Движение вод в океане. Движение вод мирового океана Причины движения поверхностных вод мирового океана

Рельеф дна Мирового океана. Для правильного представления о рельефе дна Мирового океана нужно измерить его глубины. Измерение глубин производят различными способами. Мелковод­ные бассейны измеряют при помощи простого лота, состоящего из длинного шнура с грузом на конце. Более глубокие участки можно измерить глубомером, - особым прибором, с помощью которого спускают стальную струну морского лота. Глубомер устроен таким образом, что длина размотанной струны измеряет­ся оборотами колеса. В момент, когда лот касается дна, счетчик, отмечающий количество оборотов колеса, автоматически выклю­чается, показывая достигнутую глубину. Измерение глубин таким образом требует довольно много времени.

В последние 40-50 лет начали применять новый способ из­мерения глубин при помощи эхолота (звукового лота). Прин­цип работы эхолота очень прост. Вибратор, установленный в дон­ной части судна, посылает в глубину короткие сигналы, а звуко­улавливатель принимает их отражение от дна. Звуковая волна распространяется во все стороны равномерно, но быстрее она дойдет от дна по вертикали. Время сигнала и время прихода отраженной волны на поверхность воды засекается. Зная ско­рость, можно вычислить путь прохождения волны.

Для измерения глубин пользуются также ультразвуковыми волнами. Их посылают и улавливают особые приборы. Это позволяет записывать глубины, над которыми проходит судно.

Результаты промеров глубин наносят на карту. Места с оди­наковыми глубинами соединяют линиями (изобатами). На таких картах хорошо виден рельеф дна. На школьных картах глубины наносятся при помощи раскраски. По шкале глубин можно определить глубины в той или иной части океана.

Рельеф дна Мирового океана очень разнообразен: горные системы, тянущиеся на тысячи километров; равнины с большими плоскими возвышенностями; впадины с глубинами свыше 6000 м. Как и на суше, земная кора под океанами подразделяется на устойчивые области - платформы, покрытые мощными слоями осадочных пород, и на подвижные участки-геосин­клинали. Геосинклинальные области тянутся вдоль восточных берегов Азии и Центральной Америки, а также вдоль западных берегов Северной и Южной Америки. Они представляют собой огромные прогибы, которые заполняются осадочными порода­ми. В этих местах наблюдаются неустойчивость земной коры и частые землетрясения.

Движение воды в Мировом океане. Вода в Мировом океане находится в постоянном движении. Различают три вида движе­ния: колебательные - волны, поступательные - океа­нические течения, смешанные - приливы и отливы.

Волны. Главная причина возникновения волн на поверхно­сти Мирового океана - ветер. Отдельные частицы воды при вол­новом движении перемещаются по круговым орбитам. В верхней части орбиты частицы движутся в направлении движения волны, а в нижней - в обратном направлении. Вот почему брошенный предмет колеблется на волнах, а не передвигается по горизонта­ли. При ветре на поверхности сначала образуется рябь, при уси­лении ветра рябь переходит в волны. И чем сильнее ветер, тем крупнее волны. В отдельных случаях на океанах волны достига­ют высоты 15-18 м и длины до 1 км. С глубиной волны затухают.

Волны движутся быстрее к берегу и медленнее от берега; гребни волн сдвигаются вперед и обрушиваются на берег.

При землетрясениях возникают особые волны, которые рас­пространяются на всю толщу воды. Такие волны называют цунами. Скорость распространения их от 150 до 900 км в час, высота у берегов достигает 20-30 м. Эти волны приносят огром­ные разрушения не только на море, но и на берегах.

Приливы и отливы. На берегах морей люди давно заме­тили, что два раза в сутки уровень моря поднимается у крутых берегов и затопляет плоские. Два раза в сутки уровень воды опускается и у плоских берегов дно моря обнажается. Два при­лива и два отлива в сутки, причем приливы выше, когда Луна находится в новолунии или полнолунии. Это дало ученым осно­вание для объяснения приливов и отливов. Английский ученый Исаак Ньютон на основе установленного им закона всемирного тяготения объяснил, что это явление происходит вследствие раз­ности притяжения, которое оказывает Луна и Солнце на ближай­шие или отдаленные от них частицы воды.

Земля вращается вокруг оси, поэтому через 6 часов там, где был прилив, будет отлив. Еще через 6 часов здесь снова будет прилив. «Таким образом, в каждой точке на поверхности океанов два раза в сутки наблюдается прилив и два раза отлив. Высота приливной волны в открытом океане около 1,5 м, а у берегов она зависит от конфигурации береговой линии. Самый высокий при­лив наблюдался в заливе Фанди у Северной Америки - 16 м.

В бассейне Тихого океана, в северной части Охотского моря приливы достигают высоты 13 м. Некоторые порты принимают крупные океанские суда только во время приливов, например Гамбург.

Океанические течения. Поступательные движения ог­ромных масс океанической воды называют течениями. В ре­зультате их происходит круговорот океанической воды. Послед­ние исследования показали, что перемещаются не только поверх­ностные, но и глубинные слои воды.

Главная причина возникновения поверхностных течений - ветер. Постоянные по направлению ветры сдувают поверхностные слои воды и заставляют их перемещаться, но направление тече­ний не совпадает с направлением ветра, так как действует откло­няющая сила вращения Земли (в условиях открытого океана отклонение может достигнуть 45°). На направление течений ока­зывает влияние и конфигурация материков. С глубиной скорость течений уменьшается и изменяется их направление.

По обеим сторонам экватора пассаты вызывают северные и южные пассатные течения, имеющие общее направление с востока на запад. Встречая на своем пути берега материков, течения разветвляются на две части, направленные вдоль материков на север и юг. Отклоняющая сила изменяет на­правление в северном полушарии вправо, в южном - влево. До­ходя до 30-35° широты, течения принимают обратное направле­ние - с запада на восток. Часть воды приходит к западным бе­регам материков в этих широтах и омывает их (Западная Евро­па, Западная Канада).

В зависимости от направления течения подразделяют на теплые и холодные. Волны теплых течений имеют более высо­кую температуру, чем в Окружающем пространстве, так как они несут воды из более низких широт в более высокие.

Холодные течения имеют более низкую температуру, чем окружающие воды, так как они текут из более высоких широт в более низкие.

Значение морских течений для жизни нашей планеты весьма значительно. Они являются как бы «отопительными трубами» Земли. При их помощи происходит перемешивание экваториаль­ных и тропических вод с водами умеренных и полярных широт.

Теплые и холодные течения способствуют перераспределению животного и растительного мира. Известно, что в тех местах океана, где происходит встреча холодных и теплых течений, исклю­чительно богат животный мир. Благодаря теплым течениям многие полярные порты доступны для судов в течение всего года.

Основные виды движения водных масс:

Ветровые волны – волны, вызванные ветром. Имеют колебательный характер. Чем длиннее путь ветра над водной поверхностью, тем сильнее он дует и, соответственно, тем выше становится волна. Поэтому высокие волны встречаются в областях господства западного переноса, особенно в Южном полушарии («ревущие сороковые», «неистовые пятидесятые»), где хозяйничает океаническая поверхность.
Цунами – сейсмические волны, вызванные землетрясениями на дне океана. Цунами охватывает всю водную толщу от дна до поверхности. Цунами в основном наблюдаются в Тихом океане.
Приливно-отливные волны – волны, вызванные силой притяжения месяца и Солнца. Во время прилива вода течет к берегам, во время отлива – от берегов. Уровень воды меняется дважды в сутки. Самый высокий приток на земном шаре наблюдают у восточных берегов Северной Америки в заливе Фанди (до 18 м).
Океанические течения:
Приповерхностные – вызваны влиянием мощных постоянных ветров, имеют поступательный характер
Глубинные (глубинная циркуляция) – вызваны разницей в плотности воды
определение
Океанiчнi течения – горизонтальные перемещения водных масс на большие расстояния.
По свойствам воды различают холодные и теплые течения.

Две параллельные течения приэкваториальные широт, которые пересекают Мировой океан с востока на запад – это Северная и Южная Пассатные течения. Именно пассаты господствуют в этих широтах и вызывают движение водных масс с востока на запад. Часть водных масс, ища выхода, возвращает назад между Северной и Южной Пассатное течение – экваториальное противотечение. Течения умеренных широт меняют свое направление на восток под действием западных потоков воздуха. Об этом напоминает и название самой мощной течения Мирового океана – течение Западных Ветров.

Если течения перемещаются с экваториального (тропического) пояса до высоких широт, они теплые, потому что их температура выше температуры окружающих вод. И наоборот, течения, следующих из высоких широт по направлению к экватору, холодные, ведь их температура ниже температуры окружающих водных масс. Существуют исключения из этого правила. Так, например, Сомалийская течение направляется от экватора в высокие широты, но она холодная, потому что муссонные ветры сдувают теплую воду, а холодные массы поднимаются на поверхность и течение меняет свое направление дважды в год.

Теплое течение	Холодное течение	Океан
Северная Пассатная, Южная Пассатная, Межпассатным против течение, Куросио, Северотихоокеанский	Калифорнийская, Перуанская, Западных ветров	Тихий
Северная Пассатная, Южная Пассатная, Гольфстрим, Североатлантический, Бразильская	Лабрадорское, Канарское, Бенґельська, Западных ветров	Атлантический
Южная Пассатная, Муссонная, Мозамбикский	Сомалийская, Западных ветров	Индийский
Норвежский, Шпицбергенского	Восточногренландская	Северный

Почему на поверхности вод морей (озер, каналов и др.) образуются волны? Какие книги вы читали о шторме на море или в океане?

1. Волны. В хорошую погоду на поверхности моря очень спокойно и тихо, еле слышны его всплески, но как только начинает дуть слабый ветер, на поверхности моря сразу появляются волны.
Если посмотреть на волнующееся море, то кажется, как будто волны на его поверхности догоняют друг друга. Кроме того, можно увидеть, как предметы, находящиеся на волне, не меняя своего места, то поднимаются вверх, то опускаются вниз. В действительности часть воды в волнах раскачивается на одном месте.
По поперечному сечению волны можно увидеть ее форму (рис. 69). Часть волны от уровня поверхности воды до самой верхней части волны называется гребнем волны. Самая нижняя часть волны от уровня поверхности воды называется подошвой волны.

Рис. 69. Элементы волны.

Волна характеризуется своей длиной и высотой. Длиной волны называют расстояние между двумя соседними гребнями. Высотой волны называют расстояние от подошвы до гребня. В открытом Океане волны поднимаются очень высоко. При сильных штормах высота волны достигает 10-15 м.
Сила волны определяется по 9-балльной шкале (рис. 70). Волны размывают берега морей. Нижняя часть касается дна, от трения движение замедляется, а верхняя часть, наклоняясь вперед, опрокидывается на берег. Таким образом возникает прибойная волна. У пологого берега волны набегают на сушу, на крутых берегах пенистый водяной вал, поднявшись вверх, с большой силой ударяется о берег.

Рис. 70. Шкала волн.

2. Цунами. Гигантские волны, возникающие при сильном подводном землетрясении или извержении вулкана, называют цунами (по-японски цунами - большая вода, заливающая бухту). Как образуются цунами?
Если бросить камень в воду, то появляются кольца над поверхностью воды. Точно так же от центра землетрясения во все стороны отходят волны - цунами.
Так как скорость и длина волны очень большие, она имеет огромную разрушительную силу. В открытом Океане высота цунами не превышает 1-2 м, а при приближении к берегу высота их резко возрастает. Например, в 1896 г. на Японских островах высота волны цунами достигла 30 м. При этом цунами, разрушив 10 млн. зданий, унесли жизни нескольких тысяч людей. В 1821 г. на острове Сулавеси в Индонезии цунами высотой в 20 м смыли несколько населенных пунктов.
Скорость распространения цунами от центра землетрясения 800 км в час. Перед появлением цунами вода обычно за несколько минут отступает от берега на сотни метров, а иногда и до километра. Чем дальше отступает вода, тем выше поднимается волна цунами.
В 1960 г. цунами, образовавшиеся при землетрясении в Андах, охватили берега Чили, западный берег Северной Америки до Калифорнии, берега Новой Зеландии, Австралию, Гавайские острова, Японию, Курильские острова, Филиппины.
В районах, где возможны частые цунами, организованы специальные службы для их предварительного прогнозирования. Ученые, определив заранее скорость движения цунами, сообщают местному населению о грозящей опасности.
Летом и осенью в Тихом океане у берегов Юго-Восточной Азии возникает ветер разрушительной силы, который называют тайфуном (по-китайски тай фын - большой ветер). При этом поднимается высокая, как гора, волна, накрывающая берега, что приводит к большим разрушениям. Идет сильный ливневый дождь. От тайфунов сильно страдают Филиппинские и Японские острова. Иногда разрушительные штормы доходят до юга Дальнего Востока.

3. На берегу моря в течение суток наблюдается изменение уровня воды. Обычно уровень моря в течение суток два раза поднимается и два раза опускается. Такое постоянное повторение подъема уровня воды и ее спада называют приливом и отливом (рис. 71).

Рис. 71. Приливы и отливы.

Причины приливов и отливов на море впервые описал английский ученый И. Ньютон. Он считал, что повторяемость этих явлений зависит от силы притяжения Луны.
На поверхности Земли, обращенной к Луне, сила притяжения больше, поэтому уровень воды в Океане на этой стороне поднимается - идет процесс прилива воды. На другой стороне Земли сила притяжения Луны меньше, поэтому сила ее воздействия в обратном направлении вызывает второй прилив. А между двумя приливами имеет место явление отлива.
На подъем и спад воды Океана, кроме Луны, оказывает влияние и сила притяжения Солнца. Однако расстояние между Землей и Солнцем больше, поэтому его влияние меньше, чем влияние Луны.
Прилив воды наблюдается на берегах морей. В Океане приливная волна поднимается не очень высоко. Поэтому на берегах островов уровень воды поднимается до 0,5-1 м. Высота прилива намного выше в расширяющихся к Океану устьях рек и узких заливах. Например, на Пенжинской губе в Охотском море, высота прилива достигает 13 м, в заливе Фанди и Фробишер у восточных берегов Северной Америки - 16 метров. В замкнутых внутренних морях приливная волна поднимается невысоко. В Средиземном море она не достигает даже 1 метра. В Черном море прилив вообще почти не наблюдается (при приливе уровень воды поднимается всего на 8 см).
Приливы имеют большое значение для судоходства. Так, проплыть на судах до Лондона, расположенного в 64 км от моря, можно лишь во время приливов.
Приливы и отливы уносят донные отложения рек и углубляют их устья.
Постоянная смена волн приливов и отливов дает возможность использования их энергии в работе электростанций. Эту энергию называют «зеленым углем».
В настоящее время в различных государствах началось строительство приливных электростанций (ПЭС). Такие экспериментальные станции работают уже во Франции, России, Англии. За счет задержки воды такими плотинами, во время подъема и спада уровня залива и моря, между ними возникает разница. При подъеме уровня вода вливается из моря в залив, а при возвращении вода выливается из залива в море, т.е. турбина, таким образом вращаясь, вырабатывает электрическую энергию. В России на побережье Мурманска в Кислой губе работает экспериментальная ПЭС. Такие ПЭС называют также гидроэлектростанциями с использованием паводковой мощности.

1. Каковы причины образования волн?

2*. Где волны поднимаются выше: во внутренних морях или в Океане? Докажите свое мнение примерами.

3. Используя текст учебника, нарисуйте схему волны. На схеме укажите гребень, подошву, длину и высоту волны.

4. Как образуются цунами?

5. Под влиянием чего возникают приливы и отливы воды?

6. По какой причине высота приливной волны в открытом Океане и заливе отличается?

7. Каково значение прилива и отлива воды для хозяйственной деятельности?

Мировой океан является основной частью гидросферы, которая характеризуется определенными особенностями биологического, солевого и температурного состава.

Главной характеристикой Мирового океана, как составляющей гидросферы, является постоянное движение и перемешивание вод. Вода движется не лишь по поверхности океана, но и на глубине, даже в его придонных слоях. Динамику воды можно наблюдать по всей его толщине в вертикальном и горизонтальном направлениях. Эти процессы оказывают серьезную поддержку регулярного перемешивания водной массы, перераспределения солей, газов и тепла, что дает возможность удерживать постоянный газовый, температурный, солевой и химический состав. Видами движения водной массы в мировом океане являются:

• конвективные токи;
• зыбь и волны;
• приливы и течения;
• волны имеющие стихийный характер.

Волны - это явление, которое образуется из-за действия внешних сил разного характера (землетрясений, Луны, ветра или Солнца) и они представляют из себя периодические колебания водных частиц. Главной причиной по которой образуются волны, являются ветровые процессы. Даже небольшая скорость ветра, которая равна 0,2 - 0,3 м/с, при трении воздуха о поверхность, способна вызвать систему небольших равномерных волнений, которые называются рябью. Чаще всего она появляется во время одномоментных ветреных порывов и сразу же исчезает после успокоения ветровых процессов. При скорости ветра в 1 м/с и больше, начинают формироваться ветровые волны.

Волнение вод в Мировом океане начинает формироваться не лишь от воздействия на них ветровых процессов, а и от резкого изменения давления в атмосфере, от приливообразующих сил, разных стихийных процессов - извержений вулканов, землетрясений. Лодки, паромы, яхты, корабли и другой судоходный транспорт, во время своего движения, рассекая поверхность воды создают волны, которые называют корабельными.

Волны, которые образуются лишь от влияния внешних сил, вызывающих их, называются вынужденными, а волны, продолжающие свое существование определенный период времени после прекращения действия силы, которая их вызвала, называются свободными. Волны, формирующиеся на поверхности воды и в верхних слоях водной массы называются поверхностными, а волны, которые возникают на глубине более 200 м и их визуально незаметно на поверхности воды, называют внутренними.

Размер и сила ветровых волн зависят от того, какой является скорость ветра, а также от глубины и размера водной массы, которая охвачена ветровым процессом. Высота волны, от ее начала и до самого гребня, чаще всего, не превышает 5 метров. Очень редко можно встретить волны имеющие высоту 7 - 12 метров и больше. Самые большие ветровые волны образуются на территории южного полушария Земли, так как в данной части планеты океан не имеет прерываний по причине отсутствия крупных участков суши. Волны в данном регионе иногда достигают высоты 25 метров, а в длину они протягиваются на несколько сотен метров. На много меньшими бывают волны во внутренних морях, к примеру, на Черном море наибольшая зафиксированная высота волны составила 12 метров, а в Азовском море этот показатель вообще равен 4 метрам.

После прекращения ветровой деятельности в океане начинают формироваться пологие длинные волны, называющиеся зыбью. Зыбь является наиболее неискаженной, идеальной формой волны. Так как зыбь - это свободное волнение, то распространяются такие волны на много быстрее, если сравнивать их с другими видами волн. По длине волны при зыби могут раскидываться на пару сотен метров, а если учитывать их небольшую высоту, то волновые процессы зыби на поверхности Мирового океана остаются почти невидимыми.

Однако, так как волны распространяются с очень большой скоростью, они часто обрушиваются на берега суши за сотни и, даже иногда тысячи километров от того места, где они возникли. Движение водной массы с глубиной резко прекращается. на глубине, которая равна длине волны, волнение почти полностью затухает.

Учитывая то, что длина ветровых волн в большинстве случаев является несущественной, то даже во время самого активного волнения, на глубине больше 50 метров эти волны почти не ощущаются. Поэтому, сила волн прямо зависит от их длины, высоты и того, на сколько широк гребень. Однако, главная роль все же принадлежит высоте волны.

По причине непостоянства водной среды, а также систематической динамики и перемешивания, водные слои в Мировом океане имеют разные уровни плотности, солевой состав, скорость движения и вязкость. Одним из самых ярких примеров являются районы в мировом океане, в которых наблюдается такое явление как таяние айсбергов, а также в местах, где интенсивно выпадают атмосферные осадки. В этих случая водный слой Мирового океана начинает покрываться пресной водой, создавая благоприятные условия для создания т. н. внутренней волны, которая проходит по водоразделу соленой и пресной водной массы.

Основываясь на океанологических исследованиях ученые установили, что в открытом океане внутренние волны можно встретить с такой же регулярностью, как и поверхностные волны. Достаточно часто причиной появления внутренних волн становятся процессы изменения давления в атмосфере, землетрясения, скорость ветра, приливы, а также некоторые другие факторы. Для внутренних волн характерна значительная амплитуда, однако, небольшая скорость распространения. В высоту внутренние волны обычно достигают до 30 метров, в редких случаях высота может достигать до 200 метров. Такие волны иногда возникают возле Гибралтарского пролива в Южной Европе.

Течения в Мировом океане

Морские течения являются важнейшей формой движения Мирового океана. Течение - это относительно правильное постоянное и периодическое поверхностное и глубинное перемещение водных масс в Мировом океане в горизонтальном направлении.

Такие перемещения водной массы являются очень важными и для жизни самого Мирового океана, и для его обитателей. Эти процессы сопутствуют:

• полноценному обмену вод в Мировом океане;
• переносу масс льда;
• созданию особых условий климата;
• исполняют рельефообразующую функцию;
• создают благоприятные условия обитания для функционирования биологических ресурсов океана.

Большое количество течений в Мировом океане можно разделить на группы:

• по устойчивости;
• по происхождению;
• по характеру движения;
• по глубине расположения;
• по физико-химическому составу.

По устойчивости течения разделяются на временные, периодические и постоянные.

Постоянными являются течения, которые всегда находятся в одном и том же районе океана и, почти никогда не меняют своего направления и скорости. В качестве примера можно привести Гольфстрим, пассатные течения и другие. Периодическим является такое течение, которое может изменять скорость и направление основываясь на тех изменениях, которые спровоцировали их причины. Временными называют те течения, которые образуются из-за причин носящих случайный характер (ветер).

По глубине течения разделяются на придонные, глубинные и поверхностные.

По характеру движения - на криволинейные, прямолинейные и меандрирующие. По физико-химическому составу - на распресненные, соленые, нейтральные, холодные и теплые. Характер течений формируется на соотношении температурных показателей или солености воды, которые формируют течение. При условии, что температура течения выше, чем температура окружающей водной массы, то такое течение является теплым, если ниже - теплым. По такому же принципу определяются распресненные и соленые течения.

По происхождению течения делятся на: приливно-отливные, градиентные и фрикционные.

Последние образуются из-за воздействия на водные массы ветровых сил. Фрикционные течения, которые появляются от воздействия временных ветров, называют ветровыми, а те, которые появляются от воздействия господствующих ветров - дрейфовыми. Градиентные течения делятся на: компенсационные, плотностные, сточные, стоковые и бароградиентные. Стоковые течения образуются из-за наклона уровня моря, спровоцированного впадением пресных вод из рек в Мировой океан, большим выпадением осадков из атмосферы или их масштабным испарением. Сточные течения образуются из-за наклона уровня моря, который происходит из-за впадения воды из других частей моря во время воздействия какой-то внешней силы.

Течения являются причиной снижения объема воды в одной из частей Мирового океана, вызывая в это же время увеличение в другой его части. Перепад уровней между разными частями океана сразу же активизирует соседние части, которые принимают активное участие в ликвидации данного перепада. Так, появляются компенсационные течения. Они являются течениями вторичного характера и возмещают отток воды.

Течения, которые называются приливно-отливными, появляются по причине приливообразующей силы. Самая большая скорость у таких течений появляется в узких проливах и иногда она может достигать 22 км/ч, в пределах же открытого океана она редко превышает скорость 1 км/ч. В океане очень редко можно наблюдать течение, которое обусловлено лишь одним из вышеперечисленных процессов или факторов.

Приливные и сейсмические волны

Приливные волны

Приливными волнами называют явления, возникающие от воздействия сил притяжения Солнца и Луны и вызывающие периодические характерные колебания уровня водных масс в Мировом океане. Приливная деятельность начинает формироваться от влияния Луны и Солнца, но, по причине большей удаленности Солнца, приливы спровоцированные им случаются не так часто, как из-за Луны (их в два раза меньше). Основное влияние на приливную деятельность оказывают острова и очертания линии берега. Данная причина может объяснить то, как колебания Мирового океана во время приливов на одинаковой широте изменяются в более широких пределах. Возле островов приливы совсем не значительные, а вот в открытых водах, вода поднимается до 1 метра. На много больших значений приливы могут достигать в заливах, имеющих извилистые берега, проливах и речных устьях.

Сейсмические волны

Причина, из-за которой начинают формироваться сейсмические волны (цунами) - это изменение рельефа на морском дне, которое происходит из-за передвижений литосферных плит, в следствии чего могут появляться поднятия, провалы, оползни или землетрясения. Нужно подчеркнуть, что механизм, при котором зарождаются сейсмические волны, имеет прямую зависимость от характера процессов, которые преобразуют рельеф на океаническом дне. К примеру, во время образования цунами в водах открытого океана при появлении трещины или провала на дне, вода сразу же стремиться попасть в центр появившегося углубления, наполнив вначале его, а потом переполняет, образуя гигантский по объему водяной столб на поверхности мирового океана.

Перед тем как начинается процесс образования цунами и их обрушение на береговую линию, обычно предшествует серьезное понижение уровня воды. Буквально за пару минут вода начинает отступать от берега на несколько сотен метров, а в редких случаях на километры, после чего на береговую линию начинается обрушение цунами. Сразу же за первой, самой большой и разрушительной волной приходят еще 2-5 волн небольшого размера.

Скорость передвижения волн цунами очень высока и может достигать 150 - 900 км/ч. При обрушении на города и поселки, находящиеся на береговой линии в зоне их воздействия, они могут нанести серьезные разрушения и способны уносить жизни людей. Одно из самых разрушительных цунами произошло в 2004 году в Индийском океане, из-за него погибло больше чем 200 000 человек, а ущерб причиненный им составил миллиарды долларов.

В наше время появление цунами можно предсказать с максимально высоким коэффициентом точности. Базируются эти прогнозы на наблюдениях и контроле сейсмической активности под водными массами Мирового океана. Обычно, прогнозы делаются на основе таких наблюдений как:

• акустическое наблюдение;
• мониторинг при помощи мареографов;
• сейсмический мониторинг.

Эти способы дают возможность вырабатывать и предпринимать определенные меры, которые направлены на обеспечение безопасности.

Морская вода – очень подвижная среда, поэтому в природе она находится в непрерывном движении. Это движение вызывают различные причины и прежде всего ветер. Он возбуждает поверхность течения в океане, которые переносят огромные массы воды из одних районов в другие. Однако непосредственное влияние ветра распространяется на сравнительно небольшое (до 300 м) расстояние от поверхности. Подвижность вод океана проявляется и в вертикальных колебательных движениях – таких, например, как волны и приливы. С последними связаны и горизонтальные движения воды – приливные течения. Ниже в толще воды и в придонных горизонтах перемещение происходит медленно и имеет направления, связанные с рельефом дна.

Поверхностные течения образуют два больших круговорота, разделенных противотечением в районе экватора. Водоворот северного полушария вращается по часовой стрелке, а южного - против. Баланс между вращающей парой сил среднего поля ветра и результирующими течениями складывается на площади всего океана. Кроме того, течения аккумулируют огромное количество энергии. Поэтому сдвиг в поле среднего ветра не приводит автоматически к сдвигу больших океанических водоворотов.

Циркуляция глубинных вод

На водовороты, приводимые в движение ветром, накладывается другая циркуляция, термохалинная («халина» - соленость). Вместе температура и соленость определяют плотность воды. Океан переносит тепло из тропических широт в полярные. Этот перенос осуществляется при участии таких крупных течений, как Гольфстрим, но существует также и возвратный сток холодной воды в направлении тропиков. Он происходит в основном на глубинах, расположенных ниже слоя возбуждаемых ветром водоворотов. Ветровая и термохалинная циркуляции представляют собой составные части общей циркуляции океана и взаимодействуют друг с другом. Так, если термохалинные условия объясняют в основном конвективные движения воды (опускание холодной тяжелой воды в полярных районах и ее последующий сток к тропикам), то именно ветры вызывают расхождение (дивергенцию) поверхностных вод и фактически «выкачивают» холодную воду обратно к поверхности, завершая цикл.

Представления о термохалинной циркуляции менее полны, чем о ветровой, но некоторые особенности этого процесса более или менее известны. Считается, что образование морских льдов в море Уэдделла и в Норвежском море имеет важное значение для формирования холодной плотной воды, распространяющейся у дна в Южной и Северной Атлантике. В оба района поступает вода повышенной солености, которая охлаждается зимой до температуры замерзания. При замерзании воды значительная часть содержащихся в ней солей не включается в новообразующийся лед. В результате соленость и плотность остающейся незамерзшей воды увеличиваются. Эта тяжелая вода опускается ко дну. Обычно ее соответственно называют антарктической донной и североатлантической глубинной водой.
Другая важная особенность термохалинной циркуляции связана с плотностной стратификацией океана и ее влиянием на перемешивание. Плотность воды в океане с глубиной возрастает и линии постоянной плотности идут почти горизонтально. Воду с разными характеристиками значительно легче перемешать в направлении линий постоянной плотности, чем поперек них.
Представляя себе в общем плане циркуляцию океанических вод в виде системы обширных антициклонических вихрей, необходимо отметить, что течения, в сумме образующие круговороты, весьма сильно отличаются в их разных участках. Западные пограничные течения, такие, как Гольфстрим и Куросио, - узкие, быстрые, глубокие потоки с довольно хорошо выраженными границами. Направленные к экватору течения на другой сторонне океанических бассейнов, такие, как Калифорнийское, Перуанское и Бенгальское, напротив, широкие, слабые и неглубокие потоки с расплывчатыми границами, некоторые исследователи даже считают, что эти границы есть смысл проводить на мористой стороне течений такого типа.
Основные факторы, определяющие циркуляцию глубинных вод, - температура и соленость.
В приполярных районах Мирового океана вода на поверхности охлаждается. При образовании льда из него выделяются соли, которые дополнительно осолоняют воду. В результате вода становится более плотной и опускается на глубину. Области интенсивного образования глубинных вод находятся на севере Атлантического океана у Гренландии и в морях Уэдделла и Росса у Антарктиды.
Распространение глубинных вод существенно зависит от рельефа дна. Установлено, например, что североатлантические глубинные воды, следуя рельефу дна, пересекают Атлантический океан и частично вовлекаются в мощное течение Западных ветров.

Циркуляция полярных вод

Циркуляция вод Мирового океана в полярных районах северного и южного полушарий совершенно различна. Арктический океан скрыт под покровом дрейфующих льдов. Существующие сведения о течениях в Северном Ледовитом океане указывают на наличие медленного переноса воды в направлении против часовой стрелки. Свободному перемешиванию глубинных холодных вод Арктики с глубинными водами Атлантического и Тихого океанов препятствуют два довольно мелководных порога между континентами. Глубина мелководного порога в Беринговом проливе, разделяющем Чукотку и Аляску, не достигает и 100 м, но сильно препятствует водообмену между Атлантическим и Тихим океанами через Северный Ледовитый.

В южном полушарии все выглядит иначе. Широкий (300 миль) и глубокий (3000 м) пролив Дрейка - между Южной Америкой и Антарктидой - обеспечивает беспрепятственный водообмен между Атлантическим и Тихим океанами. Благодаря этому направленное на восток Антарктическое циркумполярное течение простирается до дна и при расчетной величине расхода воды оказывается величайшим течением Мирового океана.

Течение приводится в действие господствующими здесь западными ветрами, а его средняя скорость и расход воды определяются балансом между касательной силы ветра на поверхности и силой трения о дно. Установлено, что над понижениями дна течение отклоняется к югу, а над поднятиями - к северу, что указывает на несомненное влияние рельефа дна на направление этого течения.

Наиболее хорошо выраженные адвективные потоки воды в глубоководной области океанов отмечаются вдоль западных границ бассейнов .

Течения

Горизонтальное поступательное перемещение вод в океанах и морях обобщенно называют морскими течениями. Они создаются под воздействием различных природных факторов. Морские течения на поверхности океанов и морей вызываются главным образом ветром (ветровые течения). Его касательное напряжение создает трение, а движущийся воздух оказывает давление на водную поверхность. В результате этого верхний слой воды толщиной около 1,5 км начинает перемещаться в пространстве. Если ветер, вызвавший течение, устойчиво действует длительное время примерно в одном направлении, то образуется постоянное течение. Оно может распространяться на 1000 км. Если ветер, образующий течение, действует кратковременно, то создается эпизодическое случайное течение, существующее лишь сравнительно небольшое время. Главную роль в Мировом океане играют постоянные течения. Именно они осуществляют обмен водами между различными частями океана, именно они переносят тепло и соли, т.е. обеспечивают единство Мирового океана.

Перемещение вод в пространстве создает температурные различия течений. Соответственно они подразделяются на: теплые течения – их вода теплее окружающих вод; холодные – их вода холоднее окружающих вод; нейтральные – их вода близка по температуре к окружающим водам.

Основные характеристики морского течения: скорость (V м/с) и направление. Последнее определяется обратным способом по сравнению со способом определения направления ветра, т.е. в случае с течением указывается, куда течет вода (северо-восточное течение идет на северо-восток, южное – на юг и т.п.), тогда как в случае с ветром указывается, откуда он дует (северный ветер дует с севера, западный с запада и т.д.).

По направлению движения вод течения бывают прямолинейные, когда воды перемещаются по относительно прямым линиям, и круговые, образующие замкнутые окружности. Если движение в них направлено против часовой стрелки, то это – циклонические течения, а если по часовой стрелке – то антициклонические, иногда их называют антициклональными.
Морские течения охватывают всю толщу вод от поверхности до дна Мирового океана. По глубине своего протекания они подразделяются соответственно на поверхностные, глубинные и придонные. Скорость движения наиболее высока в самом верхнем (0 – 50 м) слое. Глубже она снижается. Глубинные воды движутся значительно медленнее, а скорость перемещения придонных вод 3 – 5 см/с. Скорости течений неодинаковы в разных районах океана.
Горизонтальное движение вод океана приближенно характеризуется симметрией относительно экватора, хотя в каждом полушарии имеются свои особенности.
Северное и Южное пассатные течения, Межпассатное (экваториальное) противотечение и Антарктическое циркумполярное течение – основные течения Мирового океана в целом.
В Мировом океане хорошо выражены вихревые движения вод, различные по происхождению, размерам и т.п. Так, основная струя Гольфстрима движется не прямолинейно, а образует горизонтальные волнообразные изгибы – меандры. Длина волны между гребнями 35 – 370 км. Вследствие неустойчивости потока меандры иногда отделяются от Гольфстрима севернее мыса Гаттерас и образуются самостоятельно существующие вихри. Их диаметр 100 – 300 км, толщина от тысячи до нескольких тысяч метров, продолжительность существования от нескольких месяцев до нескольких лет, скорость движения воды может достигать 300 см/с. Слева от струи Гольфстрима образуются теплые антициклонические вихри, а справа от нее – холодные циклонические. И те и другие дрейфуют со средней скоростью около 7 км/сут в сторону, противоположную направлению самого течения.

Основные течения Мирового океана

Название	Температурная градация	Устойчивость	Средняя скорость, см/с
Тихий океан
Северное пассатное Минданао Куросио Северо-Тихоокеанское Алеутское Курило-Камчатское (Ойясио) Калифорнийское Межпассатное (экваториальное) противотечение Южное пассатное Восточно-Австралийское Южно-Тихоокеанское Перуанское Антарктическое циркумполярное	Нейтральное Нейтральное Нейтральное Нейтральное Холодное Холодное Нейтральное Нейтральное Холодное Холодное Нейтральное	Устойчивое Устойчивое Весьма устойчивое Устойчивое Устойчивое Неустойчивое Устойчивое Неустойчивое Устойчивое Устойчивое Устойчивое Слабо устойчивое Слабо устойчивое Устойчивое	50 – 130
Индийский океан
Южное пассатное Агульясское (Игольного мыса) Западно-Австралийское Антарктическое циркумполярное	Нейтральное Теплое Холодное Нейтральное	Устойчивое Весьма устойчивое Неустойчивое Устойчивое	– 70
Северный Ледовитый океан
Норвежское Западно-Шпицбергенское Восточно-Гренландское Западно-Гренландское	Теплое Холодное	Устойчивое Устойчивое Устойчивое Устойчивое
Атлантический океан
Северное пассатное Гольфстрим Северо-Атлантическое Канарское Ирмингера Лабрадорское Межпассатное противотечение Южное пассатное Бразильское Южно-Атлантическое Бенгальское Фолклендское Антарктическое циркумполярное	Нейтральное Холодное Холодное Нейтральное Нейтральное Нейтральное Холодное Холодное Нейтральное	Устойчивое Весьма устойчивое Весьма устойчивое Устойчивое Устойчивое Устойчивое Устойчивое Устойчивое Устойчивое Устойчивое Устойчивое Устойчивое Устойчивое

Апвеллинг

Подъем глубинных холодных вод к поверхности называется апвеллингом. Зоны апвеллинга связаны с районами дивергенции, образования циклонических вихрей, постоянным сгоном теплых прибрежных вод устойчивыми ветрами - муссонами, пассатами и др.

Циклоническое вихревое движение вод всегда сопровождается их подъемом из глубинных слоев к поверхности в центральной части круговорота и опусканием поверхностных вод на глубины на его периферии.

Зона апвеллинга ограничена по протяженности и ширине, но поднявшиеся на поверхность воды и их влияние на океанологические условия могут распространяться на обширные районы океана. Глубинные воды в зоне апвеллинга обычно поднимаются довольно медленно: несколько десятков метров в месяц.
Опускание вод и подъем их с глубины на поверхность имеют огромное значение прежде всего для развития жизни в океане. При погружении поверхностные воды, насыщенные кислородом вследствие взаимодействия с атмосферой и жизнедеятельности растительных организмов, обогащают им придонные и глубинные слои.

Волнение в океане

Волнение – одно из разновидностей волновых движений, существующих в океане. Это волны, вызванные воздействием ветра на поверхность моря. Кроме волнения в океанах и морях существуют другие виды волн: приливные, сейшевые, внутренние и т.п. Все волновые движения представляют собой деформацию массы воды под воздействием внешних сил. Сила может быть разовой (единичной), постоянно действующей или периодически, но в любом случае эта сила, выведя массу воды из равновесия, возбуждает в ней колебательное периодическое движение, выражающееся двояко: колеблется форма поверхности воды около поверхности покоя и колеблются отдельные частицы вокруг своих точек равновесия. Так как это колебание развивается во времени, то можно определить и скорость этих движений. Для деформации поверхности это будет скорость распространения волны, или фазовая скорость, а для частицы – скорость обращения ее вокруг точки равновесия – центра орбиты, т.е. орбитальная скорость. Это характеристика волн поступательных или прогрессивных, которые перемещаются на большие расстояния. Есть еще волны стоячие, в которых деформация происходит на месте, без распространения.
Во время волнения вода около берега имеет, поступательное движение, но вдали от берегов частицы воды движутся только колебательно. Если бросить в открытом море поплавок, то он будет только качаться - то опускаясь, то поднимаясь. Частицы воды совершают орбитальное движение, т. е. каждая частица движется. при этом, как вращающееся колесо, кверху и вместе с тем по направлению движущей силы вперед, затем вниз и назад.
Профиль волны лучше всего может быть сравниваем с трохоидой, и поэтому формулы трохоиды могут быть применяемы к волнам (трохоидой называется кривая, описываемая любой точкой на спице - колеса, когда колесо катится по горизонтальной поверхности, тогда как точка на окружности колеса описывает кривую, называемую циклоидой). Правильную трохоидальную форму имеют установившиеся волны зыби, тогда как под влиянием продолжающегося воздействия ветра на поверхности главной волны возникают волны вторичного порядка; кроме того, гребень волны смещается по направлению ветра, наветренный склон становится длиннее и положе, а подветренный короче и круче.
На основании уравнений трохоиды можно вычислить главные-элементы волны.
В ветровых волнах можно констатировать такое же изменение положения водяных частиц.

Если ветер быстро меняется, то получаются волны, направленные в различные стороны, - одни еще не угасли, как уже появились другие. В результате происходит интерференция волн.
Когда волна растет, то водяные гребни увеличиваются и становятся круче (максимум наклона до 12°); ветер ударяет в верхнюю часть гребня в срывает его, образуя мелкие брызги и пену; получаются белые барашки. Вот причина, почему высота волны увеличивается вместе с ветром, но только до известного предела, а при дальнейшем усилении ветра рост волны прекращается. Эти волны - самые опасные для судов, так как они обладают большой силой.
По мере приближения к берегу волна укорачивается. Волна набегает на берег, и если берег пологий, то нижние частицы вследствие трения задерживаются, а гребни теряют симметричную форму, наклоняются вперед и опрокидываются, - получается прибой, если разбивание волны происходит у самой береговой черты, или бурун, и если оно бывает на некотором расстоянии от берега над полосой отмелей или подводных рифов. Прибой у высоких берегов имеет несколько иной характер. Волна, встречая крутую стену, отбрасывается от нее и, не имея возможности податься назад и в сторону, подымается вверх, часто на значительную высоту (до 30 м). При взбросе волна получает огромную силу, которая производит нередко значительные разрушения.
Волнение распространяется в глубину на величину не более полутора длин той же волны.

Есть волны, происходящие от землетрясении и вулканических извержений. У таких волн все размеры грандиозны по сравнению с волнами, вызываемыми ветрами, и только их высота незначительна. Период растягивается на полчаса и дольше. С такой неимоверной скоростью волны пересекают весь океан.
Стоячие волны (сейши) - сущность их заключается в том, что в то время как у одного берега вода поднимается, у другого - она опускается, или вода поднимается посредине и опускается у обоих берегов. Обыкновенно эти волны одноузловые, но могут быть двуузловыми и многоузловыми; происходят они от внезапного удара ветра на поверхность воды под большим углом, в результате здесь поверхность воды понижается, затем по инерции повышается, и образуется стоячая волна. Другая причина образования таких волн - это внезапное увеличение барометрического давления у одного берега, которое тоже понижает поверхность воды.

Приливы и отливы

Приливом и отливом называется такое периодическое колебание уровня океана или моря, которое происходит от притяжения Луны и Солнца. Явление заключается в следующем: уровень воды постепенно поднимается, что называется приливом, достигает наивысшего положения, называемого полной водой. После того уровень начинает понижаться, что называется отливом, и через 6 час. 12,5 мин. (приблизительно) достигает наиболее низкого положения, называемого малой водой. Затем уровень снова начинает повышаться, и еще через 6 час. 12,5 мин. (приблизительно) наступает опять полная вода.

Вертикальные колебания уровня воды во время приливов и отливов сопряжены с горизонтальными перемещениями водных масс по отношению к берегу. Эти процессы осложняются ветровым нагоном, речным стоком и другими факторами. Горизонтальные перемещения водных масс в береговой зоне называют приливными (или приливо-отливными) течениями, тогда как вертикальные колебания уровня воды – приливами и отливами.