Динамика вод Мирового океана. Волны. Общие положения

Одной из основополагающих характеристик Мирового океана, как части гидросферы, является непрерывное движение и перемешивание вод.

Движение водных масс происходит не только на поверхности Мирового океана, но и в его глубинах, вплоть до придонных слоев. Динамика воды наблюдается во всей ее толще, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Данные процессы поддерживают регулярное перемешивание водных масс, перераспределение тепла, газов и солей, что обеспечивает постоянство химического, солевого, температурного и газового составов. К формам движения (динамики) водных масс в Мировом океане относятся:

• волны и зыбь;
• волны стихийного характера;
• течения и приливы;
• конвективные токи и т. д.

Волны – это явление, образующееся под действием внешних сил различного характера (ветра, Солнца и Луны, землетрясений и т.д.) и представляющее собой периодические систематические колебания частиц воды. Основной причиной образования волн на поверхности любого водного объекта, к которым относятся и воды Мирового океана – является ветер и ветровые процессы. Незначительная скорость ветра равная порядка $0,2-0,3$ м/с в процессе трения воздуха о поверхность водных масс вызывает систему незначительных равномерных волнений, называемых рябью. Рябь проявляется при единовременных порывах ветра и моментально затухает при отсутствии воздействия ветровых процессов. Если скорость ветра составляет $1$ м/с и более, то в таких случаях формируются ветровые волны.

Формирование волнений вод Мирового океана может быть вызвано не только благодаря воздействию ветровых процессов, но и также резким изменением атмосферного давления, приливообразующими силами (приливные волны), стихийными процессами - землетрясениями, извержениями вулканов (сейсмические волны – цунами). Корабли, яхты, паромы, лодки и прочие судоходные инженерные сооружения, в процессе своей непосредственной деятельности, при рассекании поверхности водного зеркала создают особые волны называемые корабельными.

Волны, формирующиеся исключительно под влиянием внешних, вызывающих их сил, - вынужденные. Волны, которые продолжают свое существование некоторое количество времени после того, как сила, вызывающая их, прекратила свое действие называются свободными. Волны, которые сформированы на поверхности водного зеркала, а также в самом верхнем слое водных масс Мирового океана (до $200$м.) –поверхностные.

Волны, возникающие в более глубоких частях океанов и визуально незаметные на поверхности воды, называются внутренними волнами.

Сила и размер ветровых волн напрямую зависят от скорости ветра, временной составляющей его воздействия на поверхность водного зеркала, а также размера и глубины пространства водных масс, охваченных ветровыми процессами. Высота волн, от основания до ее гребня, обычно составляет не более $5$ метров, значительно реже наблюдаются волны с высотой от $7$ до $12$ метров и более. Самыми большими по размеру и силе ветровые волны образуются в южном полушарии Земли, это объясняется тем, что в этой части океан непрерывен, отсутствуют крупные участки суши в виде материков или островов, а также на высоту волн оказывают влияние сильные и постоянные западные ветры. Волны в этом регионе Мирового океана могут достигать $25$ метров в высоту, а их длина может составлять сотни метров. Гораздо меньше волны в открытых и особенно во внутренних морях, чем в открытом океане. Например, в Черном море максимальная отмеченная высота волн составляет $12$ метров, в Азовском море эти показатели на порядок ниже – $4$ метра.

В момент, когда прекращается ветровая деятельность в океане формируются длинные пологие волны – зыбь. Зыбь – это наиболее идеальная и неискаженная форма волны. Поскольку зыбь – это и есть по сути свободное волнение, то и распространяется эта волна гораздо быстрее по сравнению с другими волнами. Длина такой волны в состоянии зыби может устанавливаться до нескольких сотен метров, а принимая во внимание их малую высоту, волновые процессы зыби в Мировом океане, особенно на открытых его участках, практически незаметны.

Однако, поскольку распространение волн происходит со значительной скоростью, то они имеют свойство обрушиваться на береговую часть суши за несколько сотен и даже тысяч километров от места их первоначального образования. Движение водных масс с глубиной активно затухает. На глубине, равной длине волны, волнение практически прекращается.

Так как длины ветровых волн во многих случаях является не значительной, то даже при самом активном волнении, на глубине от $50$ метров и глубже данные волны практически не ощутимы. Таким образом, сила волн напрямую зависит от ее высоты, длины и ширины гребня. Но основная роль все-таки принадлежит ее высоте.

Из-за непостоянства водной среды и регулярной динамики и перемешивания, слои водных масс Мирового океана обладают различной степенью плотностью, вязкости, скорости движения, солевого состава. Наиболее ярким примером служат районы Мирового океана, где присутствуют такие явления как таяние ледников, айсбергов, в местах интенсивного выпадения атмосферных осадков и в устьях полноводных рек. В данном случае воды Мирового океана покрываются слоем пресной воды, формируя необходимые условия для образования так называемой внутренней волны, проходящей на поверхности водораздела пресных и соленых водных масс.

Замечание 1

На основании океанологических исследований было установлено, что внутренние волны в открытом Мировом океане встречаются с той же частотой, что и волны поверхностные. Довольно часто основными механизмами образования внутренних волн являются процессы изменения атмосферного давления, скорость ветра, землетрясения, приливообразующие и другие факторы. Внутренние волны характеризуются значительной амплитудой, но не большой скоростью распространения. Высота внутренних волн как правило достигает $20–30$ м, но может составлять и до $200$ метров. Волны с такой высотой характеризуются как редкое и непостоянное явление, но все же встречаются, например, в Южной Европе в районе Гибралтарского пролива.

Течения Мирового океана

Морские течения - одна из важнейших форм движения в Мировом океане. Течениями называются относительно правильные периодические и постоянные глубинные и поверхностные перемещения масс вод Мирового океана в горизонтальном направлении. Основные течения Мирового океана представлены на рис.1.

Данные перемещения водных масс играют одну из первоочередных ролей как в жизни Мирового океана, так и его обитателей, к которым относятся:

• обмен вод Мирового океана;
• создание особых климатических условий;
• рельефообразующая функция (преобразование береговой линии);
• перенос масс льда;
• создание условий обитания для жизни биологических ресурсов океанов.

Также одной из ведущих ролей океанических течений является циркуляция атмосферы и создании определенных климатических условий различных частей планеты.

Огромное количество течений Мирового океана можно разделить на категории:

• по происхождению;
• по устойчивости;
• по глубине расположения;
• по характеру движения;
• по физико-химическим свойствам.

По происхождению течения в свою очередь подразделяются на: фрикционные, градиентные и приливно-отливные. Фрикционные течения образованы под воздействием ветровых сил. Так, фрикционные течения, которые вызваны временными ветрами, называют ветровыми, а вызванные господствующими ветрами-дрейфовыми. Среди градиентных течений можно выделить: бароградиентные, стоковые, сточные, плотностные (конвекционные), компенсационные. Стоковые течения формируютсяв результате наклона уровня моря, которое вызвано впадением речных пресных вод в океанические воды, выпадением атмосферных осадков или их испарением; сточные обусловлены наклоном уровня моря, характеризующегося впадением воды из других районов моря под воздействием внешних сил.

Течения приводят к снижению объема воды в одной части Мирового океана, вызывая снижение уровня, и увеличению в другой. Разность уровней между частями Мирового океана мгновенно приводит к движению соседние части, которые стремятся ликвидировать эту разность. Таким образом, рождаются компенсационные течения, то есть течения вторичного характера, возмещающие отток воды.

Приливно-отливные течения создаются составляющими приливообразующих сил. Наибольшую скорость эти течения имеют в узких проливах (до $22$ км/ч), в открытом океане она не превышает $1$ км/ч. В море редко наблюдаются течения, обусловленные только одним из указанных факторов или процессов.

По устойчивости течения подразделяются на постоянные, периодические и временные течения. Постоянные – это течения, всегда находящиеся в одних и тех же районах Мирового океана и практически не изменяющие свои скорость и направление за конкретный сезон или календарный год. К ярким примерам таких течений можно отнести пассатные течения, такие как Гольфстрим и другие. Периодические – это течения, направление и скорость которых изменяются на основании тех изменений, которые вызвали их причин. Временные – это течения вызываемые причинами случайного характера (порывами ветра).

По глубине течения можно разделить на поверхностные, глубинные и придонные. По характеру движения - меандрирующие, прямолинейные и криволинейные. По физико-химическим свойствам - теплые, холодные и нейтральные, соленые и распресненные. Характер течений формируется из соотношения показателей температуры или соответственно солености воды, формирующих течение. Если температура течений превышает температуру окружающих водных масс, то течения называются теплыми, а если ниже – холодными. Аналогично с этим определяются соленые и распресненные течения.

Сейсмические и приливные волны

Сейсмические волны (цунами)

Основной причиной формирования сейсмических волн (цунами) являются преобразование рельефа океанического дна, происходящие в результате движения литосферных плит, следствием которых являются землетрясения, оползни, провалы, поднятия и другие явления, которые носят стихийный характер и возникают моментально на значительных участках океанического дна. Стоит отметить, что механизм зарождения сейсмических волн во многом зависит от характера процессов, преобразующих рельеф океанического дна. Например, при формировании цунами в открытом океане в процессе появления провала или трещины на дне участка Мирового океана, вода мгновенно устремляется в центр образованного углубления, заполняя сначала его, а вслед за этим переполняет, образуя огромный по объему столб воды на поверхности океана.

Замечание 2

Образованию цунами в открытом океане и их обрушению на берег как правило предшествует снижение уровня воды. Всего за несколько минут вода отступает от суши на сотни метров, а в отдельных случаях и на километры, после этого на берег обрушиваются цунами. Вслед за первой самой крупной волной обычно приходят еще в среднем от $2$ до $5$ волн меньшего размера, с интервалом от $15-20$ минут до нескольких часов.

Скорость распространения волн цунами огромна и составляет $150-900$ км/ч. Обрушиваясь на побережья и населенные пункты, расположенные в зоне воздействия таких волн, цунами способны уносить человеческие жизни, разрушать объекты инфраструктуры, производственные здания и социальные объекты. Примером наиболее разрушительных цунами за последнее время может служить цунами в Индийском океана в $2004$ г., которое унесло жизни более чем $200$ тысяч человек и причинило ущерб на миллиарды долларов.

Появление цунами, в настоящий момент, можно предсказать с высоким коэффициентом точности. Основами таких прогнозов является наличие сейсмической активности (толчков) под толщей вод Мирового океана. Как правило, предсказания осуществляются по средствам следующих способов:

• сейсмический мониторинг;
• мониторинг с помощью мареографов (над уровнем поверхности Мирового океана);
• акустические наблюдения.

Данные способы позволяют вырабатывать и предпринимать превентивные меры, направленные на обеспечение безопасности жизнедеятельности.

Приливные волны

Замечание 3

Приливные волны – это явления, возникающие под воздействием сил притяжения Луны и Солнца и характеризующиеся периодическими колебаниями уровня Мирового океана. Действующие силы притяжения в системе Земля-Луна, а также центробежная сила, объясняют формирование приливных волн, одна из которых возникает на стороне, которая обращена к Луне, а другая – на противоположной.

Формирование приливной деятельности обусловлено не только участием Луны, но и влиянием Солнца, однако из-за гораздо большей удаленности Солнца от Земли, солнечные приливы более чем в $2$ раза меньше лунных. Ключевое влияние на приливы оказывают очертания береговой линии, наличие островов и так далее. Эта причина объясняет то, как приливные колебания уровня Мирового океана на одной и той же широте изменяются в широких пределах. Незначительные приливы наблюдаются у островов. В открытых водах Мирового океана подъем воды во время прилива может достигать не более $1$ метра. Гораздо больших значений приливы достигают в устьях рек, проливах и в заливах с извилистыми берегами.

Динамика вод Мирового океана. Волны. Общие положения

Одной из основополагающих характеристик Мирового океана, как части гидросферы, является непрерывное движение и перемешивание вод.

Движение водных масс происходит не только на поверхности Мирового океана, но и в его глубинах, вплоть до придонных слоев. Динамика воды наблюдается во всей ее толще, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Данные процессы поддерживают регулярное перемешивание водных масс, перераспределение тепла, газов и солей, что обеспечивает постоянство химического, солевого, температурного и газового составов. К формам движения (динамики) водных масс в Мировом океане относятся:

• волны и зыбь;
• волны стихийного характера;
• течения и приливы;
• конвективные токи и т. д.

Волны – это явление, образующееся под действием внешних сил различного характера (ветра, Солнца и Луны, землетрясений и т.д.) и представляющее собой периодические систематические колебания частиц воды. Основной причиной образования волн на поверхности любого водного объекта, к которым относятся и воды Мирового океана – является ветер и ветровые процессы. Незначительная скорость ветра равная порядка $0,2-0,3$ м/с в процессе трения воздуха о поверхность водных масс вызывает систему незначительных равномерных волнений, называемых рябью. Рябь проявляется при единовременных порывах ветра и моментально затухает при отсутствии воздействия ветровых процессов. Если скорость ветра составляет $1$ м/с и более, то в таких случаях формируются ветровые волны.

Формирование волнений вод Мирового океана может быть вызвано не только благодаря воздействию ветровых процессов, но и также резким изменением атмосферного давления, приливообразующими силами (приливные волны), стихийными процессами - землетрясениями, извержениями вулканов (сейсмические волны – цунами). Корабли, яхты, паромы, лодки и прочие судоходные инженерные сооружения, в процессе своей непосредственной деятельности, при рассекании поверхности водного зеркала создают особые волны называемые корабельными.

Волны, формирующиеся исключительно под влиянием внешних, вызывающих их сил, - вынужденные. Волны, которые продолжают свое существование некоторое количество времени после того, как сила, вызывающая их, прекратила свое действие называются свободными. Волны, которые сформированы на поверхности водного зеркала, а также в самом верхнем слое водных масс Мирового океана (до $200$м.) –поверхностные.

Волны, возникающие в более глубоких частях океанов и визуально незаметные на поверхности воды, называются внутренними волнами.

Сила и размер ветровых волн напрямую зависят от скорости ветра, временной составляющей его воздействия на поверхность водного зеркала, а также размера и глубины пространства водных масс, охваченных ветровыми процессами. Высота волн, от основания до ее гребня, обычно составляет не более $5$ метров, значительно реже наблюдаются волны с высотой от $7$ до $12$ метров и более. Самыми большими по размеру и силе ветровые волны образуются в южном полушарии Земли, это объясняется тем, что в этой части океан непрерывен, отсутствуют крупные участки суши в виде материков или островов, а также на высоту волн оказывают влияние сильные и постоянные западные ветры. Волны в этом регионе Мирового океана могут достигать $25$ метров в высоту, а их длина может составлять сотни метров. Гораздо меньше волны в открытых и особенно во внутренних морях, чем в открытом океане. Например, в Черном море максимальная отмеченная высота волн составляет $12$ метров, в Азовском море эти показатели на порядок ниже – $4$ метра.

В момент, когда прекращается ветровая деятельность в океане формируются длинные пологие волны – зыбь. Зыбь – это наиболее идеальная и неискаженная форма волны. Поскольку зыбь – это и есть по сути свободное волнение, то и распространяется эта волна гораздо быстрее по сравнению с другими волнами. Длина такой волны в состоянии зыби может устанавливаться до нескольких сотен метров, а принимая во внимание их малую высоту, волновые процессы зыби в Мировом океане, особенно на открытых его участках, практически незаметны.

Однако, поскольку распространение волн происходит со значительной скоростью, то они имеют свойство обрушиваться на береговую часть суши за несколько сотен и даже тысяч километров от места их первоначального образования. Движение водных масс с глубиной активно затухает. На глубине, равной длине волны, волнение практически прекращается.

Так как длины ветровых волн во многих случаях является не значительной, то даже при самом активном волнении, на глубине от $50$ метров и глубже данные волны практически не ощутимы. Таким образом, сила волн напрямую зависит от ее высоты, длины и ширины гребня. Но основная роль все-таки принадлежит ее высоте.

Из-за непостоянства водной среды и регулярной динамики и перемешивания, слои водных масс Мирового океана обладают различной степенью плотностью, вязкости, скорости движения, солевого состава. Наиболее ярким примером служат районы Мирового океана, где присутствуют такие явления как таяние ледников, айсбергов, в местах интенсивного выпадения атмосферных осадков и в устьях полноводных рек. В данном случае воды Мирового океана покрываются слоем пресной воды, формируя необходимые условия для образования так называемой внутренней волны, проходящей на поверхности водораздела пресных и соленых водных масс.

Замечание 1

На основании океанологических исследований было установлено, что внутренние волны в открытом Мировом океане встречаются с той же частотой, что и волны поверхностные. Довольно часто основными механизмами образования внутренних волн являются процессы изменения атмосферного давления, скорость ветра, землетрясения, приливообразующие и другие факторы. Внутренние волны характеризуются значительной амплитудой, но не большой скоростью распространения. Высота внутренних волн как правило достигает $20–30$ м, но может составлять и до $200$ метров. Волны с такой высотой характеризуются как редкое и непостоянное явление, но все же встречаются, например, в Южной Европе в районе Гибралтарского пролива.

Течения Мирового океана

Морские течения - одна из важнейших форм движения в Мировом океане. Течениями называются относительно правильные периодические и постоянные глубинные и поверхностные перемещения масс вод Мирового океана в горизонтальном направлении. Основные течения Мирового океана представлены на рис.1.

Данные перемещения водных масс играют одну из первоочередных ролей как в жизни Мирового океана, так и его обитателей, к которым относятся:

• обмен вод Мирового океана;
• создание особых климатических условий;
• рельефообразующая функция (преобразование береговой линии);
• перенос масс льда;
• создание условий обитания для жизни биологических ресурсов океанов.

Также одной из ведущих ролей океанических течений является циркуляция атмосферы и создании определенных климатических условий различных частей планеты.

Огромное количество течений Мирового океана можно разделить на категории:

• по происхождению;
• по устойчивости;
• по глубине расположения;
• по характеру движения;
• по физико-химическим свойствам.

По происхождению течения в свою очередь подразделяются на: фрикционные, градиентные и приливно-отливные. Фрикционные течения образованы под воздействием ветровых сил. Так, фрикционные течения, которые вызваны временными ветрами, называют ветровыми, а вызванные господствующими ветрами-дрейфовыми. Среди градиентных течений можно выделить: бароградиентные, стоковые, сточные, плотностные (конвекционные), компенсационные. Стоковые течения формируютсяв результате наклона уровня моря, которое вызвано впадением речных пресных вод в океанические воды, выпадением атмосферных осадков или их испарением; сточные обусловлены наклоном уровня моря, характеризующегося впадением воды из других районов моря под воздействием внешних сил.

Течения приводят к снижению объема воды в одной части Мирового океана, вызывая снижение уровня, и увеличению в другой. Разность уровней между частями Мирового океана мгновенно приводит к движению соседние части, которые стремятся ликвидировать эту разность. Таким образом, рождаются компенсационные течения, то есть течения вторичного характера, возмещающие отток воды.

Приливно-отливные течения создаются составляющими приливообразующих сил. Наибольшую скорость эти течения имеют в узких проливах (до $22$ км/ч), в открытом океане она не превышает $1$ км/ч. В море редко наблюдаются течения, обусловленные только одним из указанных факторов или процессов.

По устойчивости течения подразделяются на постоянные, периодические и временные течения. Постоянные – это течения, всегда находящиеся в одних и тех же районах Мирового океана и практически не изменяющие свои скорость и направление за конкретный сезон или календарный год. К ярким примерам таких течений можно отнести пассатные течения, такие как Гольфстрим и другие. Периодические – это течения, направление и скорость которых изменяются на основании тех изменений, которые вызвали их причин. Временные – это течения вызываемые причинами случайного характера (порывами ветра).

По глубине течения можно разделить на поверхностные, глубинные и придонные. По характеру движения - меандрирующие, прямолинейные и криволинейные. По физико-химическим свойствам - теплые, холодные и нейтральные, соленые и распресненные. Характер течений формируется из соотношения показателей температуры или соответственно солености воды, формирующих течение. Если температура течений превышает температуру окружающих водных масс, то течения называются теплыми, а если ниже – холодными. Аналогично с этим определяются соленые и распресненные течения.

Сейсмические и приливные волны

Сейсмические волны (цунами)

Основной причиной формирования сейсмических волн (цунами) являются преобразование рельефа океанического дна, происходящие в результате движения литосферных плит, следствием которых являются землетрясения, оползни, провалы, поднятия и другие явления, которые носят стихийный характер и возникают моментально на значительных участках океанического дна. Стоит отметить, что механизм зарождения сейсмических волн во многом зависит от характера процессов, преобразующих рельеф океанического дна. Например, при формировании цунами в открытом океане в процессе появления провала или трещины на дне участка Мирового океана, вода мгновенно устремляется в центр образованного углубления, заполняя сначала его, а вслед за этим переполняет, образуя огромный по объему столб воды на поверхности океана.

Замечание 2

Образованию цунами в открытом океане и их обрушению на берег как правило предшествует снижение уровня воды. Всего за несколько минут вода отступает от суши на сотни метров, а в отдельных случаях и на километры, после этого на берег обрушиваются цунами. Вслед за первой самой крупной волной обычно приходят еще в среднем от $2$ до $5$ волн меньшего размера, с интервалом от $15-20$ минут до нескольких часов.

Скорость распространения волн цунами огромна и составляет $150-900$ км/ч. Обрушиваясь на побережья и населенные пункты, расположенные в зоне воздействия таких волн, цунами способны уносить человеческие жизни, разрушать объекты инфраструктуры, производственные здания и социальные объекты. Примером наиболее разрушительных цунами за последнее время может служить цунами в Индийском океана в $2004$ г., которое унесло жизни более чем $200$ тысяч человек и причинило ущерб на миллиарды долларов.

Появление цунами, в настоящий момент, можно предсказать с высоким коэффициентом точности. Основами таких прогнозов является наличие сейсмической активности (толчков) под толщей вод Мирового океана. Как правило, предсказания осуществляются по средствам следующих способов:

• сейсмический мониторинг;
• мониторинг с помощью мареографов (над уровнем поверхности Мирового океана);
• акустические наблюдения.

Данные способы позволяют вырабатывать и предпринимать превентивные меры, направленные на обеспечение безопасности жизнедеятельности.

Приливные волны

Замечание 3

Приливные волны – это явления, возникающие под воздействием сил притяжения Луны и Солнца и характеризующиеся периодическими колебаниями уровня Мирового океана. Действующие силы притяжения в системе Земля-Луна, а также центробежная сила, объясняют формирование приливных волн, одна из которых возникает на стороне, которая обращена к Луне, а другая – на противоположной.

Формирование приливной деятельности обусловлено не только участием Луны, но и влиянием Солнца, однако из-за гораздо большей удаленности Солнца от Земли, солнечные приливы более чем в $2$ раза меньше лунных. Ключевое влияние на приливы оказывают очертания береговой линии, наличие островов и так далее. Эта причина объясняет то, как приливные колебания уровня Мирового океана на одной и той же широте изменяются в широких пределах. Незначительные приливы наблюдаются у островов. В открытых водах Мирового океана подъем воды во время прилива может достигать не более $1$ метра. Гораздо больших значений приливы достигают в устьях рек, проливах и в заливах с извилистыми берегами.

. Воды. Мирового океана находятся в постоянном движении. Среди видов движения вод выделяют волны и течения. По причинам возникновения волны разделяют на ветровые, цунами и приточно-отливные

Причиной ветровых волн ветер, который приводит вертикальный колебательное движение водной поверхности. Высота волн больше зависит от силы ветра. Волны могут достигать высоты 18-20 м. Если в открытом океане и вода подвергается вертикальных движений, то у берега она совершает поступательное движение, образуя прибой. Степень ветрового волнения оценивают по 9-балльной шкалеалою.

. Цунами - это гигантские волны, возникающие во время подводных землетрясений, гипоцентры которых расположены под дном океана. Волны, вызванные подземными толчками, распространяются с огромной скоростью - до 800 к км / ч.. В открытом океане высота незначительна, поэтому они не представляют опасности. Однако такие волны, набегая на мелководье, растут, достигая высоты 20-30 м, и обрушиваются на побережье, нанося ве ших разрушениявань.

Приточно-отливные волны связаны с привлечением водных масс. Мирового океана. Луной и. Солнцем. Высота приливов зависит от географического положения и расчлененности и конфигурации береговой линии. М. Максимальная высота приливов (18 м) наблюдается в заливе. Фандді.

Течения - это горизонтальные перемещения воды в океанах и морях определенными постоянными путями есть это своеобразные реки в океане, длина которых

достигает нескольких тысяч километров, ширина - до сотен километров, а глубина - сотен метров

По глубине расположения в толще воды различают поверхностные, глубинные и придонные течения. По температурным характеристикам течения разделяют на теплые и холодные. Принадлежность конкретной течения в теплые х или холодных определяется не их собственной температурой, а температурой окружающих вод. Теплой называют течение, воды которой теплее окружающие воды, а холодной - холодныхіші.

Основными причинами возникновения поверхностных течений являются ветры и разность уровней воды в различных частях океана. Среди течений, вызванных ветром, выделяют дрейфовые (вызванные постоянными ветрами) и ветровые и (возникают под влиянием сезонных ветровов).

Решающее влияние на формирование системы течений в океане имеет общая циркуляция атмосферы . Схема течений в. Северном полушарии образует два кольца. Пассаты вызывают пассатные течения, направляемых в еквато ориальних широт. Там они набирают восточного направления и движутся в западную часть океанов, повышая там уровень вод. Это приводит "к формированию сточных течений, движущихся вдоль восточных побережий ю терикив (Гольфстрим,. Куро-Сио,. Бразильская,. Мозамбикская, мадагаскарская,. Восток-ноавстралийська). В умеренных широтах эти течения подхватываются господствующими западными ветрами и направляются в восточной части океанов частейастина

вод в виде компенсационных течений движется до 30-х широт, откуда пассаты выгнали воду (Калифорнийский,. Канарское), замыкая южное кольцо. Основная масса воды, перемещенной западными ветрами, движется ся вдоль западных побережий материков в высокие приполярные широты (Североатлантический, пол-ничнотихоокеанська). Оттуда вода в виде сточных течений, которые подхватываются северо-восточными ветрами, направляет ться вдоль восточных побережий материков до умеренных широт (Лабрадорское,. Камчатская), замыкая северное кольцце.

В. Южном полушарии формируется только одно кольцо в экваториальных и тропических широтах. Основной причиной его существования является также пассаты. Южнее (в умеренных широтах), поскольку на пути вод, подхваченные них западными ветрами, нет материков, формируется круговая течение. Западных ветруів.

Между пассатными течениями обоих полушарий вдоль экватора формируется мижпасатиа противоток. В северной части. Индийского океана муссонный циркуляция порождает сезонные ветровые течения

ВЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ В МИРОВОМ ОКЕАНЕ

Волнение моря представляет собой колебание водной поверхности вверх и вниз от среднего уровня. Однако в горизонтальном направлении водные массы при волнении не перемещаются. В этом можно убедиться, наблюдая за поведением поплавка, качающегося на волнах.

Волны характеризуются следующими элементами: наиболее низкая часть волны называется подошвой, а самая высокая - гребнем. Крутизной склонов называется угол между ее склоном и горизонтальной плоскостью. Расстояние по вертикали между подошвой и гребнем есть высота волны . Она может достигать 14-25 метров. Расстояние между двумя подошвами или двумя гребнями называется длиной волны. Наибольшая длина около 250 м, крайне редко встречаются волны до 500 м. Быстрота продвижения волн характеризуется их скоростью, т.е. расстоянием, пробегаемым гребнем обычно за секунду.

Элементы волны

Главной причиной волнообразования является ветер . При малых его скоростях возникает рябь - система мелких равномерных волн. Они появляются с каждым порывом ветра и мгновенно затухают. При очень сильном ветре, переходящем в шторм, волны могут деформироваться, при этом подветренный склон оказывается круче наветренного, а при очень сильных ветрах гребни волны срываются и образуют белую пену - «барашки» . Когда шторм кончается, по морю еще долго ходят высокие волны, но уже без острых гребней. Длинные и пологие волны после прекращения ветра называются зыбью. Крупную зыбь с малой крутизной и длиной волны до 300-400 метров при полном отсутствии ветра называют ветровой зыбью.

Преобразование волн происходит также при приближении их к берегу. При подходе к пологому берегу нижняя часть набегающей волны тормозится о грунт; длина уменьшается, а высота увеличивается. Верхняя часть волны движется быстрее нижней. Волна опрокидывается, и гребень ее, падая, рассыпается на мелкие, насыщенные воздухом, пенистые брызги. Волны, разрушаясь у берега, образуют прибой. Он всегда параллелен берегу. Вода, выплеснутая волной на берег, по пляжу медленно стекает обратно.

Когда волна подходит к обрывистому берегу, она со всей силой ударяется о скалы. В этом случае волна взбрасывается вверх в виде красивого, пенистого вала, достигающего высоты 30-60 метров. В зависимости от формы скал и направления волн вал разбивается на части. Сила удара волн доходит до 30 тонн на 1 м². Но необходимо отметить, что главную роль играют не механические удары масс воды о скалы, а образующиеся воздушные пузырьки и перепады гидравлического давления, которые в основном и разрушают горные породы, слагающие скалы (см. Абразия).

Движение частиц воды в волне (1-9 - водные частицы).

Волны активно разрушают прибрежную сушу, окатывают и истирают обломочный материал, а затем распределяют его по подводному склону. У приглубья берегов сила удара волн очень велика. Иногда на некотором расстоянии от берега находится мель в виде подводной косы. В этом случае опрокидывание волн происходит на отмели, и образуется бурун.

Форма волны все время меняется, производя впечатление бегущей. Это происходит вследствие того, что каждая водная частица равномерным движением описывает круги около уровня равновесия. Все эти частицы движутся в одну сторону. В каждый момент частицы находятся в разных точках круга; это и есть система волн.

Наибольшие ветровые волны наблюдались в Южном полушарии, где океан наиболее обширен и где западные ветры наиболее постоянны и сильны. Здесь волны достигают 25 метров в высоту и 400 метров в длину. Скорость передвижения их около 20 м/с. В морях волны меньше - даже в большом Средиземном море они достигают только 5 м.

Для оценки степени волнения моря применяется 9-балльная шкала. Ее можно использовать при изучении любого водоема.

Для защиты от волн портовых сооружений, причалов, береговых участков моря из камня и бетонных глыб строят волноломы, гасящие энергию волн.

ЦУНАМИ (японск.) - гигантские волны, обладающие разрушительной силой. Они вызываются подводными землетрясениями, вулканическими извержениями или подводными оползнями . Эти явления обычно сопровождаются сильным подземным толчком, передаваемым водой на поверхность, что бывает небезопасно для судов, находящихся в этом районе. Последующие волны, вызванные ударом, в открытом океане заметить практически невозможно, поскольку они здесь очень пологие. Зато они распространяются с огромной скоростью (до 1000 км/час ). Приближаясь к берегу, они становятся круче и выше, приобретая страшную разрушительную силу. В результате на побережье могут обрушиваться гигантские водяные валы высотой от 10 до 50 метров и более.

Наиболее часто цунами обрушиваются на побережье Тихого океана , что связано с высокой вулканической активностью этого бассейна. За последнее тысячелетие тихоокеанское побережье подвергалось ударам цунами около 1000 раз, в то время как на побережьях Атлантического и Индийского океанов гигантские волны разрушительной силы наблюдались лишь несколько десятков раз.

Перед приходом цунами в течение от 1 до 15 минут вода обычно отступает от берега на сотни метров, а иногда и на километры. Чем дальше отступила вода от берега, тем большей высоты цунами надо ожидать. О приближении цунами можно узнать заранее и с помощью регистрации сейсмических волн, возникающих при землетрясении и распространяющихся в воде со скоростью, во много раз превосходящей скорость цунами. Существует специальная служба оповещения , заблаговременно предупреждающая жителей побережья о возможной опасности. Людям приходится покидать свои дома и подниматься на возвышенности, пережидая цунами. Благодаря этой службе число жертв становится меньше.

Ущерб , причиняемый цунами, во много раз превосходит последствия, вызываемые самими землетрясениями. Большие разрушения причинили Курильское цунами в 1952 году, Чилийское в 1960 году, Аляскинское в 1964 году, а волна, вызванная извержением вулкана Кракатау в Индонезии в 1912 году, обошла весь Мировой океан. Извержение Кракатау часто называют самым сильным в истории человечества. Было несколько сильных вулканических взрывов с интервалами в несколько часов, последний взрыв - самый мощный. Каждый взрыв сопровождался цунами, заливавшими берега островов Индонезии, а последний вызвал гигантскую волну высотой около 25-35 метров, затопившую берега всех близлежащих островов. С них были смыты не только жители, но и вся почва. В порту на острове Ява крупный корабль сорвало с якоря и занесло на 3 км в глубь суши, на высоту 9 метров над уровнем моря. Волны от островов Индонезии через Зондский пролив распространились по Индийскому океану и у западных берегов Австралии еще достигали 2 метров. Волна прошла в южную часть Атлантического океана и была там через 23 часа 30 минут после последнего, самого сильного взрыва.

Докатилась волна и до берегов Европы: например, в Гавре (северо-запад Франции) она была через 32 часа 35 минут, пройдя расстояние, равное половине окружности земного шара.

С цунами связаны не только сильные разрушения, но и значительные человеческие жертвы. Цунами, вызванные извержением вулкана Кракатау в 1883 году, унесли жизни 40000 человек, а во время цунами в 1703 году в Японии погибло около 100000 человек.

ПРИЛИВЫ И ОТЛИВЫ

Уровень поверхности океанов и морей периодически, приблизительно два раза в течение суток, изменяется. Эти колебания называются приливами и отливами . Во время прилива уровень океана постепенно повышается и достигает наивысшего положения. При отливе уровень постепенно падает до наинизшего. При приливе вода течет к берегам, при отливе - от берегов.

Приливы и отливы - это стоячие волны. Они образуются вследствие влияния таких космических тел, как Луна и Солнце. По законам взаимодействия космических тел наша планета и Луна взаимно притягивают друг друга. Лунное притяжение столь велико, что поверхность океана как бы выгибается ему навстречу. Луна движется вокруг Земли, и за ней «бежит» по океану приливная волна. Дойдет волна до берега - вот и прилив. Пройдет немного времени, вода вслед за Луной отойдет от берега - вот и отлив. По тем же всеобщим космическим законам приливы и отливы образуются и от притяжения Солнца. Однако приливообразующая сила Солнца в связи с его удаленностью значительно меньше лунной, и если бы не было Луны, то приливы на Земле были бы в 2,17 раз меньше. Объяснение приливообразующих сил впервые было дано Ньютоном.

Приливы отличаются друг от друга продолжительностью и величиной. Чаще всего в течение суток происходит два прилива и два отлива. На островных дугах и побережьях Восточной Азии и Центральной Америки наблюдается один прилив и один отлив в течение суток.

Величина приливов еще более разнообразна, чем их период. Теоретически один лунный прилив равен 0,53 м, солнечный - 0,24 м. Таким образом, самый большой прилив должен иметь высоту 0,77 м.

В открытом океане и у островов величина прилива довольно близка к теоретической: на Гавайских островах - 1 м, на острове Святой Елены - 1,1 м; на островах Фиджи - 1,7 м. У материков величина приливов колеблется от 1,5 до 2 м.

Во внутренних морях приливы очень незначительны: в Черном - 13 см, в Балтийском - 4,8 см. Средиземное море считается бесприливным, но около Венеции приливы бывают до 1 м.

Наиболее крупными можно отметить следующие приливы, зарегистрированные в Мировом океане:

1. В Атлантическом океане в заливе Фанди (США) прилив достиг высоты 16-17 м. Это самый большой показатель прилива на всем земном шаре.

2. На севере Охотского моря в Пенжинской губе высота прилива достигла 12-14 м. Это самый большой прилив у берегов России. Однако приведенные выше показатели приливов являются скорее исключением, чем правилом. В преобладающем большинстве пунктов измерений уровня приливов они невелики и редко превышают 2 м.

Значение приливов очень велико для морского судоходства, устройства портов. Каждая приливная волна несет огромный запас энергии .

ОКЕАНИЧЕСКИЕ ТЕЧЕНИЯ

В океанах и морях в определенных направлениях на расстояния в тысячи километров перемещаются огромные потоки воды шириной в десятки и сотни километров, глубиной в несколько сотен метров. Такие потоки - «реки в океанах » - называются морскими течениями. Движутся они со скоростью 1-3 км/ч, иногда до 9 км/ч.

Причин , вызывающих течения, несколько: например,

• нагревание и охлаждение поверхности воды,
• осадки и испарение,
• различия в плотности вод,
• однако наиболее значимой в образовании течений является роль ветра.

Течения по преобладающему в них направлению делятся на зональные , идущие на запад и на восток, и меридиональны е - несущие свои воды на север или юг.

В отдельную группу выделяют течения, идущие навстречу соседним, более мощным и протяженным. Такие потоки называют противотечениями .

Те течения, которые изменяют свою силу от сезона к сезону в зависимости от направления прибрежных ветров, называются муссонными.

Среди меридиональных течений наиболее известен Гольфстрим . Он переносит в среднем каждую секунду около 75 млн. тонн воды!!! Для сравнения можно указать, что самая полноводная река мира Амазонка переносит каждую секунду лишь 220 тысяч тонн воды. Гольфстрим переносит тропические воды к умеренным широтам, во многом определяя климат, а значит, и жизнь Европы. Именно благодаря этому течению Европа получила мягкий, теплый климат и стала землей обетованной для цивилизации, несмотря на свое северное положение. Подходя к Европе, Гольфстрим уже не тот поток, что вырывается из Мексиканского залива. Поэтому северное продолжение течения называется Северо-Атлантическим.

Из зональных течений наиболее мощным является течение Западных ветров. На огромном пространстве Южного полушария у побережья Антарктиды нет сколько-нибудь значительных массивов суши. Над всем этим пространством преобладают сильные и устойчивые западные ветры. Они интенсивно переносят воды океанов в восточном направлении, создавая самое мощное во всем Мировом океане течение Западных ветров. Оно соединяет в своем круговом потоке воды трех океанов и переносит каждую секунду около 200 млн. тонн воды (почти в 3 раза больше, чем Гольфстрим)!!!

• Скорость этого течения невелика: чтобы обойти Антарктиду, его водам необходимо 16 лет.
• Ширина течения Западных ветров около 1300 км.

Гигантские массы воды Мирового океана находятся в постоянном движении. Водная поверхность морей и океанов очень редко бывает спокойной и гладкой, чаще всего по ней бегут волны. Иногда они не превышают нескольких миллиметров, а порой превращаются в гигантские валы высотой в пятиэтажный дом. В открытом океане высота волн, как правило, не больше 4 м, а длина - около 150 м.

Но активность океана не ограничивается только волнами. Вся толща воды, включая придонные слои, непрерывно перемешивается. Почему это происходит?

Основной причиной, вызывающей волнение океанической воды, является ветер. В зависимости от его силы может образоваться мелкая рябь, а могут и огромные волны (например, во время тропических ураганов - прим.. Ветер перемещает верхние слои воды на большие расстояния, формируя океанические и морские течения. Силы притяжения Луны и Солнца вызывают мощные волны приливов и отливов, гигантские волны цунами образуются во время подводных землетрясений и извержений вулканов.

Наблюдателю на суше кажется, что волны бегут к берегу, но на самом деле они двигаются по вертикальным круговым орбитам. В горизонтальном направлении вода при волнении не перемещается, в чём можно убедиться, глядя на лодку или на чаек, качающихся на волнах. Величина волнения зависит не только от силы ветра, но и от того, откуда он дует. Ветер, дующий с берега, не вызывает сильного волнения, но если он дует с моря, то важно знать, как далеко зародились волны от места наблюдения: чем это расстояние больше, тем сильнее волнение.

Когда ветер стихает, волнение прекращается не сразу, некоторое время по воде распространяется зыбь - волны, двигающиеся по инерции. Слабый ветер приводит к образованию ряби - небольших волн высотой несколько миллиметров. Ветер нарушает симметрию волны, её передний склон становится круче заднего, и образуются пенные барашки.

КАТАСТРОФА НА ПОБЕРЕЖЬЕ ИНДИЙСКОГО ОКЕАНА

26 декабря 2004 г. в Индийском океане у западной оконечности острова Суматра произошло 9-балльное землетрясение. Вертикальные смещения океанического дна породили мощные волны цунами, обрушившиеся на многочисленные острова Индонезии, побережье Индокитая, Никобарские и Андаманские острова, полуостров Индостан, остров Шри-Ланка, а также на Кению и Сомали. У берегов Индонезии чудовищной силы волна достигала высоты более 20 м, она сметала всё на своём пути, смыла сотни городов и сёл, погибло около 500 тыс. человек.

В морях высота волн небольшая, например, в Средиземном море волны вырастают только до пяти метров. Наибольшие волнения наблюдаются в умеренных широтах, которые даже получили название «ревущие сороковые», и в океаническом кольце Южного полушария, где 25-метровые волны длиной в 400 м передвигаются со скоростью 20 м/с.

При подходе к берегу нижняя часть волны тормозит о дно, её верхняя часть опрокидывается, и гребень разбивается на мелкие брызги. Разрушаясь у берега, волны образуют прибой - прим.. У обрывистых берегов волны с огромной силой ударяют о скалы, и вверх взлетают фонтаны брызг. Разрушительная сила прибоя очень велика.

ЦУНАМИ

Волны, образующиеся в океане при подводных землетрясениях, оползнях на крутых склонах дна и взрывных извержениях вулканов, называются цунами. По-японски «цу-на-ми» означает «высокая волна в гавани». Гигантские волны чаще всего обрушиваются на восточное побережье Страны восходящего Солнца, видимо, поэтому японское слово было выбрано для обозначения этого катастрофического явления.

Во время подводных землетрясений формируется волновой фронт, который пронизывает всю толщу воды - от самых глубинных участков до поверхности. Возникает одна волна или серия огромных волн. В открытом океане высота цунами всего 1-2 м, их невозможно увидеть с корабля или самолёта, но длина этих волн порой достигает 600 км, а скорость распространения - 1000 км/ч. Когда цунами подходит к мелководью, скорость волны уменьшается, она как будто тормозит о дно. Высота волны стремительно растёт; причём тем больше, чем уже залив. В узких бухтах высота водяной стены может превышать 50 м, а на плоских широких побережьях обычно не более 5-6 м. Перед приближением цунами, когда перед первым гребнем идет впадина или подошва волны, вода иногда на несколько километров отступает от берега.

В XX веке произошло более 250 цунами, из которых около 100 носило разрушительный характер, сходный по своим последствиям с сильными землетрясениями. На побережье Японии волны высотой 7-8 м приходят примерно 1 раз в 15 лет, а высотой 30 м и более отмечались 4 раза за последние 1500 лет. Самой высокой - 70 м - была волна, обрушившаяся в 1737 г. на полуостров Камчатка у мыса Лопатка.

Цунами, вызванное извержением вулкана Кракатау в 1883 г. в Индонезии, обошло весь Мировой океан.

Волна цунами обладает колоссальной энергией и разрушает практически всё, что встречает на своём пути: словно щепки, она выбрасывает на берег огромные морские суда, уничтожает города и деревни, губит тысячи человеческих жизней - прим.. Интересно, что животные заранее чувствуют приближение опасности и уходят на возвышенности, куда не может добраться вода.