книги из ГПНТБ / Степанов В.Н. Мировой океан. Динамика и свойства вод

В. Н. Степанов,

доктор географических наук, профессор

МИРОВОЙ

ОКЕАН

динамика

и свойства вод

Издательство «Знание» Москва

3974

551.49 С79

Степанов В. Н.

С79 Мировой океан. Динамика и свойства вод.

М., «Знание», 1974.

256с.

Бкниге на основе обширных материалов советских и зарубежных исследований дается характеристика ди­ намике и свойствам вод Мирового океана. Книга снаб­ жена большим количеством карт и таблиц.

г20806—043 073(02)—74 БЗ—28—12—73

Издательство «Знание», 1974 г.

Введение

Океанические воды покрывают почти 3*Д поверхности земного

км3) вод гидросферы (1 454 643 тыс. км3). Воды суши, пред­ ставленные реками, озерами и подземными источниками, со­ ставляют лишь 4,42% (60 306 тыс. км3), а в ледниках сковано 1,65% (24 000 тыс. км3) вод гидросферы. Несколько иные циф­ ры получены Р. Нейсом. По его подсчетам, на долю Миро­ вого океана приходится 97,2% всех вод гидросферы; в лед­ никах сосредоточено 2,15% воды, а в реках — лишь 0,63%.

Воды суши связаны с водами Мирового океана планетар­ ным обращением влаги через атмосферу. Единство свойств и процессов, протекающих в среде, является основание^ для вы­ деления геосферы. Им обладают только океанические вбды. Правомерно ли в таком случае выделение гидросферы? Во всяком случае кажется целесообразным введение специально­ го термина для наименования океанических вод как само­ стоятельной оболочки планетарного масштаба, играющей ве­ дущую роль в глобальном обмене энергии и веществ, отли­ чающейся специфическими, только ей присущими свойствами и процессами. Исходя из этих соображений, автором уже дав­ но было предложено выделить океанические воды в отдель­ ную оболочку — океаносферу1.

3

ренным образом отличаются от вод суши. Помимо общей массы и толщины океанооферы, это связано с более высокой

0°С начинается замерзание и образование ледяного покрова. Отсюда становится понятным причина того, что озера и реки обыкновенно не промерзают до дна. В солоноватоводных бас­ сейнах по мере увеличения количества растворенных солей понижается температура наибольшей плотности. При солено­ сти 24,7%о1 она становится равной температуре замерзания (в данном случае— 1,3°С). Поэтому в водах с меньшей солено­ стью процеосы протекают так же, как и в пресных водоемах1.2 При солености, превышающей 24,7%о, точка замерзания ока­ зывается выше температуры наибольшей плотности; для вод с соленостью в 35%о первая равна — 1,9°, а вторая — 3,5°. Сле­ довательно, в океане ледообразование начинается значитель­ но раньше достижения водой наибольшей плотности. А раз так, перемешивание способно распространиться на любую глубину. Если бы воды океана не обладали этими свойствами, было бы затруднено проветривание огромной их толщи. При недостатке кислорода не могло бы происходить окисление органических и неорганических веществ в глубинных и при­ донных водах, а также в донных осадках. Жизнь была бы возможна только в самых верхних слоях.

Активное перемешивание океаносферы приводит к тому, что в планетарный обмен энергии и веществ вовлекается вся толща ее вод. Обладая огромной массой воды, большим коли­ чеством тепла, растворенных газов, минеральных и органиче­ ских продуктов, океаноефера регулирует глобальный обмен.

1 Соленость выражается в долях (граммах) на 1 кг воды и

обозначается знаком %о- 2 Такая соленость встречается только в некоторых морях:

Черном, Азовском, Каспийском, Белом, южных частях Карского, Лаптевых и Восточно-Сибирского.

4

Поглощая или выделяя тепло, влагу и газы, она поддерживает динамическое равновесие в природе, свойственное каждому данному циклу развития планетарных процессов1. На дне Мирового океана происходит накопление и преобразование огромной массы минеральных и органических веществ. По­ этому геологические и геохимические процессы, протекающие в океанах и морях, оказывают очень сильное влияние на всю

земную кору.

Отсюда становится понятным, почему многие проекты пре­ образования климата больших масоивов суши связаны с искус­ ственным изменением существующего в настоящее время пе­ реноса вод и тепла в океанах и морях. В разработке же идей коренного преобразования природы Земли необходимо преж­ де всего учесть возможные нарушения обмена энергии и ве­

ществ в Мировом океане.

По своей структуре и динамике развития процессов океаиосфера наиболее близка к атмосфере. Однако масса ее в 300 раз больше массы воздуха. С этим связано общее содер­ жание энергии и веществ, а отсюда влияние на формирование и изменение природы всей планеты. Если всю атмосферу «сжать» до плотности воды, толщина ее не превысит 10 м.

Выделение океаиосферы как самостоятельной оболочки не исключает необходимости понятия «МИРОВОЙ ОКЕАН», под чем подразумевается вся совокупность океанов и морей нашей планеты. Мировой океан представляет собой географический объект со специфическим геологическим и геоморфологиче­ ским строением, геохимическими и физико-химическими про­ цессами, которые протекают в толще вод и донных отложе­ ниях; он отличается особым характером обмена энергии и ве­ ществ как в океаносфере, так и во взаимодействии с атмосфе­ рой и дном, своим растительным и животным миром.

Все эти особенности природы Мирового океана находятся в теснейшей взаимозависимости с циркуляцией и структурой вод, на которые, в свою очередь, немалое влияние оказывает морфология дна. Не имея возможности специально останав­ ливаться на строении дна океанов и морей, приходится огра­ ничиться приведением некоторых самых общих сведений, кото­ рые могут оказаться полезными при рассмотрении динамики вод.

1 Более подробно эти вопросы рассматриваются в работе автора «Планетарные процессы и изменение природы Земли».

М., «Знание», 1970.

5

В строении дна Мирового океана отчетливо выделяются три основные части:

1)прибрежное мелководье, именуемое материковой от­ мелью, которое представляет собой подводное продолжение материков,

2)переходная зона от прибрежных мелководий к боль­

ложе.

За внешнюю границу материковой отмели принимается тот участок, где отмечается резкое увеличение углов наклона дна, свидетельствующее о переходе к материковому склону. Обык­ новенно это происходит на глубинах 150—200 м и потому двухсотметровую изобату принимают за границу материковой отмели. Ширина ее невелика, в среднем около 70 км. Общая площадь, занимаемая материковой отмелью, составляет толь­ ко 7,6% всей акватории Мирового океана.

Материковый склон является подводным цоколем (основа­ нием) континентов. За нижнюю его границу принимается то место, где сравнительно резко изменяются углы наклона дна: от больших значений материкового склона к небольшим углам ложа. Такой перелом происходит на глубинах около 3000 м. Эта глубина близка к условному среднему уровню земной по­ верхности; ее можно получить, если представить себе поверх­ ность нашей планеты ровной — без гор и океанических впадин. Средняя величина углов наклона дна 3°27', что близко к среднему значению угла склона горных цепей. Ширина мате­ рикового склона в среднем около 90 км.

Ложе занимает 77,1% общей площади Мирового океана и составляет почти половину поверхности планеты. Основная особенность строения ложа в том, что оно повсеместно пере­ секается многочисленными подводными хребтами и порогами (рис. 1). Некоторые хребты представляют собой грандиозней­ шие подводные горные системы, превышающие по своим раз­ мерам величайшие горные массивы суши. Имея в основном меридиональное простирание, они делят океаны на две, а Ти­ хий океан на три основные глубоководные части. Хребты меньших размеров протягиваются и в других направлениях.

Подводные хребты и пороги разделяют ложе океана на относительно обособленные впадины—-котловины. Они обык­ новенно имеют округлую форму и очень небольшой уклон дна к средней части. Преобладающее большинство их окаймляется изобатой 5000 м; глубины здесь достигают 5500—6500 м и в

6

глг/О. м.

W.'LjjPPff

-■-■-збо^

-4000-----

- 5000—

г.-гм-Л

Рис. I. Рельеф дна Мирового океана. Наименование основных форм рельефа (обозначенных цифрами и бук­ вами) приводится в табл. 1.

редких случаях несколько больше. Многие подводные хребты и почти все котловины Мирового океана имеют собственные имена (рис. 1, табл. 1).

Большое распространение на ложе Мирового океана полу­ чили подводные долины, носящие название глубоководных желобов. Они прорезают ложе океанов и являются наиболее глубокими его частями, превышающими 6000—7000 м. В этих желобах обнаружены самые большие глубины Мирового океана.

На дне Мирового океана и в его водах сосредоточено боль­ шое количество естественных ресурсов. Будущее бурно расту­ щего населения планеты связывают с ■перспективами освоения минеральных, биологических и энергетических богатств океа­ нов и морей и в первую очередь с 'развитием морского фермер­ ства. В решении проблемы водного голода приморских райо­ нов, где, кстати, проживает 75% всего человечества, немалую роль может сыграть использование опресненных океанических вод.

При столь большом значении Мирового океана в жизни и хозяйственной деятельности людей природа и ресурсы его изу­ чены еще совершенно не достаточно. И, несмотря на все воз­ растающий к нему интерес, океанологические исследования не получили еще должного развития.

Особенно пристальное внимание должно быть уделено океаносфере, ее динамике, структуре и свойствам вод, с чем в первую очередь связан обмен энергии и веществ. Системати­ зации имеющихся представлений в этой области и посвящена книга, предлагаемая вниманию читателей1. Написание ее ока­ залось возможным главным образом благодаря исследовани­ ям,проведенным в последние годы в Институте океанологии АН СССР.

Эти исследования базируются на использовании массовых данных, получаемых на океанографических станциях21. Для их обработки и анализа широко привлекается электронно-вы­ числительная техника.

Кнастоящему времени в открытой части Мирового океана

1Автор рассматривает эту книгу как дальнейшее развитие вопросов, которым посвящена упомянутая ранее его работа «Планетарные процессы и изменение природы Земли».

2 На таких «станциях» с борта судна с различных глубин берутся пробы воды для определения содержания растворенных солей н газов, производятся измерения температуры, оптических свойств н другие необходимые исследования.

8