Движение вод Мировго океана, фото

Движение вод Мирового океана. Урок 21

Вся толща вод Мирового океана постоянно перемешивается и движется. Движение вод Мирового океана вызывают ветры, гравитационные силы Луны, Земли и Солнца, сейсмические толчки, разность плотности участков воды, вызванная физическими причинами и др. Эти миграции делят на четыре типа: течения, перемешивание, волнения и одиночные волны.

Движение вод Мирового океана: конвективное перемешивание

Воды Мирового океана перемешиваются как на молекулярном, так и на более высоком уровнях, в горизонтальном и вертикальном направлениях. Но в географии интересен вертикальный тип перемешивания – конвекция. Она обусловлена уменьшением плотности воды с глубиной.



Основная причина – повышение плотности поверхностного слоя воды в результате охлаждения или повышения концентрации солей. Конвекция обеспечивает проникновение кислорода на глубину и вынос питательных веществ на поверхность.

В областях повышенного давления (уровня) воды частично происходит опускание (даунвеллинг) относительно тёплой воды на глубину. С другой стороны, в местах с пониженным давлением (уровнем воды) холодная глубинная вода поднимается (апвеллинг), что существенно охлаждает поверхность океана.

Именно процессы конвекции являются основной причиной движения вод Мирового океана. Однако реальные процессы конвекции существенно усложняются из-за воздействия множества других факторов.

Общая циркуляция Мирового океана – течения

Океанические течения, или циркуляция (движение) вод Мирового океана – планетарное явление природы. Огромные массы воды постоянно переносятся на многие тысячи километров. Но в отличие от стабильных речных потоков, морские течения могут расширяться и ослабевать, менять и даже поворачивать вспять своё «русло».

Течения – поступательные движения воды, они наблюдаются по всей её толщине и делятся на поверхностные, глубинные и придонные. Они обеспечивают перераспределение тепла между низкими и высокими широтами.

Общая схема поверхностных течений Мирового океана, фото

Система течений в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах имеет ряд общих черт:

  • в них существуют замкнутые системы течений, называемые круговоротами. Круговорот течений в Северном полушарии происходит по часовой стрелке и называется антициклоническим, в Южном – по часовой (циклонический);
  • пассатные ветры вызывают движение вод, называемых пассатными (Северным и Южным пассатными течениями), которые есть во всех трёх океанах. Только в Индийском они сдвинуты к югу от экватора под действием муссонов. В зоне слабых ветров находится Экваториальное или Межпассатное противотечение, идущее навстречу двум своим соседям на севере (Северному пассатному) и на юге (Южному пассатному). Необычно ведёт себя только Сомалийское течение (аналог Куросио и Гольфстрима в Индийском океане). Летом (июнь-сентябрь), когда дует юго-западный муссон, Экваториальное противотечение исчезает, а Сомалийское узкой струёй, более быстрой, чем Гольфстрим, устремляется на север, формируя на своей западной периферии мощный подъём холодных глубинных вод на поверхность (апвеллинг).
  • во всех океанах обнаружены экваториальные подповерхностные противотечения. Это течения Михаила Ломоносова в Атлантическом, Таунсенда Кромвелла в Тихом и Бориса Тареева в Индийском океанах;
  • вся система планетарных круговоротов на юге связывается воедино самым мощным в Мировом океане Антарктическим циркумполярным течением (старое название – течение Западных Ветров).
Движение вод Мирового океана: карта течений Атлантического океана, фото
Течения Атлантического океана

Это интересно!

Конвективное движение океанических вод время от времени претерпевает существенные сбои из-за того, что оно недостаточно устойчиво и подвержено мощному воздействию атмосферных ветров.

В наиболее неблагоприятных условиях температура воды на поверхности океана повышается на длительный период и может достигать 30 º С. Такое явление получило называние Эль-Ниньо, так как оно начинается зимой и с давних времен ассоциировалось с ежегодно отмечаемым рождением младенца Иисуса. Оно выражается в сбое «функционирования»экваториальных течений. 

Приостановка экваториальных течений тут же «выключает» механизм генерации колебаний. Одновременно прекращаются процессы вертикального перемешивания воды в прибрежных районах (апвеллинг и даунвеллинг), а температура поверхности океана резко возрастает.

Это явление наступает раз в 3-8 лет и становится причиной катастроф на западном побережье Южной Америки. В районе Перу холодное течение сменяется движущейся с запада к берегу Перу тёплой водной массой, апвеллинг ослабевает,  рыба гибнет без питания, а западные ветры приносят в пустыни влажные воздушные массы, ливни, вызывающие даже наводнения. Это приводит к голоду, вспышке заболеваний у людей и животных, к гибели растений и др. 

 

Общую циркуляцию вод Мирового океана вызывают климатические факторы. Касательное напряжение ветра и неравномерно распределённое над океаном атмосферное давление не воздействуют на изменение свойств морской воды, но вызывают их движение. Термохалинные (температуры и солёности) силы, действуя на поверхности, формируют основные свойства главнейших водных масс, которые из-за различий в своей плотности вовлекаются в циркуляцию.



На форму элементов общей циркуляции в отдельных океанах оказывают значительное влияние и два других фактора: характер берегов материков и рельеф дна океана.

Течения характеризуются тремя параметрами: направлением, скоростью и расходом.

  • Направление течения измеряется в градусах и указывает, куда перемещается поток воды.
  • Скорость течения измеряется в м/с или в узлах (1 узел = 0.5144 м/с или 1 морская миля (1852 м) в час).
  • Расход – в кубических метрах в секунду или свердрупах (1 св = 1 млн. м 3 сек –1 ).

Вертикальные движения масс воды при исследовании морских течений обычно не учитываются.

Классификации течений

По физической природе возникновения течения делят на ветровые и термохалинные. Потоки, вызванные энергией ветров, в свою очередь подразделяют на дрейфовые (появляющиеся в верхнем слое океанических вод под действием постоянных ветров) и градиентные (обусловленные горизонтальным градиентом давления, появляющегося в результате ветрового рельефа поверхности океана).

Существует классификация по зонам размещения. Характерным зональным течением является Антарктическое циркумполярное (АЦТ). Меридиональные течения, направление которых близко к северному либо южному, связывают зональные в единую систему и, в свою очередь, подразделяются на западные пограничные и восточные пограничные.

Карта течений Тихого океана, фото
Движение вод Мирового океана: течения Тихого океана

Отдельные течения в горизонтальной плоскости называют противотечениями, направление которых противоположно соседним течениям, а в вертикальной плоскости – подповерхностными или глубинными противотечениями. В особый тип выделяются экваториальные течения, приуроченные к узкой экваториальной полосе.

В зависимости от временного изменения направления течения делят на постоянные, которые меняют направление менее чем на 90°, и переменные, которые меняют направление в противоположную сторону. Большая часть известных крупных течений относится к постоянным. Переменными являются муссонные течения северной части Индийского океана.

Течения, которые не изменяются во времени, называют установившимися, а течения, которые изменяются во времени – неустановившимися.

Карта течений Индийского океана, фото
Течения Индийского океана

По характеру переносимых океанологических характеристик различают тёплые и холодные течения.

Под холодными течениями понимают потоки, переносящие холодную воду в более тёплую окружающую среду (течения, направленные от полюсов к экватору). Под тёплыми течениями понимают потоки, переносящие тёплую воду в более холодную окружающую среду (течения, направленные от экватора к полюсам).

В зависимости от характера движения течения классифицируют на меандрирующие, прямолинейные, циклонические и антициклонические. Если у основного потока есть постоянные изгибы, как у Гольфстрима, то течение называют меандрирующим. Такие волнообразные изгибы возникают из-за влияния рельефа дна и гидродинамической неустойчивости самого течения. Прямолинейными являются пассатные течения.

Циклонические течения – это круговые потоки, направленные в Северном полушарии против часовой стрелки, а в Южном полушарии – по часовой. Круговые потоки, направленные в Северном полушарии по часовой стрелке, а в Южном – против, называются антициклоническими.

Основной классификацией в теории течений является генетическая классификация, основанная на факторах или силах, вызывающих морские течения. В соответствии с ними различают:

  1. Градиентные течения, обусловленные горизонтальным градиентом гидростатического давления, возникающим при наклоне поверхности моря относительно изопотенциальной поверхности, то есть поверхности, где сила тяжести везде перпендикулярна. В зависимости от причин, создающих наклон поверхности моря, в группе градиентных течений выделяют:

а) Сгонно-нагонные течения, обусловленные сгоном и нагоном вод под действием ветра;

б) Бароградиентные, связанные с изменениями атмосферного давления;

в) Стоковые, вызванные повышениями уровня у берегов и в устьевых участках рек береговым стоком;

г) Плотностные (конвекционные), обусловленные горизонтальным градиентом плотности воды.

  1. Ветровые, причина которых в совместном воздействии влекущего действия ветра и наклона уровня, вызванного непосредственным действием ветра и перераспределением плотности, и дрейфовые, обусловленные только влекущим действием ветра.
  2. Приливные, спровоцированные приливными волнами.

География течений

В связи с весьма сложными процессами образования течений, связанными с:

  • взаимодействием океана и атмосферы;
  • воздействием приливообразующих сил;
  • влиянием отклоняющей силы вращения Земли (силы Кориолиса);
  • силы внутреннего трения;
  • наличия континентов

установить точное соответствие между действующими силами и течением в настоящее время практически невозможно.

Поэтому на карты течений на поверхности океанов и морей следует смотреть как на схемы, дающие общую или преобладающую картину течений. Истинные течения в каждый конкретный момент могут значительно отличаться от приводимых на карте – и тем больше, чем меньше устойчивость течений.

Чтобы лучше отразить истинную картину течений, необходимо строить их карты по месяцам, а ещё лучше – по типам атмосферной циркуляции.

Описание начнём с больших субтропических круговоротов, существующих во всех трёх океанах. Низкоширотные ветви круговорота образованы Северным и Южным пассатными течениями. Это широкие (до 2 тыс. км) и относительно устойчивые течения со скоростью 20-50 см/с. Но скорость их может достигать и 100 м/с. Во всех океанах, приблизительно между экватором и тропиками, эти течения направлены с востока на запад.

Гольфстрим и Куросио – западные ветви субтропических круговоротов Северного полушария. Это сравнительно узкие (100-150 км) и быстрые потоки, которые прижимаются к берегу вблизи места зарождения, а в умеренных широтах поворачивают в открытый океан.

Основная масса вод Гольфстрима и Куросио движется на восток и в дальнейшем формирует, соответственно, Северо-Атлантическое и Северо-Тихоокеанское течения. Они частично питают круговороты северных широт и дают начало неустойчивым восточным течениям (Португальскому, Канарскому – в Атлантике, Калифорнийскому – в Тихом океане).

В Южном полушарии субтропические круговороты ещё грандиознее, но их западные ветви (Бразильское и Восточно-Австралийское течения) намного слабее аналогичных течений на севере (Гольфстрим и Куросио). Кроме того, восточная ветвь круговорота в Тихом океане – холодное Перуанское течение (его ещё называют течением Гумбольда) – оказывается интересным исключением: оно самое сильное и узкое среди течений у восточных берегов океана. На западе Индийского океана выделяется сильное течение мыса Игольного (иногда его называют Агульясовым), который противостоит слабому и размытому Западно-Австралийскому течению на востоке.

Водоворот Наруто, фото
Водоворот Наруто.
Автор: Hellbuny~commonswiki

Самое замечательное течение Мирового океана –Антарктическое циркумполярное . Это мощный и глубокий (2500-3000 м) поток в океане. Двигаясь со скоростью 25-30 м/с, он замыкает южные субтропические круговороты.

Круговороты умеренных и высоких широт чётко выражены в северной части океана, особенно Атлантического. Мощность Северо-Атлантического и Северо-Тихоокеанского течений определяет интенсивность всего круговорота. В Атлантике система течений очень сложная, на них оказывает влияние свободный обмен с Северным Ледовитым океаном и сложная конфигурация дна.

Движение вод Мирового океана: Лабрадорское течение, фото
Лабрадорское течение.
Автор: Dschwen

Строго говоря, существует не один, а несколько круговоротов. Все они располагаются к северо-западу от Северо-Атлантического течения, которое отдаёт часть своих вод сначала тёплому течению Ирмингера, а затем севернее – Западно-Шпицбергенскому. Далее оно заходит в Северный Ледовитый океан под названием Норвежского. Благодаря этим тёплым течениям в Исландии, на Шпицбергене и северном побережье Скандинавии необычно мягкие для этих широт зимы. Вдоль Гренландии из Северного Ледовитого океана пробирается холодное Восточно-Гренландское течение, замыкающее в Атлантике все круговороты умеренных и полярных широт.Самая южная ветвь круговорота – холодное Лабрадорское течение – проникает далеко на юг, где встречается с Гольфстримом.

В Тихом океане выделяются два достаточно чётких кольца: в заливе Аляска и Беринговом море. Западная ветвь круговорота в виде холодных течений Камчатского и Ойясио спускается на юг, охлаждая побережье всего Дальнего Востока. Роль Северо-Тихоокеанского течения не столь высока, как у Северо-Атлантического, так как на севере Тихого океана материковые границы заставляют тёплые течения поворачивать на юг.

Схема круговоротов течений, фото
Общая схема круговоротов.
Автор: Ingwik~commonswiki

Субполярные круговороты вблизи Антарктиды очень слабы и неустойчивы. Они существуют только во врезанных в сушу морях Росса, Беллингсгаузена и Уэделла. Южная ветвь круговорота – прибрежное Антарктическое течение –неустойчиво и имеет малые скорости (около 2 м/с, редко до 25 м/с).

Наиболее динамичной в Мировом океане является зона экватора и тропиков.

Движение вод Мирового океана: волнение

Волнение – колебательное движение вод Мирового океана, возникающее при воздействии ветра на поверхность воды и охватывающее только поверхностные водные массы. Появляется из-за нарушения равновесия уровенной поверхности и стремления силы тяжести его восстановить. Волны, существующие под непосредственным воздействием этих сил, называются вынужденными. А волны, продолжающиеся  после исчезновения силы – свободными (инерционными).

В поперечном разрезе волны выделяют:

  • гребень – наивысшую точку волнового профиля;
  • подошву – низшую точку волнового профиля;
  • высоту волны – расстояние от подошвы до гребня;
  • длину волны – расстояние между двумя гребнями или подошвами;
  • крутизну волны – отношение высоты волны к половине её длины.
Движение вод Мирового океана, элементы волны, фото
Основные элементы волны

Скорость волны – расстояние, пробегаемое гребнем в единицу времени. При волнении вода колеблется на месте. Примером может служить хлебное поле: волны бегут по нему, колосья совершают орбитальные движения, но сами растения остаются на месте.

Различают несколько стадий развития ветрового волнения.

  • При малых скоростях ветра (0,5 м/с), пульсаций атмосферного давления в турбулентном потоке воздуха возникают капиллярные волны (рябь). Они появляются при каждом порыве ветра, движутся во всех направлениях и быстро затухают. Те из них, что движутся в направлении ветра, увеличиваются в размерах и превращаются в гравитационные волны.
  • Гравитационные волны. При усилении ветра устанавливается волнение. Волны находятся под действием энергии ветрового потока, а турбулентные пульсации давления и поверхностное натяжение для них становятся несущественными силами. Они образуют параллельные ряды, т.е. становятся двухмерными, имея только два измерения – длину и высоту.
  • Когда скорость ветра и движение волны выравниваются, волны перестают расти в высоту, достигая своего максимального значения. Такое волнение называется вынужденным восстановившимся. При этом волны становятся трёхмерными.
  • При затухании ветра образуются волны зыби – длинные пологие волны (длиной в сотни и высотой в несколько метров).

В реальных условиях ветровые волны носят смешанный характер, а сами волны трёхмерны.

Движение вод Мирового океана: волны ряби, фото
Волны ряби
Волны зыби. фото
Волны зыби

Средняя высота ветровых волн равна 4-5 м, длина – 150-200 м. Наибольшие ветровые волны образуются в Южном полушарии, у берегов Антарктиды, где дуют постоянные западные ветры. Здесь волны достигают 30-35 м в высоту и 400 м в длину. Тут практически отсутствуют условия для торможения ветра (нет суши), и поэтому в течение года скорость ветра здесь наибольшая. Недаром эти районы получили название «ревущие сороковые».

В Северном полушарии наибольшие ветровые волны возникают на 40-45° с.ш. в Тихом и Атлантическом океанах. В этих районах наблюдались волны высотой в 34 м, длиной около 800 м. Высокие ветровые волны могут возникать в Аравийском море и в Бенгальском заливе.

Интересно!

Образное выражение «девятый вал» появилось в древности. Люди заметили, что ветровые волны неодинаковы по своим характеристикам. Они могут догонять друг друга и объединяться (интерферировать), и тогда появляется высокая волна, опасная для мореплавателей. Но то, что она именно девятая по счёту, это просто поверье. У римлян она называлась «десятым валом», а у древних греков «третьим валом». 

О. Айвазовский "Девятый вал", фото
О. Айвазовский «Девятый вал».
Автор фото: DcoetzeeBot

В настоящее время волны фиксируют при помощи аппаратуры. При её отсутствии пользуются приблизительной оценкой шкалы волнения в баллах. Шкала включает 10 уровней, причём 0 баллов соответствует зеркально-гладкому морю, а максимальная степень волнения (9 баллов) соответствует высоте волн, превышающей 11 м.

Не следует смешивать приведенную шкалу силы волнения с широко известной шкалой состояния поверхности моря Бофорта. Последняя была разработана для оценки силы ветра по состоянию поверхности моря и даёт представление только о видимом состоянии моря при ветрах разной силы.

Шкала оценки волнения

Высота волны, м Оценка волнения – балл
0 Штиль – 0
<0,25 Слабое – 1
0,25-0,75 Умеренное – 2
0,75-1,25 Умеренное – 3
1,25-2,0 Значительное – 4
2,0-3,5 Значительное – 5
3,5-6,0 Сильное – 6
6,0-8,5 Сильное – 7
8,5-11,0 Очень сильное – 8
> 11,0 Исключительное – 9

Поведение ветровых волн у побережья

При подходе к побережью ветровые волны подвергаются деформации и преломлению вследствие уменьшения глубины и увеличения трения о дно. Их элементы изменяются, а непосредственно у берега или в некотором удалении от него волны разрушаются. Поведение волн у побережья зависит от береговой черты и характера изменения рельефа дна.

Если берег отвесный и углублённый, причём глубина моря у берега больше полудлины волны, волна при подходе к нему практически не изменяет своих элементов. Достигая берега, она отражается. Отражённая волна интерферирует (объединяется) с набегающими волнами, в результате чего образуется система стоячих волн: при этом наблюдается то более или менее резкий подъём воды – всплеск, то понижение уровня ниже среднего положения.

Так как в рассматриваемом случае происходит лишь частичное разрушение волны и изменяется направление её движения, сила удара (давление) оказывается относительно небольшой. Наибольшее давление отмечается примерно на уровне подошвы волны.

Сила удара (давление) оказывается значительно большей, когда волны при набегании на берег полностью разрушаются. Это наблюдается у приглубых, но изрезанных берегов, особенно при наличии отдельных скал, выступающих в море. Набегая на изрезанный берег, волна не отражается, а обрушивается на него всей массой, отдавая всю свою энергию и разрушаясь.

Движение вод Мирового океана: разрушение волны о берег, фото
Полное разрушение волны о берег

При этом сила удара волны оказывается настолько большой, что вызывает разрушение берега и береговых сооружений. По результатам измерений у берегов океана она достигает около 38 т/м2, а во внутренних морях – около 15 т/м2.

Более слабому воздействию подвергается пологий берег, так как подходящие волны обычно разрушаются раньше, чем достигнут береговой линии. Однако сами волны подвергаются значительным изменениям при подходе именно к пологому берегу.

Как бы беспорядочно ни было волнение вдали от берегов, при выходе на мелководье оно становится более упорядоченным. Волны распространяются по мелководью более или менее правильными параллельными грядами. Независимо от положения фронта волны, с приближением к берегу в открытом море фронт волны стремится занять положение, параллельное береговой черте.

Волнение у пологого берега , фото
Волны у пологого берега

У пологого берега волна «чувствует» дно. От трения нижняя часть слоя жидкости тормозится, а гребень волны продолжает движение, наклоняется вперёд и опрокидывается. Так возникает прибой. На берег набегает пенистый водяной вал, а ему навстречу с берега стекает вода предыдущей волны.

Волна с опрокидывающимся гребнем, фото
Движение вод Мирового океана

Опрокидывание гребней происходит не только у уреза воды, но и вдали от него. Глубина, на которой происходит опрокидывание гребней, зависит от многих факторов: длины и крутизны волны, крутизны склона дна, направления ветра по отношению к берегу, наличия течений и т.п.

Движение вод Мирового океана: нагонные и сгонные волны

Под действием устойчивых ветров наблюдаются явления нагонов и сгонов вод. Нагон обычно образуется тогда, когда ветер дует к берегу. Сгон развивается при устойчивом и достаточно сильном ветре с берега. В этом случае с глубины нескольких десятков метров, а иногда 200-300 м, поднимаются более холодные воды, богатые питательными элементами. Это так называемый апвеллинг.

Нагонные волны в Санкт-Петербурге, фото
Нагонные волны в Санкт-Петербурге

Вода поднимается очень медленно, 1-3 м в сутки. Подъём обычно происходит в узкой прибрежной зоне, но его влияние распространяется на обширные прилегающие акватории. Апвеллинг развивается под воздействием сгоняющего ветра и отклоняющего влияния суточного вращения Земли на движущуюся водную массу.

В Северном полушарии это отклонение вправо, если смотреть по направлению течения, в Южном – влево. В результате у одного края течения накапливаются излишки воды с последующим погружением, у противоположного – образуется недостаток.

Нагонная волна в Амазонке, фото
Нагонная волна в Амазонке – самая длинная волна в мире

Если течение в Северном полушарии движется так, что берег находится справа, то у берега происходит накопление, динамический нагон вод. Если же берег слева от течения, поверхностная вода уходит в открытый океан, а у берега создаётся недостаток воды и развивается компенсационный подъём вод с глубины.

В Мировом океане апвеллинг наблюдается у побережья Северо-Западной и Юго-Западной Африки, у западных берегов Северной и Южной Америки в тропических и частично субтропических широтах. Кроме того, у западного берега Индии, восточного берега Сомали, у Мозамбика, над банкой Кампече и в некоторых других местах отмечается сезонный апвеллинг, наиболее интенсивный летом, при усилении течений.

Зоны апвеллинга в Мировом океане, фото
Зоны апвеллинга в Мировом океане

Глубинные воды, богатые биогенными веществами, выходя к поверхности в освещённую, эвфотическую зону, дают возможность увеличить продуктивность водной массы, так как при этом возрастает количество первичной продукции. Фитопланктон в процессе жизнедеятельности переводит неорганические соединения в органические – первичную продукцию, которая служит началом дальнейшего развития биоты, первым звеном пищевых цепей. Кроме того, фитопланктон производит кислород, обеспечивающий жизнь не только в океане, но и на всей Земле. Поэтому образно океан можно назвать «лёгкими планеты» – он передаёт в атмосферу гораздо больше кислорода, чем леса всей суши.

Одиночные волны

Движение вод Мирового океана – это и одиночные волны, образующиеся во всей массе воды. Они формируются в результате изменения давления, действия приливных сил и землетрясений. Их разделяют на:

  • барические;
  • цунами;
  • приливные.

Барические волны появляются, когда над поверхностью моря проходят циклоны с очень низким давлением в центре. На поверхности возникают выпуклости высотой до 1 м. Они называются циклоническими барическими волнами.

Иногда в океане наблюдаются одиночные гигантские волны, природа которых пока неизвестна. Гигантские волны отмечались у южных берегов Африки, они стали причиной катастроф нескольких судов. Волны-убийцы, или блуждающие волны  – одиночные волны высотой более 20 м.

Цунами

При землетрясениях, подводных извержениях вулканов, схождении грандиозного подводного оползня возникают сейсмические волны – цунами. Установлено, что цунами возникают при силе подземного толчка больше 6 баллов и расположении центра на глубине до 40 км.

Движение вод Мирового океана: цунами, фото
Цунами

При подводных землетрясениях образуется три вида волн:

  • собственно цунами – длинные волны,
  • сейсмические волны в земной коре,
  • акустические волны в воде.

Наибольшую скорость имеют, естественно, сейсмические волны. По ним и судят о приближении цунами. Акустические волны распространяются со скоростью, близкой к звуковой, и воспринимаются на кораблях как удары, часто приписываемые столкновению с мелью (в таких случаях «мели» часто наносились на карты, но впоследствии не подтверждались промерами).

Цунами у берега, фото
Цунами у берега

В открытом океане цунами незаметны, они имеют длину в 200-300 км (до 1000 км) и высоту 1-2 м. Распространяются цунами со скоростью 400-800 км/ч. При подходе к берегу высота волны резко увеличивается. Максимальная зафиксированная высота цунами была равна 85 м. Перед приходом цунами вода отступает от берега на сотни метров, иногда на несколько километров. Чем дальше отступает вода от берега, тем большей высоты волна придёт на берег.

За последние тысячелетия было зафиксировано около 1000 катастрофических цунами, причём большая их часть приходится на северо-запад Тихого океана. Бороться с цунами невозможно. Существуют только службы оповещения населения о подходе волны. Сначала такая служба была создана в Японии, затем в США, а после курило-камчатского цунами и в России.

Движение вод Мирового океана: приливы

Приливами (приливными колебаниями уровня) в Мировом океане называются динамические и физико-химические процессы в водах морей и океанов, вызванные приливообразующими силами Луны и Солнца. Приливы наблюдаются не только в водной оболочке Земли. Установлены приливные деформации твёрдого тела Земли и приливные колебания атмосферы. Действие приливов сказывается в изменениях некоторых характеристик высоких слоёв атмосферы и глубинных слоёв океанов. С приливами в атмосфере и гидросфере связаны также электромагнитные явления.

Отлив и прилив, фото
Отлив и прилив.
Автор: Panoramio

На Земле приливы существовали задолго до того, как появились океаны. И даже до того, как образовалась Луна, которая отчасти управляет ими. Притяжение Солнца порождало огромные приливы на поверхности Земли еще в те времена, когда она представляла собой расплавленную массу. Согласно одной из теорий, даже образование Луны связывается с отрывом от Земли в результате сильного прилива части расплавленной массы.

В начале своего космического путешествия Луна была намного ближе к Земле, чем теперь. И в то время, когда земные испарения, сконденсировавшись во влагу, образовали океаны, приливы, порождаемые Луной, достигали огромной высоты. Они обрушивались на острова-континенты, меняя их очертания и вымывая из твёрдых земных пород соль и другие химические вещества, которые теперь содержатся в морской воде.

Движение вод Мирового океана: сизигий, фото
Сизигий.
Автор: Lookang

По мере того как Луна отдалялась от Земли, приливы слабели и, наконец, стали такими, какими мы наблюдаем их сегодня. Но и теперь они испытывают заметные колебания. Каждые несколько столетий расположение Луны, Земли и Солнца относительно друг друга повторяется, что обуславливает длительные приливные циклы: около 550 года н. э. приливы были минимальны, в 1400 году они достигли максимума, а следующий минимум ожидается примерно в 2400 году.

В наши дни, по мере того как Луна неуклонно отдаляется от Земли, приливы продолжают незаметно ослабевать. Одновременно приливное трение замедляет вращение Земли, вследствие чего с каждым столетием земные сутки удлиняются на доли секунды. Так будет продолжаться и дальше, и через многие миллионы лет лунные приливы исчезнут вовсе.

В заливе Фанди, фото
В заливе Фанди

Кроме космических сил притяжения между Землёй, Луной и Солнцем существенное влияние на величину и характер приливов оказывают физико-географические условия моря или океана, очертания берегов, размеры, глубины, наличие островов и т.д. Если бы океан покрывал Землю сплошь слоем одинаковой глубины, приливы на одной и той же широте были бы одинаковыми и зависели бы только от приливообразующих сил Луны и Солнца. Однако приливные колебания уровня на одной и той же широте меняются в весьма широких пределах. В одних районах, как, например, в заливе Фанди (Канада), приливные колебания уровня достигают 16 м, по расчётным – 18 м, а в других – Балтийском море, расположенном на той же широте – они практически отсутствуют.

Приливообразующие силы вызывают движение всей массы вод в океане. Поднятие уровня до наивысшего значения (полная вода) и опускание до низшего значения (малая вода) определяют величину прилива. Промежуток времени между двумя наступлениями малой или полной воды называют периодом прилива.

Все приливы разделяют на:

  • полусуточные;
  • суточные;
  • смешанные.

Полусуточные приливы – образование за лунные сутки двух полных и двух малых вод. Суточные приливы – образование за лунные сутки одной малой и одной полной воды. Смешанные приливы возникают, если суточные и полусуточные приливы сменяют друг друга. Наиболее распространены в океане полусуточные приливы.

Приливы отличаются по высоте и по времени из-за изменения расстояния Луны и Солнца до Земли и совмещения их влияния. Существуют две теории приливов:

  • статическая, разработанная И. Ньютоном;
  • динамическая теория П. Лапласа, Д. Эри, Д. Дарвина.

Статическая теория предполагает, что под влиянием силы тяжести и приливообразующей силы Луны и Солнца поверхность океана приобретает форму эллипсоида вращения (эллипсоида прилива), большая ось которого обращена на Луну. Поверхность эллипсоида двумя выпуклостями – «горбами» – поднимается выше среднего уровня океана. Эллипсоид, следуя за Луной, делает один оборот в течение сидерического месяца, а твёрдое тело внутри эллипсоида делает один оборот за сутки, что и создаёт в каждой точке тела периодические колебания уровня приливного типа. Теоретическая величина прилива равна 0,54 м.

Солнце тоже создаёт свой эллипсоид прилива, движущийся вместе с ним. Но величина солнечной приливной волны составляет 0,46 от лунной, то есть составляет 0,25 м. Изменение взаимного расположения обоих эллипсоидов создаёт фазовое неравенство: когда оси обоих эллипсоидов совпадают (сизигий), величина прилива складывается, а когда они взаимно перпендикулярны (квадратура) – вычитаются. С дополнительным учётом параллактического неравенства (изменение расстояния между Землёй и Луной и между Землёй и Солнцем из-за эллиптичности лунной орбиты) максимальная величина приливов равна 0,9 м, а минимальная – 0,19 м.

Статическая теория не принимает во внимание сил сцепления, трения, инерции, не учитывает влияние рельефа дна. И хотя она объясняет причины возникновения приливов и их периодичность, реальные данные не совпадают с теоретическими.

Динамическая теория рассматривает прилив не в статике, а в движении, как волну. Приливообразующие силы, воздействуя на водную оболочку Земли, непрерывно вызывают её волновое движение. Гребень приливной волны вытянут по меридиану, на котором находится небесное тело в данный момент (Луна или Солнце). Приливные волны следуют за небесным телом с той же скоростью, с какой оно перемещается по небосводу. Когда действие приливообразующей силы на данном меридиане заканчивается, колебательные движения частиц продолжаются до тех пор, пока энергия не израсходуется на трение.

В отличие от других видов волн в Мировом океане, приливные волны являются регулярными и выражены чрезвычайно ярко. В прибрежных районах приливные колебания в 5-6 м – не редкость. Вблизи берегов наблюдаются также сильные приливные течения. В узкостях они достигают скорости 5-10 и даже 12 миль в час. С удалением от берегов приливные колебания уровня и течения уменьшаются. Независимо от этого, они всё же оказывают существенное влияние на состояние вод всего Мирового океана, так как длинные приливные волны охватывают всю водную толщу.

Энергию приливов используют для получения электрической энергии, создавая приливные электростанции (ПЭС). В России первая экспериментальная ПЭС построена в Кислой губе у города Мурманска.

Тест по теме «Движение вод океана»

1. Как движется вода в волне?

а) только по-горизонтали;

б) только по-вертикали;

в) по кругу.

 
 
 

2. Где кораблям можно найти безопасное место при приближении цунами?

а) в море, дальше от берега;

б) у пологого берега;

в) в узкой бухте.

 
 
 

3. Какая сила вызывает приливы и отливы?

а) землетрясения;

б) нагонные и сгонные волны;

в) изменение лунных фаз.

 
 
 

4. Каковы причины возникновения цунами?

а) подводные землетрясения;

б) оползни;

в) извержения подводных вулканов;

г) постоянные ветры.

 
 
 
 

5. Какова главная причина образования обычных волн в океане?

а) лунные фазы;

б) ветры;

в) вращение земли вокруг Солнца.

 
 
 

6. Какое течение самое мощное на Земле?

а) Гольфстрим;

б) Антарктическое циркумполярное;

в) Лабрадорское.

 
 
 

7. Куда, как правило, направлены тёплые течения?

а) к экватору;

б) от экватора;

в) с запада на восток;

г) с востока на запад.

 
 
 
 

8. О каком течение идёт речь?

Оно расположено у восточных берегов Евразии. Его можно назвать «братом» Гольфстрима.

а) Куросио;

б) Северное Пассатное;

в) Калифорнийское.

 
 
 

9. Тёплыми называют течения, температура которых:

а) выше +10°С;

б) выше + 15°С;

в) выше, чем температура окружающей воды.

 
 
 

10. Парусный корабль направился от мыса Доброй Надежды к Новой Зеландии. Какое из перечисленных морских течений будет для него попутным?

а) Гольфстрим;

б) Антарктическое циркумполярное;

в) Куросио;

г) Южное пассатное.

 
 
 
 

11. Холодное Перуанское течение движется:

а) вдоль Атлантического побережья Южной Америки с севера на юг;

б) вдоль Атлантического побережья Южной Америки с юга на север;

в) вдоль Тихоокеанского побережья Южной Америки с севера на юг;

г) вдоль Тихоокеанского побережья Южной Америки с юга на север.

 
 
 
 

12. Выбери верные утверждения:

а) Волна – это колебательное движение поверхности воды в океане;

б) Тёплые течения преимущественно движутся от экватора к полярным широтам, а холодные, наоборот, из полярных широт к экватору.

 
 

13. Какие три из перечисленных морских течений относятся к тёплым?

а) Бразильское;

б) Гольфстрим;

в) Циркумполярное;

г) Калифорнийское;

д) Куросио;

е) перуанское.

 
 
 
 
 
 

14. Высота волны – это расстояние:

а) между двумя соседними гребнями;

б) от подошвы до гребня;

в) от подошвы до подошвы.

 
 
 

15. Основная причина образования поверхностных течений:

а) разница температуры соседних водных масс;

б) волнение;

в) постоянные ветры.

 
 
 


Источники

  1. Савцова Т.М. Общее землеведение: Учеб. пособ. для студ. высш. пед. заведений / Татьяна Михайловна Савцова. – М.: Издательский центр «Академия», 2003
  2. Бондаренко А.Л. Эль-Ниньо – Ла-Нинья: механизм формирования// Природа. №5. 2006. С. 39 – 47.
  3. Физика атмосферных и океанических течений. Верин О.Г.
  4. Сутырина Е.Н. Океанология: учеб пособие / Иркутск: издательство ИГУ, 2012.
  5. Безруков Юрий Федорович Океанология. Часть II. Динамические явления и процессы в океане.
    — Симферополь: Таврический национальный
    университет им. В.И.Вернадского, 2006.
  6. Богданов Д.В. География Мирового океана, — М.: Наука, 1978.
  7. А.М. Догановский, В. Н. малинин. Гидросфера Земли / Санкт-Перетбург: ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ, 2004.

 

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.