Даниил Богданов - Тропический океан

• Название: Тропический океан
• Автор: Даниил Богданов
• Издательство: Издательстно «Наука»
• Жанр: Путешествия и география
• Год: 1975

Изучение тропической зоны Мирового океана имеет существенное научное и прикладное значение. Здесь можно наблюдать такие явления и процессы, которых не бывает в высоких широтах. В книге рассматривается природа пока еще малоисследованной тропической зоны Мирового океана, анализируются ее специфические особенности, говорится о том большом вкладе, который внесли в изучение тропического океана советские ученые.

---

Рис. 2. Схема циркуляции потоков воздуха в тропическом циклоне. 1 — направление потоков воздуха. Облака: 2 — перистые; 3 — высокие кучевые; 4 — слоистые дождевые; 5 — кучевые дождевые; 6 — зона дождей

Циклоны Атлантического океана возникают в его тропическом поясе или над Карибским морем. Отсюда они движутся в Мексиканский залив, а затем — на сильно нагретую летом территорию США или Мексики либо идут восточнее, вдоль Гольфстрима. Иногда они меняют направление движения, задерживаются на 1–2 дня на одном месте. Живет циклон несколько дней. По традиции каждому присваивают женское имя. В последние годы одним из наиболее разрушительных был циклон «Флора». Его обнаружили с помощью искусственного спутника 26 сентября 1963 г. к западу от берегов Африки. Через несколько дней он приблизился к Малым Антильским островам, пересек их гряду и достиг острова Гаити. Число жертв на острове достигло 5000 человек. От Гаити «Флора» направилась к Восточной Кубе. Здесь ураган бушевал несколько дней, так как центр его описал сложную траекторию и несколько задержался южнее острова. Ветер и наводнение, вызванное небывалыми по интенсивности дождями, произвели большие разрушения. За 4 дня выпало 2800 мм осадков, т. е. более двух годовых норм, твердый сток рек был в сотни раз больше обычного. Погибло много посевов, скота. Была смыта почва, вырвано с корнем и унесено в море множество деревьев. Число человеческих жертв на Кубе достигло 1200 человек. Циклон вышел в океан севернее Кубы и постепенно утратил разрушительную силу. Много дней спустя встречались в море странные, плывущие пальмовые рощи: деревья были вырваны с корнем, легкие стволы пальм удерживали их на плаву, а сохранившиеся между корнями грунт и камни обеспечивали вертикальное положение деревьев.

Механику и термодинамику урагана изучили лишь в самое недавнее время (академик В. В. Шулейкин и другие исследователи). При анализе использовались фотографии, сделанные с искусственных спутников Земли, и другие материалы. Было определено количество пара, который поднимается до уровня конденсации, выделяющееся при этом тепло и энергия, получаемая ураганом в секунду при обычной летом температуре на поверхности воды +28°. Была вычислена мощность, поглощаемая трением воздуха о поверхность воды.

Мощность атлантического урагана обычно составляет 200 млрд. квт, механическая — лишь 7 млрд. квт, а в редких случаях, когда поверхность воды нагрета почти до 32°, достигает 12 млрд. квт. Величины такого порядка отмечались в августе 1969 г., когда над Карибским морем и Мексиканским заливом проходил циклон «Камилла». Общая энергия среднего циклона эквивалентна силе взрыва нескольких водородных бомб.

* * *

Таковы основные особенности климата и погоды в тропических и экваториальных широтах океана, которые определяют все главные черты природы океана до глубины нескольких сотен метров — течения, температуру и другие свойства вод, органический мир, особенности геологии и гидрохимии.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ И ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ПОТОКИ

Известно, что один из самых сложных вопросов океанографии — циркуляция В 074 океана, т. е. горизонтальные поверхностные и подповерхностные непериодические течения и вертикальные движения вод. Исследования последних двух десятилетий Института океанологии АН СССР, Морского гидрофизического института АН УССР, американских и других ученых существенно обогатили, изменили и усложнили наши знания о течениях в тропическом поясе океана. Оказалось, что схема течений значительно сложнее, чем полагали раньше.

В целом поверхностные течения в тропическом поясе определяются пассатными ветрами, плотностью воды и разностью уровней. Пассаты создают соответственно достаточно устойчивые пассатные, или экваториальные, течения. Направление течения под влиянием вращения Земли несколько отклоняется от направления вызвавшего его ветра: в северном полушарии — вправо, в южном — влево. Поэтому северо–восточный и юго–восточный пассаты вызывают течения, направленные практически на запад, от восточных окраин океанов к западным.

Известно, что термический экватор в Атлантическом и Тихом океанах смещен на север относительно географического. Смещены на север и зоны пассатов. В результате пассатные течения несколько асимметричны относительно экватора. Северное пассатное течение в Атлантическом океане расположено между 12 и 25° с. ш., в Тихом — между 5 и 25° с. ш., Южное — соответственно между 4° с. ш. и 10° ю. ш. и 4° с. ш. и 20° ю. ш.

В восточных частях океанов пассатное течение имеет глубину порядка 50 м. Западнее она увеличивается до 100–150 м, иногда до 200 м. В результате создается продольный наклон нижней границы течения.

Обычная скорость пассатного течения около 1 мили в час (1 узел). Оно наблюдается приблизительно в 80 случаях из 100. В этом случае говорят, что его устойчивость (или повторяемость) составляет около 80 %. Недавно обнаружено, что структура пассатных течений сложная: в них чередуются отдельные струи сильных потоков, полосы слабых течений и даже противотечения. При детальных инструментальных исследованиях в зоне Северного пассатного течения Атлантического океана, проведенных академиком Л. М. Бреховских, К. Н. Федоровым и другими учеными, было обнаружено, что это течение не очень устойчиво. В точке с координатами 16°30′ с. ш., 33°30′ з. д. оно иногда резко меняло направление, даже на обратное. Периоды устойчивого одинакового направления длились 1–6 недель. Результирующий перенос на большинстве глубин был на запад. Траектории частиц воды оказались очень сложными, петлеобразными. Очевидно, это связано с крупномасштабными вихрями, поперечником 200–400 км, которые сравнительно медленно движутся с востока на запад.

Исследования этого вопроса продолжаются. Однако полученные данные о сложном характере движения воды в пределах пассатных течений ни в коем случае не опровергают давно сложившееся представление о большой в общем устойчивости этих потоков. Плавания плотов «Кон — Тики» и других, а также экспедиция судна «Ра» вновь подтвердили исключительную надежность этих течений.

Пассатные течения создают нагон поверхностных вод в западных частях океанов в низких широтах. В Атлантическом океане продольная разность уровней между восточной и западной частями океана составляет около 20 см, в Тихом — 50 см.

Разность уровней порождает стоковые по своей природе течения в более высокие широты — Гольфстрим, Куросио и др.

Дело не только в пассатном нагоне вод. Как определил английский океанограф Праудмен, происходит общее медленное смещение к экватору вод антициклонических круговоротов, создающее избыток воды в тропиках, особенно у западных берегов океанов. Поэтому возникает усиленный отток воды из западных тропиков океанов в более высокие широты в сильных и узких течениях — Гольфстриме и др. Мощность этих течений больше, чем потоков у восточных окраин океана к экватору.

Из–за поперечной (т. е. в направлении север — юг) неравномерности поля ветра в экваториальной полосе затишья, где подпор, создаваемый пассатом, невелик или равен нулю, согласно теории советского ученого В. Б. Штокмана (1950), образуется стоковое по своей природе поверхностное Экваториальное противотечение. Возможно, в его формировании некоторое участие принимают западпые ветры, имеющие у экватора значительную повторяемость.

В последние два десятилетия был обнаружен мощный перенос вод из западных частей океанов в восточные. Он, так же как и поверхностное Экваториальное противотечение, является компенсационным и осуществляется в подповерхностном слое точно под экватором (течения Кромвелла в Тихом океане, Ломоносова в Атлантическом, а также мощные подповерхностные и частично поверхностные струи слева и справа от этих течений). Советский океанограф Н. К. Ханайченко (1966) пришел к выводу о существовании целой системы подповерхностных и частично поверхностных течений на восток в тропическом поясе. Система состоит из трех ветвей. Центральная ветвь — это подповерхностные экваториальные течения (Кромвелла и Ломоносова), идущие точно под экватором. Северная (левая) ветвь частично совпадает с поверхностными экваториальными противотечениями. Южная (правая) ветвь обнаружена недавно южнее экватора; это в основном подповерхностный поток (местами он достигает поверхности океана).

Поверхность раздела между пассатными течениями на запад и противотечениями на восток очень сложная. Местами она выходит па поверхность океана, а в зоне пассатных течений погружается па глубину. Опускающиеся в западных частях океанов высокосоленые воды питают подповерхностные потоки на восток.

В целом подповерхностное экваториальное течение — это очень мощный и устойчивый поток, сопоставимый и соизмеримый по скорости и объему переносимой в единицу времени воды с самыми мощными и устойчивыми поверхностными океанскими течениями. Как недавно определил советский исследователь А. С. Полосин, в потоке происходит постоянное обновление вод: поступление высокосоленых вод из тропических областей погружения, перенос на восток и выход там к поверхности. Ось этого потока постепенно, по море приближения к восточным окраинам океана, поднимается к поверхности приблизительно со 150 до 50 м.