Анатолий Бернацкий - 100 великих тайн океана

• Название: 100 великих тайн океана
• Автор: Анатолий Бернацкий
• Жанр: Прочая научная литература

Мировой океан оказывает огромное и многогранное влияние на функционирование всех систем Земли. Он формирует климат планеты, является важнейшим источником поступающего в атмосферу кислорода, а также регулирует содержание в воздухе углекислоты. Глобальные геологические и геохимические процессы, протекающие в водной среде океана, а также на его дне, оказывают значительное влияние на жизнь Земли. Океан, вероятно, одна из самых сложных земных сфер. Видимо, поэтому человек и знает об океане намного меньше, чем, например, об атмосфере или литосфере.

Очередная книга серии рассказывает о самых волнующих тайнах океана.

---

Совсем незначительную соленость имеет Черное море: на его поверхности она составляет всего 18 промилле. Почему? Во-первых, котловина этого моря сравнительно невелика, а во-вторых, в него впадают большие реки, которые весьма ощутимо его и опресняют.

Следует отметить и тот интересный факт, что соленость Черного моря почти в 2 раза меньше солености Средиземного, хотя лежат оба эти моря бок о бок, и между ними беспрерывно происходит водообмен: более опресненные воды Черного моря поверхностным течением проникают в Средиземное море, а соленые и тяжелые воды последнего глубинным течением вливаются в Черное.

Кстати, любопытную особенность, долгое время не находившую объяснения, имеет распределение солености в океанах. Известно, что наибольшую соленость имеет Атлантический океан (37,9 промилле). В Тихом океане она меньше: 35,9—36,9 промилле. А ведь, казалось бы, все должно быть наоборот. Во-первых, бассейн Атлантического океана более чем в два раза обширнее тихоокеанского, а во-вторых, в Атлантический океан и в его заливы впадают четыре самые многоводные реки земного шара: Амазонка, Конго, Ла-Плата и Миссисипи. В Тихий же океан впадают лишь небольшие береговые реки Колумбия и Колорадо в Америке и несколько более значительные реки Амур, Хуанхе и Янцзыцзян в Азии.

Этому вроде бы парадоксальному факту русский метеоролог и географ А.И. Воейков дал объяснение, суть которого сводится к следующему: пары́ с Тихого океана не распространяются далеко внутрь суши, а, конденсируясь, выпадают в виде осадков и в большей своей массе в виде рек возвращаются обратно в океан. Осадки же с Атлантического океана заносятся далеко вглубь суши; особенно в Азии, где распространяются вплоть до Станового хребта. А обратно в океан возвращается со стоком всего около 25 % осадков. Кроме того, к границам Атлантического бассейна примыкает много таких бессточных областей, как Сахара, бассейн Волги и Средняя Азия, где большие реки (Сырдарья, Амударья) несут воды в бессточный бассейн Аральского моря. По-видимому, бóльшая часть воды из этих бессточных областей в океан уже не возвращается, что и повышает соленость Атлантического океана по сравнению с другими океанами.

И все-таки, возвращаясь к разговору о соотношении солей в океане, зададимся вопросами: каково же происхождение этой солености, обладающей столь удивительным постоянством своего состава? Как давно установилась эта пропорция?

В качестве ответов на эти вопросы учеными было выдвинуто несколько гипотез.

Согласно одной из них, когда раскаленная Земля стала остывать, ее окутали густые пары́ воды, в которых в растворенном виде находились и различные соли. Когда же земной шар остыл, охлажденные пары́ превратились в воду и проливными дождями хлынули на его поверхность, заполнив огромные ниши, ставшие впоследствии океанами. В них вода сразу приобрела почти такую же соленость, которая присуща ей и в настоящее время. И действительно: если судить по ископаемым морским организмам, соленость морской воды на протяжении долгих геологических периодов менялась очень мало.

Другая гипотеза предлагает версию о постепенном осолонении океанов путем выщелачивания водой твердых пород земной коры и выделения из магния газообразного хлора. А поскольку хлор очень активно реагирует с натрием и магнием, то это, собственно, и позволяет ему в соединениях с данными металлами занимать главенствующее положение среди солей, растворенных в морской воде.

Сторонники же третьей гипотезы считают, что, скорее всего, соленость морской воды обязана своим происхождением обоим вышеперечисленным процессам. При этом они добавляют к ним еще один, не менее важный фактор, а именно: расход солей на мощные отложения на суше в периоды больших морских регрессий, когда высыхали обширные мелководные моря.

Но на сам состав морской воды эти гипотезы, безусловно, не оказывают ни малейшего влияния: каким он был сотни миллионов лет назад, таким остается и поныне. По мнению же академика A.П. Виноградова, состав морской воды и вовсе не менялся все последние 2–2,5 миллиарда лет. Поэтому о составе и концентрации солей в океане можно говорить как о «мировой константе» нашей планеты.

Звуковые каналы океана

Как правило, дальность распространения звука в море равна (в зависимости от мощности источника звука) десяткам или сотням километров. Но бывают случаи, когда звук распространяется по так называемому подводному каналу, который представляет собой область глубин, где скорость звука вначале уменьшается, а достигнув минимума, начинает возрастать. Физически это обусловливается большой зависимостью распространения звука в морской воде от ее температуры, солености и гидростатического давления.

С глубиной скорость звука уменьшается, но лишь до тех пор, пока понижается температура воды. Достигнув определенного уровня, скорость начинает возрастать из-за повышения гидростатического давления. Верхние и нижние границы звукового канала имеют глубину с равными скоростями звука. За ось канала принимается глубина с наименьшей скоростью распространения звука.

Сверхдальнее прохождение звука в канале объясняется тем, что звуковые лучи, почти полностью отражаясь от верхней и нижней границ звукового канала, не выходят за его пределы, а концентрируются и распространяются вдоль оси звукового канала.

«Чтобы лучше понять это, – писал академик Л.М. Бреховский, – вспомните, как ведет себя уставший путник. Он предпочитает держаться теневой, более прохладной стороны, нести на своих плечах как можно меньше груза и двигаться с минимальной скоростью. Ведь только при этих условиях он сможет пройти максимальное расстояние. Звуковой луч в морской воде подобен этому путнику. Выйдя из источника, он уходит вверх от оси звукового канала. Но чем выше, тем теплее, и луч заворачивает вниз, “в холодок”. И углубляется до тех пор, пока не начинает “ощущать” тяжесть повышающегося гидростатического давления».

Американские ученые однажды проделали такой опыт: взорвали в Атлантике небольшой заряд, а спустя некоторое время отголосок взрыва был зафиксирован на Бермудских островах, удаленных от места эксперимента на 4500 километров. Для сравнения: в воздухе взрыв той же силы слышен на расстоянии всего в 4 километра, а в лесу – не более чем в пределах 200 метров.

В другом опыте взрыв был произведен у Бермудских островов, а сигнал услышан у берегов Австралии, то есть на расстоянии в 20 тысяч километров!

Явление сверхдальнего распространения звука в подводном звуковом канале специалисты использовали для создания спасательной системы «Софар». С кораблей и самолетов, терпящих бедствие, сбрасывались небольшие заряды весом от 0,5 до 2,5 килограмма, которые взрывались на глубине залегания оси звукового канала. Береговые посты, зафиксировав место взрыва, оперативно выясняли место катастрофы.

Вечное движение океана

Океанические течения

В океанах и морях в определенных направлениях на расстояния в тысячи километров перемещаются огромные массы воды шириной в десятки и сотни километров и глубиной в несколько сотен метров. Такие потоки – «реки в океанах» – называются морскими течениями. Движутся они со средней скоростью 1–3 километра в час, хотя у некоторых течений она может достигать и 9 километров в час.

Нордкапское течение с температурой воды 4–6 °C считается теплым

В зависимости от направления движения морские течения делятся на зональные – несущие свои воды на запад и на восток, и меридиональные – движущиеся на север или на юг.

В отдельную группу выделяют еще и противотечения, то есть течения, идущие навстречу соседним, более мощным и протяженным. Кроме того, есть и четвертая группа течений, называемых муссонными. К последним относятся течения, которые от сезона к сезону меняют свою силу – в зависимости от направления прибрежных ветров.

Важным моментом в характеристике течений является тот факт, что каждое из них занимает более или менее постоянное географическое положение. При этом в Северном полушарии движение воды происходит преимущественно по часовой стрелке, а в Южном – против часовой стрелки. Наиболее же сильные течения проходят вблизи восточных побережий материков.

Появление течений вызывается многими причинами: например, нагреванием и охлаждением поверхности воды, различиями в плотности водных слоев, осадками и испарением.

Однако основным фактором, способствующим возникновению мощных океанических течений, являются ветры. В частности, пассатные, которые в Атлантике и в Тихом океане не стихают круглый год.

Так, мощные потоки Северного и Южного пассатных (экваториальных) течений, циркулирующих по обе стороны экватора, нагоняют воду к западным окраинам обоих океанов. При этом одна часть этой воды возвращается обратно на восток в виде Экваториального противотечения, а другая, упираясь в барьер из материков и островов, поворачивает на север или на юг, а затем на восток, совершая круговое движение как в Северном, так и в Южном полушариях.