Мировой океан. Строение и рельеф дна. Природные комплексы мирового океана

гидросферы (водной оболочки Земли), занимающая подавляющую ее часть (более $90\%$) и представляющая собой совокупность водных объектов (океанов, морей, заливов, проливов и т.д.), омывающих участки суши (материки, полуострова, острова и т.д.).

Площадь Мирового океана составляет порядка $70\%$ планеты Земля, что превосходит площадь всей суши более чем в $2$ раза.

Мировой океан, как основная часть гидросферы, представляет собой особую составляющую – океаносферу, которая является объектом изучения науки океанологии. Благодаря данной научной дисциплине в настоящее время известны компонентный, а также физико-химический составы Мирового океана. Рассмотрим подробнее компонентный состав Мирового океана.

Мировой океан компонентно можно разделить на основные составляющие его самостоятельные крупные части, сообщающиеся между собой – океаны. В России, на основании установленной классификации, произведено выделение четырех отдельных океанов из состава Мирового океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. В некоторых зарубежных странах, помимо указанных четырех океанов, выделяют также пятый – Южный (или Южный Ледовитый), в который объединяют воды южных частей Тихого, Атлантического и Индийского океанов, окружающие Антарктиду. Однако, ввиду неопределенности границ данный океан в российской классификации океанов не выделяется.

Моря

В свою очередь в компонентный состав океанов входят моря, заливы, проливы.

Определение 2

Море - это часть океана, ограниченная берегами материков, островами и повышениями дна и отличающаяся от соседних объектов физико-химическими, экологическими и иными условиями, а также характерными гидрологическими особенностями.

По морфологическим и гидрологическим особенностям моря подразделяют на окраинные, средиземные и межостровные.

Окраинные моря расположены на подводных окраинах материков, шельфовой зоны, в переходных зонах и разделяются от океана островами, архипелагами, полуостровами или подводными порогами.

Моря, которые приурочены к материковым отмелям, мелководны. Например, Желтое море обладает максимальной глубиной равной $106$ метров, а те моря, которые расположены в, так называемых, переходных зонах, характеризуются глубинами до $4 \ 000$ метров – Охотское, Берингово и так далее.

Вода окраинных морей по физико-химическому составу практически ни чем не отличаются от открытых вод океанов, потому как эти моря имеют обширный фронт соединения с океанами.

Определение 3

Средиземными называют моря, которые глубоко врезаются в сушу и соединяются с водами океанов одним или несколькими небольшими проливами. Данная особенность средиземных морей, объясняет затрудненность их водообмена с водами океанов, что формирует особый гидрологический режим этих морей. К средиземным морям относятся Средиземное, Черное, Азовское, Красное и другие моря. Средиземные моря в свою очередь подразделяются на межматериковые и внутриматериковые.

Межостровные моря отделяются от океанов островами или архипелагами, состоящими из колец отдельных островов или островными дугами. К подобным морям относятся Филиппинское море, море Фиджи, море Банда, и другие. К межостровным морям также относится и Саргассово море, которое не имеет определенно установленных и выраженных границ, но обладающее ярко выраженным и специфическим гидрологическим режимом и особыми видами морской флоры и фауны.

Заливы и проливы

Определение 4

Залив – это часть океана или моря, вдающаяся в сушу, но не отделенная от него подводным порогом.

В зависимости от характера происхождения, гидрогеологических особенностей, форм береговой линии, формы, а также приуроченности к определенному региону или стране, заливы подразделяются на: фьерды, бухты, лагуны, лиманы, губы, эстуарии, гавани и другие. Самым большим по площади признан Гвинейский залив, омывающий побережье стран Центральной и Западной Африки.

В свою очередь, океаны, моря и заливы соединяются межу собой сравнительно узкими частями океана или моря, которые разделяют материки или острова - проливами. Проливам присущ свой особый гидрологический режим, особая система течений. Самым широким и глубоким проливом считается пролив Дрейка, разделяющий Южную Америку и Антарктиду. Его средняя ширина составляет 986 километров, а глубина более 3000 метров.

Физико-химический состав вод Мирового океана

Морская вода представляет собой сильно разбавленный раствор минеральных солей, разнообразных газов и органического вещества, содержащего в своем составе взвеси как органического так и неорганического происхождения.

В морской воде постоянно протекают череда физико-химических, эколого-биологических процессов, которые оказывают непосредственное влияние на изменение общего состава концентрации раствора. На состав и концентрацию минеральных и органических веществ в океанической воде оказывают активное воздействие притоки пресных вод, впадающих в океаны, испарение воды с поверхности океана, выпадение на поверхность Мирового океана атмосферных осадков, процессы образования и таяния льда.

Замечание 1

Некоторые процессы, такие как деятельность морских организмов, образование и распад донных отложений, направлены на изменение содержания и концентрации в воде твердых веществ и, как следствие, на изменение соотношения между ними. Дыхание живых организмов, процесс фотосинтеза и деятельность бактерий оказывают воздействие на изменение концентрации в воде растворенных газов. Несмотря на это, все указанные процессы не нарушают концентрацию солевого состава вод в отношении главных элементов, входящих в раствор.

Соли и другие растворенные в воде минеральные и органические вещества находятся преимущественно в виде ионов. Состав солей разнообразен, в океанической воде встречаются практически все химические элементы, однако основную массу составляют следующие ионы:

• $Na^+$
• $SO_4$
• $Mg_2^+$
• $Ca_2^+$
• $HCO_3, \ CO$
• $H2_BO_3$

В наибольших концентрациях в морских водах содержится хлор – $1,9\%$, натрий – $1,06\%$, магний – $0,13\%$, сера – $0,088\%$, кальций – $0,040\%$, калий – $0,038\%$, бром – $0,0065\%$, углерод – $0,003\%$. Содержание иных элементов является незначительным и составляет порядка $0,05\%.$

Общая масса растворенного в Мировом океане вещества составляет более $50000$ т.

В водах и на дне Мирового океана были обнаружены драгоценные металлы, однако концентрация их незначительна и соответственно добыча их нерентабельна. Океаническая вода по своему химическому составу разительно отличается от состава вод суши.

Концентрация солей и солевой состав в различных частях Мирового океана неоднородна, однако наибольшие различия показателей солености наблюдаются в поверхностных слоях океана, что объясняется подверженности влияния различных внешних факторов.

Основным фактором, вносящим коррективы в концентрацию солей вод Мирового океана являются атмосферные осадки и испарение с поверхности воды. Наименьшие показатели солености на поверхности Мирового океана наблюдаются в высоких широтах, так как данные регионы обладают превышением осадков над испарением, значительным речным стоком и таянием плавучих льдов. Приближаясь к зоне тропиков уровень соленость возрастает. В экваториальных широтах число атмосферных осадков возрастает, и соленость здесь вновь уменьшается. Распределение солености по вертикали различно в разных широтных зонах, однако глубже $1500$ метров, соленость остается практически постоянной и не зависит от широты.

Замечание 2

Также, помимо солености, одним из основных физических свойств морской воды является ее прозрачность. Под прозрачностью воды понимают ту глубину, на которой белый диск Секки диаметром $30$ сантиметров перестает быть видимым невооруженным глазом. Прозрачность вод зависит, как правило, от содержания в воде взвешенных частиц различного происхождения.

Цвет или цветность вод во многом зависит также от концентрации в воде взвешенных частиц, растворенных газов, прочих примесей. Цвет способен изменяться от голубых, бирюзовых и синих оттенков в чистых тропических водах до сине-зеленых и зеленоватых и желтоватых оттенков в прибрежных водах.

Структурой Мирового океана называется его строение – вертикальная стратификация вод, горизонтальная (географическая) поясность, характер водных масс и океанических фронтов.

Вертикальная стратификация Мирового океана. В вертикальном разрезе толща воды распадается на большие слои, аналогичны слоям атмосферы. Их также называют сферами. Выделяются следующие четыре сферы (слоя):

Верхняя сфера формируется непосредственным обменом энергией и веществом с тропосферой в форме микроциркуляционных систем. Она охватывает слой в 200-300 м мощности. Эта верхняя сфера характеризуется интенсивным перемешиванием, проникновением света и значительными колебаниями температуры.

Верхняя сфера распадается на следующие частные слои:

а) самый верхний слой толщиной в несколько десятков сантиметров;

б) слой воздействия ветра глубиной 10-40 см; он участвует в волнении, реагирует на погоду;

в) слой скачка температур, в котором она резко падает от верхнего нагретого к нижнему, не затронутому волнением и не прогретому слою;

г) слой проникновения сезонной циркуляции и изменчивости температур.

Океанские течения обычно захватывают водные массы только верхней сферы.

Промежуточная сфера простирается до глубин 1 500 – 2000 м; ее воды образуются из поверхностных вод при их опускании. При этом они охлаждаются и уплотняются, а затем перемешиваются в горизонтальных направлениях, преимущественно с зональной составляющей. Преобладают горизонтальные переносы водных масс.

Глубинная сфера не доходит до дна примерно на 1 000 м. Этой сфере свойственна определенная однородность. Ее мощность составляет около 2 000 м и она концентрирует более 50 % всей воды Мирового океана.

Придонная сфера занимает самый нижний слой толщи океана и простирается на расстояние примерно 1 000 м от дна. Воды этой сферы образуются в холодных поясах, в Арктике и Антарктике и перемещаются на огромных пространствах по глубоким котловинам и желобам. Они воспринимают тепло из недр Земли и взаимодействуют с дном океана. Поэтому при своем движении они значительно трансформируются.

Водные массы и океанские фронты верхней сферы океана. Водной массой называется сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенной акватории Мирового океана и обладающий в течение длительного времени почти постоянными физическими (температура, свет), химическими (газы) и биологическими (планктон) свойствами. Водная масса перемещается как единое целое. Одна масса от другой отделяется океанским фронтом.

Выделяются следующие типы водных масс:

1. Экваториальные водные массы ограничены экваториальным и субэкваториальным фронтами. Они характеризуются самой высокой в открытом океане температурой, пониженной соленостью (до 34-32 ‰), минимальной плотностью, большим содержанием кислорода и фосфатов.

2. Тропические и субтропические водные массы создаются в областях тропических атмосферных антициклонов и ограничены со стороны умеренных поясов тропическим северным и тропическим южным фронтами, а субтропические – северным умеренным и северным южным фронтами. Они характеризуются повышенной соленостью (до 37 ‰ и более), большой прозрачностью, бедностью питательными солями и планктоном. В экологическом отношении тропические водные массы представляет собой океанские пустыни.

3. Умеренные водные массы располагаются в умеренных широтах и ограничены со стороны полюсов арктическим и антарктическим фронтами. Они отличаются большой изменчивостью свойств как по географическим широтам, так и по сезонам года. Для умеренных водных масс характерен интенсивный обмен теплом и влагой с атмосферой.

4. Полярные водные массы Арктики и Антарктики характеризуются самой низкой температурой, наибольшей плотностью, повышенным содержанием кислорода. Воды Антарктики интенсивно погружаются в придонную сферу и снабжают ее кислородом.

Океанские течения. В соответствии с зональным распределением солнечной энергии по поверхности планеты как в океане, так и в атмосфере создаются однотипные и генетически связанные циркуляционные системы. Старое положение о том, что океанские течения вызываются исключительно ветрами, не подтверждается новейшими научными исследованиями. Перемещение и водных, и воздушных масс определяется общей для атмосферы и гидросферы зональностью: неравномерным нагреванием и охлаждением поверхности Земли. От этого в одних районах возникают восходящие токи и убыль массы, в других – нисходящие токи и увеличение массы (воздуха или воды). Таким образом рождается импульс движения. Перенос масс – приспособление их к полю силы тяжести, стремление к равномерному распределению.

Большинство макроциркуляционных систем держится весь год. Только в северной части Индийского океана течения меняются вслед за муссонами.

Всего на Земле имеется 10 крупных циркуляционных систем:

1) Североатлантическая (Азорская) система;

2) Северотихоокеанская (Гавайская) система;

3) Южноатлантическая система;

4) Южнотихоокеанская система;

5) Ижноиндийская система;

6) Экваториальная система;

7) Атлантическая (Исландская) система;

8) Тихоокеанская (Алеутская) система;

9) Индийская муссонная система;

10) Антарктическая и Арктическая система.

Главные циркуляционные системы совпадают с центрами действия атмосферы. Эта общность носит генетический характер.

Поверхностное течение отклоняется от направления ветра на угол до 45 0 вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Так, пассатные течения идут с востока на запад, пассаты же дуют с северо-востока в Северном полушарии и с юго-востока в Южном полушарии. Верхний слой может следовать за ветром. Однако каждый нижележащий слой продолжает отклоняться вправо (влево) от направления движения вышележащего слоя. Скорость течения при этом уменьшается. На некоторой глубине течение принимает противоположное направление, что практически означает его прекращение. Многочисленные измерения показали, что течения оканчиваются на глубинах не более 300 м.

В географической оболочке как системе более высокого, чем океаносфера, уровня – океанские течения – это не только потоки воды, но и полосы переноса воздушных масс, направления обмена веществом и энергией, пути миграции животных и растений.

Тропические антициклонические системы океанских течений самые крупные. Они простираются от одного берега океана до другого на 6-7 тыс. км в Атлантическом океане и 14-15 тыс. км в Тихом океане, а по меридиану от экватора до 40 ° широты, на 4-5 тыс. км. Устойчивые и мощные течения, особенно в Северном полушарии, в основном замкнутые.

Как и в тропических атмосферных антициклонах, движение воды идет по часовой стрелке в Северном и против часовой стрелки в Южном полушарии. От восточных берегов океанов (западных берегов материка) поверхностная вода относится к экватору, на ее место поднимается из глубины (дивергенция) и компенсационно поступает из умеренных широт холодная. Так образуются холодные течения:

Канарское холодное течение;

Калифорнийское холодное течение;

Перуанское холодное течение;

Бенгельское холодное течение;

Западноавстралийское холодное течение и др.

Скорость течений относительно небольшая и составляет около 10 см/сек.

Струи компенсационных течений вливаются в Северное и Южное Пассатные (Экваториальные) теплые течения. Скорость этих течений достаточно большая: 25-50 см/сек на тропической периферии и до 150-200 см/сек близ экватора.

Подходя к берегам материков, пассатные течения, естественно, отклоняются. Образуются крупные сточные течения:

Бразильское течение;

Гвианское течение;

Антильское течение;

Восточноавстралийское течение;

Мадагаскарское течение и др.

Скорость этих течений составляет около 75-100 см/сек.

Благодаря отклоняющему действию вращения Земли центр антициклонической системы течений смещен к западу относительно центра атмосферного антициклона. Поэтому перенос водных масс в умеренные широты сосредоточен в узких полосах у западных берегов океанов.

Гвианское и Антильское течения омывают Антильские острова и большая часть воды заходит в Мексиканский залив. Из него начинается стоковое течение Гольфстрим. Начальный его участок во Флоридском проливе называется Флоридским течением , глубина которого составляет около 700 м, ширина - 75 км, мощность - 25 млн. м 3 /сек. Температура воды здесь достигает 26 0 С. Достигнув средних широт, водные массы частично возвращаются в эту же систему у западных берегов материков, частично вовлекаются в циклонические системы умеренного пояса.

Экваториальная система представлена Экваториальным противотечением. Экваториальное противотечение образуется как компенсационное между Пассатными течениями.

Циклонические системы умеренных широт различны в Северном и Южном полушариях и зависят от расположения материков. Северные циклонические системы – Исландская и Алеутская – весьма обширны: с запада на восток они протягиваются на 5-6 тыс. км и с севера на юг около 2 тыс. км. Система циркуляции в Северной Атлантике начинается теплым Североатлантическим течением. За ним нередко сохраняется название начального Гольфстрима . Однако собственно Гольфстрим как стоковое течение продолжается не далее Нью-Фаундлендской банки. Начиная от 40 0 с.ш. водные массы вовлекаются в циркуляцию умеренных широт и под действием западного переноса и кориолисовой силы от Берегов Америки направляются к Европе. Благодаря активному водообмену с Северным Ледовитым океаном, Североатлантическое течение проникает в полярные широты, где циклоническая деятельность формирует несколько круговоротов-течений Ирмингера, Норвежское, Шпицбергенское, Нордкапское .

Гольфстримом в узком смысле называется стоковое течение от Мексиканского залива до 40 0 с.ш., в широком смысле – система течений в северной Атлантике и западной части Северного Ледовитого океана.

Второй круговорот находится у северо-восточных берегов Америки и включает течения Восточногренландское и Лабрадорское . Они выносят в Атлантический океан основную массу арктических вод и льдов.

Циркуляция северной части Тихого океана аналогична северо-атлантической, но отличается от нее меньшим водообменном с Северным Ледовитым океаном. Стоковое течение Куросио переходит в Северотихоокеанское , идущее к Северо-Западной Америке. Очень часто эта система течений называется Куросио.

В Северный Ледовитый океан проникает относительно небольшая (36 тыс. км 3) масса океанской воды. Холодные течения Алеутское, Камчатское и Ойясио образуются из холодных вод Тихого океана вне связи с Ледовитым.

Циркумполярная антарктическая система Южного океана соответственно океаничности Южного полушария представлена одним течением Западных ветров . Это самое мощное течение в Мировом океане. Оно охватывает Землю сплошным кольцом в поясе от 35-40 до 50-60 0 ю.ш. Ширина его около 2 000 км, мощность 185-215 км3/сек, скорость 25-30 см/сек. В значительной степени это течение определяет самостоятельность Южного океана.

Циркумполярное течение Западных ветров незамкнутое: от него отходят ветви, вливающиеся в Перуанское, Бенгельское, Западноавстралийское течения, а с юга, от Антарктиды, в него впадают прибрежные антарктические течения – из морей Уэдделла и Росса.

Арктическая система в циркуляции вод Мирового океана занимает особое место из-за конфигурации Северного Ледовитого океана. Генетически она соответствует Арктическому барическому максимуму и ложбине Исландского минимума. Главное течение здесь – Западное арктическое . Оно перемещает воды и льды с востока на запад по всему Северному Ледовитому океану к проливу Нансена (между Шпицбергеном и Гренландией). Дальше оно продолжается Восточногренландским и Лабрадорским . На востоке в Чукотском море от Западного арктического течения отделяется Полярное течение , идущее через полюс к Гренландии и далее - в пролив Нансена.

Циркуляция вод Мирового океана диссимметрична относительно экватора. Диссимметрия течений пока не получила должного научного объяснения. Причина ее, вероятно, заключается в том, что к северу от экватора господствует меридиональный перенос, а в Южном полушарии – зональный. Объясняется это также положением и формой материков.

Во внутренних морях циркуляция воды всегда индивидуальна.

54. Воды суши. Виды вод суши

Атмосферные осадки после выпадения их на поверхности материков и островов делятся на четыре неравных и изменчивых части: одна испаряется и переносится дальше вглубь континента атмосферным стоком; вторая просачивается в почву и в грунт и на некоторое время задерживается в виде почвенной и подземной воды, стекающей в реки и в моря в форме грунтового стока; третья в ручьях и в реках стекает в моря и океаны, образуя поверхностный сток; четвертая превращается в горные или материковые ледники, которые тают и стекают в океан. Соответственно этому на суше выделяют четыре типа скопления воды: подземные воды, реки, озера и ледники.

55. Сток вод с суши. Величины, характеризующие сток. Факторы стока

Стекание дождевой и талой воды небольшими струйками по склонам называется плоскостным или склоновым стоком. Струи склонового стока собираются в ручьи и реки, образуя русловой , или линейный , называемым речным , сток . Грунтовые воды стекают в реки в виде грунтового или подземного стока.

Полный речной сток R образуется из поверхностного S и подземного U: R = S + U . (см. табл. 1). Полный речной сток равен 38800 км 3 , поверхностный сток – 26900 км 3 , подземный сток – 11900 км 3 , ледниковый сток (2500-3000 км 3)и сток подземных вод прямо в моря вдоль береговой линии 2000-4000 км 3 .

Таблица 1 – Водный баланс суши без полярных ледников

Поверхностный сток зависит от погоды. Он неустойчивый, временный, почву питает слабо, часто нуждается в регулировании (пруды, водохранилища).

Грунтовый сток возникает в грунтах. Во влажное время года грунт принимает избыток воды на поверхности и в реках, а в сухие месяцы грунтовые воды питают реки. Они обеспечивают постоянство течения воды в реках и нормальный водный режим почвы.

Общий объем и соотношение поверхностного и подземного стока меняются по зонам и регионам. В одних частях материков рек много и они полноводные, густота речной сети большая, в других – речная сеть редкая, реки маловодные или пересыхают вообще.

Густота речной сети и многоводность рек – функция стока или водного баланса территории. Сток в целом определяется физико-географическими условиями местности, на учете которых и основан гидролого-географический метод изучения вод суши.

Величины, характеризующие сток. Сток с суши измеряется следующими величинами: слоем стока, модулем стока, коэффициентом стока и объемом стока.

Наиболее наглядно сток выражен слоем , который измеряется в мм. Например, на Кольском полуострове слой стока равен 382 мм.

Модуль стока – количество воды в литрах, стекающее с 1 км 2 в секунду. Например, в бассейне Невы модуль стока равен 9, на Кольском полуострове – 8, а в Нижнем Поволжье – 1 л/км 2 х с.

Коэффициент стока – показывает, какая доля (%) атмосферных осадков стекает в реки (остальная испаряется). Например, на Кольском полуострове К= 60%, в Калмыкии только 2 %. Для всей суши средний многолетний коэффициент стока (К) равен 35%. Другими словами, 35 % годовой суммы осадков стекает в моря и океаны.

Объем стекающей воды измеряется в кубических километрах. На Кольском полуострове в год осадки приносят 92,6 км 3 воды, а стекает 55,2 км 3 .

Сток зависит от климата, характера почвенного покрова, рельефа, растительности, выветривания, наличия озер и других факторов.

Зависимость стока от климата. Роль климата в гидрологиче­ском режиме суши огромна: чем больше осадков и меньше испа­рение, тем больше сток, и наоборот. При увлажнении больше 100 % сток следует за количеством осадков независимо от вели­чины испарения. При увлажнении меньше 100 % сток уменьшается вслед за испарением.

Однако роль климата не следует переоценивать в ущерб влия­нию других факторов. Если признать климатические факторы решающими, а остальные малозначащими, то мы лишимся возможности регулировать сток.

Зависимость стока от почвенного покрова. Почва и грунты впитывают и накапливают (аккумулируют) влагу. Почвенный покров преобразует атмосферные осадки в эле­мент водного режима и служит средой, в которой формируется речной сток. Если инфильтрационные свойства и водопроницае­мость почвогрунтов невелики, то в них мало попадает воды, боль­ше расходуется на испарение и поверхностный сток. Хорошо обра­ботанная почва в метровом слое может запасать до 200 мм осад­ков, а потом медленно отдавать их растениям и рекам.

Зависимость стока от рельефа. Нужно различать значение для стока макро-, мезо- и микрорельефа.

Уже с незначительных возвышенностей сток больше, чем с при­легающих к ним равнин. Так, на Валдайской возвышенности мо­дуль стока 12, а на соседних равнинах только 6 м/км 2 /с. Еще боль­ший сток в горах. На северном склоне Кавказа он достигает 50, а в западном Закавказье – 75 л/км 2 /с. Если на пустынных равни­нах Средней Азии стока нет, то в Памиро-Алае и Тянь-Шане он достигает 25 и 50 л/км 2 /с. В целом гидрологический режим и вод­ный баланс горных стран иной, чем равнин.

В равнинах проявляется действие на сток мезо- и микрорелье­фа. Они перераспределяют сток и влияют на его темп. На плоских участках равнин сток медленный, почвогрунты насыщены влагой, возможно заболачивание. На склонах плоскостный сток превращается в линейный. Возникают овраги и речные долины. Они в свою очередь ускоряют сток и дренируют местность.

Долины и другие понижения в рельефе, в которых скапливается вода, снабжают грунт водой. Это особенно существенно в зонах недостаточного увлажнения, где почво-грунты не промачиваются и грунтовые воды образуются только при питании за счет речных долин.

Влияние растительности на сток. Растения увеличивают испарение (транспирация) и осушают тем самым местность. Вме­сте с тем они уменьшают нагревание почвы и на 50-70% сокра­щают испарение с нее. Лесная подстилка обладает большой влагоемкостью и повышенной водопроницаемостью. Она увеличивает инфильтрацию осадков в грунт и этим регулирует сток. Раститель­ность содействует накоплению снега и замедляет его таянье, по­этому в грунт просачивается воды больше, чем с поверхности. С другой стороны, часть дождя задерживается листвой и испаряется, не достигнув почвы. Расти­тельный покров противодействует эрозии, замедляет сток и пере­водит его из поверхностного в подземный. Растительность поддер­живает влажность воздуха и этим усиливает внутриматериковые влагообороты и увеличивает количество осадков. Она влияет на влагооборот путем изменения почвы и ее водоприемных свойств.

Влияние растительности различно в разных зонах. В. В. Доку­чаев (1892) считал, что степные леса - надежные и верные регуляторы водного режима степной зоны. В таежной зоне леса осушают местность путем большего, чем на полях, испарения. В степях лесные полосы содействуют накопле­нию влаги путем снегозадержания и уменьшения стока и испаре­ния с почвы.

Различно влияние на сток болот в зонах избыточного и недо­статочного увлажнения. В лесной зоне они являются регулятора­ми стока. В лесостепи и степях их влияние отрицательное, они всасывают поверхностные и грунтовые воды и испаряют их в атмосферу.

Кора выветривания и сток. Песчаные и галечные отложения аккумулируют воду. Нередко по ним фильтруются потоки из отдаленных мест, например, в пустынях с гор. На массивно-кристаллических породах вся поверхностная вода стекает; на щитах подземные воды циркулируют только в трещинах.

Значение озер для регулирования стока. Одним из наиболее мощных регуляторов стока являются крупные проточные озера. Большие озерно-речные системы, подобные Невской или Святого Лаврентия, имеют весьма зарегулированный сток и этим су­щественно отличаются от всех остальных речных систем.

Комплекс физико-географических факторов стока. Все перечисленные выше факторы действуют сово­купно, влияя один на другой в целостной системе географической оболочки, определяют валовое увлажнение территории . Так называется та часть атмосферных осадков, которая за вычетом быстро стекающего поверхностного стока просачивается в почву и аккумулируется в почвенном покрове и в грунте, а за­тем медленно расходуется. Очевидно, что именно валовое увлаж­нение имеет наибольшее биологическое (произрастание растений) и сельскохозяйственное (земледелие) значение. Это наиболее существенная часть водного баланса.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-15

Во многом эта геосфера остается загадочной. Так, развитие космонавтики опровергло «очевидную» истину о нулевой поверхности Мирового океана. Оказалось, что даже в полный штиль водная поверхность имеет свой рельеф. Впадины и холмы с абсолютным превышением в десятки метров накапливаются на расстояниях в тысячи километров, а потому и незаметны. Замечательны пять планетарных аномалий (в метрах): Индийская минус 112, Калифорнийская минус 56, Карибская плюс 60, Северо-Атлантическая плюс 68, Австралийская плюс 78.

Причины таких стабильных аномалий пока не выяснены. Но предполагается, что превышения и понижения поверхности Мирового океана связаны с аномалиями силы тяжести. Многослойной моделью планеты предусматривает рост плотности каждого последующего по глубине слоя. Границы раздела подземных геосфер неровные. Горы поверхности Мохоровичича вдвое выше земных Гималаев. На глубине от 50 до 2900 километров источниками аномалий сил тяжести могут быть зоны фазовых переходов вещества. Направление тяжести благодаря возмущениям отклоняется от радионального. Считается, что на глубине 400 - 900 километров находятся массы пониженной плотности и массы особо плотного вещества. Под положительными аномалиями плотности океанической поверхности располагаются массы повышенной плотности, под впадинами - разуплотнённые массы. может быть использована для объяснения рельефа Мирового океана. Обширность водно-поверхностных аномалий отвечает крупным неоднородностям внутреннего , которые связаны не только с фазовыми переходами вещества, но и с изначально различным веществом протопланетных модулей. В Земле воссоединен и относительно легкий материал лунных модулей и относительно тяжелый материал. В 1955 году на юге США упал метеорит Твин Сити, состоящий из 70 процентов железа и 30 процентов никеля. Но мартенситовой структуры, типичной для подобных метеоритов, в метеорите Твин Сити не обнаружили. Американский ученый Р. Кнокс предположил, что данный метеорит является неизмененным фрагментом планетезимали, из которой, в частности, миллиарды лет назад сформировались планеты . Наличие в глубинах масс вещества, отвечающего метеориту Твин Сити, обеспечит стабильное существование аномалий силы тяжести.

Как было сказано ранее аномалии поверхности Мирового океана и проекций радиационных аномалий в пространственно совпадают. Возможно, что возмущения поля силы тяжести и магнитного поля имеют одну внутреннюю причину, связанную с первичной неоднородностью планеты.

Поверхность Мирового океана тщательно изучается с обитаемых и автоматических спутников. Спутником «Гео-3» над восточным берегом Австралии на расстоянии 3200 километров установлен перепад высоты поверхности океана на 2 м: уровень вод у северного побережья материка выше. Специальный спутник «Сисат», запущенный в 1978 году, измеряет водную поверхность с точностью до 10 сантиметров.

Не менее интересна проблема внутренних волн Мирового океана. В середине XVIII века Б. Франклин во время морского путешествия заметил, что масло в светильнике на качку не реагировало, а в слое под маслом периодически возникала волна. Публикация Б. Франклина стала первым научным сообщением о подводных волнах, хотя само явление было хорошо известно мореплавателям.

Иногда при спокойном ветре и малом волнении корабль внезапно терял ход. Моряки толковали о загадочной «мертвой воде», но только после 1945 года начались систематические исследования этого явления. Оказалось, при полном штиле на глубине бушуют штормы невидан­ной силы: высота подводных волн достигает 100 метров! Правда, частота волн от нескольких минут до нескольких суток, но эти медленные волны пронизывают всю толщу океанических вод.

Не исключено, что именно внутренняя волна стала причиной гибели американской атомной субмарины «Трешер»: лодка была внезапно увлечена волной на большую глубину и была раздавлена.

Одни внутренние океанические волны вызваны приливами (период таких волн равен половине суток), другие - ветром, течениями. Однако таких естественных объяснений уже недостаточно, поэтому многочисленные корабли круглосуточно ведут наблюдения в океане.

Человек всегда старался проникнуть в глубь Мирового океана. Первый спуск в подводном колоколе на реке Тахо зафиксирован в 1538 году. В 1911 году в Средиземном море американец Г. Гартман опустился на рекордную глубину - 458 метров. Экспериментальные подводные лодки достигли 900 метров («Долфин» в 1968 году). Батискафы штурмовали сверхглубины. 23 января 1960 года швейцарец Ж. Пикар и американец Д. Уолш опустились до глубины 10919 метров на дно Марианской впадины. Это не только случаи, демонстрирующие технические и волевые возможности человека, но и прямое погружение в «океан загадок».

За геологическое время наступило солевое равновесие Мирового океана и твердой земной коры. Средняя соленость океанической воды 34,7 промилле, ее колебания 32-37,5 промилле.

Главные ионы Мирового океана (в процентах): CI 19,3534, SO24- 2,707, HCO 0,1427, Вг- 0,0659, F- 0,0013, H3BO3 0,0265, Na+ 10,7638, Mg2+ 1,2970, Са2+ 0,4080, К+ 0,3875, Sr2+ 0,0136/

Океан пополняется ионами из различных источников в результате дегазации глубин планеты, разрушения океанического ложа, ветровой эрозии, биологического кругооборота вещества. Большое число ионов поступает с речным стоком. Вся суша при общем речном стоке в 33 540 кубических километров поставляет свыше двух миллиардов тонн ионов в год.

Водная масса Мирового океана неоднородна. По аналогии с атмосферой ученые стали выделять в Мировом океане объемные границы масс. Но если в атмосфере обычны циклоны и антициклоны диаметром тысяча километров, то в океане вихри в 10 раз мельче. Причины - большая гидростатическая устойчивость водных масс и большое влияние боковых береговых границ; кроме того, различны плотность, вязкость и толщина и океана. Но главное - различные по солености, и загрязненности воды перемешиваются плохо. Внутренние водные течения, ветер и волны создают у поверхности океана однородный слой. Вертикальная стратификация Мирового океана очень устойчива. Но существуют ограниченные «окна» вертикального перемещения вод различной температуры и солености. Особенно важны зоны «апвелинга», где холодные глубинные воды поднимаются к поверхности моря и выносят значительные массы и питательных веществ.

Границы разделов водных масс видны отчетливо с самолетов и космических спутников. Но это только часть границ водных масс. Значительная доля границ скрыта на глубине. К. Н. Федоров обращает внимание на удивительное явление: воды Средиземного моря, изливаясь в придонном слое Гибралтарского пролива, стекают по склонам шельфа и материкового склона, затем отрываются от грунта на глубинах около тысячи метров и в виде слоя толщиной в сотни метров пересекают весь Атлантический океан. В направлении с востока на запад слой средиземноморской воды делится на тонкие прослои, которые благодаря более высокой солености и повышенной температуре отчетливо прослеживаются на глубине 1,5 - 2 километра в Саргассовом море. Аналогично ведут себя воды Красного моря, изливающиеся в Индийский океан. В самом Красном море термальные рудоносные рассолы перекрыты двухкилометровой толщей вод, температура которых ниже 20-30° С. Однако они не перемешиваются. Термальные воды нагреты до 45-58 °С, сильно минерализованы (до 200 граммов на литр) Верхняя граница термальных вод представлена серией резких плотностных ступенек, где происходит тепломассообмен.

Таким образом, водные массы Мирового океана разделены по естественным причинам на изометричные области, слои и тончайшие прослои. На практике эти свойства широко используются при скрытом проходе подводных лодок. Однако это далеко не все. Оказывается, можно без бетонных плотин и загородок искусственно создавать слабо преодолимые границы вод разной солёности и температуры, а это путь к созданию контролируемых зон аквакультуры. Например, известны предложения о создании у берегов Бразилии с помощью насосов искусственного «апвелинга» для «удобрения» поверхностных вод, что повысит возможности .

Единственным, имеющим практическое значение источником, управляющим световым и тепловым режимом водоёмов, является солнце.

Если солнечные лучи, упавшие на поверхность воды, частью отражаются, частью расходуются на испарение воды и освещение того слоя, куда они проникают, а частью поглощаются, то очевидно, что нагревание поверхностного слоя воды происходит только за счёт поглощённой части солнечной энергии.

Не менее очевидно, что законы распределения тепла на поверхности Мирового океана те же самые, что и законы распределения тепла на поверхности континентов. Частные различия объясняются высокой теплоёмкостью воды и большей однородностью воды по сравнению с сушей.

В северном полушарии Мировой океан теплее, чем в южном, потому что в южном полушарии меньше суши, которая сильно нагревает атмосферу, а также открыт широкий доступ к холодной антарктической области; в северном полушарии суши больше, и полярные моря более или менее изолированы. Термический экватор воды находится в северном полушарии. Температуры закономерно убывают от экватора к полюсам.

Средняя температура поверхности всего Мирового океана равна 17°,4, т. е. превышает на 3° среднюю температуру воздуха на земном шаре. Высокая теплоёмкость воды и турбулентное перемешивание объясняют наличие больших запасов тепла в Мировом океане. Для пресной воды она равна I, для морской (солёностью в 35‰) немного меньше, а именно 0,932. В среднем годовом выводе самым тёплым океаном является Тихий (19°,1), затем Индийский (17°) и Атлантический (16°,9).

Колебания температур на поверхности Мирового океана неизмеримо меньше, чем колебания температуры воздуха над материками. Наименьшая достоверная температура, которая наблюдалась на поверхности океана, составляет -2°, наибольшая +36°. Таким образом, абсолютная амплитуда не более 38°. Что касается амплитуд средних температур, то они ещё уже. Суточные амплитуды не выходят за пределы 1°, а годовые амплитуды, характеризующие разность между средними температурами самого холодного и самого тёплого месяцев, колеблются от 1 до 15°. В северном полушарии для моря самый тёплый месяц - август, самый холодный - февраль; в южном полушарии наоборот.

По тепловым условиям в поверхностных слоях Мирового океана различают тропические воды, воды полярных областей и воды умеренных областей.

Тропические воды располагаются по обе стороны от экватора. Тут в верхних слоях температура никогда не опускается ниже 15-17°, а на больших пространствах вода имеет температуру 20-25° и даже 28°. Годовые колебания температур в среднем не превышают 2°.

Воды полярных областей (в северном полушарии их называют арктическими, в южном антарктическими) отличаются низкими температурами, обычно ниже 4-5°. Годовые амплитуды здесь тоже малы, как и в тропиках - всего 2-3°.

Воды умеренных областей занимают промежуточное положение - и территориально, и по своим некоторым особенностям. Часть их, расположенная в северном полушарии, получила название бореальной области, в южном - нотальной области. В бореальных водах годовые амплитуды достигают 10°, а в нотальной области вдвое меньше.

Передача тепла с поверхности «а глубины океана практически осуществляется только конвекцией, т. е. вертикальным движением воды, которое вызывается тем, что верхние слои оказались более плотными, чем нижние.

Распределение температуры по вертикали имеет свои особенности для полярных и для жарких и умеренных областей Мирового океана. Особенности эти можно в обобщённом виде суммировать в форме графика. Верхняя линия представляет вертикальное распределение температур под 3° ю. ш. и 31° з. д. в Атлантическом океане, т. е. служит примером вертикального распределения в тропических морях. Бросаются в глаза медленное понижение температуры в самом поверхностном слое, резкое падение температуры с глубины 50 м до глубины 800 м и затем вновь очень медленное падение с глубины 800 м и ниже: температура здесь почти не меняется, и притом она очень низкая (менее 4°). Эта неизменность температуры на больших глубинах объясняется полным покоем воды.

Нижняя линия представляет вертикальное распределение температур под 84° с. ш. и 80° в. д., т. е. служит примером вертикального распределения в полярных морях. Здесь характерно наличие тёплого слоя на глубине от 200 до 800 м, перекрываемого и подстилаемого толщами холодной воды с отрицательными температурами. Тёплые прослойки, обнаруживаемые и в Арктике, и в Антарктике, образовались в результате погружения вод, принесённых в полярные страны тёплыми течениями, потому что эти воды, вследствие своей более высокой солёности по сравнению с опреснёнными поверхностными слоями полярных морей, оказались плотнее и, следовательно, тяжелее местных полярных вод.

Короче говоря, в умеренных и тропических широтах происходит неуклонное уменьшение температуры с глубиной, только темпы этого уменьшения на разных интервалах различные: наименьшие вблизи самой поверхности и глубже 800-1000 м, наибольшие в промежутке между этими слоями. Для полярных морей, т. е. для Ледовитого океана и южного полярного пространства трёх остальных океанов, закономерность иная: верхний слой обладает низкими температурами; с глубиной эти температуры, повышаясь, образуют тёплую прослойку с положительными температурами, а под этим слоем вновь происходит понижение температур, с переходом их к отрицательным значениям.

Такова картина вертикального изменения температур в Мировом океане. Что же касается отдельных морей, то в них распределение температуры по вертикали нередко сильно уклоняется от тех схем, которые мы установили только что для Мирового океана.

Слоеный пирог в океане

В 1965 г. американский ученый Генри Стоммел и советский ученый Константин Федоров совместно проводили испытания нового американского прибора для измерения температуры и солености вод океана. Работы проводились в Тихом океане между островами Минданао (Филиппины) и Тимор. Прибор опускали на тросе в глубину вод.

Однажды исследователи обнаружили на регистраторе прибора необычную запись измерений. На глубине 135 м, там, где окончился перемешанный слой океана, температура должна была согласно существовавших представлений начать равномерно уменьшаться с глубиной. А прибор зарегистрировал ее повышение на 0,5 °C. Слой воды с такой повышенной температурой имел толщину около 10 м. Затем температура начала уменьшаться.

Вот что написал об этом примечательном наблюдении ученых доктор технических наук Н. В. Вершинский, руководитель лаборатории морских измерительных приборов Института океанологии АН СССР: «Чтобы понять удивление исследователей, надо сказать, что в любом курсе океанографии тех лет о распределении температуры в океане по вертикали можно было прочесть примерно следующее. Первоначально от поверхности вглубь идет верхний перемешанный слой. В этом слое температура воды практически остается неизменной. Толщина перемешанного слоя обычно составляет 60 – 100 м. Ветер, волны, турбулентность, течение все время перемешивают воду в поверхностном слое, благодаря чему ее температура и становится примерно одинаковой. Но возможности перемешивающих сил ограниченны, на какой-то глубине их действие прекращается. При дальнейшем погружении температура воды резко уменьшается. Скачком!

Этот второй слой так и называется – слой скачка. Обычно он невелик и составляет всего 10–20 м. На протяжении этих немногих метров температура воды снижается на несколько градусов. Градиент температуры в слое скачка обычно составляет несколько десятых долей градуса на метр. Этот слой – удивительное явление, которому нет аналога в атмосфере. Он играет большую роль в физике и биологии моря, а также в человеческой деятельности, связанной с морем. Благодаря большому градиенту плотности в слое скачка собираются различные частицы взвеси, планктонные организмы и мальки рыб. Подводная лодка в нем может лежать, как на грунте. Поэтому иногда его называют слоем «жидкого грунта».

Слой скачка представляет собой своеобразный экран: через него плохо проходят сигналы эхолотов и гидролокаторов. Кстати сказать, он не остается всегда на одном месте. Слой перемещается вверх или вниз и иногда с довольно большой скоростью. Ниже слоя скачка располагается слой главного термоклина. В этом третьем слое температура воды продолжает уменьшаться, но не так быстра, как в слое скачка, градиент температуры здесь составляет несколько сотых долей градуса на метр…

В течение двух дней исследователи несколько раз повторяли свои измерения. Результаты были схожи. Записи неопровержимо свидетельствовали о наличии в океане тонких прослоек воды протяженностью от 2 до 20 км, температура и соленость которых резко отличались от соседних. Толщина слоев от 2 до 40 м. Океан в этом районе напоминал слоеный пирог».

В 1969 г. английский ученый Вудс нашел элементы микроструктуры в Средиземном море около острова Мальта. Он сперва использовал для замеров двухметровую рейку, на которую укрепил десяток полупроводниковых датчиков температуры. Затем Вудс сконструировал автономный падающий зонд, который помог четко зафиксировать слоистую структуру полей температуры и солености воды.

А в 1971 г. слоистую структуру впервые обнаружили в Тиморском море и советские ученые на НИС «Дмитрий Менделеев». Затем во время плавания судна по Индийскому океану ученые находили элементы такой микроструктуры во многих районах.

Таким образом, как часто бывает в науке, применение новых приборов для измерения ранее многократно замеренных физических параметров привело к новым сенсационным открытиям.

Ранее температуру глубинных слоев океана замеряли ртутными термометрами в отдельных точках на разных глубинах. Из этих же точек при помощи батометров поднимали с глубины пробы воды для последующего определения в судовой лаборатории ее солености. Затем по результатам измерений в отдельных точках океанологи строили плавные кривые графиков изменения параметров воды с глубиной ниже слоя скачка.

Теперь новые приборы – малоинерционные зонды с полупроводниковыми датчиками – позволили измерить непрерывную зависимость температуры и солености воды от глубины погружения зонда. Их использование дало возможность уловить совсем небольшие изменения параметров водных масс при перемещении зонда по вертикали в пределах десятков сантиметров и фиксировать их изменения во времени за доли секунд.

Оказалось, что везде в океане вся водная масса от поверхности до больших глубин разделена на тонкие однородные слои. Разница в температуре между соседними горизонтальными слоями составляла несколько десятых градуса. Сами слои имеют толщину от десятков сантиметров до десятков метров. Самое поразительное было то, что при переходе из слоя в слой температура воды, ее соленость и плотность менялись резко, скачкообразно, а сами слои устойчиво существуют иногда несколько минут, а иногда несколько часов и даже суток. А в горизонтальном направлении такие слои с однородными параметрами простираются на расстояние до десятка километров.

Первые сообщения об открытии тонкой структуры океана не всеми учеными-океанологами были приняты спокойно и благожелательно. Многие ученые восприняли результаты измерений как случайность и недоразумение.

Действительно, было чему удивляться. Ведь вода во все века была символом подвижности, изменчивости, текучести. Тем более вода в океане, где структура ее чрезвычайно изменчива, волны, поверхностные и подводные течения все время перемешивают водные массы.

Почему же сохраняется такая устойчивая слоистость? Однозначного ответа на этот вопрос пока нет. Ясно одно: все эти замеры не игра случая, не химера – открыто нечто важное, играющее существенную роль в динамике океана. По мнению доктора географических наук А. А. Аксенова, не вполне ясны причины этого явления. Пока объясняют его так: по той или иной причине в толще воды возникают многочисленные довольно четкие границы, разделяющие слои с различной плотностью. На границе двух слоев различной плотности очень легко возникают внутренние волны, которые перемешивают воду. При разрушении внутренних волн возникают новые однородные слои и границы слоев образуются на иных глубинах. Этот процесс повторяется многократно, меняются глубина залегания и толщина слоев с резкими границами, но общий характер водной толщи остается неизменным.

Выявление тонкослойной структуры продолжалось. Советские ученые А. С. Монин, К. Н. Федоров, В. П. Швецов обнаружили, что и глубинные течения в открытом океане также имеют слоистую структуру. Течение остается постоянным в пределах слоя толщиной от 10 см до 10 м, затем его скорость скачкообразно меняется при переходе к соседнему слою и т. д. И тут ученые обнаружили «слоистый пирог».

Значительный вклад в изучение тонкой структуры океана сделали наши океанологи, используя научное оборудование новых среднетоннажных специализированных НИС водоизмещением 2600 т, построенных в Финляндии.

Это НИС «Академик Борис Петров», принадлежащее Институту геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского АН СССР, «Академик Николай Страхов», работающее по планам Геологического института АН СССР, и принадлежащие Дальневосточному отделению АН СССР «Академик М. А. Лаврентьев», «Академик Опарин».

Эти суда получили имена видных советских ученых. Герой Социалистического Труда академик Борис Николаевич Петров (1913–1980) был крупнейшим ученым в области проблем управления, талантливым организатором космической науки и международного сотрудничества в этой области.

Так же закономерно появление имени академика Николая Михайловича Страхова (1900 – .1978) на борту корабля науки. Выдающийся советский геолог внес крупный вклад в изучение осадочных пород на дне океанов и морей.

Советский математик и механик академик Михаил Алексеевич Лаврентьев (1900–1979) получил широкую известность как крупный организатор науки в Сибири и на востоке СССР. Именно он стоял у истоков создания прославленного Академгородка в Новосибирске. В последние десятилетия исследования в институтах Сибирского отделения АН СССР приобрели такие масштабы, что теперь невозможно представить себе общую картину почти в любой области науки без учета работы сибирских ученых.

Из четырех НИС этой серии три (кроме НИС «Академик Опарин») строились для гидрофизических исследований водных масс океанов и морей, исследования океанского дна и слоев атмосферы, прилегающих к поверхности океана. Исходя из этих задач и спроектирован установленный на судах научно-исследовательский комплекс.

Важной составной частью этого комплекса являются погружаемые зонды. В носовой части главной палубы судов этой серии размещены гидрологическая и гидрохимическая лаборатории, а также так называемая «мокрая лаборатория». Научная аппаратура, размещенная в них, включает регистрирующие блоки погружаемых зондов с датчиками электропроводности, температуры и плотности. Причем конструкция гидрозонда предусматривает наличие на нем комплекта батометров для взятия проб воды с различных горизонтов.

На этих судах установлены не только глубоководные узколучевые исследовательские эхолоты, но и многолучевые.

Как рассказал известный исследователь Мирового океана доктор географических наук Глеб Борисович Удинцев, появление этих приборов – многолучевых эхолотов – следует оценить как революцию в деле изучения океанского дна. Ведь на протяжении многих лет наши суда оснащались эхолотами, измерявшими глубины при помощи одного луча, направленного с судна вниз по вертикали. Это позволяло получать двухмерное изображение рельефа океанского дна, его профиль по маршруту движения судна. Используя большой массив данных, собранный при помощи однолучевых эхолотов, до сих пор составлялись карты рельефа дна морей и океанов.

Однако построение карт по профилям дна, между которыми нужно было пролагать линии равных глубин – изобаты, зависело от умения картографа-геоморфолога или гидрографа создавать пространственное трехмерное изображение, базируясь на синтезе всей доступной геолого-геофизической информации. Понятно, что при этом карты рельефа океанского дна, служившие затем основой для всех других геологических и геофизических карт, содержали много субъективного, что особо проявлялось при их использовании для разработки гипотез происхождения дна морей и океанов.

Положение существенно изменилось с появлением многолучевых эхолотов. Они позволяют принимать отраженные дном звуковые сигналы, посланные эхолотом, в виде веера лучей; охватывающих полосу поверхности дна шириной, равной двум глубинам океана в точке измерения (до нескольких километров). Это не только намного повышает производительность исследований, но, что особенно важно для морской геологии, можно с помощью электронно-вычислительной техники тут же представлять трехмерное изображение рельефа на дисплее, а также графически. Таким образом, многолучевые эхолоты позволяют получать детальные батиметрические карты при сплошном площадном покрытии дна приборной съемкой, сводя долю субъективных представлений до минимума.

Первые же рейсы советских НИС, оснащенных многолучевыми эхолотами, сразу же показали преимущества новых приборов. Стало ясно их значение не только для выполнения фундаментальных работ по картографированию дна океанов, но и как средства активного управления исследовательскими работами в качестве приборов своего рода акустической навигации. Это дало возможность активно и с минимальными затратами времени выбирать места для геологических и геофизических станций, контролировать движение буксируемых над дном или по дну приборов, производить поиск морфологических объектов дна, например минимальных глубин над вершинами подводных гор, и т. п.

Особенно эффективным по реализации возможностей многолучевого эхолота был рейс НИС «Академик Николай Страхов», проведенный в период с 1 апреля по 5 августа 1988 г. в экваториальной Атлантике.

Исследования велись по полному комплексу геолого-геофизических работ, но главным было многолучевое эхолотирование. Для исследований был выбран экваториальный участок Срединно-Атлантического хребта в районе о. Сан-Паулу. Этот малоизученный район выделялся своей необычностью по сравнению с другими участками хребта: обнаруженные здесь магматические и осадочные породы неожиданно оказались необычайно древними. Предстояло выяснить, отличается ли этот участок хребта от других и по остальным своим характеристикам, а прежде всего – по рельефу. Но для решения этого вопроса необходимо было иметь чрезвычайно детальную картину подводного рельефа.

Такая задача и была поставлена перед экспедицией. В течение четырех месяцев велись исследования с интервалами между галсами не более 5 миль. Они охватили обширную область океана шириной с востока на запад до 700 миль и с севера на юг до 200 миль. В результате выполненных исследований стало очевидным, что экваториальный сегмент Срединно-Атлантического хребта, заключенный между разломами 4° на севере и о. Сан-Паулу на юге, действительно имеет аномальное строение. Обычные для остальных частей хребта (к северу и к югу от изучавшейся области) структура рельефа, отсутствие мощного осадочного покрова и характеристики магнитного поля пород оказались здесь характерными только для узкой осевой части сегмента шириной не более 60–80 миль, получившей название Петропавловского хребта.

А то, что считалось ранее склонами хребта, оказалось обширными плато с совершенно иным характером рельефа и магнитного поля, с мощным осадочным покровом. Так что, видимо, происхождение рельефа и геологическое строение плато являются совершенно иным, чем у Петропавловского хребта.

Значение полученных результатов может оказаться очень важным для разработки общих представлений о геологии дна Атлантического океана. Однако предстоит многое осмыслить и проверить. А для этого необходимы новые экспедиции, новые исследования.

Следует особо отметить оборудование для исследования водных масс, установленное на НИС «Арнольд Веймер» водоизмещением 2140 т. Это специализированное НИС построено финскими корабелами для АН ЭССР в 1984 г. и названо в честь видного государственного деятеля и ученого ЭССР президента АН ЭССР в 1959–1973 гг. Арнольда Веймера.

В числе судовых лабораторий – три физики моря (гидрохимическая, гидробиологическая, морской оптики), вычислительный центр и ряд других. Для проведения гидрофизических исследований на судне имеется комплект регистрирующих измерителей течения. Сигналы от них принимаются установленным на судне гидрофонным приемником и передаются в систему регистрации и обработки данных, а также записываются на магнитную ленту.

Для этой же цели служат свободно плавающие извещатели течения фирмы «Бентос» для регистрации значений параметров течения, сигналы от которых также принимаются судовым приемным устройством.

На судне установлена автоматизированная система отбора проб с различных горизонтов и замера гидрофизических и гидрохимических параметров с помощью исследовательских зондов с акустическими измерителями течения, датчиками содержания растворенного кислорода, концентрации водородных ионов (pH) и электропроводности.

Гидрохимическая лаборатория оснащена высокоточной аппаратурой, позволяющей проводить анализы проб морской воды и донных отложений на содержание микроэлементов. Для этой цели предназначены сложные и точные приборы: спектрофотометры различных систем (в том числе атомно-абсорбционный), флуоресцентный жидкостный хроматограф, полярографический анализатор, два автоматических химических анализатора и др.

У гидрохимической лаборатории расположена сквозная шахта в корпусе размером 600X600 мм. Из нее можно забирать морскую воду из-под судна и производить спуск приборов в воду при неблагоприятных метеоусловиях, не позволяющих использовать в этих Целях палубные устройства.

В оптической лаборатории имеются два флуорометра, двухлучевой спектрофотометр, оптический многоканальный анализатор и программируемый многоканальный анализатор. Такое оборудование позволяет ученым проводить широкий спектр исследований, связанных с изучением оптических свойств морской воды.

В гидробиологической лаборатории, помимо стандартных микроскопов, есть планктонный микроскоп «Олимпус», специальное оборудование для проведения исследований с помощью радиоактивных изотопов: сцинтиляционный счетчик и анализатор частиц.

Особый интерес представляет судовая автоматизированная система регистрации и обработки собранных научных данных. В ВЦ размещена мини-ЭВМ венгерского производства. Эта ЭВМ двухпроцессорной системы, то есть решение задач и обработка экспериментальных данных производится в ЭВМ параллельно по двум программам.

Для автоматизированной регистрации собранных экспериментальных данных, поступающих от многочисленных приборов и устройств, на судне смонтированы две кабельные системы. Первая – радиальная кабельная сеть для передачи данных из лабораторий и мест проведения измерений на главный коммутационный пульт.

На пульте можно подсоединить линии измерения к любому контакту и вывести поступающие сигналы на любую судовую ЭВМ. Распределительные коробки этой линии установлены во всех лабораториях и на рабочих площадках у лебедок. Вторая кабельная сеть – резервная для подключения новых приборов и устройств, которые будут установлены на судне в будущем.

Прекрасная система, а ведь эта сравнительно мощная и разветвленная система сбора и обработки данных с помощью ЭВМ так удачно размещена на небольшом среднетоннажном НИС.

НИС «Арнольд Веймер» по составу научного оборудования и возможностям проведения многоплановых исследований является образцовым для среднетоннажного НИС. При его постройке и оснащении состав научного оборудования был тщательно продуман учеными АН ЭССР, что значительно повысило эффективность проведения исследовательских работ после ввода судна в эксплуатацию.

Из книги Жизнеобеспечение экипажей летательных аппаратов после вынужденного приземления или приводнения (без иллюстраций) автора Волович Виталий Георгиевич

Из книги Жизнеобеспечение экипажей летательных аппаратов после вынужденного приземления или приводнения [с иллюстрациями] автора Волович Виталий Георгиевич

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина автора Кондрашов Анатолий Павлович

Из книги Зачарованные острова Галапагосы автора фон Эйбл-Эйбесфельдт Ирениус

Из книги автора

Где больше бактерий – в океане или в городской канализации? По данным английского микробиолога Томаса Кертиса, миллилитр океанской воды содержит в среднем 160 видов бактерий, грамм почвы – от 6400 до 38 000 видов, а миллилитр сточных вод из городской канализации, как ни

Из книги автора

Эдем в Тихом океане На островах Галапагос решено создать биологическую станцию! Это радостное известие я получил весной 1957 года, когда готовился к экспедиции в Индо-Малайскую область. Международный союз охраны природы и ЮНЕСКО предложили мне отправиться на