Мировой океан
Мировой океан — это водная оболочка Земли, которая занимает 71% ее поверхности - 361,1 млн км2. Общий объем мирового океана — около 1,34 млрд км3. В Северном полушарии на долю океана приходится 61% поверхности, в Южном — 81%. По своим физическим, химическим, биологическим особенностям Мировой океан представляет единое целое, но разнообразен по многим характеристикам — климатическим, динамическим, оптическим, элементам водного режима и др.
По совокупности признаков водная оболочка Земли подразделяется на несколько океанов, которые ограничены береговой линией материков. Канонически признано существование четырех океанов: Тихого, Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океана. Многие ученые признают существование еще одного — Южного океана, омывающего берега Антарктиды. Впервые он был выделен в 1650 году голландским ученым Б. Варениусом, который предложил деление Мирового океана на пять отдельных частей — океанов. Южный океан — это часть Мирового океана, прилегающая к Антарктиде. В 1845 году Королевским географическим обществом Великобритании он был назван Антарктическим, и под этими двумя именами до 1937 года выделялся Международным гидрографическим бюро. Основанием для выделения Южного океана служат особые очень суровые климатические и гидрологические условия в этом регионе, повышенная ледовитость, общность циркуляции поверхностного слоя вод и др.
Океаны влияют на формирование природных процессов на континентах. Визуальные наблюдения космонавтов за океанами подтвердили индивидуальность каждого из океанов, например, каждый из них имеет специфическую окраску. Атлантический океан видится из космоса голубым, Индийский — бирюзовым, особенно у берегов Азии, а Северный Ледовитый океан — белым.
Климатические и гидрологические условия океана отличаются специфическими чертами, но неразрывно связаны с прилегающими регионами Тихого, Атлантического и Индийского океанов.
Соленость Мирового океана
По структуре морская вода — полностью ионизированный однородный раствор. Его соленость определяется присутствием в растворенном состоянии галоидов, сульфатов, карбонатов натрия, калия, магния и кальция.
В среднем соленость Мирового океана равна 35%о, это значит, что в каждом литре морской воды растворено 35 граммов солей. Соленость колеблется в широких пределах в зависимости от уровня испарения и объемов речного стока. В том случае, когда речной сток в морях преобладает, соленость падает ниже среднего значения. Например, в Балтийском море она равна 6—11%о. Если преобладает испарение, то соленость поднимается выше среднего значения. В Средиземном море она колеблется от 37 до 38 %о, а в Красном море составляет 41%о. Самой высокой соленостью обладают Мертвое море и некоторые соленые и горько-соленые озера (Эльтон, Баскунчак и др.).
В океанской воде растворены газы: N2, O2, СO2, Н2S и др. Благодаря высокой горизонтальной и вертикальной гидродинамике, обусловленной разностью температур, плотности и солености, происходит перемешивание атмосферных газов. Изменение их содержания связано с жизнедеятельностью организмов, подводным вулканизмом, химическими реакциями в толще воды и на дне, а также интенсивностью выноса взвешенного или растворенного вещества с материков.
Для некоторых полузамкнутых частей Мирового океана — Черного моря или Оманского залива — характерно сероводородное заражение, которое распространяется с глубин от 200 м. Причиной такого заражения являются химические реакции, приводящие к восстановлению сульфатов, которые происходят в осадках с участием анаэробных бактерий.
Большое значение для жизнедеятельности морских организмов имеет прозрачность воды, т. е. глубина проникновения солнечного света на глубину. Прозрачность зависит от взвешенных в воде минеральных частиц и объема микропланктона. За условную прозрачность океанской воды принимают глубину, на которой белый диск, так называемый диск Секки, диаметром 30 см становится невидимым. Условная прозрачность (м) частей Мирового океана различна.
Температурный режим Мирового океана
Определяется температурный режим океана поглощением солнечной радиации и испарением водяного пара с его поверхности. Средняя температура Мирового океана равна 3,8°С, максимальная, 33°С, установлена в Персидском заливе, а минимальные температуры -1,6; -1°С характерны для полярных областей.
К океанскому дну примыкает придонный пограничный слой, в котором зафиксированы низкие температуры, меняющиеся в зависимости от географического положения от 0,3 до -2 °С.
В зависимости от температур меняется плотность океанской воды. Ее средняя плотность в поверхностных областях составляет 1,02 г/см3. С глубиной по мере понижения температуры и увеличения давления плотность возрастает.
Течения Мирового океана
В результате действия сил Кориолиса, разности температур, колебания атмосферного давления, взаимодействия с подвижной атмосферой возникают течения, которые подразделяются на дрейфовые, градиентные и приливные. Кроме них для океана характерны синоптические вихри, сейши и цунами.
Дрейфовые течения образуются под действием ветра в результате трения воздушного потока о водную поверхность. Направление течения составляет с направлением ветра угол 45°, что определяется влиянием сил Кориолиса. Характерной особенностью дрейфовых течений является постепенное затухание их интенсивности с изменением глубины.
Градиентные течения возникают в результате образования наклона уровня воды под действием ветра, дующего длительное время. Максимальный наклон наблюдается вблизи берегов. Он создает градиент давления, который приводит к появлению сгонного или нагонного течения. Градиентные течения захватывают всю толщу воды, вплоть до дна.
В Мировом океане существуют бароградиентные и конвекционные течения. Бароградиентные возникают в результате различия атмосферного давления в циклонах и антициклонах над разными участками Мирового океана. Конвекционные течения образуются из-за различия плотности морской воды на одной и той же глубине, создавая горизонтальный градиент давления.
В окраинных морях и в пределах морских мелководий существуют приливные течения. Они возникают в результате воздействия на толщу воды гравитационных полей Земли, Луны и Солнца, а также центробежной силы вращения Земли и сил Кориолиса.
В определенных областях Мирового океана обнаружены нестационарные вихреобразные возмущения воды диаметром до 400 км. Они нередко охватывают всю толщу воды и достигают дна. Скорость их составляет несколько сантиметров в секунду. Среди них выделяют фронтальные вихри, возникающие при отсечении изгибов и завихрений от основного потока, и вихри открытого океана.
Цунами — волны, вызванные землетрясениями на морском или океанском дне. Длина волны составляет от нескольких десятков до сотен километров с периодом от 2 до 200 мин и скоростью в открытом океане до 1000 км/ч. В открытом океане волны цунами бывают высотой около метра и могут быть даже не замечены. Однако в мелководьях и у берегов высота волн достигает 40—50 м.
Сейши — стоячие волны замкнутых водоемов, характерны только для внутренних морей. Вода в них колеблется с амплитудой до 60 м. Причинами сейш являются приливные явления или сильный ветер, приводящий к сгонам и нагонам, а также резкие изменения атмосферного давления.
Биопродуктивность Мирового океана
Мировой океан обеспечивает жизнь населяющим его организмам, давая им тепло и пищу. Каждый представитель этих весьма обширных экосистем (планктон, нектон и бентос) развивается в зависимости от температурного, гидродинамического режимов и наличия питательных веществ. Характерный пример прямого воздействия на жизнь морской биоты — температурный фактор. У многих морских организмов сроки размножения приурочены к определенным температурным условиям.
В океанских водах оно увеличивается на одну атмосферу на каждые 10 метров глубины. У обитателей больших глубин исчезает пестрота окраски, они становятся однотонными, утоняется скелет, а с определенных глубин (глубже 4500 м) полностью исчезают формы с известковой раковиной, которые заменяются организмами с кремнеземным или органическим скелетом. Сильно влияют на жизнь и распределение морской биоты поверхностные и глубинные течения.
Биопродуктивность определяется биомассой животных, водных растений и микроорганизмов, живущих в толще воды. Суммарная биомасса в Мировом океане превышает 3,9*109 т. Из них на шельфе содержится около 0,27*109 т., в зарослях коралловых рифов и водорослях — 1,2*109 т., в эстуариях — 1,4*109 т., а в открытом океане — 1*109 т. В Мировом океане находится около 6 млн т. растительного вещества, главным образом в виде фитопланктона, и около 6 млн т. зоопланктона.
Максимальной биопродуктивностью обладают мелководья и подводные морские дельты, располагающиеся в тропических областях. Значительную биологическую продуктивность имеют места выхода на поверхность океанов подводных течений, выносящих с глубин от 200 м воды, обогащенной фосфатами, нитратами и другими солями. Эти области называются зонами апвеллинга. В местах выхода таких течений, как, например, в Бенгальском заливе, вдоль побережий Перу, Чили и Антарктиды, бурно развивается зоопланктон.
Экологические функции Мирового океана
Обширные экологические функции Мировой океан выполняет путем активного взаимодействия водной среды с атмосферой, литосферой, материковым стоком и с населяющими его просторы организмами.
Динамика вод Мирового океана — одна из составляющих частей экологической функции Мирового океана. Деятельность поверхностных и глубинных течений связана с различным температурным режимом и с характером распределения поверхностных и придонных температур, особенностями солености, плотности и гидростатического давления. Землетрясения, цунами вместе с штормами и сильными волновыми перемещениями воды участвуют в широко распространенной морской абразии береговых областей.
Велика ресурсная роль Мирового океана. Сама по себе морская вода независимо от степени ее солености является природным сырьем, которое в разных формах используется человечеством. Мировой океан — своеобразный аккумулятор теплоты. Медленно нагреваясь, он медленно отдает теплоту и тем самым является важнейшим компонентом климатообразующей системы, в которую, как известно, входят атмосфера, биосфера, криосфера и литосфера.
Взаимодействие поверхности Мирового океана с атмосферой, приводит к возникновению погодных явлений. Над океанами рождаются циклоны, которые переносят влагу на континенты. В зависимости от места своего рождения циклоны делятся на циклоны тропических и внетропических широт. Самыми подвижными являются тропические циклоны, которые нередко становятся источниками сильных стихийных бедствий, охватывающих обширные регионы. К ним относятся тайфуны и ураганы.
Мировой океан в силу своих физико-географических особенностей, минерального состава вод и равномерного распределения температур и воздушной влаги играет рекреационную роль. Морской воздух благодаря высокому содержанию определенных ионов и морская вода, которая по своему химическому составу близка к составу плазмы крови, играют большую лечебную роль. Благодаря бальнеологическим и микроминеральным качествам морские акватории служат прекрасным местом отдыха и лечения людей.
