Основные физико-химические свойства океанской (морской) воды. Физические свойства океанской воды Физико химические свойства океанической воды кратко

Известно, что вода - идеальный растворитель. Морская вода представляет собой газово-солевой раствор, богатый по качественному составу. В воде океанов обнаружено 44 химических элемента. Больше всего растворено хлоридов, на которые приходится 88,7%, сульфатов-10,7%, карбонатов и других элементов - 0,8%. От этого океанская вода и горько-соленый вкус. Соленый вкус вызван раствором а горький - солями сульфатов (MgS0 4 , СаБОл и др.). Соленость Мирового океана измеряют в %о (промилле). Средняя соленость Мирового океана составляет 35%о, т. е. в 1 л воды растворено 35 г соли. Наибольшая соленость отмечается в тропических широтах, где велико испарение, а приток пресной воды небольшой. В экваториальной полосе соленость несколько уменьшается из-за выпадения большого количества осадков. В умеренных широтах по сравнению с тропическими соленость вновь уменьшается. Колебания солености невелики от 32 до 41 % 0 . В прибрежных морях Северного Ледовитого океана соленость уменьшается до 32%о, а в Красном море достигает 41 %о. Соотношение растворенных веществ в Мировом океане не меняется.

Моря России, за исключением морей Тихого океана, имеют небольшую соленость: Балтийское море - 8%о. Черное море 14-19 % о.

Соленость зависит от климата (в сухом климате она увеличивается). На распределение солености оказывают влияние и морские течения: теплые - увеличивают ее, холодные - уменьшают. Соленость уменьшается там, где в море впадают крупные реки.

В океанской воде растворены многочисленные газы. Особое значение имеет кислород. В холодных водах его растворено больше, чем в теплых.

Углекислый газ, в отличие от кислорода и азота, находится связанном состоянии - в виде углекислых соединений. Углекислый газ используется животными для построения раковин и костных частей тела.

Цвет океанской воды в толще приобретает голубоватый оттенок. Прозрачность воды зависит от примесей и определяется при помощи диска Сакки. Его изготовляют из цинка диаметром 30см, окрашивают в белый цвет. При погружении диска в воду следят, на какой глубине он перестает быть видимым. Эта глубина определяет степень прозрачности воды.

Температура океанской воды. В верхних слоях океана тепло распределено зонально. В экваториальной зоне температура повышается в пределах +27-28°С, колебания по сезонам незначительны: 1-3°С. В тропических широтах температура воды +20-25°С, в умеренных - от 0 до +20°С, в полярных - от 0С до -2°С.

Региональность распределения температур обусловлена морскими течениями. В тропических широтах западные части океана теплее, чем восточные, разница температур достигает 10°. В северных широтах восточные части океанов теплее, чем западные, а разница температур также составляет 10°.

Средняя температура, поверхностных вод Мирового океану + 17,4°С, т. е. на 3° выше, чем температура суши. Самая высокая зарегистрированная температура +36° С, самая низкая 2°С. Амплитуда колебания температур воды составляет 38°, тогда как для воздуха она равна 145° (-87, +58°).

В полярных широтах происходит замерзание океанской воды. Температура ее замерзания зависит прежде всего от солености. Так, при солености 20% 0 вода замерзает при t-1,1°C.

Пресная вода имеет наибольшую плотность при t +4° С, океанская -при более низких температурах. При солености 35%о наибольшая плотность воды наблюдается при t - 3,5°.

При охлаждении пресной воды более тяжелые слои ее но погружаются вниз, а более теплые и легкие поднимаются вверх Перемешивание воды происходит до тех пор, пока вся масса не охладится до + 4° С. Дальнейшее охлаждение приводит к скоплению на поверхности более легкой воды, а затем к замерзанию. В океане перемешивание воды не прекращается потому что плотность воды с понижением температуры все время нарастает. Кроме этого, при замерзании океанской воды кристаллики льда образуются из пресной воды, следовательно, общая соленость вод увеличивается. Поэтому воды океана замерзаю и при более низких температурах, а волнение замедляет этот процесс.

Рельеф дна Мирового океана

Для правильного, представления о рельефе дна Мирового океана нужно измерить его глубины. Измерение глубин производят различными способами. Мелководные бассейны измеряют при помощи простого лота, состоящего из длинного шнура с грузом на конце. Но большие глубины измерить таким лотом нельзя.

В настоящее время пользуются ультразвуковыми волнами, они посылаются и улавливаются особыми приборами, которые позволяют записывать глубины по пути следования судна. Результаты промеров наносят на карту. Места с одинаковыми глубинами соединяют линиями, которые называют изобатами.

На школьных картах глубины наносят способом раскраски, по шкале глубин можно определить глубины той или иной части океана.

Рельеф дна Мирового океана разнообразен. Это и горные системы, тянущиеся на тысячи километров, равнины с более плоскими возвышенностями, склоны материков и глубоководные желоба (с глубинами от 6000 до 11 000 м). Как и суша, кора дна океанов подразделяется на устойчивые области - платформы, покрытые мощными слоями осадочных пород, и геосинклинали - подвижные участки. Геосинклинальные области тянутся вдоль восточных берегов Азии и Центральной Америки, а также вдоль западных берегов Северной и Южной Америки. Они представляют огромные прогибы, которые заполняются осадочными породами.

Величайшие горные системы образуют срединные океанические хребты, имеющие общую протяженность до 80 тыс. км. В осевой части их расположены многочисленные рифтовые гряды и долины. С рифтовыми долинами связана интенсивная сейсмическая и вулканическая деятельность. Это наиболее активные участки земной коры. Ширина и высота срединных океанических хребтов различна. Так, в Атлантическом океане эта система суживается до 370 км, а в других расширяется до 2300 км имея высоту от 1-2 до 9 км. Это поистине крупнейшие горные сооружения на Земле.

Движение воды в Мировом океане

Вода в Мировом океане находится в постоянном движении. Различают три вида движения воды: колебательные, поступательные и смешанные.

Колебательные движения наблюдаются у волн, поступательные - у океанских течений и смешанные - у приливов и отливов.

Волны. Главная причина образования волн на поверхности Мирового океана - ветер. В некоторых случаях они возникают от землетрясений, изменения атмосферного давления и др.причин. Отдельные частицы воды при волновом движении перемещаются по круговым орбитам. В верхней части орбиты частицы перемещаются в направлении движения волны, а нижней - в обратном. Вот почему брошенный предмет колеблется на волне, но не передвигается.

Приливы и отливы. Люди, жившие по берегам морей, заметили что два раза в сутки уровень моря поднимается, затопляя плоские побережья, и два раза опускается, обнажая дно моря.

Схема образования приливов и отливов осложняется следующими причинами.

1. Приливы образуются под влиянием притяжения не только Луны, но и Солнца. В полнолуние и новолуние лунное и солнечное затмение совпадают, поэтому приливы достигают наибольшей величины.

2. В зависимости от береговой линии материков высота приливов и отливов может увеличиваться или уменьшаться.

Океанские течения. Поступательные движения огромных масс океанской воды называются течениями. В результате их происходит круговорот океанской воды. Перемещаются не только поверхностные слои воды, но и и глубинные.

Главной причиной возникновения поверхностных течений является ветер. Постоянные по направлению ветры сдувают поверхностные слои воды и заставляют их перемещаться.

Реки

В России насчитывается более 200 000 рек. Река - это естественный постоянный водоток, текущий по уклону и заключенный в берега. Начало рекам дают источники, выходящие на земную поверхность. Многие реки берут начало в озерах и болотах, на склонах гор из-под ледников. Временные водотоки, ручьи и реки образуют текучие воды. Они выравнивают поверхность Земли: разрушают возвышенности, горы и уносят продукты разрушения в более низкие ме­ста. Значение текучих вод очень велико и в хозяйственной дея­тельности человека. Родники, реки и ручьи - основные источ­ники водоснабжения. Вдоль ручьев и рек расположены насе­ленные пункты, реки используются как пути сообщения, а так­же для строительства гидроэлектростанций и лова рыбы. В за­сушливых областях вода рек идет на орошение (Мургаб, Тед-жен, Амударья, Сырдарья и др.).

Каждая река имеет исток, верхнее, среднее и нижнее тече­ние, притоки, устье. Исток - место, откуда река берет начало. Устье - место впадения в другую реку, озеро, море. В пустынях реки иногда теряются в песках, их вода расходуется на испаре­ние и фильтрацию.

Реки, протекающие по какой-либо территории, образуют речную сеть, которая состоит из отдельных систем, включаю щих главную реку и ее притоки. Обычно главная река длиннее, полноводнее и занимает осевое положение в речной системе. Как правило, у нее более древний геологический возраст, чем у притоков. Иногда бывает и наоборот. Например, Волга несет воды меньше, чем Кама, но считается главной рекой, так как ее бассейн исторически был заселен раньше, чем Кама. Неко торые притоки бывают длиннее главной реки (Миссури длин нее Миссисипи, Иртыш - Оби).

Притоки главной реки подразделяются на притоки первого, второго и последующих порядков.

Речная сеть состоит из речных систем. В речную систему входят главная река и ее притоки. Речная система характерп зуется степенью протяженности всех своих рек, площадью бас сейна, извилистостью и густотой речной сети. Протяженноеп. рек можно измерить по крупномасштабной карте с помощью циркуля, курвиметра, менее точно- путем наложения мокрой нитки.

Под бассейном реки понимают площадь, с которой она по­лучает питание. Площадь бассейна можно определить по круп­номасштабным картам с помощью палетки. Бассейны различ­ных рек разделяются водоразделами. Они чаще проходят по возвышенностям, в отдельных случаях - по равнинным заболо­ченным местам.

Извилистость - это отношение длины реки к прямой, coi 1 » диняющей исток и устье или между двумя отдельными пупк тами.

Густота речной сети есть отношение суммарной протяжен ности всех рек данной главной реки к площади бассейн л (км/км 2). Она зависит от рельефа, климата, горных пород, ела гающих местность, где она протекает. В местах, где выпадай большее количество осадков и испарение незначительное, реч- пая сеть имеет большую густоту, например на северо-западе страны. В горах густота речной сети больше, чем на равнине. Гак, на северных склонах Кавказского хребта она составляет 0,49 км/км 2 , т. е. на 1 км 2 площади приходится 490 мм длины рек, а в Предкавказье - 0,05 км/км 2 , т. е. на 1 км 2 площади при­ходится 50 м длины рек.

Питание рек осуществляется подземными водами, которые ныходят на поверхность в виде родников (ключей), а также атмосферными осадками, выпадающими в виде дождей и сне­гов. Дождевая вода, выпавшая на поверхность, частично испа­ряется, часть ее просачивается в глубь земли, а также стекает м реки. Выпавший снег весной тает. Талые воды стекают по уклону в понижения и в конечном счете попадают в реки. Та­ким образом, постоянным источником питания рек являются подземные воды, дожди летом и талые воды снегов весной. IS горных районах реки питаются водами от таяния ледников.

От характера питания зависит уровень воды в реках. Наи-оольший подъем воды на территории нашей страны наблюдает­ся весной, во время таяния снегов. Реки выходят из берегов, за­ливая огромные пространства, нередко принося большой вред народному хозяйству. В период весенних разливов стекает бо­лее половины годового объема воды. В местах, где больше осад­ков выпадает летом, реки имеют летний разлив. Например, Амур имеет два разлива: менее мощный - весенний и более сильный - в конце лета, во время муссонных дождей. Реки < "редней Азии и Кавказа имеют тоже летний разлив, но при­чина его в том, что летом усиленно тают снега и ледники в го­рах. Летний разлив имеют также реки Крайнего Севера, так |.мк там тают снега летом.

Наблюдения за уровнем рек позволили выделить периоды ■ а мой высокой (и низкой воды. Они получили названия поло-подье, паводок и межень.

Половодье - ежегодно повторяющийся подъем воды в один м гот же сезон. Весной при таянии снега в течение 2-3 меся-пев в реках удерживается высокий уровень воды. В это время происходят разливы рек.

Паводки - кратковременные непериодические подъемы во-11.1 в реках. Например, при сильных продолжительных дождях некоторые реки Восточно-Европейской равнины выходят из бе­регов, затопляя обширные пространства. Паводки бывают на i ирных реках при жаркой погоде, когда снега и ледники интен­сивно тают.

Высота подъема воды во время половодья различна (в гор-| пых странах -выше, на равнинах - ниже) и зависит от иптсн-; (41 и ности таяния снега, выпадения дождей, лесистости террито-1; |1пи, ширины поймы и характера ледохода. Так, на больших си­бирских реках во время образования заторов льда подъем н<>-: ды достигает 20 м.

Межень - наиболее низкий уровень воды в реке. В это вре­мя река питается в основном грунтовыми водами. В средней полосе нашей страны межень наблюдается в конце лета, когда вода сильно испаряется и просачивается в грунт, а также в конце зимы, когда нет поверхностного питания.

Все реки земного шара по способам питания можно подраз­делить на следующие типы: реки дождевого питания (реки экваториального, тропического и субтропического поясов - Амазонка, Конго, Нил, Янцзы и др.); реки, получающие пита­ние от таяния снегов и ледников (реки горных областей и Край­него Севера - Амударья, Сырдарья, Кубань, Юкон); реки под­земного питания (реки склонов гор в засушливом поясе - небольшие реки северного склона Тянь-Шаня); реки смешан ного питания (реки умеренного пояса с ярко выражении устойчивым снежным покровом - Волга, Днепр, Обь, Ени сей и др.).

Работа реки. Река постоянно производит работу, котора проявляется в эрозии, переносе и аккумуляции материала.

Под эрозией понимают разрушение горных" пород. Разлц чают эрозию глубинную, направленную на углубление русла, боковую, направленную на разрушение берегов. На реках мож но видеть излучины, которые называют меандрами. Один бере реки подмывается, другой намывается. Этот процесс постояне Разрушенный материал река переносит и отлагает. Отложени начинается при замедлении течения. Сначала отлагается боле крупный материал (камни, галька, крупный песок), потом бо лее мелкий песок и ил.

В устьях рек происходит накопление принесенного матерка ла. Образуются острова и мели с протоками между ними. Та кие образования называют,дельтами.

На карте можно видеть большое количество рек, образу щих дельты. Но есть реки, у которых их нет. Они впадают море в виде расширяющегося клина. Такие устья называю эстуариями, например у Темзы, Рейна.

Почему же в одних случаях река образует дельту, а в др гих нет? Это зависит от устойчивости дна моря, в которое вп дает река. Там, где оно постоянно понижается в результате в ковых движений земной коры, дельта не образуется. В места где дно моря поднимается, происходит образование дельт. Рек могут не иметь дельт и в том случае, если в море в районе вп дения реки проходит сильное течение. Оно уносит речные нан сы далеко в море. По этой причине, например, река Конг (Заир) не имеет дельты.

В результате работы реки образуются речные долины. Он представляют собой вытянутые извилистые понижения с опр деленным наклоном, по дну которых протекает река.

У речных долин различаются следующие элементы: русл пойма, террасы, склоны. Под руслом понимают пониженну часть долины, по которой протекает река. Русло имеет два бе­рега: правый и левый. Один берег пологий, другой - крутой. Русло равнинной реки имеет извилистую форму. Поэтому, кро­ме силы тяжести и трения, на характер движения потока влия­ет центробежная сила, возникающая на поворотах реки, а так­же отклоняющая сила вращения Земли. Эти силы вызывают поперечно-круговое движение. Под действием центробежной силы на повороте поток прижимается к вогнутому берегу, а струи воды, ударяясь, разрушают его. Происходит изменение направления течения. По дну поток направлен к противополож­ному, пологому берегу. Отклоняющая сила вращения Земли заставляет поток прижиматься к правому берегу (в северном полушарии). Он разрушается, русло реки перемещается. Так, во времена правления Ивана Грозного казанский кремль нахо­дился на берегу Волги, а к настоящему времени река отошла от него на 7 км.

Процесс образования излучин (меандр) непрерывен. Однако на определенное время на данном участке он может приоста­новиться. Дело в том, что река, увеличивая извилистость, умень­шает уклон, а следовательно, и среднюю скорость. Наступает момент, когда скорость даже на закруглениях становится недо­статочной для дальнейшего размыва. Кроме того, меандры мо­гут приблизиться друг к другу на такое расстояние, что соеди­нятся. Тогда русло спрямится. Бывшие меандры становятся старицами, а затем и озерами.

У равнинных рек можно выделить в качестве общего приз­нака чередование плесов и перекатов. Плесы - наиболее глу­бокие участки реки с медленным течением. Они образуются на ее изгибах. Перекаты - мелкие части реки с быстрым тече­нием. Они образуются на спрямленных участках. Постепенно плесы и перекаты перемещаются по реке.

Река постоянно углубляет русло, однако глубинная эрозия не может идти ниже уровня воды в месте впадения реки в дру­гую реку, озеро, море. Этот уровень называют базисом эрозии. Конечным базисом эрозии для всех рек является уровень Миро­вого океана. Изменения уровня океана, моря, озера отражают­ся на работе рек. При понижении базиса эрозии река сильно эродирует, углубляет русло; при повышении этот процесс за­медляется, идет интенсивное отложение.

Пойма - часть долины, заливаемая вешними водами. По­верхность ее неровная: обширные вытянутые понижения чере­дуются с небольшими песчаными возвышениями. Наиболее вы­сокие участки располагаются вдоль берегов - береговые валы. Они обычно покрыты растительностью. По характеру рельефа поймы делятся на три части: прирусловую - наиболее высокую; центральную - равнинную с плодородными наносными поч-иами, занятую лугами и огородами; притеррасную понижен­ную, нередко заболоченную. Террасы представляют собой ны-ровненные площадки, тянущиеся вдоль склонов в виде ступе­нек. На крупных реках наблюдают по нескольку террас, счет их ведется от поймы (первая, вторая и т. д.). У Волги прослежи­вается четыре террасы, а на реках Восточной Сибири - до 20. Склоны ограничивают долину с боков. В одних случаях они крутые, в других - пологие. Чаще один склон крутой, другой - пологий. Например, у Волги правый склон крутой, левый - по­логий.

Речная долина создана рекой. Однако на формирование до­лин оказывают влияние и другие факторы. К ним относятся тектонические процессы, определяющие направление, а иногда и форму долины, горные породы,"их состав, расположение пла­стов, выветривание, смыв атмосферными водами рыхлых пород, сползание грунтов и др.

У молодых рек в продольном профиле имеются участки, на которых наблюдаются пороги (места с быстрым течением и вы­ходом камней на поверхность воды), водопады (участки, где вода падает с отвесных уступов). Водопады встречаются на многих горных реках и равнинных, где твердые породы выхо­дят на поверхность.

Крупнейший водопад мира - Виктория на реке Замбези. Вода падает с высоты 120 м при ширине 1800 м. Шум падаю­щей воды слышен за десятки километров, а водопад всегда оку­тан облаком брызг.

Воды Ниагарского водопада (Северная Америка) падают с высоты 51 м, ширина потока 1237 м.

Многие горные водопады еще выше. Самый высокий из них - Анхель на реке Ориноко. Его вода падает с высоты 1054 м.

Расход и сток воды в реках. При строительстве населенных пунктов очень важно знать, какое количество воды протекает в реке, может ли она обеспечить население и предприятия во­дой. С этой целью определяют расход воды в реке. Под рас­ходом воды в реке понимают количество воды (м 3), проходящее через живое сечение реки за 1 с: P^=S-V, где 5 - площадь жп вого сечения, м, У -средняя скорость, м/с.

Для определения расхода воды в небольшой реке на спрям ленном участке ее строится временный гидрометрический nor i, состоящий из четырех створов: пускового, верхнего, главного и нижнего (рис. 30).

Из приведенной выше формулы видно, что для определения расхода воды в реке нужно измерить скорость и вычислить пли щадь живого сечения реки.

Скорость течения определяется приборами, которые назы ваются гидрометрическими вертушками. Скорость течения не большой реки можно определить с помощью поплавков. Иг пользуют обычно деревянные поплавки диаметром 15-20 см и длиной 8-10 см. На поплавке ставят флажок с номером.

Поскольку в разных частях русла скорость различная, при­меняют 3-5 поплавков. Поплавок пускают на пусковом створе и засекают время его прохождения через верхний и нижний створы. Заранее измеряют расстояние между ними. А если из-иестно расстояние и время прохождения поплавка между верх­ним и нижним створами, можно вычислить скорость. Поплавки пускают на разных расстояниях от берега: у правого берега, посередине (2-3 поплавка), у левого берега. Установлено, что скорость течения реки составляет примерно 80% от средней скорости деревянных поплавков.

На главном створе определяют площадь живого сечения. Для этого измеряют глубину реки через определенное количе­ство метров. По данным строят чертеж сечения русла реки (жи­вое сечение), вычисляют площадь отдельных фигур, а затем се суммируют. Можно вычислить площадь живого сечения и другим способом. Сначала определить среднюю глубину русла по створу и полученную величину умножить на ширину русла.

Например, скорость течения реки 1 м/с, площадь живого се­чения 10 м 2 . Значит, расход воды в реке составляет 10 м 3 /с.

Расход воды в реке за продолжительный период называется речным стоком. Обычно он определяется по многолетним дан­ным и выражается в км 3 /год.

Сток показывает многоводность реки. Приводим некоторые показатели среднего стока для главнейших рек Земли.

Сток зависит от площади бассейна реки и климатических условий. Большое количество осадков при малом испарении спо­собствует увеличению стока. Кроме того, сток зависит от гор­ных пород, которыми сложена данная территория и рельеф местности.

Многоводность реки Амазонки (см. табл. 11) объясняется огромной площадью бассейна (около 7 млн. км 2). Это самый Сюльшой речной бассейн. На его площади выпадает более УООО мм осадков в год. У Амазонки 17 притоков первого поряд­ка, каждый из них дает воды почти столько же, сколько Волга. Самая многоводная река в Советском Союзе - Енисей, ее годовой сток составляет 548 км 3 /год.

В нашей стране проведены грандиозные работы по регули­рованию речного стока. Почти на всех крупных реках (Волге, Днепре, Ангаре) построены водохранилища, которые вмещают вешние и паводковые воды, что позволяет экономно расходовать ее в течение всего года. Вода этих рек приводит в движение турбины, вырабатывающие электрический ток, идет на нужды населения и орошение полей.

Озера и болота

Около 2% всей суши занято озерами. Озера - это значительные углубления суши, заполненные водой и не имеющие связи с морем. На территории нашей страны расположены самое большое озеро в мире - Каспийское и самое глубокое - Байкал. Много озер на северо-западе страны, особенно в Карелии.

Издавна человек использует озера для водоснабжения; они служат путями сообщения, местом лова рыбы. Многие озера содержат ценное сырье: соли, железные руды, сапропель. Они являются объектами для туризма.

По характеру стока озера подразделяются па проточные, сточные и бессточные. В проточные озера впадают многочисленные реки и вытекают из них. К этому типу относятся Ладожское, Онежское и озера Финляндии.

Сточные озера принимают большое количество рек, но из них вытекает одна река. К этому типу можно отнести озеро Севан в Армении.

В засушливых областях находятся бессточные озера, не имеющие стока,- Каспийское, Аральское, Балхаш. К этому же типу относят и многочисленные озера тундры.

В процессе развития бессточные озера могут перейти в сточные, если поступление воды, будет превышать испарение.

Озерные котловины по происхождению чрезвычайно разно­образны. Есть котловины, возникшие в результате проявления внутренних сил Земли (эндогенные). Таково большинство круп­ных озер мира. Мелкие озера порождены деятельностью внеш­них сил (экзогенные). К эндогенным котловинам относятся тек­тонические и вулканические. Тектонические котловины пред­ставляют собой опустившиеся участки земной коры. Опускание может произойти в результате прогиба слоев или сбросов вдоль трещин. Так образовались крупнейшие озера Каспийское, Аральское (прогиб земных слоев), Байкал, Танганьика, Ньяса, Верхнее, Гурон, Мичиган (сбросовые).

Котловины вулканического происхождения представляют гобой кратеры вулканов или долины, перекрытые лавовыми потоками. Подобные котловины имеются на Камчатке, напри­мер Кроноцкое озеро. Разнообразны озерные котловины экзогенного происхожде­ния. В долинах рек часто встречаются озера, имеющие продол­говатую форму. Они возникли на месте бывших р"усел рек.

Много озер образовалось в ледниковый период. Материко­вый лед при своем движении выпахивал огромные котловины. Они заполнялись водой. Такие озера встречаются в Финляндии, Канаде, на северо-западе нашей страны. Многие озера вытяну­ты по направлению движения ледников.

В областях, сложенных известняками, доломитами и гип­сом, имеются котловины провального происхождения, их назы­вают карстовыми. Многие из них очень глубоки.

Котловины могут возникнуть и в результате выдувания. Та­кие котловины очень мелки, и озера в них исчезающие. Они встречаются в прибрежных засушливых областях.

Особый тип имеют озерные котловины, возникшие в резуль­тате неравномерного протаивани"я многолетней мерзлоты. Это озера термокарстового происхождения (большинство озер тундры).

В горах в результате сильных землетрясений могут возник­нуть запрудные озера. Так, в 1911 г. на Памире буквально i глазах у людей возникло Сарезское озеро: часть горного хре та в результате землетрясения была сброшена в долину реки образовалась запруда высотой более 500 м.

Немало котловин создано человеком - это искусственн водоемы.

В нашей стране сток большинства крупных рек зарегулир ван (Волга, Днепр, Ангара, Енисей), на них построены плот ны, созда"ны большие водохранилища.

Многие озерные котловины имеют смешанное происхожд ние. Например, Ладожское, Онежское озера относятся к тект ническим, но их котловины изменили свой облик под действие работы ледников, рек, морей. Каспийское море-озеро - остато большого морского бассейна, который некогда соединялся чере Кумо-Манычскую впадину с Азовским и Черным морями.

Питание озер. Озера питаются за счет подземных вод, атмо сферпых осадков и впадающих в них рек. Часть воды из озер выносится в реки, испаряется с поверхности, уходит на подзем ный сток. В зависимости от соотношения приходной и расход ной части происходит колебание уровня воды, которое приводи к изменению площадей озер. Например, озеро Чад в сухое вре мя года имеет площадь 12 тыс. км 2 , а в дождливое увеличивает ся до 26 тыс. км 2 . За последние сто лет отмечено понижени уровня воды Каспийского озера. В результате площадь озер сократилась на 30 тыс. км 2 , исчезли многие заливы, а острова превратились в полуострова. Сейчас уровень Каспийского озе­ра на 28 м ниже уровня океана.

Изменение уровня воды в озерах связано с климатическими условиями: уменьшением количества выпавших осадков в бас-сейне озера, а также испарением его с поверхности. Уровень воды в озере может измениться также в результате тектониче­ских движений.

Колебания уровня воды в проточных озерах незначительны и не достигают одного метра (Байкал, Онежское, Ладожское). По количеству растворенного в воде вещества озера делятся па пресные, солоноватые и соленые. Пресные озера имеют ра­створенных солей менее 1%о. Солоноватыми озерами считаются такие, где соленость больше 1% 0 , а солеными - свыше 24,7 % 0 (при такой солености температура замерзания воды совпадает с температурой наибольшей плотности воды).

Проточные и сточные озера обычно пресные, так как при­ход пресной воды больше, чем расход. Бессточные озера - преимущественно солоноватые или соленые. В этих озерах при­ход воды меньше, чем расход, поэтому соленость увеличи­вается. Соленые озера находятся в степной и пустынной зонах (Эльтон, Баскунчак, Мертвое, Большое Соленое и многие дру­гие). Но некоторые отличаются большим содержанием соды (Na2S04) -это содовые озера (например, озеро Ван и некото­рые озера юга Западной Сибири); другие богаты наряду с хло­ридами и сульфидами бурой (Na2B 4 0 7 - ЮПцО) такие озера встречаются на Тибете, в Калифорнии.

Стадии развития озер. Озера - недолговременные обраюиа ния на поверхности Земли. Они разнимаются и записи мост oi окружающих условий. Реки, временные водные потоки несу со склонов в озера огромное количество неорганических и оргл нических веществ, которые отлагаются на дне. Появляется рас­тительность, остатки которой также скапливаются, заполняя озерные котловины. В результате этого озера мелеют, па месте их образуются болота.

Зарастание озер и превращение их в болота происходит по­степенно. Обмелевшее озеро начинает зарастать с берегов (рис. 31). До глубины 1 м растут осоки, стрелолист, водяная гречиха, водяные лютики и др. Глубже, до 2-3 м, поселяются камыши, тростники, хвощи; еще глубже - водяные лилии, рде­сты, у которых на поверхности плавают только листья и цветы, а все остальные органы растения целиком погружены в воду. Глубокая часть озера занята различного рода водорослями. Растения, отмирая, падают на дно, а там образуются мощные слои сапропеля ". Озеро продолжает мелеть, зарастать и пре­вращается в болото. На поверхности появляются мхи и лишай­ники. Под слоем мхов отмершие остатки растительности без до­ступа кислорода превращаются в торф. В лесной полосе очень часто озера зарастают с наветренных берегов.

В развитии озер можно выделить несколько стадий.

1. Стадия юности, когда первоначальный рельеф дна сохра­няется неизменным.

2. Стадия зрелости, когда вырабатывается береговая отмель хорошо выражены конусы выноса рек при их впадении, но не ровность дна еще сохраняется.

3. Стадия старости, когда отложения выровняли дно озера. В пресных озерах растительность полукольцом окружает бе­рега.

4. Стадия полного зарастания, когда озеро становится мел­ким, растительность покрывает большую часть зеркала воды, озеро превращается в болото.

Распространение озер подчинено законам зональности. В Со­ветском Союзе наиболее густая озерная сеть наблюдается и лесной полосе, в областях древнего оледенения: на Кольском полуострове, в Карелии. Здесь озера пресные, большей частью проточные и быстро зарастающие. К югу, в лесостепной и степ­ной зонах, количество озер резко уменьшается. В пустынной зоне преобладают бессточные соленые озера, они часто перс сыхают, превращаясь в солончаки. Тектонические озера ветре чаются во всех поясах. У них большие глубины, поэтому измс нение их идет медленно, малозаметно для человека.

Бблота - участки суши, избыточно увлажненные, покрытые влаголюбивой растительностью, имеющие слой торфа не мень­ше 30 см.

Болота, как указывалось, могут образоваться при зараста­нии озер, а также в условиях постоянного переувлажнения грун­тов из-за большого количества осадков, малого испарения и за­медленного стока. Переувлажнение приводит к ухудшению кислородного и минерального питания растений. Недостаток кислорода затрудняет процесс разложения растительных остат­ков, из них образуется торф. Почвы обедняются питательными веществами, лесная и травянистая растительность голодает, в-нижнем ярусе появляется мох, менее требовательный к усло­виям питания. Мхи впитывают атмосферную влагу и задержи­вают большое количество воды. Поэтому доступ воздуха в поч­ву затрудняется, начинает накапливаться торф. Из-за недостат­ка кислорода для корневых систем гибнут деревья. Гибель де­ревьев увеличивает переувлажнепность почв. Заболачивание в лесной полосе происходит при вырубке леса. Благоприятны условия для образования болот в полосе тундр, где многолет­няя мерзлота не пропускает грунтовых вод вглубь и они оста­ются на поверхности.

По условиям питания и местонахождению болота подразде­ляются на низинные и верховые. Низинные болота питаются мгмосферными осадками, поверхностными и подземными вода­ми. Подземные воды богаты минеральными веществами. Это обусловливает богатую растительность на низинных- болотах (ольха, ива, береза, осоки, хвощи, тростник, а из кустарни­ков- багульник). Низинные болота широко распространены ъ- .йеной-полосе на поймах больших рек.

При определенных условиях низинные болота могут пре­вратиться в верховые. По мере нарастания торфа количество минеральных веществ уменьшается, а растения, требователь­ные к минеральной пище, уступают место менее требователь­ным. Обычно эти растения появляются в центре болота (сфаг­новые мхи). Они выделяют органические кислоты, которые за­медляют распад растительной массы. Возникают повышения из н>|)фа. Стекающая в болото вода уже не может попадать в титр, где распространяются сфагновые мхи, питающиеся атмо-1 ферной влагой. Такие болота называют верховыми. Верховые Оолота возникают на малорасчлененных водоразделах.

Болота занимают огромные пространства. Примерно 1/10 Территории нашей страны покрыта болотами. Обширны про­странства болот в Полесье (Белоруссия), Псковской, Новго­родской областях, Мещере и Западной Сибири. Много болот i* тундре.

В болотах добывают торф, который идет на отопление и Производство электроэнергии, а также используется как ii.m-Тистое удобрение. В нашей стране производится плановое осу шение болот, которые в результате превращаются в плодород ные сельскохозяйственные угодья.

Подземные воды

Подземными водами называются воды, находящиеся под поверхностью Земли в жидком, твердом и газообразном состоя­нии. Они скапливаются в порах, трещинах, пустотах горных пород.

Подземные воды образовались в результате просачивания воды, выпавшей на поверхность Земли, конденсации водяных паров, поступивших по порам из атмосферы, а также в резуль­тате образования водяных паров при остывании магмы на глу­бине и конденсации их в верхних слоях земной коры. Решаю­щее значение в образовании подземных вод имеют процессы просачивания воды с поверхности Земли. В отдельных зонах, например в песчаных пустынях, основную роль играют воды, поступившие из атмосферы в виде водяных паров.

Вода, испытывающая влияние силы тяжести, называете)! гравитационной. Ее движение обусловлено наклоном водоупор ного слоя.

Вода, удерживаемая молекулярными силами, называется пленочной. Молекулы воды, которые непосредственно соприк.-i саются с зернами пород, образуют гигроскопическую воду. Пле ночную и гигроскопическую воду можно удалить из породи только при прокаливании. Поэтому растения эту воду не могу! использовать.

Корневые системы растений усваивают капиллярную во (находящуюся в капиллярах почвы) и гравитационную.

Скорость движения грунтовых вод незначительна и завис от структуры горных пород. Различаются мелкозернистые пор ды (глины, суглинки), зернистые (пески), трещиноватые (" вестняки). Через пески по трещинам гравитационная вода б препятственно стекает со скоростью 0,5-2 м в сутки, в сугли" ках и лессах - 0,1-0,3 мм в сутки.

Мировой океан представляет собой главную часть гидросферы - водной оболочки Земли. Его воды покрывают 361 млн км2, или 70,8 %, поверхности земного шара, что почти в 2,5 раза превышаем площадь суши (149 млн км2, или 29,2 %). Важнейшее следствие такого глобального соотношения суши и моря состоит во влиянии Мирового океана на водный и тепловой баланс Земли. Около 10 % солнечной радиации, поглощенной поверхностью океана, расходуется на нагревание и турбулентный обмен теплотой между поверхностными слоями воды и нижними слоями атмосферы. Остальные 90 % теплоты затрачиваются на испарение. Испарение с поверхности океана является как главным источником воды в глобальном гидрологическом цикле, так и следствием высокой скрытой теплоты испарения воды, а это важный компонент глобального теплового баланса Земли. Акватория Мирового океана состоит из Атлантического, Тихого, Индийского, Северного Ледовитого и Южного океанов, окраинных морей (Баренцево, Берингово, Охотское, Японское, Карибское и др.), внутриконтинентальных морей (Средиземное, Черное, Балтийское). Не имеющие связи с Мировым океаном Каспийское и Аральское моря-озера условно называют морями исключительно из-за их больших размеров. В настоящее время это внутренние замкнутые водоемы, а в четвертичное время они соединялись с Мировым океаном.

В Мировом океане сосредоточено не менее 1,4 млрд км3 воды, что составляет около 94 % объема гидросферы. Эти огромные массы воды находятся в постоянном движении. Геологические процессы, протекающие в Мировом океане, многообразны и представляют собой взаимосвязанные явления. Они состоят из следующих процессов:

Разрушения, или абразии (от лат. «абрадо» - брею, соскабливаю), массивов горных пород, слагающих берега и часть мелководья;

Переноса и сортировки продуктов разрушения, приносимого с суши;

Накопления, или аккумуляции, различных осадков. Долгое время дно Мирового океана и его осадки оставались неисследованными. Лишь начиная с середины XX столетия начались целенаправленные исследования Мирового океана со специальн построенных научно - исследовательских кораблей. Вначале для изучения дна Мирового океана применялись различные геофизические приборы, установленные на кораблях, а образцы горных пород доставлялись специальными тралами - драгами. В результате этих работ были получены уникальные сведения о рельефе дна Мирового океана.

Физико-химические свойства вод морей и океанов

Соленость и химический состав вод. В морской воде в растворенном состоянии находится большое количество веществ. Суммарное содержание растворенных солей в морской воде называется ее соленостью (5) и выражается в промилле (%о). За среднюю соленость вод океана принимается величина около 35 %о. Это означает, что в 1 л воды содержится около 35 г растворенных солей (средняя величина солености морской воды). Соленость поверхностных вод Мирового океана колеблется от 32 до 37 %с, и такие колебания связаны с климатической зональностью, которая прямо влияет на испаряемость вод. В аридных зонах, где преобладает испаряемость, соленость увеличивается, а в гумидных областях и в местах стока крупных рек соленость уменьшается. В широких пределах меняется соленость во внутриконтинентальных морях. В Средиземном море она составляет 35 - 39 %>о, в Красном море увеличивается до 41 -43 %о, а в морях, расположенных в гумидных областях, главным образом из-за большого притока пресных вод соленость снижается. В Черном море она составляет 18 - 22 %о, в Каспийском -12-15 %о, в Азовском -12 %о, а в Балтийском - 0,3 - 6 %о. Такая низкая соленость Балтийского моря обусловлена большим объемом речного стока. Ведь в это море несут свои воды такие полноводные реки, как Рейн, Висла, Нева, Неман и др. Особенно высокая соленость (до 300 %о) наблюдается в отшнурованных от моря лагунах в аридных областях, например в заливе Кара-Богаз-Гол в Каспийском море.

В водах морей и океанов присутствуют почти все химические элементы Периодической системы Д. И. Менделеева. Содержание одних настолько велико, что именно их соотношение обусловливаем соленость морских и океанских вод, а количество других составляем тысячные и даже десятитысячные доли процента. При сопоставлении катионов и анионов оказывается, что в солевом составе морской воды преобладают хлориды (89,1 %), на втором месте стоят сульфаты (10,1 %), затем - карбонаты 0,56 %, а бромиды составляют всего 0,3 %.

Газовый режим . В водах Мирового океана в растворенном состоянии находятся различные газы, но главными из них являются кислород, углекислый газ и местами сероводород. Кислород поступает в морскую воду как непосредственно из атмосферы, так и за счет фотосинтеза фитопланктона. Главную роль и перераспределении газов играет глобальная океанская циркуляция. Благодаря ей происходит переток богатых кислородом холодных вод от высоких широт к экватору и поверхностных вод в придонную часть.

Углекислый газ находится в морской воде частично в растворен ном состояниии, а частично он химически связан в форме бикарбонатов Са(НС03) или карбонатов (СаС03). Растворимость С02 в морской воде зависит от температуры морской воды и возрастает с ее понижением. Поэтому холодные воды Арктики и Антарктики содержат больше углекислого газа, чем воды низких широт. Значительное содержание С02 отмечается в придонных холодных водах на глубинах ниже 4000 м. Это сказывается на растворении карбонатых раковин отмерших организмов, которые опускаются с поверхности на дно.

В некоторых морских бассейнах наблюдается аномальный газовый режим. Классическим примером служит Черное море, где, по данным Н. М. Страхова, на глубинах 150- 170 м вода в значительной степени обеднена кислородом и содержит в больших количествах сероводород. Его количество сильно возрастает в придонных слоях. Сероводород образуется благодаря жизнедеятельности сульфатсодержащих бактерий, которые восстанавливают сульфаты из Морской воды до сероводорода. Сероводородное заражение вызвано нарушением свободного водообмена между Черным морем и водами Средиземного моря. В Черном море существует расслоенность воды по солености. В верхней части располагаются опресненные воды (17-18 %о), а ниже соленые (20 - 22 %о). Это исключает вертикальную циркуляцию и приводит к нарушению газового режима, а затем к накоплению сероводорода. Недостаток кислорода в более глубоких слоях способствует развитию восстановительных процессов. Сероводородное заражение в придонной части Черного моря достигает 5 - 6 см3/л. Кроме Черного моря сероводородное заражение обнаружено в некоторых норвежских фиордах.

Температура морской воды . Распределение температур поверхностных слоев вод Мирового океана тесно связано с климатической зональностью. Среднегодовая температура в высоких широтах изменяется от 0 - 2 °С и достигает максимальных значений порядка 28 °С в экваториальных широтах. В умеренных широтах температура воды испытывает значительные сезонные колебания в пределах от 5 до 20 °С. Температура воды изменяется с глубиной, достигая в придонных частях на значительных глубинах всего 2 - 3 °С. В полярных областях она опускается до отрицательных значений порядка -1,0 -1,8 °С.

Переход от верхнего слоя воды с высокой температурой к нижнему слою с низкой температурой совершается в относительно тонком слое, который называется термоклином. Этот слой совпадает с изотермой 8 - 10° и находится на глубине 300 - 400 м в тропиках и 500- 1000 м в субтропиках. Общие закономерности в распределении температур нарушаются поверхностными теплыми и холодными, а также донными течениями.

Давление и плотность . Гидростатическое давление в океанах и морях соответствует массе столба воды и увеличивается с глубиной, достигая максимального значения в глубоких частях океана. Плотность морской воды в среднем составляет примерно 1,025 г/см3. В холодных полярных водах она увеличивается до 1,028, а в теплых тропических водах уменьшается до 1,022 г/см3. Все эти колебания обусловлены изменениями солености и температуры вод Мирового океана.

Элементы рельефа.

Выделяют четыре основные ступени рельефа дна океана: мате­риковую отмель (шельф), материковый склон, ложе океана и глубоко­водные впадины. В пределах ложа океана наблюдаются наибольшие перепады глубин и грандиоз­ные горные сооружения. Поэтому в пределах ложа стали выделять океанические котловины, срединно-океанические хребты и океаниче­ские поднятия.

Шельф (материковая отмель) - мелководная морская терраса, окаймляющая материк и являющаяся его продолжением. По существу, шельф представляет собой затопленную поверхность древней суши. Это область материковой земной коры, для которой характерен рав­нинный рельеф со следами затопленных речных долин, четвертичного оледенения, древних береговых линий.

Внешней границей шельфа является бровка - резкий перегиб дна, за пределами которого начинается материковый склон. Средняя глубина бровки шельфа - 133 м, однако в конкретных случаях она может меняться от нескольких десятков до тысячи метров. Поэтому термин "материковая отмель" не подходит для наименования этого элемента дна (лучше - шельф). Ширина шельфа изменяется от нуля (африканское побережье) до тысячи километров (побережье Азии). В целом шельф занимает около 7 % площади Мирового океана.

Материковый склон - область от бровки шельфа до материково­го подножья. Средний угол наклона материкового склона около 6°, но нередко крутизна склона может увеличиваться до 20-30°. Ширины материкового склона из-за крутого падения обычно невелика - око­ло 100 км. Наиболее характерной формой рельефа материкового склона являются подводные каньоны. Вершины их нередко врезаются в бровку шельфа, а устье достигает матери­кового подножья.

Материковое подножье - третий элемент рельефа дна, находя­щийся в пределах материковой земной коры. Материковое подножье представляет собой обширную наклонную равнину, образованную оса­дочными породами толщиной 3-5 км. Ширина этой всхолмленной рав­нины может достигать сотен километров, а площадь близка к площадям шельфа и материкового склона.

Ложе океана - наиболее глубокая часть дна океана, занимаю­щая более 2/3 всей площади Мирового океана. Преобладающие глубины ложа океана колеблются от 4 до 6 км, а рельеф дна наиболее спокойный. Основными элементами являются океанские котловины, срединно-океанические хребты и океанические поднятия.

Океанические котловины - обширные пологие понижения дна оке­ана с глубинами около 5 км. Дно котловины, плоское или слегка всхолмленное, обычно называют абиссальной (глубоководной) равни­ной. Выровненная поверхность абиссальных равнин обусловлена на­коплением осадочного материала, приносимого с суши. Наиболее обширные равнины находятся на глубоководных участках океанского дна. В целом абиссальные равнины занимают около 8 % ложа океана.

Срединно-океанические хребты - наиболее тектонически актив­ные зоны, в которых происходит новообразование земной коры. Они целиком сложены базальтовыми породами, образовавшимися в резуль­тате их поступления по разломам из недр Земли. Это обусловило свое­образие земной коры, слагающей срединно-океанические хребты, и выделение ее в особый рифтогенальный тип.

Океанические поднятия - крупные положительные формы рельефа ложа океана, не связанные с срединно-океаническими хребтами. Рас­положены они в пределах океанического типа земной коры и отлича­ются большими горизонтальными и значительными вертикальными размерами.

В глубоководной части океана обнаружено большое количество отдельно стоящих гор, не образующих каких-либо хребтов. Происхож­дение их вулканическое. Подводные горы, вершины которых представ­ляют собой ровную платформу, называют гайотами.

Глубоководные впадины (желоба ) - зона самых больших глубин Мирового океана, превышающих 6000 м. Борта их очень круты, а дно может быть выровненным, если оно покрыто осадками. Самые глубокие желоба расположены в Тихом океане.

Происхождение желобов связано с погружением литосферных плит в астеносферу при новообразовании морского дна и раздвижении плит. Желоба имеют значительные горизонтальные размеры. К настоящему времени в Мировом океана обнаружен 41 желоб (Тихий океан - 25, Атлантический - 7, Индийский - 9).

Срединно-океанические хребты

Пересекают все океаны, образую единую планетарную систему общей протяженностью свыше 60 тыс. км, а общая площадь их составляет 15,2 % площади Мирового океана. Срединно-океанические хребты действительно занимают срединное положение в Атлантическом и Индийском океанах, в Тихом океане они смещены на восток к берегам Америки.

Рельеф срединно-океанических хребтов резко расчленен, причем по мере удаления от оси горные шпили сменяются зонами холмистого рельефа и еще более выполаживаются в районе сочленения с глубоководными равнинами. Хребты состоят из горных систем и разделяющих их долинообразных депрессий, вытянутых в соответствии с общим простиранием. Высота отдельных горных вершин достигает 3-4 км, общая ширина срединно-океанических хребтов колеблется от 400 до 2000 км. Вдоль осевой части хребта прослеживается продольная впадина, называемая рифтом или рифтовой долиной (рифт от англ. щель). Ее ширина от 10 до 40 км, а относительная глубина от 1 до 4 км. Крутизна склонов долины 10-40°.

Стенки долины ступенями разделяются на несколько уступов. Рифтовая долина – наиболее молодая и тектонически наиболее активная часть срединно-океанических хребтов, она имеет интенсивное блоково-грядовое расчленение. Ее центральная часть состоит из застывших базальтовых куполов и рукавообразных потоков, расчлененных гьярами – зияющими трещинами растяжения без вертикального смещения шириной от 0,5 до 3 м (иногда 20 м) и протяженностью десятки м.

Срединно-океанические хребты разбиты трансформными разломами, нарушающие их непрерывность в широтном направлении. Амплитуда горизонтального смещения составляет сотни км (до 750 км в экваториальной зоне Срединно-Атлантического хребта), а вертикального до 3-5 км.

Иногда отмечаются мелкие формы рельефа дна называемые микрорельефом, среди которого выделяют эрозионный, биогенный и хемогенный.

Вода это полимерное соединение молекул Н 2 О, в отличие от водяного пара. В строении молекулы воды могут участвовать различные изотопы О и Н. Наибольшее распространение имеют 1 Н – легкий водород, 2 Н – дейтерий (150 мг⁄л.), 16 О, 17 О, 18 О. Основную массу образуют молекулы чистой воды 1 Н 2 16 О, смесь всех остальных видов воды называется тяжелой водой, отличающейся от чистой воды большей плотностью. На практике под тяжелой водой понимают оксид дейтерия 2 Н 2 16 О (D 2 О), под сверхтяжелой водой – оксида трития 3 Н 2 16 О (Т 2 О). Последней в мировом океане содержится ничтожно малое количество – 800 грамм (в пересчете на тритий). К основным физическим свойствам воды относятся оптические, акустические, электрические и радиоактивность.

Оптические свойства

Обычно под ними понимают проникновение света в воду, поглощение и рассеяние его в воде, прозрачность морской воды, ее цвет.

Поверхность моря освещается непосредственно солнечными лучами (прямая радиация) и светом, рассеянным атмосферой и облаками (рассеянная радиация). Одна часть солнечных лучей отражается от морской поверхности в атмосферу, другая проникает в воду после преломления на поверхности вод.

Морская вода – полупрозрачная среда, поэтому свет не проникает на большие глубины, а рассеивается и поглощается. Процесс ослабления света носит избирательный характер. Составные части белого света (красный, оранжевый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый) по-разному поглощаются и рассеиваются морской водой. По мере проникновения в воду вначале исчезает красный и оранжевый (приблизительно на глубине 50 м), далее желтый и зеленый (до 150 м), а затем – голубой, синий и фиолетовый (до 400 м).

Под прозрачностью традиционно понимают глубину погружения белого диска диаметром 30 см, на которой он перестает быть видимым. Прозрачность должна измеряться при определенных условиях, так как ее величина зависит от высоты наблюдения, времени суток, облачности и волнений моря. Наиболее точны замеры, которые проведены при спокойной, ясной погоде около полудня, с высоты 3-7 м над поверхностью воды.

Совокупность действий поглощения и рассеивания света обусловливает голубой цвет чистой (без примесей) морской воды. Окраска поверхности моря зависит от ряда внешних условий: угол зрения, цвет неба, наличие облаков, ветровых волн и т.д. Так при появлении волн море быстро синеет, а при плотных облаках – темнеет.

По мере приближения к берегам уменьшается прозрачность моря, вода зеленеет, иногда приобретает желтоватые и коричневые оттенки. В открытом море прозрачность и цвет определяются взвешенными частицами органического происхождения, планктоном. В период развития фитопланктона (весна, осень) прозрачность моря уменьшается, а цвет становится более зеленым. В центральных частях прозрачность обычно превышает 20 м, а цвет находится в пределах синих тонов. Наибольшая прозрачность (65,5 м) зафиксирована в Саргассовом море. В умеренных и полярных широтах, богатых планктоном, прозрачность воды составляет 15-20 м, а цвет моря зеленовато-голубой. В местах впадения крупных рек цвет морской воды мутно- и коричневато-желтый, прозрачность снижается до 4 м. Резко меняется окраска моря под влиянием растительных или животных организмом. Массовое скопление какого-либо одного организма может окрасить поверхность моря в желтый, розовый, молочный, красный, коричневый и зеленый цвет. Это явление называется цветением моря. В некоторых случаях в ночное время происходит свечение моря, связанное с изучением биологического света морскими организмами.

Акустические свойства

Определяют возможность распространения в морской воде звука – волнообразно распространяющихся колебательных движений частиц упругой среды, в качестве которой выступает морская вода. Сила звука пропорциональна квадрату частоты, которая определяется числом упругих колебаний в секунду. Поэтому от источника одной и той же мощности можно получить звук большей силы, увеличивая частоту звуковых колебаний. Для практических целей в морском деле (эхолотирование, подводная связь) используются ультразвук (звук большой частоты), который к тому же характеризуется слаборасходящимся пучком акустических лучей.

Скорость звука в морской воде зависит от плотности и удельного объема воды. Первая характеристика, в свою, очередь, зависит от солености, температуры и давления. Скорость звука в морской воде колеблется от 1400 до 1550 м/с, что в 4-5 раз больше скорости распространения звука в воздухе. Распространение звука в воде сопровождается его затуханием вследствие поглощения и рассеивания, а также преломлением и отражением звуковых волн.

На некоторой глубине в толще океанской воды имеется зона, где скорость звука минимальна, звуковые лучи, претерпевая многократное внутреннее отражение, распространяются в этой зоне на сверхдальние расстояния. Этот слой с минимальной скоростью распространения звука получил название звукового канала. Звуковой канал характеризуется свойством непрерывности. Если источник звука помещен возле оси канала, то звук распространяется на расстояние в тысячи километров (максимально зарегистрированное расстояние 19200 км). В мировом океане звуковой канал расположен в среднем на глубине 1 км. Для полярных морей характерен эффект приповерхностного расположения звукового канала (глубины 50-100 м), как результат отражения звука от поверхности моря.

После выключения источника звука какое-то время в толще воды сохраняется остаточное звучание, получившее название реверберации. Это следствие отражения и рассеяния звуковых волн. Различают донную, поверхностную и объемную реверберацию, в последнем случае рассеивание звука происходит с помощью газовых пузырьков, планктона, взвеси.

Электрические свойства

Чистая (пресная) вода - плохой проводник электричества. Морская вода, представляя собой почти полностью ионизированный раствор, хорошо проводит электрический ток. Электропроводность зависит от солености и температуры воды, чем выше соленость и температура, тем выше электропроводность. Причем в большей степени на электропроводность влияет соленость. Например, в диапазоне температур от 0 до 25°С электропроводность возрастает лишь в два раза, тогда как в диапазоне солености от 10 до 40‰ - в 3,5 раза.

В толще морской воды существуют теллурические токи, обусловленные корпускулярным излучением солнца. Поскольку электропроводность морской воды лучше, чем твердой оболочки, то величина этих токов в океане выше, чем в литосфере. С глубиной она несколько увеличивается. При движении морской воды в ней индуцируется электродвижущая сила, пропорциональная напряженности магнитного поля и скорости движения морской воды (проводника). Измерив наведенную электродвижущуюся силу и зная напряженность магнитного поля в данном месте и в данный момент, можно определить скорость морских течений.

Радиоактивные свойства

Морская вода обладает радиоактивностью, поскольку в ней растворены и радиоактивные элементы. Основная роль принадлежит радиоактивному изотопу 40 К и в значительно меньшей степени радиоактивным изотопам Th, Rb, C, U и Ra. Естественная радиоактивность морской воды в 180 раз меньше радиоактивности гранита и в 40 раз меньше радиоактивности осадочных пород континентов.

Кроме рассмотренных физических свойств, морская вода обладает свойствами диффузии, осмоса и поверхностного натяжения.

Молекулярная диффузия выражается в перемещении частиц растворенного в воде вещества без механического перемешивания.

Явление осмоса, т.е. диффузии растворенных веществ через пористую перегородку (мембрану), имеет в основном биологическое значение, но может быть использовано и для получения чистой воды из морской.

Поверхностное натяжение – свойство воды иметь на поверхности тонкую прозрачную пленку, стремящуюся сократиться. Это явление имеет решающее значение при образовании капиллярных волн на поверхности моря.

Химический состав океанских вод

Морская вода отличается от воды рек и озер горько-соленым вкусом и большой плотностью, что объясняется растворенными в ней минеральными веществами. Количество их, выраженное в граммах на килограмм морской воды, называется соленостью (S) и выражается в промилле (‰). Общая соленость составляет 35‰ или 35% или 35 г на 1 кг воды. Такая соленость морской воды называется нормальной и характерна для всей массы воды, за исключением поверхностного слоя в 100-200 м, где соленость колеблется от 32 до 37‰, что связано с климатической зональностью. В аридных зонах, где испарение велико, а поверхностный сток мал, соленость увеличивается. В гумидных зонах соленость уменьшается за счет опресняющего влияния стока поверхностных вод с континента. Климат сильнее сказывается во внутренних морях. В Красном море соленость достигает 41-43‰. Особенно высокая соленость (200-300‰) наблюдается в отшнурованных от моря лагунах аридных областей (Кора-Богаз-Гол). Соленость Мертвого моря 260-270‰.

Элементный состав Солевой элементный состав

морской воды морской воды

О 85, 8% Cl 55,3 %

H 10,7 % Na 30,6 %

Cl 2,1 % SO 4 7,7 %

Na 1,15 % Mg 3,7 %

Mg 0,14 % Ca 1,2 %

S 0,09 % K 1,1 %

Ca 0,05 % Br 0,2 %

K 0,04 % CO 2 0,2 %

Остальное меньше 0,001 %.

В солевом составе морской воды преобладают:

Хлориды 89,1 % (NaCl -77,8% - галит, MgCl 2 – 9,3% - бишофит, КCl - 2% - сильвин);

Сульфаты 10,1% (Mg SO 4 - 6,6% - эпсомит, CaSO 4 – 3,5 % - ангидрит)

Карбонаты 0,56 %

Броматы 0,3 %.

Газовый состав морской воды

В воде растворены: кислород, углекислый газ, азот, местами сероводород.

Кислород поступает в воду двумя путями:

Из атмосферы,

За счет фотосинтеза фитопланктона (зеленых растений)

6 СО 2 + 6Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 +6О 2 +674 ккал (свет + хлорофилл).

Его содержание сильно колеблется от 5 до 8 см 3 на литр и зависит от температуры, солености и давления. Растворимость кислорода сильно понижается при повышении температуры, поэтому его много в высоких широтах. Имеет место сезонные колебания, при повышении температуры кислород выделяется в атмосферу и наоборот, так осуществляется динамическое взаимодействие атмосферы и гидросферы. Такая же обратная зависимость существует между содержанием кислорода и соленостью: чем больше соленость, тем меньше кислорода. Зависимость же содержания кислорода от давления прямая: чем больше давление, тем больше кислорода растворено в воде. Наибольшее количество кислорода содержится на поверхности воды (за счет атмосферы и фотосинтеза) и на дне (за счет давления и меньшего расхода организмами) до 8 см 3 на литр – эти две пленки сливаются в береговой зоне. В средней части водоема содержание кислорода – наименьшее – 2-3 см 3 на литр. Благодаря вертикальной и горизонтальной циркуляции вод в океанах почти всюду содержится свободный кислород. Кислород расходуется на дыхание растений и животных и окисление минералов.

Углекислый газ содержится в воде 1) частично в свободном растворенном состоянии и 2) в химически связанной форме в составе карбонатов и бикарбонатов. Суммарное содержание СО 2 в воде более 45 см 3 на литр, из которых только половина падает на долю свободного СО 2 . Источники углекислого газа: атмосфера, вулканические газы, органика и речные воды. Расход: фотосинтез, образование карбонатных минералов. Содержание СО 2 также регулируется температурой, в верхних прогретых слоях морских вод растворимость СО 2 падает и он выделяется в атмосферу. Создается его нехватка, что приводит к образованию нерастворимого карбоната кальция СаСО 3 , который выпадает в осадок. В холодных водах отмечается высокое содержание СО 2 .

Азот содержится в воде в количестве 13 см 3 на литр и поступает в основном из атмосферы.

Сероводород распространен ограниченно и приурочен к замкнутым котловинным морям, сообщающимся с Мировым океаном с помощью узких мелководных проливов. Это нарушает водообмен между ними. Например, Черное море, заражение сероводородом начинается, примерно, с глубины 150 м и увеличивается с глубиной, а в придонной части достигает 5-6 см 3 /литр. Сероводород продуцируется бактериями из сульфатов:

СаSO 4 + CH 4 → H 2 S +CaCO 3 +H 2 O

Кроме того, в водах Мирового океана растворено некоторое количество органического вещества (до 10 г/л в Азовском море), присутствует также определенное количество мути и взвеси.

Температура вод Мирового океана

Основной источник тепла, получаемый Мировым океаном, - Солнце. От него тепло поступает в виде коротковолновой солнечной радиации, состоящей из прямой радиации и радиации, рассеянной атмосферой. Часть радиации отражается обратно в атмосферу (отраженная радиация). Дополнительное тепло Мировой океан получает в результате конденсации паров воды на поверхности моря и за счет теплового потока, идущего из недр Земли. В то же время океан теряет тепло при испарении, эффективном излучении и водообмене. Алгебраическая сумма количества тепла, поступающего в воду и теряемое водой в итоге всех тепловых процессов, называется тепловым балансом моря. Поскольку средняя температура воды Мирового океана за многолетний период наблюдений остается неизменной, то все тепловые потоки в сумме равны нулю.

Распределение температуры по поверхности Мирового океана зависит, главным образом, от широты местности, поэтому наибольшие температуры располагаются в приэкваториальной зоне (термический экватор). Искажающее влияние оказывают материки, преобладающие ветры, течения. Многолетние наблюдения показывают, что средняя температура поверхностных вод равна 17,54 о С. Самый теплый – Тихий океан (19,37 о), самый холодный – Северный Ледовитый океан (-0,75 о). С глубиной температура понижается. В открытых частях океана это происходит сравнительно быстро до гл. 300-500 м и значительно медленнее до гл. 1200-1500 м; ниже 1500 м температура снижается очень медленно. В придонных слоях океана на глубинах ниже 3 км температура держится преимущественно +2 о С и 0 о С, достигая -1 о С в Северном Ледовитом океане. В некоторых глубоководных впадинах с гл. 3,5 – 4 км и до дна температура воды несколько повышается (например, Филиппинское море). Как аномальное явление следует рассматривать существенный рост температуры придонного слоя воды до 62 о С в некоторых впадинах Красного моря. Такие отклонения от общей закономерности – следствие влияния глубинных процессов, происходящих в земных недрах.

Верхний слой воды (в среднем до 20 м) подвержен суточным колебаниям температуры, его выделяют как деятельный слой. Переход от деятельного слоя к нижнему слою низких температур совершается в относительно тонком слое, который называется термоклином. Основные характеристики термоклина следующие:

Глубина залегания – от 300-400 м (в тропиках) до 500-1000 м (в субтропиках),

Толщина – от нескольких см до десятков метров,

Интенсивность (вертикальный градиент) –0,1-0,3 о на 1 м.

Иногда различают два термоклина: сезонный и постоянный. Первый образуется весной и исчезает зимой (его гл. 50-150 м). Второй, называемый «главным термоклином», существует круглогодично и залегает на относительно больших глубинах. Два типа термоклина встречаются в умеренных климатических зонах.

Термоклин характеризуется также изменением оптических свойств воды, этим пользуются рыбы, убегающие от хищников: они ныряют в термоклин, и хищники теряют их из виду.

Установлено также, что в течение последних 70 млн. лет температура глубинных вод Мирового океана понизилась с 14 до 2 о С.

Плотность морской воды

Плотность любого вещества – это величина, измеряемая массой вещества в единице объема. За единицу плотности принимается плотность дистиллированной воды при температуре 4 о С и нормальном атмосферном давлении. Плотность морской воды – это масса морской воды (в г.), заключенной в 1 см 3 . Она зависит от солености (прямая зависимость) и температуры (обратная зависимость). Плотность морской воды при температуре 0 о С и солености 35‰ составляет 1,028126 г/см 3 .

По поверхности плотность распределена неравномерно: она минимальна в экваториальной зоне (1,0210 г/см 3) и максимальна в высоких широтах (1,0275 г/см 3). С глубиной изменение плотности зависит от изменения температуры. Ниже 4 км плотность морской воды изменяется мало и достигает у дна 1,0284 г/см 3 .

Давление морской воды

Давление в морях и океанах возрастает на каждые 100 м на 1 Мпа или на 10 атм. Ее величина зависит также и от плотности воды. Рассчитать давление можно по формуле:

Р = Н ּρ/100,

Р – давление в Мпа,

Н – глубина, для которой производится расчет,

ρ плотность морской воды.

Под действием давления вышележащих слоев уменьшается удельный объем морской воды, т.е. она сжимается, но эта величина незначительна: при S =35‰ и t = 15 о С она равна 0, 0000442. Однако, если бы вода была абсолютна несжимаема, то объем Мирового океана увеличился бы на 11 млн. км 3 , а его уровень поднялся бы на 30 м.

Кроме термоклина (скачка температуры), выделяется и скачок давления – пикноклин. Иногда в морском бассейне выделяют несколько пикноклинов. Например, в Балтийском море известны два пикноклина: в интервале глубин 20-30 м и 65-100 м. Пикноклин используется иногда в качестве «жидкого грунта», позволяющего нейтрально уравновешенной подводной лодке лежать на нем, не работая винтами.

Мировой океан и его части

Мировой океан 1 - единая непрерывная водная оболочка Земли, окружающая мате­рики и острова. Из 510 млн км 2 площади земного шара на его долю приходится 361,3 млн км 2 (70,8%), так что мы, в сущ­ности, живем на островах 2 . Южное полуша­рие более океаническое (81%), чем северное (61%). Неравномерное распределение вод Океана и суши на нашей планете - один из важнейших факторов формирования природы земного шара.

Объем Мирового океана более 1340 млн км 3 , а если учесть воду, которая содержится в илах океанического дна (примерно 10% от вод Оке­ана), то общий объем океаносферы составля­ет почти 1,5 млрд км 3 . Средняя глубина Оке­ана 3710 м.

1 Слово «океан» (греч. о/геапоз), обозначающее «ве­
ликая река, обтекающая всю Землю», пришло к нам из
древних времен. Термин «Мировой океан» предложен в
1917 г. русским океанологом Ю. М. Шокальским.

2 С помощью искусственных спутников Земли уста­
новлено, что действительная площадь Мирового океана
из-за неровностей океанической поверхности на 0,14%
больше проекции, которая обычно принимается для рас­
четов, и составляет 361,8 млн км 2 .

Мировой океан не только вода, это цело­стное природное образование, своеобразный географический объект планетарного масшта­ба. С позиций системных исследований он рас­сматривается как открытая динамическая са­морегулирующаяся система, которая обмени­вается веществом и энергией со всеми остальными сферами Земли.

Единый Мировой океан подразделяется на отдельные океаны. Океан - обширная часть Мирового океана, обособленная материками, обладающая своеобразной конфигурацией бе­реговой линии, определенными геологическим строением, рельефом дна и донными отложе­ниями, самостоятельными системами атмо­сферной циркуляции и течений, специфиче­скими гидрологическими характеристиками и природными ресурсами. Несмотря на услов­ность границ и свободный обмен водных масс, каждый океан неповторим. Но специфика оке­анов проявляется на фоне общепланетарных процессов и черт, присущих Мировому океа­ну в целом.

В современной мировой океанологической литературе сложилась концепция разделения Мирового океана на четыре океана: Тихий

Любушкина

(площадь 178,68 млн км 2 , максимальная глубина в Марианском желобе 11022 м), Атлантический (91,66 млн км 2 , глубина в желобе Пуэрто-Рико 8742 м), Индий­ский (76,17 млн км 2 , глубина в Яванском желобе 7729 м), Северный Ледовитый (14,75 млн км 2 , глубина в котловине Нансе­на 5527 м). Границы океанов проводят по ма­терикам, островам, а в водных просторах ли­бо по подводным поднятиям, затрудняющим водообмен, либо даже условно по меридианам и параллелям. Граница между Тихим и Атлан­тическим океанами проведена по меридиану мыса Горн (остров Огненная Земля), между Атлантическим и Индийским океанами - по меридиану мыса Игольный (юг Африки), Ин­дийским и Тихим океанами - по меридиану мыса Южный (остров Тасмания) и по запад­ным берегам полуострова Малакка, Больших и Малых Зондских островов. Граница Север­ного Ледовитого океана с Атлантическим про­ходит частично по подводным порогам и ост­ровам: от залива Согне-Фьорд (Скандинавский полуостров) через Фарерские острова и Ис­ландию, далее по южному склону возвышения дна Датского пролива до м. Брустер (о. Грен­ландия); затем по южному склону возвыше­ния в Девисовом проливе до полуострова Ла­брадор. Граница между Тихим и Северным Ле­довитым океанами проходит по Берингову проливу от мыса Дежнева на Чукотке до мы­са принца Уэльского на Аляске.

Рис. 78. Южный океан

В 1996 г. Федеральной службой геодезии и картографии России принято решение о выделении на картах, издаваемых в России-

ской Федерации, Южного океана. Северная граница акватории Южного океана определе­на вдоль линии среднего многолетнего поло­жения субтропического фронта (примерно вдоль 40° ю. ш. с отклонениями от 37° до 48°) (рис. 78).

Во всех океанах есть моря. Море - бо­лее или менее обособленная островами, по­луостровами и подводными возвышенностями часть Океана. Исключение составляет уни­кальное Саргассово «море без берегов», рас­положенное в антициклоническом кольце те­чений Северной Атлантики.

Ввиду некоторой изоляции и большого вли­яния суши и других местных условий, а так­же замедленного водообмена моря отличают­ся от открытой части Океана своим гидроло­гическим режимом и другими природными особенностями.

Моря классифицируют по разным при­знакам.

По местоположению моря подразде-ляют на окраинные, внутренние и межостров­ные. Окраинные моря расположены на под­водном продолжении материков и ограничены с одной стороны сушей, с другой - острова­ми и подводными возвышенностями. Их связь с Океаном довольно тесная (Баренцево, Бе­рингово, Тасманово и др.). Внутренние (сре­диземные) моря далеко вдаются в сушу, с океанами соединяются узкими проливами с по­рогами и резко отличаются от них по гидро­логическому режиму. Их, в свою очередь, под­разделяют на внутриматериковые (Балтий­ское, Черное и др.) и межматериковые (Средиземное, Красное и др.). К межостров­ным морям, окруженным более или менее плотным кольцом островов и подводными по­рогами, относят Яванское, Филиппинское и др. Их режим определяется степенью водообмена с Океаном.

В целом моря составляют около 10% пло­щади Мирового океана. Самые крупные мо­ря - Филиппинское - 5726 тыс. км 2 , Ара­вийское - 4832 тыс. км 2 , Коралловое - 4068 тыс. км 2 .

По происхождению котловин вы­деляются два основных типа морей: мате­риковые и океанические. Они, как правило, различаются также формой котловин и глубиной.

Материковые (эпиконтинентальные) моря расположены в пределах подводной окраины материка с континентальной земной корой, преимущественно на шельфе. Они воз­никают при наступлении Океана на сушу вслед­ствие либо колебаний земной коры, либо за счет увеличения воды в Океане после таяния покровных ледников. Большинство окраинных морей и многие внутриматериковые моря от-

носятся к этому типу. Окраинные моря име­ют асимметричную форму: склон со стороны суши у них пологий, со стороны океана (ост­ровов) - крутой. Глубины у них относи­тельно небольшие и нарастают в сторону океана.

Океанические (геосинклинальные) моря образуются в результате разломов земной ко­ры и опускания суши. К ним относятся преж­де всего моря переходных зон от материков к ложу океана и средиземные межматериковые моря. У них симметричные по форме котло­вины, глубины нарастают к центру до 2000 м и более. Обычно они рассекают материковый цоколь, и им свойственна в настоящее время тектоническая активность (вулканы, землетря­сения). Все межостровные моря тоже нахо­дятся в тектонически активных зонах Земли, а окружающие их острова являются, по суще­ству, вершинами подводных гор, нередко вул­канов.

Наряду с этими двумя основными типами морей существуют моря, имеющие признаки обоих типов, например Берингово море.

Моря в отличие от океанов представля­ют собой региональные комплексные природ­ные объекты, ибо их главные особенности формируются под влиянием местных фак­торов.

Береговая линия - граница суши и мо­ря, как правило, неровная, с изгибами в ви­де заливов и полуостровов. Вдоль нее обыч­ны острова, отделенные от материков и друг от друга проливами.

Залив - часть океана, довольно глубоко вдающаяся в сушу. Заливы менее изолирова­ны от сопредельных океанов, чем моря. По­этому режим их больше схож с теми аквато­риями, к которым они принадлежат. Заливы подразделяются на разные типы в зависимо­сти от ряда факторов. По происхождению выделяют, например, фьорды - узкие, длин­ные, глубокие заливы с крутыми берегами, вдающиеся в гористую сушу, образовавшиеся на месте тектонических разломов, впоследст­вии обработанных ледником и затопленных мо­рем (Согне-фьорд и др.); лиманы - мелкие заливы на месте затопленных морем устьевых частей рек (Днепровский лиман и др.); лагу­ны - заливы вдоль побережья, отделенные от моря косами (Куршский залив и др.). Есть деление заливов по размерам (самый боль­шой - Бенгальский - 2191 тыс. км 2), по глубине(онже - 4519 м), по ф ор м е бе­реговой линии: округлые (Бискайский), длинные и узкие (Калифорнийский).

Исторически сложилось так, что, по суще­ству, однотипные акватории называются то за­ливами, то морями, хотя по многим призна­кам они схожи: например, Бенгальский залив,

но Аравийское море, Мексиканский залив, но Карибское море, Персидский залив, но Крас­ное море и т. д. Эти несоответствия объясня­ются тем, что названия им давались в разное время без научного обоснования и по тради­ции сохранились до наших дней.

Пролив - относительно узкая часть оке­ана или моря, разделяющая два участка суши и соединяющая два смежных водоема. Проли­вам нередко свойственно поднятие дна - под­водный порог. Проливы тоже подразделяют на разные типы по ряду признаков. По морфо­логии выделяют узкие и широкие проливы (самый широкий - пролив Дрейка - 1120 км), короткие и длинные (самый длин­ный - Мозамбикский - 1760 км), мелкие и глубокие (самый глубокий - тоже пролив Дрейка - 5249 м). По направлению в проливах вод их подразделяют на про­точные, в которых течение, как в реке, на­правлено в одну сторону, например Флорид­ский пролив с Флоридским течением, и на об­менные, в которых наблюдаются течения в противоположных направлениях: либо у раз­ных берегов (в Девисовом проливе теплое За­падно-Гренландское течение направлено на се­вер, а холодное Лабрадорское - на юг), ли­бо в противоположных направлениях на двух разных уровнях (в проливе Босфор поверхно­стное течение следует из Черного моря в Мра­морное, а глубинное - наоборот).

Полуостров - часть суши, вдающаяся в океан или море и окруженная с трех сторон водой. Самый крупный полуостров - Аравий­ский (2732 тыс. км 2). Выделяют коренные и аккумулятивные полуострова. Коренные под­разделяются на отчленившиеся, являющиеся продолжением материка в геологическом от­ношении (Кольский полуостров), и причле-нившиеся - самостоятельные части суши, геологически не связанные с материком, а при­соединившиеся к нему (полуостров Индостан). Аккумулятивные полуострова присоединяют­ся к берегу за счет перемычки наносной суши в результате волновой деятельности (например, полуостров Бузачи на Каспийском море).

Остров - небольшой по сравнению с материками участок суши, окруженный со всех сторон водой. Встречаются одиночные острова (самый крупный - Гренландия - 2176 тыс. км 2) и скопления островов - ар­хипелаги (Канадский архипелаг, Северная Земля). По происхождению острова под­разделяются на две основные группы: матери­ковые и океанические. Материковые - те, которые отделились от материков; они обыч­но крупные и располагаются на подводной окраине материков (Великобритания, Новоси­бирские острова и др.). Океанические (само-

I 11111 300 200 100

Уровень океана

Рис. 79. Изменение уровня Мирового океана и его воз­можные пределы за последние 350 тыс. лет (по Р Фейр-бриджу)

стоятельные), в свою очередь, подразделяют на вулканические и коралловые (органоген­ные). Вулканические острова - результат извержения подводных вулканов, вершины ко­торых оказались над уровнем Океана. Они ли­бо образуют цепочку островов вдоль глубоко­водных желобов в переходной зоне океана (Ку­рильские), либо являются выходами на поверхность срединно-океанических хребтов (остров Исландия - часть такого подводно­го хребта с разломом вдоль оси, активным вулканизмом и интенсивной гидротермальной деятельностью). Нередко это сводово-глыбо-вые подводные хребты на ложе океана, греб­ни которых увенчаны вулканическими горами (Гавайские острова). По дну океанов, особен­но Тихого, рассеяно огромное количество оди­ночных островов вулканического происхожде­ния. Коралловые острова характерны для жаркого пояса, особенно много их в Тихом и Индийском океанах. Коралловые сооруже­ния - атоллы имеют форму кольца или подковы диаметром до нескольких десятков ки­лометров вокруг мелководной лагуны. Осно­ванием для них обычно служат плосковершин­ные подводные вулканы - гайоты. Иногда атоллы образуют гирлянды вдоль берегов - барьерные рифы, например Большой Барьер­ный риф, протянувшийся вдоль восточного по­бережья Австралии на 2000 км.

Уровенная поверхность океана - сво­бодная водная поверхность океанов и морей,

близкая к геоидной форме. В нашей стране за исходный уровень - стандарт, от которого отсчитываются абсолютная высота поверх­ности суши и глубины морей, берется сред­ний многолетний уровень Балтийского моря у Кронштадта (Балтийская система высот).

Уровень Мирового океана подвержен раз­ного рода колебаниям, как периодическим, так и непериодическим. К периодическим коле­баниям относятся, например, суточные коле­бания из-за приливов-отливов, годовые из-за температуры, осадков, ветров. Непери­одические колебания возникают из-за про­хождения тропических циклонов, цунами, моретрясений и т. д. Периоды колебаний могут быть короткими (прилив-отлив через 6 ч 12,5 мин) и длительными, вековыми (сот­ни лет). Например, многие постройки Скан­динавии, некогда возведенные на берегу мо­ря, находятся сейчас далеко от него. А в Гол­ландии, Венеции происходит опускание суши и наступление моря.

Вековые изменения могут быть вызваны разными причинами: изменениями объема воды в Океане (гидрократические, или эв-статические, колебания) или изменениями емкости Океана (геократические, или тек­тонические, колебания). Геократические ко­лебания вызваны тектоническими нарушения­ми дна Океана, из-за чего изменяется объем Мирового океана.

Это неоднократно происходило в течение геологического времени, вызывая трансгрес­сии (наступление) и регрессии (отступание) моря.

-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 Н, м - уровни океана (0 - современный уровень)

Взаимосвязанные теократические и гидро-кратические изменения неоднократно происхо­дили в плейстоцене. При похолодании огром­ная масса воды в виде льда консервировалась на суше и уровень Океана понижался на 100-120 м.

При потеплении во время межледниковий в результате таяния льда вода поступала в Океан и его уровень повышался (рис. 79). На характер колебаний уровня Океана в четвер­тичный период определенное влияние оказы­вали гляциоизостатические компенсации. На рисунке 80 отражено направленное повыше­ние уровня Мирового океана после окончания четвертичных оледенений в голоцене (около 10 тыс. лет назад). Видно, что он достиг сво­его современного положения примерно в се­редине атлантического периода голоцена око­ло 6 тыс. лет назад и с тех пор испытывает периодические колебания вокруг нулевой от-

Рис. 80. Изменение уровня Мирового океана и его воз­можные отклонения в голоцене (по Р К. Клиге и др.)

метки. Вместе с тем повышение уровня Ми­рового океана за последние 100 лет на 16 см связывают с глобальным антропогенным по­теплением климата на Земле, которое вызва­ло таяние ледников и тепловое расширение воды в Океане (рис. 81). Расчеты свидетель­ствуют о дальнейшем повышении уровня Оке­ана примерно на 20-30 см к середине XXI в., хотя крайние оценки существенно рас­ходятся: от 5-7 см до 140 см. Общая кар­тина изменения уровня Океана весьма слож­на и обычно вычисляется для определенных пунктов наблюдений.

Рис. 81. Современные изменения уровня Мирового оке­ана (по Р. К. Клиге и др.)

Основные физико-химические свойства океанской (морской) воды

Океанская вода - универсальный одно­родный ионизированный раствор, в состав ко­торого входят все химические элементы. В рас­творе находятся твердые минеральные ве­щества (соли) и газы, а также взвеси органического и неорганического происхож­дения.

Соленость морской воды. По массе рас­творенные соли составляют всего 3,5%, но они придают воде горько-соленый вкус и дру­гие свойства. Состав морской воды и содер­жание в ней разных групп солей видны из таб­лицы 8. Морская вода по составу резко от­личается от речной воды, ибо в ней преобладают хлориды. Интересно отметить, что состав солей плазмы крови близок к составу солей морской воды, в которой, как считают многие ученые, зародилась жизнь.

Таблица 8

(в % от всей массы солей) (по Л. К. Давыдову и др.)

Соленость - количество солей в грам­мах в I кг морской воды. Средняя соленость Океана 35% 0 . Из 35 граммов солей в мор­ской воде больше всего поваренной соли (око­ло 27 г), поэтому она соленая. Горький вкус ей придают соли магния. Линии на карте, со­единяющие точки с одинаковой соленостью, называются изогалинами.

Океанская вода образовалась из горячих соленых растворов земных недр и газов, так что соленость ее изначальная. Состав мор­ской воды напоминает состав ювенильных вод, т. е. вод и газов, выделяющихся при вулка­нических извержениях из магмы и впервые вступающих в круговорот воды на Земле. Га-

зы, выделяемые из современных вулканов, со­стоят преимущественно из водяного пара (око­ло 75%), углекислого газа (до 20%), хлора (7%), метана (3%), серы и других компонен­тов.

Первоначальный состав солей морской во­ды и соленость ее были несколько иными. Из­менения, которые она претерпела в процессе эволюции Земли, были вызваны прежде все­го появлением жизни, особенно механизма фо­тосинтеза и связанного с ним продуцирования кислорода. Некоторые изменения, по-видимо­му, вносили речные воды, которые на первых порах выщелачивали горные породы на суше и доставляли в Океан легкорастворимые со­ли, а в дальнейшем - в основном карбона­ты. Однако живые организмы, особенно жи­вотные, потребляли огромное количество сна­чала кремния, а потом кальция для образования своих внутренних скелетов и раковин. После отмирания они погружались на дно и выпада­ли из круговорота минеральных веществ, не увеличивая содержание карбонатов в морской воде.

В истории развития Мирового океана бы­ли периоды, когда соленость колебалась в сто­рону уменьшения или увеличения. Это проис­ходило как в результате геологических при­чин, ибо тектоническая активизация недр и вулканизм влияли на активность дегазации маг­мы, так и за счет климатических изменений. В суровые ледниковые эпохи, когда большие массы пресной воды консервировались на су­ше в виде ледников, соленость возрастала. При потеплении в межледниковые эпохи, ког­да в Океан поступали талые ледниковые во­ды, она уменьшалась. В аридные эпохи соле­ность увеличивалась, во влажные - умень­шалась.

В распределении солености поверхностных вод примерно до глубины 200 м прослежива­ется зональность, что связано с балансом (приходом и расходом) пресной воды, и преж­де всего с количеством выпадающих осадков и испарением. Уменьшают соленость морской воды речные воды и айсберги.

В экваториальных и субэкваториальных ши­ротах, где осадков выпадает больше, чем тра­тится воды на испарение (К увлажнения >1), и велик речной сток, соленость чуть менее 35% 0 . В тропических и субтропических широ­тах из-за отрицательного пресного баланса (осадков мало, а испарение велико) соленость составляет 37% 0 . В умеренных широтах со­леность близка к 35%о. В приполярных и по­лярных широтах соленость наименьшая - око-

ло 32%о, поскольку количество осадков пре­вышает испарение, велик речной сток, осо­бенно сибирских рек, много айсбергов, глав­ным образом вокруг Антарктиды и Гренландии.

Зональную закономерность солености на­рушают морские течения и приток речных вод. Например, в умеренных широтах северного по­лушария соленость больше у западных бере­гов материков, куда поступают субтропиче­ские воды повышенной солености, приносимые теплыми течениями, меньше - у восточных берегов материков, куда холодные течения при­носят менее соленые субполярные воды.

Из океанов наибольшей соленостью обла­дает Атлантический океан. Это объясняется, во-первых, сравнительной узостью его в низ­ких широтах в сочетании с близостью к Аф­рике с ее пустынями, откуда на океан беспре­пятственно дует жаркий сухой ветер, повыша­ющий испарение морской воды. Во-вторых, в умеренных широтах западный ветер уносит ат­лантический воздух далеко в глубь Евразии, где из него выпадает значительная часть осад­ков, не полностью возвращающихся в Атлан­тический океан. Соленость Тихого океана мень­ше, так как он, наоборот, широк в экватори­альном поясе, где соленость воды пониженная, а в умеренных широтах Кордильеры и Анды задерживают обильные осадки на наветренных западных склонах гор, и они вновь поступают в Тихий океан, рассоляя его.

Наименьшая соленость воды в Северном Ледовитом океане, особенно у Азиатского по­бережья, близ устьев сибирских рек - ме­нее 10% 0 . Однако в приполярных широтах происходит сезонное изменение солености во­ды: осенью - зимой при образовании мор­ского льда и уменьшении речного стока соле­ность возрастает, весной - летом при тая­нии морского льда и увеличении речного стока - уменьшается. Вокруг Гренландии и Антарктиды летом соленость становится мень­ше еще и за счет тающих айсбергов и подта­ивания краевых частей покровных и шельфо-вых ледников.

Рис. 82. Типы вертикального распределения солености (по Л. К. Давыдову и др.)

Максимальная соленость воды наблюдает­ся в тропических внутренних морях и заливах, окруженных пустынями, например в Красном море - 42% 0 , в Персидском заливе - 39% 0 .

Несмотря на различную соленость морской воды в разных акваториях Океана, процент­ное соотношение растворенных в ней солей неизменно. Оно обеспечивается подвижностью воды, непрерывным горизонтальным и верти­кальным ее перемешиванием, что в совокуп­ности приводит к общей циркуляции вод Ми­рового океана.

Изменение солености воды по вертикали в океанах различно. Намечено пять зональных типов вертикального распределения солено­сти: I - полярный, II - субполярный, III - умеренный, IV - тропический и V - эква­ториальный. Они представлены в виде графи­ков на рисунке 82.

Распределение солености по глубине в мо­рях весьма различно в зависимости от вели­чины баланса пресной влаги, интенсивности вертикального перемешивания и водообмена с соседними акваториями.

Годовые колебания солености в открытых частях Океана незначительны и в поверхно­стных слоях не превышают 1%о, а с глубины 1500-2000 м соленость в течение года прак­тически неизменна. В прибрежных окраинных морях и заливах сезонные колебания солено­сти воды значительнее. В морях Северного Ледовитого океана в конце весны соленость снижается за счет притока речных вод, а в акваториях с муссонным климатом летом - еще и за счет обилия осадков. В полярных и субполярных широтах сезонные изменения со­лености поверхностных вод обусловлены в большей степени процессами замерзания во­ды осенью и таяния морских льдов весной, а также таянием ледников и айсбергов во время полярного дня, о чем будет сказано позже.

Соленость воды влияет на многие ее физические свойства: температуру, плотность, электропроводность, скорость распростра­нения звука, быстроту образования льда и др.

Интересно заметить, что в морях близ кар­стовых побережий на дне нередки мощные под­водные (субмаринные) источники пресной во­ды, поднимающиеся к поверхности в виде фон­танов. Такие «пресные окна» среди соленой воды известны у берегов Югославии в Адриа­тическом море, у берегов Абхазии в Черном море, у берегов Франции, Флориды и в дру­гих местах. Эта вода используется моряками для хозяйственно-бытовых нужд.

Газовый состав океанов. В морской во­де, кроме солей, растворены газы азот, кис­лород, диоксид углерода, сероводород и др. И хотя содержание газов в воде крайне не­значительно и заметно изменяется в прост­ранстве и во времени, их достаточно для раз­вития органической жизни и биогеохимиче­ских процессов.

Кислорода в морской воде больше, чем в атмосфере, особенно в верхнем слое (35% при температуре 0°С). Главным источником его служит фитопланктон, который называют «лег­кими планеты». Глубже 200 м содержание кис­лорода уменьшается, но с 1500 м вновь воз­растает, даже в экваториальных широтах, за счет поступления вод из приполярных обла­стей, где насыщенность кислородом достигает 70 - 90%. Расходуется кислород путем отдачи в атмосферу при избытке его в поверхност­ных слоях (особенно днем), на дыхание мор­ских организмов и на окисление различных ве­ществ. Азота в морской воде меньше, чем в атмосфере. Содержание свободного азота свя­зано с распадом органических веществ. Рас­творенный в воде азот усваивается особыми бактериями, перерабатывается в азотистые со­единения, которые имеют большое значение для жизни растений и животных. В морской воде растворено некоторое количество свобод­ной и связанной углекислоты, которая попа­дает в воду из воздуха при дыхании морских организмов, при разложении органических ве­ществ, а также при вулканических изверже­ниях. Она важна для биологических процес­сов, так как это единственный источник угле­рода, который необходим растениям для построения органического вещества. Серово­дород образуется в глубоких застойных кот­ловинах в нижних частях водных толщ при разложении органических веществ и в резуль­тате жизнедеятельности микроорганизмов (на­пример, в Черном море). Так как сероводород является сильно ядовитым веществом, он рез­ко понижает биологическую продуктивность воды.

Поскольку растворимость газов интенсив­нее при низких температурах, воды высоких широт содержат их больше, в том числе важ­нейшего для жизни газа - кислорода. По­верхностные воды там даже перенасыщены кислородом и биологическая продуктивность вод выше, чем в низких широтах, хотя видо­вое разнообразие животных и растений бед­нее. В холодное время года Океан поглощает газы из атмосферы, в теплое время он выде­ляет их.

Плотность - важное физическое свой­ство морской воды. Морская вода плотнее пресной воды. Чем выше соленость и ниже температура воды, тем плотность ее больше. Плотность поверхностных вод увеличивается от экватора к тропикам благодаря нарастанию солености и от умеренных широт к полярным кругам в результате понижения температуры, а зимой еще и за счет увеличения солености. Это приводит к интенсивному опусканию по­лярных вод в холодный сезон, который про­должается 8-9 месяцев. В придонных слоях полярные воды движутся к экватору, вследст­вие чего глубинные воды Мирового океана в целом холодные (2-4 °С), но обогащенные кислородом.

Цвет и прозрачность зависят от отра­жения, поглощения и рассеяния солнечного света, а также от взвешенных в воде веществ органического и минерального происхождения. Синий цвет присущ воде в открытой части Океана, где нет взвесей. У побережий, где много взвесей, приносимых реками и времен­ными водотоками с суши, а также за счет взмучивания прибрежного грунта при волне­нии, цвет воды зеленоватый, желтый, корич­невый и др. При обилии планктона цвет во­ды синевато-зеленый.

Для визуальных наблюдений цвета морской воды используется шкала цветности, состоя­щая из 21 пробирки с цветными раствора­ми - от синего до коричневого цвета. Цвет воды нельзя отождествлять с цветом поверх­ности моря. Он зависит от погодных условий, особенно от облачности, а также от ветра и волнения.

Прозрачность лучше в открытой части Оке--ана, например в Саргассовом море, - 67 м, хуже - у побережий, где много взвесей. Про­зрачность уменьшается в период массового развития планктона.

Свечение моря (биолюминесценция) - это свечение в морской воде живых организ­мов, содержащих фосфор и испускающих «жи­вой» свет. Светятся прежде всего простейшие низшие организмы (ночесветка и др.), неко­торые бактерии, медузы, черви, рыбы во всех слоях воды. Поэтому мрачные глубины Океа­на не совсем лишены света. Свечение усили-

вается при волнении, поэтому судам ночью со­путствует настоящая иллюминация. Среди био­логов нет единого мнения о назначении све­чения. Предполагают, что оно служит либо для отпугивания хищников, либо для поисков пи­щи, либо для привлечения особей противопо­ложного пола в темноте. Холодное свечение морских рыб позволяет находить их косяки ры­боловным судам.

Звукопроводимость - акустическое свойство морской воды. Распространение зву­ка в морской воде зависит от температуры, солености, давления, содержания газов и взве­сей. В среднем скорость звука в Мировом оке­ане колеблется в пределах 1400-1550 м/с. С повышением температуры, увеличением со­лености и давления она увеличивается, при уменьшении - убывает. В океанах обнаруже­ны слои с разной проводимостью звука: зву-корассеивающий слой и слой, обладающий звуковой сверхпроводимостью, - подводный

«звуковой канал». К звукорассеивающему слою приурочены скопления зоопланктона и соответственно рыб. Он испытывает суточные миграции: ночью поднимается, днем опускает­ся. Его используют подводники, так как он гасит шум от двигателей подводных лодок, и рыболовные суда - для обнаружения косяков рыб. «Звуковой канал» начали ис­пользовать для краткосрочного прогноза волн цунами, в практике подводной навигации для сверхдальней передачи акустических сигналов.

Электропроводность морской воды вы­сокая. Она прямо пропорциональна солено­сти и температуре.

Естественная радиоактивность мор­ских вод мала, но многие растения и живот­ные способны концентрировать радиоактивные изотопы. Поэтому в настоящее время улов ры­бы и других морепродуктов проходит спецпро­верку на радиоактивность.

Вода — простейшее химическое соединение водорода с кислородом, однако океанская вода — универсальный однородный ионизированный раствор, в состав которого входят 75 химических элементов. Это твердые минеральные вещества (соли), газы, а также взвеси органического и неорганического происхождения.

Вола обладает множеством различных физических и химических свойств. Прежде всего они зависят оглавления и температуры окружающей среды. Дадим краткую характеристику некоторым из них.

Вода — это растворитель. Поскольку вода является растворителем, можно судить о том, что все воды — это газо-солевые растворы различного химического состава и различной концентрации.

Соленость океанской, морской и речной воды

Соленость морской воды (табл. 1). Концентрация растворенных в воде веществ характеризуется соленостью, которая измеряется в промилле (%о), т. е. в граммах вещества на 1 кг воды.

Таблица 1. Содержание солей в морской и речной воде (в % всей массы солей)

Основные соединения	Морская вода	Речная вода
Хлориды (NaCI, MgCb)
Сульфаты (MgS0 4 , CaS0 4 , K 2 S0 4)
Карбонаты (СаСОд)
Соединения азота, фосфора, кремния, органические и прочие вещества

Линии на карте, соединяющие точки с одинаковой соленостью, называют изогалинами.

Соленость пресной воды (см. табл. 1) в среднем равна 0,146 %о, а морской — в среднем 35 %о. Растворенные в воде соли придают ей горько-соленый вкус.

Около 27 из 35 граммов составляет хлористый натрий (поваренная соль), поэтому вода соленая. Соли магния придают ей горький вкус.

Поскольку вода в океанах образовалась из горячих соленых растворов земных недр и газов, соленость ее была изначальной. Есть основания предполагать, что на первых этапах формирования океана его воды по солевому составу мало отличались от речных. Различия наметились и стали усиливаться после преобразования горных пород в результате их выветривания, а также развития биосферы. Современный солевой состав океана, как показывают ископаемые остатки, сложился не позже протерозоя.

Помимо хлоридов, сульфитов и карбонатов в морской воде обнаружены почти все известные на Земле химические элементы, в том числе и благородные металлы. Однако содержание большинства элементов в морской воле ничтожно, например, золота в кубометре воды выявлено лишь 0,008 мг, а на наличие олова и кобальта указывает их присутствие в крови морских животных и в донных осадках.

Соленость океанских вод — величина не постоянная (рис. 1). Она зависит от климата (соотношения осадков и испарения с поверхности океана), образования или таяния льдов, морских течений, вблизи материков — от притока пресных речных вод.

Рис. 1. Зависимость солености вод от широты

В открытом океане соленость колеблется в пределах 32- 38%; в окраинных и средиземных морях колебания ее значительно больше.

Особенно сильно на соленость вод до глубины 200 м влияет количество выпадающих и испарение. Исходя из этого можно говорить, что соленость морской воды подвержена закону зональности.

В экваториальных и субэкваториальных районах соленость составляет 34 %с, потому что количество выпадавших осадков больше воды, затраченной на испарение. В тропических и субтропических широтах — 37 так как осадков мало, а испарение велико. В умеренных широтах — 35 %о. Наименьшая соленость морской воды наблюдается в приполярных и полярных областях — всего 32 так как количество осадков превышает испарение.

Морские течения, сток речных вод и айсберги нарушают зональную закономерность солености. Например, в умеренных широтах Северного полушария соленость вод больше около западных берегов материков, куда с помощью течений приносятся более соленые субтропические воды, меньшая соленость воды — у восточных берегов, куда холодные течения приносят менее соленую воду.

Сезонное изменение солености воды происходит в приполярных широтах: осенью за счет образования льда и уменьшения силы речного стока соленость увеличивается, а весной-летом за счет таяния льда и усиления речного стока соленость уменьшается. Вокруг Гренландии и Антарктиды в летний период соленость становится меньше в результате таяния близлежащих айсбергов и ледников.

Самый соленый из всех океанов — Атлантический океан, наименьшую соленость имеют воды Северного Ледовитого океана (особенно у азиатского побережья, близ устьев сибирских рек — менее 10 %о).

Среди частей океана — морей и заливов — максимальная соленость наблюдается в областях, ограниченных пустынями, например, в Красном море — 42 %с, в Персидском заливе — 39 %с.

От солености воды зависят ее плотность, электропроводность, образование льда и многие другие свойства.

Газовый состав океанской воды

Кроме различных солей, в водах Мирового океана растворены разные газы: азот, кислород, диоксид углерода, сероводород и др. Как и в атмосфере, в океанских водах преобладают кислород и азот, но в несколько других пропорциях (например, общее количество свободного кислорода в океане 7480 млрд т, что в 158 раз меньше, чем в атмосфере). Несмотря на то что газы занимают сравнительно мало места в воде, этого достаточно, чтобы оказывать влияние на органическую жизнь и различные биологические процессы.

Количество газов определяется температурой и соленостью вод: чем выше температура и соленость, тем меньше растворимость газов и ниже их содержание в воде.

Так, например, при 25 °С в воде может раствориться до 4,9 см /л кислорода и 9,1 см 3 /л азота, при 5 °С — соответственно 7,1 и 12,7 см 3 /л. Из этого вытекают два важных следствия: 1) содержание кислорода в поверхностных водах океана значительно выше в умеренных и особенно полярных широтах, чем в низких (субтропических и тропических), что сказывается на развитии органической жизни — богатстве первых и относительной бедности вторых вод; 2) в одних и тех же широтах содержание кислорода в водах океана зимой выше, чем летом.

Суточные изменения газового состава воды, связанные с колебаниями температуры, невелики.

Наличие в океанской воде кислорода способствует развитию в ней органической жизни и окислению органических и минеральных продуктов. Главным источником кислорода в океанской воде является фитопланктон, называемый «легкими планеты». В основном кислород расходуется на дыхание растений и животных в верхних слоях морских вод и на окисление различных веществ. В интервале глубин 600-2000 м расположен слой кислородного минимума. Небольшое количество кислорода здесь сочетается с повышенным содержанием углекислого газа. Причина — разложение в этом слое воды основной массы поступающего сверху органического вещества и интенсивное растворение биогенного карбоната. Оба процесса нуждаются в свободном кислороде.

Количество азота в морской воде гораздо меньше, чем в атмосфере. Этот газ в основном попадает в воду из воздуха при распаде органических веществ, но также вырабатывается при дыхании морских организмов и их разложении.

В толще воды, в глубоких застойных котловинах, в результате жизнедеятельности организмов происходит образование сероводорода, который является ядовитым и тормозит биологическую продуктивность вод.

Теплоемкость океанских вод

Вода — одно из самых теплоемких тел в природе. Теплоемкость только десяти метрового слоя океана в четыре раза больше теплоемкости всей атмосферы, а слой воды в 1 см поглощает 94 % солнечного тепла, поступающего на ее поверхность (рис. 2). Благодаря этому обстоятельству океан медленно нагревается и медленно отдает тепло. Вследствие высокой теплоемкости все водные объекты являются мощными аккумуляторами тепла. Охлаждаясь, вода постепенно отдает свое тепло в атмосферу. Поэтому Мировой океан выполняет функцию терморегулятора нашей планеты.

Рис. 2. Зависимость теплоемкости волы от температуры

Самую низкую теплопроводность имеет лед и особенно снег. Вследствие этого лед является предохранителем воды на поверхности водоема от переохлаждения, а снег защищает от промерзания почву, озимые культуры.

Теплота испарения воды — 597 кал/г, а теплота плавления — 79,4 кал/г — эти свойства очень важны для живых организмов.

Температура океанских вод

Показатель теплового состояния океана — температура.

Средняя температура океанских вод — 4 °С.

Несмотря на то что поверхностный слой океана выполняет функции терморегулятора Земли, в свою очередь, температура морских вод зависит от теплового баланса (прихода и расхода тепла). Приход тепла складывается из , а расход — из затрат на испарение воды и турбулентный теплообмен с атмосферой. Несмотря на то что доля тепла, расходуемого на турбулентный теплообмен, не велика, его значение огромно. Именно с его помощью через атмосферу происходит планетарное перераспределение тепла.

На поверхности температура океанских вод колеблется в пределах от -2 °С (температура замерзания) до 29 °С в открытом океане (35,6 °С в Персидском заливе). Среднегодовая температура поверхностных вод Мирового океана составляет 17,4°С, причем в Северном полушарии она примерно на 3 °С выше, чем в Южном. Наибольшая температура поверхностных океанских вод в Северном полушарии — в августе, а наименьшая — в феврале. В Южном полушарии все наоборот.

Поскольку имеет тепловые взаимосвязи с атмосферой, температура поверхностных вод, как и температура воздуха, зависит от широты местности, т. е. подчинена закону зональности (табл. 2). Зональность выражается в постепенном уменьшении температуры воды от экватора к полюсам.

В тропических и умеренных широтах температура воды в основном зависит от морских течений. Так, благодаря теплым течениям в тропических широтах на западе океанов температуры на 5-7 °С выше, чем на востоке. Однако в Северном полушарии вследствие теплых течений на востоке океанов температуры весь год положительные, а на западе из-за холодных течений вода зимой замерзает. В высоких широтах температура во время полярного дня составляет около О °С, а во время полярной ночи подольдом — около -1,5 (-1,7) °С. Здесь на температуру воды в основном влияют ледовые явления. Осенью выделяется теплота, смягчающая температуру воздуха и воды, а весной на таяние затрачивается тепло.

Таблица 2. Средние годовые температуры поверхностных вод океанов

	Средняя годовая температура, "С			Средняя годовая температура, °С
	Северное полушарие	Южное полушарие		Северное полушарие	Южное полушарие

Самый холодный из всех океанов — Северный Ледовитый, а самый теплый — Тихий океан, гак как основная его площадь располагается в экваториально-тропических широтах (средняя годовая температура поверхности вод -19,1 °С).

Немаловажное влияние на показатель температуры океанической воды оказывает климат окружающих территорий, а также время года, так как от этого зависит солнечное тепло, нагревающее верхний слой Мирового океана. Наибольшая температура воды в Северном полушарии наблюдается в августе, наименьшая — в феврале, а в Южном — наоборот. Суточные колебания температуры морской воды на всех широтах составляют около 1 °С, наибольшие значения годовых колебаний температур наблюдаются в субтропических широтах — 8-10 °С.

Температура океанской воды изменяется и с глубиной. Она понижается и уже на глубине 1000 м практически всюду (в среднем) ниже 5,0 °С. На глубине 2000 м температура воды выравнивается, снижаясь до 2,0-3,0 °С, а в полярных широтах — до десятых градуса выше нуля, после чего она или понижается очень медленно, или даже несколько повышается. Например, в рифтовых зонах океана, где на больших глубинах существуют мощные выходы подземных горячих вод, находящихся под большим давлением, с температурой до 250-300 °С. В целом в Мировом океане по вертикали выделяют два основных слоя воды: теплый поверхностный и мощный холодный , простирающийся до дна. Между ними расположен переходный слой температурного скачка, или главный термоклип , в пределах него происходит резкое понижение температуры.

Эта картина вертикального распределения температуры воды в океане нарушается в высоких широтах, где на глубине 300- 800 м прослеживается слой более теплой и соленой воды, поступившей из умеренных широт (табл. 3).

Таблица 3. Средние величины температуры воды океана, °С

	Глубина, м
Экваториальные
Тропические
Полярная

Изменение объема воды при изменении температуры

Резкое увеличение объема воды при замерзании — это своеобразное свойство воды. При резком понижении температуры и ее переходе через нулевую отметку происходит резкое увеличение объема льда. При увеличении объема лед становится более легким и всплывает на поверхность, становясь менее плотным. Лед предохраняет глубинные слои воды от промерзания, так как является плохим проводником тепла. Более чем на 10 % увеличивается объем льда по сравнению с исходным объемом воды. При нагревании происходит процесс, обратный расширению, — сжатие.

Плотность воды

Температура и соленость — главные факторы, обусловливающие плотность воды.

Для морской воды чем ниже температура и выше соленость, тем больше плотность воды (рис. 3). Так, при солености 35 %о и температуре 0 °С плотность морской воды составляет 1,02813 г/см 3 (масса каждого кубометра такой морской воды на 28,13 кг больше, чем соответствующего объема дистиллированной воды). Температура морской воды наибольшей плотности не +4 °С, как у пресной, а отрицательная (-2,47 °С при солености 30 %с и -3,52 °С при солености 35 %о

Рис. 3. Связь плотности морской волы с ее соленостью и температурой

Благодаря нарастанию солености плотность воды увеличивается от экватора к тропикам, а в результате понижения температуры — от умеренных широт к Полярным кругам. Зимой происходит опускание полярных вод и их движение в придонных слоях к экватору, поэтому глубинные воды Мирового океана в целом холодные, но обогащенные кислородом.

Выявлена зависимость плотности воды и от давления (рис. 4).

Рис. 4. Зависимость плотности морской волы (Л"=35 %о) от давления при различных температурах

Способность воды к самоочищению

Это важное свойство воды. В процессе испарения вода проходит через грунт, который, в свою очередь, является естественным фильтром. Однако при нарушении предела загрязнения процесс самоочищения нарушается.

Цвет и прозрачность зависят от отражения, поглощения и рассеяния солнечного света, а также от наличия взвешенных частиц органического и минерального происхождения. В открытой части цвет океана синий, у побережья, там, где много взвесей, — зеленоватый, желтый, коричневый.

В открытой части океана прозрачность воды выше, чем у побережья. В Саргассовом море прозрачность воды — до 67 м. В период развития планктона прозрачность уменьшается.

В морях возможно такое явление, как свечение моря (биолюминесценция). Светятся в морской воде живые организмы, содержащие фосфор, прежде всего такие, как простейшие (ночесветка и др.), бактерии, медузы, черви, рыбы. Предположительно свечение служит для отпугивания хищников, для поисков пиши или для привлечения особей противоположного пола в темноте. Свечение помогает рыболовным судам находить косяки рыб в морской воде.

Звукопроводимость - акустическое свойство воды. В океанах обнаружен звукорассеивающий мой и подводный «звуковой канал», обладающий звуковой сверхпроводимостью. Звукорассеивающий слой ночью поднимается, а днем опускается. Он используется подводниками, так как гасит шум от двигателей подлодок, и рыболовными судами для обнаружения косяков рыб. «Звуковой
сигнал» применяется для краткосрочного прогноза волн цунами, в подводной навигации для сверхдальней передачи акустических сигналов.

Электропроводность морской воды высокая, она прямо пропорциональна солености и температуре.

Естественная радиоактивность морских вод мала. Но многие животные и растения обладают способностью концентрации радиоактивных изотопов, поэтому улов морепродуктов подвергается проверке на радиоактивность.

Подвижность — характерное свойство жидкой воды. Под действием силы тяжести, под влиянием ветра, притяжения Луной и Солнцем и других факторов происходит движение воды. При движении вода перемешивается, что позволяет равномерно распределяться водам разных солености, химического состава и температуры.