Влияние океанов. Общие сведения о воде

Важнейшая особенность морей и океанов - тесная связь тепловых явлений в воде и в воздухе.

Жители сел и городов, расположенных вдали от морского побережья, частенько забывают о море, забывают о том, чем они обязаны морю. Между тем роль морей и океанов в жизни каждого человека огромна.

Могучее влияние океанов ощущается не только на его берегу, но и в глубине материка, в тысячах километрах от побережья.

Климат Земли зависит от многих причин, но главные из них - действие солнца и океанов. От того, что суша и океаны распределены неравномерно, на земном шаре происходят мощные переносы воздушных масс, дуют устойчивые ветры. Вода - очень хороший хранитель солнечного тепла. Суша - правда, не вся одинаково - гораздо хуже сохраняет тепло. Она быстро теряет значительную часть благодатного солнечного тепла на отражение и обратное излучение и этим отличается от моря.

Море, наоборот, забирает почти всё тепло и прячет его в глубину. Та доля солнечного тепла, которая удержана сушей, сохраняется лишь в верхнем слое. Каждый может ощущать это тепло в погожий солнечный день, - достаточно прикоснуться к пышащему жаром, почти накалившемуся песку. Но стоит зайти солнцу - и суша быстро остывает. Вот тогда и становится заметным тепло, припрятанное морем. В ночные часы вода оказывается теплее воздуха. В зависимости от того, где холоднее, ветер дует либо с суши на море (ночью), либо с моря на сушу (днем). Вода волнуется и перемешивается. Нагревшиеся от солнца частицы заменяются холодными, те в свою очередь нагреваются и уступают место другим. В результате тепло распространяется на глубину нескольких десятков метров. Быстро исчезнуть с такой глубины при похолодании оно не может, ведь вода обладает малой теплопроводностью. Удельная теплоемкость воды примерно в два раза больше, чем суши, и почти в четыре раза больше, чем воздуха. Принимая во внимание, кроме того, малую плотность воздуха (почти в семьсот семьдесят раз меньше плотности воды), получаем, что каждый кубический сантиметр воды, охладившись на 1°, нагреет на эту же величину более 3 100 кубических сантиметров воздуха. Именно поэтому море медленно и равномерно обогревает сушу в период холодов.

Правда, летом дыхание моря кажется суровым и холодным. Тяжелые, напоенные влагой облака медленно поднимаются из- за горизонта. Они надвигаются на берег, закрывают яркое веселое небо и уходят за сотни и тысячи километров на сушу. Дожди, нередко с молнией и громом, проливаются не только над прибрежными районами, но и над иссохшими степями и пустынями. И каждый зеленый лист, пышно разрастающийся после благодатного душа, в сущности, говоря, свидетельствует о великой роли морей и океанов в развитии жизни на Земле. Зимой в Западной Сибири стоят трескучие морозы и дым ленивыми, серыми столбами висит над трубами домов, а торопливые прохожие пробегают по улицам, растирая носы и щеки. Но стоит подуть ветерку с запада, как всё меняется. Температура резко повышается, небо затягивается пеленой, из которой время от времени несутся миллионы снежинок. Еще день - и потепление может превратиться в оттепель. Можно играть в снежки. Всё это - результат работы воздушных масс, принесенных циклоном с запада и нагретых теплом Атлантического океана. В общем, моря и океаны «смягчают» климат земного шара, то есть делают колебания его менее резкими. Они увлажняют воздух, прекращают засухи, уменьшают морозы зимой и приносят прохладу в знойные дни. Моря и океаны регулируют климат. И в этом - их величайшее значение в явлениях, совершающихся на нашей планете.

Способность копить тепло и затем постепенно отдавать его воздуху - одна из интереснейших черт морей. Изучение этой особенности значительно подвинулось вперед в последние годы в результате исследований академика В. В. Шулейкина.

В то же время сами моря и океаны на своей поверхности и в глубинах быстро откликаются на явления, происходящие в атмосфере. Хочешь знать море, - узнай прежде то, что происходит над ним.

Образуется ли лед в море, усиливается ли испарение, перемешивается ли вода сверху донизу, волнуется ли море, возникают ли сильные течения, - всё это результат действия воздуха на воду.

Вопросы для рассмотрения:
1. Общие сведения о воде.
2. Мировой океан, свойства соленой воды.
3. Движение воды в мировом океане.
4. Подземные воды. Самостоятельная работа.

1. Общие сведения о воде.
Гидросфера - водная оболочка Земли. В ее состав входят воды суши - реки, болота, лед­ники, подземные воды и воды Мирового океана.

Основная масса воды на земле находится в морях и океанах - там ее почти 94 %; 4,12 % воды содержится в земной коре и 1,69 % - в ледниках Антарктиды, Арктики и в горных странах. На долю пресной воды приходится всего лишь 2 % из общих запасов воды.

Свойства воды.

Вода - это самый распространенный в природе минерал.

1. Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха.

2. Это единствен­ный минерал, существующий в естественных условиях в трех состояниях - жидком, твердом и газообразном. Пе­реход ее из одного состояния в другое происходит посто­янно и обусловлена температурой воздуха.

При переходе воды из газообразного состояния в жид­кое выделяется тепло, а при испарении жидкой воды тепло поглощается. В солнечные дни и летом толща воды про­гревается на значительную глубину и как бы конденсиру­ет тепло, а при отсутствии солнечного освещения или его снижении тепло постепенно выделяется. По этой причи­не ночью вода теплее окружающего воздуха.

При замерзании вода увеличивается в объеме, поэто­му кубик льда легче кубика воды такого же объема и не тонет, а плавает.

Самой плотной и соответственно самой «тяжелой» вода становится при температуре +4 °С. Вода этой температуры опускается на дно водоемов, где такая температура сохра­няется стабильно, что делает возможным существование живых организмов в замерзших водоемах зимой.

3. Вода - универсальный растворитель . Она ра­створяет почти все вещества, с которыми соприкасается, кроме жиров и некоторых минералов. В результате чистой воды в природе не бывает. Она всегда встречается в виде растворов большей или меньшей степени концентрации.

4. Текучесть. Будучи подвижным (текучим) телом, вода проникает в разные среды, движется во всех направлениях и высту­пает как транспортировщик растворов. Этим она обеспе­чивает обмен веществ в географической оболочке, в том числе между организмами и средой.

5. Смачивание. Вода обладает способностью «прилипать» к поверхно­сти других тел и подниматься вверх по тонким, капил­лярным сосудам. С этим ее свойством связаны циркуляция воды в почвах и горных породах, кровообращение жи­вотных, движение соков растений вверх по стеблю.

6. Вода вездесуща. Она наполняет крупные и мелкие во­доемы, содержится в недрах Земли, в виде водяного пара присутствует в атмосфере, служит непременным компо­нентом всех живых организмов. Так, организм человека на 65 %, а тела обитателей морей и океанов на 80—90 % состоят из воды.

Происхождение воды. Вопрос о происхождении воды на Земле до сих пор остается открытым. Одни ученые счита­ют, что вода образовалась в результате синтеза водорода и кислорода, выделяющихся из недр Земли, другие, на­пример академик О.Ю. Шмидт, считают, что вода на Зем­лю привнесена из Космоса при образовании планеты. Вместе с космической пылью и минеральными части­цами на нарождающуюся Землю падали кусочки и глыбы космического льда. При разогревании планеты лед пре­вратился в водяной пар и воду.

3. Мировой океан. Свойства соленой воды.
Мировой океан делят на че­тыре основные части: Тихий, Атлантический, Индий­ский и Северный Ледовитый океаны (Южный – пятый океан выдкляют условно, как прибрежные воды Антарктиды).

Объем Мирового океана составляет 1370 млн. км 3 . Средняя глубина 3795 м., наибольшая 11022 м – Марианский желоб.

Воды Мирового океана распределены неравномерно. В Южном полушарии81 % воды и 19 % суши, а в Северном61 % воды и 39% суши, что позво­лило называть Южное полушарие океаническим, а Север­ное - материковым.

Границы океанов проходят по материкам, островам, а в водных пространствах – по меридианам мысов: м. Горн – между Тихим и Атлантическим океаном; м. Игольный (Африка) между Атлантическим и Индийским, м. Южный (о. Тасмания) – между Индийским и Тихим. Граница Северного Ледовитого с Атлантическим проходит южнее северного полярного круга, а с Тихим – по Берингову проливу.

Воды Мирового океана имеют ряд общих признаков:

— соединены между собой;

— уровень водной поверхности в них практически оди­наков;

— вода Мирового океана содержит значительное ко­личество растворенных минеральных солей и имеет горь­ко-соленый вкус, что не позволяет в естественных усло­виях использовать эту воду в пищевых целях.

Соленость воды измеряется в промилле. Число промилле пока­зывает, сколько граммов соли содержится в 1 л воды. Средняя соленость Мирового океана составляет 35 ° / °° . Соленость океанов не везде одинакова (атлас). Соли в Мировом океане столько, что если ее рассыпать по поверхности суши, то она покроет все слоем в 150 м.

Морская соль состоит из 11 основных элементов. На первом месте поваренная соль (NaCl )-88%, магний, кальций, калий, сульфаты, очень мало урана, меди, серебра и золота. Морская вода горько-соленая. Соленость придают хлориды, а горечь – соли магния.

На соленость воды влияет множество факторов:

- климат (в сухом климате соленость больше, чем во влажном – идут дожди; в приполярных областях соленость выше за счет вымерзания пресной воды);

- морские течения (теплые увеличивают соленость, холодные – уменьшают);

- впадающие в океаны реки уменьшают соленость.

Кроме солей в океанской воде растворено множество газов, в том числе и кислород, который необходим для дыхания живых организмов. Чем ниже температура воды, тем больше она содержит кислорода. В южных морях кораллы используют углекислый газ, содер­жащийся в водах, для строительства скелетов и ра­ковин.

Цвет морской воды зависит от факторов:

- различная способность солнечных лучей проникать в глубины: пройдя через толщу, свет теряет красные лучи, часть желтых и зеленых, а синие и ультрафиолетовые лучше других проникают в толщу, особенно в прозрачной воде до 1000 м. Зеленоватая окраска у берегов – возвращение отраженного света, содержащего часть желтых и зеленых лучей;

- наличие микроскопических живых существ – красно-бурые водоросли Красного моря;

- наличие ила и мути, принесенного реками – Желтое море;

- цвет дна, растительность.

Прозрачность определяется с помощью диска Сакки диаметром 30 см, цинковый диск окрашивают в белый цвет и опускают на веревке в воду. При погружении следят, на какой глубине он становится невидимым. Так определяется степень прозрачности.

Прозрачность морей: Белого – 6- 8 м, Балтийского – 11- 13 м, Черного – 28 м, Саргассова – 60 м.

Температура воды в океанах неодинакова и колеблется в зависимости от глубины и широты.

Поверхностные воды, куда проникает свет, хорошо прогреваются и имеют более высокую температуру. На глубине 2- 3 км во всем Мировом океане 2-4 ° С, а на дне - + 1-0 ° С.

Температура поверхностных вод на экваторе в среднем + 27-28 °С, в тропических широтах + 20-25 ° С, в полярных широтах - 20 ° С. Средняя температура +4 ° С. В умеренных широтах имеют место сезонные колеба­ния температур от 0 до +20°С.

На температуру воды влияют океанские течения.

Воды полярных морей и океанов замерзают. Температура морской воды при замерзании – 1,8 ° С. При такой температуре вода образует пресный лед. Чем солоней вода, тем ниже температура замерзания.

Замерзание воды происходит так: кристаллы льда на поверхности постепенно срастаются, покрывая море белым слоем – ледяным салом. Льдинки слипаются,и принимают вид плавающих тарелок – блинчатый лед. Если погода тихая, блинчатый лед смерзается, образуя сплошной ледяной покров. Сильное волнение дробит ледяной покров на ледяные поля. Под влиянием ветров они наталкиваются друг на друга, образуя торосы до 5 м высотой.

Отколовшиеся участки полярных ледников образуют айсберги.

Граница ледяного покрова проходит от берегов Ньюфаундленда к западному побережью Гренландии, далее к берегам Шпиц­бергена и Кольского полуострова. В Тихом океане эта гра­ница опускается южнее и проходит от северной части полуострова Корея к острову Хоккайдо и далее через Курильские острова к берегам Америки. В Южном полушарии граница ледяного покрова под­нимается до 40—45° ю. ш.

Океан имеет способность медленно нагреваться и медленно остывать, снабжая летом сушу прохладой, а зимой – теплом. Такая способность позволяетснизить зимние температуры в умеренных широтах. Если этого не было, то температура нашей зимы был бы на 36 ° С больше.

Измерение глубин осуществляется путем эхолокации – с помощью ультразвука. Посылаемая звуковая волна отражается от дна и в зависимости от времени ее движения высчитывают расстояние от поверхности до дна океана.

Воды Мирового океана, вдаваясь в сушу, образуют моря и заливы .

Море - это относительно изолированная часть океана, отличающаяся от него соленостью и температурой воды, а иногда наличием течения. Так, соленость Балтий­ского моря колеблется от 3 до 20 ° / °° , а Красного - более 40 ° / °° .

Заливы меньше изолированы от океана, их воды мало отличаются по свойствам от вод тех океанов или морей, к которым они относятся.

Исторически сложилось так, что некоторые типичные моря называют заливами. Таковы, например, Бенгальс­кий, Гудзонов, Мексиканский заливы. Некоторые части океана названы морями условно в связи с особенностями их природы. Таково, например, Саргассово море.

По степени обособленности и особенностям выделяют внутренние (Черное, Белое), окраинные (Баренцево, Охотское) и межостровные (Яванское, Банда).

Моря и океаны соединяются между собой проливами — более или менее узкими участками воды, расположенны­ми между частями суши. В проливах обычно имеется тече­ние. Некоторые проливы очень обширны и несут огром­ные массы воды (пролив Дрейка), другие — узкие, изви­листые и мелководные (Босфор, Магелланов пролив).

3. Движение воды в Мировом океане.

Вода в Мировом океане находится в постоянном дви­жении, образуя волны. Волны возникают по разным причинам: из-за Солнца и ветра, быстрой перемены атмосферного давления, колебания земной коры, силы притяжения Луны и Солнца.

Волна имеет гребень, склон и подошву . Расстояние между гребнем и подошвой по вертикали на­зывается высотой, а между двумя гребнями - длиной волны. Период – промежуток времени, в течение которого каждая точка перемещается на расстояние, равное длине волны. Чем сильнее ветер, тем крупнее волны. В отдельных случаях они достигают высоты до 20 м и даже до 1 км. С глубиной волны затухают.

Выделяют три вида движений: волновые (колебательные), посту­пательные и смешанные.

Волновые движения возникают под воздействием ветра и охватывают только поверхность океана. Под напором ветра в верхней части волны частицы воды движутся в направле­нии движения волны, а в нижней — в противоположном направлении, совершая путь по круговым орбитам. По этой причине предметы, находящиеся на воде и не имеющие парусности, не движутся по горизонтали в направлении ветра, а колеблются на месте.В пространстве перемещается лишь форма волны. Морская волна, разрушающаяся на подступах к берегу, называется прибоем .

Разновидностями волн являются зыбь, мертвая зыбь, буран, тягун, сейши и цунами.

Зыбь – волны возникают, когда ветер ослабевает или приходят из области, где ветер дует в другом направлении. Могут быть предвестниками шторма.

Мертвая зыбь – волны, распространяющиеся в полном безветрии. Суда теряют возможность быстро передвигаться, как бы вязнут, чтобы выбраться, прибавляют скорость.

Сейши – возникают в больших озерах и заливах. Эти волны никуда не перемещаются, а лишь совершают колебательные движения вверх-вниз. Причина – изменение давления, осадки на одном конце водоема. Высота волны может достигать 2 м (Женевское оз.).

Сейсмические волны. При подводных землетрясениях возникают цу­нами, которые охватывают всю толщу воды. Длина этих волн очень велика и составляет несколько десятков кило­метров. Эти волны очень пологие, и встреча с ними в открытом океане не опасна. Их высота около 2 м. Скорость перемещения волны цунами достигает 900-1300 км/час. При приближении к берегу в результате трения волны о дно океана скорость ее пада­ет, волна стремительно укорачивается, но при этом рас­тет в высоту, достигая иногда 30 м. Вода сначала прибывает, а потом отступает, оголяя морское дно на несколько десятков метров. В следующие мгновения поднимается 30-метровая стена воды, обрушившаяся на побережье. Эти волны производят опустошительные разрушения в береговой зоне.

Поступательные движения огромных масс океанской воды приводят к появлению морских или океанических течений. Такие течения возникают на разных глубинах, в результате чего вода перемешивается.

Причина возникновения течений — посто­янные ветры, дующие в одном направлении, вращение Земли. Такие тече­ния называют дрейфовыми. Они вовлекают в движение массу воды глубиной до 300 м, а шириной в несколько сотен километров. Этот гигантский водный поток в оке­ане, движется со скоростью от 3 до 10 км/час. Про­тяженность таких «рек» может достигать нескольких ты­сяч километров. Например, течение Гольфстрим, начи­наясь в Мексиканском заливе, имеет протяженность более 10 тыс. км и достигает острова Новая Земля. Это течение переносит в 20 раз больше воды, чем все реки земного шара, взятые вместе.

Течения различают поверхностные , глубинные и противотечения .

Вода, поступившая из экваториальных и тропических широт на север, постепенно охлаждается и становится плотнее. Она опускается на дно, а легкая поднимается вверх. Она течет в обратном направлении к экватору, компенсируя отток. Так в простой схеме можно представить механизм противотечения. Но он намного сложнее.

Среди поверхностных дрейфовых течений Мирово­го океана в первую очередь следует назвать северные и южные пассатные течения, имеющие общее направление с востока на запад, вызванные пассатами — постоянны­ми ветрами, дующими к экватору со скоростью 30-40 км / час. Встречая на своем пути препятствие в виде матери­ков, течения изменяют направление движения и движут­ся вдоль берегов материков на юг и север.

В зависимости от температуры воды течения бывают теплыми , холодными и нейтральными . Воды теплых течений имеют температуру более высо­кую по сравнению с прилегающей океанской водой, хо­лодные - более низкую, нейтральные - одинаковую.

Значение течений на Земле огромно. Они служат то «отопительными батареями», то «холодильными каме­рами» для прилегающих частей океана и материка. Тече­ние Гольфстрим, например, имеет температуру 20-26 ° С, чего вполне достаточно для того, чтобы «отапливать» Западную Европу и обогревать Баренцево море. В то же время холодное Лабрадорское течение обуславливает суровый, холодный климат полуострова Лабрадор, рас­положенного на широте Франции.

Кроме того, морские течения обеспечивают водообмен и перемешивание экваториальных, тропических, уме­ренных и полярных водных масс, способствуют перерас­пределению морских животных и растений. Там, где встре­чаются теплые и холодные течения, органический мир океана намного богаче и продуктивнее.

Компенсационные течения образуются в тех случаях, когда ветры с материка отгоня­ют поверхностные воды. На место этих вод, компенсируя их недостаток, поднимается вода из глубин. Она всегда холодная. По этой причине у жарких берегов Западной Сахары, Калифорнии, Чили проходят холодные Канар­ское, Калифорнийское и Перуанское течения.

Стоковые течения образуются из-за нагона воды дрей­фовыми течениями, выносом речных вод или сильного испарения воды.Например, благодаря стоку из Мексиканского залива появилось течение Гольф­стрим.

Плотностные течения образуются в том случае, когда два морских бассейна, вода которых имеет разную плот­ность, соединяются проливом. Например, более соленая и плотная вода Средиземного моря вытекает в Атланти ческий океан по дну Гибралтарского пролива, а навстре­чу этому потоку по поверхности пролива идет стоковое течение из океана в море.

К смешанным движениям океанских вод относят прили­вы и отливы, возникающие в результате притяжения Лу­ной и Солнцем водной поверхности океана и вращения Земли во­круг оси. Возникают приливно-отливные волны .

В течение суток приливы и отливы наступают дважды, через каждые 6 ч. В открытом океане эти волны незаметны, т. к. высота их около 1,5 м, а длина очень велика. Рас­пространяется они со скоростью 1100 км/ч и обходят Землю по экватору за 36 ч.

Приливы бывают сизигийные (Солнце, Земля и Луна находятся на одной линии – максимальный прилив) и квадратурные (Солнце противостоит Луне на 90 ° ).

У берегов, особенно скалис­тых, длина волны сокращается, а т. к. масса воды ос­тается прежней, высота волны стремительно растет. На­пример, в заливе Фанди (Канада) высота при­ливной волны достигает 20 м, в Охотском море превышает 13 м. В некоторых реках наблюдается обратный ток воды (Амазонка).

Во время прилива крупные океанские суда могут вхо­дить в морские порты, недоступные для них в другое вре­мя. Приливные волны несут огромную энергию, которую используют для строительства приливных электростан­ций (ПЭС), например, в России в Кислой губе на Баренцевом море.Являются экологически чистыми. 4. Минеральные источники и гейзеры.

Выход водоносного слоя на поверхность называют род­ником (источником, ключом). Обычно они находятся в оврагах, балках, речных долинах. Иногда родники можно встретить и на равнинах — в небольших понижениях или на склонах возвышенностей и холмов.

Подземные воды, заключенные между двумя водо­непроницаемыми слоями, обычно находятся под дав­лением, поэтому их называют напорными или артези­анскими. Обычно они встречаются на больших глуби­нах — в понижениях изгибов водонепроницаемых пла­стов.

Глубинные подземные воды, находящиеся вблизи магматических очагов, дают начало горячим источникам. В России они встречаются на Камчатке, Северном Кав­казе и в других местах. Температура воды в них достига­ет 70—95 °С. Фонтанирующие горячие источники назы­ваются гейзерами. В Долине гейзеров на Камчатке от­крыто более 20 крупных гейзеров, среди них Великан, выбрасывающий воду на высоту 30 м, а также множе­ство мелких. За пределами нашей страны гейзеры рас­пространены в Исландии, Новой Зеландии, США (Иел-лоустонский национальный парк).

Проходя через различные горные породы, подзем­ные воды частично растворяют их — так образуются ми­неральные источники. В зависимости от химического со­става выделяют серные (Пятигорск), углекислые (Кис­ловодск), щелочно-солевые (Ессентуки), железисто-ще­лочные (Железноводск) и другие источники. Они ис­пользуются в лечебных целях. В местах их выхода строят курорты.