием взаимодействия океана и атмосферы. Океан и атмосфера образуют единую систему. В тепловом отношении активнее океан, а в динамическом отношении активнее атмосфера. Это обусловлено соотношением масс оболочек и их плотностью.

Дата добавления: 2015-04-30