Названия морских течений. Мировой океан. Океанские течения. Классифицируются они по

Гольфстрим исчез или поменял направление. Произошло глобальное изменение климата. Человеческая цивилизация на грани исчезновения. Как относиться к этим страшилкам, известным по фильмам-катастрофам и статьям некоторых климатологов-футурологов? Чтобы это отношение выработать, стоит прежде всего разобраться в необычайно интересном феномене морских течений.

Владимир Жмур

Что вообще заставляет воду двигаться в воде? Например, ее неоднородность. Более соленая и более холодная вода тяжелее более пресной и теплой. А поскольку и соленость в разных точках Мирового океана может различаться, и поверхность моря нагревается солнцем неравномерно, в толще воды возникает градиент давлений, и точно так же, как воздух в атмосфере, вода начинает движение от зоны высокого давления к зоне низкого. Такие течения в науке называют термохалинными. Существуют и течения, вызванные перепадами уровня океана, их можно назвать баротропными. Но все же творцы самых мощных перемещений воды — ветер и сила Кориолиса.

Океан в теснине

Течения, буквально промешивающие пол-океана, — это ветровые течения. Пример — крупномасштабная циркуляция воды в северной части Атлантики. Поток, охватывающий всю верхнюю толщу вод, движется по часовой стрелке с на удивление маленькой скоростью — всего-то 1−2 см/с. Казалось бы, все просто — вдоль восточных берегов Атлантики течение движется с севера на юг, вдоль американских берегов — с юга на север. Но есть одна существенная деталь, имеющая решающее значение для климата в этой части мира. Сила Кориолиса — сила инерции, возникающая из-за вращения нашей планеты, — прижимает течение к американскому материку. Часть мощного потока океанских вод сжимается в узкой прибрежной зоне, образуя так называемое западное пограничное течение. Дальше все происходит по законам гидравлики: оказавшись в своего рода теснине, вода резко увеличивает скорость примерно до 2 м/с, то есть в сто раз. Эта мощная струя в конце концов отрывается от породившего ее кругового течения и уходит на север, становясь течением Гольфстрим.

Понятно, что даже такое мощное и быстрое океанское течение, как Гольфстрим, все равно испытывает на своем пути воздействие разнообразных сил и факторов. Оно постепенно теряет энергию, начинает петлять, создавая, подобно реке, меандры. Иногда эти меандры отрываются и формируют отдельные вихри — так называемые ринги, имеющие диаметр около 200 км. В каждый момент времени этих вихрей в Северной Атлантике существует более десятка. Если они, отделяясь, уходят на юг, то несут более холодную воду в более теплые зоны океана, если на север, то наоборот — заносят относительно теплую воду в полярные области.

Твердая вода

Вихри — постоянный спутник морских течений. Сама граница течения представляет собой фронт, то есть перепад характеристик водной среды. Он практически никогда не бывает плоскостью, перпендикулярной дну, но имеет уклон. Фронт постоянно меняет положение, и рядом с ним неизменно рождаются вихри — от гигантских, диаметром в сотни километров, до самых маленьких, какие только могут быть. Понятно, что воду закручивает одновременное действие разных сил, и здесь опять-таки не последнюю роль играет сила Кориолиса.

Как изучают океанские течения

Одним из главных инструментов изучения океанских течений стала развивающаяся с конца 90-х гг глобальная сеть роботизированных буев-поплавков ARGO. Если посмотреть на карту сети, можно увидеть, что буи равномерно распределены по всей акватории Мирового океана, кроме арктической зоны, с шагом примерно 300 км. Изначально запланированное количество в 3000 буев было достигнуто еще в 2007 году, и сейчас их количество постоянно увеличивается. Характерной особенностью роботизированного «поплавка» ARGO является его переменная плавучесть. Она достигается путем изменения эффективной плотности за счет варьирования объема аппарата. Поршень растягивает находящийся в нижней части буя резиновый мешок, и объем зонда при неизменной массе возрастает. Буй работает циклами по 10 дней. Основное время (9 дней) он работает на глубине около 1000 м, затем кратковременно опускается на 2000 м, и затем всплывает, чтобы в течение дня передать на спутник все собранные за вахту данные. На разных глубинах и на поверхности буй замеряет плотность, электропроводность и даже оптические свойства воды.

Вот интересный пример. Через Гибралтарский пролив, как и через любой узкий пролив, соединяющий два бассейна, в которых вода имеет разные характеристики, идут два быстрых встречных потока. Более легкая океанская вода вливается в Средиземное море поверху, а более тяжелая, более соленая морская, идет понизу и скапливается уже в океане на глубине порядка 1000−1200 м (именно на такой глубине средиземноморский «рассол» имеет нулевую плавучесть). Вырастает своего рода огромный «мешок», а с ним возникает разница гидростатического давления на одинаковой глубине. Теперь, казалось бы, есть все условия, чтобы возникло течение по направлению градиента давлений. Но тут и вступает в действие сила Кориолиса — она компенсирует перепад давлений, и вода, вместо того чтобы двигаться по изолинии давления, выталкивается в перпендикулярном направлении. Так в Атлантике закручивается гигантский вихрь диаметром около 100 км и толщиной метров 300. Кстати, обнаружение этого вихря и изучение его природы стало одним из последних крупных открытий в области гидрологии океана и физической географии вообще.

Еще одно необычное явление, связанное с океанскими течениями и рождаемыми ими вихрями, наблюдается между Индийским океаном и Атлантикой. Агульясское течение, идущее вдоль восточноафриканского берега на юг, у побережья ЮАР (то есть там, где кончается африканский континент) делает левый поворот и вновь направляется на восток, в Индийский океан. В этом месте от него отрываются вихри, уходящие в сторону Атлантики. Эти водовороты существуют долго, до трех лет, пока их не выносит к берегам Южной Америки, где вихри постепенно перемалываются прибрежными течениями. Эти образования играют большую роль в процессе обмена водой и разнообразным биоматериалом между двумя океанами. Удивительный момент заключается, однако, в том, что сами эти вихри имеют ничтожную толщину по сравнению с диаметром. Фактически это тонкие водяные диски, крутящиеся по поверхности океана. Что же им придает такую невероятную живучесть? Ведь вращение одной вязкой жидкости в другой неизбежно должно было бы привести к торможению и распаду вихря. Исследователям удалось выяснить, что в момент образования — еще внутри Агульясского течения — эти вихри приобретают свойства, характерные для вращения… твердого тела. Именно благодаря таким уникальным физическим характеристикам диск из воды Индийского океана достигает американских берегов.

Конструкция буя несложна и включает в себя антенны, блок управления, элементы питания, а также гидравлическую систему, позволяющую варьировать плавучесть аппарата за счет изменения эффективной плотности.

Хранители цивилизации

Истории с вихрями наглядно демонстрируют, что Мировой океан наполнен разнообразными и иногда причудливыми движениями. Свои особенности имеют течения экваториальной области, где практически не действует сила Кориолиса. Исключительное значение для формирования климата на Земле имеет Антарктическое циркумполярное течение — единственное по‑настоящему замкнутое океанское течение на планете. У него есть некий северный аналог, однако в него временами заходит и точно так же выходит атлантическая вода, тогда как в Антарктике ветер гонит воду бесконечным кругом.

Но все же самые мощные течения на Земле — это западные пограничные, порождаемые, как уже говорилось, ветром и действием силы Кориолиса. В Южном полушарии их мощь не так впечатляет (возможно, из-за влияния Антарктиды), но в Северном Гольфстрим в Атлантике и Куросио в Тихом океане оказывают решающее влияние на климат, хозяйство, а значит, и всю человеческую цивилизацию. Очень трудно себе представить, по крайней мере при нынешней конфигурации океанов и континентов, что механизм, порождающий Гольфстрим, вдруг даст сбой. Другое дело — распределение его энергии.

Буй Argo работает на глубинах до 2000 м, что позволяет промерять всю толщу воды, которую несут с собой крупные океанские течения. Буй запрограммирован на десятидневные циклы, по окончании каждого из них идет переброска данных на спутник.

В Северной Атлантике Гольфстрим ветвится: один поток поворачивает на юг и греет Европу, другой уходит в Северный Ледовитый океан, превращая Мурманск в круглогодичный незамерзающий порт. Еще одна ветвь идет к Исландии, а затем поворачивает в сторону Североамериканского континента. Характер ветвления зависит от распределения градиентов давления в этой части Мирового океана. Если предположить, что течение усилит свою ветвь, направленную к Европе, а поток, идущий в Баренцево море, иссякнет, в Европе станет жарче, а вот в России может существенно расшириться зона вечной мерзлоты.

Если же случится наоборот, по Темзе зимой снова будут ездить на санях, зато растают льды Северного Ледовитого океана. Этот океан подключится к общей системе обмена энергией между атмосферой и Мировым океаном, создаст новые ветры, которые, в свою очередь, наверняка изменят картину морских течений. Сдвиги климата в этом случае могли бы оказаться труднопредсказуемыми. Остается лишь главный вопрос: насколько это реально?

Самая мощная цикруляция в мировом океане вызвана действием ветром. Медленные кольцеобразные течения, существующие как в Северном, так и в Южном полушариях, основательно перемешивают воду в океанах.

Главная опасность, о которой можно было бы говорить, — это таяние ледяного панциря Гренландии, что привело бы не только к повышению уровня Мирового океана, но и наверняка к изменению направления течений. Тут с Гольфстримом и могла бы случиться беда. Что ж, ледники Гренландии действительно потихоньку тают, однако ничего такого, что бы сулило глобальные катастрофические последствия в ближайшем будущем, пока не происходит. А дальше?

А дальше все упирается в надежность предлагаемых разными группами исследователей моделей прогнозирования. Одни абсолютизируют сегодняшнюю тенденцию к потеплению и экстраполируют ее на тысячу лет вперед: у них выходит, что в конечном счете океан закипит, а жизнь на Земле станет невозможной. Другие, напротив, говорят, что жара скоро сменится похолоданием.

И пусть сторонники того или иного сценария предлагают свои расчеты, по мере увеличения срока прогноза растет и величина погрешности. Поэтому, если к прогнозам на десять лет вперед можно относиться серьезно, то вероятность реализации сценария, рассчитанного на сто лет, равняется анекдотическим 50 на 50, то есть или будет, или нет.

Если же говорить о серьезных публикациях, выходящих в наши дни, то по их совокупности можно прийти к выводу о том, что современная наука не видит реальных оснований для катастрофических сценариев, связанных с Гольфстримом. Чтобы в этой мощной и достаточно устойчивой системе что-то радикально поменялось, нужны колоссальные изменения на планете, но таких процессов мы не наблюдаем, а современные нам изменения климата могут быть всего лишь проявлениями краткосрочных циклов в пять-шесть десятков лет.

Морские течения – о главном. Заголовки газет и журналов, а порой и сюжеты телевизионных передач пестрят и мелькают громкими словами о том, что человечество в очередной раз обрекло себя на погибель, поскольку своими действиями заставило исчезнуть одно из ключевых океанских течений .

Несмотря на то, что таких заявлений за последние десятилетия было выдвинуто немало, разительных изменений в климате по какой-то причине не наблюдается.

Находятся люди, которые верят, что в течение нескольких месяцев или лет наступит ледниковый период. Есть и те, кто не верит. Но что, если перед тем, как сразу делать вывод об оправданности таких смелых заявлений, разобраться в самом явлении океанских течений?

Некоторым может показаться странным сам факт того, что вода на нашей планете не стоит на месте, а непрерывно путешествует. Однако здесь все довольно просто: таким образом ее заставляет вести себя собственный состав.

В качестве простого примера можно привести тот факт, что соленая вода тяжелее пресной, а плотность различается в зависимости от температуры. Добавим к этому то, что в разных океанах соленость жидкости различается, а в различных климатических поясах солнце нагревает ее в различной степени и с различной скоростью.

Совокупность всех этих факторов и образуют такие феноменальные явления, как морские течения.

Течения, возникающие вследствие температурных и химических особенностей Мирового океана, называют термохалинными. Есть и такие, которые своим появлением обязаны географическим особенностям морского дна: в одном месте глубина больше, в другом меньше. Тем не менее, самые значительные факторы, влияющие на появление течений - это сила Кориолиса и ветер.

Морские течения Гольфстрим и сила Кориолиса

Одно из течений, которое можно отнести к ветровым - это довольно приличная по масштабам циркуляция воды, происходящая в северной части Атлантики. Там, на поверхности океана, вся вода передвигается крайне медленно - всего несколько сантиметров в секунду.

На первый взгляд, ничего особенного: с одной стороны (восточной) вода перемещается на юг, а с другой (западной) на север. Но ключевую роль здесь играет нечто другое.

Сила Кориолиса - это возникающая в результате вращения Земли инерционная сила. Она как бы «прижимает» течение к материку, где большое количество воды, двигающейся с небольшой скоростью, вдруг ускоряется до 2 метров в секунду.

Это течение называется западным пограничным течением, и возникает из-за резкого столкновения с материком. Так как воде больше некуда деваться, ее давление возрастает и она, выталкивая сама себя, следует вдоль берега, после чего и превращается в Гольфстрим.

Разумеется, несмотря на огромную энергию, что несет в себе это океанское течение, со временем его сила ослабевает. От него в процессе движения отделяются так называемые ринги, подобные ответвлениям у рек.

Их диаметр - приблизительно 200 километров, и в Северной Атлантике они хоть и проявляют динамику, но их число всегда больше десяти.

Надо сказать, они тоже играют свою роль в создании климатических условий.

К примеру, если один из таких рингов отправляется в южную сторону океана, то он привносит холодную воду в относительно теплую часть Атлантики. Если ринг отправляется на север, то несет теплую воду в более холодные области океана.

Морские течения и вихри

Неизменным попутчиком морских течений были и остаются вихри. Само по себе течение - это фронт, другими словами - жидкость, имеющая отличные от других участков океана характеристики. Этот фронт непрерывно меняет свое положение в океане, а рядом с ним образуются вихри, порой в диаметре достигая сотен километров.

В пример можно привести Гибралтарский пролив. Разумеется, вода в нем не стоит, как многие могут подумать, а постоянно движется. Более того, движется в двух направлениях - сверху жидкость входит в Средиземное море, а снизу, наоборот, покидает огромный водоем.

Почему именно так? Ответ достаточно прост: в океане вода менее соленая, нежели в Средиземном море. Чем соленее вода, тем тяжелее она, а чем тяжелее, тем ниже опускается.

И в этой ситуации возникает вихрь, вопреки тому, что есть все нужные условия для возникновения течения по градиенту давлений.

Но сила Кориолиса не позволяет этому случиться, и, компенсируя перепад гидростатических давлений, заставляет воду из-за сложившихся условий вырваться из глубин в перпендикулярном дну направлении. Таким образом возникает чудовищных размеров вихрь, в диаметре достигающий около 100 километров.

Еще один интересный пример, который на протяжении долгого времени не получалось объяснить ученым - это Агульясское течение. Оно движется вдоль восточного берега Африки в южную сторону, и, достигая конца материка, поворачивает обратно в Индийский океан.

В том месте, где вода меняет свое направление, рядом с течением образуются вихри, направленные в Атлантический океан. На протяжении трех лет каждый из этих вихрей путешествует через океан, после чего, оказавшись у берегов Южной Америки, теряется в мощных прибрежных течениях.

Сами по себе эти вихри представляют из себя удивительное явление. Их диаметр значительно превышает их толщину, и в сущности они являются образованиями, которые выглядят как водные диски, вращающиеся на поверхности океана.

На протяжении долгого времени ученые не могли разгадать этой загадки, ведь по законам физики эти диски должны были распасться, столкнувшись с менее подвижной жидкостью.

Но, как оказалось, еще находясь в Агульясском течении, эти вихри вращаются подобно твердым телам. Только благодаря тому, что характеристики воды в Индийском океане отличаются от характеристик воды в Атлантическом, эти уникальные образования успешно путешествуют с одного конца света на другой.

Может быть, а может и не быть

То, что происходит с водой в океане, в частности - поведение вихрей, живое подтверждение слов о том, что Мировой океан своими «трюками» способен удивить практически любого человека. Отдельного внимания заслуживают экваториальные течения, где сила Кориолиса не оказывает почти никакого действия.

Однако невероятно важную роль играет Антарктическое круговое течение. Это единственное течение на нашей планете, которое проходит через все меридианы и единственное течение, которое можно назвать абсолютно замкнутым. Его еще называют «течением Западных Ветров».

Самые мощные морские течения, впрочем, находятся на западе Атлантического океана. Гольфстрим в Атлантике на пару с Куросио в Тихом океане в буквальном смысле решают, где будет холодно, а где - тепло.

Благоприятным климатическим условиям в одном регионе и неблагоприятным в другом материки обязаны именно им. И говорить об исчезновении Гольфстрима, учитывая расположение суши относительно океанов, крайне трудно.

Если же представить, что Гольфстрим видоизменится и удлинится ближе к Европе, то там станет теплее, в то время как Россия рискует немного «примерзнуть» к Арктике. В противном случае - трудно сказать, что именно произойдет.

Вероятнее всего, Великобританию ожидает серьезное похолодание, а вот в Северном Ледовитом океане льда больше не будет, после чего он включится в общую систему обмена энергией между океанами и атмосферой.

Впоследствии возникнут новые потоки воздуха, а те, в свою очередь, создадут новые иорские течения. И что случится с климатом на Земле в итоге - точно сказать невозможно.

Однако, возвращаясь к основному вопросу о том, возможно ли это вообще, можно лишь исходить из того, что единственную опасность на данный момент представляет из себя лед вокруг Гренландии.

Медленно, но уверенно ледники Гренландии продолжают таять, постепенно повышая уровень Мирового океана. Однако до сих пор нет ни одного повода полагать, что в ближайшем времени стоит ожидать катастрофы.

Что будет потом? Как уже было отмечено, точно сказать нельзя. Многие, впрочем, пытаются. И, исходя из тех расчетов, которые были предоставлены, по одной версии океан на Земле испарится от невероятной жары, по другой - экватор покроется метровой коркой льда.

Поэтому относиться серьезно к таким сценариям не стоит. Земля - это саморегулирующаяся система, которая способна поддерживать жизнь миллионами лет, чем она и занималась все это время.

Если говорить о том, что официальная наука думает об исчезновении Гольфстрима или любом другом кардинальном изменении в Мировом океане, то все современные публикации и приведенные в них факты говорят о том, что этого не произойдет. Та система, которая образовалась на Земле, приобрела слишком большую устойчивость, чтобы в мгновение ока измениться до неузнаваемости.

Как исследуют морские течения

Чтобы изучать океанские течение, еще в конце прошлого столетия были разработаны устройства, представляющие из себя буи, называющиеся ARGO. Они расположены вдоль всех основных границ Мирового океана.

Расстояние между каждым буем - приблизительно 300 километров. Сперва планировалось, что их общее число будет равно трем тысячам, но этой отметки удалось достичь еще в 2007 году, и их число все еще увеличивается. Буи ARGO проводят замеры электропроводимости воды, ее оптические характеристики и плотность.

Основное функциональное назначение этих «поплавков» заключается в том, чтобы погружаться на разные глубины для сбора данных о воде и про морские течения. Это возможно благодаря изменению объема буя. Внутри него находится гибкий резервуар в виде резинового мешка, куда для погружения закачивается вода, и буй скрывается в глубине океана.

Большую часть времени аппарат под водой, работая циклами по 10 дней. Всплывая в конце этого периода лишь на один день, чтобы отправить на спутник всю собранную информацию, он сразу же приступает к новому циклу, изучая морские течения.

На это все, удачи вам!

Морские течения видео

Течения - это горизонтальные перемещения вод океанов, морей, рек и др. При волнах вода колеблется преимущественно вертикально, а горизонтально лишь распространяются подобные колебания.

Течения бывают небольшими и огромными. Так в Мировом океане существуют течения длина которых достигает тысяч километров, ширина - сотен, глубина - более километра.

В океане течения классифицируют по длительности действия (постоянные, периодические, временные), температуре (теплые и холодные) и глубине (поверхностные, придонные, глубинные).

Течения называют теплыми и холодными, ориентируясь вовсе не по их абсолютной температуре. Если температура вод течения выше, чем у окружающих вод, то оно считается теплым. Если же ниже, чем у окружающих вод, то течение холодное. Поэтому в экваториальной и тропической области температура холодных течений может быть выше, чем температура теплых течений умеренных и полярных областей океана.

Поверхностные течения возникают в результате действия ветров. Если ветры действуют постоянно, то такие течения тоже постоянны. Так существует течение Западных Ветров вокруг Антарктиды.

Если на пути движения течения находится суша, то течение начинает двигаться вдоль прибрежной зоны.

Глубинные течения возникают из-за разной плотности воды. Такое течение движется из области с большей плотностью воды, в область с меньшей плотность. На плотность воды влияет ее температура и соленость.

Течения могут приносить тепло и холод, «перемешивать» воды океана, а вместе с ними и органические вещества и газы. Течения оказывают влияние на климат прибрежных областей материков.

Морское течение – это поступательный горизонтальный перенос огромных масс воды верхнего слоя океана на большие расстояния по определенным путям в виде широких полос глубиной несколько сотен метров. Например, тропические антициклонические океанические течения простираются на 6-15 тыс. км. Течение Гольфстрим переносит за 1 секунду до 82 млн. м 3 воды. Течения возникают под воздействием различных факторов: ветра, разности плотностей и уровней воды, приливообразующих сил Луны и Солнца. Главными инициаторами течений являются две силы: сила тяжести и сила трения. Затем подключаются еще две – отклоняющая сила Кориолиса и тормозящая сила внутреннего трения воды.

А) По происхождению морские течения классифицируются следующим образом:

1. Фрикционные - возникающие под действием сил трения воздуха о воду. При этом осуществляется давление ветра на склоны волн. Ветровая энергия передается на некоторую глубину. Выделяются два подтипа:

а) ветровые - вызванные временными ветрами;

б) дрейфовые - вызванные долговременными установившимися ветрами (пассаты).

2. Гравитационные – образующиеся под действием силы тяжести из-за возникновения уклона водной поверхности. Выделяются три подтипа:

а) плотностные - вызванные перераспределением плотности воды,

б) бароградиентные - возникающие вследствие перераспределения атмосферного давления, приводящие к наклону уровня воды,

в) стоковые - создающиеся при наклоне уровня вследствие притока береговых вод (Дунай, Днепр, Днестр создают избыток вод на северо-западном шельфе Черного моря).

3. Приливные - возникающие под действием приливообразующих сил Луны и Солнца.

4. Инерционные – остаточные течения, наблюдающиеся после прекращения действия всех возбуждающих движение факторов.

Б) По устойчивости выделяют группы:

1. Постоянные (Гольфстим, Куросио)

2. Периферические (муссонные, приливные)

3. Временные (вследствие интенсивных дождей, ветров).

В) По расположению выделяют течения:

1. поверхностные

2. глубинные

3. придонные

4. прибрежные.

Г) Классификации течений по физико-химическим свойствам :

По относительной температуре воды :

1. Теплые – с температурой воды большей, чем в окружающих водах.

2. Холодные – с температурой воды меньшей, чем в окружающих водах.

По солености :

1.Опресненные (например, стоковые поверхностные из Черного моря в Мраморное)

2. Осолоненные (например, глубинное из Мраморного в Черное море).

Д) По характеру движения :

1. прямолинейные (Восточно-Австралийское)

2. криволинейные (Южно-пассатное)

3. циклонические (Исландское, Норвежское)

4. антициклонические (Канарское, Перуанское)

В природных условиях не существует течений одного генезиса. Чаще имеет место гетерогенное происхождение.

Теория ветровых течений

Основы теории были заложены В. Экманом в 1905 г. В теории предполагается плоский, бесконечно глубокий , однородный по плотности и вязкости океан и стационарный постоянный ветер. Этот ветер, создавая постоянное трение между водой и воздухом, приводит в движение поверхностные слои океана. Энергия этого движения передается нижележащим слоям силами внутреннего трения, при этом нижние слои в своем движении отстают от верхних под действием силы Кориолиса. Течение отклоняется под действием силы ветра на 45° вправо - в северном полушарии, и влево - в южном полушарии. С глубиной скорость течения уменьшается, а само течение продолжает поворачивать (рис. 25).

Рис. 25. Изменение направления и скорости течения с глубиной в северном полушарии

Глубина слоя, на которой течение становится направленным противоположно поверхностному течению, называется глубинной трения (или экмановским слоем трения), и он зависит от широты (на полюсе глубина трения минимальна). Среднее значение глубины трения – несколько десятков метров, а максимальное – около 300 м..

Для расчета скорости поверхностного течения V o используется формула:

где W - скорость ветра, м/с, φ - широта места.

Плотностные течения

В экваториальной области Мирового океана плотность воды меньше, следовательно, удельный объем больше, чем в полярных областях, где высокая плотность обеспечивается низкой температурой. Следовательно, уровень воды у экватора выше, чем в высоких широтах. Это приводит к движению воды под уклон, т.е. от экватора к полюсам возникают плотностные течения вследствие перераспределения плотности. Определить превышение одних участков над другими на поверхности моря затруднительно. Поэтому пользуются динамическим методом В. Беркнеса. Для этого необходимо иметь плотную сетку станций наблюдения, для каждой из которых рассчитывается динамическая высота, связанная с температурой и соленостью и, следовательно, с плотностью воды. Через полученное поле динамических высот строят динамические горизонтали поверхности океана. Они позволяют определить на поверхности океана «впадины» и «возвышенности» и, следовательно, получить схему геострофической циркуляции .

Волнение — это колебательное движение воды. Оно воспринимается наблюдателем как движение волн по поверхности воды. На самом же деле водная поверхность совершает колебания вверх-вниз от среднего уровня положения равновесия. Форма волн при волнении постоянно изменяется в связи с движением частиц по замкнутым, почти круговым орбитам.

Каждая волна представляет собой плавное соединение возвышений и углублений. Основными частями волны являются: гребень — самая высокая часть; подошва - самая низкая часть; склон - профиль между гребнем и подошвой волны. Линия вдоль гребня волны называется фронтом волны (рис. 1).

Рис. 1. Основные части волны

Основные характеристики волн — это высота - разность уровней гребня и подошвы волны; длина - кратчайшее расстояние межу смежными гребнями или подошвами волн; крутизна - угол между склоном волны и горизонтальной плоскостью (рис. 1).

Рис. 1. Основные характеристики волны

Волны обладают очень большой кинетической энергией. Чем выше волна, тем больше в ней заключено кинетической энергии (пропорционально квадрату увеличения высоты).

Под влиянием силы Кориолиса справа по течению вдали от материка возникает водяной вал, а у суши создается депрессия.

По происхождению волны подразделяются следующим образом:

• волны трения;
• барические волны;
• сейсмические волны или цунами;
• сейши;
• приливные волны.

Волны трения

Волны трения, в свою очередь, могут быть ветровыми (рис. 2) или глубинными. Ветровые волны возникают вследствие ветровые волнытрения на границе воздуха и воды. Высота ветровых волн не превышает 4 м, но при сильных и затяжных штормах она возрастает до 10-15 м и выше. Наиболее высокие волны — до 25 м — наблюдаются в полосе западных ветров Южного полушария.

Рис. 2. Ветровые волны и волны прибоя

Пирамидальные, высокие и крутые ветровые волны получили название толчея. Эти волны присущи центральным областям циклонов. Когда ветер стихает, волнение приобретает характер зыби , т. е. волнения по инерции.

Первичная форма ветровых волн - рябь. Она возникает при скорости ветра менее 1 м/с, а при скорости, большей 1 м/с, образуются сначала мелкие, а потом более крупные волны.

Волна близ берегов, в основном на мелководьях, основывающаяся на поступательных движениях, получила название прибоя (см. рис. 2).

Глубинные волны возникают на границе двух слоев воды с разными свойствами. Они часто возникают в проливах, с двумя этажами течения, близ устьев рек, у кромки тающих льдов. Эти волны перемешивают морскую воду и являются очень опасными для моряков.

Барическая волна

Барические волны возникают из-за быстрой смены атмосферного давления в местах происхождения циклонов, особенно тропических. Обычно эти волны одиночные и не приносят особого вреда. Исключение составляют случаи, когда они совпадают с высоким приливом. Таким бедствиям наиболее часто подвергаются Антильские острова, полуостров Флорида, побережья Китая, Индии, Японии.

Цунами

Сейсмические волны возникают под воздействием подводных толчков и прибрежных землетрясений. Это очень длинные и невысокие в открытом океане волны, но сила их распространения достаточно велика. Они движутся с очень большой скоростью. У побережий их длина сокращается, а высота резко возрастает (в среднем от 10 до 50 м). Их появление влечет за собой человеческие жертвы. Сначала морс отступает на несколько километров от берега, набирая силу для толчка, а потом волны с огромной скоростью выплескиваются на берег с интервалом 15-20 мин (рис. 3).

Рис. 3. Трансформация цунами

Японцы назвали сейсмические волны цунами , и этот термин используется во всем мире.

Сейсмический пояс Тихого океана является основным районом образования цунами.

Сейши

Сейши — это стоячие волны, которые возникают в заливах и внутренних морях. Они происходят по инерции после прекращения действия внешних сил — ветра, сейсмических толчков, резких изменений , выпадения интенсивных осадков и т. д. При этом в одном месте вода поднимается, а в другом — опускается.

Приливная волна

Приливные волны — это движения , совершаемые под влиянием приливообразующих сил Луны и Солнца. Обратная реакция морской воды на прилив - отлив. Полоса, осушаемая во время отлива, называется осушкой.

Существует тесная связь высоты приливов и отливов с фазами Луны. В новолуния и полнолуния наблюдаются самые высокие приливы и самые низкие отливы. Они называются сизигийными. В это время лунные и солнечные приливы, наступая одновременно, накладываются друг на друга. В промежутках между ними, в первую и последнюю четверги фазы Луны, наблюдаются самые низкие, квадратурные приливы.

Как уже было сказано во втором разделе, в открытом океане высота прилива невелика — 1,0-2,0 м, а у расчлененных берегов она резко возрастает. Максимальной величины прилив достигает на атлантическом побережье Северной Америки, в заливе Фанди (до 18 м). В России максимальная величина прилива — 12,9 м — отмечена в заливе Шелихова (Охотское море). Во внутренних морях приливы мало заметны, например, в Балтийском морс у Санкт-Петербурга прилив составляет 4,8 см, а вот по некоторым рекам прилив прослеживается на сотни и даже тысячи километров от устья, например, в Амазонке — до 1400 см.

Крутую приливную волну, поднимающуюся вверх по реке, называют бором. На Амазонке бор достигает высоты 5 м и ощущается на расстоянии 1400 км от устья реки.

Даже при спокойной поверхности в толще океанских вод происходит волнение. Это так называемые внутренние волны — медленные, но весьма значительные по размаху, достигающему порой сотен метров. Они возникают в результате внешнего воздействия на неоднородную по вертикали массу воды. К тому же так как температура, соленость и плотность океанской воды изменяются с глубиной не постепенно, а скачкообразно от одного слоя к другому, на границе между этими слоями и возникают специфические внутренние волны.

Морские течения

Морские течения — это 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. По физико-химическим свойствам воды морских течений отличны от окружающих.

По продолжительности существования (устойчивости) морские течения подразделяют следующим образом:

• постоянные , которые проходят в одних и тех же районах океана, имеют одно генеральное направление, более или менее постоянную скорость и устойчивые физико-химические свойства переносимых водных масс (Северное и Южное пассатные, Гольфстрим и др.);
• периодические , у которых направление, скорость, температура подчинены периодическим закономерностям. Происходят они через равные промежутки времени в определенной последовательности (летнее и зимнее муссонные течения в северной части Индийского океана, приливно-отливные течения);
• временные , вызываемые чаще всего ветрами.

По температурному признаку морские течения бывают:

• теплые , которые имеют температуру выше, чем окружающая вода (например. Мурманское течение с температурой 2-3 °С среди вод О °С); они имеют направление от экватора к полюсам;
• холодные , температура которых ниже окружающей воды (например, Канарское течение с температурой 15-16 °С среди вод с температурой около 20 °С); эти течения направлены от полюсов к экватору;
• нейтральные , которые имеют температуру, близкую к окружающей среде (например, экваториальные течения).

По глубине расположения в толще воды различают течения:

• поверхностные (до 200 м глубины);
• подповерхностные , имеющие направление, противоположное поверхностному;
• глубинные , движение которых совершается очень медленно — порядка нескольких сантиметров или первых десятков сантиметров в секунду;
• придонные , регулирующие обмен вод между полярными — субполярными и экваториально-тропическими широтами.

По происхождению выделяют следующие течения:

• фрикционные , которые могут быть дрейфовыми или ветровыми. Дрейфовые возникают под влиянием постоянных ветров, а ветровые создаются сезонными ветрами;
• градиентно-гравитационные , среди которых выделяют стоковые , образующиеся в результате наклона поверхности, вызванного избытком вод вследствие их притока из океана и обильных осадков, и компенсационные , которые возникают благодаря оттоку вод, скудным осадкам;
• инертные , которые наблюдаются после прекращения действия возбуждающих их факторов (например, приливные течения).

Система течений океана обусловлена общей циркуляцией атмосферы.

Если представить гипотетический океан, непрерывно простирающийся от Северного полюса к Южному, и наложить на него генерализированную схему атмосферных ветров, то с учетом отклоняющей силы Кориолиса получим шесть замкнутых колец -
круговоротов морских течений: Северное и Южное экваториальные, Северное и Южное субтропические, Субарктическое и Субантарктическое (рис. 4).

Рис. 4. Круговороты морских течений

Отступления от идеальной схемы вызваны наличием материков и особенностями их распределения по земной поверхности Земли. Однако, как и на идеальной схеме, в действительности на поверхности океана наблюдается зональная смена крупных — протяженностью в несколько тысяч километров — не полностью замкнутых циркуляционных систем: это экваториальная антициклоническая; тропические циклонические, северная и южная; субтропические антициклонические, северная и южная; антарктическая циркумполярная; высокоширотные циклонические; арктическая антициклоническая системы.

В Северном полушарии они движутся по часовой стрелке, в Южном — против. С запада на восток направлены экваториальные межпассатные противотечения.

В умеренных субполярных широтах Северного полушария существуют малые кольца течений вокруг барических минимумов. Движение вод в них направлено против часовой стрелки, а в Южном полушарии — с запада на восток вокруг Антарктиды.

Течения в зональных циркуляционных системах достаточно хорошо прослеживаются до глубины 200 м. С глубиной они меняют направление, слабеют и превращаются в слабые вихри. Взамен на глубине усиливаются меридиональные течения.

Самые мощные и глубокие из поверхностных течений играют важнейшую роль в глобальной циркуляции Мирового океана. Наиболее устойчивые поверхностные течения — это Северное и Южное пассатные течения Тихого и Атлантического океанов и Южное пассатное течение Индийского океана. Они имеют направление с востока на запад. Для тропических широт характерны теплые сточные течения, например Гольфстрим, Куросио, Бразильское и др.

Под действием постоянных западных ветров в умеренных широтах существуют теплые Северо-Атлантическое и Северо-

Тихоокеанское течения в Северном полушарии и холодное (нейтральное) течение Западных ветров — в Южном. Последнее образует кольцо в трех океанах вокруг Антарктиды. Замыкают большие круговороты в Северном полушарии холодные компенсационные течения: вдоль западных берегов в тропических широтах — Калифорнийское, Канарское, а в Южном — Перуанское, Бенгальское, Западно-Австралийское.

Наиболее известными течениями также являются теплое Норвежское течение в Арктике, холодное Лабрадорское в Атлантике, теплое Аляскинское и холодное Курило-Камчатское — в Тихом океане.

Муссонная циркуляция в северной части Индийского океана порождает сезонные ветровые течения: зимнее — с востока на запад и летнее — с запада на восток.

В Северном Ледовитом океане направление движения вод и льдов происходит с востока на запад (Трансатлантическое течение). Причины его — обильный речной сток рек Сибири, вращательное циклоническое движение (против часовой стрелки) над Баренцевым и Карским морями.

Помимо циркуляционных макросистем существуют вихри открытого океана. Их размер — 100-150 км, а скорость перемещения водных масс вокруг центра — 10-20 см/с. Эти мезосистемы называются синоптическими вихрями. Считается, что именно в них заключено не менее 90 % кинетической энергии океана. Вихри наблюдаются не только в открытом океане, но и в морских течениях типа Гольфстрим. Здесь они вращаются с еще большей скоростью, чем в открытом океане, их кольцевая система лучше выражена, поэтому их называют рингами.

Для климата и природы Земли, особенно прибрежных районов, значение морских течений велико. Теплые и холодные течения поддерживают разницу температур западных и восточных побережий материков, нарушая ее зональное распределение. Так, незамерзающий Мурманский порт находится за Полярным кругом, а на восточном побережье Северной Америки замерзает залив св. Лаврентия (48° с.ш.). Теплые течения способствуют выпадению осадков, холодные, напротив, уменьшают возможность их выпадения. Поэтому территории, омываемые теплыми течениями, имеют влажный климат, а холодными — сухой. При помощи морских течений осуществляются миграция растений и животных, перенос питательных веществ и газовый обмен. Течения учитывают и при мореплавании.