Океаническое течение — ocean current

Цунами

Определение цунами переводится с японского языка, как
«волна, пришедшая в бухту, залив». Вода в океане или вода в море может подвергаться
воздействию не только ветра, но и влиянию процессов, происходящих в земной
коре. Смещения тектонических плит и извержения подводных вулканов – некоторые
причины, чем обусловлено движение воды в океане, они вызывают движение всей
толщи воды, образуя огромные волны. Возникающие и гаснущие вдали об берега, они
несут опасность только для кораблей и лодок, находящихся рядом. Но при
продвижении волны в направлении материка, цунами могут нанести большой вред
прибрежным городам.

Скорость движения волн цунами способно достигать до 800 км в
час. При приближении к материку гребень волны становится выше за счет
торможения подошвы о дно и достигает нескольких десятков метров.

Глубинные течения

Довольно длительное время учёные считали, что глубинные океанские воды почти неподвижны. Но вскоре специальные подводные аппараты обнаружили на большой глубине как медленно, так и быстротекущие водные потоки.

Подобное движение водных потоков, но уже в Атлантическом океане, нашли советские учёные: ширина течения Ломоносова составляет около 322 км, а максимальная скорость в 90 км/сутки была зафиксирована на глубине около ста метров. После этого был обнаружен ещё один подводный поток в Индийском океане, правда, скорость его оказалась намного ниже – около 45 км/сутки.

Открытие этих течений в океане послужило поводом к возникновению новых теорий и загадок, основной из которых является вопрос – почему они появились, как сформировались, а также вся ли площадь океана охвачена течениями или существует точка, где вода неподвижна.

Реки посреди океана

Океаническими или морскими течениями называют крупномасштабные перемещения водных масс Мирового океана со скоростью от 1 до 9 км/ч. Движутся эти потоки не хаотично, а в определённом русле и направлении, что является главной причиной того, почему их иногда называют реками океанов: ширина самых крупных течений может составлять несколько сотен километров, а длина достигать не одну тысячу.

Установлено, что водные потоки движутся не прямо, а отклоняясь немного в сторону, подчиняются силе Кориолиса. В Северном полушарии почти всегда движутся по часовой стрелке, в Южном – наоборот. В то же время течения, находящиеся в тропических широтах (их называют экваториальными или пассатными), перемещаются в основном с востока на запад. Самые сильные течения были зафиксированы вдоль восточных берегов континентов.

Водные потоки циркулируют не сами по себе, а их приводит в движение достаточное количество факторов – ветер, вращение планеты вокруг своей оси, гравитационные поля Земли и Луны, рельеф дна, очертания материков и островов, разница температурных показателей воды, её плотности, глубины в различных местах океана и даже её физико-химический состав.

Из всех видов водных потоков наиболее выражены поверхностные течения Мирового океана, глубина которых нередко составляет несколько сотен метров. На их возникновение повлияли пассатные ветра, постоянно движущиеся в тропических широтах в западно-восточном направлении. Эти пассаты формируют возле экватора огромные потоки Северного и Южного Экваториальных течений. Меньшая часть этих потоков возвращается на восток, образовывая противотечение (когда движение воды происходит в противоположную от движения воздушных масс сторону). Большая часть, сталкиваясь с материками и островами, поворачивает в северную или южную сторону.

Течения в океане

Течения являются периодическими либо постоянными движениями воды в толще мирового океана. Океанические течения бывают разных видов.

В зависимости от температуры воды – холодные и теплые течения. Исходя из периодичности, выделяют периодичные, постоянные и неправильные течения.

Помимо этого существуют также подводные и поверхностные течения, которые расположены в толще океана и на его поверхности соответственно.  

Самым известным теплым течением, расположенным в Атлантическом океане является течение Гольфстрим. Оно берет свое начало в районе берегов Северной Америки и достигает Флоридского пролива. 

Зачастую в широком смысле под Гольфстримом имеется в виду система теплых течений, которые располагаются между побережьем Флориды и берегами Скандинавии.

Классификация течений

Океанические течения классифицируются по:

• глубине прохождения в толще воды;
• температурным показателям;
• длительности существования;
• факторам возникновения;
• направлению;
• характеру потока.

По температурным показателям выделяются:

• холодные (холоднее окружающей водной массы);
• теплые (теплее);
• нейтральные (поток не отличается от окружающей воды).

По направлению выделяют виды:

• зональные (устремленные в восточно-западном направлении);
• меридиональные (в юго-северном).

По длительности существования:

• устойчивые (сила и направление не меняются во времени);
• неустойчивые (сила и направление меняются);
• случайные (появляются однократно под влиянием кратковременного фактора).

По вызывающим факторам:

1. Плотностные. Более соленая и плотная вода стремится в область, где соленость ниже.
2. Сточные. Вода устремляется из зоны с высоким уровнем в зону с низким, формирует на побережье мягкие климатические условия.
3. Компенсационные. Вода возвращается в зону с низким уровнем, формирует на побережье засушливый климат.
4. Дрейфовые. Появляющиеся под влиянием постоянно существующей массы воздуха.
5. Ветровые. Формирующиеся под влиянием периодической воздушной массы.
6. Приливные и отливные. Образуемые силой притяжения спутника.

Приливное течение

По характеру потока:

• прямые;
• искривляющиеся;
• циклональные;
• антициклональные.

По нахождению под океанической поверхностью:

• поверхностные;
• глубинные.

Ученые долго полагали, что на глубине океанские воды практически неподвижны. Но научные исследования, проводимые при помощи подводных аппаратов, помогли установить наличие слабых и мощных глубинных течений, располагающихся под поверхностными.

Подводные течения не зависят от перемещения воздушных масс, а обуславливаются температурными и химическими различиями между водными массами. Холодная и соленая вода, столкнувшись с теплой и неплотной, опускается под нее, устремляется к донной поверхности. Образовавшаяся плотная и тяжелая масса движется из холодных в экваториальные широты, где устремляется вверх, становится поверхностной. Формируется глубинно-поверхностный круговорот воды. Поскольку плотный поток движется медленно, круговорот занимает несколько лет.

Причины образования течений в Мировом океане

Океанические (и морские) течения – перемещение водной массы, провоцируемое воздействием различных факторов. Средняя скорость потоков составляет 10 м/с, глубина распространения – до 300 м.

Причинами океанических течений являются следующие факторы:

• осевое вращение планеты;
• движение воздушных масс (на глубинные потоки ветер не влияет);
• гравитационная сила, связывающая планету со спутником;
• рельефные формы морского дна;
• контуры континентов;
• температурные и солевые показатели воды.

Морские течения появляются по тем же причинам, что и океанические. Но меньшее пространство акватории и меньшая глубина сокращают масштабность движения потоков воды, иногда придают им своеобразный характер. Так, в Черном и Средиземном море образуются круговые потоки, спровоцированные силой вращения Земли. В Белом море наблюдаются выраженные приливные и отливные процессы.

Самое холодное мощное течение – Западных Ветров, движущееся вокруг Антарктиды. Фактор его формирования – постоянные ветры, направленные на восток, захватывающие значительные территории от умеренного пояса до берегов покрытого льдами континента. Ширина потока достигает 2,5 тысяч км, глубина – 1 км. Ежесекундно смещается около 200 млн. тонн воды. Высокая скорость и большая глубина обусловлены отсутствием преград на пути водной массы.

Гольфстрим из космоса

Самое теплое сильное течение – Гольфстрим, начинающееся в Мексиканском заливе, несущее теплую воду из тропиков в холодные широты Атлантики. Существованием Гольфстрима обусловлен мягкий умеренный климат Европы. Ежесекундно поток несет почти 80 млн. тонн воды.

Загрязнения и экологические проблемы вод мирового океана

В наше время огромной проблемой является загрязнение вод. Главными его источниками являются выбросы бытовых и промышленных вод в Мировой океан.

Крупнейшие площади загрязнения находятся в прибрежных зонах. Помимо стоков от различных промышленных предприятий немалый вклад в загрязнение Мирового океана вносят и бытовые стоки – например, многие страны не имеют запрета на вывод системы канализации в море.

С быстрым ростом городов растут и масштабы загрязнения. Мировой океан велик, но даже ему тяжело справляться с такими количествами отходов самого разного вида. Экологи бьют тревогу: уничтожаются новые виды и подвиды животных и растений, что наносит непоправимый вред океану

.

Борьба со сбросом мусора ведётся при помощи системы труб, которая отвечает за его сброс подальше от прибрежных зон. Но проблемы это не решает. К тому же, этот способ не работает для ликвидации последствий аварий – например, на танкерах, перевозящих нефть.

Мировой океан действительно важен для планеты. И в силах людей сделать всё, чтобы он продолжал питать и оберегать Землю.

Движение воды в реках

Вода в реках движется под действием силы тяжести F’. Эту силу можно разложить на две составляющие: параллельную дну F_x и нормальную ко дну F’_y (см. рис. 68). Сила F’ уравновешивается силой реакции со стороны дна. Сила F’_х, зависящая от уклона, вызывает движение воды в потоке. Эта сила, действуя постоянно, должна бы вызвать ускорение движения. Этого не происходит, так как она уравновешивается силой сопротивления, возникающей в потоке в результате внутреннего трения между частицами воды и трения движущейся массы воды о дно и берега. Изменение уклона, шероховатости дна, сужения и расширения русла вызывают изменение соотношения движущей силы и силы сопротивления, что приводит к изменению скоростей течения по длине реки и в живом сечении.

Выделяются следующие виды движения воды в потоках: 1) равномерное, 2) неравномерное, 3) неустановившееся.
При равномерном движении скорости течения, живое сечение, расход воды постоянны по длине потока и не меняются во времени. Такого рода движение можно наблюдать в каналах с призматическим сечением.

При неравномерном движении уклон, скорости, живое сечение не изменяются в данном сечении во времени, но изменяются по длине потока. Этот вид движения наблюдается в реках в период межени при устойчивых расходах воды в них, а также в условиях подпора, образованного плотиной.

Неустановившееся движение — это такое, при котором все гидравлические элементы потока (уклоны, скорости, площадь живого сечения) на рассматриваемом участке изменяются и во времени и по длине. Неустановившееся движение характерно для рек во время прохождения паводков и половодий.

При равномерном движении уклон поверхности потока I равен уклону дна i и водная поверхность параллельна выровненной поверхности дна. Неравномерное движение может быть замедленным и ускоренным. При замедляющемся течении вниз по реке кривая свободной водной поверхности принимает форму кривой подпора. Поверхностный уклон становится меньше уклона дна (I i) (рис. 65).

Рис. 68. Схема к выводу уравнения Шези (по А. В. Караушеву).

Какая вода в океане

Воды океана по сравнению с сушей быстрее нагреваются, потому
что поглощение тепла происходит быстрее. Участвуя в тепловой регуляции планеты,
поверхность мирового океана отдает накопленное тепло в холодное время года.

Ответить на вопрос, какая вода в мировом океане более
холодная придонная или поверхностная, просто. Солнечное тепло прогревает
поверхность на несколько метров в глубину, температура этого слоя достигает
28°С, тогда как ниже одного километра может быть не более 5°С. Согласно
физическим свойствам, которые определяют, какая вода в океане легче, теплая или
холодная, конечно, теплая, поэтому она остается на поверхности и не опускается
на дно. Поскольку ответ на вопрос, какая вода в океане легче, теплая или
холодная, предполагает, что холодные воды остаются внизу, ученые утверждают, каковы
особенности слоев воды находящихся у дна океана, следующие: они легче сохраняют
углерод, а температуры воды даже в районе тропических зон не превышает 3°С.

Северную часть индийского океана называют океаном прогретых
вод из-за теплого экваториального течения, благодаря которому здесь прекрасно
себя чувствуют многочисленные виды кораллов, рыб и морских обитателей. А вот с
приближением к Южному полярному кругу воды становятся холоднее, в этих местах
можно встретить гигантские айсберги, отколовшиеся от Антарктического ледяного
щита.

Влияние океана на жизнь планеты

Роль океанических течений в жизни нашей планеты трудно переоценить, поскольку движение водных потоков непосредственно влияет на климат планеты, погоду, морские организмы. Многие сравнивают океан с огромной тепловой машиной, которую приводит в движение солнечная энергия. Эта машина создаёт беспрестанный водообмен между поверхностными и глубинными слоями океана, обеспечивая его растворённым в воде кислородом и влияя на жизнь морских обитателей.

Этот процесс можно проследить, например, рассматривая Перуанское течение, что находится в Тихом океане. Благодаря подъёму глубинных вод, которые поднимают наверх фосфор и азот, на океанической поверхности успешно развивается животный и растительный планктон, в результате чего организовывается пищевая цепь. Планктон поедает мелкая рыбка, та, в свою очередь, становится жертвой более крупных рыб, птиц, морских млекопитающих, которые при таком пищевом изобилии поселяются здесь, делая регион одним из самых высокопродуктивных районов Мирового океана.

Случается и так, что холодное течение становится тёплым: средняя температура окружающей среды повышается на несколько градусов, из-за чего на землю проливаются теплые тропические ливни, которые, оказавшись в океане, губят рыбу, привыкшую к холодной температуре. Результат плачевный – в океане оказывается огромное количество дохлой мелкой рыбы, крупная рыба уходит, рыбный промысел прекращается, птицы покидают свои гнездовья. В результате местное население лишается рыбы, урожая, который побили ливни, и прибыли от продажи гуано (птичьего помёта) в качестве удобрения. На восстановление прежней экосистемы нередко может уйти несколько лет.

Теории происхождения Мирового океана

Принято считать, что происхождение океанической воды глубинное. Согласно этой теории, она была образована во время дифференцировки первичного вещества Земли. Ныне она представляет собой раствор неорганических солей, концентрация которого сильно варьируется от региона к региону и зависит от множества внешних факторов. Этот раствор поступает к мантии планеты во время извержения вулканов по областям глубинных разломов.

Колебания уровня океанов на протяжении миллионов лет находились в зависимости от движений тектонических плит, изменениям глубины и объёма впадин, образованием и таянием на материках гигантских ледяных покровов. Для ранних периодов истории планеты хронология изменений уровня Мирового океана выяснена ещё не полностью, но последний миллион лет наивысший и самый низкий уровни воды океана имеют довольно точную датировку.

Наука, к сожалению, ещё достаточно далека от разгадки величайшей тайны в истории – тайны появления жизни. Но тщательное изучение истории Мирового океана способно пролить свет на некоторые аспекты данной проблемы. Уже полученные данные помогают в решении самых сложных задач, которые также входят в вопрос о зарождении всего  живого. Так, например, выяснена и детально изучена роль океанов в процессах биологической эволюции. Учёные весьма убедительно продемонстрировали, что зародившаяся жизнь с океанскими водами была тесно взаимосвязана: она не только зависела от них, но и стала мощным преобразователем всей Земли, поскольку из-за жизнедеятельности уже существовавших водных организмов значительно менялся качественный и количественный состав всей гидросферы.

Самые крупные споры возникают при обсуждении образования и формирования дна океана. В отношении данной проблемы разработано несколько интересных концепций. С течением времени они несколько видоизменяются, поскольку с результатами всё новых исследований приходят свежие данные о том или ином аспекте каждой, а также отпадают нежизнеспособные теории.

Так, к примеру, гипотеза о формировании рельефа дна Тихого океана в результате отрыва от Земли ещё части, которая в дальнейшем превратилась в Луну, была опровергнута. Современные представления об этом, как правило, основываются на информации об особенностях движения земной коры под океанами и распределении геофизических полей.

Морские геологи достигли невероятных успехов в изучении слоёв осадочных пород на дне, а также физический и географических условий, в которых эти слои образовывались. Дня некоторых периодов удалось просчитать температуры Мирового океана в разных его регионах, солёность воды, её циркуляцию. Стало возможным представить общую схему развития основной части гидросферы на протяжении практически всего её существования, Постепенно становятся известными многие занятные подробности, которые способствуют восполнению пробелов в знаниях об истории великого земного океана.

Виды морских волн

Волны могут проходить огромные расстояния, не изменяя формы и практически не теряя энергии, долго после того, как вызвавший их ветер утихнет. Разбиваясь о берег, морские волны высвобождают огрмную энергию, накопленную за время странствия. Сила непрерывно разбивающихся волн по-разному изменяет форму берега. Разливающиеся и накатывающиеся волны намывают берег и поэтому называются конструктивными. Волны, обрушивающиеся на берег, постепенно разрушают его и смывают защищающие его пляжи. Поэтому они называются деструктивными.

Размытый берег прибрежного посёлка

Низкие, широкие, закругленные волны вдали от берега называются зыбью. Волны заставляют частички воды описывать кружки, кольца. Размер колец уменьшается с глубиной. По мере приближения волны к покатому берегу частицы воды в ней описывают все более сплющенные овалы. Приближаясь к берегу, морские волны больше не могут замкнуть свои овалы, и волна разбивается. На мелководье частицы воды больше не могут замкнуть свои овалы, и волна разбивается. Мысы образованы из более твердой породы и разрушаются медленнее, чем соседние участки берега. Крутые, высокие морские волны подтачивают скалистые утесы у основания, образуя ниши. Утесы порой обрушиваются. Сглаженная волнами терраса — это все, что остается от разрушенных морем скал. Иногда вода поднимается по вертикальным трещинам в скале до вершины и вырывается на поверхность, образуя воронку. Разрушительная сила волн расширяет трещины в скале, образуя пещеры. Когда волны подтачивают скалу с двух сторон, пока не соединятся в проломе, образуются арки. Когда верх арки падает в море, остаются каменные столбы. Их основания подтачиваются, и столбы обрушиваются, образуя валуны. Галька и песок на пляже — это результат эрозии.

Деструктивные волны постепенно размывают берег и уносят песок и гальку с морских пляжей. Обрушивая всю тяжесть своей воды и смытого материала на склоны и обрывы, волны разрушают их поверхность. Они вжимают воду и воздух в каждую трещину, каждую расщелину, часто с энергией взрыва, постепенно разделяя и ослабляя скалы. Отколовшиеся обломки скал используются для дальнейшего разрушения. Даже самые твердые скалы постепенно уничтожаются, и суша на берегу изменяется под действием волн.
Волны могут разрушать морской берег с поразительной быстротой. В графстве Линкольншир, в Англии, эрозия (разрушение) надвигается со скоростью 2 м в год. С 1870 г., когда был построен самый большой в США маяк на мысе Гаттерас, море смыло пляжи на 426 м в глубину побережья.

Течения в Мировом океане

Морские течения являются важнейшей формой движения Мирового океана. Течение — это относительно правильное постоянное и периодическое поверхностное и глубинное перемещение водных масс в Мировом океане в горизонтальном направлении.

Такие перемещения водной массы являются очень важными и для жизни самого Мирового океана, и для его обитателей. Эти процессы сопутствуют:

• полноценному обмену вод в Мировом океане;
• переносу масс льда;
• созданию особых условий климата;
• исполняют рельефообразующую функцию;
• создают благоприятные условия обитания для функционирования биологических ресурсов океана.

Большое количество течений в Мировом океане можно разделить на группы:

• по устойчивости;
• по происхождению;
• по характеру движения;
• по глубине расположения;
• по физико-химическому составу.

По устойчивости течения разделяются на временные, периодические и постоянные.

Постоянными являются течения, которые всегда находятся в одном и том же районе океана и, почти никогда не меняют своего направления и скорости. В качестве примера можно привести Гольфстрим, пассатные течения и другие. Периодическим является такое течение, которое может изменять скорость и направление основываясь на тех изменениях, которые спровоцировали их причины. Временными называют те течения, которые образуются из-за причин носящих случайный характер (ветер).

По глубине течения разделяются на придонные, глубинные и поверхностные.

По характеру движения — на криволинейные, прямолинейные и меандрирующие. По физико-химическому составу — на распресненные, соленые, нейтральные, холодные и теплые. Характер течений формируется на соотношении температурных показателей или солености воды, которые формируют течение. При условии, что температура течения выше, чем температура окружающей водной массы, то такое течение является теплым, если ниже — теплым. По такому же принципу определяются распресненные и соленые течения.

По происхождению течения делятся на: приливно-отливные, градиентные и фрикционные.

Последние образуются из-за воздействия на водные массы ветровых сил. Фрикционные течения, которые появляются от воздействия временных ветров, называют ветровыми, а те, которые появляются от воздействия господствующих ветров — дрейфовыми. Градиентные течения делятся на: компенсационные, плотностные, сточные, стоковые и бароградиентные. Стоковые течения образуются из-за наклона уровня моря, спровоцированного впадением пресных вод из рек в Мировой океан, большим выпадением осадков из атмосферы или их масштабным испарением. Сточные течения образуются из-за наклона уровня моря, который происходит из-за впадения воды из других частей моря во время воздействия какой-то внешней силы.

Течения являются причиной снижения объема воды в одной из частей Мирового океана, вызывая в это же время увеличение в другой его части. Перепад уровней между разными частями океана сразу же активизирует соседние части, которые принимают активное участие в ликвидации данного перепада. Так, появляются компенсационные течения. Они являются течениями вторичного характера и возмещают отток воды.

Течения, которые называются приливно-отливными, появляются по причине приливообразующей силы. Самая большая скорость у таких течений появляется в узких проливах и иногда она может достигать 22 км/ч, в пределах же открытого океана она редко превышает скорость 1 км/ч. В океане очень редко можно наблюдать течение, которое обусловлено лишь одним из вышеперечисленных процессов или факторов.

Виды и классификация океанических течений

Вода в океанах находится в постоянном движении. Это вызвано притяжением Луны, поверхностным и внутренним трением, а также отклонением земной оси. Под влиянием вращения Земли эта циркуляция в южном полушарии смещается влево, а в северном- вправо.Карта движения воздушных и водных масс на планете имеет много общего. Из этого можно сделать вывод, что гидросфера и атмосфера тесно связаны между собой.

Основные океанические течения разделяются по своему происхождению, температурным показателям, устойчивости и по глубине расположения.

В зависимости от происхождения виды течений бывают:

1. Ветровое. Яркий пример — течение Западных Ветров, которое образует кольцо радиусом в 30 тыс. км вокруг Антарктиды.
2. Градиентное. Появляется по причине изменения атмосферного давления и плотности. Примером является Гольфстрим.
3. Стоковое. Возникает из-за притока пресных материковых вод в соленый океан. Самое большое из них — Обь-Енисейская циркуляция, образовавшаяся вследствие стока речных вод.
4. Приливно-отливное. Оно захватывает толщу воды до дна и располагается вдоль берегов. Такое происхождение имеет Мадагаскарский океанский поток.

Но эта классификация условна, поскольку водные потоки находятся во взаимодействии с окружающей средой и часто меняют величину солености и температуры.

Основные водные потоки

На данный момент учёные зафиксировали около пятнадцати основных океанических водных потоков в Тихом, четырнадцать – в Атлантическом, семь – в Индийском и четыре – в Северном Ледовитом океане.

А вот почти все океанические течения Индийского океана относятся к теплым или нейтральным, при этом Муссонное, Сомалийское, Западно-Австралийское и течение Игольного мыса (холодное) движутся со скоростью 70 см/сек., скорость остальных варьирует от 25 до 75 см/сек. Водные потоки этого океана интересны тем, что вместе с сезонными муссонными ветрами, которые два раза в год меняют своё направление, океанические реки также изменяют свой ход: зимой они в основном текут на запад, летом – на восток (явление, характерное только для Индийского океана).

Поскольку Атлантический океан протянулся с севера на юг, его течения также имеют меридиональное направление. Водные потоки, расположенные на севере, движутся по часовой стрелке, на юге – против неё.

Ярким примером течения Атлантического океана является Гольфстрим, который начинаясь в Карибском море, несёт тёплые воды на север, распадаясь по дороге на несколько боковых потоков. Когда воды Гольфстрима оказываются в Баренцевом море, они попадают в Северный Ледовитый океан, где охлаждаются и поворачивают на юг в виде холодного Гренландского течения, после чего на каком-то этапе отклоняются на запад и опять примыкают к Гольфстриму, образуя замкнутый круг.

Например, пассатные водные потоки перегоняют тёплые воды от западных тропических берегов к восточным, из-за чего в тропической зоне западная часть Тихого океана намного теплее противоположной стороны. А вот в умеренных широтах Тихого океана, наоборот, температура выше на востоке.