Свойства океанической воды (температура, состав, соленость, зональные особенности).

Поверхностные воды океанов имеют неодинаковую температуру и распределяются в соответствии с географической широтой. Это связано с различным количеством поступающего от Солнца тепла. Можно отчетливо пронаблюдать наиболее высокие значения температуры (+28-29°С) на экваторе и их понижение при приближении к полюсам. Близость холодной Антарктиды влияет на скорость понижения температур. К югу понижение идет намного быстрее, чем к северу.

На температуру океанических вод также оказывают значительное влияние течения. От экватора теплыми течениями уносятся воды в сторону умеренных широт. Этот фактор способствует более равномерному распределению температур во всех водных массах.

Средняя температура поверхностных вод Мирового океана составляет 17,5°С, это с учетом того, что самая высокая температура поверхности воды измеряется в Тихом океане (19,4°С), а наиболее низкая - в Северном Ледовитом океане (чуть выше 1°С).

Физико-химический состав. Морская вода представляет собой сильно разбавленный раствор минеральных солей, разнообразных газов и органического вещества, содержащего в своем составе взвеси как органического, так и неорганического происхождения. В морской воде постоянно протекают череда физико-химических, эколого-биологических процессов, которые оказывают непосредственное влияние на изменение общего состава концентрации раствора.

На состав и концентрацию минеральных и органических веществ в океанической воде оказывают активное воздействие притоки пресных вод, впадающих в океаны, испарение воды с поверхности океана, выпадение на поверхность Мирового океана атмосферных осадков, процессы образования и таяния льда. Некоторые процессы, такие как деятельность морских организмов, образование и распад донных отложений, направлены на изменение содержания и концентрации в воде твердых веществ и, как следствие, на изменение соотношения между ними. Дыхание живых организмов, процесс фотосинтеза и деятельность бактерий оказывают воздействие на изменение концентрации в воде растворенных газов.

Несмотря на это, все указанные процессы не нарушают концентрацию солевого состава вод в отношении главных элементов, входящих в раствор. Соли и другие растворенные в воде минеральные и органические вещества находятся преимущественно в виде ионов. Состав солей разнообразен, в океанической воде встречаются практически все химические элементы, однако основную массу составляют следующие ионы: Cl, Na+, SO4, Mg2+ Ca2+ K HCO3, CO, Br, H2BO3. В наибольших концентрациях в морских водах содержится хлор – 1,9%, натрий – 1,06%, магний – 0,13%, сера – 0,088%, кальций – 0,040%, калий – 0,038%, бром – 0,0065%, углерод – 0,003%. Содержание иных элементов является незначительным и составляет порядка 0,05%. Общая масса растворенного в Мировом океане вещества составляет более 50000 т.

В водах и на дне Мирового океана были обнаружены драгоценные металлы, однако концентрация их незначительна и соответственно добыча их нерентабельна. Океаническая вода по своему химическому составу разительно отличается от состава вод суши. Концентрация солей и солевой состав в различных частях Мирового океана неоднородна, однако наибольшие различия показателей солености наблюдаются в поверхностных слоях океана, что объясняется подверженности влияния различных внешних факторов.

Основным фактором, вносящим коррективы в концентрацию солей вод Мирового океана, являются атмосферные осадки и испарение с поверхности воды. Наименьшие показатели солености на поверхности Мирового океана наблюдаются в высоких широтах, так как данные регионы обладают превышением осадков над испарением, значительным речным стоком и таянием плавучих льдов. Приближаясь к зоне тропиков уровень соленость возрастает. В экваториальных широтах число атмосферных осадков возрастает, и соленость здесь вновь уменьшается. Распределение солености по вертикали различно в разных широтных зонах, однако глубже 1500 метров, соленость остается практически постоянной и не зависит от широты.

Также, помимо солености, одним из основных физических свойств морской воды является ее прозрачность. Под прозрачностью воды понимают ту глубину, на которой белый диск Секки диаметром 30 сантиметров перестает быть видимым невооруженным глазом. Прозрачность вод зависит, как правило, от содержания в воде взвешенных частиц различного происхождения.

Цвет или цветность вод во многом зависит также от концентрации в воде взвешенных частиц, растворенных газов, прочих примесей. Цвет способен изменяться от голубых, бирюзовых и синих оттенков в чистых тропических водах до сине-зеленых и зеленоватых и желтоватых оттенков в прибрежных водах.

Движение вод в Океане (волнения, течения – характеристика по продолжительности, по глубине расположения, по температурному признаку, по происхождению, примеры, значение).

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

Волнение — это колебательное движение. Наблюдателю кажется, что волны бегут по поверхности моря, а в действительности движения воды в горизонтальном направлении не происходит. Водная поверхность при волнении колеблется вверх-вниз от среднего уровня, около положения равновесия. Всякая волна представляет собой соединенное возвышение и углубление.

Основные части волны: гребень — наиболее высокая часть волны; подошва — наиболее низкая часть волны; склон — профиль между гребнем и подошвой волны. Основные характеристики волны: высота; длина; крутизна. По происхождению различают следующие типы волн: волны трения (ветровые и глубинные), анемобарические, сейсмические, сейши, приливные волны.

 

Ветровые волны возникают вследствие трения на границе воздуха и воды. Ветер повсюду служит главной причиной возникновения волн. Наибольшую повторяемость в Мировом океане имеют волны высотой менее 2 м. Но в штормовых областях, которыми являются северные части Тихого и Атлантического океанов и особенно сплошное водное кольцо к югу от 40° ю. ш. (так называемые сороковые «ревущие широты»), высота волн в течение всего года превышает 3 м. В антарктических водах зарегистрирована волна высотой около 30 м. Когда ветер стихает, волнение приобретает характер зыби — волнения по инерции. У таких волн небольшая высота при очень большой длине (сотни метров), и в открытом океане они незаметны. Но при встрече отлива с зыбью, идущей со стороны моря, близ берегов возникает толчея опасных пирамидальных волн, называемая сулой. При сильных ветрах гребень волны может запрокидываться, образуя белые барашки из пены — пузырьков воздуха. Особенно существенные деформации приобретает форма волны близ берегов на мелководьях: из-за трения о дно длина волн уменьшается, а высота и крутизна возрастают, гребень волны запрокидывается, и часть воды получает поступательное движение. Это явление называется прибой. У глубоких крутых берегов волна разрушается иначе, чем на мелководьях. Она ударяется о высокий берег, происходит взброс воды на высоту 50—60 м, и от колоссальной силы удара скалы разрушаются. Ветром обусловливаются и долгопериодичные колебания воды в прибрежной зоне — ветровые сгоны и нагоны. Сгоны возникают при ветрах, устойчиво дующих от берега, нагоны, наоборот, — к берегу. В первом случае уровень моря устойчиво падает на тот период, пока дует ветер с суши, во втором, наоборот, повышается, вызывая затопление прибрежных территорий. Сгоны и нагоны могут быть устойчивыми, например, в зонах постоянно дующих пассатов, или временными, возникающими только при благоприятных синоптических условиях, например при прохождении циклонов.

Глубинные (внутренние) волны возникают на границах двух слоев воды с разными свойствами (соленость, температура, плотность).

Анемобарические волны возникают в связи с быстрым изменением атмосферного давления в местах прохождения циклонов, особенно тропических.

Сейсмические волны, или цунами, — это волны, вызываемые подводными и прибрежными землетрясениями силой более 6 баллов и неглубоким (до 40 км) расположением их очагов, а также извержениями вулканов. В океане они почти неощутимы, поскольку высота их менее 1 м, а длина до 600 км. Однако у них огромная скорость распространения — 400—800 км/ч. Высота цунами у побережий достигает 10 — 20 м, в исключительных случаях в узких заливах — до 35 м, и к побережью волны подходят группами. Сначала перед цунами море отступает на сотни метров, оставляя, а потом волны с огромной скоростью с интервалом 15 — 20 мин «набрасываются» на побережье. Самые активные зоны зарождения цунами связаны с сейсмическим поясом Тихого океана.

Сейши — это стоячие волны, которые возникают в заливах и внутренних морях под влиянием резкого нарушения равновесия вод из-за колебания давления, обильных осадков в одной части акватории, быстрой смены направления или скорости ветра. При этом наблюдаются вертикальные колебания уровня поверхности: в одном месте вода опускается, в другом — поднимается, а линию, вдоль которой колебаний не происходит, называют узловой.

Приливные волны проявляются в периодических колебаниях уровня моря и горизонтальном поступательном движении воды в форме приливных течений в прибрежных частях океанов. Закономерное периодическое повышение уровня моря от самого низшего положения (малая вода) до наивысшего (полная вода) — это прилив, а от полной до малой воды — отлив. Разность уровней полной и малой воды называют величиной прилива. В открытом океане величина приливов не превышает одного метра. У побережий картина приливов усложняется под влиянием конфигурации берега, рельефа дна, глубины и т. д. Приливные волны заходят в реки на десятки — сотни километров вверх по течению. Крутую приливную волну, бегущую вверх по реке, называют бор.

Морские течения — горизонтальные поступательные движения водных масс в океанах и морях, характеризующиеся определенным направлением и скоростью. Они достигают нескольких тысяч километров в длину, десятков — сотен километров в ширину, сотен метров в глубину. Вода морских течений отличается от окружающей по температуре, солености, цвету и другим физико-химическим свойствам.

Морские течения классифицируют по ряду признаков.

По продолжительности существования (устойчивости) выделяют постоянные, периодические и временные течения. Из классификаций по физико-химическим свойствам наиболее важная по температурному признаку — теплые, холодные и нейтральные течения. По солености бывают опресненные течения (например, Лабрадорское) и осолоненные (например, Норвежское). По глубине расположения в толще воды различают течения поверхностные (обычно до глубины 200 м), подповерхностные, которые, как правило, имеют направление, противоположное поверхностному (например, под южными пассатными течениями экваториальные противотечения: Кромвел-ла в Тихом океане, Ломоносова в Атлантическом, Тареева в Индийском), глубинные, придонные.