В Мировом океане течения вызываются действием ветра на водную поверхность, действием силы тяжести и приливообразующих сил. Независимо от причины возникновения течение испытывает влияние внутреннего трения воды и отклоняющего действия вращения Земли. Первое замедляет течение и вызывает завихрения на границе слоев с разной плотностью, второе изменяет его направление, отклоняя вправо в северном и влево в южном полушариях.
По происхождению течения делятся на фрикционные
(главная причина - трение движущегося воздуха о поверхность воды), гравитационно-градиентные
(причина - стремление силы тяжести выровнять поверхность и ликвидировать неравномерное распределение плотности) и приливо-отливные
(причина - изменение уровня, обусловленное приливообразующими силами).
Во фрикционных течениях можно выделить ветровые, вызванные временными ветрами, и дрейфовые, вызванные ветрами постоянными (или господствующими). В циркуляции вод Мирового океана дрейфовые ветры имеют наибольшее значение.
Гравитационно-градиентные течения подразделяются на сточные (стоковые) и плотностные. Сточные течения возникают в случае устойчивого поднятия уровня воды, вызванного ее притоком и обилием осадков, или, наоборот, в случае опускания уровня, обусловленного оттоком воды и потерей ее на испарение. Примером сточного течения, связанного с повышением уровня в результате притока воды из соседнего моря (Карибского), может быть Флоридское течение, обеспечивающее сток из Мексиканского залива в Атлантический океан. Сточное течение, обусловленное повышением уровня в связи со стоком рек, наблюдается в морях Карском и Лаптевых. Сточное течение может вызывать ветер (сгоны и нагоны воды).
Плотностные течения - результат неодинаковой плотности воды на одной и той же глубине. Они возникают, например, в проливах, соединяющих моря с разной соленостью (Гибралтарский пролив, Босфор и др.). Различия в плотности воды могут быть вызваны неодинаковым давлением атмосферы на разные части Океана. Возникающие при этом плотностные течения получили название бароградиентных.
Приливо-отливные течения создаются горизонтальной составляющей приливообразующих сил. Эти течения захватывают всю толщу воды. Скорость приливных течений прямо пропорциональна высоте прилива. В проливах и заливах она зависит от их поперечного сечения. Если в открытом Океане скорость приливного течения всего около 1 км в час, то в узких проливах она достигает 22 км в час. С глубиной приливное течение очень медленно (медленнее всякого другого) теряет скорость. Период приливо-отливных течений зависит от периода прилива (полусуточный, суточный). Приливо-отливное течение сохраняет прямолинейное направление движения (туда и обратно) только в проливах. В открытом Океане приливное течение отклоняется от прямолинейного движения и принимает вращательный характер, совершая полный оборот (по часовой стрелке в северном полушарии и против нее - в южном полушарии) за 12 час. 25 мин. или за 24 часа 50 мин.
Так как причины возникновения течений могут действовать одновременно, течения нередко являются комплексными.
Течения могут существовать как инерционные
некоторое время после того, как действие вызвавшей его силы прекратилось.
В зависимости от расположения в толще океанской воды выделяются течения поверхностные, глубинные, придонные.
По продолжительности существования можно выделить течения постоянные, периодические и временные
(случайные). Принадлежность течений к той или иной группе определяется характером действия вызывающих их сил. Постоянные течения из года в год сохраняют направление и среднюю скорость. Их могут вызвать постоянные ветры (например, пассаты). Направление и скорость периодических течений изменяются периодически в соответствии с характером изменения вызвавших их причин (например, мусонные ветры, приливы). Временные течения вызываются случайными причинами, и в изменении их нет закономерности.
Течения могут быть теплыми, холодными и нейтральными.
Первые теплее, чем вода в том районе Океана, по которому они проходят; вторые, наоборот, холоднее окружающей их воды; третьи не отличаются по температуре от вод, среди которых протекают. Температура холодного Перуанского течения в районе о-вов Галапагос достигает 22°, но она на 5-6° ниже температуры поверхностных вод в районе экватора. Теплое течение, проникающее на некоторой глубине из Атлантического океана в Северный Ледовитый, имеет температуру всего 2° (и даже ниже), но над ним и под ним находится вода с температурой 0°.
Как правило, течения, направляющиеся от экватора, теплые; течения, идущие к экватору, холодные.
Холодные течения обычно менее соленые, чем теплые. Это объясняется тем, что они текут из областей с большим количеством осадков и меньшим испарением или из областей, где вода распреснена таянием льдов.
При взаимодействии теплых и холодных течений холодные течения, если они не являются менее солеными, погружаются под теплые. Однако сочетание солености и температуры может привести к тому, что холодная вода оказывается над теплой (например, в Северном Ледовитом океане).
Изучение дрейфовых течений позволило вывести ряд закономерностей, которым эти течения подчиняются:
1) скорость дрейфового течения увеличивается с усилением вызвавшего его ветра и уменьшается с увеличением широты:
2) направление течения не совпадает с направлением ветра: оно отклоняется вправо в северном полушарии и влево в южном. При условии достаточной глубины и удаленности от берега величина отклонения теоретически равна 45°. Наблюдения показывают, что в реальных условиях величина отклонения на всех широтах несколько меньше 45°;
3) вследствие трения движение воды, вызванное ветром на поверхности, постепенно передается нижерасположенным слоям. Скорость течения при этом убывает в геометрической прогрессии, а направление течения (под влиянием вращения Земли) все более и более отклоняется и на некоторой глубине оказывается противоположным поверхностному (рис. 83). Скорость противотечения составляет 1/23 поверхностной скорости (4%). Глубину, на которой течение поворачивает на 180°, называют глубиной трения. На этой глубине влияние дрейфового течения практически заканчивается. Наблюдения показывают, что дрейфовые течения прекращаются на всех широтах на глубине около 200 м.
Передача течения вглубь требует времени. Для того чтобы течение распространилось до глубины трения, нужно около пяти месяцев.
На мелком месте отклонение течения от направления ветра уменьшается, и там, где глубина меньше 1/10 глубины трения, отклонения вообще не происходит.
Влияние рельефа дна сказывается на поверхностных течениях даже при сравнительно больших глубинах (до 500 м).
Сильно влияет на направление течения конфигурация берегов. Течение, направляющееся к берегу под углом, раздваивается, причем большая его ветвь идет в сторону тупого угла. Там, где к берегу подходят два течения, между ними за счет соединения их ветвей возникает сточно-компенсационное противотечение.
Общая схема поверхностных течений Мирового океана. Так как основной причиной поверхностных течений являются постоянные (или господствующие) ветры в трех океанах - Атлантическом, Тихом и Индийском, - общий характер распределения течений одинаков (рис. 84).
По обеим сторонам экватора пассатные ветры вызывают северное и южное пассатные (экваториальные) течения, отклоняющиеся от направления ветра и двигающиеся с востока на запад. Встречая на своем пути восточный берег материка, пассатные течения раздваиваются. Ветви их, направляющиеся к экватору, встречаясь, образуют сточнокомпенсационное межпассатное противотечение, следующее на восток между пассатными течениями. Ветвь северного пассатного течения, отклонившаяся к северу, двигается вдоль восточных берегов материка, постепенно отходя от него под влиянием вращения Земли. К северу от 30° с. ш. это течение попадает под действие господствующих здесь западных ветров и двигается поперек Океана с запада на восток. У западных берегов материка (около 50° с. ш.) это течение делится на два течения, расходящиеся в противоположные стороны. Одно из них идет к экватору, компенсируя убыль воды, вызванную северным пассатным течением, и присоединяется к нему, замыкая субтропическое кольцо с антициклонической (по часовой стрелке к центру области) системой течений. Второе течение вдоль берегов материка следует на север. Одна часть его проникает в Северный Ледовитый океан, а другая присоединяется к течению из Северного Ледовитого океана, завершая еще одно, меньшее (и менее выраженное), чем субтропическое, кольцо с циклонической системой (против часовой стрелки от центра области) течений.
В южном полушарии так же, как и в северном, возникает субтропическое кольцо (антициклоническое) течений. Второго, меньшего (циклонического) кольца течений не образуется. На юге, там, где расположено сплошное водное пространство (Южный Ледовитый океан), существует мощное дрейфовое течение западных ветров, соединяющее воды трех океанов.
Поверхностные течения Атлантического океана. В Атлантическом океане, как это показано на рисунке 84, существуют северное и южное пассатные течения и противотечения между ними. Южное пассатное течение расположено на экваторе, северное пассатное течение и противотечение сдвинуты к северу от него так же, как сдвинуты термический экватор, экваториальная зона пониженного давления и, следовательно, пассатные ветры над Океаном.
Северное пассатное течение начинается у Зеленого мыса, пересекает Океан и подходит к Антильским о-вам. Часть его заходит в Карибское море (Карибское течение) и оттуда проникает в Мексиканский залив. Часть воды проходит вдоль Антильских о-вов (Антильское течение) и сливается со сточным Флоридским течением, выходящим из Мексиканского залива.
От слияния Флоридского (более мощного) и Антильского (менее мощного) течений, образуется Гольфстрим, протягивающийся от мыса Гаттерас до Большой Ньюфаундлендской банки.
Гольфстрим представляет собой сравнительно узкую полосу (75-120 км) воды с большими скоростями движения (до 3-10 км/час), отделяющую теплые воды Саргассова моря от холодных вод, идущих с севера. На глубине 1350-1800 м течение очень слабое, а с глубины 2800 м наблюдается движение воды, противоположное поверхностному. Ствол течения состоит из ряда разнонаправленных струй (полос), завихрений, ответвлений. Характерны постоянная пульсация и образование извилин. Изменение скорости течения обнаруживает периодический характер и вызывается изменениями скорости пассатов и западных ветров. Чем интенсивнее пассатная циркуляция, тем меньше скорость Гольфстрима. В зависимости от интенсивности пассатов находится и температура течения. При усилении их температура воды сначала повышается. Это происходит через 3-6 месяцев после усиления северо-восточного пассата и через 6-9 месяцев после усиления юго-восточного пассата, в результате нагона теплой воды в Мексиканский залив. Через 9-11 месяцев после усиления северо-восточного пассата и через 10-12 после усиления юго-восточного пассата наблюдается снижение температуры. Вслед за теплой водой, перемещенной пассатами от берегов Африки, ветры гоняют поднявшуюся с глубины более холодную воду. Средняя годовая температура воды на поверхности Гольфстрима 25-26°, соленость - 36,2-36,4‰.
К юго-востоку от Большой Ньюфаундлендской банки (несколько севернее 40° с. ш. и около 40° з. д.) Гольфстрим заканчивается, распадаясь на ряд струй, направляющихся к югу и к юго-востоку и включающихся в общую антициклоническую циркуляцию вод в этой части Атлантического океана.
У восточный окраины Большой Ньюфаундлендской банки под влиянием западных ветров возникает Северо-Атлантическое течение, продолжающее Гольфстрим на северо-восток. Около 50° с. ш. течение делится на две ветви: северную и южную. Южная ветвь образует Португальское течение. Между Канарскими о-вами и мысом Зеленым воды этого течения сливаются с отличающимися от них по физическим свойствам (в связи с влиянием поднимающихся здесь холодных глубинных вод) водами Канарского течения. У мыса Зеленого Канарское течение вливается в северное пассатное, замыкая субтропическое кольцо течений в северной части Атлантического океана.
Северная (основная) ветвь Северо-Атлантического течения идет к берегам Европы и под названием Норвежского уходит в Северный -Ледовитый океан. Около 60-й параллели от Северо-Атлантического течения (под влиянием рельефа дна) на запад отходит течение Ирмингера. Большая часть его у м. Фарвел присоединяется к Восточно-Гренландскому, образуя вместе с ним Западно-Гренландское течение. Меньшая часть его, обогнув с запада и севера о. Исландию, вливается в Восточно-Исландское течение (ветвь Восточно-Гренландского).
Западно-Гренландское течение, следуя вдоль берега Гренландии, уходит в Баффинов залив. Некоторая часть его проникает в Северный Ледовитый океан. Остальная масса воды этого течения поворачивает на юг и, усиливаясь холодными водами, поступающими через проливы из Арктики, образует Лабрадорское течение. Последнее, встречаясь с Гольфстримом, делится на ряд струй. Западные струи, сливаясь с течением, выходящим из пролива Кабота, идут вдоль берега Северной Америки на юг. Между берегом материка и теплыми водами Гольфстрима всегда находится холодная вода. Температура Лабрадорского течения в январе 0°, в августе 12°. Холодные воды его постепенно уходят вглубь под теплые воды Гольфстрима. Лабрадорское течение приносит к Ньюфаундленской банке айсберги разнообразной формы, спускающиеся к югу до 41° с. ш. (в исключительных случаях южнее).
Южное пассатное течение, наиболее постоянное из всех течений Мирового океана, пересекает Атлантический океан, следуя вдоль экватора, и у берегов Южной Америки делится на Гвианское и Бразильское течения. Гвианское течение вместе с Северным экваториальным несет воду в Карибское море и в Мексиканский залив. Бразильское идет на юг и, отклоняясь к востоку около 40-й параллели, присоединяется к течению Западных ветров. Только небольшая ветвь Бразильского течения продолжает двигаться на юг вдоль берега материка, прижимаясь к нему.
Навстречу Бразильскому течению, проникая между двумя его ветвями (на расстоянии 30-50 км от берега), направляется холодное Фолклендское течение, поворачивающее (после соединения с Бразильским у 35° ю. ш.) на восток. У берегов Африки от течения Западных ветров к северу отходит Бенгельское течение. Им замыкается южное субтропическое кольцо течений в Атлантическом океане.
Экваториальное противотечение в Атлантическом океане на всем протяжении выражено летом, с декабря по март оно сохраняется только на востоке. Продолжение противотечения - Гвинейское течение, соединяющееся с Южным экваториальным течением.
Поверхностные течения в Тихом океане. Северное пассатное течение наблюдается всегда севернее экватора (между 10 и 22° с. ш.). В западной части океана у Филиппинских о-вов оно делится на 3 неравные ветви: одна становится частью межпассатного противотечения, вторая уходит к Зондским о-вам, а третья, самая мощная, образует теплое течение Куросио (аналог Гольфстрима). Близ острова Кюсю от Куросио отходит западная ветвь, проникающая через Цусимский пролив в Японское море - Цусимское течение.
Куросио омывает восточные берега Японских о-вов и у о. Хонсю (около 40-й параллели) поворачивает на восток, переходя в поперечное Ceeepo-Tихоокеанское течение. Около берегов Северной Америки оно делится на Калифорнийское (более мощное) и Аляскинское (менее мощное) течения.
Северное субтропическое кольцо течений в Тихом океане составляют течения: Северное экваториальное - Куросио-Ceвepo-Tихоокеанское - Калифорнийское.
Аляскинское течение, следуя вдоль берегов Аляски и Алеутских о-вов, частично проникает в Берингово море и в Северный Ледовитый океан, частично поворачивает на юг и юго-восток, образуя небольшое кольцо.
Из Берингова моря вдоль берегов Камчатки и гряды Курильских островов двигаются к югу воды холодного Курило-Камчатского течения. Оно постепенно уходит вниз, превращаясь в глубинное течение.
Межпассатное противотечение в Тихом океане существует весь год, но летом в северном полушарии оно смещается к северу и расширяется. На востоке у берегов Америки противотечение делится на две противоположные ветви, вливающиеся в пассатное течение. Летом большая часть противотечения поворачивает на север.
Под поверхностным межпассатным течением в Тихом океане обнаружено противотечение Кромвелла. Оно находится на глубине более 100 м, мощность его достигает приблизительно 200 м, скорость - 1,5 м/сек. Оно проходит с запада на восток более 4,5 тыс. км и исчезает у о-вов Галапагос. Под течением Кромвелла вода снова движется на запад. Существование течений, аналогичных течению Кромвелла, предполагается и в других океанах.
Южное пассатное течение, более устойчивое и сильное, чем Северное, идет с востока на запад близ 23° ю. ш. Около Австралии и Новой Гвинеи оно делится на два течения.
Основная часть его вливается в противотечение, меньшая часть образует Восточно-Австралийское течение. Оно вызывает круговое движение воды на поверхности Тасманова моря, а затем присоединяется к течению Западных ветров. У берегов Южной Америки от течения Западных ветров на север, на соединение с Южным пассатным течением идет мощное Перуанское течение (Гумбольдта). Температура воды на 8-10° ниже температуры воздуха.
Поверхностные течения Индийского океана. Размеры и положение Индийского океана объясняют некоторые отличия его поверхностных течений от течений Атлантического и Тихого океанов.
В северной части Индийского океана, разделенной п-овом Индостан, главное значение приобретают муссонные течения, изменяющие свое направление по сезонам. Постоянного Северного пассатного течения здесь нет, оно выражено только с ноября по март так же, как и межпассатное противотечение.
Южное пассатное течение существует постоянно, но по сравнению с аналогичными течениями двух других океанов оно в соответствии с положением пассатов смещено на 10° к югу.
В западной части океана от Южного пассатного течения ответвляется на юг сначала Мадагаскарское, затем Мозамбикское течение, но основная масса его вод поворачивает на север. Летом она образует Сомалийское течение, зимой дает начало межпассатному противотечению.
Летом, во время юго-западного муссона, в северной части Индийского океана вода движется в общем с запада на восток, зимой же, при северо-восточном муссоне, - с востока на запад. В этот период у берегов Сомали проходит течение, также называемое Сомалийским, но противоположное по направлению летнему Сомалийскому течению.
В южной части Индийского океана (южнее Мадагаскара) Мадагаскарское и Мозамбикское течения, сливаясь, образуют устойчивое Игольное течение, но большая часть воды идет на восток и присоединяется к течению Западных ветров. Игольное течение частично заходит в Атлантический океан, вливаясь в Бенгельское. Течения Западных ветров на юге и Западно-Австралийское на востоке завершают субтропическое кольцо течений в Индийском океане.
Течение Западных ветров, охватывающее южные части трех океанов,- величайшее течение Мирового океана. Ширина его в море Беллинсгаузена - 1300 км. Скорость невелика (на поверхности - 0,2-0,3 м/сек) и с глубиной уменьшается. Чтобы обойти Антарктиду, поверхностным водам нужно 16 лет, глубинным - более 100 лет.
Течения Северного Ледовитого океана. Распределение течений в Северном Ледовитом океане по сравнению с другими океанами отличается большим своеобразием, хотя и зависит также от господствующих ветров.
Сильные ветры, дующие с востока на запад, вдоль северных берегов материка Евразии, и с севера на юг, вдоль восточных берегов Гренландии, вызывают дрейф льдов и поверхностных вод в общем в сторону Атлантического океана. При этом возникает несколько связанных между собой циркуляций: одна в котловине Бофорта - антициклоническая, две в котловине Нансена - антициклоническая (к северу от Гренландии) и циклоническая (к северо-востоку от Новой Земли). Две последние циркуляции способствуют возникновению Восточно-Гренландского течения, выносящего большое количество воды и льдов в Атлантический океан.
Норвежское течение приносит теплую атлантическую воду (145 000 км3/год). У мыса Нордкап оно делится на Нордкапское (35 000 км3/год), уходящее на восток вдоль берега материка, и Шпицбергенское (78000 км3/год), следующее на север и постепенно погружающееся (вследствие сравнительно большой солености) до глубины 100-900 м. Теплая вода этого течения, прижимаясь к материковому склону, двигается на восток и создает промежуточный слой сравнительно теплой (до 2,0-2,5°) воды мощностью до 600 м.
Тихоокеанская вода, проникая через Берингов пролив (44 000 км3/год), самостоятельного течения в Северном Ледовитом океане не образует.
Течения в морях, заливах и проливах. Течения в морях вызываются теми же причинами, что и в океанах, но ограниченность размеров и меньшие глубины определяют масштаб явления, а местные условия придают им своеобразные черты. Для многих морей (Черное, Средиземное и др.) характерно круговое течение, обусловленное отклоняющей силой вращения Земли. В некоторых морях очень хорошо выражены приливо-отливные течения (например, Белое море). Течения в ряде морей (например, в Северном, Карибском) являются ответвлением океанских течений.
По характеру течений проливы можно подразделить (следуя H.Н. Зубову) на проточные и обменные. В проточных проливах течение, как и в реке, направлено в одну сторону (Флоридский пролив). В обменных проливах вода перемещается в двух противоположных направлениях, причем разнонаправленные потоки воды могут находиться один над другим (вертикальный водообмен) или рядом друг с другом (горизонтальный водообмен). Примерами проливов с вертикальным обменом могут быть Босфор и Гибралтарский, с горизонтальным обменом - Лаперузов и Девисов. В нешироких и мелких проливах направление течения может изменяться на противоположное в зависимости от направления ветра (Керченский пролив).
Общая циркуляция Мирового океана. Поверхностные течения - часть сложной и еще очень мало изученной общей циркуляции вод Мирового океана.
Основные причины, обусловливающие перемещение воды,-движение и давление атмосферы, различия в распределении температуры и солености - действуют прежде всего на поверхность Океана. Движение поверхностных вод, вызванное ветром, в общем имеет широтное направление с резкими отклонениями в ту и другую сторону. Под влиянием тепла вода на поверхности Океана перемещается в сторону холода (холодная вода уплотняется и опускается, теплая - расширяется и поднимается), т. е. от экватора к полюсам. В экваториальной области господствует восходящее движение вод, в полярных, наоборот, нисходящее. При термической циркуляции в придонных слоях должно существовать общее перемещение воды от полюсов к экватору.
В областях повышенной солености вода стремится опуститься, в областях пониженной солености, наоборот, подняться (влияние плотности). Соответственно этому возникает горизонтальное перемещение воды в ту или иную сторону.
Существование систем поверхностных течений с общим направлением движения к центру или от центра системы приводит к тому, что в первом случае возникает нисходящее движение воды, во втором - восходящее. Примером таких областей в Океане могут быть субтропические кольцевые системы течений.
Опускание и подъем вод вызывается также нагоном и сгоном «оды на поверхности (например, в области действия пассатов).
Зоны сближения течений (зоны конвергенции) представляют собой области опускания воды, зоны расхождения течений (зоны дивергенции) - области их поднятия.
Так как разные причины, обусловливающие перемещение океанских вод, или совпадают, или оказываются противонаправленными, общая циркуляция их очень усложняется. За основу может быть принята схема термической циркуляции. Если в полярных и умеренных широтах резко преобладает опускание воды, то экваториальная область характеризуется ее поднятием. На поверхности Океана преобладает движение вод от экватора, на глубине - к экватору. Существование течений во всей толще воды, в том числе и в придонных ее слоях, не вызывает в настоящее время сомнений.
Значение океанских течений велико и разнообразно. Хорошо известно большое влияние течений на климат.
Благодаря непрерывному перемещению воды осуществляется постоянный перенос He только тепла и холода, но и питательных веществ, необходимых организмам.
В зонах сходимости течений и опускания воды глубинные слои обогащаются кислородом, в зонах расходимости течений и поднятия воды биогенные вещества (соли фосфора и азота) выносятся с глубин на поверхность. Эти процессы очень важны для развития жизни в Океане.
Течения определяют распространение планктона в открытом Океане и в морях, переносят личинки и мальков рыб из мест нереста в места обитания. Примером могут быть личинки европейского угря, выводящиеся в Саргассовом море и перемещающиеся в пассивном дрейфе (занимающем два-три года) к берегам Европы. При помощи течений перемещаются икра, личинки и мальки трески и сельди; так, например, личинки и мальки трески, появляющиеся у Ньюфаундленда и Лофотенских о-вов, переносятся течением в Норвежское и Баренцево моря.
Поступление теплых и соленых атлантических вод в Северный Ледовитый океан играет большую роль в жизни его морей и имеет значение для рыбных промыслов. Обнаружено, что изменения температуры, количества и содержания солей в атлантических водах испытывают колебания приблизительно с четырехлетним периодом, что заметно отражается на сельдяном промысле.
Изменение направления течений у дальневосточных берегов (отход струй теплого течения) привело к прекращению улова дальневосточной сардины - иваси.
Течения играли огромную роль в эпоху парусного флота и теперь имеют большое значение. Составляют карты течений, описания и таблицы для мореплавателей.
Как правило, их движение происходит в строго определённом направлении и может иметь большую протяжённость. Карта течений, которая расположена ниже, отображает их в полном объёме.
Потоки воды имеют значительные размеры: в ширину они могут достигать десятки, а то и сотни километров, и иметь большую глубину (сотни метров). Скорость океанических и морских течений бывает разной - в среднем, это 1-3 тыс. м/час. Но, бывают и так называемые скоростные. Их скорость может достигать 9 000 м/час.
Откуда появляются течения?
Причинами возникновения водных течений может быть резкое изменение температуры воды вследствие нагревания, или, наоборот, охлаждения. На них также влияет разная плотность, например, в месте, где сталкиваются несколько потоков (морское и океаническое), осадки, испарение. Но в основном холодное и тёплое течение возникают благодаря действию ветров. Поэтому направление самых крупных океанических водных потоков зависит главным образом от воздушных течений планеты.
Течения, образованные под действием ветров
Примером постоянно дующих ветров являются пассаты. Они начинают свою жизнь от 30-х широт. Течения, которые созданы этими воздушными массами, называются пассатными. Выделяют Южное Пассатное и Северное Пассатное течение. В умеренном поясе подобные водные потоки формируются под действием западных ветров. Они образовывают одно из крупнейших течений планеты. В северном и южном полушариях находятся два круговорота водного потока: циклональный и антициклональный. На их образование влияет инерционная сила Земли.
Разновидности течений
Смешанное, нейтральное, холодное и тёплое течение - это разновидности циркулирующих масс на планете. Когда температура воды потока ниже температуры окружающей воды - это Если, наоборот, - это тёплая его разновидность. Нейтральные течения не отличаются от температуры окружающих вод. А смешанные могут меняться на всей протяжённости. Стоит заметить, что постоянного температурного показателя течений нет. Эта цифра весьма относительная. Она определяется при сравнении окружающих водных масс.
В тропических широтах тёплые течения циркулируют вдоль восточных окраин материков. Холодные - вдоль западных. В умеренных широтах тёплые течения проходят по западным берегам, а холодные - по восточным. Определить разновидность можно и по другому фактору. Так, существует более лёгкое правило: холодные течения идут к экватору, а тёплые - от него.
Значение
О нём стоит поговорить более детально. Холодное и тёплое течение играет важную роль на планете Земля. Значимость водных циркулирующих масс в том, что благодаря их движению происходит перераспределение солнечного тепла на планете. Тёплые течения увеличивают температуру воздуха ближайших территорий, а холодные - её понижают. Образовываясь на воде, водные потоки оказывают серьёзное влияние на материковые части. В районах, где постоянно проходят тёплые течения, климат влажный, где холодные - наоборот, сухой. Также океанические потоки способствуют миграции ихтиофауны океанов. Под их воздействием перемещается планктон, а за ним мигрируют и рыбы.
Можно привести примеры тёплых и холодных течений. Начнём с первой разновидности. Наиболее крупными являются такие водные потоки: Гольфстрим, Норвежское, Североатлантическое, Северное и Южное Пассатное, Бразильское, Куросио, Мадагаскарское и другие. Наиболее холодные течения океанов: Сомалийское, Лабрадорское, Калифорнийское.
Крупные течения
Самое крупное тёплое течение планеты - Гольфстрим. Это меридиональный циркулирующий поток, переносящий ежесекундно 75 млн тонн воды. Ширина Гольфстрима - от 70 до 90 км. Благодаря ему, Европа получает комфортный мягкий климат. Из это следует, что холодное и тёплое течение во многом влияет на жизнь всех живых организмов на планете.
Из зональных, холодных водотоков, наибольшее значение имеет течение В южном полушарии, недалеко от берегов Антарктиды, нет островных или материковых скоплений. Большой участок планеты полностью заполнен водой. Сюда в один поток сходятся Индийский, Тихий и соединяясь в отдельный огромный водоём. Некоторые учёные признают его существование и называют Южным. Именно здесь и образовывается самый большой поток воды - течение Западных ветров. Ежесекундно оно переносит поток воды, который втрое больше Гольфстрима.
Канарское или холодное?
Течения могут менять свою температуру. Например, поток начинается с холодных масс. Затем он прогревается и становится тёплым. Одним из вариантов такой циркулирующей водной массы является Канарское течение. Своё начало оно берёт на северо-востоке Атлантического океана. Направляется холодным потоком вдоль Европы. Проходя вдоль западного побережья Африки, становится тёплым. Это течение издавна использовалось мореплавателями для совершения путешествий.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Казанский Федеральный Университет
Институт геологии и нефтегазовых технологий Кафедра геологии нефти и газа
Реферат на тему:
«Течения в океанах»
Выполнила: Авраменко Ю.Н.
Группа 03-411
Проверила:
Плотникова Ирина Николаевна
Казань-2015 г.
Введение
1. Движение вод Мирового океана
2. Западные пограничные течения - Гольфстрим и Куросио
3. Течения
4. Волнение
4.1 Ветровые волны
4.2. Деформация волн у берега
4.3. Волны цунами
4.4. Внутренние волны
5. Приливы и отливы
Заключение
Список литературы
Введение
Морская вода - очень подвижная среда, поэтому в природе она находится в непрерывном движении. Это движение вызывают различные причины и прежде всего ветер. Он возбуждает поверхность течения в океане, которые переносят огромные массы воды из одних районов в другие. Однако непосредственное влияние ветра распространяется на сравнительно небольшое (до 300 м) расстояние от поверхности. Подвижность вод океана проявляется и в вертикальных колебательных движениях - таких, например, как волны и приливы. С последними связаны и горизонтальные движения воды - приливные течения. Ниже в толще воды и в придонных горизонтах перемещение происходит медленно и имеет направления, связанные с рельефом дна.
1. Движение вод Мирового океана
Рис.1.1 Схема циркуляции вод Мирового океана.
Поверхностные течения образуют два больших круговорота, разделенных противотечением в районе экватора. Водоворот северного полушария вращается по часовой стрелке, а южного - против. При сопоставлении этой схемы с течениями реального океана можно увидеть значительное сходство между ними для Атлантического и Тихого океанов. В то же время нельзя не заметить, что реальный океан имеет более сложную систему противотечений у границ континентов, где, например, располагаются Лабрадорское течение (Северная Атлантика) и Аляскинское возвратное течение (Тихий океан). Кроме того, течения у западных окраин океанов отличаются большими скоростями перемещения воды, чем у восточных. Ветры прилагают к поверхности океана пару сил, вращающих воду в северном полушарии по часовой стрелке, а в южном - против нее. Большие водовороты океанических течений возникают в результате действия этой пары вращающих сил. Важно подчеркнуть, что ветры и течения не относятся «один к одному». Например, наличие быстрого течения Гольфстрим у западных берегов Северной Атлантики не означает, что в этом районе дуют особенно сильные ветры. Баланс между вращающей парой сил среднего поля ветра и результирующими течениями складывается на площади всего океана. Кроме того, течения аккумулируют огромное количество энергии. Поэтому сдвиг в поле среднего ветра не приводит автоматически к сдвигу больших океанических водоворотов.
На водовороты, приводимые в движение ветром, накладывается другая циркуляция, термохалинная («халина» - соленость). Вместе температура и соленость определяют плотность воды. Океан переносит тепло из тропических широт в полярные. Этот перенос осуществляется при участии таких крупных течений, как Гольфстрим, но существует также и возвратный сток холодной воды в направлении тропиков. Он происходит в основном на глубинах, расположенных ниже слоя возбуждаемых ветром водоворотов. Ветровая и термохалинная циркуляции представляют собой составные части общей циркуляции океана и взаимодействуют друг с другом. Так, если термохалинные условия объясняют в основном конвективные движения воды (опускание холодной тяжелой воды в полярных районах и ее последующий сток к тропикам), то именно ветры вызывают расхождение (дивергенцию) поверхностных вод и фактически «выкачивают» холодную воду обратно к поверхности, завершая цикл.
Представления о термохалинной циркуляции менее полны, чем о ветровой, но некоторые особенности этого процесса более или менее известны. Считается, что образование морских льдов в море Уэдделла и в Норвежском море имеет важное значение для формирования холодной плотной воды, распространяющейся у дна в Южной и Северной Атлантике. В оба района поступает вода повышенной солености, которая охлаждается зимой до температуры замерзания. При замерзании воды значительная часть содержащихся в ней солей не включается в новообразующийся лед. В результате соленость и плотность остающейся незамерзшей воды увеличиваются. Эта тяжелая вода опускается ко дну. Обычно ее соответственно называют антарктической донной и североатлантической глубинной водой.
Другая важная особенность термохалинной циркуляции связана с плотностной стратификацией океана и ее влиянием на перемешивание. Плотность воды в океане с глубиной возрастает и линии постоянной плотности идут почти горизонтально. Воду с разными характеристиками значительно легче перемешать в направлении линий постоянной плотности, чем поперек них.
Термохалинную циркуляцию трудно с определенностью охарактеризовать. По сути, и горизонтальная адвекция (перенос воды морскими течениями), и диффузия должны играть важную роль в термохалинной циркуляции. Определение относительного значения этих двух процессов в каком-либо районе или ситуации представляет важную задачу.
Главные черты поверхностной циркуляции вод мирового океана определяются ветровыми течениями. Важно отметить, что движение водных масс в Атлантическом и Тихом океанах очень сходно. И в том и в другом океане существуют два огромных антициклонических круговых течения, разделенных экваториальным противотечением. В обоих океанах есть, кроме того, мощные западные (в северном полушарии) пограничные течения (Гольфстрим в Атлантическом и Куросио в Тихом) и такие же по характеру, но более слабые восточные течения (в южном полушарии) - Бразильское и Восточно-Австралийское. Вдоль их западных побережий прослеживаются холодные течения - Ойясио в Тихом океане, Лабрадорское и Гренландское течения в Северной Атлантике. Кроме того, в восточной части каждого бассейна к северу от основного круговорота обнаружен циклонический круговорот меньшего масштаба.
Некоторые различия между океанами связаны с различиями в очертаниях их бассейнов. Атлантический, Индийский и Тихий океаны имеют разную форму. Но некоторые из различий определяются особенностями поля ветра, как, например, в Индийском океане. Циркуляция в южной части Индийского океана в основных чертах сходна с циркуляцией в южных бассейнах Атлантического и Тихого океанов. Но в северной части Индийского океана она явно подчиняется муссонным ветрам, где в период летнего и зимнего муссонов картина циркуляции полностью меняется.
По ряду причин по мере приближения к берегу отклонения от общей картины циркуляции становятся все более существенными. В результате взаимодействия основных климатических характеристик течений с такими же характеристиками побережий часто возникают устойчивые или квазиустойчивые вихри. Заметные отклонения от средней картины циркуляции могут вызывать у побережий и местные ветры. В отдельных районах возмущающими факторами режима циркуляции служат речной сток и приливы.
В центральных районах океанов средние характеристики течений вычисляются по малому количеству точных данных и потому особенно ненадежны.
вода мировой океан течение
2. Западные пограничные течения - Гольфстрим и Куросио
Рис.2.1 Течение Гольфстрим
Известно, что западные пограничные течения в северном полушарии (Гольфстрим и Куросио) лучше развиты, чем их аналоги в южном полушарии.
Представляя себе в общем плане циркуляцию океанических вод в виде системы обширных антициклонических вихрей, необходимо отметить, что течения, в сумме образующие круговороты, весьма сильно отличаются в их разных участках. Западные пограничные течения, такие, как Гольфстрим и Куросио, - узкие, быстрые, глубокие потоки с довольно хорошо выраженными границами. Направленные к экватору течения на другой сторонне океанических бассейнов, такие, как Калифорнийское, Перуанское и Бенгальское, напротив, широкие, слабые и неглубокие потоки с расплывчатыми границами, некоторые исследователи даже считают, что эти границы есть смысл проводить на мористой стороне течений такого типа.
Калифорнийское течение считается наиболее изученным из них. Глубина этого потока ограничивается в основном верхним 500-метровым слое. Оно складывается из ряда крупных вихрей, наложенных на слабый, но широкий поток воды, направленный к экватору. Скорости и направления движения воды, измеренные в зоне Калифорнийского течения, в любой данный момент могут оказаться совершенно отличными от средних значений. Такая же картина, видимо, характерна и для других восточных пограничных течений.
Прибрежный поток воды обычно отличается особой сложностью, и при описании его часто выделяют из более широкой системы вдольбереговых течений, присваивая ему другое название.
В зоне многих восточных пограничных течений главным фактором, определяющим распределение температуры, солености и химических характеристик воды на поверхности, является апвеллинг. Апвеллинг имеет важное биологическое значение, так как благодаря ему глубинные воды выносят питательные вещества в верхние слои воды и тем способствуют увеличению продуктивности фитопланктона. Зоны апвеллинга - это биологически самые продуктивные районы мира .
Основные факторы, определяющие циркуляцию глубинных вод, - температура и соленость.
В приполярных районах Мирового океана вода на поверхности охлаждается. При образовании льда из него выделяются соли, которые дополнительно осолоняют воду. В результате вода становится более плотной и опускается на глубину. Области интенсивного образования глубинных вод находятся на севере Атлантического океана у Гренландии и в морях Уэдделла и Росса у Антарктиды.
Из приполярных районов глубинные воды распространяются по океанам. Скорость их движения очень мала. Например, антарктическим глубинным водам на пересечение Тихого океана с юга на север требуются десятки лет.
Распространение глубинных вод существенно зависит от рельефа дна. Установлено, например, что североатлантические глубинные воды, следуя рельефу дна, пересекают Атлантический океан и частично вовлекаются в мощное течение Западных ветров.
Районы интенсивного формирования глубинных вод находятся несколько юго-западнее Гренландии и в приатлантическом и притихоокеанском районах Антарктиды. Отсюда они по глубоким районам растекаются в разных направлениях, проникая в центральные и северные районы Мирового океана.
Начиная с 1950-х годов последовали открытия подповерхностных и глубинных противотечений. Подповерхностные противотечения были обнаружены в экваториальных зонах Тихого (течение Кромвеля), Атлантического (течение Ломоносова) и Индийского (течение Тареева) океанов. Подповерхностные противотечения направлены с запада на восток. Это целая система противотечений протяженностью 26 тыс. км, переносящая до 80 млн мі/с воды. Она состоит из трех струй: срединной, наиболее мощной на экваторе, и двух симметричных - в Северном и в Южном полушариях. Экваториальная струя охватывает слой 50 - 300 м и имеет скорость до 1,5 м/с.
Глубинные противотечения открыты под Гольфстримом и Куросио. Верхняя граница противотечений находится на глубинах 1000 - 2000 м. Скорости обычно не превышают 0,2 - 0,3 м/с .
3 . Течения
Горизонтальное поступательное перемещение вод в океанах и морях обобщенно называют морскими течениями. Они создаются под воздействием различных природных факторов. Морские течения на поверхности океанов и морей вызываются главным образом ветром (ветровые течения). Его касательное напряжение создает трение, а движущийся воздух оказывает давление на водную поверхность. В результате этого верхний слой воды толщиной около 1,5 км начинает перемещаться в пространстве. Если ветер, вызвавший течение, устойчиво действует длительное время примерно в одном направлении, то образуется постоянное течение. Оно может распространяться на 1000 км. Если ветер, образующий течение, действует кратковременно, то создается эпизодическое случайное течение, существующее лишь сравнительно небольшое время. Главную роль в Мировом океане играют постоянные течения. Именно они осуществляют обмен водами между различными частями океана, именно они переносят тепло и соли, т.е. обеспечивают единство Мирового океана.
Перемещение вод в пространстве создает температурные различия течений. Соответственно они подразделяются на: теплые течения - их вода теплее окружающих вод; холодные - их вода холоднее окружающих вод; нейтральные - их вода близка по температуре к окружающим водам.
Основные характеристики морского течения: скорость (V м/с) и направление. Последнее определяется обратным способом по сравнению со способом определения направления ветра, т.е. в случае с течением указывается, куда течет вода (северо-восточное течение идет на северо-восток, южное - на юг и т.п.), тогда как в случае с ветром указывается, откуда он дует (северный ветер дует с севера, западный с запада и т.д.).
По направлению движения вод течения бывают прямолинейные, когда воды перемещаются по относительно прямым линиям, и круговые, образующие замкнутые окружности. Если движение в них направлено против часовой стрелки, то это - циклонические течения, а если по часовой стрелке - то антициклонические, иногда их называют антициклональными.
Морские течения охватывают всю толщу вод от поверхности до дна Мирового океана. По глубине своего протекания они подразделяются соответственно на поверхностные, глубинные и придонные. Скорость движения наиболее высока в самом верхнем (0 - 50 м) слое. Глубже она снижается. Глубинные воды движутся значительно медленнее, а скорость перемещения придонных вод 3 - 5 см/с. Скорости течений неодинаковы в разных районах океана.
Горизонтальное движение вод океана приближенно характеризуется симметрией относительно экватора, хотя в каждом полушарии имеются свои особенности.
В тропической зоне Мирового океана, где господствуют пассаты северо-восточного направления в Северном полушарии и юго-восточного - в Южном, по обе стороны экватора возникают мощные пассатные течения. Под действием силы Кориолиса они приобретают широтное направление и пересекают с востока на запад Атлантический, Индийский (кроме его северной тропической части) и Тихий океаны. В Северном полушарии - это Северное пассатное течение, его средняя скорость 80 см/с, а в Южном - Южное пассатное течение, его средняя скорость 95 см/с. Пассатные течения переносят большие массы воды, что создает ее нагон и соответственно повышает уровень у восточных берегов материков. Вследствие этого происходит отток воды у побережий и между Северным и Южным течениями образуется Межпассатное (экваториальное) противотечение, скорости которого в разных районах составляют от 50 до 130 см/с. Оно находится на 2 - 8? с.ш., что связано с асимметричностью расположения материков и океанов.
В Южном полушарии примерно около 50? ю.ш. постоянные и сильные западные ветры вызывают мощное Антарктическое циркумполярное течение (течение Западных ветров). Оно идет с запада на восток со средней скоростью 25 - 75 см/с, окаймляя южные части Атлантического, Индийского и Тихого океанов, т.е. охватывает все океанские пространства этой части земного шара.
Таким образом, Северное и Южное пассатные течения, Межпассатное (экваториальное) противотечение и Антарктическое циркумполярное течение - основные течения Мирового океана в целом.
В Мировом океане хорошо выражены вихревые движения вод, различные по происхождению, размерам и т.п. Так, основная струя Гольфстрима движется не прямолинейно, а образует горизонтальные волнообразные изгибы - меандры. Длина волны между гребнями 35 - 370 км. Вследствие неустойчивости потока меандры иногда отделяются от Гольфстрима севернее мыса Гаттерас и образуются самостоятельно существующие вихри. Их диаметр 100 - 300 км, толщина от тысячи до нескольких тысяч метров, продолжительность существования от нескольких месяцев до нескольких лет, скорость движения воды может достигать 300 см/с. Слева от струи Гольфстрима образуются теплые антициклонические вихри, а справа от нее - холодные циклонические. И те и другие дрейфуют со средней скоростью около 7 км/сут в сторону, противоположную направлению самого течения.
В северной Атлантике обнаружены вихри, созданные рельефом дна и ветрами. Они бывают циклонические и антициклонические, имеют диаметр порядка 100 км, захватывают слой воды толщиной порядка сотен метров и перемещаются со скоростями примерно несколько километров в сутки. Распространены в открытых районах океана.
4 . Волнение
Волнение - одно из разновидностей волновых движений, существующих в океане. Это волны, вызванные воздействием ветра на поверхность моря. Кроме волнения в океанах и морях существуют другие виды волн: приливные, сейшевые, внутренние и т.п. Все волновые движения представляют собой деформацию массы воды под воздействием внешних сил. Сила может быть разовой (единичной), постоянно действующей или периодически, но в любом случае эта сила, выведя массу воды из равновесия, возбуждает в ней колебательное периодическое движение, выражающееся двояко: колеблется форма поверхности воды около поверхности покоя и колеблются отдельные частицы вокруг своих точек равновесия. Так как это колебание развивается во времени, то можно определить и скорость этих движений. Для деформации поверхности это будет скорость распространения волны, или фазовая скорость, а для частицы - скорость обращения ее вокруг точки равновесия - центра орбиты, т.е. орбитальная скорость. Это характеристика волн поступательных или прогрессивных, которые перемещаются на большие расстояния. Есть еще волны стоячие, в которых деформация происходит на месте, без распространения.
Волны разделяются на длинные и короткие. К длинным относятся волны, у которых длина значительно больше глубины места, например приливные, имеющие длину в сотни и даже тысячи километров, к коротким - ветровые размерами в десятки и сотни метров при средней глубине океана около 4 км. Существуют волны вынужденные, находящиеся непрерывно под воздействием силы, и свободные, распространяющиеся по инерции после окончания действия силы, вызвавшей их. Именно к такому виду относятся волны зыби, волны оставшиеся после прекращения ветра, вызвавшего ветровое волнение .
4 .1 Ветровые волны
Воздействуя на поверхность воды, ветер, благодаря трению о воду, создает касательные напряжения и влекущие усилия, а также вызывает местные колебания давления воздуха. В результате на поверхности воды даже при ветре со скоростью 1 м/с образуются маленькие волны, имеющие высоту, измеряемую в миллиметрах, и длину - в сантиметрах. Эти едва зародившиеся волны имеют вид ряби. Так как существование таких волн связано с поверхностным натяжением, их называют капиллярными. Если ветер прошел над водой кратковременным порывом, то образованные им пятна ряби исчезают с прекращением ветра - поверхностное натяжение стремится сократить площадь поверхности воды. Если ветер устойчивый, то капиллярные волны, интерферируя, увеличиваются в размерах, прежде всего по длине. Рост волн приводит к их объединению в группы и удлинению до нескольких метров. Волны становятся гравитационными.
Процессы передачи энергии от воздуха к воде и начальные стадии развития волн очень сложны и недостаточно изучены.
Существенное отличие ветрового волнения от зыби состоит в том, что оно развивается под действием не двух (сила тяжести и центробежная сила), а многих сил. Добавляется влияние ветра (трение и давление). Это приводит к нарушению симметрии формы волны - передний склон становится круче заднего, следовательно, и короче его. Частицы воды приобретают поступательную скорость и, закончив один оборот, возвращаются не в точку начала движения, а оказываются чуть впереди в сторону распространения волны - орбита не замыкается. Эта асимметрия профиля, увеличение крутизны переднего склона может дойти до срыва гребня, до образования переднего барашка, беляка. Наконец, из-за того, что скорость ветра часто неравномерна вдоль фронта (гребня) волны, становится неравномерной и высота волны вдоль гребня, иначе говоря, волна оказывается не двумерной, а трехмерной. Вот такие волны и бывают в море чаще всего.
Размеры трехмерных волн тем больше, чем ветер сильнее, продолжительнее и чем больше его разгон, т.е. расстояние, которое он пробегает над водой, а это зависит от его направления. Наибольшие волнения наблюдаются в районах с частыми и продолжительными штормами. Обширные площади сильного волнения расположены в умеренных широтах, которые даже получили название «ревущие сороковые» (roaring forties). Большие волнения часты в океаническом кольце южного полушария, в районах квазистационарных атмосферных фронтов и т.д. Самые большие высоты волн - 34 м в середине северной части Тихого океана, самые большие длины - около 800 м у южных берегов Британских островов и в экваториальной части Атлантического океана. Отмечались также гигантские волны у южных берегов Африки, ставшие причиной катастроф нескольких судов, «волны-убийцы», единичные волны высотой больше 20 м. Однако в огромном большинстве случаев высоты волн не достигают и 4 м, а волны выше 7,5 м встречаются далеко не часто. Обычная длина больших волн тоже значительно меньше максимальных значений: 130 - 170 м.
Измерение элементов волн связано с очень большими техническими трудностями, к тому же измерения в одной точке мало характеризуют все трехмерное волновое поле. Лучший способ его изучения - стереофотография, которая дает полную картину топографии, рельефа волновой поверхности моря, но только на один момент, на момент съемки. Чтобы изучить движение, развития явления во времени, можно использовать стереокиносъемку, дающую избыток материала, который требуется не очень часто. Поэтому в массовых наблюдениях пользуются приближенными приемами для качественной оценки размеров волнения в баллах.
4 .2 Деформация волн у берега
При подходе к берегу, где глубина уменьшается до нуля у уреза воды, в волне происходят существенные изменения: изменяются ее профиль и направление движения - волнового луча. Волна, отражаясь от берега, может образовывать стоячую волну, может разрушаться. При разрушении волны возникает прибой (накат), или взброс, бурун. Различные варианты деформации волны связаны с характером берега и прибрежного рельефа дна. При пологом дне и неизменной прибрежной полосе передний склон волны становится круче, гребень догоняет впереди идущую подошву и наконец обрушивается, образуя прибой. Гребень волны устремляется на сушу, возникает заплеск. Чем больше волна, тем большую часть берега заливает заплеск. Ширина заплеска зависит от размеров волны и уклона берега и бывает от нескольких метров до десятков метров. В результате постоянной работы волн формируются пляжи и продольные (вдоль береговой линии) и поперечные (от берега в открытое море) потоки наносов. При отлогом дне и высоком крутом береге срывающийся гребень ударяет в берег и вода вскидывается вверх, образуя взброс. Вода при взбросах у берегов океана поднимается на десятки метров, наблюдались взбросы до 60 м. При крутом береге и приглубом дне может происходить отражение волн и интерференция падающей и отраженной волн, т.е. образование стоячей волны. Если недалеко от уреза на дне есть гряда с меньшими глубинами (вроде рифа), то волна, не доходя до уреза, разрушается, образуя бурун. При больших волнах бурун может образовываться и далеко от уреза на сравнительно большой (в десятки метров) глубине.
Прибой, особенно взброс, обладает огромной энергией. Существует множество фактов разрушения береговых сооружений, сдвигов и даже переносов огромных бетонных и каменных массивов массой в десятки и даже сотни тонн. Такая огромная энергия объясняется тем, что при прибое гребень, срываясь, становится переносной волной: вся масса воды приобретает не колебательное, а поступательное движение.
При подходе к урезу воды, начиная с глубины в половину длины волны, скорость, длина и высота ее уменьшаются. Но начиная с глубины приблизительно в 1/5 длины волны высота волны начинает возрастать, причем особенно быстро с глубины, равной 0,1 л (кратчайшее расстояние между двумя соседними вершинами), затем волна разрушается, образуется прибой.
Одновременно с деформацией профиля волны меняется и положение фронта волны. Под каким бы углом к берегу ни проходил он в открытом море, на берег волна выкатывается параллельно урезу или под очень острым углом к нему. Это объясняется тем, что волна у берега из класса коротких волн переходит в класс длинных. А длинные волны распространяются по другому закону: скорость их зависит не от длины волны, как у коротких волн, а от глубины места, она пропорциональна корню квадратному из глубины. Поэтому, как только волна вышла на глубину меньше половины длины волны, разные участки фронта (гребня) будут двигаться с разной скоростью: участок, ближайший к урезу, замедлит движение, и линия фронта станет искривляться - преломляться, подравнивая направление фронта к линии уреза. Возникает рефракция волн. Если береговая линия не прямая, а изрезанная, то возникает очень сложное волновое поле. Искривляются не только фронт волны, но и волновой луч, поэтому создается очень замысловатая система рефракции и интерференции. Волновые лучи сходятся к мысам берега и расходятся у заливов, сильно усложняя процессы формирования берега, образование абразионных и аккумулятивных участков. При этом могут образовываться и разрывные течения, идущие от берега в открытое море поперек фронта и разрывающие его. Лучевая картина волнения имеет очень важное значение не только для изучения геоморфологии берегов, но и для планирования и ведения гидротехнических работ в береговой зоне (постройка портов, берегоукрепительных сооружений и др.).
4 .3 Волны цунами
Волны цунами возникают вследствие подводных землетрясений, которые деформируют дно. Эта деформация дна приподнимает или опускает здесь всю толщу воды, что приводит ее в движение на некоторой ограниченной площади океана. От нее на поверхности начинает перемещаться длинная волна или несколько волн. Высота волны в месте зарождения всего 1 - 2 м, а длина - несколько километров, поэтому ее крутизна ничтожна и волна цунами практически незаметна для визуального наблюдения. Лишь при подходе к берегу, волна трансформируется и достигает высоты 5 - 10 м, а в исключительных случаях - 35 м. Обрушиваясь на берег, она производит катастрофические разрушения в прибрежной зоне. Это грозное стихийное бедствие с негативными экономическими и экологическими последствиями.
Подсчитано, что за последнее тысячелетие в Тихом океане было около 1000 цунами. В Атлантическом и Индийском океанах их было всего несколько десятков. Чаще всего цунами бывают у берегов Японии (само название «цунами» - японское), Чили, Перу, Алеутских и Гавайских островов. Приуроченность цунами к Тихому океану объясняется сейсмической и вулканической его активностью. Из 400 действующих вулканов земного шара в Тихом океане находится 330. Большинство сильных землетрясений (около 80%) тоже происходит в зоне Тихого океана.
Далеко не каждое цунами бывает катастрофическим. Так, в Японии из 99 цунами только 17, на Гавайских островах из 49 - 5, на Камчатке из 16 - 4 катастрофические. Катастрофические цунами приводят к ужасным бедствиям. Например, при цунами 1703 г. в Японии погибло около 100 тыс. человек, от цунами после взрыва вулкана Кракатау в Зондском проливе (1883) погибло около 40 тыс. человек.
В связи с большой опасностью цунами была организована специальная служба предупреждения цунами. В основе ее работы - инструментальные сейсмологические наблюдения за подводными землетрясениями и гидрологические наблюдения за изменением уровня океана. Полученные этой службой данные о приближении цунами передаются административным органам для обеспечения безопасности людей.
Явления, подобные цунами, наблюдаются у берегов тропических стран. Их порождают тайфуны - тропические циклоны. Они приносят ветры огромной силы, которые нагоняют воду на берег и заливают его. Такое явление чаще всего называют штормовым нагоном, но из-за сходства результатов иногда называют «метеорологическим цунами».
4 .4 Внутренние волны
Внутренние волны представляют собой колебательное волновое движение в толще воды океанов и морей на поверхности раздела ее слоев различной плотности. Обычно эти слои движутся с разной скоростью относительно друг друга, что нарушает их равновесие. В результате частицы воды погружаются на глубину, в более плотные слои, откуда архимедовы силы плавучести выталкивают их вверх. Пройдя по инерции положение равновесия и оказываясь в верхних, более легких слоях, частица снова начинает тонуть. Их высоты могут достигать десятков и даже сотен метров, но на поверхности внутренние волны настолько мало проявляются, что зрительно они почти незаметны.
5 . Приливы и отливы
Приливы и отливы этопериодические колебания уровня воды (подъемы и спады) в акваториях на Земле, которые обусловлены гравитационным притяжением Луны и Солнца, действующим на вращающуюся Землю. Все крупные акватории, включая океаны, моря и озера, в той или иной степени подвержены приливам и отливам, хотя на озерах они невелики.
Самый высокий уровень воды, наблюдаемый за сутки или половину суток во время прилива, называется полной водой, самый низкий уровень во время отлива - малой водой, а момент достижения этих предельных отметок уровня - стоянием (или стадией) соответственно прилива или отлива. Средний уровень моря - условная величина, выше которой расположены отметки уровня во время приливов, а ниже - во время отливов. Это результат осреднения больших рядов срочных наблюдений. Средняя высота прилива (или отлива) - осредненная величина, рассчитанная по большой серии данных об уровнях полных или малых вод. Оба этих средних уровня привязаны к местному футштоку.
Вертикальные колебания уровня воды во время приливов и отливов сопряжены с горизонтальными перемещениями водных масс по отношению к берегу. Эти процессы осложняются ветровым нагоном, речным стоком и другими факторами. Горизонтальные перемещения водных масс в береговой зоне называют приливными (или приливо-отливными) течениями, тогда как вертикальные колебания уровня воды - приливами и отливами. Все явления, связанные с приливами и отливами, характеризуются периодичностью. Приливные течения периодически меняют направление на противоположное, тогда как океанические течения, движущиеся непрерывно и однонаправлено, обусловлены общей циркуляцией атмосферы и охватывают большие пространства открытого океана.
В переходные интервалы от прилива к отливу и наоборот трудно установить тренд приливного течения. В это время (не всегда совпадающее со стоянием прилива или отлива) вода, как говорят, «застаивается».
Приливы и отливы циклически чередуются в соответствии с изменяющейся астрономической, гидрологической и метеорологической обстановкой. Последовательность фаз приливов и отливов определяется двумя максимумами и двумя минимумами в суточном ходе.
Объяснение происхождения приливообразующих сил. Хотя Солнце играет существенную роль в приливо-отливных процессах, решающим фактором их развития служит сила гравитационного притяжения Луны. Степень воздействия приливообразующих сил на каждую частицу воды, независимо от ее местоположения на земной поверхности, определяется законом всемирного тяготения Ньютона. Этот закон гласит, что две материальные частицы притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс обеих частиц и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. При этом подразумевается, что чем более масса тел, тем больше возникающая между ними сила взаимного притяжения (при одинаковой плотности меньшее тело создаст меньшее притяжение, чем большее). Закон также означает, что чем больше расстояние между двумя телами, тем меньше между ними притяжение. Поскольку эта сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между двумя телами, в определении величины приливообразующей силы фактор расстояния играет значительно большую роль, чем массы тел.
Гравитационное притяжение Земли, действующее на Луну и удерживающее ее на околоземной орбите, противоположно силе притяжения Земли Луной, которая стремится сместить Землю по направлению к Луне и «приподнимает» все объекты, находящиеся на Земле, в направлении Луны. Точка земной поверхности, расположенная непосредственно под Луной, удалена всего на 6400 км от центра Земли и в среднем на 386 063 км от центра Луны. Кроме того, масса Земли в 81,3 раза больше массы Луны. Таким образом, в этой точке земной поверхности притяжение Земли, действующее на любой объект, приблизительно в 300 тыс. раз больше притяжения Луны. Распространено представление, что вода на Земле, находящаяся прямо под Луной, поднимается в направлении Луны, что приводит к оттоку воды из других мест земной поверхности, однако, поскольку притяжение Луны столь мало в сравнении с притяжением Земли, его было бы недостаточно, чтобы поднять столь огромный вес.
Тем не менее океаны, моря и большие озера на Земле, будучи крупными жидкими телами, свободны перемещаться под действием силы бокового смещения, и любая слабая тенденция к сдвигу по горизонтали приводит их в движение. Все воды, не находящиеся непосредственно под Луной, подчиняются действию составляющей силы притяжения Луны, направленной тангенциально (касательно) к земной поверхности, как и ее составляющей, направленной вовне, и подвергаются горизонтальному смещению относительно твердой земной коры. В результате возникает течение воды из прилегающих районов земной поверхности по направлению к месту, находящемуся под Луной. Результирующее скопление воды в точке под Луной образует там прилив. Собственно приливная волна в открытом океане имеет высоту лишь 30-60 см, но она значительно увеличивается при подходе к берегам материков или островов.
За счет перемещения воды из соседних районов в сторону точки под Луной происходят соответствующие отливы воды в двух других точках, удаленных от нее на расстояние, равное четверти окружности Земли. Интересно отметить, что понижение уровня океана в этих двух точках сопровождается повышением уровня моря не только на стороне Земли, обращенной к Луне, но и на противоположной стороне. Этот факт тоже объясняется законом Ньютона. Два или несколько объектов, расположенные на разных расстояниях от одного и того же источника тяготения и подвергающиеся, следовательно, ускорению силы тяжести разной величины, перемещаются относительно друг друга, поскольку ближайший к центру тяготения объект сильнее всего притягивается к нему. Вода в подлунной точке испытывает более сильное притяжение к Луне, чем Земля под ней, но Земля, в свою очередь, сильнее притягивается к Луне, чем вода, на противоположной стороне планеты. Таким образом, возникает приливная волна, которая на обращенной к Луне стороне Земли называется прямой, а на противоположной - обратной. Первая из них всего на 5% выше второй.
Благодаря вращению Луны по орбите вокруг Земли между двумя последовательными приливами или двумя отливами в данном месте проходит примерно 12 ч 25 мин. Интервал между кульминациями последовательных прилива и отлива около 6 ч 12 мин. Период продолжительностью 24 ч 50 мин между двумя последовательными приливами называется приливными (или лунными) сутками.
Неравенства величин прилива. Приливо-отливные процессы очень сложны, поэтому, чтобы разобраться в них, необходимо принимать во внимание многие факторы. В любом случае главные особенности будут определяться: 1) стадией развития прилива относительно прохождения Луны; 2) амплитудой прилива и 3) типом приливных колебаний, или формой кривой хода уровня воды. Многочисленные вариации в направлении и величине приливообразующих сил порождают разницу в величинах утренних и вечерних приливов в данном порту, а также между одними и теми же приливами в разных портах. Эти различия называются неравенствами величин прилива.
Полусуточный эффект. Обычно в течение суток благодаря основной приливообразующей силе - вращению Земли вокруг своей оси - образуются два полных приливных цикла. Если смотреть со стороны Северного полюса эклиптики, то очевидно, что Луна вращается вокруг Земли в том же направлении, в каком Земля вращается вокруг своей оси, - против часовой стрелки. При каждом следующем обороте данная точка земной поверхности вновь занимает позицию непосредственно под Луной несколько позже, чем при предыдущем обороте. По этой причине и приливы, и отливы каждый день запаздывают приблизительно на 50 мин. Эта величина называется лунным запаздыванием.
Полумесячное неравенство. Этому основному типу вариаций присуща периодичность примерно в 143/4 суток, что связано с вращением Луны вокруг Земли и прохождением ею последовательных фаз, в частности сизигий (новолуний и полнолуний), т.е. моментов, когда Солнце, Земля и Луна располагаются на одной прямой. До сих пор мы касались только приливообразующего воздействия Луны. Гравитационное поле Солнца также действует на приливы, однако, хотя масса Солнца намного больше массы Луны, расстояние от Земли до Солнца настолько превосходит расстояние до Луны, что приливообразующая сила Солнца составляет менее половины приливообразующей силы Луны. Однако, когда Солнце и Луна находятся на одной прямой как по одну сторону от Земли, так и по разные (в новолуние или полнолуние), силы их притяжения складываются, действуя вдоль одной оси, и происходит наложение солнечного прилива на лунный. Подобным же образом притяжение Солнца усиливает отлив, вызванный воздействием Луны. В результате приливы становятся выше, а отливы ниже, чем если бы они были вызваны только притяжением Луны. Такие приливы называются сизигийными.
Когда векторы силы притяжения Солнца и Луны взаимно перпендикулярны (во время квадратур, т.е. когда Луна находится в первой или последней четверти), их приливообразующие силы противодействуют, поскольку прилив, вызванный притяжением Солнца, накладывается на отлив, вызванный Луной. В таких условиях приливы не столь высоки, а отливы - не столь низки, как если бы они были обусловлены только силой притяжения Луны. Такие промежуточные приливы и отливы называются квадратурными. Диапазон отметок полных и малых вод в этом случае сокращается приблизительно в три раза по сравнению с сизигийным приливом. В Атлантическом океане как сизигийные, так и квадратурные приливы обычно запаздывают на сутки по сравнению с соответствующей фазой Луны. В Тихом океане такое запаздывание составляет лишь 5 ч. В портах Нью-Йорк и Сан-Франциско и в Мексиканском заливе сизигийные приливы на 40% выше квадратурных.
Лунное параллактическое неравенство. Период колебаний высот приливов, возникающий за счет лунного параллакса, составляет 271/2 суток. Причина этого неравенства состоит в изменении расстояния Луны от Земли в процессе вращения последней. Из-за эллиптической формы лунной орбиты приливообразующая сила Луны в перигее на 40% выше, чем в апогее. Этот расчет справедлив для порта Нью-Йорк, где эффект пребывания Луны в апогее или перигее обычно запаздывает примерно на 11/2 суток относительно соответствующей фазы Луны. Для порта Сан-Франциско разница в высотах приливов, обусловленная нахождением Луны в перигее или апогее, составляет только 32%, и они следуют за соответствующими фазами Луны с запаздыванием на двое суток.
Суточное неравенство. Период этого неравенства составляет 24 ч 50 мин. Причины его возникновения - вращение Земли вокруг своей оси и изменение склонения Луны. Когда Луна находится вблизи небесного экватора, два прилива в данные сутки (а также два отлива) слабо различаются, и высоты утренних и вечерних полных и малых вод весьма близки. Однако с увеличением северного или южного склонения Луны утренние и вечерние приливы одного и того же типа различаются по высоте, и, когда Луна достигает наибольшего северного или южного склонения, эта разница максимальна. Известны также тропические приливы, называемые так из-за того, что Луна находится почти над Северным или Южным тропиками.
Суточное неравенство существенно не влияет на высоты двух последовательных отливов в Атлантическом океане, и даже его воздействие на высоты приливов мало по сравнению с общей амплитудой колебаний. Однако в Тихом океане суточная неравномерность проявляется в уровнях отливов втрое сильнее, чем в уровнях приливов.
Полугодовое неравенство. Его причиной является обращение Земли вокруг Солнца и соответствующее изменение склонения Солнца. Дважды в год в течение нескольких суток во время равноденствий Солнце находится близ небесного экватора, т.е. его склонение близко к 0. Луна также располагается вблизи небесного экватора приблизительно в течение суток каждые полмесяца. Таким образом, во время равноденствий существуют периоды, когда склонения и Солнца и Луны приблизительно равны 0. Суммарный приливообразующий эффект притяжения этих двух тел в такие моменты наиболее заметно проявляется в районах, расположенных вблизи земного экватора. Если в то же самое время Луна находится в фазе новолуния или полнолуния, возникают т.н. равноденственные сизигийные приливы.
Солнечное параллактическое неравенство. Период проявления этого неравенства составляет один год. Его причиной служит изменение расстояния от Земли до Солнца в процессе орбитального движения Земли. Один раз за каждый оборот вокруг Земли Луна находится на кратчайшем от нее расстоянии в перигее. Один раз в год, примерно 2 января, Земля, двигаясь по своей орбите, также достигает точки наибольшего приближения к Солнцу (перигелия). Когда эти два момента наибольшего сближения совпадают, вызывая наибольшую суммарную приливообразующую силу, можно ожидать более высоких уровней приливов и более низких уровней отливов. Подобно этому, если прохождение афелия совпадает с апогеем, возникают менее высокие приливы и менее глубокие отливы.
Наибольшие амплитуды приливов. Самый высокий в мире прилив формируется в условиях сильного течения в бухте Минас в заливе Фанди. Приливные колебания здесь характеризуются нормальным ходом с полусуточным периодом. Уровень воды во время прилива часто поднимается за шесть часов более чем на 12 м, а затем в течение последующих шести часов понижается на ту же величину. Когда воздействие сизигийного прилива, положение Луны в перигее и максимальное склонение Луны приходятся на одни сутки, уровень прилива может достигать 15 м. Такая исключительно большая амплитуда приливо-отливных колебаний отчасти обусловлена воронкообразной формой залива Фанди, где глубины уменьшаются, а берега сближаются по направлению к вершине залива.
Ветер и погода. Ветер оказывает существенное влияние на приливо-отливные явления. Ветер с моря нагоняет воду в сторону берега, высота прилива увеличивается сверх обычной, и при отливе уровень воды тоже превосходит средний. Напротив, при ветре, дующем с суши, вода сгоняется от берега, и уровень моря понижается.
За счет повышения атмосферного давления над обширной акваторией происходит понижение уровня воды, так как добавляется наложенный вес атмосферы. Когда атмосферное давление возрастает на 25 мм ртутного столба, уровень воды понижается приблизительно на 33 см. Понижение атмосферного давления вызывает соответствующее повышение уровня воды. Следовательно, резкое падение атмосферного давления в сочетании с ветром ураганной силы способно вызвать заметный подъем уровня воды. Подобные волны, хотя и называются приливными, на самом деле не связаны с воздействием приливообразующих сил и не обладают периодичностью, характерной для приливо-отливных явлений. Формирование упомянутых волн может быть сопряжено либо с ветрами ураганной силы, либо с подводными землетрясениями (в последнем случае они называются сейсмическими морскими волнами, или цунами) .
Заключение
Циркуляцию глубинных вод океана обычно рассматривают как термохалинную. Холодная вода в высоких широтах опускается на глубину и распространяется в направлении экватора под более теплой и менее плотной поверхностной водой. Поверхностные течения в океане имеют преимущественно ветровое происхождение. Вращение Земли оказывает всестороннее влияние на океаны (сила Кориолиса). В северном и южном полушариях основные океанические течения образуют антициклонические вихри (круговороты); в зоне климатического экватора они разделяются Экваториальным противотечением восточного направления. Течения на западной стороне круговоротов, такие, как Гольфстим и Куросио, более сильные и переносят больше воды, чем течения на восточной стороне океанических бассейнов.
Список литературы
1. http://www.ed.vseved.ru
2. Залогин Б.С., Кузьминская К.С. Мировой океан: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2001. - 192с.
3. Михайлов В.Н., Добровольский А.Н. Общая гидрология: учебник для геогр. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1991. - 368.: ил.
4. http://ru.wikipedia.org
5. http://www.krugosvet.ru
6. Пирожник И.И. География мирового океана. - М.: ТетраСистемс, 2006, 320с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Течения Мирового океана. Механизм возникновения системы течений Гольфстрим. Схема циркуляции и движение течения. Скорость и температура течения, их изменение. Влияние системы на географическую оболочку. Возможное развитие изменений в системе течений.
курсовая работа , добавлен 05.03.2012
Основные причины, вызывающие волнение океанической воды. Влияние силы притяжения Луны и Солнца на появление мощных волн приливов и отливов. Образование гигантских волн цунами во время подводных землетрясений и извержений вулканов. Величина волнения волны.
презентация , добавлен 20.04.2016
Влияние притяжения Луны и Солнца на периодические поднятия, опускания поверхности морей, океанов – приливы, отливы. Приливо-отливные течения в морях, океанах. Экологическая характеристика, социальное значение приливных электростанций, приливная энергия.
реферат , добавлен 30.11.2010
Гольфстрим - известное океанское течение, протекающее по морю, а не по суше. Направление, цвет и причины возникновения Гольфстрима, его первое научное исследование. Гольфстрим и его продолжение. Почтовая служба самого знаменитого океанского течения мира.
реферат , добавлен 04.06.2010
Геологическое строение и рельеф дна Тихого океана. Подводные окраины материков. Срединно-океанические хребты и ложе океана. Распределение солености вод, климат и течения. Фитопланктон Тихого океана, его животный мир, богатые месторождения минералов.
реферат , добавлен 19.03.2016
Циркуляция, динамика поверхностных и глубинных вод в Северной Атлантике. История развития представлений о Гольфстриме, его истоки и разветвления. Скорости и расходы воды истоков, меандры и вихри. Поле температуры и его изменение. Влияние на климат Европы.
курсовая работа , добавлен 24.03.2015
Географическое положение, протяженность, характеристика ложа и переходных зон, омываемые территории Атлантического океана. Климатические условия океана, рельеф его дна и существующие течения, особенности органического, растительного и животного мира.
презентация , добавлен 23.11.2010
Гольфстрим как теплое течение в северной части Атлантического океана. Возможное уменьшение разности температур между полюсом и экватором при более сильном парниковом эффекте. Гольфстрим и тайны Бермудского треугольника. Замедление Гольфстрима в прошлом.
доклад , добавлен 19.11.2011
Роль Мирового океана в жизни Земли. Влияние океана на климат, почву, растительный и животный мир суши. Характерные свойства воды - соленость и температура. Процесс образования льда. Особенности энергии волн, приливно-отливных движений воды, течений.
презентация , добавлен 25.11.2014
Физико-географическое положение океана. Подводные окраины материков. Области переходной зоны. Меридиональное простирание Срединно-Атлантического хребта. Рельеф дна. Температура, солёность, лёдообразование, течения, водные массы, флора и фауна Атлантики.
Океанические, или морские, течения - это поступательное движение водных масс в океанах и морях, вызванное различными силами. Хотя наиболее значительной причиной, образующей течения, является ветер, они могут сформироваться и из-за неодинаковой солёности отдельных частей океана или моря, разности уровней воды, неравномерного нагрева разных участков акваторий. В толще океана существуют вихри, созданные неровностями дна, их размер нередко достигает 100-300 км в диаметре, они захватывают слои воды в сотни метров толщиной.
Если факторы, вызывающие течения, постоянны, то образуется постоянное течение, а если они носят эпизодический характер, то формируется кратковременное, случайное течение. По преобладающему направлению течения делятся на меридиональные, несущие свои воды на север или на юг, и зональные, распространяющиеся широтно. Течения, температура воды в которых выше средней температуры для
тех же широт, называют тёплыми , ниже - холодными, а течения, имеющие ту же температуру, что и окружающие его воды, - нейтральными .
Муссонные течения изменяют своё направление от сезона к сезону, в зависимости от того, как дуют прибрежные ветры муссоны. Навстречу соседним, более мощным и протяжённым течениям в океане, движутся противотечения .
На направление течений в Мировом океане оказывает влияние отклоняющая сила, вызванная вращением Земли, - сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном - влево. Скорость течений в среднем не превышает 10 м/с, а в глубину они распространяются не более чем на 300 м.
В Мировом океане постоянно существуют тысячи больших и малых течений, которые огибают континенты и сливаются в пять гигантских колец. Система течений Мирового океана называется циркуляцией и связана, прежде всего, с общей циркуляцией атмосферы.
Океанические течения перераспределяют солнечное тепло, поглощённое массами воды. Тёплую воду, нагретую солнечными лучами на экваторе, они переносят в высокие широты, а холодная вода
Течения Мирового океана
Апвеллинг - подъём холодных вод из глубин океана
АПВЕЛЛИНГ |
|
Во многих районах Мирового океана наблю- |
|
дается «всплывание» глубинных вод к поверх- |
|
ности моря. Это явление, названное апвеллин- |
|
гом (от англ. up - наверх и well - хлынуть), |
|
возникает, например, если ветер отгоняет |
|
тёплые поверхностные воды, а на их место |
|
поднимаются более холодные. Температура |
|
воды в районах апвеллинга ниже, чем сред- |
|
няя на данной широте, что создаёт благо- |
|
приятные условия для развития планктона, |
|
а следовательно, и других морских организ- |
|
мов - рыб и морских животных, которые им |
|
питаются. Районы апвеллинга - важнейшие |
|
промысловые участки Мирового океана. Они |
|
находятся у западных берегов материков: |
|
Перуанско-Чилийский - у Южной Америки, |
|
Калифорнийский - у Северной Америки, Бен- |
|
гельский - у Юго-Западной Африки, Канар- |
|
ский - у Западной Африки. |
из приполярных областей благодаря течениям попадает на юг. Тёплые течения способствуют повышению температуры воздуха, а холодные, наоборот, понижению. Территории, омываемые тёплыми течениями, отличаются тёплым и влажным климатом, а те, около которых проходят холодные течения, - холодным и сухим.
Самое мощное течение Мирового океана - холодное течение Западных Ветров, называемое также Антарктическим циркумполярным (от лат. cirkum - вокруг). Причиной его образования являются сильные и устойчивые западные ветры, дующие с запада на восток на огромных простран-
ствах Южного полушария от умеренных широт до побережья Антарктиды. Это течение охватывает зону шириной 2500 км, распространяется на глубину более 1 км и переносит каждую секунду до 200 млн тонн воды. На пути течения Западных Ветров не встречается крупных массивов суши, и оно соединяет в своём круговом потоке воды трёх океанов - Тихого, Атлантического и Индийского.
Гольфстрим - одно из крупнейших тёплых течений Северного полушария. Оно проходит через Мексиканский залив (англ. Gulf Stream - течение залива) и несёт тёплые тропические воды Атлантического океана к высоким широтам. Этот гигантский поток тёплых вод во многом определяет климат Европы, делая его мягким и тёплым. Каждую секунду Гольфстрим переносит 75 млн тонн воды (для сравнения: Амазонка, самая полноводная река в мире, - 220 тыс. тонн воды). На глубине около 1 км под Гольфстримом наблюдается противотечение.
МОРСКИЕ ЛЬДЫ
При подходе к высоким широтам корабли встречаются с плавучими льдами. Морской лёд широкой каймой обрамляет Антарктиду, покрывает акваторию Северного Ледовитого океана. В отличие от материковых льдов, образованных из атмосферных осадков и покрывающих Антарктиду, Гренландию, острова полярных архипелагов, эти льды - замёрзшая морская вода. В полярных районах морские льды многолетние, тогда как в умеренных широтах вода замерзает лишь в холодные сезоны.
Как замерзает морская вода? Когда температура воды опускается ниже нуля, на её поверхности образуется тонкий слой льда, который ломается при ветровом волнении. Он многократно смерзается в небольшие плитки, снова раскалывается, пока не образует так называемое ледяное сало - губчатые льдины, которые потом срастаются друг с другом. Такой лёд называют блинчатым за его сходство с округлыми блинчиками на поверхности воды. Участки такого льда, смерзаясь, образуют молодой лёд - нилас . С каждым годом этот лёд крепнет и утолщается. Он может стать многолетним льдом толщиной более 3 м, а может и растаять, если течения отнесут льдины в более тёплые воды.
Перемещение льдов называется дрейфом. Дрейфующими (или паковыми ) льдами покрыто
Ледяные горы тают, приобретая причудливые формы
пространство вокруг Канадского Арктического архипелага, у берегов Северной и Новой Земли. Арктические льды дрейфуют со скоростью несколько километров в день.
АЙСБЕРГИ
От огромных ледяных покровов нередко откалываются колоссальные куски льда, которые отправляются в собственное плавание. Их называют «ледяными горами» - айсбергами. Не будь их, ледниковый покров в Антарктиде постоянно бы разрастался. По сути дела, айсберги компенсируют таяние и обеспечивают баланс состояния антарк-
Айсберг у берегов Норвегии
тического покрова. Некоторые айсберги достигают гигантских размеров.
Когда мы хотим сказать, что какое-то событие или явление в нашей жизни может иметь гораздо более серьёзные последствия, чем кажется, мы говорим «это всего лишь верхушка айсберга». Почему? Оказывается, над водой находится примерно 1/7 часть всего айсберга. Она бывает столообразной, куполообразной или конусообразной. Основание же такого огромного куска ледника, находящегося под водой, может быть гораздо большим по площади.
Морские течения уносят айсберги далеко от их мест рождения. Столкновение с таким айсбергом в Атлантическом океане стало причиной кру-
шения знаменитого корабля «Титаник» в апреле 1912 года.
Сколько живёт айсберг? Отколовшиеся от ледяной Антарктиды ледяные горы могут проплавать в водах Южного океана более 10 лет. Постепенно они разрушаются, раскалываются на более мелкие части или по воле течений перемещаются в более тёплые воды и тают.
«ФРАМ» ВО ЛЬДАХ
Чтобы узнать путь дрейфующих льдов, великий норвежский путешественник Фритьоф Нансен решил дрейфовать на своём корабле «Фрам» вместе с ними. Это смелая экспедиция длилось целых три года (1893-1896 гг). Позволив «Фраму» вмёрзнуть в дрейфующий паковый лёд, Нансен рассчитывал двигаться с ним в район Северного полюса, а потом оставить корабль и продолжать путь на собачьих упряжках и на лыжах. Однако дрейф прошёл южнее, чем предполагалось, и попытка Нансена достичь полюса на лыжах не увенчалась успехом. Пройдя более 3000 миль от Новосибирских островов до западного побережья Шпицбергена, «Фрам» собрал уникальную информацию о дрейфующих льдах и влиянии на их движение суточного вращения Земли.
Граница суши и моря представляет собой постоянно меняющую свои очертания линию. Набегающие волны переносят мельчайшие частицы взвеси песка, перекатывают гальку, обтачивают скалы. Разрушая берег, особенно при сильном волнении или штормах, в одном месте, они занимаются «строительством» в другом.
Место действия прибрежных волн - узкая кайма берега и его подводного склона. Там, где идёт в основном разрушение берега, над водой, как
правило, нависают скалы - клифы, волны «выгрызают» в них ниши, создают под ними при-
чудливые гроты и даже подводные пещеры. Такой тип берега называется абразионным (от лат. abrasio - соскребание). При изменении уровня моря - а такое неоднократно случалось в недавней геологической истории нашей планеты - абразионные постройки могли оказаться под водой или, наоборот, на суше, вдали от современного берега. По
таким формам берегового рельефа, находящимся на суше, учёные восстанавливают историю формирования древних берегов.
На участках выровненного берега с небольшими глубинами и пологим подводным склоном волны отлагают (аккумулируют) материал, который перенесли от разрушенных участков. Здесь образуются пляжи. В период прилива накатывающие волны перемещают песок и гальку в глубь берега, создавая протяжен-
ные вдольбереговые валы. Во время отлива на таких валах можно увидеть скопление раковин, морские водоросли.
Приливы и отливы связаны с притяжением |
||||
Луны, спутника Земли, и Солнца - нашей бли- |
||||
жайшей звезды. Если влияния Луны и Солнца |
||||
складываются (т.е. Солнце и Луна оказываются |
||||
на одной прямой относительно Земли, что про- |
||||
исходит в дни новолуния и полнолуния), то ве- |
||||
личина приливов достигает своего максимума. |
||||
Такой прилив называется сизигийным. Когда |
||||
Солнце и Луна ослабляют влияние друг друга, |
||||
происходят минимальные приливы (их называют |
||||
квадратурными, они бывают между новолунием |
||||
и полнолунием). |
||||
Как происходит формирование отложений при |
||||
волнении моря? При своем движении к берегу вол- |
||||
на сортирует по величине и переносит песчаные |
Для борьбы с размывом берегов в результате волнений |
|||
частицы, перемещая их вдоль берега. |
нередко на пляжах строят заградительные валы из глыб |
|||
ТИПЫ БЕРЕГОВ |
||||
Фьордовый берег встречается в местах затоп- |
название такого типа побережья). Они образова- |
|||
ления морем глубоких ледниковых троговых |
лись при затоплении морем складчатых структур |
|||
долин. На месте долин образуются извилистые |
горных пород, параллельных береговой линии. |
|||
заливы с крутыми стенками, которые называ- |
Риасовый берег образуется при затоплении |
|||
ются фьордами. Величественные и красивые |
морем устьев речных долин. |
|||
фьорды рассекают берега Норвегии (самый про- |
Шхеры - небольшие скалистые островки у |
|||
тяжённый здесь Согне-фьорд, его длина 137 км), |
берегов, подвергшихся ледниковой обработке: |
|||
побережья Канады, Чили. |
иногда это затопленные «бараньи лбы», холмы и |
|||
Далматинский |
берег. |
гряды конечной морены. |
||
ные полоски островов обрамляют побережье |
Лагуны - мелководные части моря, отделён- |
|||
Адриатического моря в районе Далмации (отсюда |
ные от акватории береговым валом. |
|||
Бентос (от греч. benthos - глубина) - живые организмы и растения, живущие на глубине, на дне океанов и морей.
Нектон (от греч. nektos - плавающий) - живые организмы, способные самостоятельно перемещаться в толще воды.
Планктон (от греч. planktos - блуждающий) - организмы, живущие в воде, переносимые волнами и течениями и не способные самостоятельно передвигаться в воде.
НА ГЛУБИННЫХ ЭТАЖАХ
Гигантскими ступенями спускается от побережья к подводным абиссальным равнинам дно океана. На каждом таком «подводном этаже» - своя жизнь, ведь условия существования живых организмов: освещённость, температура воды, её насыщенность кислородом и другими веществами, давление водяного столба - с глубиной значительно меняются. По-разному организмы относятся к количеству солнечного света и прозрачности воды. Например, растения могут жить только там, где освещённость позволяет проходить процессам фотосинтеза (это глубины в среднем не более 100 м).
Литораль - периодически осушаемая в отлив прибрежная полоса. Сюда попадают морские животные, вынесенные из воды волнами, которые приспособились жить сразу в двух средах - водной
и воздушной. Это крабы
и рачки, морские ежи, моллюски, в том числе мидии. В тропических широтах на литорали расположена кайма мангровых лесов, а в умеренных зонах - «леса» из водоросли ламинарии.
Ниже литорали располагается зона сублиторали (до глубин 200-250 м), прибрежная полоса жизни на континентальном шельфе. По направлению к полюсам солнечный свет проникает в воду совсем неглубоко (не более 20 м). В тропиках и на экваторе лучи падают практически вертикально, что позволяет им достигать глубин до 250 м. Именно до таких глубин в теплых морях и океанах встречаются водоросли, губки, моллюски и светолюбивые животные, а также коралловые постройки - рифы. Животные не только прикрепляются к поверхности дна, но и свободно перемещаются в толще воды.
Самый большой моллюск, обитающий на мелководье, - тридакна (створки ее раковины достигают 1 метра). Как только жертва заплывает в открытые створки, они захлопываются, и моллюск начинает переваривать пищу. Некоторые моллюски обитают колониями. Мидии - двустворчатые моллюски, прикрепляющие свои раковины к камням и другим предметам. Моллюски дышат кислородом,
растворённым в воде, поэтому на более глубоких этажах океана они не встречаются.
Головоногие моллюски - осьминоги, спруты, кальмары, каракатицы имеют несколько щупалец и передвигаются в толще воды благодаря сжатию
мышц, которые позволяют им выталкивать воду через специальную трубку. Среди них встречаются и гиганты со щупальцами до 10-14 метров! Морские звезды, морские лилии, ежи
прикрепляются к дну и кораллам специальными присосками. Похожие на диковинные цветы морские анемоны пропускают свою добычу между своих щупалец-«лепестков» и заглатывают ее ротовым отверстием, расположенным в середине «цветка».
Миллионы рыб всевозможных размеров населяют эти воды. Среди них и различные акулы - одни из самых крупных рыб. В камнях и пещерах скрываются мурены, а на дне прячутся скаты, окраска которых позволяет сливаться с поверхностью.
Ниже шельфа начинается подводный склон - батиаль (200 - 3000 м). Условия для жизни здесь меняются с каждым метром (падает температура и возрастает давление).
Абиссаль - океаническое ложе. Это самое обширное пространство, занимающее более 70% подводного дна. Самые многочисленные его обитатели - фораминиферы и простейшие черви. Глубоководные морские ежи, рыбы, губки, морские звёзды - все приспособились к чудовищному давлению и не похожи на своих сородичей на мелководье. На глубинах, куда не поникают солнечные лучи, у морских обитателей возникли приспособления для освещения - небольшие светящиеся органы.
Воды суши составляют менее 4% всей воды, находящейся на нашей планете. Примерно половина их количества содержится в ледниках и постоянных снегах, остальное - в реках, озёрах, болотах, искусственных водоёмах, подземных водах и подземных льдах вечной мерзлоты. Все природные воды Земли называются водными ресурсами .
Самыми ценными для человечества являются запасы пресных вод. Всего на планете 36,7 млн. км3 пресных вод. Они сосредоточены, прежде всего, в крупных озёрах и ледниках и распределены между континентами неравномерно. Наибольшими запасами пресных вод обладают Антарктида, Северная Америка и Азия, несколько меньшими - Южная Америка и Африка, а наименее богаты пресными водами Европа и Австралия.
Подземными называются воды, содержащиеся в земной коре. Они связаны с атмосферой и поверхностными водами и участвуют в круговороте воды на земном шаре. Подземные
Ледники
- постоянные снега
Реки
Озёра
Болота
Подземные воды
- подземные льды вечной мерзлоты
воды находятся не только под континентами, но и под океанами и морями.
Подземные воды образуются потому, что одни горные породы пропускают воду, а другие задерживают. Атмосферные осадки, выпадающие на поверхность Земли, просачиваются сквозь трещины, пустоты и поры водопроницаемых пород (торф, песок, гравий и др.), а водоупорные горные породы (глина, мергель, гранит и др.) задерживают воду.
Существует несколько классификаций подземных вод по происхождению, состоянию, химическому составу и характеру залегания. Воды, которые после дождей или таяния снега проникают в почву, смачивают её и накапливаются в почвенном слое, называют почвенными . На первом от поверхности земли водоупорном слое залегают грунтовые воды. Они пополняются за счёт атмо-
сферных осадков, фильтрации вод водотоков и водоёмов и конденсации водяного пара. Расстояние от земной поверхности до уровня грунтовых вод называется глубиной залегания грунтовых вод . Она
увеличивается во влажный сезон, когда выпадает много осадков или тают снега, и уменьшается в сухой сезон.
Ниже грунтовых могут располагаться несколько слоев г л у б и н н ы х подземных вод, которые удерживаются водоупорными пластами. Нередко межпластовые воды становятся напорными. Это происходит, когда слои горных пород залегают в виде чаши и вода, заключённая в них, находится под давлением. Такие подземные воды, именуемые артезианскими , поднимаются вверх по пробуренной скважине и фонтанируют. Часто артезианские водоносные горизонты занимают значительную площадь, и тогда артезианские источники имеют высокий и довольно постоянный расход воды. Некоторые известные оазисы Северной Африки возникли у артезианских источников. По разломам в земной коре артезианские воды иногда поднимаются из водоносных горизонтов, а в период между сезонами дождей они нередко иссякают.
На поверхность Земли подземные воды выходят в оврагах, речных долинах в виде источников - родников или ключей . Они образуются там, где водоносный горизонт горных пород выходит на земную поверхность. Поскольку глубина грунтовых вод меняется в зависимости от сезона и количества осадков, источники иногда внезапно исчезают, а иногда бьют ключом. Температура воды в источниках может быть разной. Холодными считаются источники с температурой воды до 20 °С, тёплыми - с температурой от 20 до 37 °С, а горячи-
Водопроницаемые горные породы
Водоупорные горные породы
Типы подземных вод
ми, или термальными, - с температурой выше 37 °С. Большинство горячих источников встречаются в вулканических областях, где горизонты подземных вод нагреваются от раскалённых горных пород и расплавленной магмы, подходящей близко к земной поверхности.
Минеральные подземные воды содержат много солей и газов и, как правило, обладают целебными свойствами.
Значение подземных вод очень велико, их можно отнести к числу полезных ископаемых наряду с углём, нефтью или железной рудой. Подземные воды питают реки и озёра, благодаря им реки не мелеют летом, когда выпадает мало дождей, и не пересыхают подо льдом. Человек широко использует подземные воды: их выкачивают из-под земли для водоснабжения жителей городов и деревень, для нужд промышленности и для орошения сельскохозяйственных угодий. Несмотря на огромные запасы, подземные воды возобновляются медленно, существует опасность их истощения и загрязнения бытовыми и промышленными стоками. Чрезмерный забор воды из глубинных горизонтов уменьшает питание рек в межень - период, когда уровень воды самый низкий.
Болотом называется участок земной поверхности с избыточным увлажнением и застойным водным режимом, в котором происходит накопление органического вещества в виде неразложившихся остатков растительности. Болота есть во всех климатических поясах и почти на всех континентах Земли. В них сосредоточено около 11,5 тыс. км3 (или 0,03%) пресных вод гидросферы. Наиболее заболоченными континентами являются Южная Америка и Евразия.
Болота можно разделить на две большие группы - заболоченные земли , где нет хорошо выраженного торфяного слоя, и собственно торфяные болота , где накапливается торф. К заболоченным землям относятся заболоченные тропические леса, солёные мангровые болота, засоленные болота пустынь и полупустынь, травяные болота арктической тундры и др. Торфяные болота занимают около 2,7 млн. км, что составляет 2% площади суши. Они наиболее распространены в тундре, лесной зоне и лесостепи и, в свою очередь, подразделяются на низинные, переходные и верховые.
Низинные болота обычно имеют вогнутую или плоскую поверхность, где создаются условия для застаивания влаги. Они часто образуются по берегам рек и озёр, иногда в зонах подтопления водохранилищ. В таких болотах грунтовые воды подходят близко к поверхности, снабжая минеральными веществами произрастающие здесь растения. На
низинных болотах часто растут ольха, берёза, ель, осоки, тростник, рогоз. В этих болотах слой торфа накапливается медленно (в среднем 1 мм в год).
Верховые болота с выпуклой поверхностью и мощным слоем торфа образуются преимущественно на водоразделах. Они питаются в основном за счёт атмосферных осадков, бедных минеральными веществами, поэтому на этих болотах поселяются менее требовательные растения - сосна, вереск, пушица, мох сфагнум.
Промежуточное положение между низинными и верховыми занимают переходные болота с плоской или слабовыпуклой поверхностью.
Болота интенсивно испаряют влагу: активнее других - болота субтропического климатического пояса, заболоченные тропические леса, а в умеренном климате - сфагново-осоковые и лесные топи. Таким образом, болота увеличивают влажность воздуха, изменяют его температуру, смягчая климат окружающих территорий.
Болота, как своеобразный биологический фильтр, очищают воду от растворённых в ней химических соединений и твёрдых частиц. Текущие по заболоченным районам реки не отличаются катас-
трофическими весенними половодьями и паводками, поскольку их сток регулируют болота, отдающие влагу постепенно.
Болота регулируют сток не только поверхностных, но и грунтовых вод (особенно верховые болота). Поэтому их чрезмерное осушение может нанести вред малым рекам, многие из которых именно в болотах берут своё начало. Болота - богатые охотничьи угодья: здесь гнездится множество птиц, обитают многие промысловые животные. Болота богаты торфом, лекарственными травами, мхами и ягодами. Распространённое мнение, что, выращивая на осушенных болотах сельскохозяйственные культуры, можно получать богатый урожай, ошибочно. Лишь первые несколько лет осушенные торфяные залежи плодородны. Планы осушения болот требуют всесторонних исследований и экономических расчётов.
Развитие торфяного болота - это процесс накопления торфа в результате роста, отмирания и частичного разложения растительности в условиях избытка влаги и недостатка кислорода. Вся толща торфа в болоте называется торфяной залежью. Она имеет многослойное строение и содержит от 91 до 97% воды. В торфе заключены ценные органические и неорганические вещества, поэтому его издавна используют в сельском хозяйстве, энергетике, химии, медицине и других областях. Впервые о торфе как о «горючей земле», пригодной для нагревания пищи, писал Плиний Старший в I в. н.э. В Голландии и Шотландии торф как топливо применяли в XII-XIII вв. Промышленное скопление торфа называют торфяным месторождением. Наибольшие промышленные запасы торфа имеют Россия, Канада, Финляндия и США.
Плодородные речные долины издавна осваивались человеком. Реки являлись важнейшими транспортными путями, их воды орошали поля и сады. На речных берегах возникали и развивались многолюдные города, по рекам устанавливались границы. Текущая вода вращала колёса мельниц, а позже давала электрическую энергию.
Каждая река индивидуальна. Одна - всегда широка и полноводна, а у другой русло остаётся сухим большую часть года и только во время редких дождей наполняется водой.
Рекой называется водоток значительных размеров, текущий по сформированному им самим углублению в днище речной долины - руслу . Река со своими притоками образует речную систему . Если смотреть вниз по течению реки, то все реки, впадающие в неё справа, называются правыми притоками, а впадающие слева - левыми. Часть земной поверхности и толщи почв и грунтов, откуда река и её притоки собирают воду, называют водосбором .
Бассейн реки - это часть суши, включающая данную речную систему. Между двумя бассейнами соседних рек проходят водоразделы ,
Бассейн реки
Река Пахра протекает по Восточно-Европейской равнине
обычно это возвышенности или горные системы. Бассейны рек, впадающих в один и тот же водоём, объединяются соответственно в бассейны озёр, морей и океанов. Выделяют главный водораздел земного шара. Он разделяет бассейны рек, впадающих в Тихий и Индийский океаны с одной стороны, и бассейны рек, впадающих в Атлантический и Северный Ледовитый океаны, - с другой. Кроме того, на земном шаре есть бессточные области: реки, протекающие там, не доносят воду до Мирового океана. К таким бессточным областям относятся, например, бассейны Каспийского и Аральского морей.
Каждая река начинается с истока . Это может быть болото, озеро, тающий горный ледник или выход на поверхность подземных вод. Место впадения реки в океан, море, озеро или другую реку называется устьем . Длина реки - расстояние вдоль русла между истоком и устьем.
В зависимости от размера реки делят на большие, средние и малые. Бассейны больших рек обычно расположены в нескольких географических зонах. Бассейны средних и малых рек располагаются в пределах одной зоны. По условиям протекания реки подразделяют на равнинные, полугорные и горные. Равнинные реки плавно и спокойно текут в широких долинах, а горные реки бурно и стремительно мчатся по ущельям.
Пополнение воды в реках называют питанием реки . Оно может быть снеговым, дождевым, ледниковым и подземным. Некоторые реки, например те, что протекают в экваториальных областях (Конго, Амазонка и другие), отличаются дождевым питанием, так как в этих районах планеты весь год выпадают дожди. Большинство рек умеренного
климатического пояса имеют смешанное питание: летом они пополняются за счёт дождей, весной - за счёт таяния снега, а зимой им не дают иссякнуть подземные воды.
Характер поведения реки по сезонам года - колебания уровня воды, образование и сход ледового покрова и пр. -называют режимом реки . Ежегодно повторяющееся значительное увеличение воды
в реке - половодье - на равнинных реках Европейской территории России бывает вызвано интенсивным таянием снега весной. Реки Сибири, стекающие с гор, полноводны летом во время таяния снега
в горах. Кратковременный подъём уровня воды в реке называется паводком . Он происходит, например, когда выпадают обильные дожди или когда во время оттепели зимой интенсивно тает снег. Самый низкий уровень воды в реке - межень . Он устанавливается летом, в это время дождей выпадает мало и река питается преимущественно грунтовыми водами. Случается межень и зимой, в сильные морозы.
Половодья и паводки могут стать причиной сильных наводнений: талые или дождевые воды переполняют русла, и реки выходят из берегов, затопляя не только свою долину, но и окружающее пространство. Вода, текущая с большой скоростью, обладает огромной разрушительной силой, она сносит дома, выкорчёвывает деревья, смывает плодородную почву с полей.
Песчаный пляж на берегу Волги
К ТО ЖИВЁТ В РЕКАХ?
В реках живут не только рыбы. Воды, дно и берега рек - среда обитания многих живых организмов, их подразделяют на планктон, нектон и бентос. К планктону относятся, например, зелёные и сине-зелёные водоросли, коловратки и низшие ракообразные. Очень разнообразен речной бентос - личинки насекомых, черви, моллюски, речные раки. На дне и берегах рек поселяются растения - рдест, камыш, тростник и др., на дне растут водоросли. Речной нектон представлен рыбами и некоторыми крупными беспозвоночными. Среди рыб, которые обитают в морях, а в реки заходят только на нерест, - осетровые (осётр, белуга, севрюга), лососевые (сёмга, горбуша, нерка, кета и др.). Постоянно живут в реках сазан, лещ, стерлядь, щука, налим, окунь, карась и др., а в горных и полугорных реках - хариус и форель. Также обитают в реках млекопитающие и крупные пресмыкающиеся.
Реки протекают обычно на дне обширных понижений рельефа, называемых речными долинами . В днище долины водный поток бежит по выработанному им самим углублению - руслу. Вода ударяется в один участок берега, размывает его и уносит вниз по течению обломки горных пород, песок, глину, ил; в тех местах, где скорость течения уменьшается, река откладывает (аккумулирует) переносимый ею материал. Но река несёт не только наносы, размываемые речным потоком; во время бурных дождей и таяния снегов вода, стекающая по земной поверхности, разрушает почву, рыхлый грунт и переносит мелкие частички в ручьи, которые потом доставляют их в реки. Разрушая и растворяя горные породы в одном месте и откладывая их в другом, река постепенно создаёт свою долину. Процесс размывания земной поверхности водой называется эрозией . Она сильнее там, где больше скорость потока воды и где грунты более рыхлые. Наносы, слагающие дно рек, называют донными отложениями или аллювием .
БЛУЖДАЮЩИЕ РУСЛА
В Китае и Средней Азии встречаются реки, у которых русло может сместиться за сутки более чем на 10 м. Они, как правило, протекают в легко размываемых горных породах - лёссах или песках. За несколько часов водный поток способен значительно размыть один берег реки, а у другого берега, где течение замедляется, отложить смытые частицы. Таким образом, русло смещается - «блуждает» по дну долины, например, на реке Амударье в Средней Азии до 10-15 м в сутки.
Происхождение речных долин может быть тектоническим, ледниковым и эрозионным. Тектонические долины повторяют направление глубинных разломов в земной коре. Мощные ледники, покрывавшие в период глобального оледенения северные районы Евразии и Северной Америки, двигаясь, выпахивали глубокие ложбины, в которых потом сформировались речные долины. Во время таяния ледников потоки вод растекались к югу, формируя обширные понижения в рельефе. Позднее в эти понижения с окружающих возвышенностей устремлялись ручьи, образовывался крупный водный поток, который строил свою долину.
Строение долины равнинной реки
Пороги на горной реке
СУХИЕ РЕКИ
На нашей планете есть реки, которые заполняются водой только во время редких дождей. Они называются «вади» и встречаются в пустынях. Некоторые вади достигают длины сотен километров и впадают в такие же, как они сами, сухие впадины. Гравий и галька на дне пересохших русел дают повод считать, что в более влажные периоды вади могли быть полноводными реками, способными переносить крупные наносы. В Австралии сухие русла рек называют криками, в Средней Азии - узбоями.
Долина равнинных рек состоит из поймы (затапливаемой в половодье или во время значительных паводков части долины), расположенного на ней русла, а также склонов долины с несколькими надпойменными террасами , спускающимися ступеньками к пойме. Речные русла могут быть прямолинейными, извилистыми, разделёнными на рукава или блуждающими. У извилистых русел выделяют излучины, или меандры . Размывая излучину у вогнутого берега, река обычно образует плёс - глубокий участок русла, его мелководные участки называют перекатами . Полоса в русле с глубинами, наиболее благоприятными для судоходства, называется фарватером . Водный поток иногда откладывает значительное количество наносов, формируя острова. На крупных реках высота островов может достигать 10 м, а длина - нескольких километров.
Иногда на пути реки встречается уступ из твёрдых пород. Вода не может его размыть и падает вниз, образуя водопад . В тех местах, где река пересекает твёрдые породы, которые размываются медленно, формируются пороги , преграждающие путь водному потоку.
В устье скорость воды значительно замедляется,
и река откладывает большую часть своих наносов. Образуется дельта - низменная равнина в форме треугольника, здесь русло разделяется на множество рукавов и протоков. Затопленные морем устья рек называют эстуариями .
На Земле великое множество рек. Некоторые из них маленькими серебристыми змейками протекают в пределах одного лесного массива и затем впадают в более крупную реку. А некоторые поистине огромны: спускаясь с гор, они пересекают обширные равнины и несут свои воды к океану. Такие реки могут следовать по территории нескольких государств и служить удобными транспортными магистралями.
Давая характеристику реки, учитывают её длину, среднегодовой сток воды и площадь бассейна. Но далеко не у всех крупных рек все эти параметры выдающиеся. Например, самая длинная река в мире - Нил далеко не самая полноводная, да и площадь её бассейна невелика. Амазонка занимает первое место в мире по водности (её расход воды 220 тыс. м3 /с - это 16,6% от стока всех рек) и по площади бассейна, но по длине уступает Нилу. Наиболее крупные реки находятся в Южной Америке, Африке и Азии.
Самые длинные реки мира: Амазонка (от истока р. Укаяли свыше 7 тыс. км), Нил (6671 км), Миссисипи с притоком Миссури (6420 км), Янцзы (5800 км), Ла-Плата с притоками Парана и Уругвай (3700 км).
Наиболее полноводные реки (имеющие максимальные значения среднегодового стока воды): Амазонка (6930 км3 ), Конго (Заир) (1414 км3 ), Ганг (1230 км3 ), Янцзы (995 км3 ), Ориноко (914 км3 ).
Крупнейшие реки земного шара (по площади бассейна): Амазонка (7180 тыс. км2 ), Конго (Заир) (3691 тыс. км2 ), Миссисипи с притоком Миссури (3268 тыс. км2 ), Ла-Плата с притоками Парана и Уругвай (3100 тыс. км2 ), Обь (2990 тыс. км2 ).
Волга - крупнейшая река Восточно-Европейской равнины
ЗАГАДОЧНЫЙ НИЛ
Нил - великая африканская река, её долина - колыбель яркой, самобытной культуры, оказавшей влияние на развитие человеческой цивилизации. Могущественный арабский завоеватель Амир ибн аль-Аси говорил: «Там лежит пустыня, с обеих сторон она поднимается, а между высотами находится страна чудес Египет. И всё его богатство происходит от благословенной реки, медленно текущей по стране с достоинством халифа». В среднем течении Нил протекает по самым суровым пустыням Африки - Аравийской и Ливийской. Казалось бы, он должен обмелеть или пересохнуть во время жаркого лета. Но в самом разгаре лета уровень воды в Ниле поднимается, он выходит из берегов, затапливая долину, а отступая, оставляет на почве слой плодородного ила. Это происходит потому, что Нил образуется от слияния двух рек - Белого и Голубого Нила, истоки которых лежат в субэкваториальном климатическом поясе, где летом устанавливается область низкого давления и выпадают обильные дожди. Голубой Нил короче Белого, поэтому наполнившая его дождевая вода достигает Египта раньше, а следом идёт паводок Белого Нила.
Енисей - великая река Сибири
АМАЗОНКА - ЦАРИЦА РЕК
Амазонка - самая большая река на Земле. Её питает множество притоков, в том числе 17 больших рек длиной до 3500 км, которые по своим размерам и сами могут быть причислены
к великим рекам мира. Исток Амазонки лежит в скалистых Андах, где из горного озера Патаркоча вытекает её главный приток - Мараньон. Когда Мараньон сливается с Укаяли, река получает имя Амазонка. Низменность, по которой течёт эта величественная река, - страна джунглей и болот. На пути к востоку притоки непрестанно пополняют Амазонку. Она полноводна в течение всего года, потому что её левые притоки, расположенные в северном полушарии, полноводны с марта по сентябрь,
а правые притоки, расположенные в южном полушарии, полноводны другую часть года. Во время морских приливов в устье реки со стороны Атлантики заходит водяной вал высотой до 3,54 метра и устремляется вверх по течению. Местные жители называют эту волну «поророка» - «разрушитель».
МИССИСИПИ - ВЕЛИКАЯ РЕКА АМЕРИКИ
Могучую реку в южной части Североамериканского континента индейцы называли Месси Сипи - «Отец вод». Её сложная речная система с множеством притоков похожа на гигантское дерево с густо разветвлённой кроной. Бассейн Миссисипи занимает почти половину территории Соединённых Штатов Америки. Начинаясь в районе Великих озёр на севере, многоводная река несёт свои воды на юг - в Мексиканский залив, причём сток ее в два с половиной раза больше, чем российская река Волга приносит в Каспийское море. Первооткрывателем Миссисипи считают испанского конкистадора де Сото. В поисках золота и драгоценностей он отправился в глубь материка и весной 1541 года обнаружил берега огромной глубокой реки. Одни из первых колонистов - отцы-иезуиты, распространявшие в Новом Свете влияние своего ордена, так писали о Миссисипи: «Река эта очень красивая, ширина её больше одного лье; повсюду к ней примыкают леса, полные дичи, и прерии, где много бизонов». До прихода европейских колонизаторов обширные территории в бассейне реки были заняты девственными лесами и прериями, но сейчас их можно увидеть только в национальных парках, большая часть земель распахана.
Воды рек и ручьев, выбирая себе путь, нередко срываются со скал и уступов. Так образуются водопады. Иногда это совсем небольшие ступени в русле с незначительными перепадами высот между верхним участком, откуда падает вода, и нижним. Однако в природе существуют и совершенно исполинские «ступени» и уступы, высота которых достигает многих сотен метров. И те и другие водопады формируются, когда вода «вскрывает», т.е. разрушает, обнажает участки с более твёрдыми породами, унося прочь материал с более податливых участков. Верхний уступ (бровка), с которого низвергается вода, представляет собой более прочный пласт, а ниже по течению неутомимые воды разрушают менее прочные пласты пород. Такое строение, например, имеет знаменитый на весь мир водопад на реке Ниагара (ее название на языке ирокезов означает «гремящая вода»), которая соединяет два из Великих озёр Северной Америке - Эри и Онтарио. Ниагарский водопад относительно невысок - всего 51 м (для сравнения - ко-
Схема движения воды в Ниагарском водопаде
Каскад из нескольких водопадов в Норвегии. Гравюра XIX в.
локольня «Иван Великий» в Московском Кремле имеет высоту 81 м), однако знаменит более своих высоких и полноводных «собратьев». Известность водопаду принесли не только его расположение в непосредственной близости от больших американских и канадских городов, но и его хорошая изученность.
Водяной поток, обрушиваясь с любой высоты к подножию склона, образует впадину, нишу даже в достаточно прочных породах. Но и верхняя бровка постепенно размывается и разрушается действием текучей воды. Козырьки уступа обваливаются, и. водопад как бы отступает назад, «пятится» вверх по долине. Многолетние наблюдения за Ниагарским водопадом показали, что такая «пятящаяся» эрозия за 60 лет «съедает» верхний уступ водопада примерно на 1 м.
В Скандинавии в образовании водопадов «повинны» ледниковые формы рельефа. Там ручьи с выположенных ледником вершин гор с огромной высоты низвергаются в фьорды.
Очень эффектны огромные водопады, возникшие под действием тектоники - внутренних сил Земли. Колоссальные ступени водопадов образуются при нарушении русла реки тектоническими разломами. Случается, что формируется не один уступ, а сразу несколько. Такие каскады водопадов невероятно красивы.
Вид любого водопада завораживает. Не случайно эти природные явления неизменно привлекают внимание многочисленных туристов, нередко становясь «визитными карточками» местности и даже страны.
ВОДОПАД ВИКТОРИЯ |
ВОДОПАД ЧУРУН-МЕРУ - |
«САЛЬТО АНГЕЛА» |
|
«Дым, который гремит» - так с языка местных |
|
жителей переводится название «моси-оа тупиа», ко- |
Самый высокий в мире водопад находится в Юж- |
торым издавна обозначали этот африканский водо- |
ной Америке, в Венесуэле. Прочные кварцитовые |
пад. Первыми европейцами, увидевшими в 1855 году |
породы Гвианского нагорья, раздробленные разло- |
это удивительное создание природы на реке Замбези, |
мами, образуют пропасти в несколько километров. |
были участники экспедиции Давида Ливингстона, |
В одну из таких пропастей с высоты 1054 м падает |
давшие водопаду название в честь правящей тогда |
поток воды знаменитого водопада Чурун-Меру на |
королевы Виктории. «Вода, казалось, уходила в глубь |
притоке реки Ориноко. Это его индейское название |
земли, так какдругой склон ущелья, в которое она низ- |
не столь хорошо известно, как европейское Анхель |
вергалась, находился всего в 80 футах от меня» - так |
или Сальто-Анхель. Первым увидел и пролетел |
описывал Ливингстон свои впечатления. Узкое (от 40 |
вблизи водопада венесуэльский лётчик Анхель (в |
до 100 м) русло, в которое устремляются воды Замбе- |
переводе с испанского - «ангел»). Его фамилия и |
зи, достигает глубины 119 метров. Когда вся вода реки |
дала романтичное название водопаду. Открытие |
устремляется в ущелье, клубы водяной пыли, вырыва- |
этого водопада в 1935 году отобрало «пальму пер- |
ющиеся вверх, видны с расстояния 35 км! В брызгах |
венства» у африканского водопада Виктория, счи- |
над водопадом постоянно висит радуга. |
тавшегося до этого самым высоким в мире. |
ВОДОПАД ИГУАСУ
Одним из самых известных и красивых водопа- |
|
дов в мире является южноамериканский Игуасу, |
|
расположенный на одноимённой реке, притоке |
|
Параны. Собственно, это даже не один, а более |
|
250 водопадов, потоки и струи которых устремляют- |
|
ся с нескольких сторон в воронкообразный каньон. |
|
Самый крупный из водопадов Игуасу, высотой 72 м, |
|
называют «Глоткой дьявола»! Происхождение усту- |
|
па водопада связано со строением лавового плато, |
|
по которому течет река Игуасу. «Слоеный пирог» из |
|
базальтов разбит трещинами и разрушается нерав- |
|
номерно, что и привело в образованию своеобраз- |
|
ной лестницы, по ступеням которой и устремляют- |
|
ся вниз воды реки. Водопад расположен на границе |
|
Аргентины и Бразилии, так что одна сторона водо- |
|
пада - аргентинская, по которой водопады, сменяя |
|
друг друга, тянутся более чем на километр, а другая |
|
часть водопадов - бразильская. |
Водопад в Скалистых горах |
Озёрами называются заполненные водой котловины - естественные углубления на поверхности суши, не имеющие связи с морем или океаном. Чтобы образовалось озеро, необходимы два условия: наличие естественного углубления - замкнутого понижения в земной поверхности - и некоторого объёма воды.
На нашей планете множество озёр. Их общая площадь составляет около 2,7 млн км2 , то есть примерно 1,8% площади всей суши. Главное богатство озёр - пресная вода, так необходимая человеку. Озёра содержат около 180 тыс. км3 воды, а в 20 крупнейших озёрах мира, вместе взятых, заключена преобладающая часть всей доступной человеку пресной воды.
Озера располагаются в самых разнообразных природных зонах. Больше всего их в северных частях Европы и Североамериканского континента. Очень много озёр в районах, где распространена многолетняя мерзлота, есть они и в бессточных областях, в поймах и дельтах рек.
Некоторые озёра заполняются только во влажные сезоны, а остальную часть года стоят сухими - это временные озёра. Но большинство озёр постоянно наполнены водой.
В зависимости от размера озёра подразделяют на очень большие, площадь которых превышает 1 000 км2 , большие - с площадью от 101 до 1000 км2 , средние - от 10 до 100 км2 и малые - площадью менее 10 км2 .
По характеру водообмена озёра подразделяют на сточные и бессточные. Расположенные в кот-
ловине, озёра собирают воду с окружающих территорий, в них впадают ручейки и реки, при этом из сточных озёр вытекает хотя бы одна река, а из бессточных не вытекает ни одной. К сточным озёрам относятся Байкал, Ладожское и Онежское озёра, а к бессточным - озеро Балхаш, Чад, Иссык-Куль, Мёртвое море. Аральское и Каспийское моря тоже бессточные озёра, но благодаря их большим размерам и режиму, похожему на морской, эти водоёмы условно считаются морями. Существуют так называемые глухие озёра, например, образовавшиеся в кратерах вулканов. Реки в них не впадают и из них не вытекают.
Озёра можно разделить на пресные, солоноватые и солёные, или минеральные. Солёность воды в пресных озёрах не превышает 1 %о - такая вода, например, в Байкале, Ладожском и Онежском озёрах. Вода солоноватых озёр имеет солёность от 1 до 25 %о . Например, солёность воды в Иссык-Куле - 5-8 %о , а в Каспийском море - 10-12 %о . Солёными называются озёра, вода в которых имеет солёность от 25 до 47 %о . Выше 47 %о солей содержат минеральные озера. Так, солёность Мёртвого моря, озёр Эльтон и Баскунчак составляет 200-300 %о . Солёные озёра, как правило, образуются в засушливых районах. В некоторых солёных озёрах вода представляет собой раствор солей, близкий к насыщению. Если такое насыщение достигается, то происходит осаждение солей и озеро превращается в самосадочное.
Помимо растворённых солей озёрная вода содержит органические и неорганические вещества и растворённые газы (кислород, азот и др.). Кислород не только поступает в озёра из атмосферы, но и выделяется растениями в процессе фотосинтеза. Он необходим для жизни и развития водных организмов, а также для окисления органическо-
Озеро в Швейцарских Альпах
го вещества, находящегося в водоёме. Если в озере образуется избыток кислорода, то он уходит из воды в атмосферу.
По условиям питания водных организмов озёра делятся на:
- озёра, бедные питательными веществами. Это глубокие озёра с прозрачной водой, к которым относятся, например, Байкал, Телецкое озеро;
- озёра с большим поступлением питательных веществ и богатой растительностью. Это, как правило, мелководные и тёплые озёра;
МОЛОДЫЕ И СТАРЫЕ ОЗЁРА
Жизнь озера имеет начало и конец. Однажды образовавшись, оно постепенно заполняется наносами рек, остатками отмерших животных и растений. С каждым годом количество осадков на дне увеличивается, озеро мелеет, зарастает и превращается в болото. Чем больше первоначальная глубина озера, тем дольше продолжается его жизнь. В небольших озёрах осадки накапливаются многие тысячи лет, а в глубоких - миллионы лет.
Озёра с избыточным количеством органических веществ, продукты окисления которых вредны для живых организмов.
Озёра регулируют речной сток и оказывают заметное воздействие на климат прилегающих территорий.
Они способствуют увеличению количества осадков, числа дней с туманами и в целом смягчают климат. Озёра повышают уровень грунтовых вод и влияют на почвы, растительность и животный мир окружающих районов.
Взглянув на географическую карту, на всех |
||
материках можно увидеть озёра. Одни из них вы- |
||
тянутые, другие округлые. Одни озёра располо- |
||
жены в горных районах, другие - на обширных |
||
плоских равнинах, некоторые очень глубокие, а |
||
некоторые совсем мелкие. Форма и глубина озе- |
||
ра зависят от размера котловины, которую оно |
||
занимает. Озёрные котловины образуются по- |
||
Большинство крупных озёр земного шара |
||
имеет тектоническое происхождение. Они рас- |
||
полагаются в крупных прогибах земной коры на |
||
равнинах (например, Ладожское и Онежское |
||
озёра) или заполняют глубокие тектонические |
||
трещины - рифты (озеро Байкал, Танганьика, |
||
Ньяса и др.). |
||
Озёрными котловинами могут стать кратеры и |
||
кальдеры потухших вулканов, а иногда и пониже- |
||
ния на поверхности лавовых потоков. Такие озё- |
||
ра, называемые вулканическими , встречаются, |
||
например, на Курильских и Японских островах, на |
||
Камчатке, на острове Ява и в других вулканичес- |
||
ких районах Земли. Бывает, что лава и обломки |
||
изверженных горных пород перегораживают до- |
||
лину реки, в этом случае также появляется вулка- |
Озеро Байкал |
|
ническое озеро. |
||
ТИПЫ ОЗЁРНЫХ КОТЛОВИН |
Озеро в прогибе земной коры Озеро в кратере
Котловина озера Каали в Эстонии имеет метеоритное происхождение. Оно находится в кратере, образовавшемся в результате падения крупного метеорита.
Ледниковые озёра заполняют котловины, которые сформировались в результате деятельности ледника. Двигаясь, ледник выпахивал более мягкий грунт, создавая понижения в рельефе: в одних местах - длинные и узкие, а в других - овальные. Со временем они заполнились водой, и появились ледниковые озёра. Таких озёр очень много на севере Североамериканского континента, в Евразии на Скандинавском и Кольском полуостровах, в Финляндии, Карелии и на Таймыре. В горных районах, например в Альпах и на Кавказе, ледниковые озёра располагаются в карах - чашеобразных углублениях в верхних частях горных склонов, в создании которых приняли участие небольшие горные ледники и снежники. Тая и отступая, ледник оставляет морену - скопление песка, глины с включениями гальки, гравия и валунов. Если морена запруживает реку, вытекающую из-под ледника, формируется ледниковое озеро, часто имеющее округлую форму.
В районах, сложенных известняками, доломитами и гипсами, в результате химического растворения этих пород поверхностными и подземными водами возникают карстовые озёрные котловины. Толщи песка и глины, лежащие над карстующимися породами, проваливаются в подземные пустоты, образуя на земной поверхности углубления, которые со временем заполняются водой и становятся озёрами. Карстовые озёра встречаются и в пеще-
рах, их можно увидеть в Крыму, на Кавказе, на Урале и в других районах.
В тундре, а иногда и в тайге, где распространена многолетняя мерзлота, в тёплое время года грунт подтаивает и проседает. В небольших углублениях появляются озёра, называемые термокарстовыми .
В речных долинах, когда меандрирующая река спрямляет своё русло, старый участок русла обособляется. Так образуются озёра-старицы , часто имеющие форму подковы.
Запрудные , или плотинные , озёра возникают в горах, когда в результате обвала масса горных пород перегораживает русло реки. Например,
в 1911 году на Памире во время землетрясения произошёл гигантский горный обвал, он запрудил реку Мургаб, и образовалось Сарезское озеро. Плотинными являются озеро Тана в Африке, Севан в Закавказье и многие другие горные озёра.
У берегов морей песчаные косы могут отделить мелководный прибрежный участок от морской акватории, в результате формируется озеро-лагуна . Если песчано-глинистые отложения отгораживают от моря затопленные устья рек, образуются лиманы - мелководные заливы с очень солёной водой. Таких озёр много на побережье Чёрного и Азовского морей.
Образование запрудного, или плотинного, озера
Самые большие озёра Земли: Каспийское море- |
|
озеро (376 тыс. км2 ), Верхнее (82,4 тыс. км2 ), Вик- |
|
тория (68 тыс. км2 ), Гурон (59,6 тыс. км2 ), Мичиган |
|
(58 тыс. км2 ). Самое глубокое озеро на планете - |
|
Байкал (1620 м), за ним следуют Танганьика |
|
(1470 м), Каспийское море-озеро (1025 м), Ньяса |
|
(706 м) и Иссык-Куль (668 м). |
|
Величайшее озеро на Земле - Каспийское |
|
море расположено во внутренних районах Евра- |
|
зии, оно содержит 78 тыс. км3 воды - более 40% |
|
всего объёма озёрных вод мира, а по площади пре- |
|
восходит Чёрное море. Морем Каспийское озеро |
|
называют из-за того, что оно обладает многими |
|
морскими характеристиками - огромной площа- |
|
дью, большим объёмом воды, сильными штормами |
|
и особым гидрохимическим режимом. |
рыб, которые остались с тех времён, когда Каспий |
С севера на юг Каспий протянулся почти на |
был соединён с Чёрным и Средиземным морями. |
1200 км, а с запада на восток - на 200-450 км. |
Уровень воды в Каспии находится ниже уровня |
По происхождению он является частью древнего |
Мирового океана и периодически изменяется; при- |
слабосолёного Понтического озера, существовавше- |
чины этих колебаний пока недостаточно ясны. Меня- |
го 5-7 млн лет тому назад. В ледниковый период из |
ются и очертания Каспийского моря. В начале XX в. |
арктических морей в Каспий проникли тюлень, бе- |
уровень Каспия составлял примерно -26 м (по от- |
лорыбица, лосось, мелкие ракообразные; есть в этом |
ношению к уровню Мирового океана), в 1972 го- |
море-озере и некоторые средиземноморские виды |
ду было зафиксировано самое низкое положение за |
последние 300 лет - -29 м, затем уровень моря-озе- |
|
ра начал медленно подниматься и сейчас составля- |
|
ет примерно -27,9 м. Каспийское море имело около |
|
70 названий: Гирканское, Хвалынское, Хазарское, |
|
Сарайское, Дербентское и другие. Своё современ- |
|
ное название море получило в честь древних пле- |
|
мен каспиев (коневодов), живших в I веке до н.э. на |
|
его северо-западном побережье. |
|
Глубочайшее озеро планеты Байкал (1620 м) |
|
находится на юге Восточной Сибири. Оно располо- |
|
жено на высоте 456 м над уровнем моря, его длина |
|
636 км, а наибольшая ширина в центральной час- |
|
ти - 81 км. Есть несколько версий происхождения |
|
названия озера, например, от тюркоязычного Бай- |
|
Куль - «богатое озеро» или от монгольского Бай- |
|
гал Далай - «большое озеро». На Байкале 27 ост- |
|
ровов, самый крупный из которых Ольхон. В озеро |
|
впадает около 300 рек и ручьев, а вытекает только |
|
река Ангара. Байкал - очень древнее озеро, ему |
|
примерно 20-25 млн лет. 40% растений и 85% ви- |
|
дов животных, обитающих в Байкале, эндемичны |
|
(то есть встречаются только в этом озере). Объем |
|
воды в Байкале около 23 тыс. км3 , что составляет |
|
20% мировых и 90% российских запасов пресной |
|
воды. Байкальская вода уникальна - необыкновен- |
|
но прозрачная, чистая и насыщенная кислородом. |
свою историю неоднократно меняли очертания. Се- |
||||||||
верные берега озёр скалистые, обрывистые и очень |
||||||||
живописные, а южные и юго-восточные преиму- |
||||||||
щественно низкие, глинистые и песчаные. Берега |
||||||||
Великих озёр плотно заселены, здесь расположены |
||||||||
мощные индустриальные районы и крупнейшие го- |
||||||||
рода США: Чикаго, Милуоки, Буффало, Кливленд, |
||||||||
Детройт, а также второй по величине город Кана- |
||||||||
ды - Торонто. В обход порожистых участков рек, |
||||||||
соединяющих озёра, сооружены каналы и создан |
||||||||
сплошной водный путь морских судов из Великих |
||||||||
озёр в Атлантический океан протяжённостью око- |
||||||||
ло 3 тыс. км и глубиной не менее 8 м, доступный |
||||||||
для крупных морских судов. |
||||||||
Африканское озеро Танганьика - самое |
||||||||
длинное на планете, оно образовалось в текто- |
||||||||
нической впадине в зоне Восточно-Африканских |
||||||||
разломов. |
Максимальная глубина |
Танганьики |
||||||
1470 м, это второе по глубине озеро мира после |
||||||||
Байкала. По береговой линии, протяженность ко- |
||||||||
торой 1900 км, проходит граница четырех афри- |
||||||||
канских государств - Бурунди, Замбии, Танзании |
||||||||
В озере обитают 58 видов рыб (омуль, сиг, хариус, |
и Демократической Республики Конго. Танганьика |
|||||||
таймень, осетр и др.) и живет типично морское мле- |
очень древнее озеро, в нём обитают около 170 эн- |
|||||||
копитающее - байкальская нерпа. |
демичных видов рыб. Живые организмы заселяют |
|||||||
В восточной части Северной Америки в бассей- |
озеро до глубины около 200 метров, а ниже в воде |
|||||||
не реки Святого Лаврентия находятся Великие |
содержится |
большое количество |
сероводорода. |
|||||
озёра : Верхнее, Гурон, Мичиган, Эри и Онтарио. |
Скалистые берега Танганьики изрезаны многочис- |
|||||||
Они расположены ступенями, разница в высоте |
ленными бухтами и заливами. |
|||||||
первых четырёх не пре- |
||||||||
вышает 9 м, и лишь ниж- |
||||||||
нее, Онтарио, находится |
||||||||
почти на 100 м ниже Эри. |
||||||||
соединены |
||||||||
короткими |
||||||||
многоводными |
||||||||
реками. На реке Ниага- |
||||||||
соединяющей |
||||||||
образовался Ниагарский |
||||||||
50 м). Великие озёра - |
||||||||
величайшее |
скопление |
|||||||
(22,7 тыс. км3 ). Они сфор- |
||||||||
мировались во время тая- |
||||||||
огромного |
||||||||
вого покрова в северной |
||||||||
Североамерикан- |
||||||||
континента |
||||||||
Многолетние скопления льда в высокогорьях и холодных поясах Земли называют ледниками . Все природные льды объединяются в так называемую гляциосферу - часть гидросферы, находящуюся в твёрдом состоянии. В неё входят и льды холодных океанов, и ледяные шапки гор, и отколовшиеся от ледниковых щитов ледяные горы айсберги. В горах ледники образуются из снега. Сначала, при перекристаллизации снега в результате чередования таяний и новых замерзаний воды внутри снежной толщи, образуется фирн.
Распространение льдов на Земле в ледниковый период
который затем превращается в лёд. Под действием силы тяжести лёд перемещается в виде ледяных потоков. Основное условие существования ледников - и маленьких и огромных - постоянные низкие температуры в течение большей части года, при которых накопление снега преобладает над его таянием. Такие условия существуют в холодных районах нашей планеты - Арктике и Антарктике, а также в высокогорьях.
ЛЕДНИКОВЫЕ ПЕРИОДЫ
В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ
В истории Земли несколько раз сильное похолодание климата приводило к разрастанию ледников
и образованию одного или нескольких ледниковых покровов. Это время называют ледниковьями или
ледниковыми периодами.
В плейстоцене (эпоха четвертичного периода кайнозойской эры) площадь, покрытая ледниками, превышала современную почти втрое. В это время
в горах и на равнинах полярных и умеренных широт возникли огромные ледниковые щиты, которые, увеличиваясь, покрывали огромные территории в умеренных широтах. Представить, как выглядела Земля в тот период, можно, взглянув на Антарктиду или Гренландию.
Как узнают о тех давних ледниковых временах? Продвигаясь по поверхности, ледник оставляет свои следы - материал, который захватил с собой при движении. Такой материал называют мореной . Стадии своего стояния ледники отмечают ва-
Движение земной коры при колоссальной нагрузке ледникового щита (1) и после снятия ее (2)
лами конечной морены. Часто по названию места, которого достигал ледник, называют ледниковья. Далее всего ледник на территории Восточной Европы доходил до долины Днепра, и это ледниковье названо днепровским. На территории Северной Америки следы максимальных продвижений ледников к югу относятся к двум оледенениям: в штате Канзас (канзасское оледенение) и Иллинойс (иллинойсское оледенение). Последнее оледенение достигало штата Висконсин в висконсинскую ледниковую эпоху.
Климат Земли сильно изменился в четвертичный, или антропогеновый, период, начавшийся 1,8 млн лет назад и продолжающийся по сей день. Чем обусловлено такое грандиозное похолодание - вопрос, который решают учёные.
Десятки гипотез пытаются объяснить появление огромных ледников множеством земных и космических причин - падением гигантских метеоритов, катастрофическими извержениями вулканов, изменениями направления течений в океане. Очень популярна предложенная в прошлом веке гипотеза сербского ученого Миланковича, который объяснял климатические изменения периодическими колебаниями наклона оси вращения планеты и удаленности Земли от Солнца.
Ледники Шпицбергена
Морены покровного оледенения
Существующие в настоящее время покровные ледники - это остатки огромных ледниковых щитов, которые в последние ледниковые эпохи существовали в умеренных широтах. И хотя сегодня они не такие масштабные, как в прошлом, всё равно их размеры впечатляют.
Один из самых значительных - Антарктический ледниковый покров. Максимальная мощность его льда превышает 4,5 км, а площадь распространения почти в 1,5 раза больше, чем площадь Австралии. Из нескольких центров купола в разные стороны растекается лед многих ледников. Он движется в виде огромных потоков со скоростью 300-800 м в год. Занимая всю Антарктиду, покров в виде выводных ледников стекает в море, давая жизнь многочисленным айсбергам. Ледники, лежащие или, вернее, плавающие в районе прибрежной линии, называются шельфовыми, поскольку располагаются в районе подводной окраины материка - шельфа. Такие шельфовые ледники существуют только в Антарктиде. Самые большие шельфовые ледники находятся в Западной Антарктиде. Среди них шельфовый ледник Росса, на котором расположена американская антарктическая станция «Мак-Мёрдо».
Другой колоссальный ледниковый покров находится в Гренландии, занимая более 80% этого
Предгорный ледник
самого большого острова мира. На льды Гренландии приходится около 10% всего льда на Земле. Скорости течения льда здесь гораздо меньше, чем
в Антарктиде. Но и в Гренландии есть свой рекордсмен - ледник, который движется с очень большой скоростью - 7 км в год!
Сетчатое оледенение характерно для полярных архипелагов - Земли Франца-Иосифа, Шпицбергена, Канадского Арктического архипелага. Этот тип оледенения является переходным между покровным и горным. В плане эти ледники напоминают ячеистую сетку, отсюда и название. Из-под льда во многих местах выступают, как острова в океане, вершины, остроконечные пики, скалы, участки суши. Их называют нунатаки . «Нунатак» - эскимосское слово. В научную литературу это слово попало благодаря знаменитому полярному шведскому исследователю Нильсу Норденшельду.
К такому же «полупокровному» типу оледенения относятся и предгорные ледники . Нередко ледник, спускающийся с гор по долине, достигает их подножий и выходит широкими лопастями
в зону таяния (абляции) на равнину (такой тип ледников называют ещё аляскинским) или даже
на шельф или в озёра (патагонский тип). Предгорные ледники - одни их самых эффектных и красивых. Они встречаются на Аляске, на севере Северной Америки, в Патагонии, на крайнем юге Южной Америки, на Шпицбергене. Наиболее известен предгорный ледник Маласпина на Аляске.
Сетчатое оледенение Шпицбергена
Там, где широта и высота над уровнем моря не позволяют снегу таять в течение года, возникают ледники - скопления льда на горных склонах и вершинах, в седловинах, понижениях и нишах на склонах. Со временем снег пре-
вращается в фирн, а затем в лёд. Лед имеет свойства вязкопластичного тела и способен течь. При этом он шлифует и выпахивает
поверхность, по которой движется. В строении ледника выделяют зону аккумуляции, или накопления, снега и зону абляции, или таяния. Эти зоны разделены границей питания. Иногда она совпадает со снеговой линией, выше которой в течение всего года лежит снег. Свойства и поведение ледников изучают ученые-гляциологи.
КАКИЕ БЫВАЮТ ЛЕДНИКИ
Небольшие висячие ледники залегают во впадинах на склонах и часто выходят за границу снеговой линии. Таковы многие ледники Альп и Кавка-
Рандклюфты - боковые трещины, отделяющие ледник от скал
Бергшрунд - трещина в области
питания ледника, разделяющая неподвижную и подвижную
части ледника
Срединная и боковая морены
Поперечные трещины на языке ледника
Основная морена - материал под ледником
за. Каровые ледники заполняют чашеобразные углубления на склоне - цирки, или кары. В нижней части цирк ограничен поперечным уступом - ригелем, являющимся порогом, за который ледник не переступал в течение многих сотен лет.
Многие горно-долинные ледники, подобно рекам, сливаются из нескольких «притоков» в один большой, заполняющий ледниковую долину. Такие ледники особенно крупных размеров (их также называют дендритовыми или древовидными) характерны для высокогорий Памира, Каракорума, Гималаев, Анд. Для каждого района существуют и более дробное деление ледников.
Ледники вершин встречаются на округлых или выровненных поверхностях гор. Скандинавские горы имеют выровненные вершинные поверхности - плато, на которых распространён такой тип ледников. Резкими уступами обрываются плато к фьордам - древним ледниковым долинам, превратившимся в глубокие и узкие морские заливы.
Равномерное движение льда в леднике может смениться резкими подвижками. Тогда язык ледника начинает двигаться по долине со скоростью до сотен метров в сутки и более. Такие ледники называют пульсирующими . Их способность к движению обусловлена накапливающимся напряжением
в ледниковой толще. Как правило, постоянные наблюдения за ледником позволяют предсказать следующую пульсацию. Это помогает предотвращать трагедии, подобные той, что произошла в Кармадонском ущелье в 2003 году, когда в результате пульсации ледника Колка на Кавказе многие населённые пункты цветущей долины были погребены под хаотичными нагромождениями ледяных глыб. Подобные пульсирующие ледники не такая уж редкость
в природе. Один из них - ледник Медвежий - находится в Таджикистане, на Памире.
Ледниковые долины имеют U-образную форму и напоминают корыто. С этим сравнением и связано их название - трог (от нем. Trog - корыто).
Когда горная вершина со всех сторон покрыта ледниками, постепенно разрушающими склоны, образуются острые пирамидальные вершины - карлинги . Со временем соседние цирки могут сливаться.
Край ледника в Гималаях
Обломочный материал на поверхности ледника в Альпах
Реки, имеющие ледниковое питание, т.е. вытекающие из-под ледников, очень мутные и бурные в период таяния в тёплое время года и, наоборот, становятся чистыми и прозрачными зимой и осенью. Вал конечной морены иногда является естественной запрудой для ледникового озера. При бурном таянии озеро может размыть вал, и тогда образуется сель - грязекаменный поток.
ТЁПЛЫЕ И ХОЛОДНЫЕ ЛЕДНИКИ
На ложе ледника, т.е. у той части, которая соприкасается с поверхностью, температура может быть различна. В высокогорьях умеренных широт и в некоторых полярных ледниках эта температура близка к точке плавления льда. Получается, что между собственно льдом и подстилающей поверхностью образуется прослойка талой воды. По ней, как по смазке, и движется ледник. Такие ледники называют тёплыми, в отличие от холодных, которые оказываются приморожены к ложу.
Представим себе тающий весной сугроб. При потеплении снег начинает оседать, его границы уменьшаются, отступая от «зимних», из-под него бегут ручьи... А на поверхности земли остаётся лежать всё то, что накопилось на снегу и в снегу за долгие зимние месяцы: всевозможная грязь, опавшие ветки и листья, мусор. Теперь попробуем представить
себе, что этот сугроб в несколько миллионов раз больше, а значит, и куча «мусора» после его таяния будет размером с гору! Большой ледник при таянии, которое называют еще отступанием, оставляет после себя ещё больше материала - ведь в его объёме льда содержится гораздо больше «мусора». Все включения, оставленные ледником после таяния на поверхности земли, называют мореной или ледниковыми отложениями.
динными. После таяния такие морены бывают похожи на длинные насыпи, тянущиеся вдоль склонов вниз по долине.
Ледник находится в постоянном движении. Как вязкопластическое тело, он обладает способностью течь. Следовательно, тот обломок, который упал на него со скалы, через некоторое время может оказаться достаточно далеко от этого места. Собираются (аккумулируются) эти обломки, как правило, у края ледника, там, где накопление льда уступает таянию. Скопившийся материал повторяет очертания языка ледника и имеет вид изогнутой насыпи, частично перегораживающей долину. Когда ледник отступает, конечная морена остаётся на прежнем месте, постепенно размываясь талыми водами. При отступании ледника может накапливаться несколько валов конечных морен, которые будут говорить о промежуточных положениях его языка.
Ледник отступил. Перед его фронтом остался вал морены. Но таяние продолжается. И за конечной мореной начинают скапливаться талые ледни-
ковые воды. Возникает ледниковое озеро, которое сдерживает природная плотина. При прорыве такого озера нередко образуется разрушительный грязекаменный поток - сель.
При продвижении ледника вниз по долине он разрушает и своё основание. Часто этот процесс, который называют «экзарация», происходит неравномерно. И тогда образуются ступени в ложе ледника - ригели (от нем. Riegel - преграда).
Морены покровных ледников гораздо обширнее, разнообразнее, но сохраняются в рельефе хуже.
Отложения покровного ледника
Ведь, как правило, они более древние. И проследить их расположение на равнине не так просто, как в горной ледниковой долине.
В последнюю ледниковую эпоху огромный ледник двигался из района Балтийского кристаллического щита, со Скандинавского и Кольского полуостровов. Там, где ледник выпахал кристаллическое ложе, образовались вытянутые озера и длинные гряды - сельги . Их много в Карелии и в Финляндии.
Именно оттуда ледник принёс обломки кристаллических пород - гранитов. При долгой транспортировке пород лёд истирал неровные края обломков, превращая их в валуны. И по сей день такие гранитные валуны находят на поверхности земли во всех районах Подмосковья. Принесённые издалека обломки называют эрратическими. От максимальной стадии последнего оледенения - днепровской, когда конец ледника доходил до долин современных Днепра и Дона, сохранились только морены и ледниковые валуны.
После таяния покровный ледник оставил после себя всхолмленное пространство - моренную равнину. Кроме того, из-под края ледника вырывались многочисленные потоки талых ледниковых вод. Они размывали донную и конечную морены, уносили тонкие глинистые частицы и оставляли перед краем ледника песчаные поля - зандры (от исл. sand - песок). Талая вода нередко промывала себе туннели под потерявшими подвижность тающими ледниками. В этих туннелях и особенно при выходе из-под ледника скапливался перемытый материал морен (песок, галька, валуны). Эти скопления сохранились в виде длинных извилистых валов - их называют озы .
В условиях холодного климата вода, находящаяся в недрах и на поверхности, промерзает на глубину до 500 м и более. Свыше 25% поверхности всей суши Земли заняты вечномёрзлыми породами.
В нашей стране более 60% такой территории, ведь в зоне её распространения лежит почти вся Сибирь.
Это явление получило название многолетней, или вечной мерзлоты. Однако климат со временем может меняться в сторону потепления, так что термин «многолетняя» более подходит для этого явления.
В летние сезоны - а они здесь очень недолгие и скоротечные - верхний слой поверхностных грунтов может оттаивать. Однако ниже 4 м находится слой, который не оттаивает никогда. Грунтовая вода может находиться либо под этим мёрзлым слоем, либо сохраняться в жидком состоянии между многолетнемёрзлыми толщами (она образует водяные линзы - талики) или над мёрзлым слоем. Верхний слой, который подвержен промерзанию и оттаиванию, называется деятельным слоем .
ПОЛИГОНАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ
Лёд в грунте может образовывать ледяные жилы. Часто они возникают в местах морозобойных (образующихся при сильных морозах) трещин, заполняемых водой. При замерзании этой воды грунт между трещинами начинает сдавливаться, ведь лёд занимает большую площадь, чем вода. Образуется слегка выпуклая поверхность, обрамлённая понижениями. Такие полигональные грунты покрывают значительную часть поверхности тундры. Когда наступает недолгое лето и ледяные жилы начинают оттаивать, образуются целые пространства, похожие на решетку из кусочков суши, окружённых водными «каналами».
Среди полигональных образований широко распространены каменные многоугольники и каменные кольца. При многократном промерзании и оттаивании земли происходит вымораживание, выталкивание льдом на поверхность более крупных обломков, содержащихся в грунте. Таким путем происходит сортировка грунта, поскольку его мелкие частицы остаются в центре колец и многоугольников, а крупные обломки смещаются к их краям. В результате появляются валы камней, обрамляющие более мелкий материал. На нем иногда селятся мхи, и осенью каменные многоугольники поражают неожиданной красотой:
яркие мхи, иногда с кустиками морошки или брусники, окружённые со всех сторон серыми камнями, похожи на специально сделанные садовые клумбы. В поперечнике такие многоугольники могут достигать 1 -2 м. Если поверхность не ровная, а наклонная, то многоугольники превращаются в каменные полосы.
Вымораживание из грунта обломков приводит к тому, что на вершинных поверхностях и склонах гор и холмов в зоне тундры возникает хаотическое нагромождение крупных камней, сливающихся в каменные «моря» и «реки». Для них существует название «курумы» .
БУЛГУННЯХИ
Этим якутским словом обозначается удиви-
тельная форма рельефа - холм или бугор с ле- |
||
дяным ядром внутри. Он образуется благодаря |
||
увеличению объёма воды при замерзании в над- |
||
мерзлотном слое. В результате лёд приподнимает |
||
поверхностную толщу тундры и возникает бугор. |
||
Крупные булгунняхи (на Аляске их называют эс- |
||
кимосским словом «пинго») могут достигать до |
Образование полигональных грунтов |
|
30-50 м высоты. |
||
На поверхности планеты выделяются не только пояса сплошной многолетней мерзлоты в холодных природных зонах. Существуют участки с так называемой островной многолетней мерзлотой. Она существует, как правило, в высокогорьях, в суровых местах с низкими температурами, например в Якутии, и является остатками - «островками» - прежнего более обширного пояса многолетней мерзлоты, сохранившейся со времени последнего ледникового периода
Эта работа включает разъяснения к понятиям "циркуляция вод", "течения", схеме общей циркуляции океанов, освещает вопросы классификации течений, современные представления о горизонтальной и вертикальной структуре потоков течений; на основании некоторых результатов исследования по проблеме "Взаимодействие океана и атмосферы" рассматривает влияние океанских течений на климат. В работе приведён перечень основных поверхностных течений Мирового океана.
Течения - это горизонтально направленный поток воды, имеющий определенную скорость и направление.
Течения подразделяются по различным признакам: силам, вызывающим их образование, направлению движения, устойчивости, физическим свойствам.
1 Подразделение течений по силам их вызывающим
В зависимости от сил, возбуждающих течения, они объединяются в следующие группы: 1) фрикционные, 2) гравитационно-градиентные,
3) приливные, 4) инерционные.
1) Фрикционные течения делятся на дрейфовые и ветровые, которые формируются при участии сил трения.
Ветровые течения вызываются временными и непродолжительными ветрами, наклона уровня при этом не происходит.
Дрейфовые течения создаются постоянными или длительно дующими ветрами и приводят к наклону уровенной поверхности (Северное и Южное Экваториальное или Пассатные течения Атлантического и Тихого океанов, Южное Экваториальное течение Индийского океана). Муссонные течения северной части Индийского океана, Антарктическое круговое, Арктический дрейф также являются дрейфовыми.
Основа теории дрейфовых течений была разработана шведским ученым Экманом в 1903-1905 гг., географическими выводами которой являются:
Поверхностные течения отклоняются от направления ветра в северном полушарии на 45° вправо, а в южном - на 45° влево. Отклонение дрейфовых течений от направления ветра обусловлено силой Кориолиса, возникающей при вращении Земли вокруг своей оси.
С увеличением глубины изменяются скорость и направление течения. Вектор скорости с глубиной отклоняется всё более вправо от направления ветра в северном полушарии и всё более влево в южном полушарии. На некоторой глубине глубинный вектор противоположен поверхностному.
Глубина, на которой течение имеет направление противоположное поверхностному, называется глубиной трения. Скорость течения на этом горизонте составляет около 4 % от поверхностной скорости.
Практически, чисто дрейфовые течения прекращаются на глубине 100-200 м в низких широтах и на 50 м на широте 50°.
2) Гравитационно-градиентные течения в зависимости от причин, создающих наклон поверхности моря, подразделяются на:
а) сгонно-нагонные, обусловленные нагоном и сгоном вод под действием
б) бароградиентные, связанные с изменением атмосферного давления. Рост (падение) атмосферного давления на 1 мб приводит к понижению (повышению) уровня моря на 1,33 см. Бароградиентные течения направлены из области более высокого стояния уровня (пониженное давление) в область с низким положением уровня (повышенное атмосферное давление);
в) стоковые течения формируются в результате наклона поверхности моря, вызванного притоком речных вод с суши (Обь-Енисейское и Ленское течения в Карском море и море Лаптевых, течение в Каспийском море, связанное со стоком Волги), атмосферными осадками, испарением, притоком вод из др. района или их оттоком. Разновидностью стоковых течений являются сточные течения, вызванные притоком вод из др. района (Флоридское течение, дающее начало Гольфстриму). Дрейфовое Карибское течение нагоняет в Мексиканский залив большую массу воды, где уровень повышается. Избыточные воды через Флоридский пролив устремляются сточным течением в Атлантический океан;
г) градиентные течения, обусловленные горизонтальным градиентом плотности воды, называются плотностными. Плотность воды в океане, в общем, увеличивается от экватора к полюсам. Примерами локальных градиентных (плотностных) течений служат придонные течения в проливах морей бассейна Атлантического океана - Босфоре и Гибралтаре. Разность солености вод (и плотности) между Черным (средняя S=22 0 / 0 о) и Мраморным (38-38,5 0 / 0 о) морями создает плотностное течение в Босфоре из Мраморного моря в Черное. В придонных слоях Гибралтара плотностное течение направлено из Средиземного моря (S=38-38,5 0 / 00) в Атлантический океан (S=36-37,5 0 / 00);
д) компенсационные течения, восполняющие убыль воды вследствие оттока. В результате оттока вод из восточных районов океанов иод действием пассатов создается дефицит массы, который восполняется компенсационным экваториальным противотечением. К компенсационным относят также Канарское, Бенгельское, Калифорнийское, отчасти Перуанское, поверхностные течения в проливах Босфор и Гибралтар, направленные соответственно в Мраморное и Средиземное моря.
3) Приливные течения, возникающие под воздействием приливообразующих сил Луны и Солнца. Они отличаются тем, что охватывают всю толщу воды. Изменение скорости от поверхности до дна происходит незначительно. Они характерны в узкостях (заливах, проливах) - скорость достигает до 5-10 м/с.
4) Инерционные течения - это остаточные потоки, наблюдающиеся после прекращения действия сил, вызвавших движение.
Зональные имеют направление близкое к широтному и перемещаются на восток или запад (Северные и Южные экваториальные течения Атлантического и Тихого океанов, Южное экваториальное течение Индийского океана, Арктический дрейф в Северном Ледовитом океане, Северо-Атлантическое и Северо-Тихоокеанское течения). Наиболее яркий пример зональных течений - Антарктическое круговое.
Меридиональные течения, связывающие зональные в единую систему. Они подразделяются на западные пограничные (Гольфстрим, Бразильское, Агульясово. Куросио, Восточно-Австралийское) - узкие и быстрые и восточные пограничные (Канарское, Бенгельское, Калифорнийское, Перуанское, ЗападноАвстралийское) - течения широкие и медленные.
3 По расположению выделяют противотечения в горизонтальной и вертикальной плоскости.
В горизонтальной плоскости - Межпассатные, Антило-Гвианское, Пассатные течения.
В вертикальной плоскости их называют подповерхностными (Перу- Чилийское, Калифорнийское, Кромвелла в Тихом океане, Ломоносова в Атлантическом океане, Тореева в Индийском океане, которое менее устойчиво из- за муссонных течений) или глубинными противотечениями (например, под Гольфстримом). Помимо них еще выделяют и придонные течения.
4 По времени действия (устойчивости) течения можно подразделить на постоянные, периодические и временные (случайные).
Постоянные течения отображены на карте - это большинство поверхностных течений, они сохраняют свои основные параметры (направление, скорость, расход).
Периодические или переменные течения связаны с изменением сил их формирующих. Муссонные течения северной части Индийского океана имеют западное направление в зимний период действия северо-восточного муссона и восточное - в летний сезон при действии юго-западного муссона. Периодическим является также связанное с муссонной циркуляцией Сомалийское течение, которое в период зимнего муссона направлено к югу, под действием летнего муссона оно изменяет направление и течет к северу, понижая при этом свою температуру. К переменным также относятся приливо-отливные течения, имеющие преобладающий суточный или полусуточный период.
Временные или случайные течения отражают изменчивость причин их вызывающих: кратковременные изменения ветра, уровня, плотности и др.
5 По характеру движения течения подразделяют на прямолинейные, криволинейные, циклонические и антициклонические.
6 По физико-химическим свойствам различают течения холодные, тёплые, опресненные, осолонённые и нейтральные.
Меридиональные течения, направленные от экватора к полюсам являются всегда теплыми, от субтропиков - всегда солёными и наоборот. Характер зональных течений определяется соотношением температуры или солёности вод течения и окружающих его вод. Если температура течения выше температуры окружающих вод, течения называют тёплым, если ниже - холодным. Аналогично определяются солёные и распреснённые течения. Нейтральные течения (например, пассатные в центральных частях океанов) несут воды, не отличающиеся от окружающих по температуре и солёности.
Влияние течений на климат. Прямое влияние течений, на климат проявляется чётко и хорошо изучено. Тёплые течения действуют смягчающе, несколько увеличивают продолжительность теплого сезона и годовое количество атмосферных осадков. Широко известно благоприятное влияние Гольфстрима и его продолжения Северного Атлантического течения на климат северо-западной Европы. Средняя температура января в Осло на 25-30° выше, чем на той же широте в Магадане. Безморозный период в Канаде - 60 дней, в Европе - 150-200 дней. Значительное влияние тёплое течение Куро-Сио оказывает на климатические условия побережья Тихого Океана, хотя оно слабее воздействия Гольфстрима и Северного Атлантического, поскольку проникает на север почти на 40° южнее. Кроме того, теплосодержание Куро-Сио существенно меньше указанных атлантических тёплых течений.
Холодные течения воздействуют на климат в сторону его похолодания, увеличения продолжительности холодного сезона и значительного уменьшения годового количества атмосферных осадков. На Канадском побережье, омываемом Лабрадорским течением между 55°и 70°с.ш. проходит годовая изотерма 0, -10°, на той же широте в Северной Европе изотерма 0, +10°. Эти свойства холодных течений оказывают решающее влияние на формирование пустынных областей
Земли (Канарское и пустыни северо-западной части Африки, Перуанское и пустыня Атакама и др.). Велико значение холодных течений Камчатского и Ойя- Сио на климат Курильской гряды и о.Хоккайдо. Их теплосодержание зависит от суровости зим в Беринговом и Охотском морях. Чем холоднее эти течения, тем прохладнее и пасмурнее лето, и соответственно, ниже урожайность риса в Японии.
Косвенное воздействие течений на климат проявляется через атмосферную циркуляцию и изучено недостаточно. Прежде всего, оно проявляется в том, что над тёплыми течениями формируются ложбины пониженного атмосферного давления, над холодными - отроги повышенного давления. Так, у побережья Северной Америки над Гольфстримом такая ложбина пониженного давления особенно выражена в зимнее время, поэтому господствующие здесь западные ветры усиливаются еще более, принося с материка охлажденные массы воздуха и создавая климатические условия более суровые, чем в северо-западной Европе, отепляемой тем же самым течением. Отроги высокого, давления над холодными течениями (Перуанское, Калифорнийское) определяют уменьшение сумм атмосферных осадков. Теплосодержание течений, расположение главных струй воздействует на развитие атмосферных процессов. Циклоны, проходя над акваториями с повышенной отдачей тепла в атмосферу, получают дополнительную энергию и возможность дальнейшего развития и перемещения. Циклоны, проходящие над сильно охлажденными акваториями, быстро растрачивают запасы тепла и прекращают существование.
Исследования влияния течений на климат через взаимодействие с атмосферой позволили установить следующие закономерности. Если теплосодержание Гольфстрима больше в его южной части, то погодноклиматические условия Европы не изменяются. Если же теплозапас Гольфстрима возрастает в его средней части, то зима в Европе будет холоднее обычного в результате обострения градиентов давления над ложбиной и увеличения повторяемости холодных западных, северо-западных и северных ветров. Потепление вод Гольфстрима вызывает похолодание побережья США в результате усиления муссонной циркуляции. При увеличении теплозапаса Гольфстрима в его северной части зимы в Европе будут теплее обычного, а в Гренландии - холоднее и тем более холодные, чем теплее Гольфстрим.
Наиболее яркий пример взаимодействия процессов, протекающих в океане и атмосфере - район холодного Перуанского течения и периодически возникающего тёплого течения Эль-Ниньо, открытого в 60-х годах. Этот мощный поток возникает один раз в 7-14 лет, когда обычный для этого района Тихого океана юго-восточный пассат ослабевает или даже отсутствует. В этом случае громадная масса теплой воды из западной части океана перемещается к западному побережью Америки и, приходя в столкновение с идущим на север Перуанским течением, отклоняет его в открытое море. Этот поток на продолжении межпассатного течения формирует тёплое течение Эль-Ниньо, появление которого приводит к серьезным нарушениям метеорологической обстановки, условий обитания рыб, птиц, животного мира на огромных пространствах экваториальной области Тихого океана, островах и побережьях. Такая обстановка сложилась зимой 1982 г., когда интенсивность Эль-Ниньо превысила все известные до сих пор случаи. Под воздействием Эль-Ниньо температура вод, омывающих Галапагосские острова, достигла +30°С, т.е. на 5° выше нормы, стадо морских львов ушло в более холодные воды, причем была отмечена большая смертность. На Галапагосских островах в январе 1983 г. выпало за 2 недели сумма атмосферных осадков, превышающая их количество за предшествующие 6 лет. Аридные в период действия холодного Перуанского течения земли теперь покрываются буйной растительностью, чрезвычайное оживление наблюдается среди птиц, пресмыкающихся, особенно гигантских черепах, размножаются бабочки, слепни, москиты. Выпадение ливневых дождей в северном Перу и на побережье привело к гибели миллионов птиц, населяющих "гуановые острова" и т.д. Серьезные последствия этого явления проявились и в экономике Перу - резко упал вылов анчоуса. Влияние Эль-Ниньо не ограничилось только островами и западным побережьем Южной Америки. По мере ослабления пассатов повышалось атмосферное давление над Австралией, Индонезией, где засуха привела к неурожаям и голоду. В то же время над восточной частью Тихого океана в районе Калифорнии, Гавайев углубление области низкого давления отразилось в усилении штормовой деятельности, были отмечены беспрецедентно высокие приливы.
Таким образом, изменчивость тепла, переносимого океанскими течениями, определяет крупномасштабные аномалии в атмосфере, а они, в свою очередь оказывают обратное воздействие на океан. Количественное изучение этих процессов, их пространственной и временной изменчивости - важнейшие факторы предсказания долговременных аномалий погоды и изменений климата.
Основные задачи работы
Лабораторная работа выполняется на контурной карте Мира любой картографической проекции. Для нанесения основных течений используются карты течений океанов для зимы и лета.
1 Практическая часть - нанести на карту основные поверхностные течения Мирового океана (тёплые течения - красным цветом, холодные - синим), указанные ниже.
Основные поверхностные течения Мирового океана
Южный океан
1. Антарктическое круговое (течение Западных ветров)35.
2. Прибрежное антарктическое (течение Восточных ветров)
Атлантический океан
3. Северное пассатное
4. Азорское
5. Флоридское
6. Португальское
7. Ангольское
8. Левонтийское
9. Североафриканское
10. Антильское
11. Гольфстрим
12. Северо-Атлантическое
13. Португальское
14. Канарское
15. Ирмингера
16. Западно-Гренландское
17. Баффинова
18. Лабрадорское
19. Южное пассатное
20. Гвианское
21. Карибское
22. Межпассатное противотечение
23. Гвинейское
24. Бразильское
25. Фолклендское
26. Бенгальское
Тихий океан
27. Северное пассатное
28. Новозеландское западное
29. Новозеландское восточное
30. Формозское
31. Минданао
32. Приморское
33. Цусимское
34. Куросио
35. Северо-Тихоокеанское
36. Калифорнийское
37. Камчатское
38. Ойясио
39. Аляскинское
40. Алеутское
41. Межпассатное противотечение
42. Течение Эль-Ниньо (периодическое)
43. Южное пассатное
44. Восточно-Австралийское
45. Западно-Новозеландское
46. Восточно-Новозеландское
47. Перуанское
Индийский океан
48. Южное пассатное
49. Мадагаскарское
50. Мозамбикское
51. Игольное
52. Межпассатное противотечение
53. Муссонное западное (зимнее)
54. Муссонное восточное (летнее)
55. Сомалийское (сменное по сезонам)
56. Западно-Австралийское
Северный Ледовитый океан
57. Норвежское
58. Нордкапское
59. Шпицбергенское
60. Восточно-Гренландское
61. Западное арктическое (Арктический дрейф)
