Яндекс.Метрика

Глубины мировых океанов

Исследования температуры и плотности воды в глубинах океана начались около 100 лет назад. Они показали, что в подавляющем большинстве случаев температура с глубиной уменьшается, а плотность увеличивается. Этот факт никого особенно не удивил, потому что более тяжелая вода всегда оказывается внизу, более легкая — над ней и гидростатическое устойчивое состояние сохраняется. Позднее выяснились некоторые исключения из общей закономерности. Оказалось, что в Северном Ледовитом океане, Беринговом море, в северо-западной части Тихого океана существуют районы, где на определенной глубине (от нескольких десятков до 100—150 м) вода теплее, чем на поверхности. В одних районах океана эта температурная инверсия существует круглый год, в других—только в определенные сезоны. Оказалось, что плотность воды при этом продолжает нормально увеличиваться с глубиной и гидростатическая устойчивость не нарушается.
Плотность морской воды больше, чем пресной. Она меняется от 1,00 г/см3 на поверхности в устьях рек (пресная вода) до 1,028 г/см3 в Арктике и Антарктиде. Зависит она от температуры, солености и давления. Чем вода холоднее и соленее, тем плотность ее больше. Давление в воде увеличивается на 1 кг/см2 на каждые 10 м глубины и на больших глубинах достигает нескольких сот атмосфер. А на предельной глубине океана в Марианской впадине — больше 1000 атмосфер. За счет сжимаемости на больших глубинах истинная плотность воды возрастает до 1,050—1,060 г/см3.
Соленость выражается в относительных весовых единицах концентрации—в граммах общего количества сухой соли на килограмм воды и обозначается °/оо (promille), т.е. тысячные доли. Изменения солености в Мировом океане довольно велики: от 0°/оо (пресная вода) на поверхности в устьях рек до 42о/оо в глубинах Красного моря. В этом же море обнаружены придонные воды совсем уж фантастической для океана солености — больше 2ОО°/оо. Предполагают, что это глубинные подземные воды, которые поднимаются ко дну океана через трещины и разломы под давлением земных пластов. Температура их тоже очень высока—до 40—60°. Но это единственное место в Мировом океане, где обнаружена такая высокая соленость.
Обычно же на поверхности соленость меняется от 30 до 37,5°/оо, а в глубинах еще меньше—от 34,5 до 35,5°/оо.
Распределение солености по вертикали бывает самым различным. Она может возрастать от поверхности до 100—150 м, образуя подповерхностный максимум, затем быстро уменьшаться до 600—800 м, а затем снова медленно возрастать ко дну.
Когда глубины залегания максимумов и минимумов солености нанесли на карту, то стало ясно, что океан по вертикали разделяется на слои, которые охватывают обширные пространства. На разрезах в вертикальной плоскости океанов эти слои выглядят как языки изолиний равной солености, вытянутые вдоль разреза. Если эти разрезы достаточно длинные, то на них можно определить области зарождения вод, которые образуют ту или иную прослойку в толще океана. Они выявляются там, где обнаруживаются ядра экстремальной солености, характерной для данного слоя. Как правило, формирование свойств воды происходит на поверхности океана. Затем эти воды опускаются в глубину и распространяются на том уровне, который точно соответствует их плотности.
Вертикальный разрез солености(фото)
Над тропическими зонами океанов круглый год находятся области повышенного давления воздуха—стационарные атмосферные антициклоны. Погода в них стоит обычно ясная, безоблачная, воздух сухой и теплый, солнце сильно нагревает воду. Все это вызывает усиленное испарение. Водяные пары расходящимися ветрами разносятся к периферии антициклонов. Там они поднимаются на большие высоты, образуя облачность и' вызывая осадки. Таким образом, в центральных областях тропических антициклонов все время поддерживается поток влаги из океана в атмосферу. В результате вода на самой поверхности осолоняется, становится тяжелее и начинает опускаться. Возникает соленосная конвекция, которая уносит в подповерхностные слои не только много соли, но и большое количество тепла. Достигая глубины, которая соответствует их новой увеличенной плотности, соленые воды накапливаются там и распространяются во все стороны. Так возникает прослойка теплых и соленых вод.
Для Атлантического и Индийского океанов Средиземное и Красное моря являются гигантскими испарителями, как залив Кара-Богаз для Каспия. Они находятся в субтропическом поясе под влиянием сухого и горячего воздуха пустынь Северной Африки и Аравии. Через Гибралтарский и Баб-Эль-Мандебский проливы из океанов в моря поступает поверхностная вода. Там она осолоняется, и по дну проливов в океаны вытекает тяжелая морская вода. На дне Баб-Эль-Мандебского пролива соленость достигает 4О%о> а на дне Гибралтарского—38,3°/оо- Морские воды теплые, поэтому они не опускаются в очень глубокие слои, а накапливаются на глубинах от 400 до 1000 м. Постепенно смешиваясь с окружающей океанской водой и разбавляясь, средиземноморские и красноморские воды прослеживаются на промежуточных глубинах до центральных частей океанов.
Иногда прослойка инородной воды возникает при заглублении вод какого-нибудь течения. Например, так образуется теплая струя на промежуточных глубинах в арктическом бассейне и в морях западного сектора советской Арктики. Североатлантическое течение несет сравнительно теплую и соленую воду. В Норвежском и Баренцевом морях оно опускается на глубину, подтекает под холодные менее соленые собственно арктические воды и продолжает распространяться на восток и северо-восток в виде одной или нескольких подводных ветвей. Разница соленостей между поверхностью и ядром прослойки может достигать 0,5—1,5%о, а перепад температуры 2—3°.
До сих пор мы говорили о подповерхностных и промежуточных слоях повышенной солености, которые образуются на поверхности субтропической зоны океанов и морей. В высоких широтах тоже есть очаги формирования экстремальных слоев солености. Но механизм их формирования уже другой.
Примерно вдоль 50° ю.ш. вдоль Антарктического кругового течения проходит область соприкосновения теплых и соленых субтропических и холодных менее соленых субантарктических вод. Динамические условия течений здесь таковы, что при общем движении с запада на восток обе эти водные массы имеют меридиональную составляющую скорости навстречу друг другу. Теплые субтропические воды легче, и при встречном движении они оказываются наверху, а холодные распресненные субантарктические опускаются под них до уровня своей плотности. Они как бы хорошо вписываются в общее понижение температуры с глубиной и по температуре становятся неразличимыми. Но свою низкую соленость они сохраняют на всем пути своего продвижения на север. Глубина их залегания—600—1000 м, а область распространения огромна. Они прослеживаются в виде слоя минимальной солености даже севернее экватора в Атлантическом и Тихом океанах.
Зимой вдоль ледовых берегов Антарктиды образуется огромное количество самой холодной в океане воды. При замерзании на подледной поверхности появляется концентрированный рассол. Восточные ветры вдоль материка прижимают воду к берегу, создавая нагонное повышение уровня. Все эти причины приводят к тому, что вдоль антарктического материкового склона массы холодной воды опускаются до самого дна океана. Это самые тяжелые воды в океане, поэтому их движение на восток и северо-восток происходит в придонных слоях. Особенно много их образуется на юге Атлантики, в море Уэдделла, где к перечисленным причинам добавляется еще и сильные вертикальные составляющие скорости течения. Придонные воды антарктического происхождения также обнаруживаются во всех океанах на расстоянии нескольких тысяч миль от места их образования.
Распространение промежуточных вод с различными температурами и соленостями имеет очень большое значение в динамике и жизни океана. Существуют очаги не только опускания, но и подъема глубинных и промежуточных вод на поверхность. За счет этого происходит значительная доля крупномасштабного перемешивания вод в толще океана.
Холодные воды, опускающиеся в полярных широтах, снабжают растворенным кислородом как промежуточные, так и глубинные слои океана. Растворимость кислорода в морской воде при низких температурах (0—5°) примерно в 1,5 раза больше, чем при высоких (25—30°). Поэтому надповерхно-стные теплые воды тропического максимума бывают в 1,5—2 раза беднее кислородом, чем промежуточные холодные воды минимума солености, образующиеся в полярных районах. По мере их продвижения к экватору значительная часть кислорода расходуется на окислительные процессы и на дыхание обитателей подводного мира.
Как видим, под поверхностью океана существует много слоев, в которых вода имеет различные физико-химические свойства. Новые измерительные приборы непрерывно зондирующего типа позволили обнаружить много неизвестных раньше очень важных особенностей. Например, замечено, что во многих районах изменение с глубиной температуры и солености часто имеет мелкоступенчатую структуру. Отдельные тонкие слои однородны по вертикали, а изменение свойств от слоя к слою проходит резко, скачком. Стали известны случаи нарушения нормального хода с глубиной не только температуры, но и плотности. Океанологи интенсивно накапливают новые факты. Изучение переслоенного океана продолжается.

 
  • Комментарии отсутствуют