Фасад

Океан... Нужно ли объяснять, что это такое? Словом "океан" принято обозначать водную оболочку нашей планеты, в "дыры" которой высовываются земные континенты и бесчисленные острова. Видимо, такое определение вполне достаточно, чтобы все земляне поняли, о чем идет речь. А вот о том, каков океан, придется рассказать немножко подробнее.

Все бескрайнее пространство океанской воды географы подразделяют на 3-5 или даже 7 самостоятельных океанов, естественно, не имеющих между собою достаточно четких границ. Из них канонически признанными являются только Атлантический, Индийский и Тихий. В нашей стране принято выделять как вполне самостоятельный Северный Ледовитый и, что более спорно, Южный океаны. А по более древним традициям Атлантический и Тихий океаны делят на северную и южную половины. Некоторые части океана, отграниченные сушей, хотя бы цепочками островов; обозначают как отдельные самостоятельные моря. Официально признаны 54 моря. На территории некоторых крупных морей выделены внутренние моря. Например, в состав Средиземного моря входит 7 внутренних морей, таких, как Адриатическое, Ионическое, Черное, Азовское, Тирренское, Мраморное и Эгейское. Саргассово море, открытое и поименованное одним из последних, не омывает непосредственно ни один из материков.

Мировой океан покрывает почти 71 процент земной поверхности. В нем сосредоточено 97 процентов мировых запасов свободной воды. В абсолютных цифрах это составляет 1368 миллионов кубических километров. Чтобы было понятно, как это много, приведу такой пример. Если на Земле срыть все горы и вообще всю сушу, поднимающуюся над поверхностью моря, чтобы сделать землю гладким шариком, то этого "мусора" - срытой горной породы, окажется не так уж много, всего 76 миллионов кубокилометров, то есть чуть ли не в 20 раз меньше, чем океанской воды!

Если продолжить сравнения, придется признать, что поднятия суши менее грандиозны, чем океанские впадины. Большая часть поверхности земных континентов не поднимается выше 2000 метров над уровнем моря, тогда как средняя глубина Мирового океана оценивается в 3550-3730 метров. И если над поверхностью суши возвышается лишь несколько восьмитысячников, горных вершин, немного превышающих восьмикилометровый рубеж, то океанских впадин, глубина которых значительно превышает 10 километров, известно больше десятка, а самая глубокая из них, открытая в 1957 году экспедицией на флагмане советского исследовательского флота "Витязе", 11022 метра! Нужно сказать, что океанское дно мы знаем пока неважно. Не исключено, что в дальнейшем в океанской бездне будут обнаружены и более глубоководные пропасти.

Океанская впадина

Океан обладает такой общностью физических свойств, что расценивается как единый биотоп, то есть на всем своем протяжении он создает сходную среду для обитающих здесь живых организмов. Это, конечно, не значит, что условия жизни в любых его точках абсолютно одинаковы. Напротив, в Мировом океане существует определенная зональность. Изменение физических свойств зависит от географической широты, в пределах которой расположена данная зона, удаленности ее от ближайших континентов и, конечно, от глубины. Однако изменения физических характеристик происходят здесь менее резко, чем на суше, да и их размах в океане не столь велик.

Обычно континенты окружены материковой отмелью, которую океанографы называют континентальным шельфом. Она представляет собою как бы затопленную часть материков. Действительно, в период последнего оледенения такое огромное количество воды превратилось в лед и скопилось на суше, что океан повсеместно обмелел (16-18 тысяч лет назад его уровень был на 120 метров ниже современного) и с тех пор продолжает подниматься в среднем на 7-8 сантиметров в столетие, отвоевывая у континентов все новые районы.

Для материковой отмели характерно, что глубина океана здесь увеличивается постепенно, в среднем всего на 1,5-2 метра на протяжении целого километра. Начинается шельф от береговой кромки, а его внешним краем является то место, где уклон дна резко возрастает. Принято условно считать, что внешний край шельфа располагается на глубине 200 метров. Однако в действительности резкое понижение дна может происходить где-то на глубинах от 18 до 500 метров. Ширина континентального шельфа тоже величина непостоянная. Она колеблется от 0 до 1500 километров, что в среднем составляет 70-80 километров.

Внешний край материковой отмели переходит в континентальный склон. Здесь наклон морского дна в 20-25 раз больше, чем на шельфе, и в среднем составляет 3-5 градусов. Однако местами он бывает значительно круче. У восточного побережья острова Шри-Ланка наклон достигает 30 градусов, а в некоторых районах побережья Флориды даже 45. В отличие от континентального шельфа дно в районе материкового склона сильно изрезано. Нередко склон опускается в океанскую бездну уступами или широкими террасами и бывает рассечен поперечными каньонами, разломами или грядами скальной породы.

Ширина континентального склона всего 15-30 километров, но благодаря большой крутизне дно на этом коротком участке успевает опуститься до глубины 2000-3000 метров. У его подножия начинается океанское ложе, главная часть океана, где встречаются его предельные глубины и где он хранит свои наиболее сокровенные тайны. В общей сложности океанское ложе занимает 75 процентов океана. Оно покрыто слоем мягких осадков, толщина которых иногда достигает 1000 метров, а в глубоководных впадинах может быть еще значительнее. Особенно заметны скопления осадков у подножия материкового склона. Они возникают потому, что мягкие породы смываются со склона к его основанию.

Осадки образуются из взвешенного в воде материала, из почвы, глины и песка, которые выносят в моря и океаны реки, затаскивают ледники, сдувают с континентов ветры. К ним присоединяются вулканический пепел и космическая пыль. Немаловажную роль играют скелеты и раковины морских организмов. Некоторые виды осадков возникают химическим путем из растворенных в воде веществ.

Наиболее характерным видом осадков является ил. Он образуется благодаря оседанию на дно крупинок органического вещества и глин. В нем преобладают частички величиной от 0,01 до 0,06 миллиметра. Поэтому ил обладает значительной вязкостью. Из обломков крохотных раковин и пропитанных солями кальция наружных покровов мельчайших ракообразных возникают известковые илы. Кремневые илы образуются из наружных скелетов одноклеточных организмов - радиолярий и двустворчатых панцирей микроскопических водорослей диатомей. Такие илы встречаются лишь в районах, где океан богат жизнью. На глубинах больше 4500 метров осадки состоят главным образом из красных глин. Известковые осадочные породы на таких глубинах не образуются, так как здесь нормальные карбонаты (соли угольной кислоты), в том числе кальциты - карбонаты кальция, растворяются в морской воде.

Взвешенный в воде осадочный материал переносится по необозримым водным просторам океаническими течениями. Крупнозернистый песок, галька и щебень, камни и даже огромные валуны приносят в океан айсберги. Когда лед тает, они падают на океанское дно. Быстрее всего со скоростью от 1 до 4 сантиметров за 1000 лет увеличиваются известковые осадки. В глубоководных районах накопление осадочных материалов происходит медленнее, так как крупные взвешенные частички успевают попасть на дно еще до того, как течения достигнут глубоководных впадин, а красные глины образуются здесь со скоростью 1 миллиметра в тысячу лет!

Океанское ложе не является однообразной скучной равниной, какой чаще всего бывает материковая отмель. Горные хребты, отдельно стоящие горы, цепочки подводных холмов делят его на плоские или холмистые участки. Вблизи материкового склона нередко располагаются цепочки островов и глубоководные узкие долины, которые принято называть желобами. Особенно грандиозны срединно-океанические хребты. Они протянулись через все океаны по их осевым линиям, в том числе через Северный Ледовитый океан, и представляют собой единую систему. Общая длина этих подводных гор с центральными горными долинами превышает 60000 километров. Всемирную горную систему дополняют хребты вулканического происхождения, которые нередко тянутся на тысячи километров. Они обычно разделены на отдельные участки глубокими поперечными разломами. Над хребтами то гуще, то реже взмывают ввысь отдельные горные вершины. Иногда они поднимаются над поверхностью воды и становятся островами. Кроме того, по всему океану разбросаны отдельные подводные горы или небольшие группы гор, чаще всего вулканического происхождения.

Если горы имеют крутые склоны, они свободны от осадков. Здесь им не удержаться. Однако встречаются горы и с большими плоскими вершинами, диаметром до 40 километров. Чаще всего это бывшие острова, опустившиеся в пучину океана, так как океанское дно не смогло выдержать их непомерной тяжести. В Атлантическом океане примерно в 500 километрах от побережья Америки находится подводная гора Кобб высотой 2700 метров. Ее вершина всего на 33 метра не достигает поверхности воды. Особенно много плосковершинных гор в Тихом океане. Считается, что гор в Мировом океане не менее 10 тысяч.

В океанах сколько угодно временных и постоянных течений различного направления и скорости, они создают местные и глобальные круговороты, перенося подчас огромные массы воды. Окружающие водные массы тоже могут вовлекаться в движение. В Северном полушарии движение воды происходит по часовой стрелке, в Южном - в противоположном направлении. Характер поверхностных течений складывается благодаря взаимодействию господствующих пассатных ветров, дующих по обе стороны экватора с востока на запад и вызывающих аналогичное перемещение водных масс, и сил Кориолиса, возникающих за счет вращения Земли. Воздействуя на движущиеся частицы воды, в Северном полушарии они отклоняют их вправо, а в Южном - влево. Но первопричиной движения воздуха, а следовательно, и океанской воды, является солнечное тепло, осуществляющее энергетическое обеспечение этих крупномасштабных круговоротов.

Солнечные лучи, нагревая поверхностный слой воды, одновременно приводят к снижению ее плотности. В тропической зоне океанов постоянно создаются обширные районы с пониженной плотностью воды, вследствие чего их уровень может оказаться на полметра выше, чем в зоне более умеренного климата. В результате из области с малой плотностью морская вода как с горки стекает в область с более плотной водой. В приполярных областях возникают вертикальные течения. Здесь морская вода, охлаждаясь у поверхности и потому приобретая большую плотность, опускается в придонные районы и может явиться причиной возникновения глубинных горизонтальных течений.

Взаимодействие сил лунного, солнечного и земного притяжения вызывает регулярные подъемы и спады воды. Особенно значительно влияние Луны. Хотя ее размер (точнее масса) и соответственно гравитационное воздействие невелики, зато она находится так близко от Земли, что здесь ее влияние в два раза сильнее солнечного. Именно гравитационное влияние Луны и вызывает приливы. Наибольшей величины они достигают, когда Луна, Земля и Солнце располагаются вдоль одной прямой, что происходит во время новолуния или полнолуния, и влияния дневного и ночного светил взаимно усиливаются. Напротив, когда Луна находится в первой или третьей четверти, ее гравитационные силы противоположны солнечным и частично гасят друг друга, а величина приливов бывает минимальной. Лунные воздействия не могут не сказываться на океанических течениях. Давно замечено, что скорость перемещения воды непостоянна и может меняться даже в течение суток. У Гольфстрима она становится максимальной через три часа после кульминации Луны и в то время, когда Луна находится над экватором.

О постоянных морских течениях европейцы узнали относительно недавно. Даже Гольфстрим обнаружили лишь в начале XVI века. В Атлантическом океане насчитывается шесть крупных круговоротов. Столько же в Тихом океане. В Индийском океане, где происходят сезонные изменения направления муссонных ветров, количество и направление крупных водных круговоротов меняется по сезонам года. Зимой в северной его части наблюдается четыре круговорота, а летом только три. Круговороты Северного и Южного полушарий нередко образуют симметрично расположенные гомологические пары. Границы между этими круговоротами имеют широтное направление.

К наиболее известным относятся западные пограничные течения: Гольфстрим в Атлантике и Куросио в Тихом океане.

Гольфстрим начинается где-то в Карибском море, а затем, выйдя к берегам США и обогнув побережье штатов Флорида, Джорджия, Южная и Северная Каролина, сворачивает на восток, пересекая океан. Вдали от берегов Гольфстрим "теряет уверенность". Здесь его путь постоянно меняется и делает крутые петли (меандры). Иногда они замыкаются в кольца, отшнуровываются от основного течения и существуют сами по себе 3-5 лет, медленно дрейфуя к югу. Ширина Гольфстрима достигает 125-175 километров. Скорость движения в срединной части русла приближается к 10 километрам в час. Морская река в самом быстром месте переносит в секунду 30-100 миллионов кубометров воды.

Куросио более постоянно, но и оно пользуется двумя руслами. Переход в резервное русло занимает несколько месяцев. Затем главная тихоокеанская река много лет подряд течет по избранному пути.

У восточных берегов Тихого океана наиболее значительны Калифорнийское и Перуанское, а в Атлантике - Бенгельское течения, В тропической зоне обоих океанов преобладающими ветрами являются пассаты. Между областями пассат Северного и Южного полушарий располагается штилевая зона. Фактически она находится в Северном полушарии между 3 и 10 градусами северной широты. Соответственно зоне ветров северная и южная экваториальные реки текут на запад, а между ними в обратном направлении несет свои воды еще одна океанская река - экваториальное противотечение.

Мощные океанские реки текут и в полярных областях планеты. Воды Ледовитого океана медленно движутся против часовой стрелки. На выходе из этого океана находятся мелководные зоны, затрудняющие обмен воды с соседними океанами. Особенно узок и мелок Берингов пролив, серьезно препятствующий сливу глубинных вод в Тихий океан. Южный океан ничем не отграничен, поэтому вокруг Антарктиды движется на восток гигантская циркумполярная река, крупнейшая на нашей планете. Ее ширина достигает 500, а глубина 3 километров. Она переносит до 200 миллионов кубометров воды в секунду. (Это в 10 тысяч раз больше, чем выносит в океан одна из наиболее полноводных рек нашей планеты - Миссисипи и примерно в 100 тысяч раз больше, чем сливает в Финский залив Нева.)

Причиной здешних глубинных течений является сильное охлаждение и увеличение плотности поверхностных слоев воды. Особенно тяжелой вода становится, когда начинает замерзать. Молодой лед выдавливает из себя большую часть солей в находящуюся под ним воду, что еще больше увеличивает ее плотность. Потяжелев, вода начинает опускаться на дно. Главными поставщиками холодной воды считаются море Уэдделла на юге и Норвежское море на севере.

Холодная глубинная вода растекается из районов своего накопления, давая начало мощным глубинным течениям. Они изучены хуже поверхностных. Они проходят у западных границ океана, два в Атлантическом, соответственно в его северной и южной частях, и одно в Тихом океане. Все три подводных реки текут в сторону экватора со скоростью нескольких сантиметров в секунду и по дороге выносят глубинную воду на поверхность. Никто не может сказать, сколько времени проходит от погружения поверхностных вод в глубь океана до их возвращения к поверхности. Возраст глубинных вод оценивается в 200-300 или 1000 лет. В результате все поверхностные воды Мирового океана примерно до глубины в 3700 метров находятся в постоянном, бес-, прерывном и достаточно быстром движении.

Портрет Мирового океана следует дополнить рассказом о льдах. Их площадь не так велика, как мы привыкли думать. Льды постоянно закрывают лишь 3-4 процента океанских просторов. При падении температуры океанской воды до -1,9 градуса, в ней начинают появляться кристаллики льда. Постепенно их количество растет, и возникает ледяная каша. По мере увеличения толщины этого слоя он оказывает все возрастающее сопротивление волнению. Кроме волн, серьезное замедление льдообразования и смерзания плавающих в воде кристаллов объясняется тем, что в этой зоне растет соленость воды и одновременно понижается температура ее замерзания. В мороз такую же кашу может создать снег, падающий на поверхность воды. Когда снегопад затягивается, образуются настоящие снежные сугробы, высотою до 2 метров.

Снежно-ледовая каша в конце концов смерзается, и поверхность воды покрывается слоем достаточно гибкого льда. Его объем на 9 процентов больше, чем воды, из которой он образовался, поскольку в кристаллической решетке льда упаковка молекул воды упорядочивается и становится менее плотной.

Чтобы растопить 1 грамм льда, требуется 80 калорий, не считая тепла, которое необходимо, чтобы согреть лед до 0 градусов. Поэтому в Арктике даже летом лед тает только в районах прибрежных материковых отмелей, и только там возникают обширные пространства свободной воды. Основная масса океанских льдов переживает полярное лето. Продолжительность жизни арктического льда, образовавшегося у берегов нашей страны, составляет от 2 до 9 лет, а его "смерть" наступает, когда он выносится в более теплые районы Атлантики.

Судьба антарктических льдов изучена хуже, однако считается, что они долговечнее.

Это не значит, что морской лед совершенно не тает. В Арктике летом его толщина за счет таяния верхних наружных слоев может уменьшиться на 0,5-1 метр, зато зимой снизу успевает намерзнуть до 3 метров льда. В районах, где ураганные ветры взламывают льды и где происходит их торошение, возникают огромные нагромождения, которые, смерзаясь, серьезно увеличивают толщину льда.

Однако самым внушительным торосам далеко до настоящего айсберга. Этот пресноводный лед возникает на суше, как это обычно бывает в прибрежной зоне Ледовитого океана, и сползает под собственной тяжестью в море или откалывается от шельфового льда, который десятками лет нарастал на мелководьях вокруг Антарктиды.

Айсберги могут иметь огромные размеры. Особенно крупные встречаются в Южном полушарии. Они образуются из льдов шельфового ледника моря Росса. Самый большой из когда-либо зарегистрированных был обнаружен свыше 30 лет назад. Он имел длину в 350 и ширину в 40 километров, то есть был лишь вполовину меньше Бельгии и в пять раз превышал площадь Люксембурга. В октябре 1987 года с помощью спутников в районе моря Росса был обнаружен айсберг длиною 153 и шириною 36 километров. При встрече с такою льдинкой не сразу поймешь, что это плавучий остров.

Надводная часть айсбергов весьма внушительна. Рекордсменом является ледяная гора высотою 134 метра. Это выше Исаакиевского собора в Ленинграде. Плоские столовые айсберги ниже. Они не превышают 90 метров. Поскольку удельный вес льда составляет ⁹/₁₀ удельного веса воды, 90 процентов объема ледяной горы должно находиться под водой!

В Северном полушарии особенно крупные айсберги не образуются. Рекордом здесь является островок площадью 50 квадратных километров. Никто не знает точно, сколько айсбергов странствует по океанам. Считается, что только Гренландия поставляет в год 10-15 тысяч огромных обломков льда. Главное место их возникновения - западное побережье острова. Отсюда они выплывают в Атлантику, в один из самых оживленных районов Мирового океана.

Лед обладает значительной прочностью. Ледовый панцирь толщиною 60 сантиметров, закрывающий в разгар зимы пресноводные водоемы, может выдержать тяжесть грузовой платформы весом 18 тонн. Во время войны по льду через Ладогу была проложена ледовая "Дорога жизни", позволившая Ленинграду поддерживать связь с остальной страной. Морской лед менее прочен. Если льдообразование протекает бурно, соленая вода частично захватывается смерзающимися кристалликами льда. Водно-солевые включения, нарушая структуру льда, резко понижают его прочность. У молодого льда она в три раза ниже, чем у пресноводных льдов, но старые ледовые поля не уступают по прочности пресноводным льдинам.

Дрейфующий лед при сильном ветре может покрывать расстояние до 100 километров в сутки. У айсбергов большая осадка, мешающая им развивать значительную скорость или противостоять течениям. Нередко они выносятся далеко за пределы полярных областей, иногда достигая в Атлантике Азорских и Бермудских островов. Благодаря огромной теплоемкости таяния льда, уже давно возник проект буксировки крупных айсбергов к побережью таких приморских стран, как Япония, Кувейт, Саудовская Аравия, Объединенные Арабские Эмираты, давно ощущающие нехватку чистой пресной воды. Доставка "небольших" кусочков льда, объемом 100-300 тысяч кубометров, оказалась технически выполнимой и время от времени осуществляется этими странами.