Популярная морская энциклопедия
Ю.Г.Глотов и В.А.Семченко
(отрывки)
Атмосфера и океан находятся в тесном непрерывном взаимодействии . Солнечные лучи, падая на поверхность океана, нагревают воду, и океан накапливает огромные запасы тепловой энергии, особенно в тропических водах, где лучи солнца падают почти вертикально. Поверхность океана передает свою теплоту воздуху и насыщает его водяными парами, которые поднимаются вверх в процессе испарения поверхностных слоев воды. Пары, содержащиеся в воздухе, обладают значительным запасом потенциальной энергии в виде скрытой теплоты, которая высвобождается при конденсации пара в облаках. Энергия океана рождает ветры , которые уносят с поверхности моря новые потоки тепла, порождающие новые ветры.
Погода и климат являются проявлением окружающей нас природы и в значительной степени находятся под влиянием океана.
Воздействие Мирового океана на погоду и климат зависит от физических особенностей огромной массы воды, находящейся в его бассейнах.
Важнейшим свойством океана является способность поглощать и излучать теплоту, а морская вода обладает большой теплоемкостью — способностью аккумулировать теплоту . Она поглощает огромное количество солнечной энергии, и десятиметровый слой океанских вод аккумулирует теплоты больше, чем вся атмосфера. Солнечные лучи с одинаковой интенсивностью нагревают поверхности моря и суши, но вода, обладая большой теплоемкостью, поглощает значительно больше теплоты при сравнительно стабильной температуре, в то же время температура суши сильно повышается. После захода солнца температура суши быстро падает, а море остывает медленно.
Земная кора, являясь твердым плотным веществом, аккумулирует теплоту только в верхних слоях, а море, находящееся в непрерывном движении, перемещает верхние теплые и нижние, более холодные слои и распространяет теплоту на большие площади за счет течений. Аккумулирующие способности океана усиливает испарение воды с поверхности , поглощающей огромное количество теплоты.
Накапливая и надежно сохраняя теплоту, океан управляет климатом планеты , выделяя в нем две основные зоны: континентальную и морскую . Морской климат характерен для всех районов суши, омываемых морями, континентальный — для глубинных массивов суши. Типичным примером морского климата можно считать климат Британских островов: ровная температура в течение всего года, лето прохладное, а зима мягкая, небо затянуто тучами и дожди идут круглый год. Континентальным климатом отличаются центральные области Сибири: холодная зима и жаркое лето, засухи сменяются грозовыми дождями. Центральные области Азии имеют резко континентальный климат: зимой свирепствуют сильные морозы, а летом безоблачное небо и палящее солнце превращают все вокруг в изнывающее от зноя и пыли пространство.
Влияние моря на температуру различных районов земного шара является основной причиной возникновения ветров . Знаменитые муссоны Индийского океана порождаются сезонными колебаниями температуры океана и лежащего на севере огромного массива суши. В течение знойного лета, характерного для этого района планеты, суша прогревается значительно сильнее, чем океан, который большую часть солнечной энергии аккумулирует. От сильно нагретой суши нагревается и воздух, плотность которого уменьшается, что создает зону пониженного давления. Более низкая температура над океаном уплотняет воздух, способствуя росту давления, и воздушные массы устремляются с моря на сушу — образуются юго-западные муссоны , которые дуют с апреля по октябрь. Зимой суша охлаждается быстрее, чем океан, и зоны высокого и низкого давления меняются местами, воздушные массы устремляются с суши на море образуются северо-восточные муссоны , которые дуют с октября по апрель. Расположение материков и океанов должно было обеспечить муссонам четкие направления, но вращение земли вносит свои коррективы в направление ветров.
Холодные и теплые океанские течения также влияют на климат планеты, особенно ее прибрежных районов . Климат прибрежных стран Северной Атлантики в значительной мере определяется тремя течениями — Гольфстримом, Лабрадорским и Восточно-Гренландским . Теплое течение Гольфстрим зарождается в Мексиканском заливе и, вырвавшись оттуда в океан через Флоридский пролив , устремляется двумя мощными ветвями к берегам Европы. Холодные Лабрадорское и Восточно-Гренландское течения направляются к югу, где, встречаясь с Гольфстримом, понижают его температуру до 5 — 8°С, чему в немалой степени способствуют и холодные северные ветры. Но все же Гольфстрим доносит значительную часть своей теплоты до берегов Европы, определяя характер климата этого района. Весь европейский берег севернее Гибралтарского пролива находится под воздействием Гольфстрима, который огибает Скандинавию и достигает острова Шпицберген , западное побережье которого круглый год свободно ото льда, тогда как Балтийское море у Таллина и Риги , расположенное южнее на 30°, покрывается зимой сплошным льдом.
В средних широтах, где воздушные массы движутся с запада на восток, климат находится под влиянием океана и западных ветров одновременно. Поэтому климат двух городов — японского Иокогамы и американского Сан-Франциско, лежащих на одной широте по разные стороны Тихого океана, сильно отличается друг от друга. В Иокогаме годовые колебания температуры достигают 28°С, и климат имеет все черты континентального, а в Сан-Франциско — 17°С и климат морской.
Океан регулирует выпадение осадков над материком . Когда в атмосфере ощущается недостаток влаги, увеличивается испарение с океанской поверхности, и насыщенные влагой воздушные массы надвигаются на сушу, принося с собой дожди и грозовые ливни — над материками зависают мощные циклоны.
Огромные океанские просторы, соприкасаясь с атмосферой, обеспечивают непрерывный газообмен — верхние слои океана, насыщаясь кислородом, выделяющемся при фотосинтезе планктона , обогащают кислородом нижние слои атмосферы. Поэтому океан называют «легкими» планеты , поэтому человека манит к себе морское побережье, где всегда легко дышится.
Океан оказывает не только глобальное влияние на климат Земли, но и управляет погодой в небольшом районе . Вследствие разностей теплоемкостей моря и суши рождаются приятные прохладные ветры морских побережий — бризы . Днем дует морской бриз , потом на некоторое время все затихает, и начинает дуть береговой бриз . Оба эти ветра лучше наблюдать в тихую солнечную погоду, так как их скорость не превышает 5 м/сек и когда поднимается какой-либо другой ветер, они легко затухают. Бриз — тот же муссон , только местного масштаба с суточным циклом в изменении направления.
Роль океана в формировании климата Земли и ландшафтов побережий.
Морские течения играют большую роль в перераспределении тепла от тропических поясов Земли к умеренным и полярным.
Океан играет огромную роль в формировании климата Земли. Под действием солнечной радиации вода испаряется и переносится на континенты, где выпадает в виде различных атмосферных осадков. Океанические течения переносят нагретые или охлаждённые воды в другие широты и в значительной мере ответственны за распределение тепла по планете.
Вода обладает огромной теплоёмкостью, поэтому температура океана меняется гораздо медленнее, чем температура воздуха или суши. Близкие к океану районы имеют меньшие суточные и сезонные колебания температуры.
Если факторы, вызывающие течения, постоянны, то образуется постоянное течение, а если они носят эпизодический характер, то формируется кратковременное, случайное течение. По преобладающему направлению течения делятся на меридиональные, несущие свои воды на север или на юг, и зональные, распространяющиеся широтно. Течения, температура воды в которых выше средней температуры для тех же широт, называют тёплыми, ниже — холодными, а течения, имеющие ту же температуру, что и окружающие его воды, — нейтральными.
На направление течений в Мировом океане оказывает влияние отклоняющая сила, вызванная вращением Земли, — сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном — влево. Скорость течений в среднем не превышает 10 м/с, а в глубину они распространяются не более чем на 300 м.
Течения влияют на прибрежный ландшафт: Холодные течения у западных побережий в тропиках Охлаждение воздуха, Высокое давление, Нет восходящего потока, Нет облаков, Нет осадков Тропические пустыни на берегах океанов
Юго-западная Африка, Пустыня Намиб Холодное Бенгельское течение создает область высокого давления.
Антарктида Испарение с поверхности океана обеспечивает питание ледников.
Понятие водных масс.
Большие объёмы вод, формирующиеся в определенных районах Мирового океана и обладающие относительно постоянными физическими, химическими и биологическими характеристиками.
Конвективное перемешивание формирует однородность
Мощность 1000-1200 м
Могут перемещаться между поясам
Экваториальные – высокие температуры (27-28°) , пониженная соленость (34‰), пониженная плотность
Тропические – высокие температуры с сезонными колебаниями (20-27°) , очень высокая солёность (36‰), низкое содержание кислорода
Субтропические – сезонные колебания температур, повышенная соленость, пониженное содержание кислорода
Субполярные (умеренные) – прохладные (5-15°) с сезонными колебаниями, пониженная солёность (32-33‰), высокое содержание кислорода
Полярные – низкие температуры (-1,8° — +5°), пониженная солёность (33‰), высокая плотность, ледовый покров
Водные массы трансформируются под влиянием изменений условий теплового и водного балансов и перемешиваются с окружающими водами. Различают первичные и вторичные Водные массы. К первичным относятся те, отличительные признаки которых формируются под непосредственным влиянием атмосферы и характеризуются наибольшими пределами изменений в некотором объёме воды. К вторичным — Водные массы, формирующиеся в результате перемешивания первичных Водные массы и отличающиеся наибольшей однородностью своих признаков. В вертикальной структуре Мирового океана выделяются Водные массы: поверхностные (первичные) — до глубины 150-200 м; подповерхностные (первичные и вторичные) — на глубине от 150-200 м до 400-500 м; промежуточные (первичные и вторичные) — на глубине от 400-500 м до 1000-1500 м, глубинные (вторичные) — на глубине от 1000-1500 м до 2500-3000 м; придонные (вторичные) — ниже 3000 м. Границами между Водные массы являются зоны фронтов Мирового океана, зоны раздела и зоны трансформации, которые прослеживаются по увеличивающимся горизонтальным и вертикальным градиентам основных показателей Водные массы.
В каждом из океанов имеются характерные для них Водные массы Например, в Атлантическом океане различаются: Водные массыГольфстрима, Северная тропическая, Южная тропическая и др. поверхностные Водные массы, Северная субтропическая, Южная субтропическая и др. подповерхностные Водные массы, Северная атлантическая, Южная атлантическая и др. промежуточные Водные массы, Средиземноморская глубинная Водные массы и др.; в Тихом океане — Северная тропическая, Северная центрально-субтропическая, Южная тропическая и др. поверхностные Водные массы, Северная субтропическая, Южная субтропическая и др. подповерхностные Водные массы, Северная тихоокеанская, Южная тихоокеанская и др. промежуточные Водные массы, Тихоокеанские глубинные Водные массы и др.
Какое влияние оказывают океаны на климат нашей планеты?
Взаимное влияние водных и воздушных масс друг на друга огромно. Оно играет важнейшую, едва ли не основную роль в формировании климата нашей планеты. Солнечная энергия по-разному воспринимается сушей и водными массами океана. Ежедневно с океанической поверхности испаряются тысячи тонн воды, поглотив часть теплоты, излучаемой Солнцем. Водяные пары поднимаются вверх, а затем конденсируются в облаках, отдавая энергию воздуху и изливаясь на землю в виде дождей или снегов.
Кроме того, океанские массы нагревают воздух, находящийся над ними. В результате перепадов давления образуются ветры, приводящие к перемешиванию тёплых и холодных воздушных масс. Сложная климатическая система находится в непрерывном движении, причём многое в её функционировании определяется физическими свойствами огромной массы океанической воды.
Аккумулирование тепла
Воды Мирового океана обладают огромной теплоёмкостью и способны накапливать тепловую энергию, перераспределять и отдавать её суше. Подсчитано, что десятиметровый слой воды в течение дня накапливает больше тепла, чем вся толща атмосферного воздуха, которая над ним находится. После заката вода отдаёт накопленное тепло воздуху и близлежащей суше. Наибольшее количество тепловой энергии океан накапливает в экваториальном и тропическом поясе. Благодаря течениям это тепло передаётся в более холодные области.
Учёные выделяют на суше две основные климатические области – морскую и континентальную. Для морских областей характерен достаточно мягкий, хотя и дождливый климат. Ярким примером этого климата служат Британские острова, где не бывает суровых зим и знойного лета. Особенности континентального климата наиболее выражены в центральных областях Евразийского материка, где суровая зима сменяется жарким, засушливым летом.
Влияние на ветры
Основной причиной появления ветров служит неравномерность нагрева воздушных масс, образующаяся из-за перепадов температур между морем и сушей, а также между хорошо прогреваемыми тропиками и холодными полюсами. При нагревании воздух поднимается вверх, из-за чего внизу образуется зона разреженного воздуха. Поскольку природа не терпит пустоты, туда устремляется более холодный воздух, который затем тоже нагревается, и так далее. Области высоких и низких температур постоянно перемещаются, создавая перепады давления и образуя ветры.
В летний период суша нагревается значительно больше, чем море, и над ней образуется область пониженного давления, куда устремляется более холодный и плотный воздух с океанских просторов. Так образуются юго-западные муссоны. Зимой воздушные потоки меняют направление, перемещаясь от суши в направлении моря и образуя северо-восточные муссоны. Вращение планеты тоже оказывает влияние на движение воздуха, поэтому муссоны дуют не точно с севера на юг или наоборот, а смещаются к востоку или западу.
Океанические течения
Немалая роль в формировании климата прибрежных районов принадлежит тёплым и холодным океаническим течениям. Наиболее мощные из них – это Гольфстрим, переносящий тепло из экваториального пояса в зоны умеренного климата, Восточно-Гренландское и Лабрадорское течения, несущие холодные воды из приполярных районов. Благодаря Гольфстриму обогревается всё побережье Европы от Гибралтара до Шпицбергена.
Здесь даже зимой у берегов не образуется ледяная корка, а перепады летних и зимних температур существенно смягчены.
Выпадение осадков
Мировой океан является мощным регулятором осадков, выпадающих над материками. Если в атмосфере образуется недостаток влаги, то испарение с поверхности морей увеличивается.
После насыщения влагой массы воздуха перемещаются к суше и изливаются над ней дождями. Так образуются циклоны, приносящие нам ливни и грозы. Их зарождение и перемещение сегодня фиксируется метеорологическими спутниками, благодаря чему существенно повысилась точность метеопрогнозов.
Кислородный обмен
Мировой океан является основным поставщиком кислорода в атмосферу нашей планеты. Хотя «зелёными лёгкими планеты» принято называть тропические джунгли и сибирскую тайгу, их доля в снабжении нас кислородом достаточно скромна.
Учёные установили, что океанские одноклеточные водоросли вырабатывают до 80% всего кислорода, поступающего в атмосферу Земли. Они насыщают кислородом верхние слои океанской воды, откуда живительный газ поступает в нижний слой атмосферы. Именно поэтому людям легче дышится на морском побережье, где содержание кислорода в воздухе наиболее высоко.