Движение вод мирового океана

Значение Мирового океана

Мировой океан играет ключевую роль в жизни нашей планеты. Он является колыбелью жизни на Земле. Там обитает около 4/5 всех живых существ планеты.

Роль мирового океана

• Мировой океан — основное звено круговорота воды в природе. Он определяет водный баланс Земли, является важным источником возобновляемых вод.
• Оказывает влияние на климат, почву, влагу, животный и растительный мир.
• Является одним из основных источников пищи и условием жизни на Земле. Имеет богатую флору и фауну.
• Источник полезных ископаемых и ресурсов.
• Очищает воздух и поставляет в атмосферу насыщенный кислород.
• По мировому океану проходят морские пути.
• Источник пресной воды.

Что такое Мировой океан

Очень часто Землю называют Голубой планетой. Это неспроста, ведь суша занимает всего около четверти поверхности планеты, а более трёх четвертей её покрывает Мировой океан.

Мировой океан – это основная часть гидросферы, водной оболочки Земли. Учёные в свою очередь разделяют его на четыре крупные составляющие, океаны: Тихий, Индийский, Атлантический и Северный Ледовитый. Мировой океан, как принято считать, един, хотя и сильно расчленён.

Что же известно о Мировом океане сегодня?

Как отмечалось ранее, основная часть гидросферы планеты Земля представлена водами Мирового океана. В Северном полушарии он занимает три пятых всей поверхности планеты, в Южном же – четыре пятых.

Мировой океан – термин совокупный. Следует понимать, что на глобусе или карте невозможно найти гидроним с таким называнием. А вот четыре его составляющих – это земные океаны – отыскать проще простого. Они, правда, тоже не являются неделимыми частями водной оболочки планеты: они делятся на заливы, проливы и моря – это крупнейшие регионы океанов.

Сейсмические сигналы

Волны океанской воды генерируют наземные сейсмические волны, которые распространяются на сотни километров вглубь суши. Эти сейсмические сигналы обычно имеют период 6 ± 2 секунды. О таких записях впервые сообщили и поняли примерно в 1900 году.

Есть два типа сейсмических «океанских волн». Первичные волны генерируются на мелководье в результате прямого взаимодействия водной волны с сушей и имеют тот же период, что и водные волны (от 10 до 16 секунд). Более мощные вторичные волны генерируются суперпозицией океанских волн равного периода, движущихся в противоположных направлениях, таким образом, генерируя стоячие гравитационные волны — с соответствующими колебаниями давления на половине периода, которые не уменьшаются с глубиной. Теория генерации микросейсм стоячими волнами была предложена Майклом Лонге-Хиггинсом в 1950 году, после того как в 1941 году Пьер Бернар предложил эту связь со стоячими волнами на основе наблюдений.

Основные течения Мирового океана

Тихий океан

Мощнейшие течения Тихого океана сформированы пассатами — постоянными ветрами, дующими от тропиков к экватору. Северное и Южное пассатные течения гонят массы воды в сторону Евразии и Австралии.  

Схема течений Тихого океана

Достигая восточных берегов континентов, воды расходятся вдоль побережья. Часть воды возвращается на восток, образуя Межпассатное противотечение. Основная масса воды Северного пассатного течения устремляется к северу, образуя тёплое течение Куросио, а воды Южного движутся на юг, становясь Восточно-Австралийским течением.

В умеренных широтах течения подхватывают западные ветры и направляют их на восток. В Северном полушарии возникает тёплое Северо-Тихоокеанское течение, а в Южном — Течение Западных Ветров. 

Достигнув восточных краёв океана, воды возвращаются к экватору, двигаясь вдоль побережья Северной Америки (Калифорнийское течение) и Южной Америки (Перуанское течение). 

У экватора течения вновь подхватываются пассатом, завершая круговорот.

Атлантический океан

Поскольку Атлантический океан вытянут по вертикали, его основные течения также направлены с севера на юг и обратно. 

Схема течений Атлантического океана‍

Как и в случае с Тихим океаном, течения Атлантики образуют кольца в Северном и Южном полушариях.  

В Северном полушарии Северное пассатное течение гонит воду к берегам Центральной Америки, где зарождается тёплое течение Гольфстрим, движущееся в сторону Европы к Северному полюсу, откуда воды возвращаются к экватору холодным Канарским течением. Так в северной части Атлантики происходит циркуляция течений по часовой стрелке. 

В Южном полушарии потоки океанических вод направлены против часовой стрелки: Южное пассатное течение, достигая берегов Южной Америки, движется на юг вдоль континента, становясь тёплым Бразильским течением. У берегов Антарктиды оно разворачивается на восток, вливаясь в течение Западных Ветров. Затем вода возвращается к экватору вдоль западного берега Африки, гонимая холодным Бенгельским течением. 

Индийский океан

Особенность Индийского океана — изменчивые течения в его северной части. Они подчинены муссонам — ветрам, которые меняют направление в зависимости от сезона. 

Схема течений Индийского океана‍

Зимой северо-восточный муссон несёт воды из Бенгальского залива к Африке, где течение поворачивает на юг, и достигнув области экватора, возвращается на восток, создавая Экваториальное противотечение. Затем, достигнув Суматры, течение разделяется на два потока: первый движется на север, замыкая круговорот, а второй устремляется в Тихий океан.

Летом течения направляются в обратную сторону, с запада на восток, при этом противотечения не возникает. Юго-западный муссон гонит воду на север, образуя холодное Сомалийское течение, которое впоследствии объединяется с Южным пассатным.

Южный круговорот не зависит от сезона и действует без изменений. Южный пассат направляет воду к Мадагаскару, где образует два потока, огибающие остров. При этом часть воды возвращается на восток через противотечение. 

Затем южный поток направляется в Атлантический океан и вливается в Течение Западных ветров. У западного побережья Австралии от него отделяется течение, возвращающее воду в район экватора, где её вновь подхватывает Южный пассат.   

Северный Ледовитый океан

Поскольку большая часть Северного Ледовитого океана находится подо льдом, о его течениях известно немного. 

Основным проводником тепла является Норвежское течение — продолжение Гольфстрима. В районе 67 параллели оно разделяется на Нордкапское и Шпицбергенское течения. 

Нейтральное Трансарктическое течение формируется благодаря стоковым водам с Аляски и севера Азии. Оно движется от Чукотского моря к полюсу по направлению к Гренландии. Примечательно, что его температура такая же, как у окружающей воды. 

Холодное Восточно-Гренландское течение берёт начало от моря Лаптевых и движется вдоль восточного берега Гренландии, после чего через Датский пролив устремляется в Атлантический океан. 

Волны в океане

Волны — колебания поверхности воды под влиянием различных сил.

Волны на море есть всегда. Очень редко возникает явление «зеркального моря», когда поверхность воды становится идеально ровной, как зеркало. Не так уж много моряков могут похвастаться тем, что они видели «зеркальное море». Чаще они рассказывают о волнах и штормах.

Существует много видов волн. Мы рассмотрим только некоторые.

Ветровые волны. Главная причина возникновения волн — ветер. Чек сильнее ветер — тем выше волны. В открытом океане даже при слабом ветре высота волн составляет 1 — 2 м. Во время штормов по океану гуляют волны высотой 6—8 м (рис. 51). А во время чрезвычайно сильных ураганов были зафиксированы волны высотой около 30 м!

При приближении к берегу волны опрокидываются. Так возникает прибой. Разрушительная сила волн прибоя так велика, что для защиты портовых сооружений, причалов, приморских набережных строят и камня или бетона мощные волноломы.

Сейсмические волны. Подводные землетрясения и извержения подводных вулканов вызывают колебания дна океана и приводят к возникновению сейсмических волн. Как круги по воде, они расходятся во все стороны от эпицентра. Такие сейсмические волны называют цунами.

Хотя «цунами» — японское слово, именно так называют сейсмические волны, в каких бы морях и океанах они ни возникали. Пока цунами движется отточки своего зарождения к берегу, оно почти не заметно: в открытом море высота этой волны составляет всего 1 м. Но чем ближе подходит волна к берегу, тем выше она становится. Высота цунами зависит от многих факторов и колеблется от 6 до 30 м

Есть свидетельства очевидцев и о цунами высотой в 100 м! Однако к таким рассказам нужно относиться с осторожностью. Цунами — это страшное зрелище, и нельзя требовать от человека, чтобы он реально оценивал обстановку и высоту волны

Обрушиваясь на берег, цунами вызывает катастрофические разрушения, уносит человеческие жизни, причиняет многомиллионные убытки. Об одной такой трагедии, которая произошла в конце 2004 г., мы уже вспоминали на одном из предыдущих уроков.

Можно ли защититься от цунами? Можно. Для этого строятся сложные сооружения, которые разбивают волну, гасят ее энергию. Однако таким образом невозможно защитить берега всех океанов. Другим способом защиты является оповещение жителей прибрежных районов о приближении волны (рис. 52.). Как только произошло подводное землетрясение, определяется местоположение его эпицентра. После этого можно определить участки побережья, которым угрожает цунами. Скорость движения волны в среднем 800 км/ч. Это значит, что при своевременном оповещении у людей есть не много времени, чтобы укрыться в безопасных районах. Беда в том, что далеко не во всех странах такая система оповещения существует.

Как происходит повышение уровня воды

Динамика повышения среднего уровня Мирового океана по годам. Синяя линяя — измерения с помощью прибора мареограф, оранжевая линия — измерения со спутников

(Фото: U.S. Global Change Research Program (USGCRP))

Основной причиной довольного резкого роста уровня воды стало повышение глобальной температуры, вызванное человеческой деятельностью. Согласно подсчетам ученых из Национального управления океанических и атмосферных явлений США (NOAA), даже при низких выбросах парниковых газов к 2100 году уровень моря с большой вероятностью поднимется как минимум на 30 см от значения 2000 года.

Если мировое сообщество никак не повлияет на объемы выбросов, то через 80 лет можно ожидать повышения уровня Мирового океана на 2,5 метра. Например, 80% территории Мальдивских островов находится на отметке в один метр над уровнем моря, то есть государство может вовсе уйти под воду.

Возможные сценарии повышения уровня моря в зависимости от выбросов парниковых газов (синий цвет — низкий уровень эмиссии, красный — экстремальный)

(Фото: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA))

Южное пассатное (Тихий океан), 40-185 км/сутки

Но самое крупное течение мирового океана – Юное пассатное. Мы уже сталкивались с ним пару раз, упоминая воды Атлантического и Индийского океана. Самое широкое и быстрое течение же находится в Тихом океане. Оно начинается у берегов Южной Америки и устремляется на запад, к Австралии и Новой Зеландии.

Часть вод уходит вниз, на восток, вливаясь в Экваториальное противотечение, часть стремится к берегам Новой Гвинеи, становясь частью Восточно-Австралийского течения, которое во многом определяет мягкий тропический климат тех территорий. Скорость воды может достигать 185 км в сутки, а ее температура – 32 градусов.

Ответов меньше, чем вопросов

Прежде всего, оказалось, что существует сразу несколько видов подобных волн. Первый — классическая одиночная волна, которая неожиданно возникает даже в относительно спокойном море, наносит удар и столь же стремительно исчезает. Второй — три последовательных  гигантских волны (так называемые «три сестры»), средняя из которых обладает наибольшей высотой. Наконец, одиночные волны-монстры могут возникать и в течение 1–3 суток после завершения жестоких штормов. Кстати, не меньшую опасность представляют и «дыры в океане» — необычайно глубокие впадины между двумя волнами средней величины. 

Провалившись в подобную «дыру» носом или кормой, судно может зарыться в толщу воды и мгновенно затонуть, а оказавшись своими оконечностями одновременно на двух соседних гребнях — разломиться надвое. О глубине подобной «морской ямы» можно судить по случаю, произошедшему с английским легким крейсером Birmingham, который угодил в нее осенью 1944-го в Тихом океане: на верхнем мостике боевого корабля (18 метров над уровнем моря!) воды набралось по колено .

Итак, ученые вслед за моряками убедились в том, что волны-убийцы и провалы-убийцы действительно существуют. 

Их объединяющими признаками являются: значительные размеры от подошвы до гребня (15–35 метров), сильный гул в момент появления, высокая скорость перемещения (80–100 километров в час), а также малый срок жизни — от 20–40 секунд до 1–2 минут. Что же касается остальных их свойств, то здесь остаются вопросы, на которые специалисты пока так и не смогли дать однозначных ответов.

Интересные факты

1. Начало изучения движений Мирового океана положил Христофор Колумб. Он первым открыл область пассатных ветров, вызываемых ими течений и дал описание их движения.
2. Итальянский мореплаватель и купец Джовани Кабото (Джон Кабот) использовал скорость Гольфстрима, ускорив свое возвращение в Англию. До этого в Лондоне не знали, что такое течение существует.
3. До XVI в. для изучения течений служили корабли мореплавателей. По их отклонению от курса определялась сила, скорость и направления движения водных масс. Это называется «навигационный метод исследования».
4. «Титаник» столкнулся с айсбергом, который принес Гольфстрим.
5. Холодные течения из высоких широт представляют опасность даже для современного судоходства, потому что могут донести осколки крупных айсбергов даже до берегов Африки.
6. Постоянные океанические потоки мореплаватели использовали для «бутылочной почты».

Мировой океан и его потоки являются регуляторами климата на планете и не дают ей превратиться в бесплодную пустыню в южной части или в ледяную глыбу на полюсе.

Энергия волны и движение

При изучении волн, важно отметить время, когда волна появляется — кажется, что вода движется вперёд, но только небольшое количество воды действительно движется. Вместо этого, движется энергия волны, так как вода является гибкой средой для передачи энергии, и потому нам кажется, что сама вода движется

В открытом океане, трение движущихся волн генерирует энергию в воде. Эта энергия передаётся между молекулами воды в ряби волн и называется переходом. Когда молекулы воды, получают энергию, они движутся немного вперёд и образуют круговую схему.

Так как энергия воды движется по направлению к берегу,  глубина уменьшается, и диаметр круговой модели также уменьшается. Когда диаметр уменьшается, модели становятся эллиптическими и скорость всей волны замедляется.

Волны движутся в группах, они продолжают прибывать за первой волной и все они вынуждены быть ближе друг к другу, так как они замедляются. Затем они растут в высоту и крутизну. Когда волны океана становятся слишком высокими по сравнению с глубиной воды, стабильность волны подрывается и вся волна опрокидывается на пляж — происходит формирование выключателя. Выключатели бывают разных типов — все это определяется склоном берега: крутой берег или береговая линия имеет мягкий, постепенный уклон.

Обмен энергией между молекулами воды делает океан испещренным волнами, распространяющихся во всех направлениях. Порой, эти волны встречаются и их взаимодействия вызывают помехи двух типов.

• В первом случае гребни и впадины между двумя волнами имеют согласования и сочетаются в себе. Это вызывает резкое увеличение высоты волны.
• Волны также компенсируют друг друга, когда гребни встречаются или наоборот — расходятся.

В конце концов, эти волны действительно добираются до побережья, и различные размеры  причаливания вызывают дальнейшие вмешательства в океан.

Рубрики

• Oтдых на водах (124)
• Аква стиль (88)
• Ветер странствий (93)
• Водные процедуры (46)
• Вопросы — Ответы (80)
• Гид (84)
• Живая вода (146)
• Животные (139)
• Заповедники (134)
• Здоровье (131)
• Консультация (69)
• Моря и океаны (239)
• Мысли вслух (114)
• Национальный парк (102)
• Необходимо знать (359)
• Новости (111)
• Образ воды (77)
• Озера и Реки (101)
• Парад технологий (112)
• Питьевая вода (71)
• Планета Земля (184)
• Поговорим по душам (180)
• Путешествие в историю (75)
• Растения (168)
• Республика (146)
• Решаем проблему вместе (107)
• Рыбы (88)
• Сад (171)
• Свойства воды (76)
• Скважины и колодцы (75)
• События (115)
• Туризм (188)
• Увлечения и хобби (87)
• Физическая География (115)
• Фотоальбом (183)
• Цветы и цветки (125)

Обрушение волн

Двигаясь к берегу, при этом натыкаясь на отмели, рифы, острова, волны постепенно растрачивают былую мощь.

Чем дольше расстояние от центра шторма, тем они слабее.

При встрече с мелководьем катящимся водным массам некуда деваться, они движутся наверх.

Период волн уменьшается, они словно сжимаются, замедляются, становятся короче и круче. Так вырастает волна для серфинга.

Наконец, гребни опрокидываются, происходит разрушение или ломка волн. Чем больше перепад глубин, тем круче и выше будет волна!

Она возникает возле рифов, скал, затонувших кораблей, на крутой песчаной отмели.

Рост гребня начинается при глубине, равной половине высоты волны.

Классификация течений

Океанические течения классифицируются по:

• глубине прохождения в толще воды;
• температурным показателям;
• длительности существования;
• факторам возникновения;
• направлению;
• характеру потока.

По температурным показателям выделяются:

• холодные (холоднее окружающей водной массы);
• теплые (теплее);
• нейтральные (поток не отличается от окружающей воды).

По направлению выделяют виды:

• зональные (устремленные в восточно-западном направлении);
• меридиональные (в юго-северном).

По длительности существования:

• устойчивые (сила и направление не меняются во времени);
• неустойчивые (сила и направление меняются);
• случайные (появляются однократно под влиянием кратковременного фактора).

По вызывающим факторам:

1. Плотностные. Более соленая и плотная вода стремится в область, где соленость ниже.
2. Сточные. Вода устремляется из зоны с высоким уровнем в зону с низким, формирует на побережье мягкие климатические условия.
3. Компенсационные. Вода возвращается в зону с низким уровнем, формирует на побережье засушливый климат.
4. Дрейфовые. Появляющиеся под влиянием постоянно существующей массы воздуха.
5. Ветровые. Формирующиеся под влиянием периодической воздушной массы.
6. Приливные и отливные. Образуемые силой притяжения спутника.

Приливное течение

По характеру потока:

• прямые;
• искривляющиеся;
• циклональные;
• антициклональные.

По нахождению под океанической поверхностью:

• поверхностные;
• глубинные.

Ученые долго полагали, что на глубине океанские воды практически неподвижны. Но научные исследования, проводимые при помощи подводных аппаратов, помогли установить наличие слабых и мощных глубинных течений, располагающихся под поверхностными.

Подводные течения не зависят от перемещения воздушных масс, а обуславливаются температурными и химическими различиями между водными массами. Холодная и соленая вода, столкнувшись с теплой и неплотной, опускается под нее, устремляется к донной поверхности. Образовавшаяся плотная и тяжелая масса движется из холодных в экваториальные широты, где устремляется вверх, становится поверхностной. Формируется глубинно-поверхностный круговорот воды. Поскольку плотный поток движется медленно, круговорот занимает несколько лет.

Обмеление и преломление

Волны создают на пляжах следы ряби .

По мере того, как волны перемещаются от глубины к мелководью, их форма изменяется (высота волны увеличивается, скорость уменьшается, а длина уменьшается по мере того, как волновые орбиты становятся асимметричными). Этот процесс называется обмелением .

Преломление волн — это процесс, который происходит, когда волны взаимодействуют с морским дном, чтобы замедлить скорость распространения в зависимости от длины и периода волны. По мере того, как волны замедляются на мелководье, гребни имеют тенденцию перестраиваться под уменьшающимся углом к ​​контурам глубины. Различная глубина гребня волны заставляет гребень перемещаться с разной фазовой скоростью , причем те части волны на более глубокой воде движутся быстрее, чем на мелководье . Этот процесс продолжается, пока глубина уменьшается, и меняется на противоположную, если она снова увеличивается, но волна, покидающая мелководье, могла значительно изменить направление. Лучи — линии, перпендикулярные гребням волн, между которыми содержится фиксированное количество потока энергии — сходятся на местных отмелях и отмелях. Следовательно, энергия волны между лучами концентрируется по мере того, как они сходятся, что приводит к увеличению высоты волны.

Поскольку эти эффекты связаны с пространственным изменением фазовой скорости, и поскольку фазовая скорость также изменяется с окружающим током — из-за доплеровского сдвига — те же эффекты рефракции и изменения высоты волны также возникают из-за изменений тока. В случае встречи с встречным течением волна становится круче , т. Е. Ее высота увеличивается, а длина волны уменьшается, аналогично обмелению при уменьшении глубины воды.

Экономическое значение

Знание о поверхностных океанских течениях необходимо для снижения затрат на судоходство, поскольку путешествие с ними снижает расходы на топливо. В эпоху парусных кораблей, приводимых в движение ветром, знание моделей ветра и океанских течений было еще более важным. Хорошим примером этого является течение Агульяс (вниз по восточной части Африки), которое долгое время не позволяло морякам добраться до Индии. В последнее время участники соревнований по парусному спорту со всего мира хорошо используют поверхностные течения для создания и поддержания скорости. Океанские течения также могут быть использованы для выработки электроэнергии на море , при этом районы Японии, Флориды и Гавайев рассматриваются для экспериментальных проектов.

Где самые большие волны в мире

Общепризнанным местом самых крупных волн в мире является деревушка Назаре, расположенная на побережье Атлантики, где живут португальские рыбаки.

Летом это место ничем не отличается от обычного курорта, куда съезжаются множество туристов. В зимний период народу не убавляется: прибывают серферы-экстремалы, люди, желающие увидеть морских гигантов 30-метровой высоты.

Назаре

Такие огромные столбы воды — явление редкое, не считая волн-убийц и цунами.

Волнующееся море — удивительное явление природы. Шум прибоя успокаивает, приводит в порядок мысли и чувства. Морская стихия очаровывает красотой и в то же время пугает бессилием человека перед величием природы.

Волны океана и побережья

Волны океана оказывают огромное влияние на форму береговой линии Земли. Их способность разрушать скалы и пополнять наносами береговые линии объясняет, почему они являются важным компонентом изучения физической географии.

Океанские волны являются одним из самых мощных природных явлений на Земле, они оказывают существенное влияние на форму береговой линии Земли. Они могут выпрямить береговую линию. Иногда, хотя мысы состоят из пород устойчивых к эрозии, выступ в океан заставляет волны огибать их. Энергия волны распределяется на несколько областей, и в разных участках побережья получается различное количество энергии — побережье по-разному формируется волнами.

Один из самых известных примеров океанских волн, влияющих на береговые линии, находится в портовых или прибрежных течениях. Эти океанские течения, созданные волнами, преломляются, когда достигают берега. Они образуются в зоне прибоя, когда передняя часть волны толкается в сушу и замедляется. На обратной волне, которая все еще находится в глубине вод и движется быстрее и протекает параллельно берегу. Чем больше воды поступает, тем интенсивнее новая порция текущего потока выталкивается на сушу, создавая зигзаги в направлении волны входа.

Береговые токи играют важную роль в очертаниях береговой линии, потому что они существуют в зоне прибоя и работают с волнами, разбивающимися о берег. Таким образом, они получают большое количество песка и других отложений и транспортируют его до берега, по течению

Этот материал называется портовым дрейфом и имеет важное значение для застройки многих пляжей в мире

Движение песка, гравия и отложений со сносом портовых вод известен как осаждение. Это только один тип отложения, влияющих на побережье, хотя и имеют особенности, поскольку формируется исключительно за счет этого процесса. Осадконакопления береговой линии находятся в районах с мягким рельефом.

Прибрежные ландшафты, возникающие в результате осаждения, включают барьер, косу, лагуны и даже пляжи. Барьер, коса, рельеф — частично могут заблокировать устье залива и отрезать залив от океана. Лагуна — водный объект, который отрезан от океана барьером. Tombolo (песчаный перешеек) является рельефом, который создается при осаждении и соединяет берег с островом. В дополнение к осаждению, эрозии создают многие прибрежные рельефы. Некоторые из них включают скалы, платформы, морские пещеры и арки.