Страница 3 из 71
Солнечные лучи, нагревая поверхностный слой воды, одновременно приводят к снижению ее плотности. В тропической зоне океанов постоянно создаются обширные районы с пониженной плотностью воды, вследствие чего их уровень может оказаться на полметра выше, чем в зоне более умеренного климата. В результате из области с малой плотностью морская вода как с горки стекает в область с более плотной водой. В приполярных областях возникают вертикальные течения. Здесь морская вода, охлаждаясь у поверхности и потому приобретая большую плотность, опускается в придонные районы и может явиться причиной возникновения глубинных горизонтальных течений.
Взаимодействие сил лунного, солнечного и земного притяжения вызывает регулярные подъемы и спады воды. Особенно значительно влияние Луны. Хотя ее размер (точнее масса) и соответственно гравитационное воздействие невелики, зато она находится так близко от Земли, что здесь ее влияние в два раза сильнее солнечного. Именно гравитационное влияние Луны и вызывает приливы. Наибольшей величины они достигают, когда Луна, Земля и Солнце располагаются вдоль одной прямой, что происходит во время новолуния или полнолуния, и влияния дневного и ночного светил взаимно усиливаются. Напротив, когда Луна находится в первой или третьей четверти, ее гравитационные силы противоположны солнечным и частично гасят друг друга, а величина приливов бывает минимальной. Лунные воздействия не могут не сказываться на океанических течениях. Давно замечено, что скорость перемещения воды непостоянна и может меняться даже в течение суток. У Гольфстрима она становится максимальной через три часа после кульминации Луны и в то время, когда Луна находится над экватором.
О постоянных морских течениях европейцы узнали относительно недавно. Даже Гольфстрим обнаружили лишь в начале XVI века. В Атлантическом океане насчитывается шесть крупных круговоротов. Столько же в Тихом океане. В Индийском океане, где происходят сезонные изменения направления муссонных ветров, количество и направление крупных водных круговоротов меняется по сезонам года. Зимой в северной его части наблюдается четыре круговорота, а летом только три. Круговороты Северного и Южного полушарий нередко образуют симметрично расположенные гомологические пары. Границы между этими круговоротами имеют широтное направление.
К наиболее известным относятся западные пограничные течения: Гольфстрим в Атлантике и Куросио в Тихом океане.
Гольфстрим начинается где-то в Карибском море, а затем, выйдя к берегам США и обогнув побережье штатов Флорида, Джорджия, Южная и Северная Каролина, сворачивает на восток, пересекая океан. Вдали от берегов Гольфстрим «теряет уверенность». Здесь его путь постоянно меняется и делает крутые петли (меандры). Иногда они замыкаются в кольца, отшнуровываются от основного течения и существуют сами по себе 3–5 лет, медленно дрейфуя к югу. Ширина Гольфстрима достигает 125–175 километров. Скорость движения в срединной части русла приближается к 10 километрам в час. Морская река в самом быстром месте переносит в секунду 30–100 миллионов кубометров воды.
Куросио более постоянно, но и оно пользуется двумя руслами. Переход в резервное русло занимает несколько месяцев. Затем главная тихоокеанская река много лет подряд течет по избранному пути.
У восточных берегов Тихого океана наиболее значительны Калифорнийское и Перуанское, а в Атлантике — Бенгельское течения. В тропической зоне обоих океанов преобладающими ветрами являются пассаты. Между областями пассат Северного и Южного полушарий располагается штилевая зона. Фактически она находится в Северном полушарии между 3 и 10 градусами северной широты. Соответственно зоне ветров северная и южная экваториальные реки текут на запад, а между ними в обратном направлении несет свои воды еще одна океанская река — экваториальное противотечение.
Мощные океанские реки текут и в полярных областях планеты. Воды Ледовитого океана медленно движутся против часовой стрелки. На выходе из этого океана находятся мелководные зоны, затрудняющие обмен воды с соседними океанами. Особенно узок и мелок Берингов пролив, серьезно препятствующий сливу глубинных вод в Тихий океан. Южный океан ничем не отграничен, поэтому вокруг Антарктиды движется на восток гигантская циркумполярная река, крупнейшая на нашей планете. Ее ширина достигает 500, а глубина 3 километров. Она переносит до 200 миллионов кубометров воды в секунду. (Это в 10 тысяч раз больше, чем выносит в океан одна из наиболее полноводных рек нашей планеты — Миссисипи и примерно в 100 тысяч раз больше, чем сливает в Финский залив Нева.)
Причиной здешних глубинных течений является сильное охлаждение и увеличение плотности поверхностных слоев воды. Особенно тяжелой вода становится, когда начинает замерзать. Молодой лед выдавливает из себя большую часть солей в находящуюся под ним воду, что еще больше увеличивает ее плотность. Потяжелев, вода начинает опускаться на дно. Главными поставщиками холодной воды считаются море Уэдделла на юге и Норвежское море на севере.
Холодная глубинная вода растекается из районов своего накопления, давая начало мощным глубинным течениям. Они изучены хуже поверхностных. Они проходят у западных границ океана, два в Атлантическом, соответственно в его северной и южной частях, и одно в Тихом океане. Все три подводных реки текут в сторону экватора со скоростью нескольких сантиметров в секунду и по дороге выносят глубинную воду на поверхность. Никто не может сказать, сколько времени проходит от погружения поверхностных вод в глубь океана до их возвращения к поверхности. Возраст глубинных вод оценивается в 200–300 или 1000 лет. В результате все поверхностные воды Мирового океана примерно до глубины в 3700 метров находятся в постоянном, беспрерывном и достаточно быстром движении.
Портрет Мирового океана следует дополнить рассказом о льдах. Их площадь не так велика, как мы привыкли думать. Льды постоянно закрывают лишь 3–4 процента океанских просторов. При падении температуры океанской воды до –1,9 градуса, в ней начинают появляться кристаллики льда. Постепенно их количество растет, и возникает ледяная каша. По мере увеличения толщины этого слоя он оказывает все возрастающее сопротивление волнению. Кроме волн, серьезное замедление льдообразования и смерзания плавающих в воде кристаллов объясняется тем, что в этой зоне растет соленость воды и одновременно понижается температура ее замерзания. В мороз такую же кашу может создать снег, падающий на поверхность воды. Когда снегопад затягивается, образуются настоящие снежные сугробы, высотою до 2 метров.
Снежно-ледовая каша в конце концов смерзается, и поверхность воды покрывается слоем достаточно гибкого льда. Его объем на 9 процентов больше, чем воды, из которой он образовался, поскольку в кристаллической решетке льда упаковка молекул воды упорядочивается и становится менее плотной.
Чтобы растопить 1 грамм льда, требуется 80 калорий, не считая тепла, которое необходимо, чтобы согреть лед до 0 градусов. Поэтому в Арктике даже летом лед тает только в районах прибрежных материковых отмелей, и только там возникают обширные пространства свободной воды. Основная масса океанских льдов переживает полярное лето. Продолжительность жизни арктического льда, образовавшегося у берегов нашей страны, составляет от 2 до 9 лет, а его «смерть» наступает, когда он выносится в более теплые районы Атлантики.
Судьба антарктических льдов изучена хуже, однако считается, что они долговечнее.
Это не значит, что морской лед совершенно не тает. В Арктике летом его толщина за счет таяния верхних наружных слоев может уменьшиться на 0,5–1 метр, зато зимой снизу успевает намерзнуть до 3 метров льда. В районах, где ураганные ветры взламывают льды и где происходит их торошение, возникают огромные нагромождения, которые, смерзаясь, серьезно увеличивают толщину льда.
Однако самым внушительным торосам далеко до настоящего айсберга. Этот пресноводный лед возникает на суше, как это обычно бывает в прибрежной зоне Ледовитого океана, и сползает под собственной тяжестью в море или откалывается от шельфового льда, который десятками лет нарастал на мелководьях вокруг Антарктиды.